锅炉燃料及燃烧设备学习教案.pptx

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1、锅炉燃料及燃烧(rnsho)设备第一页，共44页。3、煤的成分计算( j sun)基准收到基 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%空气干燥基 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%第1页/共43页第二页，共44页。 干燥(gnzo)基 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 干燥(gnzo)无灰基 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%第2页/共43页第三页，共44页。4、煤的计算( j sun)基准的换算 x=Kx0第3页/共43页第四页，共44页。二、 煤的发热量1、定义(dngy)弹筒发热量高位发热量低位发热

2、量第4页/共43页第五页，共44页。2、换算3、以收到基低位发热量为基准的其他概念（1）标准煤（2）折算(sh sun)成分 折算(sh sun)水分 折算(sh sun)灰分 折算(sh sun)硫分第5页/共43页第六页，共44页。三、 煤灰的结渣和积灰(j hu)特性1、灰的性质变形温度DT软化(runhu)温度ST流动温度FT 短渣 长渣第6页/共43页第七页，共44页。2. 煤的粘结性和结焦性 煤的粘结性是指煤在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质(即无粘结能力的物质)或焦块的性质； 煤的结焦性是指煤粒在隔绝空气受热后能否生成优质焦炭(即焦炭的强度和块度符合(fh)冶金焦的要求)的

3、性质。第7页/共43页第八页，共44页。3.煤的耐热性 煤块在加热时保持原有粒度的性能。4.反应性和可燃性 反应性指煤的反应能力,也就是燃料中的碳与二氧化(ynghu)碳及水蒸汽进行还原反应的能力。 可燃性指燃料中的碳与氧发生氧化(ynghu)反应的速度，即燃烧速度。5煤的可磨性 煤研磨成粉的难易程度。 第8页/共43页第九页，共44页。第二节 液体燃料(y t rn lio)的性质1粘度 流体本身阻滞其质点相对滑动的性质称为(chn wi)流体的粘性。2凝固点 燃油由液态凝成固态时的温度叫凝固点。 3闪点、燃点和自燃点 当油面上的油气达到一定浓度时，如有火源，则会发出短暂的闪光，此时的油温叫

4、该油的闪点。当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火连续燃烧，持续时间不少于5s时，此时的最低油温为其燃点。4相对密度 将20时油品与4时的同体积水的质量比，作为油品的标准相对密度。 第9页/共43页第十页，共44页。5硫分 6爆炸性 当燃油蒸气在与空气的混合物中的含量(体积分数)达到某个范围时，遇到明火就会爆炸，这个含量范围就是该燃油的爆炸范围，其最小含量值和最大含量值分别称为爆炸下限和爆炸上限。7静电特性油是不良导体，它与空气、钢铁、布等摩擦容易产生静电。电荷在油面上积聚能产生很高的电压。一旦放电，就会产生火花，使油发生燃烧甚至爆炸。 8灰分 燃油中灰分很少，但含有钒、钠、钾、钙等元素的化

5、合物。钒和钠在燃烧过程中生成钒酸钠，其熔点约为600，在壁温高于610的过热器受热面上，会生成对各种钢有腐蚀作用的液膜，造成(zo chn)高温腐蚀。9残碳 把重油在隔离动空气的条件下加热时，蒸发出油蒸气后所剩下的一些固体碳素。10掺混性 把不同来源的重油掺混使用时，有时会出现沥青、含蜡物质等固体沉淀物或胶状半凝固体，这样就会造成(zo chn)输送管路的堵塞和停产等严重生产事故。 第10页/共43页第十一页，共44页。一、煤的燃烧特性 1.煤的常规(chnggu)特性及对锅炉工作的影响 挥发分的影响 水分的影响 灰分的影响 灰渣(hu zh)熔融性的影响 硫分的影响第三节 煤的着火(zho

6、hu)及燃烧特性第11页/共43页第十二页，共44页。2.碳氢比C/H表示煤的燃烧难易程度3.燃料比FC/Vdaf表示燃煤着火和燃烧的难易程度4.反应指数(zhsh)T15 反应指数(zhsh)T15是指煤样在氧气流中加热，使其温升速度达到15/min时所需要的加热温度。很显然，煤的反应指数(zhsh)愈大，表明这种煤越难着火和燃烧。 第12页/共43页第十三页，共44页。5.燃烧(rnsho)分布曲线(煤样的燃烧(rnsho)速度随温度变化的关系 )第13页/共43页第十四页，共44页。6.热解曲线(qxin)第14页/共43页第十五页，共44页。7.煤的燃尽率曲线(煤燃烧的快慢(kuimn

