《锅炉原理》讲稿(PPT190页)vb.ppt

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1、锅炉原理第一章第一章 概论概论 火力发电约占全国总发电量的70%左右，锅炉是发电厂的三大主机之一，在火力发电厂中占重要地位。电厂生产过程：燃料（煤、油、天然气）-热能-水-蒸汽-气轮机膨胀作功-带动发电机发电。1-1 1-1 锅炉的一般工作原理锅炉的一般工作原理 一、煤粉锅炉及辅助设备示意图：锅：省煤器、汽包、下降管、水冷壁组成的蒸发设备和过热器等组成的汽水系统。炉：炉膛、烟道、燃烧器、空气预热器等组成的燃烧系统。辅助设备：制粉设备、送风机、引风机、烟囱、给水设备、除灰设备、除尘设备、输煤系统。3535吨链条炉吨链条炉3535吨煤粉炉吨煤粉炉 锅炉三大系统：锅炉三大系统：锅炉三大系统：锅炉三大

2、系统：1）燃烧供给系统）燃烧供给系统2）汽水系统）汽水系统3）空气、烟气系统）空气、烟气系统1-2锅炉的参数一、锅炉容量（额定蒸发量）锅炉在设计蒸汽参数和保证效率下最大连续蒸发量。Kg/st/h二、蒸汽参数锅炉出口处蒸汽压力（MP)和温度（）三、给水温度进省煤器的给水温度。动力中压锅炉给水温度：150或170动力高压锅炉给水温度：215动力亚临界锅炉给水温度：260（表1-1参数）目前国内已经使用的火力发电机组为：目前国内已经使用的火力发电机组为：汽轮机：600MW,锅炉：1950t/h,压力：25.5MP国外：汽轮机：1300MW,锅炉：4300t/h国内较大电厂：陡河电厂（155万KW）、

3、谏壁电厂（162.5万KW)、清河电厂（130万KW）、姚孟电厂（120万KW）、神头电厂（130万KW）、徐州电厂（130万KW）、秦岭电厂（105万KW）、锦州电厂（120万KW）、大同二电厂（120万KW）、富拉尔基二电厂（100万KW）1-3锅炉分类一、按用途分工业锅炉、船舶锅炉、电站锅炉、机车锅炉二、按蒸汽参数（压力）分低压锅炉:1.3MP以下中压锅炉:2.53.9MP（20世纪2040年代）高压锅炉:1014MP（50年代）超高压锅炉:1417MP（60年代）亚临界锅炉:1722.5MP（70年代）超临界锅炉:22.5MP以上（70年代后）三、按使用燃料分燃煤锅炉燃油锅炉燃气锅炉电

4、锅炉四、按燃烧方式分四、按燃烧方式分1.层燃炉(火床炉)燃烧特点:燃料在炉排上燃烧。2、室燃炉 燃烧特点：燃料在炉膛内悬浮燃烧。3.旋风炉(卧式和立式两种)粗煤粒贴旋风筒内壁燃烧.细煤粉随筒内气流一起运动悬浮燃烧.特点:a)燃烧猛烈(燃烧与风的相对速度很高).因供氧条件好,炉温高,猛烈程度比煤粉炉高.b)燃烧在炉内停留时间长,可烧粗煤粉(制粉设备简单).c)排渣率高(90%以液态渣形式排出,烟气飞灰少,为10%,有利于提高烟气速度(飞灰对设备有磨损),加强传热.缺点:1)制造工艺比较复杂,对耐火材料要求高.2)风机电耗大.3)液态渣带走的热损失大,4)有害气体NO2排放量大。（很少采用）四、沸

5、腾炉四、沸腾炉(燃料在沸腾床内进行燃烧).介于层燃炉和室燃炉之间.特点:a).适应煤种广.煤矸石也能燃烧,矿区应用广.b).强化传热.埋管(布置于沸腾床内的受热面管子)不积灰,但磨损严重.同样容量炉膛可减少一半(与普通炉比).c).低温燃烧.燃烧温度900950.（若温度高,则会结渣.）NOx量少,环境污染少.A.气包B.炉内槽型分离器C.水冷耐火层D.蒸发屏E.水冷耐火层F.分隔G.煤包H.重力给煤机I.水冷耐火层J.二次风喷嘴K.给煤槽L.冷渣器M.过热器N.外槽型分离器O.飞灰斗P.省煤器Q.多管旋风分离器R.管式空气预热器S.再循环系统T.鼓风机U.床上燃烧器V.一次风这是美国巴威的内

6、循环炉型其特点是采用高速床和两级分离器。在炉膛出口前后的高温区装有两组槽型(惯性)分离器作为第一级分离，而分离下来的飞灰将在炉膛内部形成循环。在锅炉尾部省煤器之后还有一多管(旋风)分离器作第二次分离。这种锅炉的结构相对简单，布置更接近传统的煤粉锅炉，不仅锅炉整体紧凑、简单，而且也更便于采用传统锅炉成熟可靠的受热面结构。目前最大容量的这种锅炉是装在美国宾夕法尼亚州的燃高灰分尾煤的210t/h高压循环流化床锅炉。芬兰奥斯隆循环流化床这是奥斯隆炉型这是奥斯隆炉型其特点是采用高循环倍率，高温旋风其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器，在炉膛内可布置少量受热面但不设外置流化床热分离器，在炉膛内可布置少量

