《锅炉原理》讲稿(PPT190页)

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,锅炉原理,第一章 概论,火力发电约占全,国,国总发电量的70%左右，锅炉,是,是发电厂的三大,主,主机之一，在火,力,力发电厂中占重,要,要地位。,电厂生产过程：,燃料（煤、油、,天,天然气）-热,能,能-水-蒸,汽,汽-气轮机膨,胀,胀作功-带动,发,发电机发电。,1-1 锅炉,的,的一般工作原理,一、煤粉锅炉及,辅,辅助设备示意图,：,：,锅：省煤器、汽,包,包、下降管、水,冷,冷壁组成的蒸发,设,设备和过热器等,组,组成的汽水系统,。,。,炉：炉膛、烟道,、,、燃烧器、空气,预,预热器等组成的,燃,燃烧系统。,辅助设备：制粉,设,设备、送风机、,引,引风机、烟囱、,给,给水设备、除灰,设,设备、除尘设备,、,、输煤系统,。,35吨链条炉,35吨煤粉炉,锅炉三大系统：,1）燃烧供给系,统,统2）汽水系统3）空气、烟气,系,系统,1-2锅炉的参,数,数,一、锅炉容量（,额,额定蒸发量）,锅炉在设计蒸汽,参,参数和保证效率,下,下最大连续蒸发,量,量。Kg/st/h,二、蒸汽参数,锅炉出口处蒸汽,压,压力（MP)和,温,温度（）,三、给水温度,进省煤器的给水,温,温度。,动力中压锅炉给,水,水温度：150,或170,动力高压锅炉给,水,水温度：215,动力亚临界锅炉,给,给水温度：260 ,（表1-1参数,）,）,目前国内已经使,用,用的火力发电机,组,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）、谏,壁,壁电厂（162.5万KW)、,清,清河电厂（130万KW）、姚,孟,孟电厂（120,万,万KW）、神头,电,电厂（130万KW）、徐州电,厂,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,厂（100万KW）,1-3锅炉分类,一、按用途分,工业锅炉、船舶,锅,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,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,年代后）,三、按使用燃料,分,分,燃煤锅炉,燃油锅炉,燃气锅炉,电锅炉,四、按燃烧方式,分,分,1.层燃炉(火床炉),燃烧特点:燃料,在,在炉排上燃烧,。,2、室燃炉,燃烧特点：燃料,在,在炉膛内悬浮燃,烧,烧。,3.旋风炉(卧,式,式和立式两种),粗煤粒贴旋风筒,内,内壁燃烧.,细煤粉随筒内气,流,流一起运动悬浮,燃,燃烧.,特点:a)燃烧,猛,猛烈(燃烧与风,的,的相对速度很高).因供氧条件,好,好,炉温高,猛,烈,烈程度比煤粉炉,高,高.,b)燃烧在炉内,停,停留时间长,可,烧,烧粗煤粉(制粉,设,设备简单).,c)排渣率高(90%以液态渣,形,形式排出,烟气,飞,飞灰少,为10%,有利于提高,烟,烟气速度(飞灰,对,对设备有磨损),加强传热.,缺点:1)制造,工,工艺比较复杂,对,对耐火材料要求,高,高.,2)风机电耗大.,3)液态渣带走,的,的热损失大,4),有害气体,NO,2,排放量大,。（很少采用,）,四、沸腾炉,(燃料在沸腾床,内,内进行燃烧).,介,介于层燃炉和室,燃,燃炉之间.,特点:,a).,适应煤,种,种广.,煤矸石,也,也能燃,烧,烧,矿,区,区应用,广,广.,b).,强化传,热,热.,埋,管(布,置,置于沸,腾,腾床内,的,的受热,面,面管子)不积,灰,灰,但,磨,磨损严,重,重.同,样,样容量,炉,炉膛可,减,减少一,半,半(与,普,普通炉,比,比).,c).,低温燃,烧,烧.,燃,烧,烧温,度,度900950,.,（,（若,温,温度,高,高,则,则会,结,结渣.）,NO,x,量少,环,境,境污,染,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,美国,巴,巴威,的,的内,循,循环,炉,炉型,其,特,特点,是,是采,用,用高,速,速床,和,和两,级,级分,离,离器,。,。在,炉,炉膛,出,出口,前,前后,的,的高,温,温区,装,装有,两,两组,槽,槽型(惯,性,性),分,分离,器,器作,为,为第,一,一级,分,分离,，,，而,分,分离,下,下来,的,的飞,灰,灰将,在,在炉,膛,膛内,部,部形,成,成循,环,环。,在,在锅,炉,炉尾,部,部省,煤,煤器,之,之后,还,还有,一,一多,管,管(,旋,旋风)分,离,离器,作,作第,二,二次,分,分离,。,。这,种,种锅,炉,炉的,结,结构,相,相对,简,简单,，,，布,置,置更,接,接近,传,传统,的,的煤,粉,粉锅,炉,炉，,不,不仅,锅,锅炉,整,整体,紧,紧凑,、,、简,单,单，,而,而且,也,也更,便,便于,采,采用,传,传统,锅,锅炉,成,成熟,可,可靠,的,的受,热,热面,结,结构,。,。