锅炉原理 教程讲义.pdf

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1、锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明&陈德珍第一章基本运行理论黛P）澹头fTONGJI UNIVERSITY锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明&除将珍锅炉的概念及定义：动力之源、供热之源/生产：动力（发电、锤击），热载体多方面应用（烘干等）生活：开水，蒸饭，供往浴室，集中供热等生活中也有锅炉:Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍煤气锅炉电锅炉空气 煤渣Copy r ight(c)胡雨燕&李明&除德珍户格空气煤渣锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明&陈德珍动

2、力锅炉：容量大、参数高、效率高(90%)eg.石洞口电厂300MWX4,超临界参数，相当于锅炉1000t/h、产汽压力23MPa、550工业锅炉:中低容量(0.05T/h,0.5T/h,IT/h,4T/h,lOT/h,20T/h,60T/h等)压力不高(0.4MPa,L0MPa,2.5MPa等)效率不高(燃煤：75%,燃油/气：85-90%)Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍、锅炉的发展过程圆血型疆炉(烟管锅炉)值管H炉单锅筒锅炉方向一：矍J 口锅内 受热面筒炉火单双火面解炉 烟管蝌炉卧式锅炉立式烟管用炉立式锅炉火筒烟管倒炉特点：结构紧凑、占地不大但：容量一般不大。当烟管为光管时，

3、传热效率不高Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍内筒(火筒或炉胆)外筒锅内水循环外筒烟囱内筒原理!(水管锅炉)方向二:、K增加锅外.f t f 一水侨纲炉7y特点：1、水平管,2、直水管,Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍直、横水管承曾 整联箱横水管锅炉 分联箱横水管锅炉水循环不好/热膨胀缓冲差，集箱安全性差锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍 弯水管直水管飒炉 三解倚 双快脩 单身篇穹水皆钻炉 穿水管圉炉 穹水管网炉水管锅炉特点：1、烟气横向冲刷水管受热面，传热效率高2、炉膛空间容积不受锅筒直径限制，适用于大、中容量锅炉锅炉发展趋势：提高运行效率

4、，减少燃料消耗、钢材消耗，提高运行安全Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅筒给水泵进水集箱锅外水循环直流锅炉锅炉原理 公aSftNtSftBSKSCSiKXEft 即丫3耳可胡雨燕&李明&陈德珍二、锅炉运行的基本理论1.燃料化学能转化为热能燃烧学燃烧产物：高温烟气2.高温烟气向水放热传热学辐射放热：水冷壁等；对流放热：对流管束等3.水吸热：汽液两相流（水循环）炉内放热：煤粉+空气混合燃烧（气固两相流）油雾+空气混合燃烧（气液两相流）I烟气对受热面的流动冲刷流体力学锅炉原理 会/公:方为Copyr ight（c）胡雨燕&李明&陈德珍4.锅炉生产蒸汽/热水的本质热力学（流程图）当锅炉

5、冷炉启动时：定容加热过程“锅炉压力是烧火烧出的”在正常运行（连续供水、产汽）：定压加热过程 给水泵补充给水，扬程=P锅内+P管道“锅炉压力是给水泵提供的”5.材料力学6.环境科学Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍bac k1、燃料的燃烧过程空气（底部送上）Copy r ight（c）胡雨燕&李明&除德珍/煤:煤场二锅炉运行的基本过程空气空燃炉一碎煤机一磨煤机一煤分燃烧器一混合燃烧燃气辐射 煤渣外运 煤渣 1层燃炉一燃烧层（炉排）一二渣斗一外运 图4-9煤粉炉示意图一喷燃器；2次风人口；3一二次风入口；4一炉膛；5一出灰口；6一锅筒；7一下 联箱；8水冷壁管；9-下降管；10一冷灰

6、斗Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍油轻油电1 仝气、;经燃烧器雾化、混合喷入炉内-重油彳热(3)气:管道输送燃气燃烧器二:混合喷入炉内 空气烟气排出A烟气排出燃油/气炉，无炉渣生成Copy r ight（c）胡雨燕&李明&陈德珍2.烟气向水的传热过程燃煤锅炉：（SHL型）炉内高温烟气 _辅射 水冷壁（炉膛四冲 辅射-（火焰中心15001600）步膛出口 1000 烟窗（炉膛出口）辐射+对流蒸汽过热器一对流,对流管束A（出口500600）（拉稀布置）包省煤器空气预热器除尘、引码 II烟窗拉稀布置：（a）防止熔融飞灰挂渣，堵塞烟气通道（b）由烟窗吸收烟气热量，保护后续受热面上不挂渣