7、受热面但不设外置流化床热交换器。这种循环流化床锅炉的大型化问题也已顺利解决，交换器。这种循环流化床锅炉的大型化问题也已顺利解决，已有各种容量的大型电站锅炉在世界各地已有各种容量的大型电站锅炉在世界各地运行。最大容量运行。最大容量的这种锅炉是装在美国宾夕法尼亚州约克郡的的这种锅炉是装在美国宾夕法尼亚州约克郡的783t/h(配配250MW)亚临界压力循环流化床锅炉，该锅炉已于亚临界压力循环流化床锅炉，该锅炉已于1997年年上半年投入商业运行。上半年投入商业运行。德国鲁齐循环流化床锅炉1、炉膛2、旋风分离器3、过热器4、外置式换热器5、煤仓6、返料装置7、石灰石进料口8、灰冷却器9、省煤器10、空气

8、预热11、除尘器12、引风机13、尾部烟道14、汽包其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器和外置流化床热交换器。虽然其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器和外置流化床热交换器。虽然外置流化床热交换器的采用使这种锅炉略显复杂，但也使这种锅炉的床温外置流化床热交换器的采用使这种锅炉略显复杂，但也使这种锅炉的床温调节更加简便，过热器调节更加简便，过热器/再热器的布置更为灵活。目前这种循环流化床锅再热器的布置更为灵活。目前这种循环流化床锅炉最大容量的锅炉是法国阿尔斯通斯登工业公司制造的，装在普罗旺斯电炉最大容量的锅炉是法国阿尔斯通斯登工业公司制造的，装在普罗旺斯电厂配厂配250MW机组的机组的700t

9、/h亚临界压力循环流化床锅炉。亚临界压力循环流化床锅炉。意志巴高克循环流化床锅炉意志巴高克循环流化床锅炉1、下降管2、省煤器3、过热器4、煤仓5、加料口6、炉膛7、返料装置8、引风机9、除尘器10、空气预热器11、旋风分离器这是德巴(德国巴高克)型，是德巴在欧共体资助下开发的一种低速(低倍率)循环流化床锅炉，其设计意图是尽可能将鼓泡床和高速循环床的优点很好地结合起来。其特点是采用低的循环倍率和中温(400-500oC)旋风分离这种锅炉的结构相对简单，但大型化，特别是再热器的布置，有一定困难。目前最大容量的这种锅炉是装在捷克的燃褐煤的350t/h高压电站锅炉。五五五五.按工质在锅炉内的流动方式分

10、按工质在锅炉内的流动方式分按工质在锅炉内的流动方式分按工质在锅炉内的流动方式分 1.1.自然循环锅炉自然循环锅炉 加热水加热水省煤器省煤器 蒸发蒸发水冷壁水冷壁 加热蒸汽加热蒸汽过热器过热器 下降管：不受热下降管：不受热,管中全部是水管中全部是水 上升管：受热上升管：受热,管中为汽和水的混合物管中为汽和水的混合物2 2、强制循环锅炉、强制循环锅炉3 3、直流锅炉、直流锅炉4 4、复合循环锅炉、复合循环锅炉1-4 1-4 锅炉的安全和经济指标锅炉的安全和经济指标一一.安全指标安全指标(锅炉的可靠性。三种指标衡量锅炉的可靠性。三种指标衡量)1.1.连续运行小时数连续运行小时数=两次检修之间运行的小

11、时两次检修之间运行的小时数数.4000h.4000h 2.2.事故率事故率=事故停用小时数事故停用小时数/(/(运行总时数运行总时数+事事故停用小时数故停用小时数)100%1%)100%90%100%90%二二.经济性指标经济性指标1.1.锅炉效率：锅炉的有效利用热量与输入热量锅炉效率：锅炉的有效利用热量与输入热量的百分比的百分比.glgl=Q=Q1 1/Q/Qr r100%100%(30(30万机组万机组,设计效率设计效率92%,92%,保证效率保证效率89%,89%,一般一般为为90%)90%)2.2.钢材使用率钢材使用率 锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材吨数锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材吨

12、数.2.5-5t/t/h2.5-5t/t/h1-5 1-5 锅炉发展的趋势锅炉发展的趋势发展趋势：1 1、大容量：容量增大一倍、大容量：容量增大一倍,每每t/ht/h的金属用量减的金属用量减少少520%520%。2 2、高参数：参数提高一档、高参数：参数提高一档,经济性提高经济性提高2%.2%.3 3、再热机组：一次再热、再热机组：一次再热,提高经济性提高经济性45%.45%.目前我国多采用亚临界压力目前我国多采用亚临界压力,温度多采用温度多采用540,540,主要是考虑设备工作的可靠性主要是考虑设备工作的可靠性.1-61-6工业锅炉型号表示方法工业锅炉型号表示方法按照标准规定方法编制：（1）

13、（2）(3)(4)(5)(6)（1）：总体型式代号（2）：燃烧设备代号（3）：额定热功率或额定蒸发量（4）：额定争气压力或允许工作压力（5）：过热蒸汽温度或出/进水温度（6）：燃料种类代号锅壳锅炉总体型式代号锅炉总体型式代号立式水管LS立式火管LH卧式外燃WW卧式内燃WN水管锅炉总体型式代号锅炉总体型式代号单锅筒立式DL单锅筒纵置式DZ单锅筒横置式DH双锅筒纵置式SZ双锅筒横置式SH纵横锅筒式ZH强制循环式QX锅炉燃烧设备代号燃烧设备代号燃烧设备代号固定炉排G抛煤机P固定双层炉排C（层）振动炉排Z活动手摇炉排H下饲炉排A(下）链条炉排L沸腾炉F往复炉排W室燃炉S燃料种类代号燃料种类代号燃料种类

