爐膛是由爐墻包圍起來的、供燃料燃燒用的立體空間，其四周布滿水冷壁。爐膛底部的結(jié)構(gòu)隨除渣方式不同而不同，有由前后水冷壁彎曲而形成的傾斜的冷灰斗(固態(tài)除渣)，也有水平(或微傾斜的)的熔渣池(液態(tài)除渣)。爐膛頂部的結(jié)構(gòu)有斜爐頂和平爐頂兩種。高參數(shù)鍋爐一般為平爐頂，其上布置頂棚過熱器管，爐膛上部懸掛有屏式過熱器。爐膛后上方為煙氣流出爐膛的通道，叫做爐膛出口。為了改善煙氣對屏式過熱器的沖刷，充分利用爐膛容積，爐膛出口處下面設(shè)有折焰角。爐膛的容積隨鍋爐容量的不同而各不相同。
固態(tài)排渣爐和液態(tài)排渣爐的爐膛示意見下圖。
煤粉燃燒器是煤粉護的主要燃燒設(shè)備，其作用是使攜帶煤粉的一次風(fēng)和不帶煤粉的二次風(fēng)噴入爐膛，并在爐膛中很好地著火和燃燒，故燃燒器的性能好壞對燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性有很大影響。性能良好的燃燒器應(yīng)具備以下要求：
(1) 一、二次風(fēng)出口截面要保證適當(dāng)?shù)囊弧⒍物L(fēng)速比；
(2) 有足夠的攪動性，即能使風(fēng)粉很好地混合；
(3) 煤粉氣流著火穩(wěn)定，火焰在爐膛中的充滿度好；
(4) 風(fēng)阻??；
(5) 擴散角在一定的范圍內(nèi)任意調(diào)整，以適應(yīng)燃料種類的變化；
(6) 沿出口截面的煤粉分布均勻。
煤粉燃燒器一般可按氣流形式分為直流燃燒器與旋流燃燒器兩類。
直流燃燒器阻力小，結(jié)構(gòu)簡單，氣流擴散角較小，射程較遠(yuǎn)。適于燃用揮發(fā)分在中等以上的煤種(煙煤、褐煤等)，如采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)和布置方式，也可用于貧煤或無煙煤。
(1) 直流式燃燒器的結(jié)構(gòu)
直流式燃燒器一般由沿高度排列的若干組一、二次風(fēng)噴口組成，布置在燃燒室的每個角上，其結(jié)構(gòu)如圖所示。燃燒器的中心線與燃燒室中央的一個假想圓相切，因而能在燃燒室內(nèi)形成一個水平旋轉(zhuǎn)的上升氣流。每組直流式燃燒器的一、二次風(fēng)噴口分散布置，以適應(yīng)不同煤種穩(wěn)定而完全燃燒的要求，有時也考慮減少氮氧化物的生成量。
直流燃燒器的形狀窄長(圖所示為其中一種)，一般布置在爐膛四角，由四組燃燒器噴出的四股氣流在爐膛中心形成一個切圓，這種燃燒方法簡稱為切圓燃燒。我國采用直流燃燒器的鍋爐很多，多采用此種切圓燃燒。
采用四角布置有直流燃燒器時，火焰集中在爐膛中心，形成一個高溫火球，爐膛中心溫度比較高，且氣流在爐膛中心強烈旋轉(zhuǎn)，煤粉與空氣的混合較充分。
四角布置的燃燒器的傾角一般取最下部噴口保持水平，以防煤粉沖入冷灰斗造成燃燒不完全，或在液態(tài)排渣燃燒室中防止煤粉沖入熔渣池中，帶來渣中析鐵問題。上部噴口具有最大的向下傾斜度，中間的次之，以使第火焰中心下移，保證火焰有足夠的空間高度。
(2) 直流式燃燒器采用四角布置的原因
