第一章燃烧理论基础燃烧是燃料分子与氧分子间发生的激烈氧化反应，伴随着反应过程，燃料的化学能以燃烧热的形式释放出来。燃烧反应在原则上是否可
能发生，以及燃料燃尽程度和反应热的确定，都是反应热力学应解决的问题，而燃烧反应的进行速率及其影响因素则是动力学的研究领域。燃烧反
应动力学质量作用定律燃烧是一种发光发热的化学反应。燃烧速度可以用化学反应速度来表示。
在等温条件下，化学反应速度可用质量作用定律表示,即反应速度一般可用单位时间，单位体积内烧掉燃料量或消耗掉的氧量来表示。
可用下面的式子表示炉内的燃烧反应：ａＡ＋ｂＢ=ｇＧ＋ｈＨ
(燃料)(氧化剂)(燃烧产物)化学反应速度可用正向反应速度表示，也可用逆向反应速度来表示。即：
第一章燃烧理论基础质量作用定律的意义质量作用定律说明了参加反应
物质的浓度对化学反应速度的影响。其意义是：对于均相反应，在一定温度下，化学反应速度与参加反应的各反应物的浓度乘积成正比，而各反应
物浓度的方次等于化学反应式中相应的反应系数。因此，反应速度又可以表示为：式中ＣA,ＣB---反应物A,B的浓度
a,b---化学反应式中，反应物A,B的反应系数；kA,kB---反应速度常数。多
相燃烧的化学反应速度对于多相反应，如煤粉燃烧，燃烧反应是在固体表面上进行的，固体燃料的浓度不变，即CA=1。反应速度
只取决于燃料表面附近氧化剂的浓度。用下式表示：
式中ＣB----固体燃料表面附近氧的浓度上式说明，在一定温度下，提高固体燃料附近氧的浓度，就能提高化学反应
速度。反应速度越高，燃料所需的燃尽时间就越短。上述关系只反映了化学反应速度与参加反应物浓度的关系。事实上，反应速度不
仅与反应物浓度有关，更重要的是与参加反应的物质本身有关，具体地说，与煤或其它燃料的性质有关。化学反应速度与燃料性质及温度的关系可用
阿累尼乌斯定律表示。第一章燃烧理论基础阿累尼乌斯定律在实际燃烧过程中,由于燃料与氧化物(空气)是按一定比例连续
供给的,当混合十分均匀时,可以认为燃烧反应是在反应物质浓度不变的条件下进行的.这时,化学反应速度与燃料性质及温度的关系为:
k＝k0ｅ(－E/RT)式中,k0--相当于单位浓度中，反应物质分子间
的碰撞频率及有效碰撞次数的系数E—反应活化能；R—通用气体常数；T—反应温度：k
—反应速度常数（浓度不变）。阿累尼乌斯定律说明了燃料本身的“活性”与反应温度对化学反应速度的影响的关系。什么是燃料的“活性”呢
？可以简单地理解为燃料着火与燃尽的难易程度。例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。而不同的固体燃料，“活性”也不同，烟煤比
无烟煤容易着火，也容易燃尽。因此，燃料的“活性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。燃料的“活性”程度可用“活化能”来表示。第一章燃
烧理论基础三、影响化学反应速度的因素质量作用定律和阿累尼乌斯定律指出了影响燃烧反应速度的主要因素是反应物的浓度．活
化能和反应温度。反应物浓度的影响虽然认为实际燃烧过程中，参加反应物质的浓度是不变的，但实际上，在炉内各处．在燃烧反
应的各个阶段中，参加反应的物质的浓度变化很大。在燃料着火区，可燃物浓度比较高，而氧浓度比较低。这主要是为了维持着火区
的高温状态，使燃料进入炉内后尽快着火。但着火区如果过分缺氧则着火就会终止，甚至引起爆炸。因此在着火区控制燃料与空气的比例达到一个恰
到好处的状态，是实现燃料尽快着火和连续着火的重要条件。反应物浓度对燃烧速度的影响关系比较复杂，将在后面的内容中加以分析。第一章
燃烧理论基础活化能的影响活化能概念燃料的活化能表示燃料的反应能力。活化能的概念是根据分子运动理论提出的，由于燃料的多数反
应都是双分子反应，双分子反应的首要条件是两种分子必须相互接触，相互碰撞。分子间彼此碰撞机会和碰撞次数很多，但并不是每一个分子的每一
次碰撞都能起到作用。如果每一个分子的每一次碰撞都能起到作用，那么即使在低温条件下，燃烧反应也将在瞬时完成。然而燃烧反应并非如此，而
是以有限的速度进行。所以提出只有活化分子的碰撞才有作用。这种活化分子是一些能量较大的分子。这些能量较大的分子碰撞所具有的能量足以破
坏原有化学键，并建立新的化学键。但这些具有高水平能量的分子是极少数的。要使具有平均能量的分子的碰撞也起作用，必须使他们转变为活化分
子，这一转变所需的最低能量称为活化能，用Ｅ表示。所以活化分子的能量比平均能量要大，而活化能的作用是使活化分子的数目增加。第一章
燃烧理论基础燃料活化能的影响在一定温度下，某一种燃料的活化能越小，这种燃料的反应能力就越强，而且反应速度随温度变化的可能性
就减小，即使在较低的温度下也容易着火和燃尽。活化能愈大的燃料，其反应能力愈差，反应速度随温度的变化也愈大，即在较高的温度下才能达
到较大的反应速度，这种燃料不仅着火困难，而且需要在较高的温度下经过较长的时间才能燃尽。燃料的活化能水平是决定燃烧反应速度的内因条
件。第一章燃烧理论基础3、温度的影响温度对化学反应的影响十分显著。随着反应温度的升高，分子运动的平均动能增加，活化分子的数
目大大增加，有效碰撞频率和次数增多，因而反应速度加快。对于活化能愈大的燃料，提高反应系统的温度，就能愈加显著地提高反应速度。压力
的影响第一章燃烧理论基础热力着火理论煤粉燃烧过程的着火主要是热力着火，热力着火过程是由于温度不断
升高而引起的。因为煤粉燃烧速度很快，燃烧时放出的大量热量使炉膛温度升高，而炉温升高促使燃烧速度加快；反应放热增加，又使炉温进一步提
高。这样相互作用、反复影响，达到一定温度时，就会发生着火。着火过程有两层意义：一是着火是否可能发生，二是能否稳
定着火。只有稳定着火，才能保证燃烧过程持续稳定的进行，否则就可能中途熄火，使燃烧过程中断。在炉膛四周布置的水冷
壁直接吸收火焰的辐射热，因而燃料燃烧时放出的热量，同时向周围介质和炉膛壁面散热。这时，要使可燃物着火并连续着火，必须使可燃物升温。
实现稳定着火的两个条件：1、放热量和散热量达到平衡，放热量等于散热量。2、放热量随系统温度
的变化率大于散热量随系统温度的变化率.如果不具备这两个条件，即使在高温状态下也不能稳定着火，燃烧过程将因火焰熄
灭而中断，并不断向缓慢氧化的过程发展。锅炉运行中的热力着火分析放热速度与散热速度是相互
作用的。在实际炉膛内，当燃烧处于高负荷状态时，由于燃煤量增加，燃烧放热量比较大，而散热量变化不大，因此使炉内维持高温状态。在高负荷