14、代号类烟煤A柴油YC类烟煤A重油YZ类烟煤A天然气QT类无烟煤W焦炉煤气QJ类无烟煤W液化石油气QY类无烟煤W褐煤H型号举例WNG1-0.7-ADZL4-1.25-WQXW2.8-1.25/95/70-AQXW2.8-1.25/145-A第二章第二章 燃料燃料2-1燃料的化学成分和性质燃料的化学成分和性质一一.燃料燃料:在燃烧过程中能够产生热量的物在燃烧过程中能够产生热量的物质质.二二.锅炉用燃料锅炉用燃料1.固体固体:煤油、页岩煤油、页岩.2.液体液体:重油、渣油重油、渣油(石油炼制后的残余物石油炼制后的残余物)、点火时用柴油、轻油、点火时用柴油、轻油.3.气体气体-天然气、高炉煤气、焦炉煤

15、气天然气、高炉煤气、焦炉煤气三三.煤的成分煤的成分 C、H、O、N、S、A、W 1.碳碳(C)a.含量含量:5090%.是主要可燃元素是主要可燃元素,含量多少与地质年龄含量多少与地质年龄有关有关.无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤、泥煤、煤矸石无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤、泥煤、煤矸石 b.形式形式:固定碳固定碳(单质状态单质状态).c.对运行的影响对运行的影响:含碳高的煤不易着火含碳高的煤不易着火.d.发热量发热量:32700kj/kg.2.氢氢(H)a.含量含量:36%随地质年龄升高而降低随地质年龄升高而降低.b.形式形式:与氧结合生成水与氧结合生成水,或成为有机物或成为有机物.c.运行运行:含量越高含

16、量越高,越容易燃烧越容易燃烧.d.发热量发热量:120103kj/kg.3.3.硫硫(S S)a.含量含量:一般为一般为11.5%.无烟煤、贫煤、劣质无烟煤、贫煤、劣质烟煤可达烟煤可达38%b.形式形式:可燃硫可燃硫:有机硫、黄铁矿硫（有机硫、黄铁矿硫（FeS2)灰分中硫灰分中硫:硫酸盐硫硫酸盐硫 c.运行运行:二氧化硫二氧化硫,三氧化硫腐蚀设备三氧化硫腐蚀设备,含有氧化含有氧化硫的烟对人畜有害硫的烟对人畜有害.对水冷壁、过热器的腐蚀对水冷壁、过热器的腐蚀,对空气预热器的对空气预热器的低温腐蚀低温腐蚀.当金属壁温低于酸露点温度时会在金属壁当金属壁温低于酸露点温度时会在金属壁上凝结成硫酸上凝结成

17、硫酸,腐蚀金属腐蚀金属.d.发热量发热量:低低,9040kj/kg4.4.氧氧氧氧(O)O)和氮和氮和氮和氮(N)(N)a.含量含量:O:140%.无烟煤无烟煤12%.泥煤泥煤40%N:0.52%.b.形式形式:O与与H或或C结合结合,使可燃成分下降使可燃成分下降.5.灰份灰份-燃料完全燃烧后形成的固态残余物的统燃料完全燃烧后形成的固态残余物的统称称 a.含量含量:535%b.运行运行:使燃料发热量下降使燃料发热量下降,妨碍可燃物质与妨碍可燃物质与氧气的接触氧气的接触.烟气速度高时会引起飞灰对受热面的磨损烟气速度高时会引起飞灰对受热面的磨损.烟气速度低时会引起积灰烟气速度低时会引起积灰.灰分是

18、影响燃煤质量的主要成分灰分是影响燃煤质量的主要成分.6.水分(W)a.含量含量:250%b.形式形式:外部水分外部水分(表面水分表面水分)-煤由于自然干燥煤由于自然干燥所失去的水分所失去的水分.内部水分内部水分(固有水分固有水分)-空气风干状态下空气风干状态下仍残留煤中的水分仍残留煤中的水分.分析水分分析水分:煤在煤在规定温度规定温度和和相对湿度相对湿度下进行自下进行自然干燥然干燥,干燥后煤样中所含有的内部水分干燥后煤样中所含有的内部水分.c.运行运行:不利燃烧不利燃烧,燃烧温度下降燃烧温度下降,引起低温受热引起低温受热面的积灰和腐蚀面的积灰和腐蚀,煤粉制备困难煤粉制备困难,烟气量上升烟气量上

19、升,电耗上升电耗上升.2-2 燃料的成分分析基础与换算燃料的成分分析基础与换算一一.燃料的成分分析基础燃料的成分分析基础煤中水分和灰分的含量会随外界条件而变化，煤中水分和灰分的含量会随外界条件而变化，其他成分的百分量也随之变化，所以，在说明其他成分的百分量也随之变化，所以，在说明煤中各种成分的百分含量时，必须同时注明百煤中各种成分的百分含量时，必须同时注明百分数的基准，常用的基准有以下四种：分数的基准，常用的基准有以下四种：1.应用基应用基-锅炉燃料的实际应用成分锅炉燃料的实际应用成分.以包括全部以包括全部水分和灰分的燃料作水分和灰分的燃料作100%的成分的成分.用用y表示表示.Cy+Hy+O