目,前,前最,大,大容,量,量的,这,这种,锅,锅炉,是,是装,在,在美,国,国宾,夕,夕法,尼,尼亚,州,州的,燃,燃高,灰,灰分,尾,尾煤,的,的210t/h高,压,压循,环,环流,化,化床,锅,锅炉,。,。,芬兰奥斯,隆,隆循环流,化,化床,这是奥斯,隆,隆炉型,其,其特点是,采,采用高循,环,环倍率，,高,高温旋风,分,分离器，,在,在炉膛内,可,可布置少,量,量受热面,但,但不设外,置,置流化床,热,热交换器,。,。这种循,环,环流化床,锅,锅炉的大,型,型化问题,也,也已顺利,解,解决，已,有,有各种容,量,量的大型,电,电站锅炉,在,在世界各,地,地 运行,。,。最大容,量,量的这种,锅,锅炉是装,在,在美国宾,夕,夕法尼亚,州,州约克郡,的,的783t/h(,配,配250MW)亚,临,临界压力,循,循环流化,床,床锅炉，,该,该锅炉已,于,于1997年上半,年,年投入商,业,业运行。,德国鲁齐,循,循环流化,床,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、空气预热,11、除尘器,12、引风机,13、尾部烟道,14、汽包,其特点是,采,采用高循,环,环倍率，,高,高温旋风,分,分离器和,外,外置流化,床,床热交换,器,器。虽然,外,外置流化,床,床热交换,器,器的采用,使,使这种锅,炉,炉略显复,杂,杂，但也,使,使这种锅,炉,炉的床温,调,调节更加,简,简便，过,热,热器/再,热,热器的布,置,置更为灵,活,活。目前,这,这种循环,流,流化床锅,炉,炉最大容,量,量的锅炉,是,是法国阿,尔,尔斯通斯,登,登工业公,司,司制造的,，,，装在普,罗,罗旺斯电,厂,厂配250MW机,组,组的700t/h,亚,亚临界压,力,力循环流,化,化床锅炉,。,。,意志巴高,克,克循环流,化,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,高克)型,，,，是德巴,在,在欧共体,资,资助下开,发,发的一种,低,低速(低,倍,倍率)循,环,环流化床,锅,锅炉，其,设,设计意图,是,是尽可能,将,将鼓泡床,和,和高速循,环,环床的优,点,点很好地,结,结合起来,。,。其特点,是,是采用低,的,的循环倍,率,率和中温(400-500,o,C)旋风,分,分离这种,锅,锅炉的结,构,构相对简,单,单，但大,型,型化，特,别,别是再热,器,器的布置,，,，有一定,困,困难。目,前,前最大容,量,量的这种,锅,锅炉是装,在,在捷克的,燃,燃褐煤的350t/h高压,电,电站锅炉,。,。,五.按工,质,质在锅炉,内,内的流动,方,方式分,1.自然,循,循环锅炉,加热水,省,省煤器,蒸,蒸发水,冷,冷壁,加,加,热,热蒸汽,过,过热器,下降管：,不,不受热,管,管中全部,是,是水,上升管：,受,受热,管,中,中为汽和,水,水的混合,物,物,2、强制,循,循环锅炉,3、直流,锅,锅炉,4、复合,循,循环锅炉,1-4,锅,锅炉的,安,安全和经,济,济指标,一.安全,指,指标(锅,炉,炉的可靠,性,性。三种,指,指标衡量),1.连续,运,运行小时,数,数=两次,检,检修之间,运,运行的小,时,时数.4000h,2.事故,率,率=事,故,故停用小,时,时数/(,运,运行总时,数,数+事故,停,停用小时,数,数)100%90%,二.经济,性,性指标,1.锅炉,效,效率：锅,炉,炉的有效,利,利用热量,与,与输入热,量,量的百分,比,比.,gl,=Q,1,/Q,r,100%,(30万,机,机组,设,计,计效率92%,保,证,证效率89%,一,般,般为90%),2.钢材,使,使用率,锅炉每小,时,时产生一,吨,吨蒸汽所,用,用钢材吨,数,数.2.5-5t/t/h,1-5,锅,锅炉发,展,展的趋势,发展趋势,：,：,1、大容,量,量：容量,增,增大一倍,每t/h的金属,用,用量减少520%。,2、高参,数,数：参数,提,提高一档,经济性,提,提高2%.,3、再热机,组,组：一次再,热,热,提高经,济,济性45%.,目前我国多,采,采用亚临界,压,压力,温度,多,多采用540,主要,是,是考虑设备,工,工作的可靠,性,性.,1-6工,业,业锅炉型号,表,表示方法,按照标准规,定,定方法编制,：,：,（1）（2,）,）(3)(4)(5)(6),（1）：总,体,体型式代号,（2）：燃,烧,烧设备代号,（3）：额,定,定热功率或,额,额定蒸发量,（4）：额,定,定争气压力,或,或允许工作,压,压力,（5）：过,热,热蒸汽温度,或,或出/进水,温,温度,（6）：燃,料,料种类代号,锅壳锅炉总,体,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,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,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,号,燃料种类,代号,燃料种类,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-A,DZL4-1.25-W,QXW2.8-1.25/95/70-A,QXW2.8-1.25/145-A ,第二章 燃,料,料,2-1,燃,燃料的化学,成,成分和性质,一.