运行时，容易稳定着火。当燃烧处于低负荷运行时，由于燃煤量减少，燃烧放热量随之减小，这时相对于单位放热量的散热
条件却大为增加，散热速度加快，因此炉内火焰温度与水冷壁表面温度下降，使燃烧反应速度降低，因而放热速度也就变慢，进一步使炉内处于低温
状态。在低负荷运行状态下，稳定着火比较困难，因此需要投入助燃油等燃料来稳定着火燃烧。对于低反应能力的无烟煤和劣质烟煤，不但着火困难
，而且难于稳燃，因而容易熄火”打炮”。从以上分析，可得到提示：(1)着火和燃烧温度与水冷
壁面积、进入炉内的新气流初温度相关。(2)在炉内可自动到达稳定着火状态，如果点火区的温度与燃料的活性不相适应，就需
投入助燃油或采用强化着火的措施。第一章燃烧理论基础链锁反应气体燃料的燃烧反应速度很高，而且在温度极
低(如T→0Ｋ时)的场合下，反应仍可以很高的速度进行。这种反应并不是按化学反应方程式那样一步完成的，也并不需要给反应物质施加能量，
使活化分子的数目增多。在气体燃料燃烧反应过程中，可以自动产生一系列活化中心，这些活化中心不断繁殖，使反应进行一系列中间过程，整个燃
烧反应就象链一样一节一节传递下去，故称这种反应为链锁反应。链锁反应是一种高速反应。例如当温度超过500℃时，氢的燃烧就变为爆炸反应
。氢的链锁反应过程：氢分子Ｈ吸收了极少的活化能，被质点Ｍ击活后，产生活化中心Ｈ，同时产生游离基ＯＨ，便开
始下列反应：Ｈ2＋Ｍ→２Ｈ＋Ｍ
Ｈ＋Ｏ2→ＯＨ＋ＯＯ＋Ｈ2→ＯＨ＋Ｈ
ＯＨ＋Ｈ2→Ｈ2Ｏ＋ＨＯＨ＋Ｈ2→Ｈ2Ｏ＋Ｈ
总的反应平衡式为：Ｈ＋3Ｈ2＋Ｏ2→3Ｈ＋2Ｈ2Ｏ
上式表明，一个氢分子与质点碰撞被击活而吸收活化能后，可以产生三个活化氢原子，而这三个活化氢原子在下一次反应过程中又可以产生
九个活化氢原子，以此类推，……。这是一种分支链锁反应，其反应速度极快。以至在瞬间即可完成。
第一章燃烧理论基础火焰的传播火焰传播形式燃料燃烧过程中，火焰的稳定性与火焰传播速度关系极大。电厂燃
烧系统的安全运行也与火焰传播速度关系密切。例如，煤粉管道中某一处着火后，火焰迅速蔓延、扩散，导致制粉系统着火或爆炸。
火焰的传播分为两种:层流传播和湍流传播.层流火焰传播:在静止的可燃气体混合物中，缓慢燃烧的火焰传播是
依靠导热或扩散使未燃气体混合物温度升高，火焰一层一层的依次着火。火焰传播速度一般为20～100cm/s。
湍流火焰传播:湍流火焰传播速度加快，一般为200cm/s以上。火焰短，燃烧室尺寸紧凑，湍流火焰易产生噪声。第一章燃烧理论基
础炉内火焰传播正常的火焰传播（缓慢燃烧）正常的火焰传播是指可燃物在某一局部区域着火后，火焰从这个
区域向前移动，逐步传播和扩散出去，这种现象就称为火焰传播。正常的火焰传播过程中，火焰传播速度比较缓慢，约为1～3m/s，燃烧室内
压力保持不变。炉内煤粉气流正常燃烧的火焰传播就属于正常的火焰传播。反应速度失去控制的高速爆炸性燃烧
炉膛内火焰传播为湍流火焰，火焰传播速度很快。出现爆炸性燃烧时，火焰传播速度极快，达1000-3000m/s，温度极高
，达6000℃；压力极大，达2026500Pa(20.67)大气压)。爆燃是由于可燃物以极高的速度反应，以至于反应放
热来不及散失，因而使温度迅速升高，压力急剧增大。而压力的急剧增大是由于高温烟气的比容比未燃烧的可燃混合物的比容大得多，高温烟气膨胀
产生的压力波，使未燃混合物绝热压缩，火焰传播速度迅速提高，以致产生爆炸性燃烧。正常燃烧向爆炸性燃烧的转变
当火焰正常燃烧时，有时会发生响声。此时，如果缩热压缩很弱，不会引起爆炸性燃烧。但当未燃混合物数量增多时，绝热压缩将逐渐增
强，缓慢的火焰传播过程就可能自动加速，转变为爆炸性燃烧。第一章燃烧理论基础不同燃料的火焰传播速度可燃
混合物着火时的火焰传播速度即为着火速度。对于不同的燃料，火焰传播速度的差异很大。气体燃料和液体燃料的火焰传播速度远远大于煤粉气流的
火焰传播速度。就煤粉气流本身而言，火焰传播速度的差别也很大。例如，燃用烟煤时的火焰传播速度比贫煤、无烟煤的火
焰传播速度要大。因此，烟煤着火后，燃烧比较稳定。第一章燃烧理论基础煤粉气流火焰传播速度的影响因素
煤粉气流的火焰传播速度受多种因素的影响，其首先决定于燃料中可燃挥发分含量的大小，其次还与水分、灰分、煤粉细度、煤粉浓度和煤粉气流混
合物的初温及燃烧温度有关。一般情况下，挥发分大的煤，火焰传播速度快；灰分大的煤火焰传播速度小；水分增大时，
火焰传播速度降低。提高煤粉细度时，挥发分析出快，并增加了燃料的反应面积，火焰传播速度可显著提高。
提高炉膛温度时，火焰面向周围环境的散热减少，反应速度加快，因而提高了火焰传播速度。锅炉在高负
荷运行时，炉膛环境温度较高，容易稳定燃烧；锅炉在低负荷运行时，燃烧放热量减少，冷却散热条件增强，需要加强稳燃措施或增加易燃的液体或
气体燃料，来帮助煤粉气流稳定燃烧，其实质是提高火焰传播速度。第二章煤燃烧特性及过程煤燃烧过程粒煤在加热过程中首
先析出水分和挥发分，称之为热解过程。之后，挥发分着火，在颗粒外围形成火焰，并继续加热和点燃颗粒中固定碳。这一过程中包括挥发分的析出
和燃烧过程及固定碳的燃烧过程两部分。第二章煤燃烧特性及过程挥发分的析出和燃烧挥发分的析出和燃烧为热解过程.根据
温升速度的不同,热解过程可分为快速热解和慢速热解.燃烧方式影响热解速度.层燃和沸腾炉中与悬浮燃烧的热解过程就不同.温升速率和最
高温限决定了挥发分的产率,随着温度的升高,热解失重率增加.因此把煤看成是由数量完全确定的挥发分和固定碳组成的认识是不正确的.工业
分析标准方法测定的挥发分仅是条件性指标,是燃料特性的相对度量.煤颗粒度大时,内部析出物与碳发生裂解,聚合等二次反应,生成一些含碳
的沉积物.相对小颗粒煤来讲,挥发分产量要低一些.挥发分析出要吸收析出反应热.挥发分析出后所遗留的焦炭随煤种不同有程度不一的膨胀
.挥发分的析出速度与煤种特性和热解条件有关.缓慢热解时,挥发分着火总是在固定碳着火之前,当热解速度达到一定值时,挥发分与固定碳
几乎同时着火.发生这种现象还取决于煤的反应活性和颗粒度大小.第二章煤燃烧特性及过程焦炭的燃烧燃烧速度与燃烧
区域焦炭的燃烧过程和燃烧速度焦炭表面的多相燃烧大致包括以下几个过程:参加燃烧的氧从周围环境扩散到焦炭的反应表面;
氧被焦炭表面所吸附;在焦炭表面进行燃烧化学反应;燃烧产物在焦炭表面解吸附;燃烧产物离开焦炭表面,扩散到周围环境中.