20、y+Ny+Ay+Wy+Sy=100%（作锅炉热力计算时采用，原煤水分也用应用基表示。）2.分析基实验室进行燃料实验室进行燃料(除去自然干燥水分后除去自然干燥水分后)分分析时的燃料成分析时的燃料成分,用用f表示表示.Cf+Hf+Of+Nf+Sf+Af+Wf=100%不用煤种的水分常用不用煤种的水分常用Wf表示表示,可排除开采可排除开采,运输和储存等对煤的水分含量的影响运输和储存等对煤的水分含量的影响.3.干燥基去掉全部水分的燃料成分去掉全部水分的燃料成分,用用g表示表示.Cg+Hg+Og+Ng+Sg+Ag=100%用用Ag来表示不同煤的灰分大小来表示不同煤的灰分大小,可确切地反映出可确切地反映出

21、煤的灰分杂质含量煤的灰分杂质含量,而不受水分变化的影响而不受水分变化的影响.4.可燃基可燃基可燃基即去掉水分和灰分的燃料成分可燃基即去掉水分和灰分的燃料成分,用用r表示表示.Cr+Hr+Or+Nr+Sr=100%可燃基常用来表示煤的有机物中各种元素的成可燃基常用来表示煤的有机物中各种元素的成分和煤的挥发分分和煤的挥发分(用用Vr表示表示.)二二.燃料分析基础的换算燃料分析基础的换算如表如表2-1.2-3 燃料的某些特性燃料的某些特性一一.挥发分挥发分:Vr它是指一定温度下它是指一定温度下(900+10）,隔绝空气加热隔绝空气加热煤（煤（7分钟）分钟）,煤中有机物分析出的气态物质煤中有机物分析出

22、的气态物质.(包括包括:H2,CmHn,CO,少量少量O2,N2,CO2)1.挥发分挥发分=f(加热湿度加热湿度,时间时间,煤量煤量).2.挥发分与煤质关系挥发分与煤质关系:煤的碳化程度越深煤的碳化程度越深(如无烟煤如无烟煤),Vr越小越小无烟煤无烟煤:Vr=2-10%.(最小最小)褐煤褐煤:Vr=37-60%.(最多最多)3.挥发分易着火燃烧挥发分易着火燃烧:Vr越大越大,着火越容易着火越容易.二.焦碳煤中水分与挥发分逸出后留下的固体物质叫焦碳煤中水分与挥发分逸出后留下的固体物质叫焦碳.焦碳焦碳=灰分灰分+固定碳固定碳三三.煤的发热量煤的发热量1.定义定义-单位量的燃料完全燃烧时所放出的热量

23、单位量的燃料完全燃烧时所放出的热量.对气体对气体:1Nm3.对固对固,液体液体:1kg.2.高位高位/低位发热量低位发热量.高位发热量高位发热量:1kg燃料完全燃烧时放出的全部热燃料完全燃烧时放出的全部热量中包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量量中包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量.低位发热量低位发热量:1kg煤完全燃烧时放出的全部热量煤完全燃烧时放出的全部热量中不包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量中不包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量.3.同一基准,高低位发热量的换算 4.各种基发热量的换算（1）、不同基准高位发热量换算换算系数采用表2-1中系数。例：已知Qgr,求QgyQgy=Qgr(100-Ay-

24、Wy)/100（2）、不同基准低位发热量换算例：已知Qdr求Qdy途径：先由Qdr求Qgr,再由Qgr求Qgy，由Qgy求出Qdy。5.5.折算成分折算成分折算成分折算成分对应于每对应于每4190kj/kg发热量的成分发热量的成分由于各种煤的发热量差别很大，有的煤发热量仅有8370kJkg(2000kcalkg)左右，有的高达293l0kJ/Kg(7000kcalkg)。为了计算电厂煤耗和厂矿编制计划的方便，规定低位发热量为29310KJ/Kg(7000kcal/Kg)的煤为标准煤。四.灰的性质害处害处:1.管子上积灰影响传热效率管子上积灰影响传热效率,使使gl下降下降.2.灰尘排入大气污染环

25、境灰尘排入大气污染环境.3.含灰量大不易燃烧含灰量大不易燃烧.4.灰多使磨煤的电耗增加灰多使磨煤的电耗增加.5.灰在温度较高时会熔化灰在温度较高时会熔化,引起结渣。引起结渣。（轻则影响运行（轻则影响运行,严重时被迫停炉严重时被迫停炉）灰的性质1.熔化性熔化性变形温度变形温度t1、软化温度、软化温度t2、熔化温度、熔化温度t32.烧结性烧结性产生高温烧结性积灰产生高温烧结性积灰2-4 煤的分类 1.无烟煤无烟煤:Vr1的条件下进行的的条件下进行的.Vy=Vy0+1.016(-1）V03-3 烟气分析常用烟气分析方法：化学吸收法，电气测量法，色谱分常用烟气分析方法：化学吸收法，电气测量法，色谱分析

26、法。析法。奥氏气体分析仪原理：奥氏气体分析仪原理：用某种吸收剂与烟气接触，该种吸收剂能够吸收烟气中用某种吸收剂与烟气接触，该种吸收剂能够吸收烟气中某种成分，而不能吸收其他成分。某种成分，而不能吸收其他成分。1.KOH溶液溶液-吸收吸收CO2,SO2.2.焦性没食子酸的碱溶液焦性没食子酸的碱溶液-吸收吸收O23.氧化亚铜的氨溶液氧化亚铜的氨溶液-吸收吸收CO以上吸收剂有双重吸收作用以上吸收剂有双重吸收作用,测量时秩序不能颠倒测量时秩序不能颠倒,利利用量筒可以测得每次吸收后烟气减少的容积用量筒可以测得每次吸收后烟气减少的容积,此减少的此减少的容积就是被吸收的气体容积容积就是被吸收的气体容积,这样利