由于直流燃燒器單個噴口噴出的氣流擴散角較小，速度衰減慢，射程較遠(yuǎn)，而高溫?zé)煔庵荒茉跉饬髦車烊?，使氣流周界的煤粉首先著火，然后逐漸向氣流中心擴展，所以著火較遲，火焰行程較長，著火條件不理想。采用四角布置時，四股氣流在爐膛中心形成直徑為600～800mm的假想切圓，這種切圓燃燒方式能使相鄰燃燒器噴出的氣流相互引燃，起到幫助氣流點火的作用，同時氣流噴入爐膛，產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下使氣流向四周擴展，在爐膛中心形成負(fù)壓，使高溫?zé)煔庥缮舷蛳禄亓鞯綒饬鞲?，進(jìn)一步改善氣流著火條件。氣流在爐膛中心強烈旋轉(zhuǎn)，煤粉與空氣混合強烈，加速了燃燒，形成了爐膛中心的高溫火球，而且氣流的旋轉(zhuǎn)上升延長了煤粉在爐內(nèi)的燃盡時間，改善了爐內(nèi)氣流的充滿程度。
(3) 直流燃燒器的燃燒調(diào)整
由于四角布置的直流燃燒器的結(jié)構(gòu)布置特性差異較大，一般可采用下述方法進(jìn)行調(diào)整：
① 改變一、二次風(fēng)的百分比。
② 改變各角燃燒器的風(fēng)量分配。如可改變上、下兩層燃燒器的風(fēng)量、風(fēng)速或改變各二次風(fēng)的風(fēng)量及風(fēng)速，在一般情況下減少下二次風(fēng)量、增大上二次風(fēng)量可使火焰中心下移，反之使火焰中心升高。
③ 對具有可調(diào)節(jié)的二次風(fēng)擋板的直流燃燒器，可用改變風(fēng)速擋板位置的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)速。
(4) 直流煤粉噴燃器的配風(fēng)方式
直流煤粉燃燒器根據(jù)二次風(fēng)口的布置大致可分為均等配風(fēng)和分級配風(fēng)兩種。
均等配風(fēng)方式是一、二次風(fēng)口相間布置，即在一次風(fēng)口與一次風(fēng)口的每個間距內(nèi)部均等布置一個或兩個二次風(fēng)口，或者每一個一次風(fēng)口背火側(cè)均等布有二次風(fēng)口。其特點是一、二次風(fēng)口間距相對較近，兩者很快得到混合。一般適用于煙煤和褐煤。
分級配風(fēng)方式中，通常將一次風(fēng)口比較集中地布置在一起，而二次風(fēng)口和一次風(fēng)口間保持一定的間距，以此來控制一、二次風(fēng)間的混合。這種布置方式適用于無煙煤和低質(zhì)煙煤。
(1) 旋流燃燒器的結(jié)構(gòu)
旋流式煤粉燃燒器主要由一次風(fēng)旋流器、二次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板(旋流葉片或蝸殼)和一、二次風(fēng)噴口組成，如圖5-6所示。它可以布置在燃燒室前墻、兩側(cè)墻或前后墻。輸送煤粉的空氣稱為一次風(fēng)，占燃燒所需總風(fēng)量的15%～30%。煤粉空氣混合物通過燃燒器的一次風(fēng)噴口噴入燃燒室。燃燒所需的另一部分空氣稱為二次風(fēng)。二次風(fēng)經(jīng)過燃燒器的調(diào)節(jié)擋板(旋流葉片或蝸殼)后形成旋轉(zhuǎn)氣流，在燃燒器出口與一次風(fēng)匯合成一股旋轉(zhuǎn)射流。射流中心形成的負(fù)壓將高溫?zé)煔饩砦交鹧娓?。這部分高溫?zé)煔馐敲悍壑鸬闹饕獰嵩?。一次風(fēng)出口的擴流錐可以增大一次風(fēng)的擴散角，以加強高溫?zé)煔獾木砦饔谩?/p>
(2) 旋流噴燃器的特點
旋流噴燃器特點如下：
① 二次風(fēng)是旋轉(zhuǎn)氣流，一出噴口就擴展開。一次風(fēng)可以是旋轉(zhuǎn)氣流，也可用擴流擴展。因此，整個氣流形成空心錐形的旋轉(zhuǎn)射流。