焦炭燃烧速度是指焦炭单位表面上的实际反应速度,它取决于上述过程中最慢的一个环节.在实际过程中,吸附和解吸附是很快的
,所以焦炭的燃烧速度主要取决于氧向焦炭表面的扩散速度和在焦炭表面进行的燃烧化学反应速度,最终决定于两者中的较慢者.第二章煤燃
烧特性及过程燃烧区域按照化学反应条件与气体扩散条件对燃烧速度影响的不同,燃烧过程可能处于以下三个不同
区域:动力区：温度低于900～1000℃时，化学反应速度小于氧气向碳粒表面的扩散速度，氧气的供应十分充足，提高扩
散速度对燃烧速度影响不大，燃烧速度取决于温度。扩散区：温度高于1200℃时，化学反应速度大于氧气向碳粒表面的扩散
速度，以至于扩散到碳粒表面的氧气立刻被消耗掉，碳粒表面处的氧浓度接近于0，提高温度对燃烧速度影响不大，燃烧速度取决于氧气向碳粒表面
的扩散速度。过渡区：介于动力区和扩散区之间，提高温度和提高扩散速度都可以提高燃烧速度。若扩散速度不变，只提高温度
，燃烧过程向扩散区转化；若温度不变，只提高扩散速度，燃烧过程向动力区转化。第二章煤燃烧特性及过程焦炭燃烧化学反应
焦炭燃烧化学反应可分为碳表面异相反应和反应空间的气相反应两类.可能发生的碳表面异相反应有碳的完全和不完全反应,碳气化反应以及碳和水
蒸汽的两种反应.可能发生的气相反应有煤气燃烧反应和氢燃烧反应.第二章煤燃烧特性及过程煤粉的燃烧阶段着火前的准备阶段
煤粉进入炉内至着火前的这一阶段为着火前的准备阶段。在这个阶段内，煤粉中的水分要蒸发，挥发分要析出，煤粉的温度要升高至着
火温度。这个阶段为吸热阶段。燃烧阶段当煤粉温度升高至着火温度，而煤粉浓度又合适时，开始着火燃烧，进入燃烧阶段。
在这个阶段，挥发分首先着火燃烧，并放出大量热量，这些热量对焦炭进行加热，使焦炭也迅速燃烧。燃烧阶段是一个强烈放热阶段,烟气温度迅速
达到最大值,氧浓度及飞灰含炭量则急剧下降。燃尽阶段燃尽阶段是燃烧阶段的延续,在燃烧阶段未燃尽的少量残炭继续燃烧
.在燃尽阶段,氧浓度相应减少,气流的扰动减弱,燃烧速度明显下降,燃烧放热量小于水冷壁吸热量,烟温逐渐降低.对应于煤粉
燃烧的三个阶段，在炉内划分出三个区：着火区、燃烧区及燃尽区。由于燃烧的三个阶段不是截然分开的，因而对应的三个区也没有明显的分界线，
但是，大致可以这样认为：燃烧器出口附近是着火区，炉膛中部与燃烧器同一水平的区域及稍高的区域是燃烧区，高于燃烧区直至炉膛出口为燃尽区
。第三章低NOX燃烧技术为了降低的NOX排放量,使排放的NOX符合环境保护标准,目前已有的方法有两种:一是控制燃烧过程中N
OX生成量的低NOX燃烧技术,另一类是降低在烟气中已经生成的NOX烟气处理方法.后一类方法由于价格高,因此重点在发展低NOX燃烧技
术.NOX一般指NO和NO2.在燃烧过程中排放的NOX约95%是NO,其余5%是NO2.第三章低NOX燃烧技术根据NOX的
生成机理,分为三类:热力型:指燃烧用空气中的N2在高温下氧化而生成的氮氧化物.温度对这类型的NOX生成具有决定性的影响,在燃烧
温度低于1500℃时生成量很少,大于1500℃时,反应速率将增大6-7倍.快速型:燃料挥发物中的碳氢化合物高温热分解生成的CH
自由基和空气中的氮反应生成HCH和N,再进一步与氧作用,以极快的反应速率生成NOX,其形成时间约60ms,所生成的这种NOX与炉膛
压力的0.5次方成正比.燃烧过程中形成的热力型和快速型NOX中的N都来自空气中的氮.固态排渣煤粉炉的炉膛温度一般比较
低,这两两种类型的NOX占燃烧所产生的份额不大,不是煤粉燃烧所产生NOX的主要来源.燃料型:燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化形成
的.由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉的燃烧温度,在600-800℃就会形成燃料型NOX,因些温度对它的影响不大.在煤粉燃烧所形成
的三种NOX,燃料型是主要的,它占总数的60-80%.第三章低NOX燃烧技术煤燃烧时NOX生成机理煤燃烧时
的NOX生成特性与气体及液体燃料燃烧不同.它有挥发分的均相燃烧,又有残焦的多相燃烧.燃料NOX的来源可分为挥发分中氮生成的NOX和
残焦中氮生成的NOX.挥发分NOX：煤中的氮以氮化物的形式存在，氮以原子状态与碳氢化合物相结合，当煤热解时，氮便释放出来，但比
挥发分晚一些。剩下的部分氮存留在焦炭内，在焦炭燃烧过程中缓慢释放出来。煤中的氮以挥发分氮还是以焦炭氮的形式存在，与煤种、热解速度
有关。当煤中挥发分增加，热解温度和加热速度提高时，则挥发分氮增加，焦炭氮减少，这与过量空气系数无关。挥发分氮并不是全部转化为NO
X的。因为挥发分氮是以氮化合物的形式出现，这些化合物既是的NOX生成源，又是NOX的还原剂。实际只有一部分氮化合物转化为NOX。
最终的NOX多少，取决于以下因素：着火区挥发分的析出量；着火区氧的浓度；氮化合物只有经过氧化才能形成NOX。如果氧含量少，挥
发分氧不易转化为NOX，同时挥发分氮的相互复合反应及对NOX还原反应增强，从而使NOX减少。在着火区的停留时间。在空气较多的
情况下，停留时间增加，则生成的NOX增多，在富燃料工况下，停留时间增加，则生成的NOX减少。第三章低NOX燃烧技术焦炭NOX
焦炭氮的释放比挥发分氮复杂一些，与煤的组织结构有关。如果煤的热解温度不超过峰值温度，则焦炭氮不再进一步挥发，开始发生非均相反应，焦
炭氮的析出速率与燃烧速率成正比。如果煤的温度高于挥发分析出的峰值温度，此时可能同时出现焦炭氮的非均相反应与含氮挥发分的释放。这时焦
炭氮的析出速率不仅与燃烧速率成正比，而且与温度有关。焦炭氮的析出仅是形成燃料NOX的一个因素。实际的焦炭NOX生成取决于以下两个
主要因素：焦炭中的氮向NOX转化，这个过程与氮含量、氧含量及温度有关。随着氮含量、氧含量的增加而增加，但与挥发分氮相比，其变化不
