燃煤鍋爐原理

1、一、燃料與燃燒燃燃 料料液體燃料液體燃料石油及其制品石油及其制品輕油、柴油、重油輕油、柴油、重油煤氣煤氣城市煤氣、高爐煤氣、焦爐煤氣城市煤氣、高爐煤氣、焦爐煤氣油頁巖油頁巖鍋爐燃料鍋爐燃料氣體燃料氣體燃料固體燃料固體燃料煤煤無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、泥煤等無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、泥煤等木材，生物質(zhì)木材，生物質(zhì)沼氣沼氣天然氣、液化石油氣天然氣、液化石油氣我國常用燃料的特性(一)煤的分類簡介 煤的種類繁多，分類方法也各有不同。新的煤炭分類國家標準按煤的煤化程度由高到低分為無煙煤、煙煤和褐煤，分為14大類和17小類。(二)我國工業(yè)鍋爐用煤分類及具代表煤種 工業(yè)鍋爐用煤的分類是根據(jù)煤的揮發(fā)分、水分、

2、灰分及發(fā)熱量分為無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤和石煤煤矸石5大類12小類 。 燃料的成分和成分分析 組成煤的有機物的元素主要是碳，其次是氫，還有氧、氮和硫等元素，煤中無機物元素主要是硅、鋁、鐵、鈣、鎂等。煤的成分分析煤的元素分析 碳、氫、氧、氮、硫、灰分、水分 煤的工業(yè)分析 水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分 煤的成分表示煤的成分表示收到基收到基ACHONSbMad Mf空氣干燥基空氣干燥基干燥基干燥基干燥無灰基干燥無灰基焦炭焦炭揮發(fā)分揮發(fā)分水分水分灰分灰分固定碳固定碳1、收到基、收到基as received basis （入爐煤）（入爐煤） 下標下標ar2、空氣干燥基、空氣干燥基(空干基空干基)air-d

3、ried basis 下標下標ad3、干燥基、干燥基dry basis 下標下標d4、干燥無灰基、干燥無灰基dry ash-free basis 下標下標daf同一煤礦、煤層所采煤的可燃質(zhì)成分變化很小，而水分、灰分變化會很大同一煤礦、煤層所采煤的可燃質(zhì)成分變化很小，而水分、灰分變化會很大SP工業(yè)分析工業(yè)分析 Proximate Analysis按照煤的著火、燃燒過程中各成分的變化，分析煤按照煤的著火、燃燒過程中各成分的變化，分析煤中水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分這四種成分的質(zhì)量百分中水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分這四種成分的質(zhì)量百分數(shù)，即煤的工業(yè)分析數(shù)，即煤的工業(yè)分析q 自然干燥自然干燥外部水分外部水

4、分 q 加熱干燥至加熱干燥至145內(nèi)部水分內(nèi)部水分 q 隔絕空氣加熱至隔絕空氣加熱至920 揮發(fā)分揮發(fā)分 q焦炭焦炭燃燒燃燒灰分余下的灰分余下的固定碳燃燒掉的固定碳燃燒掉的1 1）水分）水分Moisture (M)外部水分：自然干燥失去外部水分：自然干燥失去 ( (free moisture)內(nèi)部水分：須加熱干燥失去（也稱分析水分）內(nèi)部水分：須加熱干燥失去（也稱分析水分）外部水分外部水分(Mf)內(nèi)部水分內(nèi)部水分(Mad)全水分全水分(Mar)外部水分容易受季節(jié)、濕度的影響外部水分容易受季節(jié)、濕度的影響含量一般在130%，多在10%左右將失去水分的煤，隔絕空氣，加熱至將失去水分的煤，隔絕空氣，加

5、熱至920920，使燃料，使燃料中的有機物分解而釋放出的氣體中的有機物分解而釋放出的氣體主要成份：主要成份：CmHn、H2、CO、H2S等可燃氣體；等可燃氣體；O2、CO2、N2等不可燃氣體等不可燃氣體揮發(fā)分一般用揮發(fā)分一般用干燥無灰基干燥無灰基表示表示Vdaf失去水分、揮發(fā)分后所余即焦炭（固定碳灰分）失去水分、揮發(fā)分后所余即焦炭（固定碳灰分）2）揮發(fā)分揮發(fā)分Volatile (V)3）灰分）灰分Ash (A)來源于：形成煤的植物本身的礦物質(zhì)和成煤過程中進入來源于：形成煤的植物本身的礦物質(zhì)和成煤過程中進入的外來礦物質(zhì)；開采、運輸過程中摻雜進來的雜質(zhì)的外來礦物質(zhì)；開采、運輸過程中摻雜進來的雜質(zhì)大

6、多數(shù)煤的灰分含量7%40%灰分灰分內(nèi)在灰分內(nèi)在灰分外在灰分外在灰分產(chǎn)生于開采、運輸、貯藏過程中產(chǎn)生于開采、運輸、貯藏過程中一次灰分一次灰分成煤前植物中含有的礦物質(zhì)，均勻分布在可燃質(zhì)中成煤前植物中含有的礦物質(zhì)，均勻分布在可燃質(zhì)中二次灰分二次灰分在煤形成過程中，外界帶入的雜質(zhì)，呈粒狀分布在煤形成過程中，外界帶入的雜質(zhì)，呈粒狀分布常用煤種 煙煤分類：一類、二類、三類 揮發(fā)分揮發(fā)分水分水分灰分灰分發(fā)熱量發(fā)熱量類類20%715%251100015500類類20%715%25401550019700類類 20%715%40 19700n設(shè)計煤種：二類煙煤 A煤的發(fā)熱量 燃料的發(fā)熱量是指單位物量的燃料完全燃