7、剖面图（2）燃油/气锅炉：以WNS国产锅炉为例烟气三回程放热炉膛（炉胆）辐射工口-后烟箱转向（一回程）Copyr ight（c）胡雨燕&李明&陈德珍烟管（三回程）辐射+对流烟管k（二回程公对通前烟箱转向锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明&陈德珍3.水的受热升温过程（1）卧式烟火管锅炉：锅内水循环水管锅炉：（SHL型）饱和蒸汽锅炉给水|-蒸汽过热器 上辄筒一送用户上集箱下降管（后排，对流管束）上升管（水冷壁）下锅筒/下集箱下降管（受弱 热或炉外不受 执）八、/锅炉原理 今:万:当死.Copyr ight(c)胡雨燕&李明四、锅炉的基本参数&陈德珍1.蒸

8、发量/热功率 D t/h,Q MW息奉汽锅炉(供热锅炉)每h r产生的额定蒸发量(供热重)ODQ间关系：1)产生蒸汽的供热锅炉 Q=DX1()3 x(iq-igs)/3600 X10-32)产生热水的供热锅炉Q=GX 103 X(-1)/3600“1Q%”(出口热水焰)回水Copy r ight（c）胡雨燕&李明&除德珍2.蒸汽/热水的参数指锅炉出口处蒸汽的额定压力（表压）、温度。蒸汽锅炉：生产饱和蒸汽的：PW，t,只需标出一个参数，常用压力生产过热蒸汽的：p、t均需标出热水锅炉：指出水p、出水温度、回水温度3.热效率表明锅炉结构的合理性（运行成本）同时间内被有效吸收的热量八八一进入锅炉的热量

9、-X1 0%（锅炉类型不同、燃料不同，则效率高低不同）锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明1口&陈德珍蒸发率/发热率-反映受热面传热性能匚一每n?受热面产生的热量，Q/H一每n?受热面产生的蒸汽量，D/H烟气与水热交换的表面积，H,m2（常以烟气侧表示）不能反映制造成本、不反映运行效率5.金属耗率，耗电率可反映制造成本产生每T蒸汽所消耗的金属重量t钢/t蒸或耗电量kWh/t蒸Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍五、锅炉型号的表示1.供热锅炉:第分 立口第二部分 第三部分XX/XXXX/XX/XX XX本体代号燃烧方式蒸发量执 八、或功 率MW

10、/h燃料种类出口压力、出水 温度、回水温度或出口压力、温度W,A,Y,Qeg.LHS0.5-0.04-Y SHL4-1.0/250-WWNS7.0-0.7/115/70-Qy近似估计：0.7MW 1 t/hCopy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍2.电站锅炉：第一部分第二部分第三部分X X/X X X X燃料代号 热汽力pa 过蒸压M 蒸汽量t/hG G G H s D过热蒸汽温度、再热蒸汽温度压力等只在锅炉性能中指明，型号 中一般可不标出。eg.HG670/13.7-Y Q2I第二次变型设计锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明&陈德珍五、锅炉

11、房设备是锅炉与保证锅炉正常、连续运行的辅 助设备的总称。锅炉房设备：由锅甲本体+辅助设备组成（图）、锅+炉+附加受热面/蒸汽过热器省煤器+空气预热器（尾部受热面）bac k修炉饴水运行层 3冷空气21181615图1-4燃用煤粉的自然循环锅炉房简图1 一排粉机；2一磨煤机；3给煤机；4-煤斗；5-下降管；6-锅筒；7半辐射式过热器；8一对流过热器；9一送风机吸风管；10一再热器；11一省煤器；12空气预热器；13除尘器；14烟囱；15引风机；16送风机；17烟气再循环风机;18-灰渣斗：19一下集箱；20-水冷壁；21燃烧器；22一炉膛；23-折烟角哥热拿汽锅炉原理Copy r ight(c)

12、胡雨燕&李明&除德珍锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明&陈德珍辅助设备回油 1.燃料储运或制备系统-输油泵 供油泵(1)油炉 轻油：贮油罐-工作油箱一过滤器I喷入炉内-油燃烧器一(参见下一页流程图)重油：燃料储运系统与轻油相似，但储油罐、油箱、管道等均需有加热或保温装置。Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理轻油供油流程锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍煤场输送机层燃 原煤-(提升机)-煤斗炉：煤渣一炉排渣坑一出渣机.一渣场一外运go锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明