大。而当温度升高时，焦炭氮向NOX的转化率减小，但由于此时燃尽率增大，因此焦炭NOX是增加的。焦炭表面和CO对已生成的NOX进行
还原分解。这样，可以认为焦炭NOX的生成过程是，焦炭氮在析出过程中，会与氧气反应，一部分生成NOX，生成NOX的
一部分向内扩散，一部分向外扩散，向内扩散的这一部分，由于无氧气而在焦炭的内或外表面被焦炭或灰还原为N2，此时焦炭内部的孔隙度起很大
作用。第三章低NOX燃烧技术煤粉炉内燃烧时NOX的生成在实际煤粉炉的燃烧过程中,NOX的生成主要是三部分,即燃料NO
X,热力NOX和快速NOX.但其比例是不一样的.对于快速NOX,即使α大于1,在局部区域也有可能因为混合不均匀而出现富燃料
区域.此时在该区域内产生快速NOX,由于其生成时间短,所以其生成量仅占总量的5%以下,基本上可以忽略不计.一般来说,热力N
OX占20%左右,且温度等对其生成有很大影响.燃料占NOX75-80%左右.由于燃料NOX又分为挥发分NOX和焦炭NOX
,对高挥发分煤其挥发分NOX是主要部分,它在燃烧初期形成,即在离燃烧器很近的地方生成,运行工况对其影响很大.而焦炭NOX受运行工况
影响较小.第三章低NOX燃烧技术炉温对NOX生成的影响:炉温主要影响热力NOX的生成量从而影响总的NOX生成量.炉温越高,所占
比例越大.过剩空气系数对NOX生成的影响：过剩空气系数对燃料NOX、热力NOX及快速NOX均有影响，但影响的趋势不同，当α开始
增加时，热力NOX和燃料NOX都增加，当超过1。1时热力NOX减少，燃料NOX继续增加，总的NOX随α的增加而增加。预热空气温度
对NOX生成的影响：如果提高预热空气温度，则煤粉着火提前，这样可提高炉内温度水平，使热力NOX增加，同时燃烧初始区的温度水平，使挥
发分大量析出，因而挥发分NOX大增加。所以预热空气温度越高，NOX生成量越多。燃料性质对NOX生成的影响：挥发分的影响：当挥
发分增加时，着火提前，温度峰值和平均温度均会有所提高，热力NOX增加；同时挥发分含量燃料NOX提高；水分的影响：水分增加，着火延
迟，则燃料与空气之间的混合良好，即着火区氧浓度增加，而且燃料中的氮在着火阶段停留时间增加，反应充分，故燃料NOX增加。另外，水分增
加，发热量降低，温度水平降低，热力降低，但总NOX的生成量增加。含氮量的影响：随含氮量的增加，NOX增加煤粉细度对NOX生成
的影响：在不考虑低氮燃烧时，煤粉细度越细，则燃烧越快，温度越高，热力NOX越多；同时，煤粉加热快，温度峰值高，则析出的挥发分多。而
且此时与空气混合程度高，燃料NOX多第三章低NOX燃烧技术燃料型NOX的生成量与过量空气系数的关系很大,其转换率随过量空气
系数的增大而增大,在过量空气系数小于1时,其转换率会显著下降,当过量空气系数等于0.7时,其转换率接近于零.综上所述,为了控制煤
粉燃烧所产生的NOX,根据它们产生的机理,一般采用以下措施:第四章煤的燃烧技术及设备煤燃烧技术方式层状燃烧.沸腾燃烧.悬
浮燃烧.第四章煤的燃烧技术及设备对煤粉燃烧器的基本要求:通过正确设计的燃烧器结构,在燃烧器出口处建立使煤粉汽流能及时稳定着火
的空气动力场;着火后一二次风能合理混合，以保证煤粉燃烧的稳定性和经济性；有较好的燃料适应性和负荷调节性；通过正确地组织着火、混
合和燃烧过程，燃烧器应能控制NOX的生成在允许的范围内，以达到环保要求；燃烧器的设计、材料选用、制造和安装，应能与制粉系统及炉膛
合理配合，在运行中燃烧器不易烧坏和磨损，并不会在炉膛内产生如结渣等不正常运行工况，以保证整个燃烧系统的安全可靠运行。燃烧器的热功
率:为了提高燃烧器的调节性和和避免水冷壁及燃烧器喷口结渣,趋向于采用小功率的燃烧器,因为单只燃烧器功率过大,会产生以下
问题:炉膛局部热负荷过高,易于结渣;炉膛局部热负荷过高,易引起水冷壁的传热恶化及直流炉的水动力多值性;切换或启停燃烧器对炉内
火焰燃烧的稳定性影响较大;切换或启停燃烧器对炉膛出口烟温的影响较大，影响过热器的安全性和汽温调节；一、二次风的气流太厚，不利于
风煤混合；燃烧调节不太灵活煤粉燃烧器的分类：旋流燃烧器直流燃烧器第四章煤的燃烧技术及设备旋流燃烧器旋流燃烧器工作原
理燃烧器中装有旋流器，煤粉气流或热空气通过旋流器时，发生旋转，从喷口生射出后即形成旋转射流，利用旋转射流
，形成有利于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合。携带煤粉的一次风和不携带煤粉的二次风分别用不同的管道和燃烧器连接,在燃烧器中一
次风和二次风的通道是隔开的.射出喷口后在气流中心形成回流区，这个回流区叫内回流区。内回流区卷吸炉内的高温烟
气来加热煤粉气流，当煤粉气流拥有了一定热量并达到着火温度后就开始着火，火焰从内回流区的内边缘向外传播。与此同时，在旋转气流的外围也
形成回流区，这个回流区叫外回流区。外回流区也卷吸高温烟气来加热空气和煤粉气流。由于二次风也形成旋转气流，二次风与一次风的混合比较强
烈，使燃烧过程连续进行，不断发展，直至燃尽。旋流燃烧器的射流特性：整个气流形成空心锥形的旋转射流；旋转射流具有强烈的卷吸作用
，将中心及外缘的气体带走，形成负压区，在中心部位就会因高温烟气回流而形成回流区；旋转气流同时轴向速度和切向速度，使气流在流动方向
上，沿轴向和切向的扰动能力强，气流衰减速度较快，射程短；旋流强度大，扩散角大，回流区大；反之，旋流强度小，扩散角小，回流区小；
第四章煤的燃烧技术及设备双调风燃烧器双调风旋流式燃烧器是在单调风燃烧器的基础上发展出来的。双调风式燃烧器
是把燃烧器的二次风通道分为两部分，一部分二次风进入燃烧器的内环形通道，另一部分二次风进入燃烧器的外环形通道。
在内环形通道中装有旋流叶片，旋流叶片是可动的，通过传动装置可使叶片同步转动，调节叶片的旋转角度，能改变二次风的旋流强度，使燃烧保持
稳定。外二次风量是由二次风道中的可动叶片控制的。通过传动装置可以改变叶片的开度。当叶片全开时，外二次风量达到
