發(fā)電廠原理第二章_燃料和鍋爐平衡

1、 煤是古代的植物體因為煤是古代的植物體因為地殼運動而埋沒地下，地殼運動而埋沒地下，在適宜的地質(zhì)環(huán)境中經(jīng)在適宜的地質(zhì)環(huán)境中經(jīng)過漫長年代的演變而成過漫長年代的演變而成的，含碳量一般為的，含碳量一般為46%46%97%97%。煤是重要的燃料和。煤是重要的燃料和化學(xué)工業(yè)原料。煤在地化學(xué)工業(yè)原料。煤在地球上的儲量非常豐富。球上的儲量非常豐富。第一節(jié)第一節(jié) 燃料知識燃料知識煤的形成煤的形成 煤的工業(yè)分析成分煤的工業(yè)分析成分 煤的元素分析成分煤的元素分析成分 煤的成分基準煤的成分基準 煤成分基準的換算煤成分基準的換算 煤的工業(yè)分析成分煤的工業(yè)分析成分 水分水分(M)(M)、灰分、灰分(A)(A)、揮發(fā)分、揮

2、發(fā)分(V)(V)、固定碳、固定碳(FC)(FC) 煤的元素分析成分煤的元素分析成分 碳碳(C)(C)、氫、氫(H)(H)、硫、硫(S)(S)、氧、氧(0)(0)、氮、氮(N)(N) 可燃元素可燃元素 C C（固定碳和揮發(fā)分中的（固定碳和揮發(fā)分中的C C）、H H、S S（可燃硫（可燃硫 和硫和硫 酸鹽硫酸鹽硫 ） 不可燃元素不可燃元素（內(nèi)部雜質(zhì)）（內(nèi)部雜質(zhì)） O O、N N 不可燃成分不可燃成分（外部雜質(zhì)）（外部雜質(zhì)） M M（內(nèi)、外）、（內(nèi)、外）、A A 可燃氣體揮發(fā)份可燃氣體揮發(fā)份 煤中的氫、氧、氮、硫與部分碳所組成的有機化合物加熱后分解煤中的氫、氧、氮、硫與部分碳所組成的有機化合物加熱后

3、分解, , 形成氣體揮發(fā)出來形成氣體揮發(fā)出來rSlyS 收到基（收到基（arar）（原應(yīng)用基（原應(yīng)用基y y） 以入爐煤（包括煤的全部成分）以入爐煤（包括煤的全部成分） 為基準為基準 空氣干燥基（空氣干燥基（ad ad ）（原分析基（原分析基f f） 以風(fēng)干狀態(tài)煤（除外部水分）為以風(fēng)干狀態(tài)煤（除外部水分）為基準基準 干燥基（干燥基（d d）（原干燥基（原干燥基g g） 以去掉全部水分煤為基準以去掉全部水分煤為基準 干燥無灰基（干燥無灰基（dafdaf）（原可燃基（原可燃基r r） 以去掉全部水分及灰分煤為基準以去掉全部水分及灰分煤為基準)12(%100AMSNOHCararararararar

4、 )22(%100AMSNOHCadadadadadadad )32(%100ASNOHCdddddd )42(%100SNOHCdafdafdafdafdaf 不同基準之間的換算公式不同基準之間的換算公式 X = K XX = K X0 0 （2-92-9） 式中式中 X X0 0 、 X X 某成分原基準及新基準質(zhì)量百分比，某成分原基準及新基準質(zhì)量百分比，% % K K 換算系數(shù)（見表換算系數(shù)（見表2-12-1）araradadCM100M100C 例例: : 煤成分基準的換算煤成分基準的換算詳見板書及例題詳見板書及例題（重點掌握知識）（重點掌握知識）表表2-12-1aradM100M10