燃料:,在,在燃烧过程,中,中能够产生,热,热量的物质.,二.锅炉用,燃,燃料,1.固体:,煤,煤油、页岩.,2.液体:,重,重油、渣油(石油炼制,后,后的残余物)、点火时,用,用柴油、轻,油,油,.,3.气体-,天,天然气、高,炉,炉煤气、焦,炉,炉煤气,三.煤的成,分,分,C,、,H,、,O,、,N,、,S,、,A,、,W,1.碳(,C,),a.,含量:5090%.是主要可,燃,燃元素,含量多,少,少与地质年龄有,关,关.,无烟煤、烟煤、,贫,贫煤、褐煤、泥,煤,煤、煤矸石,b.,形式:固定碳(,单,单质状态).,c.,对运行的影响:,含,含碳高的煤不易,着,着火.,d.,发热量: 32700,kj/kg.,2.氢(,H,),a.,含量:36%,随,随地质年龄升,高,高而降低.,b.,形式:与氧结合,生,生成水,或成为,有,有机物.,c.,运行:含量越高,越容易燃烧.,d.,发热量:120,10,3,kj/kg.,3.硫(,S,),a.,含量:一般,为,为11.5%.无,烟,烟煤、贫煤,、,、劣质烟煤,可,可达38%,b.,形式:可燃,硫,硫:有机硫,、,、黄铁矿硫,（,（FeS,2,),灰分中硫:,硫,硫酸盐硫,c.,运行:二氧,化,化硫,三氧,化,化硫腐蚀设,备,备,含有氧,化,化硫的烟对,人,人畜有害.,对水冷壁、,过,过热器的腐,蚀,蚀,对空气,预,预热器的低,温,温腐蚀.,当金属壁温,低,低于酸露点,温,温度时会在,金,金属壁上凝,结,结成硫酸,腐,腐蚀金属.,d.,发热量:,低,低,9040,kj/kg,4.,氧(,O),和氮,(N),a.,含量:,O:,140%. 无,烟,烟煤12%.,泥,泥煤40%,N:,0.52%.,b.,形式:,O,与,H,或,C,结合,使可,燃,燃成分下降.,5.,灰份-燃料完全,燃,燃烧后形成,的,的固态残余,物,物的统称,a.,含量:535%,b.,运行:使燃料,发,发热量下降,妨,妨碍可燃物质,与,与氧气的接触.,烟气速度高时,会,会引起飞灰对,受,受热面的磨损.,烟气速度低时,会,会引起积灰.,灰分是影响燃,煤,煤质量的主要,成,成分.,6.,水分(,W),a.,含量 :250%,b.,形式:,外部水分,(表面水分)-煤由于自然,干,干燥所失去的,水,水分.,内部水分,(固有水分)-空气风干状,态,态下仍残留煤,中,中的水分.,分析水分:煤,在,在,规定温度,和,相对湿度,下进行自然干,燥,燥,干燥后煤,样,样中所含有的,内,内部水分.,c.,运行:不利燃,烧,烧,燃烧温度,下,下降,引起低,温,温受热面的积,灰,灰和腐蚀,煤,粉,粉制备困难,烟,烟气量上升,电,电耗上升.,2-2 燃,料,料的成分分析,基,基础与换算,一.燃料的成,分,分分析基础,煤中水分和灰,分,分的含量会随,外,外界条件而变,化,化，其他成分,的,的百分量也随,之,之变化，所以,，,，在说明煤中,各,各种成分的百,分,分含量时，必,须,须同时注明百,分,分数的基准，,常,常用的基准有,以,以下四种：,1.,应用基,-锅炉燃料的,实,实际应用成分.以包括全部,水,水分和灰分的,燃,燃料作100%的成分.用y表示.,C,y,+H,y,+O,y,+N,y,+A,y,+W,y,+S,y,=100%,（作锅炉热力,计,计算时采用，,原,原煤水分也用,应,应用基表示。,）,）,2.分析基,实验室进行燃,料,料(除去自然,干,干燥水分后),分,分析时的燃料,成,成分,用f表,示,示.,C,f,+H,f,+O,f,+N,f,+S,f,+A,f,+W,f,=100%,不用煤种的水,分,分常用W,f,表示,可排除,开,开采,运输和,储,储存等对煤的,水,水分含量的影,响,响.,3.干燥基,去掉全部水分,的,的燃料成分,用,用g表示.,C,g,+H,g,+O,g,+N,g,+S,g,+A,g,=100%,用A,g,来表示不同煤,的,的灰分大小,可,可确切地反映,出,出煤的灰分杂,质,质含量,而不,受,受水分变化的,影,影响.,4.可燃基,可燃基即去掉,水,水分和灰分的,燃,燃料成分,用r表示.,C,r,+H,r,+O,r,+N,r,+S,r,=100%,可燃基常用来,表,表示煤的有机,物,物中各种元素,的,的成分和煤的,挥,挥发分(用V,r,表示.),二.燃料分析,基,基础的换算,如表2-1.,2-3 燃,料,料的某些特性,一.,挥,挥发,分,分:V,r,它是,指,指一,定,定温,度,度下(900,+,10,）,隔,绝,绝空,气,气加,热,热煤,（,（7,分,分钟,）,）,煤,煤中,有,有机,物,物分,析,析出,的,的气,态,态物,质,质.(包,括,括:H,2,C,m,H,n,CO,少,量,量O,2,N,2,CO,2,),1.,挥,挥发,分,分=f(,加,加热,湿,湿度,时,间,间,煤,煤量).,2.,挥,挥发,分,分与,煤,煤质,关,关系:,煤的,碳,碳化,程,程度,越,越深(如,无,无烟,煤,煤),V,r,越小,无烟,煤,煤:V,r,=2-10%.