7、)和燃尽的时间 )燃尽率%时间(shjin)，min第15页/共43页第十六页，共44页。二、煤的着火(zho hu)和燃尽指标1着火稳燃性指标着火稳燃性指标用燃料着火稳定性指数Rw来代表，其计算公式如下 Rs560 / Ti + 650 / T1max + 0.27 W1max式中 Ti 着火温度，T1max 最大失重速度(sd)时对应的温度，W1max 最大失重速度(sd)，mg / min第16页/共43页第十七页，共44页。着火稳燃划分界限Rs5.7等级极难难中等易极易燃烬划分界限Rf5.7等级极难难中等易极易第17页/共43页第十八页，共44页。2燃烬指标 燃烬指标用燃烬特性综合判别

8、(pnbi)指数Rf来代表,如下： N 0.55G2 + 0.0043 T2max + 0.14 98 + 0.27 98 3.7 Rf =1 / N 式中 98，98 煤和煤焦烧掉98 % 时所需时间，min；T2max 难燃峰最大反应速度时对应的温度，；G2 难燃峰下烧掉的燃料量，mg。第18页/共43页第十九页，共44页。三、煤粉气流三、煤粉气流(qli)(qli)着火和燃烧着火和燃烧1.1.煤粉燃烧的特点煤粉燃烧的特点煤粒的燃烧一般分为四个阶段：煤粒的燃烧一般分为四个阶段：1 1）预热、干燥）预热、干燥( (吸热吸热) )2 2）挥发分析出）挥发分析出( (热解热解) )，并着火，并着

9、火3 3）燃烧）燃烧( (挥发分、焦炭挥发分、焦炭) )4 4）燃尽）燃尽( (残余残余(cny)(cny)焦炭焦炭灰渣灰渣) ) 而煤粉的燃烧，四个阶段往往交错进行，挥发分析出而煤粉的燃烧，四个阶段往往交错进行，挥发分析出几乎几乎(jh)(jh)延续到煤粉燃烧的最后阶段，甚至是更小的粒延续到煤粉燃烧的最后阶段，甚至是更小的粒子先着火子先着火第19页/共43页第二十页，共44页。2 2、煤粉气流、煤粉气流(qli)(qli)着火和熄火的热力条件着火和熄火的热力条件1)1)、着火、着火(zho hu)(zho hu)：由缓慢的氧化状态转变到反应能自动：由缓慢的氧化状态转变到反应能自动加速到高速燃

10、烧状态的瞬间过程，此时反应系统的温度为着加速到高速燃烧状态的瞬间过程，此时反应系统的温度为着火火(zho hu)(zho hu)温度温度2)2)、着、着( (熄熄) )火条件分析火条件分析(fnx)(fnx)：以燃烧室内煤粉、空气混合物的燃烧为对象以燃烧室内煤粉、空气混合物的燃烧为对象燃烧时的放热量燃烧时的放热量Q1根据有关化学反应速度的原理：根据有关化学反应速度的原理：rnOVQCRTEkQ2/exp01化学反应速度化学反应速度Q1T第20页/共43页第二十一页，共44页。向周围向周围(zhuwi)(zhuwi)介质散热量介质散热量Q2Q2考虑考虑(kol)(kol)一个综合了辐射、对流的换

11、热过程一个综合了辐射、对流的换热过程bTTSQ2Q2TTb3)3)不同不同(b tn)(b tn)热力条件下，热力条件下，Q1Q1与与Q2Q2的关的关系系第21页/共43页第二十二页，共44页。当壁面温度(wnd)(wnd)较低时：会达到一个稳定的放热、散热平衡点交点1 1：所以：低温下，只会缓慢氧化，不会所以：低温下，只会缓慢氧化，不会(b hu)(b hu)着火着火当壁温提高(t go)(t go)到一定值，会交于2 2、3 3两点。反应初期，向反应初期，向2点靠近；达到点靠近；达到2点点( (不稳定不稳定) )后只要稍加提高系统温后只要稍加提高系统温度，度，反应将自动加速而转变到高速燃烧

12、状态反应将自动加速而转变到高速燃烧状态( (着火着火) )，最后稳定于高，最后稳定于高温燃烧状态温燃烧状态3。2 2点对应温度即着火温度点对应温度即着火温度T Tzhzh着火热力条件着火热力条件：在一定的放热、散热下，只要系统温度大于着火：在一定的放热、散热下，只要系统温度大于着火温度，燃烧反应会自动加速进行温度，燃烧反应会自动加速进行对于高温燃烧下的反应，若散热加大（斜率）对于高温燃烧下的反应，若散热加大（斜率）到一定程度，交于到一定程度，交于4 4、5 5点，点，系统温度随之下降达到不稳定的系统温度随之下降达到不稳定的4 4点，只要温度稍微下降，反应点，只要温度稍微下降，反应温度会急剧自动