27、用烟气分析仪可以这样利用烟气分析仪可以方便的测出各组成气体在烟气容积中的百分比方便的测出各组成气体在烟气容积中的百分比.3-4 不完全燃烧方程式一一.完全燃烧方程式完全燃烧方程式.燃料在炉膛中完全燃烧燃料在炉膛中完全燃烧,烟气分析所得到的烟气分析所得到的RO2,O2与燃料的元素分析之间必然存在一定的与燃料的元素分析之间必然存在一定的关系式关系式,这个关系式就叫做完全燃烧方程式这个关系式就叫做完全燃烧方程式.二二.不完全燃烧方程式不完全燃烧方程式.在实际运行锅炉中在实际运行锅炉中,燃烧剩余物中有燃烧剩余物中有CO和和O2,不完全燃烧情况下不完全燃烧情况下,燃烧满足的方程。燃烧满足的方程。3-6

28、空气和烟气焓的计算空气和烟气焓的计算在进行锅炉设计计算在进行锅炉设计计算,校核计算以及整理锅校核计算以及整理锅炉实验结果时炉实验结果时,都需要知道空气和燃烧产都需要知道空气和燃烧产物的焓物的焓.一一.空气焓的计算空气焓的计算1.理论空气焓理论空气焓2.实际空气焓实际空气焓二二二二.烟气焓烟气焓烟气焓烟气焓烟气是由多种成分组成的混合气体烟气是由多种成分组成的混合气体,同时还夹同时还夹带一定数量的飞灰带一定数量的飞灰.当当1,烟气温度为烟气温度为时时,烟烟气焓等于理论烟气焓气焓等于理论烟气焓,过量空气焓和飞灰焓三过量空气焓和飞灰焓三部分之和部分之和.即：即：其中：其中：3-7 热平衡热平衡锅炉机组

29、热平衡锅炉机组热平衡-指输入锅炉机组的热量指输入锅炉机组的热量与锅炉机组输出热量之间的平衡与锅炉机组输出热量之间的平衡.热平衡意义热平衡意义-表明了燃料的热量有多少被表明了燃料的热量有多少被有效利用有效利用,有多少变为热量损失有多少变为热量损失,这些损这些损失又表现在哪些方面失又表现在哪些方面.目的目的:找出引起热量损失的原因找出引起热量损失的原因,提出减少提出减少损失的措施损失的措施,有效地提高锅炉效率有效地提高锅炉效率,以节以节约能源约能源.一一.热平衡方程式热平衡方程式:输入输入=输出输出Qr=Q1(有效）有效）+Q2(排烟）排烟）+Q3(化学）化学）+Q4(机械）机械）+Q5(散热）散

30、热）+Q6（其他）（其他）相对热损失（输入热量的百分率）相对热损失（输入热量的百分率）100=q1+q2+q3+q4+q5+q6锅炉效率为：锅炉效率为：二、输入热量l低位发热量l燃料带入物理热l空气预先加入热（暖风机）l雾化热三、损失1、q4：机械未完全燃烧损失设计时按经验推荐数值选取运行时通过热平衡测定，但飞灰量难以准确收集，一般采用灰平衡法计算：影响q4的因素：l燃料性质l燃烧设备、方式l负荷l过量空气系数l运行水平2、q3:化学不完全燃烧损失也叫可燃气体不完全燃烧损失也叫可燃气体不完全燃烧损失,是指锅炉排是指锅炉排烟中残留的可燃气体和重碳氢化合物等烟中残留的可燃气体和重碳氢化合物等未放出

31、其燃烧热而造成的热损失未放出其燃烧热而造成的热损失.(1)气体燃料气体燃料:(2)固体燃料固体燃料:测试时采用：q3=3.2pyCO影响 q3因素：l燃料性质l炉膛过量空气系数l炉内温度l炉内空气动力场组织计算时选取：煤粉炉：q3=0气体、液体锅炉：q3=0.5%层燃炉：q3=（0.51.0）%3.排烟热损失排烟热损失 q2高温烟气离开最后受热面，造成的损失。是锅炉损失中最大的一项。影响q2的因素：l排烟温度l过量空气系数与漏风系数l燃料性质l运行水平qq2q3q4Q2+q3+q44.散热损失散热损失由于锅炉炉墙由于锅炉炉墙,锅筒锅筒,集箱集箱,汽水管道汽水管道,烟烟风管等部件温度高于周围大气

32、温度而向风管等部件温度高于周围大气温度而向四周散失的热量四周散失的热量.5.灰渣热损失由灰渣排出炉外带走的热损失由灰渣排出炉外带走的热损失.4-8 锅炉效率及燃料消耗量的确定锅炉效率及燃料消耗量的确定实际燃料消耗量实际燃料消耗量:计算燃料消耗量计算燃料消耗量:保热系数保热系数=烟道受热面吸热量烟道受热面吸热量/烟气在烟烟气在烟道中放热量道中放热量=受热面传给工质热量受热面传给工质热量/(受热面传给工受热面传给工质热量质热量+散热散热)第四章第四章 煤粉制备煤粉制备 现代中型和大型锅炉一般均采用煤粉燃烧,原煤先经碎煤机打碎,然后在磨煤机中制成煤粉.4-1煤粉煤粉一、煤粉特性1.煤粉细度煤粉细度(