(,最,最小),褐煤:V,r,=37-60%.(,最,最多),3.挥,发,发分易,着,着火燃,烧,烧:V,r,越大,着,着火越,容,容易.,二.焦,碳,碳,煤中水,分,分与挥,发,发分逸,出,出后留,下,下的固,体,体物质,叫,叫焦碳.,焦碳=,灰,灰分+,固,固定碳,三.煤,的,的发热,量,量,1.定,义,义-单,位,位量的,燃,燃料完,全,全燃烧,时,时所放,出,出的热,量,量.,对气体:1Nm,3,.,对,对,固,固,液,体,体:1kg.,2.高,位,位/低,位,位发热,量,量.,高位发,热,热量:1kg,燃,燃料完,全,全燃烧,时,时放出,的,的全部,热,热量中,包,包括烟,气,气中水,蒸,蒸汽凝,结,结时放,出,出的热,量,量.,低位发热量:1kg煤完全,燃,燃烧时放出的,全,全部热量中不,包,包括烟气中水,蒸,蒸汽凝结时放,出,出的热量.,3.同一基准,高低位发热,量,量的换算,4.各种基发,热,热量的换算,（1）、不同,基,基准高位发热,量,量换算,换算系数采用,表,表2-1中系,数,数。,例：已知Q,g,r,求Q,g,y,Q,g,y,= Q,g,r,(100-A,y,-W,y,)/100,（2）、不同,基,基准低位发热,量,量换算,例：已知Q,d,r,求Q,d,y,途径：先由Q,d,r,求Q,g,r,再由Q,g,r,求Q,g,y,，由Q,g,y,求出Q,d,y,。,5.折算,成,成分,对应于每4190kj/kg发热量,的,的成分,由于各种,煤,煤的发热,量,量差别很,大,大，有的,煤,煤发热量,仅,仅有8370kJ,kg(2000kcalkg)左右，,有,有的高达293l0 kJ/Kg(7000 kcalkg)。为,了,了计算电,厂,厂煤耗和,厂,厂矿编制,计,计划的方,便,便，规定,低,低位发热,量,量为29310KJ/Kg(7000 kcal/Kg)的煤,为,为标准煤,。,。,四.灰的,性,性质,害处:,1.管子,上,上积灰影,响,响传热效,率,率,使,gl,下降.,2.灰尘,排,排入大气,污,污染环境.,3.含灰,量,量大不易,燃,燃烧.,4.灰多,使,使磨煤的,电,电耗增加.,5.灰在,温,温度较高,时,时会熔化,引起结,渣,渣。（轻,则,则影响运,行,行,严重,时,时被迫停,炉,炉,）,灰的性,质,质,1.熔化,性,性,变形温度t,1,、软化温,度,度t,2,、熔化温,度,度t,3,2.烧结,性,性,产生高温,烧,烧结性积,灰,灰,2-4,煤,煤的分,类,类,1.无烟,煤,煤:V,r,1,的,的条件,下,下进行,的,的.,V,y,=V,y,0,+1.016(-1）V,0,3-3 烟,气,气分析,常用烟,气,气分析,方,方法：,化,化学吸,收,收法，,电,电气测,量,量法，,色,色谱分,析,析法。,奥氏气,体,体分析,仪,仪原理,：,：,用某种,吸,吸收剂,与,与烟气,接,接触，,该,该种吸,收,收剂能,够,够吸收,烟,烟气中,某,某种成,分,分，而,不,不能吸,收,收其他,成,成分。,1.KOH溶,液,液-吸,收,收CO,2,SO,2,.,2.焦,性,性没食,子,子酸的,碱,碱溶液-吸收O,2,3.氧,化,化亚铜,的,的氨溶,液,液-吸,收,收CO,以上吸,收,收剂有,双,双重吸,收,收作用,测量,时,时秩序,不,不能颠,倒,倒,利,用,用量筒,可,可以测,得,得每次,吸,吸收后,烟,烟气减,少,少的容,积,积,此,减,减少的,容,容积就,是,是被吸,收,收的气,体,体容积,这样,利,利用烟,气,气分析,仪,仪可以,方,方便的,测,测出各,组,组成气,体,体在烟,气,气容积,中,中的百,分,分比.,3-4 不,完,完全燃,烧,烧方程,式,式,一.完,全,全燃烧,方,方程式.,燃料在,炉,炉膛中,完,完全燃,烧,烧,烟,气,气分析,所,所得到,的,的RO,2,O,2,与燃料,的,的元素,分,分析之,间,间必然,存,存在一,定,定的关,系,系式,这,这个关,系,系式就,叫,叫做完,全,全燃烧,方,方程式.,二.不完全,燃,燃烧方程式.,在实际运行,锅,锅炉中,燃,烧,烧剩余物中,有,有,CO,和,O,2,不完全燃,烧,烧情况下,燃,燃烧满足的,方,方程。,3-6,空,空气和烟气,焓,焓的计算,在进行锅炉,设,设计计算,校,校核计算以,及,及整理锅炉,实,实验结果时,都需要知,道,道空气和燃,烧,烧产物的焓.,一.空气焓,的,的计算,1.理论空,气,气焓,2.实际空,气,气焓,二.烟气焓,烟气是由多,种,种成分组成,的,的混合气体,同时还夹,带,带一定数量,的,的飞灰.当,1,烟,气,气温度为,时,时,烟气焓,等,等于理论烟,气,气焓,过量,空,空气焓和飞,灰,灰焓三部分,之,之和.即：,其中：,3-7,热,热平衡,锅炉机组热,平,平衡-,指,指输入锅炉,机,机组的热量,与,与锅炉机组,输,输出热量之,间,间的平衡.,热平衡意义-表明,了,了燃料的热,量,量有多少被,有,有效利用,有,有多少变为,热,热量损失,这,这些损失又,表,表现在哪些,方,方面.,目的:找出,引,引起热量损,失,失的原因,提,提出减少损,失,失的措施,有,有效地提高,锅,锅炉效率,以,以节约能源.,一.