13、下降，直到温度会急剧自动下降，直到5 5点（缓慢氧化状态）稳定。点（缓慢氧化状态）稳定。4 4点对应温度即熄火温度点对应温度即熄火温度T Txhxh熄火热力条件：在一定的放热、散热下，只要系统温度小于熄火熄火热力条件：在一定的放热、散热下，只要系统温度小于熄火温度，燃烧反应即会自动中断温度，燃烧反应即会自动中断第22页/共43页第二十三页，共44页。3.3.影响煤粉气流着火的主要因素影响煤粉气流着火的主要因素(yn s)(yn s)着火太早着火太早 烧喷口，附近结渣烧喷口，附近结渣着火推迟着火推迟 炉膛炉膛(ltng)(ltng)出口处受热面出口处受热面(?)(?)的结的结渣渣 汽温升高汽温升

14、高 q4 q4 增大增大)10050( DTl炉膛出口炉膛出口(ch ku)(ch ku)烟温低于灰的变形温度烟温低于灰的变形温度50-100 50-100 第23页/共43页第二十四页，共44页。1)1)、燃料、燃料(rnlio)(rnlio)性质性质 Vdaf Mar Ad Vdaf Mar Ad RxRx2)2)、散热条件、散热条件(tiojin)(tiojin)：无烟煤：无烟煤卫燃卫燃带带( (结渣结渣) )3)3)、煤粉气流、煤粉气流(qli)(qli)初温：无烟煤初温：无烟煤热风送热风送粉粉第24页/共43页第二十五页，共44页。4)4)、一次风量和风速、一次风量和风速太大太小均不

15、合适，应控制太大太小均不合适，应控制(kngzh)(kngzh)在一定范围内在一定范围内 5)5)、燃烧器的特性、燃烧器的特性(txng)(txng)：一、二次风的混合情况：低挥发分煤，适当推迟一、二次风的混合情况：低挥发分煤，适当推迟6)6)、锅炉负荷、锅炉负荷负荷降低时，散热量相对增加负荷降低时，散热量相对增加(zngji)(zngji)，使散热曲，使散热曲线向左移线向左移限制了煤粉炉不投油稳燃的范围限制了煤粉炉不投油稳燃的范围新型低负荷稳燃燃烧器新型低负荷稳燃燃烧器循环流化床锅炉调节范围大循环流化床锅炉调节范围大第25页/共43页第二十六页，共44页。4.4.燃烧燃烧(rnsho)(rn

16、sho)完全的条件完全的条件经济经济(jngj)(jngj)（q3q3、q4 q4 最小）最小）燃烧效率燃烧效率安全（不结渣、不出现膜态沸腾安全（不结渣、不出现膜态沸腾) )）1)1)、最佳的、最佳的炉膛出口过量空气系数炉膛出口过量空气系数使使 q2q3q4 之和最小之和最小l q2q3q4 l q2 q4 q3 q %, )(10043qqr第26页/共43页第二十七页，共44页。2)2)、适当高的炉温：、适当高的炉温：不产生不产生(chnshng)(chnshng)水冷壁结渣和膜态沸腾水冷壁结渣和膜态沸腾根据煤种，采用适当的炉膛截面热负荷根据煤种，采用适当的炉膛截面热负荷3)3)、有足够的

17、燃烧时间、有足够的燃烧时间主要取决于炉膛容积、炉膛截面积、炉膛高度及烟气主要取决于炉膛容积、炉膛截面积、炉膛高度及烟气在炉内的流动速度，即与炉膛容积热负荷、炉膛截面热负在炉内的流动速度，即与炉膛容积热负荷、炉膛截面热负荷有关，在锅炉设计时要适当选取，在运行中不要超负荷荷有关，在锅炉设计时要适当选取，在运行中不要超负荷运行。运行。 不同不同(b tn)(b tn)煤种煤种不同不同(b tn)(b tn)的炉膛形状的炉膛形状( (瘦、瘦、胖胖) )4)4)、空气、空气(kngq)(kngq)和煤粉的良好挠动和混合和煤粉的良好挠动和混合燃烧器的结构特性燃烧器的结构特性第27页/共43页第二十八页，共