5、0 arM100100 ararAM100100 adarM100M100 adM100100 adadAM100100 100M100ar 100M100ad dA100100 100AM100arar 100AM100adad 100A100d 所求所求 已知已知收到基收到基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收到基收到基1 1空氣干空氣干燥基燥基1 1干燥基干燥基1 1干燥無干燥無灰基灰基1 1 低位發(fā)熱量（低位發(fā)熱量（Q Qnetnet） 煙氣中的水蒸汽在鍋爐中一般不會凝結(jié)，形成水蒸汽所吸收的汽化潛熱煙氣中的水蒸汽在鍋爐中一般不會凝結(jié)，形成水蒸汽所吸收的汽化潛熱無法被利

6、用，使煤的發(fā)熱量降低，降低后的發(fā)熱量稱為低位發(fā)熱量。無法被利用，使煤的發(fā)熱量降低，降低后的發(fā)熱量稱為低位發(fā)熱量。燃料在鍋爐中的實際放熱量，小于高位發(fā)熱量燃料在鍋爐中的實際放熱量，小于高位發(fā)熱量 高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量(Q(Qgrgr) ) 煤的理論發(fā)熱量煤的理論發(fā)熱量 煤的發(fā)熱量（煤的發(fā)熱量（kJ/kg) kJ/kg) 單位質(zhì)量的煤完全燃燒時所釋放的熱量單位質(zhì)量的煤完全燃燒時所釋放的熱量 煤的灰分特性煤的灰分特性 用灰熔點表示，煤灰的角錐法確用灰熔點表示，煤灰的角錐法確定定 灰的變形溫度灰的變形溫度 DTDT（原（原t t1 1） 灰的軟化溫度灰的軟化溫度 STST（原（原t t2 2） 灰的流

7、動溫度灰的流動溫度 FTFT（原（原t t3 3） 灰分特性影響因素灰分特性影響因素 煤灰的化學(xué)組成煤灰的化學(xué)組成 煤灰中酸性氧化物使灰熔點提高；堿性氧化物使灰熔點降煤灰中酸性氧化物使灰熔點提高；堿性氧化物使灰熔點降低低 煤灰周圍高溫介質(zhì)的性質(zhì)煤灰周圍高溫介質(zhì)的性質(zhì) 氧化性介質(zhì)中，灰熔點較高；還原性介質(zhì)中，灰熔點較低氧化性介質(zhì)中，灰熔點較高；還原性介質(zhì)中，灰熔點較低 煤的灰熔點越低，越容易結(jié)渣煤的灰熔點越低，越容易結(jié)渣 V V的含量代表了煤的地質(zhì)年齡，的含量代表了煤的地質(zhì)年齡，地質(zhì)年齡越短，煤的碳化程度地質(zhì)年齡越短，煤的碳化程度越淺越淺 V V含量越多（含量越多（C C含量越少），含量越少），

8、V V中含中含O O量亦多，其中的可燃成分量亦多，其中的可燃成分相應(yīng)減少，這時，相應(yīng)減少，這時，V V的熱值低的熱值低 V V含量越多，含量越多，煤的著火溫度低，煤的著火溫度低，易著火燃燒易著火燃燒 V V 多，多，V V揮發(fā)使揮發(fā)使煤的孔隙多，反應(yīng)表面積大，煤的孔隙多，反應(yīng)表面積大，反應(yīng)速度加快反應(yīng)速度加快 V V 多，煤中難燃的多，煤中難燃的固定碳含量便少，固定碳含量便少，煤易于燃盡煤易于燃盡 V V 多，多， V V著火燃燒造成高溫，著火燃燒造成高溫，有利于碳的著火、燃燒有利于碳的著火、燃燒 M、A 高，煤中可燃成分相對減少，高，煤中可燃成分相對減少，煤的熱值低煤的熱值低 M、A 高，高