13、&陈德珍KZL4锅炉输送机（提升机）提升固体燃料bac k锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍*4.自动控制系统锅炉的锅内是有压甚至是高压环境，需要有良好的运行 保护，因此都配备控制箱。大型电站锅炉都是全自动运行，小型燃油、燃气锅炉也都可实现全自动、无人化管理，燃煤 锅炉有的还需人工操作。基本控制如：锅内水位高低控制和报警:目测：玻璃水位计自动：水位传感器，信号接至 控制箱。水位过高停给水 泵；过低开给水泵。锅内压力监测和报警:一目测：压力表、自动：压力传感器，信号接至控制箱压力过低开燃烧器；压力过高停燃烧 器，向外放汽锅内水

14、温监测:(热水锅炉)送、引风系统:锅炉原理水温过低开燃烧器；水温过高停燃烧 器，向外放汽鼓风机、引风机启停连锁，即必须先开 引风机再开鼓风机，必须先关鼓风机再 关引风机。Copy r ight(c)胡雨燕&李明&除德珍Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理 2.1燃料的组成：L固体燃料(DC：主要的可燃元素，含量近50%(煤)Ao煤中含量最多Bo单位质量热值较高(33704kJ/kg)但，碳化程度越高，C含量越高，燃 料越不易被点燃(2)H：重要的可燃元素单位质量热值最高(3.5Qc),但要吸热H含量越高，燃料越易点燃。但若燃烧 组织不好，供。2不足，则易产生黑烟，污染环境。

15、Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理(3)S：有害的可燃元素腐蚀 污染Qs(l/3.5)Qc 9050kJ/kg有机硫一 无机硫硫铁矿硫 硫酸盐硫可燃硫一不可燃硫O,N不可燃(O助燃)，习惯上归在可燃分中A：灰分，主要的杂质.则可燃分L着火(2)A t,飞灰多，受热面易积灰，传热1,受热面易磨损(3)若A熔占，/不利燃料内部燃烬 烙八 受热面、炉排易挂渣锅炉原理(6)W水分，主要的杂质。(1)须先吸热蒸发汽化Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍烟温低 传热温2着火难JILL传热量ngi(3)H2O汽与SO2、SO3形成酸性气体增加受热面腐蚀的可能。-但，层燃炉对

16、煤含水有要求，不能过低(心10%),以减少飞灰。Ww外水分留在表面含量不稳定Wn内水分吸附于毛细孔含量比较稳定不可燃质O NAWWn|锅炉原理2.液体燃料:3.气体燃料:Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍主要C、H,少量S,极少O、N、A、W、机械杂质C80%,H10%,Q10000kc al/kg主要特性：粘度、闪点、燃点、自燃点有天然气和各种人造煤气为气体的混合物：CnHm,H2,CO,H2S,N2,02,C02,S02,H2s等及少量杂质二、组成的表示液、固燃料：以质量百分数表示C,H,S,O,N,A,W等组分含量气体燃料：以容积百分数表示各组分气体的含量1.固、液燃料（1

17、）应用基 以送入锅炉准备燃烧的燃料为基准，得到的各元 素质量含量数值。上标“y”。（锅炉的传热、流动计算用）Cy+Hy+Sy+Oy+Ny+wy考虑W含量的不稳定性：-（2）分析基以实验室条件下（20,60%相对湿度）、自然风干后的燃料为基准，上标“尸。去除大部分Ww（实验室用）Cf+Hf+Sf+Of+Nf+Af+Wf=100%风干掉的水分记为：W?（用应用基）（3）干燥基 以烘干后的燃料为基准，上标“g”。去除全部水分（煤炭公司用）锅炉原理Cs+HS+Sg+OS+Ng+Ag=100%Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理(4)可

18、燃基 以去除全部杂质(W,A)后的燃料为基准,上标“r”。(煤矿煤质资料)Cr+Hr+Sr+0r+Nr=100%2.气体燃料以分子式表示容积组分。CO+H,+S+C2H6+Q+色+%+9=100%李明制作 2003.10三、基间换算同一种燃料当用不同的“基”表示时，数值上应有明确的对应关系,eg.知某燃料的分析基c*;Wf和应用基wy、wfy求 cy=?解：法一直接根据“基”的定义明制作 2003.10法二间接求xl00%=100100-加_100_时f-y=100 市100 W100C，=K/_yC/李明制作 2003.10依此：全水分换算系数见表2-1。四、燃料组成分析液体燃料：组成成分主

19、要为烧类物质，元素C、H、S、O、Ws A,C-8588,H1(R13%,少量0、S、N气体燃料：很合气体固体燃料：分析方法简单、成熟。1.煤、油的燃烧过程李明制作2003.10阶段 析出物 剩余物预热干燥 一100,W蒸发、汽化 CHSON ACopy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理2.燃料的工业分析工业分析测定燃料的固定碳、挥发份、W、A的含量，及发 热量和灰熔点，以判断燃料燃烧特性的分析方法。是锅炉结构设计上需要的数据。(元素分析测定燃料元素组分及含量的分析方法。是锅炉燃 烧计算、传热计算、烟气流动计算的基础数据。)(1)V实验室测定时，燃料放在有盖塔期中920隔绝明火燃