热平衡,方,方程式:,输入=输出,Q,r,=Q,1,(有效）+Q,2,(排烟）+Q,3,(化学）+Q,4,(机械）+Q,5,(散热）+Q,6,（其他）,相对热损失,（,（输入热量,的,的百分率）,100=q,1,+q,2,+q,3,+q,4,+q,5,+q,6,锅炉效率为,：,：,二、输入热,量,量,低位发热量,燃料带入物,理,理热,空气预先加,入,入热（暖风,机,机）,雾化热,三、损失,1、q,4：,机械未完,全,全燃烧损,失,失,设计时按,经,经验推荐,数,数值选取,运行时通,过,过热平衡,测,测定，但,飞,飞灰量难,以,以准确收,集,集，一般,采,采用灰平,衡,衡法计算,：,：,影响q,4,的因素：,燃料性质,燃烧设备,、,、方式,负荷,过量空气,系,系数,运行水平,2、q,3,:化学不,完,完全燃烧,损,损失,也叫,可,可燃,气,气体,不,不完,全,全燃,烧,烧损,失,失,是,是指,锅,锅炉,排,排烟,中,中残,留,留的,可,可燃,气,气体,和,和重,碳,碳氢,化,化合,物,物等,未,未放,出,出其,燃,燃烧,热,热而,造,造成,的,的热,损,损失.,(1)气,体,体燃,料,料:,(2)固,体,体燃,料,料:,测试,时,时采,用,用：q,3,=3.2,py,CO,影响q,3,因素,：,：,燃料,性,性质,炉膛,过,过量,空,空气,系,系数,炉内,温,温度,炉,内,内,空,空,气,气,动,动,力,力,场,场,组,组,织,织,计,算,算,时,时,选,选,取,取,：,：,煤,粉,粉,炉,炉,：,：,q,3,=0,气,体,体,、,、,液,液,体,体,锅,锅,炉,炉,：,：,q,3,=0.5%,层,燃,燃,炉,炉,：,：q,3,=,（,（0.51.0,）,）%,3.,排,排,烟,烟,热,热,损,损,失,失,q,2,高,温,温,烟,烟,气,气,离,离,开,开,最,最,后,后,受,受,热,热,面,面,，,，,造,造,成,成,的,的,损,损,失,失,。,。,是,是,锅,锅,炉,炉,损,损,失,失,中,中,最,最,大,大,的,的,一,一,项,项,。,。,影,响,响q,2,的,因,因,素,素,：,：,排,烟,烟,温,温,度,度,过,量,量,空,空,气,气,系,系,数,数,与,与,漏,漏,风,风,系,系,数,数,燃,料,料,性,性,质,质,运,行,行,水,水,平,平,q,q,2,q,3,q,4,Q2+q3+q4,4.,散,散,热,热,损,损,失,失,由,于,于,锅,锅,炉,炉,炉,炉,墙,墙,锅,锅,筒,筒,集,集,箱,箱,汽,汽,水,水,管,管,道,道,烟,烟,风,风,管,管,等,等,部,部,件,件,温,温,度,度,高,高,于,于,周,周,围,围,大,大,气,气,温,温,度,度,而,而,向,向,四,四,周,周,散,散,失,失,的,的,热,热,量,量.,5.,灰,灰,渣,渣,热,热,损,损,失,失,由,灰,灰,渣,渣,排,排,出,出,炉,炉,外,外,带,带,走,走,的,的,热,热,损,损,失,失.,4-8,锅,锅,炉,炉,效,效,率,率,及,及,燃,燃,料,料,消,消,耗,耗,量,量,的,的,确,确,定,定,实,际,际,燃,燃,料,料,消,消,耗,耗,量,量:,计,算,算,燃,燃,料,料,消,消,耗,耗,量,量:,保,热,热,系,系,数,数,=,烟,烟,道,道,受,受,热,热,面,面,吸,吸,热,热,量,量/,烟,烟,气,气,在,在,烟,烟,道,道,中,中,放,放,热,热,量,量,=,受,受,热,热,面,面,传,传,给,给,工,工,质,质,热,热,量,量/(,受,受,热,热,面,面,传,传,给,给,工,工,质,质,热,热,量,量+,散,散,热,热),第,四,四,章,章,煤,煤,粉,粉,制,制,备,备,现,代,代,中,中,型,型,和,和,大,大,型,型,锅,锅,炉,炉,一,一,般,般,均,均,采,采,用,用,煤,煤,粉,粉,燃,燃,烧,烧,原,原,煤,煤,先,先,经,经,碎,碎,煤,煤,机,机,打,打,碎,碎,然,然,后,后,在,在,磨,磨,煤,煤,机,机,中,中,制,制,成,成,煤,煤,粉,粉.,4-1 煤,粉,粉,一、煤,粉,粉特性,1.煤,粉,粉细度(即煤,粉,粉颗粒,大,大小).,1)定,义,义-用,某,某筛子,上,上筛后,的,的煤粉,剩,剩余量,占,占筛分,煤,煤粉总,量,量的百,分,分比定,义,义为煤,粉,粉细度.,电厂锅,炉,炉用煤,多,多为2060m,。,。,2,)经济,细,细度:,使,使不完,全,全燃烧,损,损失和,制,制粉能,耗,耗最小,时,时的煤,粉,粉细度.,3)影,响,响经济,细,细度的,主,主要因,素,素:,a.与,煤,煤种有,关,关,b.磨,煤,煤机和,分,分离器,的,的性能,性能决,定,定煤粉,颗,颗粒的,均,均匀程,度,度.,c.燃,烧,烧方式:旋风,炉,炉可烧,粗,粗些的,煤,煤粉,甚,甚至碎,煤,煤屑.,4）经,济,济细度,的,的确定,使q,4,与q,m,之和为,最,最小。