7、燒時放出的熱量。 高位發(fā)熱量：高位發(fā)熱量是指燃料完全燃燒后其煙氣中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)存在時所放出的熱量，用Qgr，表示。 低位發(fā)熱量：低位發(fā)熱量是指燃料完全燃燒后其煙氣中的水仍保持蒸汽狀態(tài)時所放出的熱量，用Qnet表示。 燃燒就是指可燃物質(zhì)與氧進行激烈化合并伴有放熱和發(fā)光的物理化學過程。 在工程實際中，往往采取下列措施來實現(xiàn)燃燒過程： (1)向燃料中供入足量的空氣，并使之充分均勻地混合。 (2)有點火源，利用外部能源，使燃料空氣混合物中的一小部分達到著火溫度而開始燃燒。 (3)具有發(fā)展燃燒過程的條件，包括維持穩(wěn)定的高溫區(qū)和一定的停留空間，保證燃燒反應順利進行。1 1）預熱、干燥）預熱、干燥(

8、 (吸熱吸熱) )2 2）揮發(fā)分析出）揮發(fā)分析出( (熱解熱解) )，并著火，并著火3 3）燃燒）燃燒( (揮發(fā)分、焦炭揮發(fā)分、焦炭)()(保證保證O2、足夠溫度、足夠溫度) )4 4）燃盡）燃盡( (殘余焦炭殘余焦炭灰渣灰渣) ) 鍋爐內(nèi)煤炭的燃燒，四個階段往往交錯進行。鍋爐內(nèi)煤炭的燃燒，四個階段往往交錯進行。二、鍋爐原理分類分類民用爐民用爐工業(yè)爐工業(yè)爐 層燃方式層燃方式鏈條爐鏈條爐電站鍋爐電站鍋爐(煤煤-劣質(zhì)煤、重油、天然氣、垃圾劣質(zhì)煤、重油、天然氣、垃圾) 懸浮燃燒方式懸浮燃燒方式 室燃爐室燃爐 沸騰燃燒方式沸騰燃燒方式流化床鍋爐流化床鍋爐 按鍋爐的用途分類 固定式鍋爐按其用途可分為:

9、(1)電站鍋爐 產(chǎn)生的蒸汽主要用于發(fā)電的鍋爐。 (2)工業(yè)鍋爐 蒸汽主要用于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)工藝過程以及采暖和生活用的鍋爐。 (3)熱水鍋爐 用以產(chǎn)生熱水供采暖,制冷和生活用的鍋爐。 按鍋爐容量分類 按鍋爐容量的大小,鍋爐有大、中、小型之分,但它們之間沒有固定,明確的分界。中低壓(3.8MPa) 高壓9.8MPa 超高壓13.7MPa亞臨界(16.7MPa) 臨界點(374.15，22.129Mpa)超臨界機組SC supercritical 超超臨界機組USC ultra-supercritical 按鍋爐的蒸汽壓力分類按鍋爐的蒸汽壓力分類 按照鍋爐出口額定蒸汽壓力按照鍋爐出口額定蒸汽壓力300

10、MW的鍋爐的鍋爐一般是一般是亞臨界壓力亞臨界壓力600MW的大多為超臨界壓力的大多為超臨界壓力按燃燒方式1層燃燃燒 層燃燃燒就是將煤放置在爐排上燃燒，煤的燃燒包括在煤層中的燃燒和煤層析出的可燃氣體在煤層上方爐膛內(nèi)的燃燒兩部分。2煤粉燃燒 在煤粉爐中燃料是在爐膛空間內(nèi)呈懸浮燃燒，屬懸浮燃燒方式。3流化床燃燒 流化床燃燒是一種介于爐排燃燒和煤粉燃燒之間的一種燃燒方式。 按鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動方式分類 自然循環(huán)鍋爐: 蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì),依靠下降管中的水與上升管中的汽水混合物之間的密度差所產(chǎn)生的壓力差進行循環(huán)的鍋爐。 強制循環(huán)鍋爐: 蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)除了依靠水與汽水混合物的密度差之外,主要依

11、靠鍋水循環(huán)泵的壓頭進行循環(huán)的鍋爐。 直流鍋爐: 只依靠給水泵的壓頭,一次通過鍋爐各受熱面產(chǎn)生蒸汽的鍋爐,稱為直流鍋爐。 復合循環(huán)鍋爐: 由直流鍋爐和強制循環(huán)鍋爐綜合發(fā)展來的,也可以說是對直流鍋爐的一種改進。(二)鍋爐的參數(shù)系列和技術(shù)經(jīng)濟指標1鍋爐的參數(shù)系列 鍋爐容量即鍋爐的蒸發(fā)量,是指鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽量,單位是t/h(或kg/s) 鍋爐的額定蒸發(fā)量是指在額定參數(shù),額定給水溫度和使用設(shè)計燃料,并保證熱效率時所規(guī)定的蒸發(fā)量. 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量是指在額定參數(shù),額定給水溫度和使用設(shè)計燃料,長期連續(xù)運行時所能達到的最大蒸發(fā)量。 蒸汽鍋爐的額定蒸汽參數(shù)是指額定蒸汽壓力和額定蒸汽溫度. 額定蒸汽壓力

12、是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的給水壓力和規(guī)定的負荷范圍內(nèi),長期連續(xù)運行時應予保證的出口蒸汽壓力,單位是MPa. 額定蒸汽溫度是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的負荷范圍,額定蒸汽壓力和額定的給水溫度 長期連續(xù)運行所必須保證的出口蒸汽溫度,單位是oC 給水溫度是指進入省煤器的水溫，對無省煤器的鍋爐則指進入鍋筒的水溫。2工業(yè)鍋爐的型號表示 由三部分代碼表示。 第一部分中，鍋爐總體形式代號用兩個漢語拼音字母表示含義，額定蒸發(fā)量或額定熱功率用阿拉伯數(shù)字代表th或MW。 第二部分表示鍋爐出口蒸汽(或熱水)的參數(shù)，共分兩段中間用斜線相連。第一段用阿拉伯數(shù)字表示額定蒸汽壓力或允許的工作壓力(MPa)；第二段用阿拉伯數(shù)字表示過熱蒸汽溫