20、烧 7min,减少的量扣除W后之值。(2)A实验室测定时，燃料放在灰皿内815炉中灼烧40min,剩 余物质的量。(3)W分析基燃料在105110烘箱中干燥Ihr,减少的量为WL(4)固定碳=100-(V+A+W)李明制作 2003.10(5)灰熔点指灰的熔化温度。(决定炉膛结构，然拉稀 水冷壁)但灰只有熔化温度范围。”角锥法测定：变形温度k，流动温度t3、以此衡量灰熔融性角锥1425 难熔性灰1200t21425可熔性灰 1000t21200 易熔性灰(6)发热量单位质量液、固燃料/单位容积气体燃料，常压下完 全燃烧时放出的热量，kj/kg kJ/Nm3按水分在烟气中的存在状态：A.高位发热

21、量Qgw水分以液体形式存在在燃烧产物中时燃料 的发热量。B.低位发热量Qdw 水分以蒸汽形式存在在烟气中时燃料的发热量。因此，高位热量间直接有:但对Q.李明制作 2003.10y:水量+9里100 100广水量加+9”100 100g、r:水量9勺一100C不同基间热值换算汽化热A=2500(kJ/kg)*(而”而)=25(W+9山)wy Hy汽化热A=2500(kJ/kg)*(而+9而)=25(叱+9HY)H100汽化热A=2500(kJ/kg)*(9)=25(9H)注意只有高位热值间的换算才可以直接利用元素含量间的换算系数锅炉原理Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍100_卬或

22、+226/T+25M=(以+2263+25*100-100_卬，。力=(以+25W 加l25Z 100-各种基低位发热值之间的换算关系见p15表2一2新国标表示 Qdw Q net,arq，q m匕 gw 匕 gr,ar李明制作 20(D.发热量的实验室测定-氧弹测热计原理：在保证燃料完全燃烧下，通 过测定周围水浴的吸热量求得燃料的 发热量。测定丫 内一高压、充足氧气(2.73.4MPa)闪点1030 L 自燃点：500600 油的预热温度必须低于闪点bac kCopy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理72.1kJ/(kg)Ct=l.73+0.002 5 tbac k锅炉原理 C

23、opyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍 一即油品在试管内倾斜45,经过510s 尚不流动时的最高温度。密度越大，含蜡量越高则凝点越高 油的预热温度要高于凝点。锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明 ，二 Z二二二二&陈德珍 1:气体燃料天然气人工燃气:液化石油气 发生炉煤气.,焦炉煤气 高炉煤气._.一 1锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&豚健珍气体燃料的主要使用黑性 发热量一由燃气组分和单一气体的发热量计算 可燃组分的体C C 入 C 入 C 积分数Q=Q1 6 1+Q2 6 2+Qn 6 n 热容一计算气体的显热量 粘度一摩擦损失 含湿量一影响热容 爆挂极限

24、一安全性一浓度检测仪表一自控Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理比热容和体积热容(Cv)1 X kJ/(kg-K)kJ/(Nm3-K)定压热容和定容热容 c Cv%)各组分的体积分数混合气体 I.cv=0.01(6 Cvi+4)2cV2+.+4)n cVn)bac k锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍动力粘度和运动粘度.与压力和温度有关；p1.0MPa,除水蒸气外，压力影响不计。与温度的关系7=0/标态下的气体粘 度，Pa-s(查相关数据表)气体的热力 学温度(K)273+C IT+C1273)实验系数(查相关图表)bac kCopy r ight(c

25、)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理在一定温度和压力下，燃气中最大含湿量 d,称为该燃气饱和含湿量。g/m3,g/kgbac kCopy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理某些可燃气体与空气混合的爆炸极限气体甲烷乙烷乙烯丙烷丙烯爆炸上限15.013.034.09.511.7爆炸下限5.02.92.72.12.0气体正丁烷异丁烷丁烯-1顺烯-2反丁烯-2爆炸上限8.58.510.09.79.7爆炸下限1.51.81.61.81.8气体异丁烯正戊烷COh2H2S爆炸上限9.78.374.275.945.5爆炸下限1.81.412.54.04.3Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍

26、锅炉原理只含可燃气体的混合气体爆炸极限,100L 二-竺+以+.+%A 乙2 L九含有不可燃气体的混合气体爆炸极限：先将某一不燃气体成分与某一可燃气体成分组合在一起视为混合气体中的一种成分，其体积分数为二者之和L=；肛+Li100某一可燃气 体成分与某 一不燃气体 成分组成的 混合组分在 混合气体中 的体积分数在该混合比 时爆炸极限 体积分数(查相关 图)+L L2L+&+箍与不燃 气体组合 的可燃气 体成分在 混合气体 中的体积 分数Ln在该混合比 时，爆炸极 限体积分 数，见上表妇+他L?LnCopy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理含有氧气的混合气体：认为混入空气，按 氧含

27、量折算成空气量，重新调整混合气体 中各组分的体积分数，用只含可燃气体的混 合气体爆炸极限的公式计算。Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理 2.2燃料的燃烧计算计算内容：助燃物量(空气量)=选择鼓风机燃烧产物量(烟气量)=选择引风机、烟道计算、烟囱计算 空气焰、烟气焰=传热计算计算前提：(l)lkg/lNm3燃料中的可燃成分完全燃烧(2)干空气仅由N2、。2组成，且容积比为79：21(3)视空气、烟气为理想气体，lkmok=22.4Nm3呆固液燃料：已知质量组成 产局-、燃烧所需空气量,二；L理论空气量VS-i1kg应用基燃料完全彻底燃烧又无过剩。2存 在时提供的空气量，Nn

28、P/kg燃料。李明制作 2003.10囚实际气中含水，1的他干（我国平均气象数据）=a0161m3/Xiii3 I；l=U，1%（容枳）则理论湿空气量=1/+1.61%即近似为干空气量数值当未知燃料元素组分、只知Q,/时有经验公式估算、/2.实际空气量相教材p26公 式 21 26因锅炉燃悌方式的限制 量总是V kUe过量空气系数a、燃烧设备完善并度的限制.实际空气L5L61.2：1MX1.2u一反映锅炉燃烧结构的合理性。对同 锅炉，a有最佳值 li偏大鼓风量大一）烟气曷T期温I 佞热 河川I n偏小0/足 燃烧不完全一Xlgi I李明制作 2003.10HI哮成的烟气量指湿烟气量数值L理论灿

29、量V.当提供理论空气量、且燃料完全燃烧井生 成彻底的燃悌产物时的烟气量,燃料。=5 224Nm3COi2.016*2kpHy100=21I2O及S兀素L*22.4Nm3V H,HjO烟气的组成：(1)、RB(三原子气体)2 2VSO 2_ 22.4 c，12 100_ 22 A S y32 100NmVkg燃料NmVkg燃料李明制作 2003.10吟。J”4 h y三士丝Nn N/k整燃料2.016 10022.4 V 118 100空气含湿量，d=1 Og/kg干空气/八 1。-3)=0.。161 Vk 空气中水分形成的水蒸汽容积1凡产=Gm Nn F/kg燃料1 O当使用蒸汽雾化重油、渣使

30、时蒸汽带 入的容积，Gwhkg汽/kg燃料Q)不可燃元素构成22 4 V v=两燃料V W 0 H2O%厂 N1心【=0.79 1/Nn P/k乜燃料李明制作 2003.10理论量VJ 二匕/+V；2+V；2-V。+v0(m，il 人川WJF湿信)一 V gy 十 v h2o有经验公式按QdJ估用 J，(2-33)-(2-37)，实际烟气量V,J(U-l)vkw 1.0161(u-l)VVv=Vv1.0161(a 1)V Nn/kg 燃第 I=V尸”.21(。1)V-”.79(1-1)丫卜+001619 19 K02+HJO=Vr2=VQ2-x 100%。2=3 X100%CO=X100%2

31、V V Vvgy vgy sy=n2=ioo-ro2-o2-co4.局限性.CO含量的测量精度低=一般只用于测定RC2和。2的含量Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理二、烟气分析的应用I.计算干烟气容积v.考虑有不完全燃烧产物CO生成 前提：c完全参与燃烧99 4 Cy则：vc o+vc o 2=-/02=22.4 Sy32 100Vro2T7 22.4 Cy 22.4 Sy+c o 12 100 32 1001.866Cy+0.7Sy100RO 2乙八 1.866Cy+0.7Sy+CO=-=V vgyVgy1.866。+0.7SVro2+coCopy r ight(c)胡

32、雨燕&李明&陈德珍锅炉原理2.计算烟气中CO含量简化：忽略燃料的Ny含量思路：从烟气组分中IOO-RO2-O2-N2=c o79VN2 口 0.79匕=Vq k/VN K 27 O2空气中的氧气容积=(V r02-|-y c o+V%。21 2。2。2+v。)U2VRO 0.5VCOKU?CC/A烟气中的氧气容积 即烟气测定所得指生成H2。所消耗的空气中的氧气容积燃料Oy消耗的H的量：*二=0.1262 kg/kg燃料 io 100 100Hy 0y=燃料乘u余的H的量：荻一o.1 2 6加kg/kg燃料=自由氢=。=言加焉-。26然=0.0555(Hy-0.126Oy)Nm3/kg燃料o 7