33、即煤粉颗粒大小即煤粉颗粒大小).1)定义定义-用某筛子上筛后的煤粉剩余量占筛分煤粉总量的用某筛子上筛后的煤粉剩余量占筛分煤粉总量的百分比定义为煤粉细度百分比定义为煤粉细度.电厂锅炉用煤多为电厂锅炉用煤多为2060m。2 2)经济细度经济细度:使不完全燃烧损失和制粉能耗最小使不完全燃烧损失和制粉能耗最小时的煤粉细度时的煤粉细度.3)影响经济细度的主要因素:a.与煤种有关b.磨煤机和分离器的性能性能决定煤粉颗粒的均匀程度.c.燃烧方式:旋风炉可烧粗些的煤粉,甚至碎煤屑.4）经济细度的确定使q4与qm之和为最小。2.煤粉的颗粒组成特性.用一套筛孔尺寸不同的标准筛子进行筛分得到的煤粉用一套筛孔尺寸不同

34、的标准筛子进行筛分得到的煤粉颗粒组成曲线颗粒组成曲线,称为筛分曲线称为筛分曲线D：通过筛子煤粉量。R：流在筛子的煤粉量。筛分曲线用途：筛分曲线用途：1、直观比较煤粉的相对细度。2、比较煤粉的均匀程度。对曲线用公式描写；Rx筛子上煤粉剩余量。b煤粉细度系数n煤粉均匀性指标讨论：保持R90不变，n增加，则R200减小，即过粗粉少。保持R200不变，n增加，则R90增加，即过细粉少。显然n越大，过粗粉、过细粉都少，煤粉均匀。3.煤粉水分水分过大水分过大,要影响煤粉流动性和着火要影响煤粉流动性和着火.煤粉过于干燥煤粉过于干燥,褐煤、烟煤与空气接触易自燃和褐煤、烟煤与空气接触易自燃和爆炸。爆炸。煤粉的水

35、分煤粉的水分Wmf接近分析水分接近分析水分Wf时比较合适时比较合适.4.煤粉的爆炸性煤粉的爆炸性.1).Vr100m时时,爆炸可能性很小爆炸可能性很小.2).遇到明火时会爆炸遇到明火时会爆炸.3).严格控制制粉系统末端气粉混合物的温严格控制制粉系统末端气粉混合物的温度度.4).装防爆门装防爆门.二二.煤的可磨系数煤的可磨系数Kkm1.定义定义:将质量相等的标准燃料和将质量相等的标准燃料和试验燃料由相同的初始粒度磨制试验燃料由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时成细度相同的煤粉时,消耗能量消耗能量的比值称为试验燃料的可磨性系的比值称为试验燃料的可磨性系数数,以以Kkm表示：表示：Kkm=Eb/E

36、sEb：标准煤能耗标准煤能耗Es：实验煤能耗实验煤能耗2.Kkm的测定和计算公式的测定和计算公式a.BT-全苏热工研究所的测量方法全苏热工研究所的测量方法.粒度粒度2.363.33mm的空气干燥煤样的空气干燥煤样500g，用小型瓷制成的球磨机磨，用小型瓷制成的球磨机磨15分钟，测定分钟，测定R90s值代如公式：值代如公式：KkmBT2（ln100/R90s)2/3我国范围：0.82.0；1.5为易磨煤。标准煤为1。b.哈氏法哈氏法.粒度粒度0.591.19mm，50g，中速磨磨，中速磨磨3分钟，取出后筛分分钟，取出后筛分20分钟。分钟。Kkmha=13+6.93D74D74：通过孔径为：通过孔

37、径为74m筛子的煤粉量。筛子的煤粉量。KkmBT0.034（Kkmha）1.25+0.61三、煤的磨损指数1、定义：表示煤对磨煤机金属研磨部件磨损的轻重程度的指数。用Ke表示。Kem/10Ke5.0磨损性极强4-2 磨煤机磨煤机分类（按转速分）分类（按转速分）1.低速：低速：1525转转/分分筒式钢球磨煤机筒式钢球磨煤机（DTM型）型）2.中速中速:50300转转/分分中速平盘磨中速平盘磨,E型磨型磨,碗式磨碗式磨3.高速高速:7501500转转/分分风扇磨风扇磨,锤击磨锤击磨一.球磨机1.结构结构:磨煤部分直径磨煤部分直径2-4M,长长3-10M的圆桶的圆桶,内装大量钢球内装大量钢球(直径直

38、径2560mm).从内到外分为五层从内到外分为五层:护甲护甲-波浪型锰钢波浪型锰钢石棉石棉-绝热绝热筒体筒体-钢板钢板毛毡毛毡-隔音隔音外壳外壳-铁皮铁皮2.原理原理:利用低速旋转的滚筒带动筒内钢球运动利用低速旋转的滚筒带动筒内钢球运动,通过通过钢球对原煤的钢球对原煤的撞击撞击,挤压挤压,研磨研磨,碾压碾压,将煤磨成煤粉将煤磨成煤粉.特点特点:干燥与磨煤同时进行干燥与磨煤同时进行,采用热空气作为干燥剂采用热空气作为干燥剂.3.影响磨煤机工作的主要因素影响磨煤机工作的主要因素(1)临界转速与工作转速临界转速与工作转速nnljn0.15(4)通风量通风量通风量大，磨煤出力大，煤粉粗，磨煤通风量大，