最大，这时外二次风大致是直流射流。在外二次风的影响下，从燃烧器射出的整个射流的旋转强度减弱，气流拉长，内回流区变小。当叶片逐渐关闭
时，外二次风量逐渐减小，使整个射流的旋流强度增大，气流缩短，内回流区逐渐变大。双调风燃烧器把二次风先后两批送
入炉膛，这种配风方式称为分级配风。由于空气的分级送入，使煤粉和空气的混合变得缓慢，便于进行燃烧调节。双调风燃
烧器的主要优点是由于空气的分级送入，实践证明，采用双调风燃烧器既能有效地控制温度型NOx；又能限制燃料型NOx。此外燃烧调节灵活，
有利于稳定燃烧，对煤质有较宽的适应范围。第四章煤的燃烧技术及设备旋流式燃烧器的布置与供风方式大容量锅炉布置有几十只旋流式燃烧
器，虽然单个的燃烧器形成的火焰可独立燃烧，但各个旋转气流之间仍有相互作用，对燃烧有一定的影响作用。当两个燃烧器旋转方向相反时，两个
燃烧器之间的切向速度升高，火焰向上。当两个燃烧器旋转方向相同时，燃烧器之间时切向速度减小，火焰向下。这样就影响火焰中心位置和燃烧效
率，进而影响到过热器的汽温特性及汽温调节。大容量锅炉上，旋流式燃烧器通常布置在炉膛的前、后墙上，有的采用大风箱供风，有的采用分隔风
箱供风。采用大风箱供风时，风道系统简单，但单个燃烧器的调节性能比较差。当采用大风箱送风时，不能准确调节各个燃烧器的风煤比，也不利
于控制NOx。因此趋向于采用分隔风箱配风。即风箱被分隔成很多小风室，每个小风室又有独立的风量调节挡板，给燃烧调节带来灵活、便利的条
件。第四章煤的燃烧技术及设备旋转射流特征旋流燃烧器的二次风都是以旋转高压流的形式入炉的,煤粉气流则有的是,有的不
是.旋转射流的情况比直流射流要复杂,但可归之于以下基本特征:与直流射流相比，旋转气流同时具有向前运动的轴向速度和沿圆周运动的切向
速度，这就使气流在流动方向上，沿轴向与切向的扰动能力增强，因而气流衰减速度比较快，射程短。旋转气流的主要特性表现为旋流强度。由于
旋转原因,其结果是在旋转射流的中心区域形成一个低压区,从而建立一个反向的压力梯度,这个压力梯度随着旋转强度而增大.因而在强旋转的情
况下,这一反向的轴向压力梯度就足以产生轴线上的反向流动,并在旋转气流内部建立起一个回流区.旋转射流从两方面卷吸周围的介质,其一是
在中心回流区,其二是从射流的外边缘上.前一种卷吸对燃烧过程的着火来说是很重要的,因这这意味着将高温烟气卷吸到时火焰的根部来加热煤粉
空气混合物,有利于稳定着火.后一种卷吸意味着对二次风温的提高,同样也是有利的.第四章煤的燃烧技术及设备根据回流区的大小和形状,
旋转射流的强度,旋转射流可分为以下三种:封闭气流:在封闭式旋流火焰中，在火焰根部卷吸高温烟气，形成回流区，这种火焰可卷吸火焰自身
燃烧放出的热量，具有一定的自稳定着火能力，但因回流量小，不适合燃烧难燃的煤。全扩散气流:旋转射流在出口以后,在旋转着前进的过程中
,由于径向分速的原因而逐渐扩张,气流逐渐呈喇叭状.当旋流强度达到一定值时,旋转气流的外边界负压大于中心负压,气流在内外压差的作用下
进一步向四周扩张,形成贴壁火焰，引起结渣。因次实际运行中应避免旋流强度过大而导致飞边气流的出现。开放气流:位于气流中心的回流区
随着旋转强度的增大而增大,增长,在回流区之后射流是合拢的.回流区的增大,增长意味着向火焰根部的卷吸能力增大.旋流燃烧器出口的旋转射
流都力求是这种开放射流.第四章煤的燃烧技术及设备旋转气流特性及其影响因素旋转气流特性是指不同影响因素下,旋转气流特
性参数的变化情况.和燃烧紧密相关的旋转气流特性包括:表征流场特性的气流扩展角,回流强度,气流射程以及气流分布均匀性等;气流的混合特
性;旋流器阻力.影响气流特性的因素,除旋流强度外,还有喷口形状,同轴气流的质量比和动量矩比以及炉内空间的几何特性.旋流强度是对气
流特性的主要影响因素.对于开放气流,气流扩散角随着旋流强度的增大而增大,也就是说,随着旋流强度的增加,将形成一个较大的边界面,会与
更多的外部烟气进行质量与热量的交换.提高了射流本身的温度水平,有利于着火过程的发展.旋转气流形成的回流区使高温炉烟回流到射流根部,
它是燃料着火热量的主要来源.根据燃料着火难易的程度不同,要求的回流区大小也不同.例如，烟煤容易着火，只需要较小的回流区和回流量，就
能稳定着火和燃烧。而无烟煤着火困难，需要有较大的中心回流区和回流量，但不希望形成飞边气流。除了回流区大小和回流量外，回流区长度对着
火也有一定影响，因为比较长的回流区能使气流延伸到温度更高的烟气深层，因而直接关系到回流烟气的温度水平。若旋流强度过低,则回流量及回
流长度都太小,只能从低温区回流烟气,若旋流强度过高,虽然回流量增加,但回流区长度反而缩短,同时旋流器阻力增加.第四章煤的燃烧技
术及设备各种旋流燃烧器射流都是由一,二次风射流组成的同旋向复合射流.外环为旋转的二次风射流,内环为旋转或直流的一次风煤粉射流,内
外气流的质量比或速度比对旋流燃烧器的燃烧工况有很大影响.当中心的一次风粉流为直流时,由于二次风旋转流的湍流交换作用,会带动内气流逐
渐旋转,从而消耗了部分二次风旋转动量,使整体气流旋流强度降低,这导致中心回流区的长度和流量减少,而且随着一二次风质量比的增加而增加
,这对风粉流着火产生不利影响.因而燃用低反应能力煤种时,必须降低一次风率.所以说,为了保证燃烧器处于最佳的工作状态,必须维持合理的
一二次风速.第四章煤的燃烧技术及设备旋流燃烧器的喷口几何形状也是对旋转射流影响的一个重要因素.在扩口角小于30°时，气流扩张
角随旋转强度的增加而增加，扩口角对气流扩张角的影响管理方式则随着旋流强度的增大而减小；当扩口角大于30°后，对气流扩张角的影响显
著增加，而旋流强度的影响则减小；当扩口角大于70°后，如果旋流强度较低，在气流和扩口壁面之间会产生脱体现象，导致扩口处产生涡流，
此时扩口对气流已不产生任何作用；回流区的直径随扩口角的增加而增加，扩口角达到70时，气流成全扩散型；在很大的扩口角范围内，随着