13、度或出水和進水溫度()。 第三部分表示燃料種類，漢語拼音字母代表燃料類別，附以羅馬數(shù)字代表燃料品種分類。 鍋爐的技術(shù)經(jīng)濟指標 熱效率 送入鍋爐的熱量(燃料的熱值)中被有效利用的百分數(shù)；如果將鍋爐的輔助設(shè)備如風機、水泵、吹灰器等的消耗功率及蒸汽列入，則稱凈效率。 鍋爐的工作原理鍋爐的基本構(gòu)造 鍋爐設(shè)備的任務(wù)是使燃料通過燃燒將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并以此熱能加熱水，使其成為一定?shù)量和質(zhì)量的高溫熱水或者水蒸汽。鍋爐的工作過程鍋爐的工作過程煤的流程煤的流程輸煤除灰除渣輸煤除灰除渣燃料輸送燃料輸送碎煤機碎煤機除鐵器除鐵器給煤機給煤機送入爐送入爐內(nèi)內(nèi)燃燒燃燒煙氣、灰、渣煙氣、灰、渣風煙系統(tǒng)風煙系統(tǒng)送風機送風機

14、引風機引風機煙氣煙氣 汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng)省煤器省煤器鍋筒鍋筒水冷壁水冷壁主蒸汽管道主蒸汽管道分汽包分汽包/管網(wǎng)管網(wǎng)鍋爐的組成鍋爐的組成(爐內(nèi)、鍋內(nèi)爐內(nèi)、鍋內(nèi))鍋爐雖是一個整體，但從功能上可分成鍋爐雖是一個整體，但從功能上可分成“爐側(cè)爐側(cè)”、“鍋側(cè)鍋側(cè)”爐爐鍋鍋煤、空氣、煙煤、空氣、煙水、汽水、汽給煤系統(tǒng)給煤系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)風煙系統(tǒng)風煙系統(tǒng)汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng)本體與輔機本體與輔機本體：爐膛、煙道、汽水系統(tǒng)（包括受熱面、汽包、聯(lián)箱和連接管道）、爐墻和構(gòu)架等；輔助設(shè)備：送風機、引風機、給煤系統(tǒng)、給水設(shè)備和除灰除塵設(shè)備。鍋爐的工作原理1燃燒過程 燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒。2傳熱過程 鍋爐受熱面有兩大部分，爐

15、膛受熱面和對流受熱面。3水的受熱和汽化過程 該過程是飽和蒸汽的生產(chǎn)過程。 鏈條爐的加煤是從爐前由煤斗靠煤的自重下落于鏈條爐排上，爐排緩緩自前向后移動。煤層在爐排上隨之移動依次完成燃燒的不同階段。燃盡的灰渣由裝置在爐排末端的除渣板(老鷹鐵)鏟落于灰渣斗。由于其加煤、清渣、除灰等主要操作都由機械完成，且運行可靠穩(wěn)定，因此在我國得到普遍使用。 煤層的厚度由煤斗上的煤閘門控制，鏈條的運動速度由調(diào)速箱調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)煤層厚度和鏈條運動速度可實現(xiàn)鏈條爐的給煤量控制，從而改變鍋爐的負荷。通常，煤層的厚度由燃料種類、成分和顆粒度確定。一般，高揮發(fā)分煤，采用薄煤層、快送煤的方式，以減少煤層上方氣體成分沿爐排長度分布的

16、不均勻性；對低揮發(fā)分煤，采用厚煤層、慢送煤的方式，防止產(chǎn)生前部斷火，后部跑火的現(xiàn)象；對高水分及高灰分的劣質(zhì)煤，也采用厚煤層、慢送煤的方式，保證前端著火穩(wěn)定、后部燃盡良好。 燃煤隨鏈條爐排運動，其燃燒過程呈現(xiàn)沿爐排長度分區(qū)的特點，由前至后的燃燒規(guī)律依次有如下特征： (1)熱力準備階段處于爐排前部，燃料自煤斗下落后，一面隨爐排緩慢移動，一面受爐內(nèi)煙氣從爐墻的輻射加熱，水分逐漸蒸發(fā)后揮發(fā)分析出。對揮發(fā)分低的燃料，著火不容易，這一階段時間較長，會占有較長的爐排長度區(qū)域；相反，對很容易著火的煤，又會出現(xiàn)燒煤閘的情況。這一階段的空氣量需求很小。 (2)爐排中部附近為焦炭猛烈燃燒區(qū)域，是鏈條爐燃燒的主要區(qū)段

17、，溫度可達12001340，調(diào)節(jié)合理的鏈條爐，灰中可燃物可降至15以下。此階段應供給大量的空氣，以保證燃燒的需要，減少還原反應量。 (3)爐排的后部區(qū)域為燃盡區(qū)段，爐排上的燃料已基本燃盡并形成灰渣，隨爐排運動而落入灰渣坑。在燃盡階段的燃料層，上部受熱最強，溫度高，容易燃盡并最早形成灰渣，下層燃料空氣供給充分，也容易燃盡而較早形成灰渣，只有中間層未燃盡的焦炭被上下灰渣所夾，使機械不完全燃燒損失增大。由于只剩下少量的可燃物，空氣量的需求隨之減少。但燃盡過程需要較長的時間，所以燃盡區(qū)的爐排長度相應較長。 由上特征，鏈條爐燃燒的合理工況可以通過調(diào)節(jié)各區(qū)段的空氣供給量來實現(xiàn)，稱之為分區(qū)配風。從燃燒需要看

18、，原則性的配風量特征是前后兩端少，中間多。爐排前后端送風量的減少可有效降低爐膛中總的過量空氣系數(shù)，保證爐膛內(nèi)的平均煙氣溫度，減少排煙損失；中間區(qū)段增大送風量，可強化燃燒。 由于燃燒過程沿爐排長度分區(qū)段進行，造成爐膛內(nèi)氣流沿長度方向的分片流動，前部氣體成分中有數(shù)量相當?shù)目扇細怏w，中間部分有還原氣體，為能讓這些成分燃盡，應加強爐膛內(nèi)的空氣擾動及混合；另外，燃料的著火比較困難，要設(shè)法采取適當?shù)囊即胧岣咧饏^(qū)的溫度。因此，爐膛的沒計應采用合理的爐拱、水冷壁面積。 爐拱分前拱和后拱。爐拱的作用是加強爐內(nèi)氣流的混合以及輻射傳熱，合理的爐拱設(shè)計可以幫助煙氣內(nèi)的可燃成分在爐膛內(nèi)燃盡，燃料及時而穩(wěn)定著火，