② 旋轉(zhuǎn)射流有強烈的卷吸作用，將中心及外緣的氣體帶走，造成負(fù)壓區(qū)，在中心部分就會因高溫?zé)煔饣亓鞫纬苫亓鲄^(qū)。回流區(qū)大，對煤粉著火有利。
③ 旋轉(zhuǎn)氣流空氣錐的外界所形成的夾角叫擴散角。隨著氣流強度的增大，擴散角也增大，同時回流區(qū)也加大。相反，隨著氣流旋流強度的減弱，回流區(qū)減少。
④ 當(dāng)氣流旋流強度增加到一定程度、擴散角增加到某一程度時，射流會突然貼爐墻上，擴散角成180°，這種現(xiàn)象叫飛邊。
(3) 旋流式燃燒器類型
旋流式燃燒器分?jǐn)_動式和軸向葉輪式兩種。
① 擾動式旋流燃燒器。
常用的擾動式旋流燃燒器為雙蝸殼燃燒器，結(jié)構(gòu)見圖。
圖中大蝸殼中是二次風(fēng)，小蝸殼中是一次風(fēng)，中間有一根中心管，中心管中間可以插入油槍。一、二次風(fēng)切向進(jìn)入蝸殼，然后經(jīng)過環(huán)形通道，同方向旋轉(zhuǎn)噴入爐膛。二次風(fēng)進(jìn)口處裝有舌形擋板，用來調(diào)整二次風(fēng)的旋流強度。
② 軸向葉輪式旋流燃燒器。
目前我國大型鍋爐廣泛采用軸向葉輪式旋流燃燒器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。
這種燃燒器有一根中心管，管中可插油槍。中心管外是一次風(fēng)環(huán)形通道，最外圈是二次風(fēng)環(huán)形通道。二次風(fēng)經(jīng)過葉輪后，由葉片引導(dǎo)產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)；一次風(fēng)由于舌形擋板的作用而稍有旋轉(zhuǎn)。
(4) 葉輪式旋流燃燒器有以下優(yōu)點：
① 能廣泛適應(yīng)不同性質(zhì)的燃料燃燒要求。
② 由于調(diào)整方便，對鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性好。
③ 由于二次風(fēng)的引射作用，一次風(fēng)阻力很小，有時呈負(fù)壓，特別適用于風(fēng)扇磨直吹系統(tǒng)。
④ 結(jié)構(gòu)尺寸較小，對大容量鍋爐設(shè)計布置方便。
(5) 旋流燃燒器的燃燒調(diào)整
運行中對二次風(fēng)舌形擋板的調(diào)節(jié)是以燃煤揮發(fā)分的變化和鍋爐負(fù)荷的高低作為主要依據(jù)的。對于揮發(fā)分較高的煤，由于容易著火，則應(yīng)適當(dāng)開大舌形擋板。若爐膛溫度較高，燃料著火條件較好，燃燒也比較穩(wěn)定，可將舌形擋板適當(dāng)開大些。在低負(fù)荷時，則應(yīng)關(guān)小舌形擋板，便于燃料的著火和燃燒。
旋流式燃燒器多布置在爐膛前后墻，在燃燒室內(nèi)空氣動力場分布較均勻，火焰充滿情況較好，后期混合作用也較好。但對于直吹系統(tǒng)，當(dāng)停用部分磨煤機時，易產(chǎn)生溫度不均和熱偏差。
我國電站鍋爐燃用煤質(zhì)普遍較差，大部分鍋爐燃用著火困難、燃燒穩(wěn)定性差的劣質(zhì)煤，同時由于對發(fā)電機組調(diào)峰要求過高，迫使機組在低負(fù)荷下運行，鍋爐燃燒工況變差。為了穩(wěn)定燃燒，必須投油助燃，燃油量增加。因此為了強化劣質(zhì)煤的著火，提高鍋爐著火穩(wěn)定性和負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，降低助燃油量，各電廠都廣泛引進(jìn)和使用濃淡分離型燃燒器、W型火焰燃燒器、船形多功能燃燒器等新型燃燒器。