9、，M 蒸發(fā)、蒸發(fā)、A熔融均要吸熱，熔融均要吸熱，爐膛溫度降低爐膛溫度降低 M、A 高，高，增加著火熱或包裹碳粒增加著火熱或包裹碳粒，使煤著火、燃燒，使煤著火、燃燒與燃盡困難；與燃盡困難； M、A 高，高，q2、q3、q4、q6 增加，增加，效率下降效率下降 M、A 高，高，過熱器易超溫過熱器易超溫 M、A 高，高，受面腐蝕、堵灰、結(jié)渣及磨損加重受面腐蝕、堵灰、結(jié)渣及磨損加重 M、A 高，高，煤粉制備困難或增加能耗煤粉制備困難或增加能耗 灰熔點（灰熔點（STST） 灰分在熔融狀態(tài)下粘結(jié)在鍋爐受熱面上造成結(jié)渣，?；曳衷谌廴跔顟B(tài)下粘結(jié)在鍋爐受熱面上造成結(jié)渣，危及鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。及鍋爐運行的

10、安全性和經(jīng)濟性。 對于固態(tài)排渣爐，對于固態(tài)排渣爐， ST 1350ST6.56.5101021.021.0貧煤貧煤 低揮發(fā)份煤低揮發(fā)份煤1010191918.518.5煙煤煙煤 中揮發(fā)份煤中揮發(fā)份煤 高揮發(fā)份煤高揮發(fā)份煤191927272727404016.516.515.515.5褐煤褐煤 超高揮發(fā)份超高揮發(fā)份 煤煤404011.511.5dAarMdS大類別大類別 小類別小類別分分 類類 指指 標標揮發(fā)份揮發(fā)份V Vdafdaf(%)(%)灰灰 分分 (%)(%)水水 分分 (%)(%)硫硫 分分 (%)(%)發(fā)熱量發(fā)熱量Q Qar,netar,net(MJ/kg)(MJ/kg)灰融灰融特

11、性特性ST(ST(0 0C)C)低質(zhì)煤低質(zhì)煤 低發(fā)熱量煤低發(fā)熱量煤 超高灰分煤超高灰分煤 超高水分煤超高水分煤 高硫煤高硫煤 易結(jié)渣煤易結(jié)渣煤10101010191919192727272740404040404040404646404012123312.512.521.021.018.518.516.516.515.515.511.511.513501350dAarMdS 無煙煤無煙煤 碳化程度高，含碳量很高碳化程度高，含碳量很高，達，達95%95%，雜質(zhì)很少，發(fā)熱量很高，雜質(zhì)很少，發(fā)熱量很高, ,約約為為250002500032500 kJ/kg32500 kJ/kg； 揮發(fā)份很少揮發(fā)份很

12、少，小于，小于10%10%，V Vdafdaf析出的溫度較高，著火和燃盡均較析出的溫度較高，著火和燃盡均較困難困難, ,儲存時不易自燃儲存時不易自燃 褐煤褐煤 碳化程度低，含碳量低，碳化程度低，含碳量低，約為約為404050%50%，水分及灰分很高，發(fā)熱，水分及灰分很高，發(fā)熱量低量低, , 約約100001000021000 kJ/kg21000 kJ/kg； 揮發(fā)分含量高揮發(fā)分含量高，約，約404050%50%，甚至，甚至60%60%，揮發(fā)分的析出溫度低，揮發(fā)分的析出溫度低，著火及燃燒均較容易著火及燃燒均較容易 煙煤煙煤 碳化程度次于無煙煤，含碳量較高碳化程度次于無煙煤，含碳量較高，一般為，

13、一般為404060%,60%,雜質(zhì)少，發(fā)雜質(zhì)少，發(fā)熱量較高熱量較高, , 約為約為200002000030000 kJ/kg30000 kJ/kg； 揮發(fā)分含量較高揮發(fā)分含量較高，約，約1010 45%45%，著火及燃燒均較容易，著火及燃燒均較容易 貧煤貧煤 揮發(fā)分含量揮發(fā)分含量101020%20%的煙煤的煙煤 揮發(fā)份較少，揮發(fā)份較少，性質(zhì)介于無煙煤與煙煤之間，燃燒性能方面比較接近性質(zhì)介于無煙煤與煙煤之間，燃燒性能方面比較接近無煙煤；無煙煤； 劣質(zhì)煙煤劣質(zhì)煙煤 揮發(fā)份揮發(fā)份202030%30%；但水分高，灰分更高的煙煤；但水分高，灰分更高的煙煤 發(fā)熱發(fā)熱量低，量低，為為110001100012