19、從而提高鍋爐的熱效率。燃料特性不同時，所設(shè)計爐拱的作用有所不同：著火比較困難的低揮發(fā)分無煙煤，拱的作用應該保證及時著火，易燃的高揮發(fā)分煙煤，拱的主要作用是增強氣流的混合，使可燃氣體有更多的機會與氧混合而完全燃燒。 前拱：前拱位于爐排的前端，可加快新燃料的引燃過程，所以又稱引燃拱。前拱設(shè)置目的是提高新燃料區(qū)的溫度，其引燃機理是將來自火焰和高溫煙氣的熱量通過輻射方式傳遞給新燃料，同時通過引導來自后部的高溫煙氣進入前拱區(qū)并停留盡可能多的時間以增強對流傳熱。 后拱：后拱位于爐排的后部，其作用是將爐排上方高溫煙氣輸送到前拱區(qū)，大幅度增補那里的熱量，以加速新燃料的引燃過程。后拱的引燃作用是與前拱相配合的，

20、它還有一個直接引燃的作用，就是在輸送高溫煙氣的同時，煙氣也將熾熱的炭粒夾帶到前部，并散落到新燃料層上，形成熾熱的炭粒層覆蓋。 爐膛內(nèi)設(shè)置的水冷壁面積大小必須考慮爐膛平均煙溫的高低，過多的面積，會使爐膛內(nèi)煙溫過低，這對燃燒過程不利。若以爐膛出口煙溫衡量，則溫度條件應保證煙氣內(nèi)的可燃氣體能夠燃盡。通常，鏈條爐，爐膛出口煙溫不應低于950。 二次風。在燃料層的上方由噴嘴送人高速氣流，以進一步強化爐膛內(nèi)的氣流擾動和混合，使可燃氣體充分燃燒；同時，懸浮于煙氣中的細顆粒能在爐膛內(nèi)延長停留時間，以利燃盡。 如果二次風布置合理，還可使爐膛內(nèi)的火焰充滿度提高，減少爐膛死角渦流區(qū)，防止爐內(nèi)局部積灰積渣，保證鍋爐的

21、正常運行。鍋爐的熱平衡 鍋爐的熱平衡組成及熱效率鍋爐的熱平衡組成及熱效率 鍋爐的熱平衡是指：鍋爐工作中所有熱量的收入項和支出項之間的平衡。 通?？珊唵蔚卣J為鍋爐熱量的收入項即為燃料的低位發(fā)熱量，其支出項包括產(chǎn)生蒸汽所利用了的熱量和未加利用而損失掉的熱量。其中其中：Q1：鍋爐所有效利用了的熱量； Q2、 Q3、 Q4、 Q5和 Q6 分別表示排煙損失、化學不完全燃燒熱損失、機械不完全燃燒熱損失、散熱損失以及灰渣物理熱損失。654321%100qqqqqq熱平衡方程654321QQQQQQQr鍋爐的熱效率 鍋爐熱效率可以從兩個角度考察：若以鍋爐的有效利用熱Q1為基準，則稱為正平衡效率，定義為 若以

22、各項熱損失為基準，則稱反平衡效率 100(q2十q3十q4十q5十q6)%1001rQQ帶入鍋爐的熱量Qr 帶入鍋爐的熱量指每kg煤炭帶入鍋爐的熱量Qr，包含煤炭擁有的化學熱和物理熱，燃燒所需空氣擁有的熱量以及鍋爐外部熱源帶入爐內(nèi)的熱量等。計算鍋爐熱平衡時從空氣預熱器中接受的熱量不計算在內(nèi)。 zqwrrnetarrQQiQQ,鍋爐的有效利用熱Q1 Q1指與每kg(或標準狀態(tài)1m3)燃料對應的鍋爐工質(zhì)所吸收的熱量(kJkg)。鍋爐的熱損失機械不完全燃燒熱損失q4 q4 4是由于固體可燃物在爐內(nèi)燃燒不徹底或根本未曾燃燒所造成的。通常由三部分組成：爐渣損失(爐渣中未燃盡的碳粒)、漏煤損失(燃料經(jīng)由爐

23、排落入灰坑)及飛灰損失(未燃盡的碳粒隨煙氣排出爐膛) 影響q4的主要因素有：燃料品質(zhì)、煤粉細度、爐內(nèi)燃燒條件工作性能以及運行情況等。 固體不完全燃燒熱損失一般在 0.55 % 工業(yè)鍋爐要求爐渣中未燃盡的固定碳含量不大于12%化學不完全燃燒熱損失q3 是由于煙氣中所含的CO （有時也含少量的氫和甲烷等可燃氣體）最終未能發(fā)生燃燒而造成的。 q3主要取決于爐膛內(nèi)的過量空氣量排煙損失q2 排煙熱損失是現(xiàn)代鍋爐熱損失中最大的一項熱損失，排煙熱損失通?？蛇_58 主要影響因素是排煙溫度和過?？諝饬?。 一般排煙溫度每增高1015，q2約增大1。 降低排煙溫度，但會減小尾部煙道傳熱平均溫壓，需要增加尾部受熱面面