扩口角的增加，燃烧器阻力系数变化不大，当扩口角增大到使气流产生失稳状态后，阻力系数突然增大。由此可知，在一定范围内增加扩口角，相当
于对旋流强度有一定的放大作用，同时燃烧器的阻力并不增加。因而根据煤种的不同，采用不同的扩口角。第四章煤的燃烧技术及设备提高
旋流强度，既能强化内回流区的作用，又能强化空气与可燃物的混合，以及高温烟气与煤粉、空气的混合。随着旋流增强，内回流区变得更宽更强，
但同时也会带来一些问题。即一次风与二次风以及内回流与外回流的过早强烈混合，会降低一次风中煤粉的浓度和火焰温度，这对着火的稳定性又是
不利的。因此，提高旋流强度给稳定着火造成两个相互对立和相互矛盾的条件。增强内回流对着火造成的有利条件从某一点开始，又被太强的过早混
合破坏了。为了解决这一矛盾，可通过运行调节或试验确定出适应燃烧不同煤质的最佳旋流强度和相应的混合强度以及混合点位置。第四章煤的
燃烧技术及设备直流燃烧器直流燃烧器工作原理:直流燃烧器一般布置在炉膛四角上。煤粉气流在射出喷口时，虽
然是直流射流，但当四股气流到达炉膛中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，同时在炉膛内形成一个自下而上的旋涡状气流.直流
燃烧器的射流特性:第四章煤的燃烧技术及设备直流燃烧器的空气动力场特性:通常直流煤粉燃烧器在炉内
大多采用四角切圆布置,其出口气流轴线切于炉膛中心的一个假想圆,造成气流在炉内的的强烈旋转.冷态试验中可发现炉膛四周是强烈的螺旋上升
气流,在中心则是速度很低的微风区,有一股螺旋向下的气流,直接冲向炉底.实际上,在燃烧状态下,炉膛内的烟气温度很高,烟气的粘滞性很大
,对气流的运动有很大的阻滞作用,因此只有在燃烧器区域旋转比较强烈,而到了炉膛上部,旋转运动很快就衰减了.此外,由于烟气温度升高,体
积膨胀,炉膛内烟气的轴向上升速度增加,中心不再有明显的下降气流,而只是一个速度极低的微风区.这样,切向燃烧时从每个燃烧器喷出的气流
在炉膛内相遇,造成强烈的混合和扰动,从每个角喷出的煤粉气流,受到上游邻角近乎正交的正在剧烈燃烧的高温火焰的掺混加热，达到着火温度。
而使四个角喷出的煤粉火焰相互点燃，着火稳定性较好。因此，切向燃烧是以整个炉膛为单元来组织燃烧的，所以，燃烧器的燃烧工况和整个炉膛的
空气动力场特性密切相关。因此，对于切向燃烧器，炉内气流运动规律，特别是燃烧器区域气流的场特性至关重要。第四章煤的燃烧技术及设备
直流燃烧器的工作过程煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程；射流两侧的补气及压力平衡过程；煤粉气流的着火过程；煤粉与二次风空气
的混合过程；气流的切圆旋转过程；焦碳的燃尽过程。从燃烧器喷口射出的气流仍然保持着高速流动。由于气流的
紊流扩散，带动周围的热烟气一道向前流动，这种现象叫“卷吸”。由于“卷吸”，射流不断扩大，不断向四周扩张。同时，主气流的速度由于衰减
而不断减小。正是由于射流的这种“卷吸”作用，将高温烟气的热量源源不断地运输给进入炉内的新煤粉气流，煤粉气流才得到不断加热而升温，当
煤粉气流吸收足够的热量并达到着火温度后，便首先从气流的外边缘开始着火，然后火焰迅速向气流深层传播，达到稳定着火状态。邻角气流的撞
击点燃作用在切圆燃烧炉中，四股气流具有“自点燃”作用。即煤粉气流向火的一侧受到上游邻角高温火焰的直接撞
击而被点燃。这是煤粉气流着火的主要条件。背火的一侧也卷吸炉墙附近的热烟气，但这部分卷吸获得的热量较少，此外，一次风与二次风之间也进
行着少量的过早混合，但这种混合对着火的影响不大。煤粉气流接受辐射加热煤粉气流着火的热源部分来自炉内高
温火焰的辐射加热，但着火的主要热源来自卷吸加热，约占总着火热源的60～70%。第四章煤的燃烧技术及设备四角切圆燃烧的气流偏斜
邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因射流自燃烧器喷口射出后，由于受到上游邻角气流的直接撞击，撞击点愈接近喷
口，射流偏斜就愈大；撞击动量愈大，气流偏斜就愈严重。射流两侧“补气”条件的影响四角切圆燃烧的气流偏斜射流自喷口射出
后仍然保持着高速流动，射流两侧的烟气被卷吸着一道前进，射流两侧的压力就随着降低，这时，炉膛其它地方的烟气就纷纷赶来补充，这种现象称
为“补气”。如果射流两侧的补气条件不同，就会在射流两侧形成压差。向火面的一侧受到邻角气流的撞击，补气充裕，压力较高；而背火面的一侧
补气条件差，压力较低。这样，射流两侧就形成了压力差，在压力差的作用下，射流被迫向炉墙偏斜，甚至迫使气流贴墙，引起结渣。燃烧器的高
宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大燃烧器的高宽比值愈大，射流形状愈宽而薄，其“刚性”就愈差，因而，射流
愈容易弯曲变形。在大容量锅炉上，由于燃煤量显著增大，燃烧器的喷口通流面积也相应增大，所以喷口数量必然增多。
为了避免气流变形和减小燃烧器区域水冷壁的热负荷，将燃烧器沿高度方向拉长，并把喷口沿高度分成2～3组，每组的高宽比不超过6，相邻两组
喷口间留有空档，空档相当于一个压力平衡孔，用来平衡射流两侧的压力，防止射流向压力低的一侧弯曲变形。当燃烧器多层布置时对旋涡直径的
影响较大上层气流不断的被卷吸到下层气流中，加上气流受热膨胀的影响，使气流容积流量增大，旋涡直径相应增大，一
般可使实际切圆直径膨胀到假想切圆直径的7～8倍。第四章煤的燃烧技术及设备切圆直径炉内四股气流的相互作用，
不仅影响到气流偏斜程度，也影响到假想切圆直径。而切圆直径又影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性。此外，还影响着汽温调节和炉膛容积中
火焰的充满程度。当锅炉燃用的煤质变化较大时，切圆直径的调整十分重要。当切圆直径较大时，上游邻角火焰向
下游煤粉气流的根部靠近，煤粉的着火条件较好。这时炉内气流旋转强烈，气流扰动大，使后期燃烧阶段可燃物与空气流的混合加强，有利于煤粉的
