空调冷热源期热源设备.pptx

《空调冷热源期热源设备.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空调冷热源期热源设备.pptx（272页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 建筑物供热方式有：中、小型锅炉房，大型区域锅炉房，热电站，电阻式加热装置，热泵，太阳能供热等等。锅炉房供热是目前我国主要的供热方式。但从能源消耗观点看，锅炉房供热的能量利用系数不高，尤其是小型锅炉房。因此，当前一些地区积极发展热电站供热。电阻式加热装置的能量利用系数低，但由于使用方便、容易控制、无污染的优点，在国外经常采用。第1页/共272页 我国由于电力缺乏，直接用电采暖或供应热水并不多见。热泵供热，当有较合适的低位热源时，有比较高的能量利用系数，是一种比较合理的、新型的供热方式。第2页/共272页4.2锅炉的基本知识锅炉的基本知识 利用燃料燃烧产生的热能或工业生产中的余热将工质加热到一定

2、的温度和压力的换热设备称为锅炉。锅炉及锅炉房设备的任务，在于安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，以生产热水或蒸汽。第3页/共272页 随着我国改革开放的不断深化，全国各地经济建设的迅速发展，高层民用建筑的快速崛起，国家对环保工作提出更高要求，油气资源的大力开发，燃气燃油锅炉应用逐年上升，燃气燃油锅炉房建设进入新的发展时期。第4页/共272页 我国使用天然气的前景十分广阔。因此，锅炉制造厂可设计高效、无污染、安全可靠的新型多品种燃气锅炉，以适应市场需要。德国菲斯曼锅炉公司的冷凝式低温燃气热水锅炉具有高效、无污染、排烟温度仅比回水温度高515等优点，可以借鉴。第5页/

3、共272页锅炉的基本构造锅炉的基本构造锅炉，最根本的组成是汽锅和炉子两大部分。燃料在炉子里进行燃烧，将它的化学能转化为热能；高温的燃烧产物烟气则通过汽锅受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热、进而沸腾汽化，生成蒸汽汽锅包括：锅筒，水冷壁，对流管，上下集箱，下降管、上升管等组成的封闭系统。炉子包括：炉膛，炉排，煤斗，除渣，送引风装置等燃烧设备。“锅”和“炉”，一个水，一个火，一个吸热，一个放热，是一对矛盾的统一体。第6页/共272页为了保证锅炉的正常工作和安全，锅炉还必须装设安全阀、压力表、排污阀、止回阀等。还有用来消除受热面上积灰以利传热的吹灰器，以提高锅炉运行的经济性。第7页/共27

4、2页锅炉及锅炉房设备的任务，在于安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，以生产热水或蒸汽。第8页/共272页锅炉的分类锅炉的分类 按照用途分为：动力锅炉：用于动力、发电方面；供热锅炉：又称工业锅炉。用于工业及采暖方面。工业锅炉又分为生产用锅炉和生活用锅炉。按锅炉燃用的燃料不同分为：燃气锅炉，燃油锅炉，汽油两用锅炉以及燃煤锅炉等。此外还有利用原子能、太阳能和废热的锅炉。第9页/共272页按出口蒸汽压力分为：低压锅炉（2.5MPa，蒸汽温度一般不高于400度）、中压锅炉（出口蒸汽压力为2.9-4.9MPa，出口蒸汽温度为450度）、高压锅炉（蒸汽压力为7.8-10.8MP

5、a，出口蒸汽温度多为540度）、超高压锅炉（出口蒸汽压力为11.8-14.7MPa，蒸汽出口温度为540度）、亚临界压力锅炉（15.7-19.6MPa，出口蒸汽温度为540或555度）、超临界压力锅炉（水蒸汽临界压力为22.1MPa，超临界压力锅炉多在25-27MPa之间）；按水循环方式不同分为：自然循环锅炉、强制循环锅炉（主要靠泵强制循环，也叫辅助循环锅炉）、直流锅炉；第10页/共272页按燃烧方式分：层燃炉、室燃炉、旋风炉和沸腾炉；按锅炉出口烟气压力不同：微正压燃烧锅炉（200-500mmH2O，严密性要求高，只在部分燃油炉和燃气炉中采用这种方式，在煤粉炉中不采用）、增压锅炉（出口烟气压力

6、大于0.3MPa，用于燃气轮机燃烧室，产生高压烟气推动燃气轮机）、负压燃烧锅炉（维持负20-40Pa压力，应用广泛）；按容量分为：小型锅炉（35T/H）按生产的介质分为：热水锅炉和蒸汽锅炉。第11页/共272页我国工业锅炉面临以下主要问我国工业锅炉面临以下主要问题：题：1）锅炉运行效率仍在60一70徘徊。这一数值落后于先进工业国10一15百分点，多耗煤6000万吨年；2）燃料以煤为主，油、气炉仅占总量的6，远低于发达国家，如美国燃油、气炉的比例占到工业锅炉比例的98%。因此，锅炉效率低下，环境污染严重；3）环境污染严重，全国工业锅炉排放烟尘620万吨年、SO2为510万吨年和CO2为5亿吨年，