24、積，因而相應增加鍋爐的金屬消耗量。況且，低溫受熱面的壁面可能達到露點溫度，導致低溫腐蝕。排煙溫度一般150180左右爐膛過?？諝庀禂?shù)1.201.40爐膛負壓 2030Pa過量空氣系數(shù)與漏風系數(shù) 在計算排煙熱損失Q2時，排煙過量空氣系數(shù)a是指煙氣離開鍋爐本體處，即最下級空氣預熱器煙氣出口處的過量空氣系數(shù)。 爐膛出口過量空氣系數(shù)不僅與鼓風機送入爐膛的風量有關(guān)，還與爐膛的漏風系數(shù)有關(guān)。煙道至引風機前也會有一部分空氣漏入煙氣側(cè) 。散熱損失q5 q5是由于鍋爐本體外表面的溫度高于環(huán)境溫度，通過對流和輻射的方式向外散熱而引起的。 一般，容量越大的鍋爐，相對于每千克燃料耗量來說，其表面積反而愈小?；以鼛ё叩?/p>

25、物理熱損失q6 此項熱損失主要取決于爐子的排渣方式和煤中灰分的高低。 鍋爐熱平衡測試 目的：測定鍋爐的蒸發(fā)量、燃料消耗量、熱效率以及各項熱損失。同時，也可測定蒸汽品質(zhì)和有關(guān)的輔機參數(shù)及工作特性等，以此了解和掌握鍋爐性能及運行工況，確定最佳運行工況，為新裝鍋爐的驗收、改裝鍋爐的鑒定等提供必要的技術(shù)依據(jù)。鍋爐熱平衡試驗有兩種方法：正平衡和反平衡法。 正平衡方法直接測定鍋爐的輸入熱量(燃料帶人的熱量)和輸出熱量(鍋爐的有效利用熱量和各項熱損失)，從而確定鍋爐熱效率。 反平衡測試需要測量鍋爐的各項熱損失Q2Q6，需要有燃料分析、煙氣分析、飛灰和爐渣化驗等數(shù)據(jù)。反平衡提供的數(shù)據(jù)不僅可以計算鍋爐的熱效率，

26、而且對鍋爐運行工況的改進以及制造、設(shè)計和研究等工作都有借鑒價值。鍋爐受熱面的結(jié)構(gòu)布置 水必須經(jīng)過預熱、蒸發(fā)等過程。對流受熱面：省煤器、對流管束、空氣預熱器輻射受熱面：水冷壁 省煤器、水冷壁、對流管束以及空氣預熱器構(gòu)成鍋爐的主要受熱面。水冷壁一般布置在爐膛四周的爐墻上，對流管束、省煤器和空氣預熱器則依次設(shè)在尾部煙道內(nèi)。輻射受熱面的結(jié)構(gòu)及布置 由于水冷壁的輻射換熱強度比對流受熱面的對流換熱強度大得多，所以它對降低鍋爐的金屬消耗量是有重要意義的。 水冷壁的結(jié)構(gòu)及布置 水冷壁由水循環(huán)回路的上升管組成。大、中型鍋爐，水冷壁是其主要輻射受熱面；小型鍋爐，同樣也布置一定的水冷壁受熱面。水冷壁同時也具有保護和

27、減輕爐墻的功能。 光管水冷壁 膜式水冷壁。爐膛形狀與尺寸的確定 爐膛設(shè)計時需要考慮的因素有：燃料的燃燒完全、爐墻和受熱面的結(jié)渣、水循環(huán)的安全可靠、受熱面的布置合理、爐體容積緊湊以及制造與檢修等。 爐膛尺寸和容積大小由爐膛容積熱負荷與爐膛斷面熱負荷確定。 單位爐排有效面積上燃料在單位時間內(nèi)的放熱量稱爐排面熱負荷。 爐排面熱負荷的大小表示燃燒的強烈程度，該值必須保持有一個合理值，取值過大，爐排面積就太小，造成空氣流經(jīng)燃料層時流速過大，燃料的燃燒時間過短，這導致飛走的細小煤粒量增加，燃燒不完全。 通常爐排面熱負荷取值范圍： 鏈條爐排，5801050kWm2 對流受熱面的結(jié)構(gòu)及布置 鍋爐對流受熱面指鍋

28、爐管束、對流過熱器、省煤器及空氣預熱器等受熱面。省煤器和空氣預熱器又稱尾部受熱面。 鍋爐管束是指小型鍋爐中的對流蒸發(fā)受熱面。管束通常脹接或焊接在上下鍋筒之間或鍋筒和下集箱管之間由于工作壓力低，蒸汽的汽化熱比較大，僅靠爐膛內(nèi)的輻射熱不能滿足汽化熱的需要，因此，在爐膛出口后面布置對流蒸發(fā)受熱面。為使對流傳熱系數(shù)維持較高，一般應將煙氣流通截面分隔成幾個流程，同時各流程的煙氣流通截面應該隨煙氣溫度的下降逐程縮小，以保證足夠高的流速。小型鍋爐一般采用512.5mm的管子作鍋爐管束。尾部受熱面的結(jié)構(gòu)及布置 尾部受熱面有省煤器和空氣預熱器。尾部受熱面有省煤器和空氣預熱器。省煤器省煤器 1 1）、降低煙氣溫度

29、）、降低煙氣溫度 2 2）、減少蒸發(fā)受熱面（輻射受熱面）：以價格）、減少蒸發(fā)受熱面（輻射受熱面）：以價格較低的省煤器代替價格較高的水冷壁；換熱好較低的省煤器代替價格較高的水冷壁；換熱好( (低低溫、強制流動、逆流布置溫、強制流動、逆流布置) ) 3 3）、減少給水與汽包壁的溫差，降低熱應力）、減少給水與汽包壁的溫差，降低熱應力 省煤器按水在其中的加熱程度可分為沸騰式及非沸騰式省煤器；按制造時所用的材料可分為鋼管式和鑄鐵式省煤器。 低壓小容量鍋爐，省煤器的工作不夠安全，故采用非沸騰式。它與鍋筒之間的連接管道上一般設(shè)有截止閥，并且有水和煙氣的旁通。考慮到鍋爐點火升壓時不向鍋筒供水，以及省煤器檢修需