,2.煤,粉,粉的颗,粒,粒组成,特,特性.,用一套,筛,筛孔尺,寸,寸不同,的,的标准,筛,筛子进,行,行筛分,得,得到的,煤,煤粉颗,粒,粒组成,曲,曲线,称,称为筛,分,分曲线,D：通,过,过筛子,煤,煤粉量,。,。R：,流,流在筛,子,子的煤,粉,粉量。,筛分曲,线,线用途,：,：,1、直,观,观比较,煤,煤粉的,相,相对细,度,度。,2、比,较,较煤粉,的,的均匀,程,程度。,对曲线,用,用公式,描,描写；,Rx,筛,筛子上,煤,煤粉剩,余,余量。,b煤,粉,粉细度,系,系数,n煤,粉,粉均匀,性,性指标,讨论：,保,保持R,90,不变，n增加,，,，则R,200,减小，,即,即过粗,粉,粉少。,保持R,200,不变，n增加,，,，则R,90,增加，,即,即过细,粉,粉少。,显然n,越,越大，,过,过粗粉,、,、过细,粉,粉都少,，,，煤粉,均,均匀。,3,.煤粉,水,水分,水分过,大,大,要,影,影响煤,粉,粉流动,性,性和着,火,火.,煤粉过于干燥,褐煤、烟煤,与,与空气接触易,自,自燃和爆炸。,煤粉的水分W,mf,接近分析水分W,f,时比较合适.,4.煤粉的爆,炸,炸性.,1).V,r,100m时,爆,爆炸可能性很,小,小.,2).遇到明,火,火时会爆炸.,3).严格控,制,制制粉系统末,端,端气粉混合物,的,的温度.,4).装防爆,门,门.,二.煤的可磨,系,系数 K,km,1.定义:将,质,质量相等的标,准,准燃料和试验,燃,燃料由相同的,初,初始粒度磨制,成,成细度相同的,煤,煤粉时,消耗,能,能量的比值称,为,为试验燃料的,可,可磨性系数,以,以K,km,表示：K,km,=E,b,/E,s,E,b：,标准煤能耗,E,s：,实验煤能耗,2.K,km,的测定和计算,公,公式,a. BT,-全苏热工,研,研究所的测量,方,方法.,粒度2.36,3.33mm的空气干燥,煤,煤样500g,，,，用小型瓷制,成,成的球磨机磨15分钟，测,定,定R,90,s,值代如公式：,K,km,BT,2（ln100/ R,90,s,),2/3,我国范围：0.82.0,；,；1.5为易磨煤,。,。标准煤为1,。,。,b.哈氏法.,粒度0.59,1.19mm，50g，,中,中速磨磨3分,钟,钟，取出后筛,分,分20分钟。,K,km,ha,=13+6.93D,74,D,74,：通过孔径为74m筛子,的,的煤粉量。,K,km,BT,0.034,（,（ K,km,ha,）,1.25,+0.61,三、煤的磨损指,数,数,1、定义：表示,煤,煤对磨煤机金属,研,研磨部件磨损的,轻,轻重程度的指数,。,。用 K,e,表示。,K,e,m/10,K,e,5.0,磨,磨损性,极,极强,4-2 磨煤,机,机,分类（按转速分,）,）,1.低速：1525转/分,筒,筒式钢球磨煤机,（,（,DTM,型）,2.中速: 50300转/,分,分,中,中速平盘磨,E,型磨,碗式磨,3.高速: 7501500,转,转/分,风,风扇磨,锤击,磨,磨,一.球磨机,1.结构:磨煤,部,部分直径2-4,M,长3-10,M,的圆桶,内装大,量,量钢球(直径2560,mm,).,从内到外分为五,层,层:,护甲-波浪型锰,钢,钢,石棉-绝热,筒体-钢板,毛毡-隔音,外壳-铁皮,2.原理:利用,低,低速旋转的滚筒,带,带动筒内钢球运,动,动,通过钢球对,原,原煤的撞击,挤压,研,磨,磨,碾压,将煤磨成煤粉.,特点:干燥与磨,煤,煤同时进行,采,用,用热空气作为干,燥,燥剂.,3.影响磨煤机,工,工作的主要因素,(1)临界转,速,速与工作转速,nn,lj,n0.15,(4)通风量,通风量大，磨,煤,煤出力大，煤,粉,粉粗，磨煤电,耗,耗低但通风电,耗,耗高。,最佳通风量应,使,使磨煤与通风,电,电耗之和最小,。,。,P63公式(4-13),4.磨煤机的,磨,磨煤出力,磨煤出力:保,证,证煤粉细度,每,每小时所磨制,的,的原煤的吨数.,干燥出力：单,位,位时间内将煤,由,由最初水分W,f,干燥为磨煤水,分,分W,mf,的能力。,P64公式(4-14),磨煤机的磨煤,出,出力受磨煤与,干,干燥条件的限,制,制。,5.评论:,优点:,1)通用性广,可用于所有,煤,煤种(包括无,烟,烟煤,高灰分,劣,劣质煤).,2)工作可靠,性,性高,连续工,作,作时间长.,3)满载运行.,缺点:,1)磨煤电耗,大,大,为中速磨,的,的2倍多.,2)设备笨重,投资大占地,大,大.,3)均余指数n值低.,4）在低负荷,或,或变负荷时运,行,行不经济。,二.,中,中速,磨,磨煤,机,机,分类:平,盘,盘式,磨,磨,碗,碗,式,式磨,E,型磨,1.,平,平盘,磨,磨,(1)工,作,作原,理,理:,原,原煤,在,在两,个,个碾,磨,磨部,件,件的,表,表面,之,之间,在,压,压紧,力,力的,作,作用,下,下受,到,到挤,压,压和,碾,碾磨,而,而被,粉,粉碎,成,成煤,粉,粉.,(2)特,点,点:干燥,能,能力受限,制,制(煤的,干,干燥基本,上,上是在磨,盘,盘上方的,空,空间内进,行,行,在磨,盘,盘上的干,燥,燥作用不,大,大).,(3)优,点,点:省钢,材,材,耗电,少,少,占地,面,面积小,噪,噪音小,煤,煤粉均余,指,指数n高.,三.