33、9九二不尸犯+0.5V”+0.0555(H，-0.1260,)+%/c/乙/式两端均x/x/oo：sy0 79N2=R02+0.5CO+5.55|0.21(Hy 0.1260、)+。2)%锅炉原理只与可燃元素有关不随基而变化可视为自由氢与C 含量之比100-ro2-co-o2出入 s 1.866Cy+0.75y市人 Lv二-gy ro2+c o令：6=0.79羽生卫生丝为燃料特性系数 1.8660+0.7Sy=21=RO2+O2+0.605CO+(C0+RO2)不完全燃烧方程式当完全燃烧CO=0 21=HO?+。2+以Q完全燃烧方程式表明燃烧时烟气各组分气体含量的数值关系,Copyr ight

34、(c)胡雨燕&李明&陈德珍Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理由完全燃烧方程式21=RO2+O2”RO2可得:RO2=2。2 I+B当供应理论空气量时：02=0R02max21777Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理3.计算过量空气系数a匕 匕 1匕。Vk-AVk /匕 匕其 V=1 V k ioo-ro2-co-o2市.k-0.79 N2 II0.79 N2 0.79 N2 Vgy 100 79 sy“，/、画过量空气中的02占Vgy的百02匕（21；份含量过量空气中的。2容积区别：前，符号02表示烟气中的氧气占Vgy的百份含量Copy r ight

35、(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理燃料完全燃烧时：/。2=。2燃料不完全燃烧时：A02=O2-0.5CO1完全燃烧：a=-匹-1-_|21 100-RO 2-02、不完全燃烧：。=79 02-0.5CO1-21 100 RO 2 O 2 COCopy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理第三章锅炉热平衡本章要求掌握：热量的计算和测定方法图3情炉蒸平衡示意锅炉原理 Copyr ight（c）胡雨燕&李明_ _ _一、锅炉能量的收支平衡kJ/kg燃或kJ/Nm3燃（以0为基准）常压下的饱 和蒸汽培1.收入热量Qr（1）燃料的应用基低位热值QdwY kJ/kg燃燃料物理显热骁ir=Cy-t

36、r kJ/kg燃雾化的热介质带入：Qwh二Gwh（iwh-2 5 d6）kJ/kg燃（4）空气、水带入，冷空气显热：Qk=。pyVk（c 0）k kJ/kg燃习惯上放在支 冷水显热：Qs=DX103Xigs kJ/h 一一一 出热量中考虑 热空气、热水带入:Qrk、Q,s（与控制体的划分有关）=Qr=Qdw+r+Qwh+Qr k+Qr s非重油锅炉QrQdwyCopy r ight（c）胡雨燕&李明&除德珍锅炉原理2.支出热量Qc kj/kg燃有效利用热Qi被受热面吸收生产热水（蒸汽）的热量 Qi=Q热水（蒸汽）Q:3-I,彳：7，一在支出热量中扣除（2）排烟热损失Q2锅炉排烟谴度高诉境温度而

37、带走的热量Q?=1py-Qk化学（气体）不完全燃烧热损失Q3燃料中的可燃气体未 燃烬（未燃烧放热）所造成的热损失。.（4）机械（固体）不完全燃烧热损失Q4燃料中的固体成分未 燃烬（未燃烧放热）所造成的热损失。燃油/气锅炉：Q4=0燃煤锅炉：Q4=Qjm+Qpz+Q4fh锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明“(5)散热损失Q5锅炉炉墙、钢架、管道等外蓑输度高手 一 环境温度所造成的热损失。(6)其它热损失Q6=Qc=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+。66=。+=QrQ定 名=。乂100%义：Qr有：4/=劣=称、100%正平衡热效率677g,=%=100 q%反平衡热效率2 i锅炉原理

38、 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&除德珍二、锅炉热效率(热平衡试验)1.正平衡效率直接测出锅炉有效利用热占进入锅炉的总热量 的百分数%/X100%X X100%I g Qr其中Qx=Qgl/B kJ/kg燃(B小时燃料消耗量kg/h)而 Qgl=DxlO3(i-i J+DpsxlO3(i-igs)kJ/h 小时有效利用热或Q i二Gxl()3(i i+D xl03(ips-igs，)kJ/hS JL JL kJ JL kJ只要测出D(G)、iq、igs(、ire)、B、Qdwy,则可得/特点：方法简单，但不能给出热量损失的分析和改进的建议。锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李