14、500 kJ/kg12500 kJ/kg 這兩種煙煤著火及燃燒均較困難這兩種煙煤著火及燃燒均較困難 煤粉的細度煤粉的細度R Rx x（D Dx x） 用來表示煤粉的粗細程度用來表示煤粉的粗細程度 用標準篩子篩分一定量的煤粉試樣，篩子上煤粉的剩余量或通過量占煤用標準篩子篩分一定量的煤粉試樣，篩子上煤粉的剩余量或通過量占煤樣總重量的質(zhì)量百分比，樣總重量的質(zhì)量百分比，用用 R R x x或或 D D x x表示表示 X X 為篩孔邊長，為篩孔邊長，mm R Rx x 越小或越小或 D Dx x 越大，則煤粉越細越大，則煤粉越細%100baaRx%100babDx或或 煤粉經(jīng)濟細度煤粉經(jīng)濟細度 熱損失

15、熱損失 q q4 4、制粉電耗、制粉電耗 q qdhdh、磨煤設(shè)備金屬部件磨損、磨煤設(shè)備金屬部件磨損 q qms ms 之和為最小時的煤粉細度之和為最小時的煤粉細度dafzjnVR8 . 0490其中其中 n n 是表示煤粉顆粒分布的均勻性系數(shù)是表示煤粉顆粒分布的均勻性系數(shù))53(90200lgR100lnlgR100lnlgn90200 R R200200 R R9090， n n為正值；為正值；當(dāng)當(dāng)R R9090一定時，一定時，n n值越大，則值越大，則R R200200越小，說明煤粉中過粗的煤粉較少；越小，說明煤粉中過粗的煤粉較少； 當(dāng)當(dāng)R R200200一定時，一定時，n n值越大，則

16、值越大，則R R9090越大，說明煤粉中過細的煤粉較少。越大，說明煤粉中過細的煤粉較少。n n值越大，煤粉中過粗和過細的煤粉均較少，即煤粉粒度分布較均勻。值越大，煤粉中過粗和過細的煤粉均較少，即煤粉粒度分布較均勻。n n取決于磨煤機和粗粉分離器的型式，一般取取決于磨煤機和粗粉分離器的型式，一般取n = 0.8n = 0.81.21.2。 哈氏可磨性指數(shù)哈氏可磨性指數(shù) HGIHGI HGI 62 HGI86 HGI86 為易磨煤為易磨煤 與與 HGIHGI之間關(guān)系之間關(guān)系 61. 00034. 025. 1HGIKBTNkmBTNkmK 全蘇熱工研究所（全蘇熱工研究所（BTHBTH） 在風(fēng)干狀態(tài)

17、下將質(zhì)量相等的標準煤和試驗煤由相同的粒度磨制成相同在風(fēng)干狀態(tài)下將質(zhì)量相等的標準煤和試驗煤由相同的粒度磨制成相同的細度時，消耗的能量之比的細度時，消耗的能量之比BTNkmK 1.2 1.5 1.5 為易磨煤為易磨煤BTNkmKBTNkmK用來表示磨煤機將煤磨成一定細度煤粉的難易程度用來表示磨煤機將煤磨成一定細度煤粉的難易程度 理論空氣量理論空氣量 V V 0 0 1kg 1kg 燃料完全燃燒時所需要的最小空氣量燃料完全燃燒時所需要的最小空氣量( (無剩余無剩余氧氧) )可通過燃料中可燃元素（可通過燃料中可燃元素（C C、H H、S S）的燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式求得）的燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式求得)100