7、为迎奥，北京将逐步取消二环以内的燃煤取暖，对三环的燃煤锅炉进行改造；上海市内环线以内不允许新建燃煤锅炉房。第12页/共272页 随着我国改革开放的不断深化，全国各地经济建设的迅速发展，高层民用建筑的快速崛起，国家对环保工作提出更高要求，油气资源的大力开发，燃气燃油锅炉应用逐年上升，燃气燃油锅炉房建设进入新的发展时期。第13页/共272页 我国使用天然气的前景十分广阔。因此，锅炉制造厂可设计高效、无污染、安全可靠的新型多品种燃气锅炉，以适应市场需要。德国菲斯曼锅炉公司的冷凝式低温燃气热水锅炉具有高效、无污染、排烟温度仅比回水温度高515等优点，可以借鉴。第14页/共272页锅炉的工作过程锅炉的工

8、作过程 锅炉，最根本的组成是汽锅和炉子两大部分。燃料在炉子里进行燃烧，将它的化学能转化为热能；高温的燃烧产物烟气则通过汽锅受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热、进而沸腾汽化，生成蒸汽。第15页/共272页图4-1 锅炉的基本构造图第16页/共272页 汽锅的基本构造包括锅壳(或称锅筒)、管束受热面等组成的一个水系统。炉子包括燃烧器、燃烧室等组成的燃烧设备。为了保证锅炉的正常工作和安全，锅炉还必须装设安全阀、压力表、排污阀、止回阀等。还有用来消除受热面上积灰以利传热的吹灰器，以提高锅炉运行的经济性。第17页/共272页 锅炉的工作包括三个同时进行着的过程：燃料的燃烧过程、烟气向水的传热

9、过程和水的受热汽化升温过程（对蒸汽锅炉而言）。第18页/共272页一、燃料的燃烧过程一、燃料的燃烧过程 燃料（燃气或柴油）通过送风机经过燃烧器与空气混合送入燃烧室，进行燃烧反应形成高温烟气。整个过程称为燃烧过程。要保证良好的燃烧必须要有高温的环境，充足的空气量和空气与燃料的良好混合。当然为了锅炉燃烧的持续进行，还得连续不断地供应燃料、空气和排出烟气。第19页/共272页二、烟气向水(汽等工质)的传热过程 由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高。在燃烧室四周是锅壳，高温烟气与锅壳壁进行强烈的辐射换热，将热量传递给锅壳内工质水。继而烟气受送风机的风压、烟囱的引力而向烟管束内流动。第20页/共272页烟气

10、掠过管束受热面，与管壁发生对流换热，从而将烟气的热量传递给水，为了增大受热面的面积，降低排烟温度，提高锅炉热效率，烟气从后部进入部分烟管，在前烟箱汇集后，再从前烟箱进入另一部分烟管，最后在后烟箱汇集排出炉外，从而节省了燃料。第21页/共272页三、水的受热升温（或汽化）过程它也是热水的生产过程。经过水处理的锅炉补给水和管网回水是由水泵加压后进入锅筒内，它属于直流锅炉。由于生产的是90的热水，锅壳中的水始终处于过冷状态，因此，不可能产生汽化。第22页/共272页四、锅炉房设备的组成四、锅炉房设备的组成 锅炉房中除锅炉本体以外，还必须装置象水泵、风机、水处理等等一类辅助设备，以保证锅炉房的生产过程

11、能继续不断地正常运行，达到安全可靠、经济有效地供热。锅炉本体和它的辅助设备，总称为锅炉房设备。第23页/共272页第24页/共272页一、锅炉本体一、锅炉本体汽水系统：包括锅筒、下降管、水冷壁、锅炉管束、过热器、省煤器、集箱等。燃烧系统：包 括燃烧室、燃烧设备、空气预热器等。炉墙和构架。其中过热器、省煤器和空气预热器又被称为锅炉的辅助受热面第25页/共272页锅筒：受压容器，与下降管、对流管束、水冷壁和集箱一起构成自然循环回路。下降管：水冷壁的供水管，使水流到水冷壁的下集箱，并通过上升管把水分配到各水冷壁，通常不受热。水冷壁：它是部置在燃烧室内四周墙上的许多平行的管子，它的主要任务是吸收燃烧室

12、中火焰和高温烟气的辐射热，使管内水汽化，蒸汽就主要是在水冷壁中产生。现代锅炉中水冷壁是锅炉的主要受热面，并起到保护炉墙的作用。锅炉管束：它一般由联接于上下两锅筒的多排并列管子所构成，是锅炉主要受热面的一部分，主要吸收烟气的对流放热量。第26页/共272页过热器：布置于锅炉炉膛出口烟气温度较高区域的蛇形管受热面，其作用是吸收烟气热量将饱和蒸汽加热成一定参数的过热蒸汽。省煤器：布置于锅炉的尾部受热面，主要作用是吸收烟气的对流换热量，提高给水温度，降低烟气温度，提高锅炉热效率。燃烧室和燃烧设备：也叫炉膛，由炉墙和水冷壁构成的空间，燃料在此完成燃烧过程。其任务是使燃料燃烧良好，放出热量，并使炉膛烟气出