(1) 濃淡燃燒器分為水平濃淡燃燒器和垂直濃淡燃燒器兩種，目前使用的水平濃淡燃燒器居多。其原理是局部地提高一次風(fēng)的煤粉濃度形成濃、淡燃燒，在水平方向上組織向火側(cè)高煤粉濃燃燒，在背火側(cè)則組織低濃度煤粉燃燒。從而充分發(fā)揮了向火側(cè)的著火優(yōu)勢，提高了著火的穩(wěn)定性。
(2) W形火焰燃燒器錯列布置在鍋爐下爐膛的前后墻拱上，其原理是將風(fēng)粉混合物經(jīng)煤粉均分器均勻分為兩股，切向進(jìn)入旋風(fēng)筒，利用離心力將煤粉與一次風(fēng)分離，將分離后的部分一次風(fēng)引出，從而調(diào)節(jié)煤粉濃度，提高著火穩(wěn)定性。W形火焰燃燒器適合燃用揮發(fā)分低的無煙煤。
(3) 船形燃燒器是在一次風(fēng)噴口內(nèi)加裝一個像船一樣形狀的穩(wěn)燃器，其作用是加強一次風(fēng)的攪動能力，擴大一次風(fēng)周圍的卷吸區(qū)域，使高溫?zé)煔獯罅烤砦烈淮物L(fēng)，從而達(dá)到穩(wěn)定著火的目的。船型穩(wěn)燃器由耐熱、耐磨的高鉻鑄鐵制造。為了保證煤粉氣流在船型穩(wěn)燃器四周均勻分配，要求在煤粉管道的最后一個彎頭內(nèi)加裝均流板。
目前，在電站鍋爐中研制和使用的新型噴燃器還有夾心風(fēng)燃燒器、偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)燃燒器、拋物線型燃燒器等。
燃燒器的類型：
① 擺動式燃燒器組件有一次風(fēng)風(fēng)管，燃燒器噴嘴，燃燒器鈍體，連桿擺動機構(gòu)等。
② 等離子燃燒器組件有等離子點火裝置、擴錐，濃縮器，穩(wěn)焰環(huán)總成，燃燒器噴嘴等。
③ 低氮燃燒器組件有燃盡風(fēng)風(fēng)箱組件、一次風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng)、中心風(fēng)風(fēng)道及噴口組件，燃盡風(fēng)擺動機構(gòu)，一、二、三密封板等。
鍋爐煤粉燃燒器布置形式有：底部四角切圓 、底部對稱 、底部對沖頂部。
點火裝置用于鍋爐啟動時引燃煤粉氣流，另外，在運行中當(dāng)負(fù)荷過低或煤種變化而引起燃燒不穩(wěn)時，也可用來維持燃燒穩(wěn)定。
目前，我國大型火力發(fā)電廠的煤粉爐、燃油爐的點火裝置由點火油槍、主油槍及配風(fēng)器組成，均采用電氣點火裝置。電氣點火裝置由引燃和燃燒兩部分組成。引燃部分通常有電火花、電熱絲和電弧點火三種類型，燃燒部分有燃?xì)夂腿加蛢煞N類型。也有的電廠使用無油(氣)點火裝置。
鍋爐油槍主要由油槍的主體部件、活動接頭和伸縮機構(gòu)組成，包括霧化片、噴嘴拼帽、噴嘴體、油管、撓性管、霧化介質(zhì)管等部件，如圖所示。
霧化介質(zhì)管又稱油霧化器或油噴嘴，其作用是將油霧化成極細(xì)的油滴。
常用的霧化器有機械霧化器、蒸汽霧化器和Y型霧化器。機械霧化器分簡單機械霧化器和回油式機械霧化器兩種。蒸汽機械霧化器分內(nèi)混式和外混式兩種。
(1)簡單機械霧化器。
其構(gòu)造如圖所示，是由分流片(分配盤)、霧化片、旋流片、螺帽壓蓋等幾部分組成。