18、O0.7 - 100 S 0.7 100 H5.56 100C866. 1(21. 01Vr ar ar ar a 0 )232(O333. 0H265. 0)S375. 0C(0889. 0arararar 實際空氣量實際空氣量 V V 式中式中 、分別為煙氣側(cè)和空氣側(cè)的過剩空氣系數(shù)分別為煙氣側(cè)和空氣側(cè)的過?？諝庀禂?shù) 0V)(V 0VV)( 第二節(jié)第二節(jié) 鍋爐機組熱平衡鍋爐機組熱平衡 各受熱面處煙氣側(cè)漏風(fēng)系數(shù)，各受熱面處煙氣側(cè)漏風(fēng)系數(shù)，查表確定；查表確定；V V為煙道漏風(fēng)量為煙道漏風(fēng)量 為爐膛出口處過?？諝庀禂?shù)，為爐膛出口處過?？諝庀禂?shù)，在推薦值范圍內(nèi)選取在推薦值范圍內(nèi)選取 )242( 0V

19、V zfky kykyky 為空氣預(yù)熱器出、為空氣預(yù)熱器出、進口處空氣側(cè)過?？諝庀禂?shù)進口處空氣側(cè)過?？諝庀禂?shù) 分別為爐分別為爐膛、制粉系統(tǒng)和空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)膛、制粉系統(tǒng)和空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)kyzf 、kyky 、鍋爐熱平衡方程式鍋爐熱平衡方程式654321rQQQQQQQ 對于燃煤鍋爐，對于燃煤鍋爐，若燃料和空氣沒有利用外界熱量進若燃料和空氣沒有利用外界熱量進行預(yù)熱，且燃煤水分滿足行預(yù)熱，且燃煤水分滿足則則 630/QMnet.arar net.arrQQ )512(kg/kJ,QQhQQwhwrrnet.arr 式中式中 whwrrQQh燃料的物理顯熱；燃料的物理顯熱；外來熱源加熱空氣時帶入的熱量

20、；外來熱源加熱空氣時帶入的熱量；霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量 式中式中 Q 工質(zhì)總吸熱量，工質(zhì)總吸熱量， kJ/ s B 燃料消耗量，燃料消耗量， kg/s Dgr、Dzr、DPw 過熱蒸汽量、再熱蒸汽量和排污量，過熱蒸汽量、再熱蒸汽量和排污量，kg/s 、 、h g s 過熱蒸汽焓、飽和蒸汽焓和給水焓，過熱蒸汽焓、飽和蒸汽焓和給水焓，kJ/kg 、 再熱蒸汽出口和進口焓，再熱蒸汽出口和進口焓，kJ/kgzrh zrh grh bsh )hh(DhhDhhDB1Qgsbspwzrzrzrgsgrgr1 54)-(2kJ/kg,BQ 空氣在空氣預(yù)熱器中吸收的熱量又返回爐膛

21、，屬鍋爐內(nèi)部熱量空氣在空氣預(yù)熱器中吸收的熱量又返回爐膛，屬鍋爐內(nèi)部熱量循環(huán)，鍋爐熱平衡中不予考慮循環(huán)，鍋爐熱平衡中不予考慮 固體未完全燃燒熱損失固體未完全燃燒熱損失 q q4 4 q q4 4 取決于燃料種類、燃燒方式、爐膛型式與結(jié)構(gòu)、燃取決于燃料種類、燃燒方式、爐膛型式與結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計與布置、鍋爐運行工況燒器設(shè)計與布置、鍋爐運行工況 V Vdafdaf??；（小；（M Marar、A Aar ar ）大，）大，q q4 4 大；大； R R9090大，大， q q4 4 大；大； 過大或過小，過大或過小，q q4 4 大大 煤粉在爐膛停留時間煤粉在爐膛停留時間過小，過小， q q4 4 大大 設(shè)計時設(shè)計時, , q q4 4、按推薦數(shù)據(jù)選?。ū?、按推薦數(shù)據(jù)選取（表2-102-10）對固態(tài)排渣煤粉爐取對固態(tài)排渣煤粉爐取 q q4 4 =0.5=0.55 %5 % 未完全燃燒熱損失未完全燃燒熱損失包括包括 q q4 4、q q3 3 排煙熱損失排