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锅炉燃烧理论与运行优化、安全,1,各个阶段的作用,2,煤的元素分析：炭、氢、氧、氮、硫、灰分及水分。 煤的工业分析：灰分、水分、挥发分及固定碳。,水分增大时，着火热也随之增大。同时由于一部分燃烧热消耗在加热水分并使之汽化和过热上，也降低炉内烟气温度，从而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉气流的辐射热都相应降低，这对着火是不利的。 灰分在燃烧过程中不但不能放出热量，而且还要吸收热量。,燃料性质,3,动力用煤分类,4,燃烧反应两大定律,化学反应速度与燃料性质及温度的关系：,阿累尼乌斯定律：kk0(E/RT),k0 单位浓度中，反应物质分子间的 碰撞频率及有效碰撞次数的 系数,E反应活化能,R通用气体常数,T反应温度,k反应速度常数（浓度不变）,质量作用定律：,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正比,（煤粉、氧浓度）,5,根据研究和实测结果，煤粉气流着火热的7090，来源于卷吸高温烟气时的对流换热，1030来源于炉膛四壁及高温火焰的辐射。煤粉获得了足够的热量并达到着火温度后就开始着火燃烧。在实际燃烧设备中，希望煤粉离开燃烧器喷口后适当位置能稳定地着火。如果着火过早，可能使燃烧器喷口过热而被烧坏，也易使喷口附近结渣；如果着火过迟，就会推迟整个燃烧过程，致使煤粉燃尽度差，增大机械未完全燃烧热损失。而且着火推迟，还会使火焰中心上移。,煤粉着火理论,6,良好燃烧的要素,燃烧三要素,7,8,风煤比的解析,制粉系统的风煤比 定义：进入磨煤机的冷风和热风与煤的比值。 作用：a、满足输送煤粉的需要 b、满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量 c、对煤粉进行适当的预热,锅炉系统的风煤比 定义：进入锅炉的总风量与总煤量的比值。（过量空气系数） 作用：a、保证煤粉的充分燃烧 b、实现不完全燃烧最小 损失下的最小风量,9,制粉系统的风煤比,一次风量主要取决于煤的挥发分含量和挥发分的发热量。当煤质一定时，一次风量是影响煤粉气流着火速度和着火稳定性的主要因素。一次风量愈大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着火热愈多，使着火推迟，燃料在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。,10,制粉系统的最佳风煤比,对不同煤种有不同的配比，不同负荷下有不同风煤比。灰份高，风量要求就大，只有这样才能保证携粉量，但是，灰份高时常常煤质又差要求风量又小，这样才有利安全稳定燃烧；不同的负荷下，炉膛温度不一样，燃烧工况不一样，为了更好的让煤进行完全燃烧，就要有不同的煤粉细度，对磨组的风煤比要求也不一样。,11,规程规范中对风速与风温的要求,对风速的要求,对风温的要求,12,三要素：煤粉浓度：0.3-0.6kg/m3; 氧量12%(启动停止时吹扫) 温度：沉积自燃、阴燃、回火 褐煤：160、细度30-60m 烟煤：300、细度30m,制粉系统的防爆,防爆设计：避免沉积、控制流速、限制温度 吹扫 惰化 防爆门,爆炸易发期：启动、停止阶段（氧含量高）,13,典型案例,磨出口粉管内压力由2.74 18.76Kpa 磨煤机入口一次风压由6.44 12.75Kpa 空气预热器出入口最高烟气压力0.15Kpa,煤量过大未着火没有吹扫减少煤量继续点火瞬间引爆,某660MW机组制粉系统及炉膛爆炸,三处违章：等离子点火煤量超过设计值；未着火连续给煤3分多；没有停磨进行炉膛吹扫,14,制粉系统运行中需注意事项,1、尽可能减少磨煤机的启停次数，每次停运后、启动前必须进行吹扫。 2、直吹式制粉系统，同一台磨煤机对应的燃烧器，应尽可能都投入，不宜长时间停运单只。带有吹扫风门的应每次启停时进行一次风粉管道的吹扫。 3、仓储式制粉系统的吸潮门应定时检查防止堵塞，每次大小修粉仓必须排空。 4、停止制粉系统时，严禁不减煤直接停止给煤机，必须将给煤机及磨煤机内煤粉排空。 5、运行中严格控制制粉系统出口风粉混合物温度及流速。,15,锅炉系统的风煤比,风量大：排烟热损失增大、风机等电耗增大、炉膛温度降低、燃烧弱化，锅炉效率降低，尾部受热面低温腐蚀可能加剧； 风量小：机械与化学不完全燃烧热损失增大，炉内还原性气氛增加，如贴壁燃烧的话，高温腐蚀会加剧。 空预器入口氧量设定一般应符合过量空气系数的设计： 1.2-1.3对应氧量3.5-4.85%，应在这个范围内，且根据负荷、CO含量及飞灰等参数选取合适值。,16,正确混合方式的解析,煤粉受热水分析出挥发分析出挥发分首先着火引燃焦碳挥发分与焦碳一道燃尽形成灰渣。 挥发分着火，燃尽时间仅占整个燃烧过程的10，约为0.20.5秒；而焦碳燃尽程度达到98的过程所占的时间很长，约为90，燃尽时间为12.8秒。从燃烧放热量来看，焦碳占煤粉总放热量的 6095。,挥发分析出120-450着火450-550,动力区-过渡区-扩散区,燃烧器断面区域的混合:,17,正确混合方式的解析,合适的一二次风速比,燃烧器断面区域的混合:,18,合适的一二次风速比,一次风速：22-35m/s 容易测量控制,二次风速：30-60m/s 不易精确测量,风箱差压与风速的关系,燃烧器断面区域的混合,19,设计对不同风门开度的要求,20,二次风门对运行的影响,对切圆大小的影响,风速58m/s,风速30m/s,结焦 高温腐蚀 汽温变化 NOX排放 不完全燃烧,W火焰锅炉乏气风开度,21,二次风量的恰当分级分配,风率分配的准确性？,如何实现风率分配优化？,如何实现风门开度的优化配置？,合适的一二次风速控制； 风量分配的精确计算及试验校核； 炉膛温度梯度分配的准确掌握。,22,风碳比概念的提出,相同负荷，不同煤种充分燃烧所需理论空气量基本一致； 锅炉入炉碳量是一个仅随负荷变化的量，不随煤种变化而变化； 风碳比基本接近于常数，根据负荷控制总风量；,锅炉系统风煤比概念的衍伸,23,炉膛系统的防爆,运行中常见炉膛爆炸原因： 1、炉内已有油气、煤粉漏入炉碳，达到可爆燃浓度的空气混合物，未吹扫即点火；、 2、油枪雾化不良，未燃尽油积累在受热面上； 3、锅炉灭火后吹扫不够或未吹扫，直接再点火过程中； 4、低负荷、低过量空气系数、不完全燃烧较高时； 5、垮焦及掉灰过程中，部分燃烧器失去火焰，燃烧器保护未投，继续投入燃料及空气，并点火； 6、灭火后，燃油、燃气门未关严，漏入炉膛。,24,炉膛系统的防爆,25,煤粉在炉内的停留时间,26,
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