燃尽。切圆直径过大，也会带来下述的问题：(1)火焰容易贴墙，引起结渣；(2)着火过于靠近喷口，容易烧坏
喷口；(3)火焰旋转强烈时，产生的旋转动量矩大，同时因为高温火焰的粘度很大，到达炉膛出处，残余旋转较大，这将使炉膛出
口烟温分布不均匀程度加大，因而既容易引起较大的热偏差，也可能导致过热器结渣，还可能引起过热器超温。在大容量锅
炉上为了减轻气流的残余旋转和气流偏斜，假想切圆直径有减小的趋势，对于300ＭＷ锅炉，切圆直径一般设计为700mm～1000mm。同
时，适当增加炉膛高度或采用燃烧器顶部消旋二次风(一次风和下部二次风正切圆布置，顶部二次风反切圆布置)，对减弱气流的残余旋转，减轻炉
膛出口的热偏差有一定的作用，但还不可能完全消除。当然，切圆直径也不能过小，否则容易出现对角气流对撞，火焰推迟
，四角火焰的“自点燃”作用减弱，燃烧不稳定，燃烧不完全，炉膛出口烟温升高一系列不良现象，影响锅炉安全运行。或者给锅炉运行调节带来许
多困难。第四章煤的燃烧技术及设备一次风与二次风在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下，一次风与二次风的调节就成
为决定着火和燃尽过程的关键。一次风与二次风的工作参数用风量、风速和风温来表示。1．一次风量一次风量主要取决
于煤质条件。当锅炉燃用的煤质确定时，一次风量对煤粉气流着火速度和着火稳定性的影响是主要的。一次风量愈大，煤粉气流加热至着火所需的热
量就越多，即着火热愈多。这时，着火速度就愈慢，因而，距离燃烧器出口的着火位置延长，使火焰在炉内的总行程缩短，即燃料在炉内的有效燃烧
时间减少，导致燃烧不完全。显然，这时炉膛出口烟温也会升高，不但可能使炉膛出口的受热面结渣，还会引起过热器或再热器超温等一系列问题，
严重影响锅炉安全经济运行。对于不同的燃料，由于它们的着火特性的差别较大，所需的一次风量也就不同。应在保证煤粉
管道不沉积煤粉的前提下，尽可能减小一次风量。对一次风量的要求:满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量，满足输送
煤粉的需要。如果同时满足这两个条件有矛盾，则应首先考虑输送煤粉的需要。例如，对于贫煤和
无烟煤，因挥发分含量很低，如按挥发分含量来决定一次风量，则不能满足输送煤粉的要求，为了保证输送煤粉，必须增大一次风量。但因此却增加
了着火的困难，这又要求加强快速与稳定着火的措施，即提高一次风温度，或采用其它稳燃措施。第四章煤的燃烧技术及设备2．一次风速
在燃烧器结构和燃用煤种一定时，确定了一次风量就等于确定了一次风速。一次风速不但决定着火燃烧的稳定性，而且还影响着
一次风气流的刚度。一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定，甚至灭火。任何一种燃料着火后，当氧浓度和温度一定时
，具有一定的火焰传播速度。当一次风速过高，大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火”。即便能着火，也可能产生其它问题。因为较
粗的煤粉惯性大，容易穿过剧烈燃烧区而落下，形成不完全燃烧。有时甚至使煤粉气流直冲对面的炉墙，引起结渣。一次风速
过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。原因在于：(1)煤粉气流刚性减弱，易弯曲变形，偏斜贴墙，切圆组织不好，扰动不强烈，
燃烧缓慢；(2)煤粉气流的卷吸能力减弱，加热速度缓慢，着火延迟；(3)气流速度小于火焰传播速度时，可能发生“回
火”现象，或因着火位置距离喷口太近，将喷口烧坏；(4)易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积、堵管现象；(5)
引起一次风管内煤粉浓度分布不均，从而导致一次风射出喷口时，在喷口附近出现煤粉浓度分布不均的现象，这对燃烧也是十分不利的。第四章
煤的燃烧技术及设备3．一次风温一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。提高一次风温，可降低着火热，使着火位置提前。运行
实践表明，提高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧。有的试验发现，当煤粉气流的初温从20℃提高到300℃时，着火热可降低60%左右。提高
一次风气流的温度对煤粉着火十分有利。因此，提高热风温度是提高煤粉着火速度和着火稳定性的必要措施之一。我国电厂在燃用无烟煤时，为了使
煤粉气流的初温尽可能接近300℃，热空气温度提高到350～420℃。根据煤质挥发分含量的大小，一次风温既应满足使煤粉尽快着火，稳
定燃烧的要求，又应保证煤粉输送系统工作的安全性。一次风温超过煤粉输送的安全规定时，就可能发生爆炸或自燃。当然，一次风温太低对锅炉运
行也不利。除了推迟着火，燃烧不稳定和燃烧效率降低之外，还会导致炉膛出口烟温升高，引起过热器超温或汽温升高。第四章煤的燃烧技术及设
备4．二次风量及二次风速煤粉气流着火后，二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用。对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透
火焰的能力。当燃用的煤质一定时，一次风量就被确定了，这时二次风量随之确定。对于已经运行的锅炉，由于燃烧器喷口结构未变，故二次风速
只随二次风量变化。二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒
子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次风速提高一倍以上。配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化