30、要，常設(shè)置省煤器煙道和水路旁通，以切斷省煤器和鍋筒的通道，水直接由旁路進入鍋筒，煙氣由旁通煙道通過。 在使用沸騰式省煤器的系統(tǒng)中，省煤器和鍋簡直接由管路連接，不設(shè)水和煙氣的旁通，有利于省煤器中生成的蒸汽進入鍋筒。 非沸騰式和沸騰式省煤器在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上相同。采用沸騰式或非沸騰式省煤器只是由蒸汽參數(shù)和燃料特性確定。 沸騰式省煤器的沸騰度一般不超過20，否則省煤器的流動阻力大幅增大，影響鍋爐經(jīng)濟性。省煤器分類1、鋼管式、鑄鐵式2、非沸騰式、沸騰式3、錯列減少積灰、換熱強、磨損大順列利于吹灰、換熱弱、磨損小錯列：管間擾動大順列：第一排管承受了沖擊省煤器布置省煤器布置 省煤器通常安裝在煙氣的下行煙井中。省

31、煤器通常安裝在煙氣的下行煙井中。 這樣有利于排水和排除空氣；有助于吹灰；可這樣有利于排水和排除空氣；有助于吹灰；可保持煙氣和水的逆流；便于支吊。保持煙氣和水的逆流；便于支吊?？諝忸A熱器 利用鍋爐尾部煙氣熱量加熱燃燒用空氣的換熱器。利用鍋爐尾部煙氣熱量加熱燃燒用空氣的換熱器。 空氣預熱器能夠吸收煙氣中的熱量降低排煙溫度，從空氣預熱器能夠吸收煙氣中的熱量降低排煙溫度，從而提高鍋爐的熱效率。由于空氣的預熱，可以改善燃料著而提高鍋爐的熱效率。由于空氣的預熱，可以改善燃料著火和燃燒過程，減少燃料的不完全燃燒損失，進一步提高火和燃燒過程，減少燃料的不完全燃燒損失，進一步提高鍋爐效率。鍋爐效率。 給水溫度提

32、高以后高（中間加熱），省煤器無法將煙給水溫度提高以后高（中間加熱），省煤器無法將煙氣冷卻到合乎經(jīng)濟要求的溫度，因此，空氣預熱器就顯得氣冷卻到合乎經(jīng)濟要求的溫度，因此，空氣預熱器就顯得更為必要。更為必要。 尾部受熱面低溫腐蝕的原因及防止方法 低溫腐蝕是指尾部低溫受熱面壁溫低于煙氣露點溫度時，煙氣中硫酸蒸汽冷凝，并在受熱面上結(jié)露所引起的硫酸腐蝕。 煙氣露點是指燃料中的硫燃燒生成二氧化硫，其中一小部分繼續(xù)氧化生成三氧化硫，煙氣中的三氧化硫和水蒸氣處于平衡狀態(tài)時形成硫酸蒸汽，在一定溫度時冷凝，這個溫度稱為煙氣露點，又稱酸露點或簡稱露點。 鍋爐水動力水動力學的基本概念水動力學的基本概念 鍋爐的水動力系統(tǒng)

33、和鍋爐形式 鍋爐的水動力系統(tǒng)是指水從進入鍋爐到離開鍋爐的流動系統(tǒng)。兩種基本類型： 自然循環(huán)鍋爐水冷壁中汽水混合物的流動靠汽、水密度不同而產(chǎn)生的壓差來實現(xiàn) 強制流動鍋爐水冷壁中汽水混合物的流動靠水泵所產(chǎn)生的推力來實現(xiàn) 強制循環(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐 直流鍋爐 自然循環(huán)的蒸發(fā)系統(tǒng)由鍋筒、下降管、下集箱、上升管、上集箱及汽水引出管構(gòu)成。上升管就是爐膛內(nèi)的水冷壁管，管內(nèi)的水吸收爐膛內(nèi)的輻射熱量后，產(chǎn)生一部分蒸汽，形成汽水混合物。由于汽水混合物的密度小于下降管內(nèi)水的密度，依靠這個密度差，使水沿著下降管向下流動，汽水混合物沿上升管流入上集箱后進入鍋筒。這樣的系統(tǒng)就叫自然循環(huán)系統(tǒng)。由自然循環(huán)產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱自然

34、循環(huán)鍋爐。 h汽包下降管上升管煙氣下聯(lián)箱自然循環(huán)工作原理示意圖自然循環(huán)回路和水動力特性 回路中，管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量流量稱循環(huán)流量，循環(huán)流量與回路中各區(qū)段問的靜壓差的關(guān)系稱水動力特性。 整個回路中工質(zhì)的流動阻力是由密度差產(chǎn)生的運動壓頭所克服的。回路中的運動壓頭越大，所能克服的循環(huán)阻力越大，也就是循環(huán)水的流量越大。運動壓頭減去上升管阻力，用于克服下降管的阻力，稱為有效壓頭影響自然循環(huán)可靠性的因素 熱負荷的不均勻性 受熱強傳熱惡化（DNB）膜態(tài)沸騰 受熱弱循環(huán)故障 汽水分層 （蒸氣的冷卻能力） 下降管帶汽與自汽化 循環(huán)倍率 （低于10MPa, k=8-10） 不穩(wěn)定工況鍋爐房及輔機系統(tǒng) 鍋爐房位置的選擇

35、 (1)靠近供熱中心地區(qū)或靠近供熱量最大的區(qū)域。 (2)交通方便，便于人流物流的分開；有較好的朝向，有利自然通風；地質(zhì)條件較好的地區(qū)。 (3)符合環(huán)保衛(wèi)生防火要求和有關(guān)規(guī)定。避免煙塵對周圍環(huán)境的污染。 (4)應考慮將來發(fā)展的余地。鍋爐選擇供熱介質(zhì)和參數(shù)的選擇 工業(yè)鍋爐供熱系統(tǒng)熱介質(zhì) 蒸汽為供熱介質(zhì)（飽和蒸汽和過熱蒸汽） 熱水為供熱介質(zhì)兩種（低溫熱水和高溫熱水）以蒸汽為介質(zhì)有如下優(yōu)點： (1)可以同時滿足蒸汽用戶和熱水用戶需要。 (2)輸送過程中，不需要增壓設(shè)備，不耗電能，靠自身壓力就能達到輸送需要。 (3)在使用和輸送過程中，不考慮靜壓，不需要定壓系統(tǒng)。 (4)可采用熱電聯(lián)產(chǎn)供熱方案，提高供熱