13、口温度降。为了将燃料和空气送如燃烧室并使燃料及时着火和正常燃烧，需装设燃烧设备，如煤粉燃烧锅炉的燃烧器或层燃炉的炉排等。第27页/共272页空气预热器：利用烟气的余热加热燃烧用空气的换热设备。空气经过加热后进入炉膛对于保证燃料的及时着火和稳定燃烧是非常有利的。同时降低了排烟温度，提高了锅炉的热效率。炉墙：形成封闭的燃烧室和烟道，使火焰和烟气与外界隔绝。构架用于支撑和悬吊锅筒、锅炉受热面炉墙等全部锅炉构件。第28页/共272页第29页/共272页二、锅炉房的辅助设备二、锅炉房的辅助设备通风设备：供给燃烧所需空气及排出燃烧产生的烟气。锅炉内的通风一般采用机械式通风，平衡通风时需要送风机和引风机。运

14、煤除灰渣设备：将燃料从储存场地运送到炉前煤斗。其中包括转运、破碎、筛选和计量等设备。除灰渣设备用来排除从燃烧室排出的灰渣烟道排灰和除尘器收集的细灰，燃油炉燃气炉没有该设备。制粉设备：将原煤干燥磨细成煤粉送到煤粉炉中悬浮燃烧。第30页/共272页给水设备：向锅炉内供水，由水泵和管道阀门等组成。水处理设备：除去水中所含的危及锅炉安全经济运行的杂质，向锅炉提供一定质量标准的给水，它包括离子交换器、除氧器等。烟气除尘设备：清除烟气中携带的飞灰，减轻大气污染，减轻飞灰对引风机的磨损。锅炉附件：如安全阀，水位表，吹灰器，自动控制装置（如给水自动调节，燃烧自动调节），保证锅炉的安全经济运行。注：随锅炉容量、

15、燃烧方式的不同，锅炉辅助设备应按实际要求配置。第31页/共272页锅炉基本特性的表示锅炉基本特性的表示 为区别各类锅炉构造、燃用燃料、燃烧方式、容量大小、参数高低以及运行经济性等特点，常用下列的锅炉基本特性来说明。第32页/共272页一、蒸发量、热功率一、蒸发量、热功率 锅炉额定蒸发量和额定产热量统称额定出力，它是指锅炉在额定参数(压力、温度)和保证一定效率下的每小时最大连续蒸发量(产热量)，用以表征锅炉容量的大小。蒸发量常用符号D来表示，单位是t/h，供热锅炉蒸发量一般从0.1到65t/h。第33页/共272页 供热锅炉，可用额定热功率来表征容量的大小，常以符号Q来表示，单位是MW。热功率与

16、蒸发量之间的关系，可由下式表示：Q=0.000278D(iq-igs)(5-1)第34页/共272页对于热水锅炉：Q=0.000278G(irs-irs)(5-2)二、蒸汽二、蒸汽(或热水或热水)参数参数 锅炉产生蒸汽的参数，是指锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压力)和温度。对生产饱和蒸汽的锅炉来说，一般只标明蒸汽压力；对生产过热蒸汽(或热水)的锅炉，则需标明压力和蒸汽(或热水)温度。第35页/共272页 供热锅炉的容量、参数，既要满足生产工艺上对蒸汽(或热水)的要求，又要便于锅炉房的设计，锅炉配套设备的供应以及锅炉本身的标准化，因而要求有一定的锅炉参数系列。第36页/共272页额定蒸发量t/h额

17、定出口蒸汽压力 MPa（表压）0.40.71.01.251.62.5额定出口蒸汽蒸汽温度饱和饱和饱和饱和250350饱和350饱和3504000.10.20.5124681015203565蒸汽锅炉参数系列 表5-1 第37页/共272页额定热功率MW额定出口/进口水温度95/70115/70139/70150/90180/110允许工作压力MP(表压)0.40.71.00.71.01.01.251.251.62.50.10.20.350.71.42.84.27.010.514.029.046.058.0116.0热水锅炉参数系列表5-2第38页/共272页三、受热面蒸发率、受热面发热率三、受

18、热面蒸发率、受热面发热率 受热面是指汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积，即烟气与水(或蒸汽)进行热交换的表面积。受热面的大小，工程上一般以烟气放热的一侧来计算，用符号H表示，单位为m2。每m2受热面每小时所产生的蒸汽量，就叫做锅炉受热面的蒸发率，用D/H(kg/m2.h)表示。第39页/共272页 热水锅炉则采用受热面发热率这个指标，即每m2受热面每小时能生产的热量，用符号Q/H表示。受热面蒸发率或发热率越高，则表示传热好，锅炉所耗金属量少，锅炉结构也紧凑。这一指标常用来表示锅炉的工作强度，但还不能真实反映锅炉运行的经济性；如果锅炉排出的烟气温度很高，DH值虽大，但未必经济。第40页/共