39、磨煤出力大，煤粉粗，磨煤电耗低但通风电耗高。电耗低但通风电耗高。最佳通风量应使磨煤与通风电耗之和最最佳通风量应使磨煤与通风电耗之和最小。小。P63公式公式(4-13)4.磨煤机的磨煤出力磨煤机的磨煤出力磨煤出力磨煤出力:保证煤粉细度保证煤粉细度,每小时所磨每小时所磨制的原煤的吨数制的原煤的吨数.干燥出力：单位时间内将煤由最初水干燥出力：单位时间内将煤由最初水分分Wf干燥为磨煤水分干燥为磨煤水分Wmf的能力。的能力。P64公式公式(4-14)磨煤机的磨煤出力受磨煤与干燥条件磨煤机的磨煤出力受磨煤与干燥条件的限制。的限制。5.评论:优点:1)通用性广,可用于所有煤种(包括无烟煤,高灰分劣质煤).2

40、)工作可靠性高,连续工作时间长.3)满载运行.缺点:1)磨煤电耗大,为中速磨的2倍多.2)设备笨重,投资大占地大.3)均余指数n值低.4）在低负荷或变负荷时运行不经济。二二.中速磨煤机中速磨煤机分类分类:平盘式磨平盘式磨碗式磨碗式磨E型磨型磨1.平盘磨平盘磨(1)工作原理工作原理:原煤在两个碾磨部件的表面原煤在两个碾磨部件的表面之间之间,在压紧力的作用下受到挤压和碾磨在压紧力的作用下受到挤压和碾磨而被粉碎成煤粉而被粉碎成煤粉.(2)特点特点:干燥能力受限制干燥能力受限制(煤的干燥基本上煤的干燥基本上是在磨盘上方的空间内进行是在磨盘上方的空间内进行,在磨盘上的在磨盘上的干燥作用不大干燥作用不大)

41、.(3)优点优点:省钢材省钢材,耗电少耗电少,占地面积小占地面积小,噪音噪音小小,煤粉均余指数煤粉均余指数n高高.三三.高速磨高速磨1.风扇式磨煤机风扇式磨煤机:结构与风机相似结构与风机相似,由一个工作叶轮及蜗壳组成由一个工作叶轮及蜗壳组成.工作原理工作原理:原煤随干燥剂进入磨原煤随干燥剂进入磨煤机煤机,被转动的冲击板打碎被转动的冲击板打碎,抛到抛到护甲上的煤再次被击碎护甲上的煤再次被击碎,合格的合格的煤粉经分离器送入燃烧器煤粉经分离器送入燃烧器,不合不合格的粗粉返回磨煤机重磨格的粗粉返回磨煤机重磨.特点特点:(1)干燥条件好干燥条件好(磨在磨煤机中处磨在磨煤机中处于悬浮状态于悬浮状态,通风强

42、烈通风强烈)(2)磨煤磨煤,干燥干燥,输粉一体输粉一体(制粉系统制粉系统简化简化,减少了排粉机减少了排粉机)(3)干燥剂干燥剂:热风热风+烟气烟气(但磨损严重但磨损严重,煤粉粗煤粉粗)适用煤种适用煤种:烟煤（可磨系数大于烟煤（可磨系数大于1.5）,褐煤褐煤.4-3 制粉系统制粉系统分类：直吹式，储仓式分类：直吹式，储仓式一一.直吹式直吹式:是指煤经磨煤机磨成煤粉后直接吹入炉膛是指煤经磨煤机磨成煤粉后直接吹入炉膛燃烧燃烧.磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉膛内燃磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧烧,制粉量在任何时候均等于锅炉的燃烧消制粉量在任何时候均等于锅炉的燃烧消耗量耗量,即制粉是随锅炉负荷的

43、变化而变化的即制粉是随锅炉负荷的变化而变化的.（多选用中速磨）（多选用中速磨）系统简单系统简单,对可靠性、运行水平要求很高对可靠性、运行水平要求很高.正压式：排粉机装在磨煤机前。正压式：排粉机装在磨煤机前。负压式：排粉机装在磨煤机后。负压式：排粉机装在磨煤机后。负压直吹系统流程正压直吹系统流程二二.储仓式制粉系统储仓式制粉系统1.适用煤种适用煤种:无烟煤无烟煤,K9的劣质的劣质烟煤烟煤.2.乏气送粉系统乏气送粉系统:(1)磨煤机入口有四根管子磨煤机入口有四根管子:原煤原煤,热风管热风管,回粉管回粉管,再循再循环管环管.(2)旋风分离器旋风分离器(细粉分离器细粉分离器):约约90%的煤粉被分离出

44、来的煤粉被分离出来,经锁气器经锁气器,切换挡板送入煤粉仓切换挡板送入煤粉仓,或经螺旋输粉机送入煤或经螺旋输粉机送入煤粉仓粉仓.上部出来的磨煤乏气上部出来的磨煤乏气(含含10%的极细煤粉的极细煤粉)被排粉机被排粉机吸收吸收,作为一次风输送煤粉进入炉膛作为一次风输送煤粉进入炉膛.(3)排粉机排粉机:a.抽吸乏气抽吸乏气b.直接抽吸热风直接抽吸热风(4)锁气器锁气器:不允许气体倒流不允许气体倒流.(5)吸潮管吸潮管:防止煤粉仓受潮防止煤粉仓受潮,煤粉结块煤粉结块.(6)防爆门防爆门:爆炸时爆炸时,首先被爆破首先被爆破,释放高压释放高压.3.热风送粉系统热风送粉系统当燃用无烟煤当燃用无烟煤,贫煤和劣质