36、的經(jīng)濟效益。以蒸汽為供熱介質(zhì)有如下缺點： （1）單純供熱鍋爐能源效率低。 （2）輸送需要壓力高，比熱水輸送距離短，一般為35km，最大不能超過7km （3）因冷凝水回收困難，熱損大，水量損失也大，軟化水損失大。 （4）輸送過程中熱損失大。以熱水為供熱介質(zhì)有如下特點： (1)熱水蓄熱能力強，熱穩(wěn)定性好。 (2)供熱負荷調(diào)節(jié)靈活，可根據(jù)室外溫度調(diào)節(jié)供水溫度。 (3)輸送距離長，一般為5-l0km，甚至l0km以上也是可以。 (4)熱損失小。 (5)國內(nèi)己普遍采用熱水管直埋敷沒，而蒸汽管道一般需架空或管溝敷設(shè)。直埋敷設(shè)占地面積小，不影響市容。 以熱水為熱介質(zhì)的缺點是輸送過程中耗電能大。選擇供熱介質(zhì)的

37、原則 (1)凡以生產(chǎn)工藝供熱為主的系統(tǒng)，應選擇以蒸汽為介質(zhì)，熱水供應從熱交換或蒸汽噴射取得。 (2)凡以生活用熱為主的系統(tǒng)，可選高溫水為介質(zhì)。 (3)既有較高壓力的生產(chǎn)工藝用蒸汽，又有較大量的生活供熱，需經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，可選以蒸汽為介質(zhì)或選蒸汽、熱水兩種鍋爐。鍋爐輔機系統(tǒng)風機選擇原則 (1)鍋爐鼓、引風機宜單爐配置，采用單爐配置時，系統(tǒng)簡單，漏風量少，不同的機爐之間氣流不會互相干擾，便于實現(xiàn)自動控制，運行比較安全可靠。 (2)單爐配置鼓、引風機時，風量的富裕量宜為10，風壓的富裕量宜為20。(3)選擇風機時應盡量使風機常年在較高效率范圍內(nèi)運行。同時必須按當?shù)卮髿鈮汉蛯嶋H運行溫度，對于廠家配套

38、的或從風機樣本中選用的風機風量、風壓及功率進行校核計算，根據(jù)汁算結(jié)果來選擇風機。(4)從節(jié)能和有利于運行調(diào)節(jié)考慮，在技術(shù)經(jīng)濟合理前提下，應采用電動機凋速裝置代替風機入口節(jié)流裝置(常用的如調(diào)節(jié)門，轉(zhuǎn)動擋板或?qū)蚱?調(diào)節(jié)風、煙氣量。煙囪 煙囪高度的確定 鍋爐煙囪高度應滿足國家“環(huán)境空氣質(zhì)量標準” 和“鍋爐大氣污染物排放標準”，若當?shù)赜绣仩t排放地方標準時還應予滿足。 煙塵排放濃度：200mg/m3 二氧化硫排放濃度：900mg/m3 煙囪出口直徑 確定煙囪出口直徑(內(nèi)徑) 先要恰當?shù)剡x定煙囪出口的煙氣流速，使煙囪在鍋爐全負荷運行時不致因阻力太大，在最低負荷運行時不致因外界風力影響造成空氣倒灌，煙氣排

39、不出去。 選用煙囪流速時還應根據(jù)鍋爐房擴建或鍋爐房增容改造的可能性取適當?shù)臄?shù)值 。 圓形煙囪出口內(nèi)徑一般不宜小于0.8m，當直徑較小時可做成方形，以便于施工，金屬煙囪不受其限制。 鍋爐給水處理 鍋爐水質(zhì)標準 蒸汽鍋爐導電率PH溶解氧 硬度堿度溶解固形物采用鍋外水處理自然循環(huán)蒸汽鍋爐水質(zhì)標準項目給水鍋水運行壓力（Mpa）1.01.0 p1.61.01.0 p1.6總硬度（mmol/l）0.030.03-總堿度（mmol/l）-626624PH值（25）797910121012電導率(S/cm)- 550-溶解氧（mg/l）0.10.1-溶解固形物（mg/l）-40003500鍋外水處理鈉離子交換

40、軟化 原水通過鈉離子交換劑時，水中的Ca2+、Mg2+被交換劑中的Na+所代替，使易結(jié)垢的鈣鎂化合物轉(zhuǎn)變?yōu)椴恍纬伤傅囊兹苄遭c化合物使水得到軟化。 通過鈉離子交換后的軟化水，原水中的碳酸鹽硬度變成碳酸氫鈉，即水的堿度不變。 由于Na的摩爾質(zhì)量比1/2 Ca2+ 和1/2Mg2+ 的摩爾質(zhì)量大，所以軟化水的含鹽量(與溶解固形物近似相等)比原水略有提高 。設(shè)備及系統(tǒng) 設(shè)備：鈉離子交換軟水設(shè)備種類較多，有固定床、浮動床、流動床等。浮動床、流動床離子交換設(shè)備適用于原水水質(zhì)穩(wěn)定，軟化水出力變化不大，連續(xù)不間斷運行。固定床離子交換設(shè)備無須上述要求，是工業(yè)鍋爐房的常用軟化水設(shè)備。 固定床離子交換設(shè)備按再生方