19、272页四、锅炉的热效率四、锅炉的热效率 锅炉的热效率是指每小时送进锅炉的燃料(全部完全燃烧时)所能发出的热量中有百分之几被用来产生蒸汽或加热水，以符号gl表示。它是一个能真实说明锅炉运行的热经济性的指标。目前生产的供热锅炉，其效率gl6080%。第41页/共272页 五、锅炉型号的表示方法五、锅炉型号的表示方法 我国供热(工业)锅炉型号由三部分组成，各部分之间用横线相连，/如表5-3所示：第42页/共272页第一部分第二部分第三部分/本体型式燃烧设备额定蒸发量或热功率额定蒸汽压力或工作压力过热蒸汽温度或出/进水温度燃料种类锅炉型号表示 表5-3第43页/共272页 型号的第一部分表示锅炉型式

20、，燃烧方式和蒸发量。共分三段：第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式，其意义见表5-4；第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧方式(废热锅炉无燃烧方式代号)，其意义见表5-5；第三段用阿拉伯数字表示蒸发量为若干th(热水锅炉则用热功率MW表示，废热锅炉则以受热面m2表示)。第44页/共272页火管锅炉水管锅炉锅炉本体型式代 号锅炉本体型式代号立式水管LS(立、水)单锅筒立式单锅筒纵置式DL(单、立)DZ(单、纵)立式火管LH(立、火)单锅筒横置式双锅筒纵置式DH(单、横)SZ(双、纵)卧式内燃WN(卧、内)双锅筒横置式纵横锅筒式强制循环式SH(双、横)ZH(纵、横)QX(强、循)锅炉本体型式代号

21、表5-4第45页/共272页燃烧方式代号燃烧方式代号室燃炉固定炉排固定双层炉排活动手摇炉排链条炉排抛煤机倒转炉排加抛煤机S(室)G(固)C(层)H(活)L(链)P(抛)D(倒)振动炉排下饲式炉排往复推饲炉排沸腾炉半沸腾炉旋风炉Z(振)A(下)W(往)F(沸)B(半)X(旋)燃烧方式代号 表5-5第46页/共272页 型号的第二部分表示蒸汽(或热水)参数，共分两段，中间以斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水)温度为若干度。生产饱和蒸汽的锅炉，无第二段和斜线。第47页/共272页 型号的第三部分表示燃料种类。以汉语拼音字母代表燃料类别，

22、同时以罗马字代表燃料品种分类与其并列，见表5-6，如同时使用几种燃料，则设计主要燃料代号放在前面。第48页/共272页燃料品种代 号燃料品种代 号天 然 气QT柴 油Yc焦炉煤气Qs重 油Yz液化石油气Qy油母页岩Ym劣质煤类劣质煤L褐 煤H类劣质煤L贫 煤P无烟煤类无烟煤W型 煤X类无烟煤W木 柴M类无烟煤W稻 糠D烟煤类烟煤A甘蔗渣G类烟煤A其它燃料T燃料品种代号 表5-6 第49页/共272页4.3 供热锅炉供热锅炉 燃料是锅炉的“粮食”，是用以生产蒸汽或热水的能量来源。目前，用于锅炉的燃料主要是矿物燃料，如气体燃料天然气、液体燃料石油制品和固体燃料煤等。根据我国现行的燃料政策，建筑用供

23、热锅炉燃料在有条件的地区尽量以气体燃料和液体燃料为主，以减少环境污染。第50页/共272页 不同的燃料因其性质各异，需采用不同的燃烧方式和燃烧设备。燃料的种类和特性与锅炉造型、运行操作以及锅炉工作的安全性和经济性有着密切的关系。因此，了解锅炉燃料的分类、组成、特性以及分析这些特性在燃烧过程中所起的作用是有重要意义的。第51页/共272页 燃烧计算包括燃料燃烧所需提供的空气量、燃烧生成的烟气量和空气及烟气的焓的计算，是锅炉热力计算的一部分。燃烧计算的结果，为锅炉的热平衡计算、传热计算和通风设备选择计算提供可靠的依据。第52页/共272页燃料的成分及分析基础燃料的成分及分析基础一、气体燃料的成分一

24、、气体燃料的成分 可燃部分有氢(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)、丁烷(C4H10)、戊烯(C5H10)、戊烷(C5H12)、苯(C6H6)和硫化氢(H2S)；不可燃部分有氮(N2)、氧(O2)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和水蒸气。上述各种成分的含量比例不同形成了不同的燃气。第53页/共272页二、液、固燃料的元素分析成分二、液、固燃料的元素分析成分 通过元素分析法测定求得，其主要组成元素有碳(C)、氢(H)、氧(0)、氮(N)和硫(S)五种，此外还包含有一定数量的灰分(A)和水分(W)。燃料的上述组成

25、成分，称为元素分析成分。碳(C)、氢(H)、硫(S)是燃料的主要可燃元素，氧(0)、氮(N)、灰分(A)和水分(W)是燃料中的杂质。第54页/共272页三、燃料成分分析数据的基准与换算三、燃料成分分析数据的基准与换算 提供或应用燃料成分分析数据时，必须标明其分析基准；只有分析基准相同的分析数据，才能确切地说明燃料的特性，评价和比较燃料的。分析基准，也即计算基数。燃料的元素分析成分和工业分析成分，通常是采用以下四种分析基准计算得出的。第55页/共272页1.收到（应用）基收到（应用）基收到收到基是以进入锅炉房准备燃烧的燃料为分析基准，也即对炉前应用燃料取样，以它的质量作为100%计算其各组分的质