18、44页。第四节 燃煤的结渣和粘污特性(txng)一、燃煤的结渣机理1.定义结渣是指受热面上熔化了的灰沉积物的积聚，它与因受各种力作用迁移到壁面上的某些灰粒的灰分，熔融(rngrng)温度，粘度及壁面温度有关，多发生在锅炉内辐射受热面上。第28页/共43页第二十九页，共44页。2、影响结渣的因素煤灰的化学组成煤灰周围高温介质的性质(xngzh)炉膛的设计特性锅炉的运行负荷第29页/共43页第三十页，共44页。3、结渣的危害(wihi)影响传热，火焰中心上移，出口烟温升高，为满影响传热，火焰中心上移，出口烟温升高，为满足出力而加煤足出力而加煤 促进结渣促进结渣出口烟温升高出口烟温升高出口汽温偏高，

19、过热器管壁超温出口汽温偏高，过热器管壁超温炉内温度场的不均炉内温度场的不均 超温爆管超温爆管高温腐蚀高温腐蚀(fsh) (fsh) 管壁变薄管壁变薄 爆管爆管排烟热损失排烟热损失 ，经济性降低，经济性降低第30页/共43页第三十一页，共44页。二、煤灰的结渣和粘污特性(txng) 在煤灰锅炉的燃烧过程中，炉内灰沉积一般可分为结渣和沾污（积灰）两种类型。 结渣是指软化或熔融的灰粒碰撞在水冷壁和主要受热(shu r)面上生成的熔渣层； 沾污则指煤灰中挥发物质在受热(shu r)面表面凝结并继续粘结灰粒形成的沉积灰层。 第31页/共43页第三十二页，共44页。（一）煤灰结渣性的常规(chnggu)判

20、定准则1.煤灰成分结渣指数 结渣是固体燃料在燃烧放热、传热和运动过程中发生的，它不仅(bjn)与煤灰的熔化特性、存在气氛有关，还与煤灰本身的物理化学特性有关。 目前国内、外判定结渣的指标除ST之外，主要还有下列几项 。 第32页/共43页第三十三页，共44页。(1)碱酸比BA 碱酸比反映了灰分中所含各种金属氧化物在燃烧过程(guchng)中化合和形成低熔点盐的倾向。碱酸比越高，tST越低，煤的结渣倾向越大。 2322232TiOOAlSiOOKMgOCaOOFeAB第33页/共43页第三十四页，共44页。目前国内判定准则 分割法判定准则预测结渣情况 B/A0.40.70.4重按B/A判别(pn

21、bi)结渣范围第34页/共43页第三十五页，共44页。（2）硅铝比SiO2Al2O3 SiO2Al2O3提高， tST会明显降低，结渣倾向(qngxing)增加。 第35页/共43页第三十六页，共44页。目前国内判定准则 分割法判定准则预测结渣情况 SiO2Al2O31.72.82.65重按硅铝比判别(pnbi)结渣范围第36页/共43页第三十七页，共44页。（3）硅比G G=SiO2(SiO2+CaO+MgO+当量Fe2O3）当量Fe2O3= Fe2O3+1.11FeO+1.43Fe 在SiO2Al2O3 =14时，用硅比G判别(pnbi)结渣倾向较准确。 第37页/共43页第三十八页，共4

22、4页。目前国内判定准则 分割法判定准则预测结渣情况 G728078.8轻657266.178.8中5065（CaO+MgO）的煤， Fe2O3/CaO3.0时为结渣煤。所以铁钙比越大，结渣的可能性也越大。第39页/共43页第四十页，共44页。(5）结渣指标Rt和RS(美国常用) 若煤灰中Fe2O3/（CaO+MgO）1，则称其为烟煤型灰，而Fe2O3/（CaO+MgO）20%，则称其为褐煤型煤灰。 对烟煤型煤灰用下式计算： 式中Sd 干燥基硫分，%。 RS的分级界限为：RS 2.6时，为严重结渣煤。d23222232dsSTiOOAlSiOOKONaMgOCaOOFeSABR第40页/共43页

23、第四十一页，共44页。对褐煤型煤灰用下式计算结渣指数Rt，即式中 STmax 在氧化性气氛(qfn)和还原性气氛(qfn)两种测量值中较高的软化温度； DTmin 在氧化性气氛(qfn)和还原性气氛(qfn)两种测量值中较低的变形温度。当Rt 1343时，为不结渣煤；Rt =11491343时，为中等结渣煤；Rt 1149时，为严重结渣煤。54DTSTRminmaxt第41页/共43页第四十二页，共44页。2.煤灰溶融结渣指数(zhsh)3.煤灰黏度判定指数(zhsh)RVS。 用灰黏度作为预测结渣倾向被认为是较可靠的结渣指标。该判定指数(zhsh)推荐的数值界限为： RVS 2.0为严重结渣。 sfTTvsR*5 .97100250泊泊第42页/共43页第四十三页，共44页。感谢您的观看(gunkn)！第43页/共43页第四十四页，共44页。