39、明&除德珍2.反平衡效率一-依次测出各损失项得出的方法6i=2特点：方法复杂，但有利于判断锅炉需要改进的环节，为 结构优化提供依据，尤其对大型锅炉适用。3.测定原则一一至少2次平行试验小型锅炉：2次正平衡|At7|4%(误差允许值).中型锅炉：1正1反|的|5%大型锅炉：2次反平衡|司(%)Im、hz、f h产生量：Glm Gh z Ga(kg/h)贝U:固定碳热量 kJ/kg;二 32700 GM GM,G,R以 B 100 100 100 J/kgCopy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理(2)测点布置:锅炉原理&陈德珍工业锅炉设备简图】一炉陵；2一水冷壁首；3蒸汽过热豁；4

40、 一上播商；6 F锅筒；6一对海管束；7-省煤器；8一下降曾；空气制热器；7链条炉排;“F水柒；心一集汽包;13除氧一煤斗；力一前联箱;16一压力表；一煤仓；7S-皮带运媒机；70-主蒸汽管道；20-水位表;以一安全阀；22一进风管；23送风室；24送风机；26引风机;26除尘器；27城曲锅炉原理（3）影响因素1）燃料种类Copy r ight(c)胡雨燕&李明&彳*r灰分含量t,熔点j,焦结性;二o4hz tL水分低，焦结性I，细末多一k Q4fh f2）燃烧方式3）炉子结构机械（风力）抛煤一Q4hz fY 煤粉炉Q4 lm=o,Q4fh tJ沸腾炉-Q4fh t炉拱Y二次风炉排大小、长度，

41、通风孔隙t 0严t炉膛尺寸I k Q4fh f4）运行工况负荷3烟气流速f 一 Q4fh t煤层厚度3炉排速度t-q4 t风量分配 4*）I kq4 I，y7n 注：燃油/气炉 q4=0Copy r ight(c)胡雨燕&李明&除德珍锅炉原理2.Q3(q3)有c o,ch4,也等气体Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理(2)测点布置:燃煤锅炉：Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理燃油/气炉:WNS锅炉外型Copy r ight(c)胡雨燥&李明&除德珍J燃料厚度t,还原区t,i负荷增加，停留时间短,8 t,q3 t q3 t融丽道过量空气系数.3 t过量

42、空气系数过大，q3 f3)4)炉膛高度不够，体积小，q3 t 水冷壁过多，温度I,q3 t锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍抛煤 机炉链条 炉振动炉 排炉推动炉 排炉煤粉 炉Q31212121-21q461351251251048沸腾 炉环化炉 循流床燃油炉燃气炉q3111 经济性但0 py不宜过低，否则将导致低温受热面的腐蚀=安全性燃煤：以链条、沸腾炉居多150180 燃油燃气：WNS 240-270 SZS 165-180 SHS 135-155 锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍料类 燃秣a py排烟温度tpy/150200250300般 煤种

43、1.56.69.211.814.41.88.011.114.217.3灰劣煤 高分质1.57.410.213.015.81.88.712.015.318.6燃油1.57.510.313.116.01.88.912.215.619.0燃气1.59.011.814.617.51.8.10413.717.120.5Copy r ight(c)胡雨燥&李明&除德珍锅炉原理第四章炉，、层燃炉1.手烧炉：添加燃料、I*空气4 出渣底三图4-1手烧炉构造简图1一炉门；2-炉排；3-燃烧层；4一炉)fi；5一水冷壁;6汽锅管束；7灰坑；8-灰门0 b.常用炉排:产速一条状/通风截面积较大，强烈 燃烧区靠近炉排

44、，炉排 温度高（三600 ）易烧损1：应用大块煤，高挥发分 I煤一板状通风截面积较小，高温 区离炉排远:;通风阻力大空气较为集中引入8-20%图4-2炉排面上空气流的扩值 条状炉排；b）板状炉徘锅炉原理 Copyr ight（c）胡雨燕&李明&陈德珍。工作特性：燃烧过程沿高度进行双面（主要为下面）预热、点火（下部引燃）图卜3手烧护腰潮层结构与层间气体成分示图 1一女波20 I-奴化区1 1一还汉区；邪一新燃料区锅炉原理 公aSftNtSftBSfeSCKKPCBftK即丫可地胡雨燕&李明&陈德珍:.a.灰渣区:一燃尽后的熔融状灰渣下流，被上升空气 冷却。一灰渣区将炽热焦炭与炉排分开，保证炉 排