26、量百分数含量。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%燃料的收到基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。第56页/共272页 2.空气干燥（分析）基空气干燥（分析）基 空气干燥基是以在实验室条件下(温度为20，相对湿度为60%)进行风干后的燃料作为分析基准，分析所得的组成成分的质量百分数含量。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%第57页/共272页 显而易见，空气干燥基水分Mad即为在实验室条件下风干后剩留在燃料中的那部分水分，它包括全部内水分和部分外水分。为了避免水分在分析过程中变动，在实验室中进行燃

27、料成分分析时采用空气干燥基成分，其他各“基”成分也均据此导出。第58页/共272页 3.干燥基 干燥基是以除去全部水分的干燥燃料作为分析基准，据此分析所得的组成成分的质量百分数含量，称为干燥基成分。Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%燃料水分变化时，干燥基成分不受影响；对固体燃料来说，为真实反映煤中灰的含量，通常采用干燥基灰分Ad来表示。第59页/共272页 4.干燥无灰基（可燃基）干燥无灰基是以除去全部水分和灰分的燃料作为分析基准，分析所得的其它各组成成分的质量百分数含量，称为干燥无灰基成分。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%第60页/共272页 燃料的干燥无

28、灰基成分不再受水分和灰分变化的影响，是一种稳定的组成成分，常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据，如干燥无灰基挥发分Vdaf。煤矿提供的煤质成分，通常也是干燥无灰基各组成成分。第61页/共272页 气体燃料的组成成分是用各组成气体的体积百分数表示。干燃气通常以干燥基作为分析基准；实际上燃气中含有一定的水蒸汽，而水分则以标准状态下每m3干燥气体燃料携带的水蒸汽克数d(g/Nm3)来表示；湿燃气也可以用各组成气体的应用基的体积百分数表示。第62页/共272页各种基的表示方法各种基的表示方法第63页/共272页四种四种“基基”的换算的换算 上述各种分析基准之间可通过换算系数相互转换。按下式进行

29、B=KA 式中 A已知“基”的相应成分；B换算“基”的相应成分；K换算系数，如表44所示。第64页/共272页燃料种类及特性燃料种类及特性 燃料按其物态可分气体、液体和固体燃料三大类。如按获得的方法分，则有天然和人工燃料(经过一定加工处理)两类。燃料的类别和性质直接关系到燃烧方式和燃烧设备的选择以及锅炉本体的设计。第65页/共272页一、气体燃料一、气体燃料 常用的城市燃气主要有天然气和人工燃气，以天然气较为普遍。天然气是指直接从自然界得到的气体燃料，即基本上只经开采和收集的燃气。天然气主要有3种：第66页/共272页 (1)油田伴生气油田伴生气 伴生气是石油开采过程中自原油中析出的气体，在分

30、离器中由于压力降低而进一步析出。它的主要成分是甲烷(体积百分数为80%左右)，另外还含有一些其它烃类。伴生气的发热量约为45000kJ/Nm3。标态下密度约为0.60.8kg/Nm3，但燃烧速度与气井气差不多。第67页/共272页 (2)气井气气井气 气井气是埋藏在地下深处(20003000m或更深)的气态燃料。在地层压力作用下燃气具有很高的压力，往往达到1.010.0MPa。它的主要成分是甲烷，体积百分数约为95%左右，还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮、和氩、氖等气体。第68页/共272页 (3)矿井气矿井气 矿井气是从煤矿矿井中抽出的燃气。在新开凿的矿井中充满着俗称“矿井瓦斯”的气体。这种

31、气体含有大量甲烷，除了有爆炸危险外，还对人体有窒息性。因此，在人进入矿井坑道采煤前须用空气将它充分置换出来，所以它也是一种气体燃料资源。矿井气中甲烷含量约占一半，其它主要成分是空气和氮。它的发热量较低，标态下一般不超过21000kJ/Nm3。第69页/共272页（一）常用燃气的特性（一）常用燃气的特性 1.燃气的互换性 具有多种气源的城市，常常会遇到以下两种情况：一种是，随着燃气供应规模的发展和制气方式的改变，某些地区原来使用的燃气可能由其他一种性质不同的燃气所代替；另一种是，基本气源发生紧急事故，或在高峰负荷时，需要在供气系统中掺入性质与原有燃气不同的其他燃气。第70页/共272页 当燃气成