45、煤时贫煤和劣质煤时,为稳定着火燃烧，为稳定着火燃烧，常利用热空气作为一次风输入煤粉常利用热空气作为一次风输入煤粉.三次风三次风:磨煤乏气经燃烧器中专门的喷口送入炉内燃烧磨煤乏气经燃烧器中专门的喷口送入炉内燃烧.三三.两种制粉系统比较两种制粉系统比较1.直吹式直吹式:系统简单系统简单,设备部件少设备部件少,电耗大电耗大.储仓式储仓式:部件多部件多,管路长管路长,初投资大初投资大,磨煤机出力不受锅磨煤机出力不受锅炉负荷影响炉负荷影响.2.负压直吹式排粉机磨损较快负压直吹式排粉机磨损较快.储仓式储仓式:含少量细粉的乏气经过排粉机含少量细粉的乏气经过排粉机,工作安全工作安全.3.直吹式直吹式:可靠性差

46、可靠性差.储仓式储仓式:可靠性高可靠性高(磨煤机的工作对锅炉影响较小磨煤机的工作对锅炉影响较小)4.仓储式仓储式:锅炉负荷变动时锅炉负荷变动时,只要调节给粉机只要调节给粉机,方便灵活方便灵活.直吹式直吹式:锅炉负荷变动时锅炉负荷变动时,要以改变给煤量开始要以改变给煤量开始,惰性较惰性较大大.第五章第五章 燃烧过程理论基础燃烧过程理论基础 5-1燃烧化学反应动力学基础燃烧化学反应动力学基础化学反应动力学化学反应动力学-研究化学反应机理和反应研究化学反应机理和反应速度的科学速度的科学.一一.燃烧反应速度燃烧反应速度:燃烧是指燃料与氧的剧烈化学反应燃烧是指燃料与氧的剧烈化学反应.锅炉内的燃烧反应包括

47、锅炉内的燃烧反应包括:均相燃烧均相燃烧(或单相燃烧或单相燃烧)-气体燃料在空气中气体燃料在空气中燃烧燃烧.多相燃烧多相燃烧-固体燃料在空气中燃烧固体燃料在空气中燃烧.1.反应速度反应速度w.通常用单位时间内反应物浓度的减少或通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示生成物浓度的增加来表示.2.按质量作用定律可得按质量作用定律可得w与与c的关系的关系:对于均相反应对于均相反应,在一定温度下化学反应速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度与参加反应的各反应物的浓度乘积成正比正比,而各反应物浓度项的方次等于化学而各反应物浓度项的方次等于化学反应式中相应的反应系数反应

48、式中相应的反应系数.二二.影响化学反应速度的因素影响化学反应速度的因素:1.压力压力P定容时定容时,P升高升高,则则C升高升高,升高升高T=cost时时,反应速度反应速度主要决定于主要决定于反应物浓度反应物浓度.2.温度温度K=k0e-E/RT四四.着火温度着火温度.1.定义定义:由缓慢的氧化状态转变为反应能由缓慢的氧化状态转变为反应能自动加速到高速燃烧状态的瞬间过程称自动加速到高速燃烧状态的瞬间过程称为着火为着火.着火时反应系统的温度称为着火着火时反应系统的温度称为着火温度温度.热力着火热力着火-由于温度不断升高而引起着由于温度不断升高而引起着火火.2.着火温度与熄火温度着火温度与熄火温度.

49、以煤粉空气混合物在燃烧室内的燃烧情以煤粉空气混合物在燃烧室内的燃烧情况为例况为例放热量：Q1=k0exp(-E/RT)CO2nVQr其中CO2n：煤粉反应表面氧浓度散热量：Q2=S(T-Tb)其中：综合发热系数（f+d)TTb1 Tb2TzhTxhQ1,Q2Q1Q2/Q2/Q2/123455-2 燃烧反应的动力区与扩散区块煤块煤,碎煤碎煤,煤粉以及碳的燃烧属于固体与气体之间进行煤粉以及碳的燃烧属于固体与气体之间进行的多相燃烧反应的多相燃烧反应,反应是在固相表面进行的反应是在固相表面进行的.一一.固相表面上的多相燃烧过程固相表面上的多相燃烧过程.1、碳粒燃烧模型、碳粒燃烧模型2、5个燃烧过程个燃

50、烧过程(1)参加燃烧的氧气从周围环境扩散到反应表面参加燃烧的氧气从周围环境扩散到反应表面.氧的扩散速度氧的扩散速度:(2)氧气被燃料表面吸附氧气被燃料表面吸附.(3)在燃料表面进行燃烧化学反应在燃料表面进行燃烧化学反应.(4)燃烧产物由燃料表面解吸附燃烧产物由燃料表面解吸附.(5)燃烧产物离开燃料表面燃烧产物离开燃料表面,扩散到周围环境中扩散到周围环境中.二二.多相燃烧反应速度多相燃烧反应速度多相燃烧反应速度取决于多相燃烧反应速度取决于5个过程中进行得最慢的过程个过程中进行得最慢的过程,研研究指出究指出,取决于取决于(1),(3)两个过程两个过程.在碳粒表面上发生反应的氧量应该等于经由边界层扩