45、不受高温损坏，也使空气分布更均匀。Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍b.氧化区。温度沿燃料层高度迅速增加氧化反应速度快氧化层高度保持不变(风量tC02 tc.还原区COz+CtCOC02 h c o t吸热反应，温度J和的决大：区区取粒 11 化原度煤。粒度 氧还厚于小煤厚氧化区厚 度约为煤 粒直径的 35倍 还原区厚 度约为氧 化区的 46倍Copy r ight(c)胡雨燕&李明&除德珍Copy r ight(c)胡雨燕&李明&除德珍锅炉原理f cve,通风阻力拨火T-Qjmf燃烧反应面积 炉子放热量!q 4 T颗粒：W20 30mm厚度：100 150mmCopy r ig

46、ht（c）胡雨燕&李明&陈德珍。1）“双面引火”的着火条件，煤种适应性广；空 2）燃烧具有周期性，冒黑烟：Wh y?新加入的煤投到炽热的焦炭上，挥.发分立即大量逸出。燃料层变厚，通风阻力大，02 3（在氧化区已耗尽），CH,在高温下分解：CH4-C+2H2纯碳着火温度很高，且d很小（比-表面积小）不易着火燃烧，不完全1-镇饶周期燃烧热损失大，且严重污染环境。锅炉原理 Copyr ight（c）胡雨燕&李明&b车彳曲消除黑烟的结构改造：反烧法，eg.双层炉排炉7拶炉排）图4-5双层炉排手烧炉结构示意图1一下炉门（灰门）；2一下炉排；3一中炉门：4一 水冷炉排下集箱，上炉门；6一汽锅；7水冷炉 排

47、（上炉排）；8一炉膻出口；9TH气导向板下炉排燃烧 热通过辐射 对上炉排燃 料层干燥预 热引燃，使 挥发分较缓 慢逸出锅炉原理锅炉原理Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍I煤斗；2抛煤机；3一摇动炉排；4飞灰回收再 燃装置的导管；5一风室与渣斗；6总风道特点：1)着火具有“双面引火”的条件。2)炉排上煤粒分布不均，粗在后、细在前一链条炉排则倒转锅炉原理Copy r ight(c)胡雨燕&李明3.链条炉排炉&陈德珍02 r-o图1-1工业锅炉设备筒图】一炉膻；2一水冷壁管；3一蒸汽过热4 一上锅筒；5一下锅筒;6一对流管束；7T媒器；8一下降管；空气预热器；加一陡条炉排;一给水泵；12

48、集汽包；73一除氧器；一煤斗；力前联箱;W-压力表；一煤仓；1S-皮带运煤机；】一主蒸汽管道；2水位表;21安全俯；22进风管；23送风室；24送风机；2A引风机;2人除尘舐；27-烟由锅炉原理Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍DZL6-1.25-AIICopy r ight（c）胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理（一）.构造4凶铸条炉结构简图l-里斗；2酷刑ri；3一炉排：4一主动链轮;5分区送风仓；8昉渣箱：一石火孔及埃索（;B除法板（老建帙）1 R一激斗；10一灰斗Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理(二).炉排结构型式空气图4-6链条炉排示意图Z电动机；2一

49、变速手柄；3变速箱;4一减速蜗轮；5一炉排；一送风室 链条炉排示意锅炉原理Copyr ight（c）胡雨燕&李明&陈德珍a.鳞片式链条炉排/L BL图4-9组片式炉排结构I一鞋画2一节花套管1 A拉布4一铺铁法就;5沪忖中间完板（手枪板）X 6TH密封夹板 C边夹板）；T一炉揖片Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍锅炉原理图4-10鳞片式炉排总图1-黑斗I 2一启多与板；？一媒闸门7 4一防法箱I 5-老宣铁，6一主动铁轮；7f动轮；8一炉料 支躯上下手枕，J送网令；1。一投火孔：II一人孔门；12法牛；13一毋提斗图4-11轻型能带式炉排片及主动链环 a）链带式炉排片；b）主动赴

50、环（主勒拱排片）锅炉原理b.链带式链条炉排Copy r ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍卜;，Mr-再*a.e SZI,，】、.、*,1 II?1.【I”.H 二_i_j a1千丁.I锅炉原理Copyr ight(c)胡雨燕&李明&陈德珍 图4-12：轻型链带式链条炉排，二一1 一隹恰2 煤斗；J一岗闸门；4一时拱转吊架：一炉排；0一陶风板；7一老魔坎;8一主动拄环；9一炉排片I 1。一园第图4-14接触式恻密封筏置i一密封挤根：2防点箱；3一炉排边次板；4一炉 摧片；5铸铁5（除I链节：7密封薄板8 炉外方板；9一司定根；I。一石棉轴锅炉原理 Copyr ight(c)胡雨燕&李明&除德珍