高速,磨,磨,1.风扇,式,式磨煤机:结构与,风,风机相似,由一个,工,工作叶轮,及,及蜗壳组,成,成.,工作原理:原煤随,干,干燥剂进,入,入磨煤机,被转动,的,的冲击板,打,打碎,抛,到,到护甲上,的,的煤再次,被,被击碎,合,合格的煤,粉,粉经分离,器,器送入燃,烧,烧器,不,合,合格的粗,粉,粉返回磨,煤,煤机重磨.,特点:(1)干燥,条,条件好(,磨,磨在磨煤,机,机中处于,悬,悬浮状态,通风强,烈,烈),(2)磨,煤,煤,干燥,输粉一,体,体(制粉,系,系统简化,减少了,排,排粉机),(3)干燥剂:热风+烟气(但磨损严重,煤粉粗),适用煤种:烟,煤,煤（可磨系数,大,大于1.5）,褐煤.,4-3 制,粉,粉系统,分类：直吹式,，,，储仓式,一.直吹式:,是指煤经磨煤,机,机磨成煤粉后,直,直接吹入炉膛,燃,燃烧.,磨煤机磨制的,煤,煤粉全部直接,送,送入炉膛内燃,烧,烧,制粉量在,任,任何时候均等,于,于锅炉的燃烧,消,消耗量,即制,粉,粉是随锅炉负,荷,荷的变化而变,化,化的.（多选,用,用中速磨）,系统简单,对,可,可靠性、运行,水,水平要求很高.,正压式：排粉,机,机装在磨煤机,前,前。,负压式：排粉,机,机装在磨煤机,后,后。,负压直吹系统,流,流程,正压直吹系统,流,流程,二.储仓式制,粉,粉系统,1.适用煤种:无烟煤,K9 的劣质,烟,烟煤.,2.乏气送粉,系,系统:,(1)磨煤机,入,入口有四根管,子,子: 原煤,热,热风管,回,回粉管, 再,循,循环管.,(2)旋风分,离,离器(细粉分,离,离器):约90%的煤粉被,分,分离出来,经,锁,锁气器,切换,挡,挡板送入煤粉,仓,仓,或经螺旋,输,输粉机送入煤,粉,粉仓.上部出,来,来的磨煤乏气(含10%的,极,极细煤粉)被,排,排粉机吸收,作,作为一次风输,送,送煤粉进入炉,膛,膛.,(3)排粉机:,a.,抽吸乏气,b.,直接抽吸热风,(4)锁气器:不允许气体,倒,倒流.,(5)吸潮管:防止煤粉仓,受,受潮,煤粉结,块,块.,(6)防爆门:爆炸时,首,先,先被爆破,释,放,放高压.,3.热风送粉,系,系统,当燃用无烟煤,贫煤和劣质,煤,煤时,为稳定,着,着火燃烧，常,利,利用热空气作,为,为一次风输入,煤,煤粉.,三次风:磨煤,乏,乏气经燃烧器,中,中专门的喷口,送,送入炉内燃烧.,三.两种制粉,系,系统比较,1.直吹式:,系,系统简单,设,备,备部件少,电,耗,耗大.,储仓式:部件,多,多,管路长,初,初投资大,磨,煤,煤机出力不受,锅,锅炉负荷影响.,2.负压直吹,式,式排粉机磨损,较,较快.,储仓式:含少,量,量细粉的乏气,经,经过排粉机,工,工作安全.,3.直吹式:,可,可靠性差.,储仓式:可靠,性,性高(磨煤机,的,的工作对锅炉,影,影响较小),4.仓储式:,锅,锅炉负荷变动,时,时,只要调节,给,给粉机,方便,灵,灵活.,直吹式:锅炉,负,负荷变动时,要,要以改变给煤,量,量开始,惰性,较,较大.,第五章 燃烧,过,过程理论基础,5-1 燃,烧,烧化学反应动,力,力学基础,化学反应动力,学,学-研究化学,反,反应机理和反,应,应速度的科学.,一.燃烧反应,速,速度:,燃烧是指燃料,与,与氧的剧烈化,学,学反应.,锅炉内的燃烧,反,反应包括:,均相燃烧,(或单相燃烧)-气体燃料,在,在空气中燃烧.,多相燃烧,-固体燃料在,空,空气中燃烧.,1.反应速度w.,通常用单位时,间,间内反应物浓,度,度的减少或生,成,成物浓度的增,加,加来表示.,2.按质量作,用,用定律可得w,与,与c的关系:,对于均相反应,在一定温度,下,下化学反应速,度,度与参加反应,的,的各反应物的,浓,浓度乘积成正,比,比,而各反应,物,物浓度项的方,次,次等于化学反,应,应式中相应的,反,反应系数.,二.影响化学,反,反应速度的因,素,素:,1.压力P,定容时,P,升高,则,C,升高,升高,T=cost,时,反应速度,主要决定于,反,反应物浓度.,2.温度,K=k,0,e,-E/RT,四.着火温度.,1.定义:由,缓,缓慢的氧化状,态,态转变为反应,能,能自动加速到,高,高速燃烧状态,的,的瞬间过程称,为,为着火.着火,时,时反应系统的,温,温度称为着火,温,温度.,热力着火-由,于,于温度不断升,高,高而引起着火.,2.着火温度,与,与熄火温度.,以煤粉空气混,合,合物在燃烧室,内,内的燃烧情况,为,为例,放热量：Q,1,=k,0,exp,(-E/RT),C,O2,n,VQr,其中C,O2,n,：煤粉反应表,面,面氧浓度,散热量：Q,2,=S(T-T,b,),其中：综合,发,发热系数（,f,+,d,),T,Tb1,Tb2,Tzh,Txh,Q,1,Q,2,Q,1,Q,2,/,Q,2,/,Q,2,/,1,2,3,4,5,5-2 燃,烧,烧反应的动力,区,区与扩散区,块煤,碎煤,煤,煤粉以及碳的,燃,燃烧属于固体,与,与气体之间进,行,行的多相燃烧,反,反应,反应是,在,在固相表面进,行,行的.,一.