32、分变化不大时，燃烧器燃烧工况虽有改变，但尚能满足燃具的原有设计要求；当燃气成分变化较大时，燃烧工况的改变使得燃具不能正常工作。第71页/共272页 任何燃具，都是按一定的燃气成分设计的。设某一燃具以a燃气为基准进行设计和调整，若以b燃气来置换a燃气，此时燃具不加以任何调整而能保证正常工作，则表示b燃气可以置换a燃气，或称b燃气对a燃气具有“互换性”。新的制气方法(置换气)须对原制气方法(基准气)具有互换性。互换性是城市燃气的重要指标。第72页/共272页2.燃气的华白数 华白指数是在互换性问题产生初期所使用的一个互换性判定指数。是一项控制燃具热负荷稳定状况的指标。实用华白指数Ws按下式计算：(

33、6-5)实际上华白指数反映了发热值的大小。第73页/共272页 在置换气和基准气的化学、物理性质相差不大、燃烧特性比较接近时，可以用华白指标控制燃气的互换性。各国一般规定，在两种燃气互换时，华白数的变化不大于5%10%。第74页/共272页 3.着火温度 燃气开始燃烧时的温度称为着火温度，不同的可燃气体的着火温度不同。单一可燃气体在空气中的着火温度列于表6-3中。第75页/共272页 4.爆炸极限 燃气的爆炸浓度极限是燃气的重要性质之一，因为当燃气和空气（或氧气）混合后，如果这两种气体达到一定比例时，就会形成具有爆炸危险的混合气体。该气体与火焰接触时，即形成爆炸。但是并非任何比例的燃气空气混合

34、气体都会发生爆炸，只有在燃气空气混合气体中可燃气体的浓度在一定范围时，气体才能发生爆炸。第76页/共272页 5.硫化物 燃气中的硫化物分为无机硫和有机硫。无机硫指硫化氢（H2S），燃气的硫化物中有90%95%为无机硫。硫化氢又是一种活性腐蚀剂。在高压、高温以及在燃气中含有水分时，腐蚀作用更会加剧。燃气中的二氧化碳及氧也是腐蚀剂，当它们与硫化氢同时存在，对管道和设备更为有害。硫化氢的燃烧产物二氧化硫（SO2）也具有腐蚀性。第77页/共272页 规范规定标准状态下人工燃气中硫化氢含量小于20mg/Nm3。6.一氧化碳 一氧化碳是无色、无臭、有剧毒的气体。在人工燃气中，特别是发生炉煤气中，含有一氧

35、化碳。如空气中含有0.1%（容积百分数）的一氧化碳，呼吸1h，会引起头痛和呕吐，含量达0.5%（容积百分数）时，经2030min，将危及生命。第78页/共272页 虽然一氧化碳是可燃成分，但因它具有毒性，故一般要求城市燃气中一氧化碳容积百分数应小于10%。第79页/共272页 7.含湿量 天然气在井场和集气站一般都进行了脱水处理（高压低温分离），使含湿量低于气压0.1Mpa、气温30时的饱和含湿量（即标态下d0.3g/Nm3）。由于天然气在输送过程中，一般可视为等温降压或升温降压过程，因此，不会析出冷凝水，故在管道上不必设置冷凝水排水器。第80页/共272页（二）燃气的加臭（二）燃气的加臭 城

36、市燃气是具有一定毒性的爆炸性气体，又是在压力下输送和使用的。由于管道及设备材质和施工方面存在的问题和使用不当，容易造成漏气，有时引起爆炸、着火和人身中毒的危险。因此，当发生漏气时能及时被人们发觉，进而消除漏气是很必要的。要求对没有臭味的燃气加臭。第81页/共272页 在城市燃气的可燃成分中，最具有剧毒而含量较多者为一氧化碳。故把含有一氧化碳的燃气视为“有毒燃气”，而规定了对有毒而无臭味的燃气应加臭，使有毒燃气在达到允许有害含量之前，应能察觉。对于无毒燃气在相当于爆炸下限（容积百分数）20%的含量时，应能察觉。第82页/共272页二、液体燃料二、液体燃料燃料油燃料油(一)燃料油性质 1.粘度 粘

37、度是液体对其自身流动具有的阻力，它是一个表征流动性能的特性指标。粘度大，流动性能差，在管内输送时阻力就大，装卸和雾化都会发生困难。第83页/共272页 重油的粘度通常用恩氏粘度Et表示。恩氏粘度是用恩氏粘度计测得的一种条件粘度。恩氏粘度计的主要部件是底部带一个小孔的容器，200mL、t的试样油从恩氏粘度计小孔流出的时间t和同体积20的蒸馏水流出的时间20之比，称为该油品在t时的恩氏粘度。(6-6)第84页/共272页 重油的粘度与它的成分、温度、压力有关。加热温度愈高，重油的粘度愈小。所以，重油在运输、装卸和燃用时都需要预热，通常要求油喷嘴前的重油温度在100以上。在所颁布的燃料油标准中油品牌

38、号20、60、100及200等数字，相当于该油品在油温50时的恩氏粘度。第85页/共272页2.闪点、燃点及自燃点 油的闪点、燃点和自燃点与油贮运的安全性有很大关系，它们反映油的着火性能。第86页/共272页（1）闪点 随着油温的升高，油面蒸发的油气增多。当油气和空气的混合物与明火接触时，发生短暂的闪光（一闪即灭），这时的油温称为闪点。油的闪点与其组成有密切关系。油中只要含有少量相对分子质量小的成分，就会使其闪点显著降低。油的沸点越低，其闪点也越低。压力升高，其闪点也升高。第87页/共272页 闪点是防止油发生火灾的一项重要指标。敞口容器中油温接近或超过闪点，就会增加着火的危险性。在敞口容器中