分流片的作用是將油流均勻分配到周圍分油孔，并引入霧化片的切的棉。霧化片的作用是將油從切向槽引入中間旋流室，使之產(chǎn)生強烈的能轉(zhuǎn)，然后通過端部噴油孔，擴散成傘形的油霧而噴入爐膛。
(2) 回油式機械霧化器。
①其構(gòu)造如圖所示，與簡單機械霧化器不同的是在旋流室底部開了回油孔。
油從內(nèi)、外套管間的環(huán)形通道流入，經(jīng)過分流孔，使油均勻地經(jīng)切向槽進(jìn)入旋流室，并在旋流室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。在回油調(diào)節(jié)門開啟的情況下，一部分油從噴孔噴出，另一部分油經(jīng)回油孔排往回油管道。
②燃油的機械霧化
具有一定壓力的油首先流經(jīng)分流片上的若干個小孔，匯集到一個環(huán)形槽中，然后經(jīng)過旋流片上的切向槽進(jìn)入中心旋渦室，分流片起均布進(jìn)入各切向槽油流量的作用，切向槽與渦旋室使油壓轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)動量，獲得相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)強度。強烈旋轉(zhuǎn)著的油流在流經(jīng)霧化片中心孔出口處時，在離心力作用下克服油的表面張力，被撕裂成油霧狀液滴，并形成具有一定擴散角的圓錐狀霧化炬。在機械霧化噴嘴中，霧化油滴粒徑?jīng)Q定于當(dāng)時的油黏度、油壓以及油在噴嘴中所獲得的旋轉(zhuǎn)強度。
③簡單機械霧化的工作原理
簡單機械霧化油噴嘴主要包括分流、旋流、霧化三部分。具有一定壓力的油首先流經(jīng)分流片上的若干個小孔，匯集到一個環(huán)形槽中，然后經(jīng)過旋流片上的切向槽進(jìn)入中心旋渦室，分流片起均布進(jìn)入各切向槽油流量的作用，切向槽與渦旋室使油壓轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)動量，獲得相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)強度。強烈旋轉(zhuǎn)著的油流在流經(jīng)霧化片中心孔出口處時，在離心力作用下克服油的表面張力，被撕裂成油霧狀液滴，并形成具有一定擴散角的圓錐狀霧化炬。
(3)外混式蒸汽機械霧化器。
RG-W-1型的結(jié)構(gòu)如圖所示。
油經(jīng)霧化筒轉(zhuǎn)入霧化筒外的環(huán)形通道流入霧化器頭部，經(jīng)旋流室及噴口旋轉(zhuǎn)噴出。蒸汽通過油管外的環(huán)形通道，經(jīng)過旋流葉片，以相同方向旋轉(zhuǎn)噴出，并與噴口出來的油霧相遇，使之進(jìn)一步霧化。這種霧化器的油與汽在外部混合，可避免因高壓油倒流而污染汽水系統(tǒng)。
(4)內(nèi)混式蒸汽機械霧化器。
目前廣泛應(yīng)用的是Y型霧化器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。
蒸汽通過內(nèi)管分流至各汽孔，然后在混合孔內(nèi)膨脹加速。油經(jīng)內(nèi)、外管之間的環(huán)形通道進(jìn)入油孔，然后在混合孔內(nèi)被高速汽流沖擊，小部分被擊碎隨蒸汽噴出，大部分在混合孔的孔壁上形成油膜，在蒸汽推動下加速，向噴口運動。離開噴口后，由于油膜與蒸汽在噴口外的高速沖撞，以及蒸汽再次膨脹的作用，將油膜破碎成細(xì)滴，完成油的霧化。