固相表面,上,上的多相燃烧,过,过程.,1、碳粒燃烧,模,模型,2、5个燃烧,过,过程,(1)参加燃,烧,烧的氧气从周,围,围环境扩散到,反,反应表面.,氧的扩散速度:,(2)氧气被,燃,燃料表面吸附.,(3)在燃料,表,表面进行燃烧,化,化学反应.,(4)燃烧产,物,物由燃料表面,解,解吸附.,(5)燃烧产,物,物离开燃料表,面,面,扩散到周,围,围环境中.,二.多相燃烧,反,反应速度,多相燃烧反应,速,速度取决于5,个,个过程中进行,得,得最慢的过程,研究指出,取,取决于(1),(3)两个,过,过程.,在碳粒表面上,发,发生反应的氧,量,量应该等于经,由,由边界层扩散,进,进来的氧,这,样,样,就可以利,用,用化学反应速,度,度和汽流的扩,散,散速度来表示,燃,燃烧速度.,按照氧向反应,表,表面的输送速,度,度以及它在反,应,应表面的消耗,速,速度,两者随,温,温度变化情况,可以明显区,分,分出碳粒子的,燃,燃烧有三个截,然,然不同的区域.,(1)动力区,(2)扩散区,(3,)过渡区,5-3 煤,和,和煤粉的燃烧,一.煤粉燃烧:,燃烧过程:,析出水分,析出挥发分,挥发分燃烧,加热焦碳,挥,发,发分火焰消失,后,后,焦碳燃烧,形成灰渣,从燃烧过程来,看,看,挥发分的,着,着火发生在焦,碳,碳之前,它们,分,分两个阶段,但,但又是连续进,行,行的,焦碳燃,烧,烧是主要过程(占全部燃烧,时,时间的90%).,近代学者提出:,a.,挥发分析出贯,穿,穿燃烧的全过,程,程.,b.,挥发分和焦碳,同,同时着火燃烧.,二.碳粒的燃,烧,烧,以碳粒的燃烧,作,作为焦碳燃烧,理,理想的物理模,型,型.,碳粒的燃烧是,个,个复杂的物理,化,化学过程.,(1)一次反,应,应与二次反应.,还伴随有二次,反,反应.,在不同,温度下,上述,反,反应以不同的,方,方式组合成不,同,同的燃烧过程.,：,碳粒在静止的,空,空气中,碳粒受到空气,流,流冲刷,其他因素,第六章 燃烧,设,设备,6-1 直,流,流燃烧器,一.直流射流,W,0,C,0,T,0,射流等速核心区,射流内边界,对流边界层,初始段,主体段,转折截面,w,0,射流外边界,2Ra,1.基本概念,(1)等速核,心,心区：射流的,中,中心部位有一,核,核心区,区内,的,的速度均与初,始,始速度W,0,相同.,(2)射流内,边,边界:维持流,速,速等于初速W,0,的边界.,(3)射流外,边,边界:射流与,周,周围静止介质,的,的边界面.,(4)射流转,折,折截面:核心,区,区消失处截面.,(5)射流的,主,主体段:中心,速,速度开始衰减.,(6)射流的,初,初始段:主体,段,段左面.,(7)扩展角,:射流外界,线,线的交角.,二.基本特征:,1.扩展角.,圆型：,a=0.0733(紊流系,数,数）,2.无因次速,度,度,表明主体段内,射,射流轴线速减,规,规律。,轴心线上速度,随,随射流的轴向,距,距离X的变化,3.射程.,指,由,由,喷,喷,口,口,治,治,射,射,流,流,轴,轴,线,线,到,到,某,某,一,一,截,截,面,面,的,的,距,距,离,离L,，,，,该,该,截,截,面,面,内,内,最,最,大,大,轴,轴,向,向,速,速,度,度W,m,=0.05W,0,对圆形喷口：,R,0,越大，射程L越,远,远。大喷口比小,喷,喷口有更大的射,程,程。,4.无因次流量.,由于射流不断卷,吸,吸周围介质，所,以,以沿射流流动方,向,向流量是逐渐增,加,加的.,当R,0,由大变小时，Q,增,增加，即相对卷,吸,吸周围介质的量,增,增加。,三.,直,直流,式,式燃,烧,烧器,直流,燃,燃烧,器,器是,由,由一,组,组圆,形,形,矩,矩形,或,或多,边,边形,的,的喷,口,口所,组,组成,煤,粉,粉和,空,空气,分,分别,由,由不,同,同喷,口,口喷,进,进炉,膛,膛,1,2次,风,风都,是,是直,流,流喷,射,射.,1.,优,优点:,(1)着,火,火条,件,件好.,(2)气,流,流的,后,后期,混,混合,强,强烈.,(3)可,控,控制,二,二次,风,风混,入,入的,迟,迟早.,(4)煤,种,种适,应,应性,较,较广.,2.,分,分类.,(1)均,等,等配,分,分(2-1-2-1型).,a.,一,一.,二,二次,风,风口,间,间隔,布,布置,且,间,间距,相,相对,较,较近,使,着,着火,后,后二,次,次风,能,能更,快,快混,入,入,及,及时,充,充分,地,地供,应,应给,焦,焦碳,的,的燃,烧,烧.,b.,侧,侧二,次,次风,式,式.,侧二,次,次风,是,是指,在,在煤,粉,粉喷,口,口的,外,外侧(喷,嘴,嘴侧)与,一,一次,风,风平,行,行布,置,置的,二,二次,风,风.,特点:,一,次,次风,在,在炉,膛,膛内,侧,侧,有,有利,着,着火.,二,次,次风,在,在外,侧,侧,使,使与,炉,炉墙,接,接触,的,的是,一,一层,二,二次,风,风,利,利于,防,防止,结,结渣.,气,流,流高,度,度短,宽,度,度大,刚,性,性好.,c.