39、加热油，加热温度应低于闪点10。而在压力容器中则无此限制。按照闪点的高低，可将燃料油分为表6-4所列的4个等级。第88页/共272页油品等级闪点/油品名称油品组别一级二级三级四组28以下284545120120以上汽油、笨等原油、煤油等轻柴油、重柴油、重油重柴油、重油、渣油等易燃油品 可燃油品油品闪点分类表 表6-4第89页/共272页 （2）燃点 测定燃点时所用的设备和测定闪点时相同，当油温达到闪点时，遇到明火即可闪燃，但要使油继续燃烧下去，必须使油温更高一些。当油面上的油气和空气的混合物遇明火能着火继续燃烧（持续时间不少于5s），这时油的最低温度称为该油的燃点。显然，燃点高于闪点。例如，试

40、验测得某种原油的闪点为39。其燃点为54；某种重油的闪点为222，其燃点为282。第90页/共272页 （3）自燃点 自燃点是指油品缓慢氧化而开始自行着火燃烧的温度。自燃点的高低主要决定于燃料油的化学组成，并随压力而改变，压力越高，油质越重，自燃点就越低。表6-5列出一些油气燃料的自燃温度，供参考。第91页/共272页燃 料自燃温度/燃 料自燃温度/氢一氧化碳天然气原 油汽 油轻柴油530590610658530380530415430350380重柴油重 油渣 油煤 油机 油沥 青300350300350230270380350380270280常用油气燃料的自燃温度表 表6-5 第92页/

41、共272页 3.凝固点 重油是一种复杂的混合物，它从液态变为固态的过程是逐渐进行的，不象纯净的单一物质那样具有一定的凝固点。当温度逐渐降低时，它并不立即凝固，而是变得愈来愈稠，直到完全丧失流动性为止。在石油工业中规定，将试样油放在一定的试管中冷却，并将它倾斜450，如试管中的油面经过510s保持不变，这时的油温即为油的凝固点。第93页/共272页 重油的凝固点高低与所含的石蜡含量有关，含蜡高的油凝固点高。凝固点高低关系着燃油在低温下的流动性能，一般来说，温度在凝点以上的油品，可自流到泵的入口或由管内流出，在低温下输送凝固点高的油时，油管易阻塞不通，应采取加热或防冻措施。第94页/共272页 4

42、.硫分 燃料油按硫的质量百分数分为3种：硫分不超过0.5%的称为低硫燃料油；硫分为0.6%1.0%称为中硫燃料油；含硫量为1.1%3.5%者称为高硫燃料油。燃料油中含有的硫分在燃烧后生成的三氧化硫与水化合生成硫酸，对金属产生腐蚀，因此，燃烧硫质量百分数高于1的燃料油时，必须注意锅炉尾部受热面的低温腐蚀问题。第95页/共272页 5.灰分 燃料油的灰分主要由水力钻探开采石油或运转时落进去，以及溶解于石油中的盐类所组成。燃料油的灰分含量一般不大，其质量百分数约为0.1%0.4%。灰分的主要成分是钠、钙、镁、钒、铝、铁。低硫燃料油中含钒量很少，而在高硫燃料油中含钒量较高，钒和钠会引起锅炉受热面的高温

43、腐蚀，同时燃料油灰分易引起锅炉受热面的积灰。第96页/共272页 6.热膨胀性 在密封容器中，燃料油的热膨胀会产生巨大的压力。例如，在密封容器中，石蜡重油从20加热到39时，压力升高达25.0MPa，所以油罐的通气管或呼吸阀是必不可少的部件。第97页/共272页 7.爆炸极限 当空气中含有一定比例的易燃油品蒸气时，遇明火爆炸。在空气中所含可能引起爆炸油品蒸气的最小和最大的体积百分数或浓度称为该种油品的爆炸低限和爆炸高限。通常以%或g/Nm3表示。第98页/共272页 在低限和高限之间的混合气体的容积百分数或浓度范围，称为爆炸范围。爆炸范围大的油品爆炸危险性大。当油气的容积百分数或浓度高于爆炸高

44、限时，混合气体可能发生燃烧，在燃烧过程中油气的容积分数或浓度降低到爆炸高限即发生爆炸。对于原油及重油的爆炸极限目前尚无统一数据。第99页/共272页 所以衡量油品的安全性质时，应根据闪点、爆炸极限（容积百分数）和自燃点等作全面分析。第100页/共272页（二）锅炉常用的燃油 锅炉的燃油有重油、渣油和柴油3大类。从广义上说，密度较大的油都可以称为重油，根据我国的燃料政策，燃油锅炉首先应燃用重油和渣油。第101页/共272页 1.重油 重油是由裂化重油、减压重油、常压重油或蜡油等按不同比例调合制成的。不同的炼油厂选用的原料和比例常不相同，根据行业标准SH0356-92，按80的运动粘度分为20、6