41、式可分為順流再生和逆流再生兩種。逆流再生與順流再生相比較具有相對原水硬度適應范圍大且出水質(zhì)量好，再生鹽耗低(20%)，自用水率即水耗低(30-40)，故被廣泛采用。 固定床逆流再生鈉離子交換器，進水總硬度一般小于6.5mmolL，最高進水總硬度小于l0mmolL，單級出水即可達到鍋爐水質(zhì)標準的要求(0.03mmolL)。再生液制備系統(tǒng) 再生液的制備包括再生劑的貯存、溶解、計量，輸送等功能，陽離子交換劑常用固體再生劑有氯化鈉(食鹽)，常用液體再生劑有硫酸、鹽酸。 1氯化鈉(食鹽)溶液制備系統(tǒng) 2硫酸，鹽酸溶液的制備系統(tǒng)給水除氧系統(tǒng)熱力除氧 為防止熱力設(shè)備及其管道腐蝕，必須除去在鍋爐給水中的溶解氧

42、和其他氣體，熱力除氧是根據(jù)亨利定律和道爾頓定律的基本原理。即在一定的壓力下，水溫越高，氣體在水中的溶解度越低。熱力除氧就是利用蒸汽把水加熱到相應壓力下的飽和溫度時，蒸汽分壓力將接近水面上的全壓力，溶解于水中各種氣體的分壓力接近于零，這時溶解于水中的氣體被析出。 熱力除氧的特點(1)不增加給水的含鹽量又能除去水中的氧和其他氣體(如C02、N2，NH3等)。(2)提高給水溫度可充分利用余熱加熱給水，如二次汽、排汽、疏水等，即減少熱損失提高熱效率。(3)易調(diào)節(jié)控制，較其他方法除氧穩(wěn)定可靠，被廣泛應用。熱力除氧的分類 按壓力大小可分為大氣式和壓力式兩種：大氣式除氧器在工業(yè)鍋爐上運用最廣。壓力式除氧器又

43、分高壓、中壓兩種。 熱力除氧器按進水形式分為全補給水和部分補給水(另部分為凝結(jié)水或疏水)，按除氧頭結(jié)構(gòu)又分為淋水盤式、膜式和噴霧式等，按除氧頭與貯水箱聯(lián)接形式又分為立式和臥式，按運行方式又可分為定壓與滑壓兩種。真空除氧 真空除氧是低溫水除氧，具有少用蒸汽和不用蒸汽的特點，常用的真空除氧系統(tǒng)有蒸汽噴射和水噴射兩種： 其工作壓力低于00588MPa，一般最好使水加熱到4060。為保持水始終沸騰，但由于真空系統(tǒng)難以做到系統(tǒng)的密閉性，故應用不廣泛。 化學除氧1藥劑除氧 藥劑除氧是在給水中加入化學還原藥劑，如亞硫酸鈉(Na2S03)、亞硫酸氫鈉(NaHSO3)，聯(lián)胺(N2H4)等，使其與氧反應生成無腐蝕

44、性的穩(wěn)定化合物，將水中的熔解氧固定，借鍋爐排污熔將化合物排出爐外。2鋼屑除氧 鋼屑除氧是將一定溫度的水，流經(jīng)裝有鋼屑(或多孔海綿鐵柱)的除氧器，鐵屑被水中的氧氧化達到除氧目的。解析除氧 根據(jù)亨利定律，氧在水中的溶解度與水所接觸的氣體中氧的分壓力成正比，而氣體中氧的分壓力又與氣體中氧的含量成正比，因此將含氧的水與已脫氧的氣體強烈混合降低氧的分壓力，則溶于水中的氧即大量擴散到氣體中，含氧氣體在反應器內(nèi)與500600的灼熱木炭相遇，反應成無氧氣體(C02)，循環(huán)使用。 鍋爐排污系統(tǒng) 從鍋爐蒸發(fā)段排出含雜質(zhì)的爐水，經(jīng)擴容器回收部分工質(zhì)的熱量后排放，稱謂鍋爐排污系統(tǒng)。 爐水雜質(zhì)(溶解鹽類和泥渣)是由給水

45、帶入爐內(nèi)，在蒸發(fā)段中蒸發(fā)部分雜質(zhì)被蒸汽帶走，大部分留在爐水中，使爐水含鹽濃度不斷提高，影響蒸汽品質(zhì)，將鍋筒水位附近含鹽分高的水連續(xù)不斷地排出爐外，使爐水鹽分穩(wěn)定在一定的水平上。此排污方式為連續(xù)排污。 但是連續(xù)排污不能將爐水中泥渣完全排出，泥渣集中在鍋內(nèi)最低處，因此每隔一段時間需對鍋內(nèi)低處進行一次定期排污，定期排污系統(tǒng)。 當爐水含鹽量要求一定時，給水含鹽量高，排污率就增大。 排污率的增大意味著水量和熱量損失增加，所以對排污率有一定限制。 以化學軟水為補給水的工業(yè)鍋爐：排污率P10 定期排污 工業(yè)鍋爐定期排污應在鍋爐低負荷時進行，且應做到一次少排、勤排、快排。 爐外水處理，視水質(zhì)情況，一次排污時間

46、0.51min。鍋爐給水系統(tǒng) 鍋爐給水泵 鍋爐給水泵的選擇1.鍋爐給水泵的流量2.鍋爐給水泵的揚程3.離心式給水泵的變工況換算4.離心式給水泵的電動機功率 水泵的汽蝕和汽蝕余量 (1)水泵的汽蝕會造成水泵性能惡化，產(chǎn)生噪聲和振動以及造成水泵部件的腐蝕和疲勞。 (2)為保證水泵在設(shè)計最大流量時和進水容器液面處于最低時不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，需計算水泵的吸上安裝高度和灌注安裝高度。鍋爐給水泵的配置 采用母管制的給水系統(tǒng)全廠應設(shè)置一臺備用給水泵，給水泵的總?cè)萘亢团_數(shù)，應保證在任何一臺給水泵停用時，其余給水泵總出力仍能滿足全部鍋爐額定蒸發(fā)量的110。鍋爐房燃料貯運系統(tǒng) 燃煤鍋爐房的貯運煤系統(tǒng) (一)燃煤運輸量 (二)燃煤存貯設(shè)施 (三)貯煤場的裝卸機械設(shè)施 (四)鍋爐房內(nèi)的燃料