Y型噴嘴有如下優(yōu)點：
① 油壓和汽壓都不高，油壓為0.7～2.1MPa。
② 汽耗率低，為0.01～0.03kg/kg。
③霧 化質(zhì)量好，且在任何噴油量下都能保證霧化質(zhì)量。
④ 調(diào)節(jié)比大。
⑤ 噴油量變化的霧化角幾乎不變。但也存在堵孔、頭部積炭結(jié)焦及漏油等問題。
燃油的蒸汽霧化
燃油的蒸汽霧化是利用油與霧化蒸汽在噴嘴中進(jìn)行內(nèi)混，以及這一混合物在噴嘴出口端的壓力降，體積膨脹，使油被碎裂成霧滴。蒸汽霧化效果決定于霧化蒸氣量以及霧化蒸汽的參數(shù)(溫度、壓力)。
燃料油燃燒進(jìn)行霧化的原因：
燃料油油滴的燃燒必須在油氣和空氣的混合狀態(tài)下進(jìn)行，其燃燒速度取決于油滴的蒸發(fā)速度以及油氣和空氣的混合速度。油示。
微油冷爐點火系統(tǒng)由燃油系統(tǒng)、風(fēng)粉系統(tǒng)、煤粉燃燒器、自動控制系統(tǒng)、點火初期空氣加熱系統(tǒng)構(gòu)成。
微油冷爐點火燃燒器的工作原理：
微油冷爐點火燃燒器(如圖所示)由煤粉濃縮器、高強度油(氣)燃燒室，一級煤粉濃縮燃燒室，二級和三級燃燒室組成。二次風(fēng)從二級和三級燃燒室的周向引入，通過多級環(huán)縫進(jìn)入燃燒室內(nèi)，并在壁面附近形成高速氣流，起到防止壁面結(jié)渣和燒壞作用，同時補充燃燒所需要的氧量。
在燃油系統(tǒng)的投運和退出以及長時間停運的過程中，為了防止油管道中集聚水和油雜質(zhì)，造成油管路的堵塞或油槍投運后的燃燒情況不好，因此在燃油系統(tǒng)中加裝了一套空氣吹掃裝置。
吹掃主要分兩部分，管路吹掃和油槍的吹掃，油槍的吹掃主要是油槍投運前要對油槍進(jìn)行水和油污的吹掃，油槍退出后，油槍的吹掃主要是要對油槍中的殘油進(jìn)行吹掃，油管路的吹掃主要是對管路中的油的沉淀物進(jìn)行定期吹掃，防止長期集聚造成油管路的堵塞。
爐前燃油進(jìn)油管路上的蓄能器
燃油母管壓力波動時，會影響油槍的霧化質(zhì)量，供油不暢，嚴(yán)重時會使油槍滅火。
爐前燃油進(jìn)油管路上的蓄能器的作用是緩沖油壓波動，維持油壓穩(wěn)定。
配風(fēng)器的作用是及時給火焰根部送風(fēng)，使油與空氣能充分混合，形成良好的著火條件，以保證燃油能迅速而完全地燃燒。油槍的配風(fēng)應(yīng)滿足下列要求：
① 要有適量的一次風(fēng)。燃油的一次風(fēng)量應(yīng)占總?cè)加惋L(fēng)量的15%～30%，燃油的一次風(fēng)速應(yīng)為25～40m/s。
② 要有一定的回流區(qū)。油霧著火時需要一定的著火熱，著火熱來源于高溫?zé)煔獾幕亓鳎蜆尩某隹诒仨氂羞m當(dāng)?shù)幕亓鲄^(qū)，它是保證及時著火和穩(wěn)定燃燒的熱源。
③ 油霧和空氣的混合要強烈。油槍的配風(fēng)器有兩種，即直流配風(fēng)器與旋流配風(fēng)器。旋流配風(fēng)器的一次風(fēng)旋流葉片又叫做穩(wěn)焰器，穩(wěn)焰器的作用是使燃油一次風(fēng)產(chǎn)生一定的擴散和旋轉(zhuǎn)，在接近火焰根部形成一個高溫回流區(qū)，點燃油霧并穩(wěn)定燃燒。
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