45、0、100和200等4个牌号。牌号的数目约等于该油在50时的恩氏粘度 。第102页/共272页 从元素分析成分上看，重油和煤是一样的，也是由碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分等元素组成，其特点是含碳氢量高，灰分和水分含量少，所以发热量较高（Qydw=3760040000 kJ/kg）。第103页/共272页 重油的含氢量较高，所以重油很容易着火燃烧，并且几乎没有炉内结渣及磨损的问题。重油加热到一定温度就能流动，故运输和控制都较方便。然而重油的硫分和灰分对受热面的腐蚀和积灰要比煤粉炉严重得多。第104页/共272页 2.渣油 渣油是减压蒸馏塔塔底的残留油，也称为直馏渣油，它的主要成分为高分子烃类和胶

46、状物质。原油在蒸馏后，硫分集中于渣油中，所以相对地说，它的含硫量较高，其含硫量决定于原油含硫量以及加工工艺情况。第105页/共272页 渣油的粘度和流动性决定于原油本身的特性和含蜡量。渣油除用作锅炉燃料外，还用作再加工（如裂化）的原料油。第106页/共272页 3.轻柴油 柴油分轻柴油和重柴油2种。轻柴油由石油的各种直馏柴油馏分、催化柴油馏分和混有热裂化柴油馏分等制成。其产品按质量分为优等品、一级品和合格品3个等级，每个等级按凝点分为10、0、10、20、35和50等6个牌号。目前，小型燃油锅炉用轻柴油作燃料已日趋普遍。第107页/共272页三、固体燃料三、固体燃料煤煤 煤是由远古植物残骸没入

47、水中，又被地层覆盖经地质化学作用而形成的有机生物岩，是一种有机化合物和无机化合物的复杂混合物。随着煤的形成年代的增长，煤的煤化程度逐年加深，所含水分和挥发物随之减少，而碳含量则相应增大。煤被划分为褐煤、烟煤、贫煤和无烟煤四类。第108页/共272页（一）、煤的特性 1.挥发分 失去水分的干燥煤样在隔绝空气下加热至一定温度时，它所析出的气态物质称为挥发物，其百分数含量即为挥发分。第109页/共272页 挥发物不是以现成状态存在于燃料中的，而是在燃料加热中形成的。挥发物主要由各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体和少量的氧、二氧化碳及氮等不可燃气体组成。第110页/共272页 煤的挥发分含

48、量对燃烧过程的发生和发展有较大影响。煤在炉中受热干燥后，挥发分首先析出，当浓度和温度达到一定时遇着空气迅即着火燃烧。因此，挥发分对燃烧过程的初始阶段具有特殊的意义。挥发分含量高的煤，不但着火迅速，燃烧稳定，而且也易于燃烧完全。第111页/共272页 煤的挥发分大小对锅炉工作有着很大的影响，锅炉的炉膛结构和锅炉的运行方法等都与煤的挥发分含量有关。所以，挥发分是煤的一个重要燃烧特性，也是(我国以及美、俄、英、法等国)作为煤的分类的重要依据之一。第112页/共272页 2.焦结性 煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后的固体残余物是焦炭。煤种不同，其焦炭的物理性质、外观等也各不相同，有的松散呈粉

49、末状，有的则结成不同硬度的焦块。焦炭的这种不同焦结性状，称为煤的焦结性，它是煤的又一重要燃烧特性。第113页/共272页 在层燃炉的炉排上燃用焦结性很弱的煤，因焦呈粉末，极易被穿过炉层的气流携带飞走，使燃烧不完全，还可能从炉排通风空隙中漏落，造成漏落损失。如果燃用焦结性很强的煤，焦呈块状，焦炭内的质点难于与空气接触，使燃烧困难；同时，炉层也会因焦结而失去多孔性，既增大阻力，又使燃烧恶化。第114页/共272页 3.灰熔点 当焦炭中的可燃物固定碳燃烧殆尽，残留下来的便是煤的灰分。灰分的熔融性，习惯上称作煤的灰熔点。灰熔点对锅炉工作有较大的影响。灰熔点低，容易引起受热面结渣。熔化的灰渣会把未燃尽的

50、焦炭裹住而妨碍继续燃烧，甚至会堵塞炉排的通风孔隙而使燃烧恶化。第115页/共272页 工业上一般以煤灰的软化温度t2作为衡量其熔融性的主要指标。对固态排渣炉，为避免炉膛出口结渣，出口烟温要比软化温度t2低100。软化温度t2高于1425的灰称为难熔性灰，在1200-1425之间的灰称为可熔性灰，低于1200的灰叫做易熔性灰。第116页/共272页 （二）锅炉常用煤种类 1褐煤 褐煤因外观呈棕褐色而取名。由于它的煤化程度较低，可燃基挥发分可高达40%以上，且挥发分开始析出温度低，容易着火。但它的吸水能力较强，所以它的发热量不高，褐煤质地松脆，易风化，易自燃，难于贮存，也不宜远运，属于地方性低质煤