、炉膛出口烟温的控制。从而，进一步影响过热汽温与再热汽温。5．二次风温从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧，并能在低负荷运
行时增强着火的稳定性。但是二次风温的提高受到空气预热器传热面积的限制，传热面积愈大，金属耗量就愈多，不但增加投资，而且将使预热器结
构庞大，不便布置。第四章煤的燃烧技术及设备三次风、周界风、夹心风1．三次风在中储式制粉系统中，细粉分离器将煤粉和输送煤粉的
空分离后，形成乏气。乏气中带有10%的细煤粉。这部分乏气一般送入炉膛燃烧，形成三次风。三次风的特点是温度低，水分大，煤粉细。运行经
验证明，三次风对燃烧有明显的不利影响。在大容量锅炉上，三次风的投入对过热汽温、再热汽温的影响很大。三次风对燃烧及汽温调节的不利影
响是：（1）使火焰温度降低，燃烧不稳定。（2）火焰拖长，炉膛出口烟温升高，使过热汽温与再热汽温偏高，汽温调节幅度增大。同时增大
过热器热偏差。（3）三次风高速射入，使火焰残余旋转增大，同时飞灰可燃物增加；（4）三次风量较大时，风速也增大，易扰乱炉正常的
空气流动，引起火焰贴墙结渣。为了减轻三次风对燃烧的不利影响，在大容量锅炉上可将三次风分为两段，即上三次风和下三次风。
三次风的分级送入和合理布置，不仅能减轻上述的不利影响，还能把制粉系统乏气中的煤粉烧掉，并加强燃烧后期可燃物与空气的混合，促进燃烧。
为了保证三次风穿透火焰，三次风速通常达50～60米/秒。三次风温一般低于100℃。煤中水分较大时，只有60℃。三次风量约占总风量的
10～18%，有时可达30%。三次风量的大小取决于一次风量。根据煤质的挥发分含量，着火的难易程度，水分含量等，一次风量首先以满足干
燥原煤、输送煤粉的要求为原则，进入磨煤机前的一次风流量和温度可以调整。目的是控制磨煤机内的温度，提高磨煤效率，控制磨煤出力。第四
章煤的燃烧技术及设备2．周界风在一次风喷口外缘，有时布置有周界风。周界风的作用是：(1)冷却一次风喷口，防
止喷口烧坏或变形；(2)少量热空气与煤粉火焰及时混合。由于直流煤粉火焰的着火首先从外边缘开始，火焰外围易出现缺氧现象，
这时周界风就起着补氧作用。周界风量较小时，有利于稳定着火；周界风量太大时，相当于二次风过早混入一次风，因而对着火不利；(
3)周界风的速度比煤粉气流的速度要高，能增加一次风气流的刚度，防止气流偏斜；并能托住煤粉，防止煤粉从主气流中分离出来而引起不完全
燃烧；(4)高速周界风有利于卷吸高温烟气，促进着火，并加速一、二次风的混合过程。但周界风量过大或风速过小时，在煤粉气流
与高温烟气之间形成“屏蔽”，反而阻碍加热煤粉气流。故当燃用的煤质变差时，应减少周界风量。周界风的风量一般为二次
风量的10％或略多一些，风速为30～40米/秒，风层厚度为15～25mm。第四章煤的燃烧技术及设备3．夹心风夹心风的作用是：(1)补充火焰中心的氧气，同时也降低了着火区的温度，而对一次风射流外缘的烟气卷吸作用没有明显的影响；(2)高速的夹心风提高了一次风射流的刚度，能防止气流偏斜，而且增强了煤粉气流内部的扰动，这对加速外缘火焰向中心的传播是有利的；(3)夹心风速度较大时，一次风射流扩展角减小，煤粉气流扩散减弱，这对于减轻和避免煤粉气流贴壁，防止结渣有一定作用；(4)可作为变煤种、变负荷时燃烧调整的手段之一。如前所述，周界风或夹心风主要是用来解决煤粉气流高度集中时着火初期的供氧问题。数量约占二次风量的10%～15%。实际运行中，由于漏风，周界风或夹心风的风率可达20%以上。在燃用无烟煤、贫煤或劣质煤时，周界风或夹心风的速度比较高，约为50～60米/秒；在燃用烟煤时，周界风的速度约为30～40米/秒，主要是为了冷却一次风喷口。燃烧褐煤的燃烧器一次风喷口上一般布置有十字风，其作用类似于夹心风。第四章煤的燃烧技术及设备直流煤粉燃烧器的类型燃烧器的一、二次风喷口通常交替间隔排列，相邻两个喷口的中心间距较小。适用于燃烧容易着火的煤，如烟煤、挥发分较高的贫煤以及褐煤。因一次风携带的煤粉比较容易着火，故希望在一次风中煤粉着火后及时、迅速地和相邻二次风喷口射出的热空气混合。这样，在火焰根部不会因为缺乏空气而燃烧不完全，或导致燃烧速度降低。因而沿高度相间排列的二次风喷口的风量分配就接近均匀。第四章煤的燃烧技术及设备一次风集中布置的分级配风直流式燃烧器适用于燃烧着火比较困难的煤，如贫煤、无烟煤或劣质煤。这种燃烧器的特点是：几个一次风喷口集中布置在一起，一、二次风喷口中心间距较大。由于一次风中携带的煤粉着火比较困难，一、二次风的混合过早，会使火焰温度降低，引起着火不稳定。为了维持煤粉火焰的稳定着火，希望推迟煤粉气流与二次风的混合，所以进一步将二次风分为先后两批送入着火后的煤粉气流中，这种配风方式称为分级配风。分级配风的目的是：在燃烧过程不同时期的各个阶段，按需要送入适量空气，保证煤粉既能稳定着火、又能完全燃烧。第四章煤的燃烧技术及设备(1)一次风集中布置的特点使着火区保持比较高的煤粉浓度，以减少着火热；燃烧放热比较集中，使着火区保持高温燃烧状态，适用于难燃煤；煤粉气流刚性增强，不易偏斜贴墙。同时，卷吸高温烟气的能力加强。(2)一次风集中布置的问题着火区煤粉高度集中，可能造成着火区供氧不足，延缓燃烧进程；一次风喷嘴附近为高温区，喷嘴易变形，使喷嘴出口附近气流速度分布不均，容易出现空气、煤粉分层现象。为了消除这种现象，有时将一次风分割成多股小射流，使气流扰动增强，提高着火的稳定性。一次风喷口附近处于高温，且一次风速较低，喷口易烧坏。为了冷却一次风喷口，可在一次风喷口上加装夹心风或周界风。当然，夹心风或周界风也可增强一次风气流卷吸高温烟气的能力。一次风二次风二次风直流喷燃器配风图二次风分级风一次风二次风分级配风图 |
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