第五章燃料燃燒與燃燒設(shè)備.ppt

1、第五章燃料燃燒與燃燒設(shè)備 正確的選擇燃料是鍋爐經(jīng)濟運行的重要一環(huán)，因此必須掌握燃料的特性，了解燃燒原理，按照鍋爐設(shè)計要求的燃燒種類選用燃料，才能使鍋爐達到設(shè)計要求和預(yù)期效果。 燃料的分類凡是可以燃燒并能放出較大熱量的物質(zhì)，都稱為“燃料”。供給鍋爐使用的燃料，通常有以下幾種：固體燃料（煤、油母頁巖、木材、甘蔗渣等）。液體燃料（重油、渣油、柴油、造紙廠廢液等）。氣體燃料（天然氣、人工煤氣、液化石油氣）。 燃料的元素分析（一）燃料中含有碳（C）、氫（H）、硫（S）、氧（O）和氮（N）等元素及其它雜質(zhì)，包括水分（W）和灰分（A）。碳（C）。是燃料中的主要成分，含碳量越高，發(fā)熱量也就越高。但碳本身要在比

2、較高的溫度下才能燃燒，純碳是很難燃燒的。氫（H）。是燃料中又一種主要成分，一般與碳形成化合物存在，稱作碳氫化合物。氫在燃燒時能放出大量的熱量。年代越久的煤，含氫量越少。燃料的元素分析（二）硫（S）。燃料中的硫由兩部分組成：一部分為不可燃硫部分，如無機硫，它不參加燃燒；另一部分為可燃燒部分，如揮發(fā)硫，它可以燃燒放出熱量。但硫燃燒后生成二氧化硫（SO2）和三氧化硫（SO3），當煙溫低于露點時，二氧化硫和三氧化硫與煙霧中中的水分化合生成亞硫酸（H2SO3）和硫酸（H2SO4），對鍋爐尾部受熱面起腐蝕作用。對大氣也會造成污染。氧（O）。燃料中的氧不參加燃燒，是不可燃物質(zhì)。它的含量多，則燃料中的可燃物質(zhì)

3、相對減少。從而降低了燃料燃燒時放出的熱量。煤生成的時間越長，氧的含量就越低。燃料的元素分析（三）灰分（A）。是燃料中不可燃燒的固體礦物質(zhì)，它是燃料形成時期或開采以及運輸中摻入燃料中的。水分（W）。是燃料中的有害成分，它吸收燃料燃燒時放出的熱量而汽化，因而直接降低燃料放出的熱量，時爐膛燃燒溫度降低，造成燃料著火困難。包括內(nèi)在水分和外在水分兩種。燃料中硫?qū)ξ膊渴軣崦娴母g（一）無煙煤：含碳量50，揮發(fā)分10燃料的工業(yè)分析 煤的工業(yè)分析項目有揮發(fā)物（V）、固定碳（C）、灰分（A）、水（W）和發(fā)熱量（Q）等五項。煤的工業(yè)分析（一）揮發(fā)分（V）。把煤加熱，首先析出水分，繼續(xù)加熱到一定溫度時，有碳氫化合物

4、逸出。這種氣體可以燃燒，稱為揮發(fā)分。通常規(guī)定各種煤在測定揮發(fā)分時統(tǒng)一加熱溫度為85020，加熱時間約為七分鐘，為防止煤試樣被燒掉，加熱時，應(yīng)隔絕空氣。固定碳（FC）和灰分（A）。煤中的水分全部析出后，殘留下來的固體物質(zhì)包括固定碳和灰分兩部分，總成為焦炭。將焦炭在空氣中加熱到80025的溫度下灼燒，到重量不再變化時（約需兩個小時）取出來冷卻，這是焦炭失去的重量就是固定碳，剩余部分則是灰的重量。煤的工業(yè)分析（二）發(fā)熱量（Q）。1kg燃料完全燃燒時放出的熱量，稱為發(fā)熱量。燃燒的發(fā)熱量有高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量兩種。單位是KJkg。 所謂低位發(fā)熱量是指考慮到燃料燃燒時，所有的水分都要汽化成蒸汽并吸收熱量

5、，這部分熱量在鍋爐中隨煙氣排除而無法利用，因此燃料燃燒放出的熱量應(yīng)扣除這部分熱量。若包括這部分熱量就成為高位發(fā)熱量。低位發(fā)熱量是煤的實際發(fā)熱量，將低位發(fā)熱量7000大卡公斤（29309kJkg）定為標準煤。水分（W）。將煤樣放在烘箱中加熱102105 烘至其重量不再變化時為止（一般約兩個小時），煤樣所失去的重量占原煤樣重量的百分比.鍋爐用燃料分類表 特性燃料揮發(fā)物水分灰分低位發(fā)熱值大卡公斤固定碳無煙煤類51010253500500050類51025500050類5101025500050貧煤101030450050左右20石煤13002000煤矸石15002500鍋爐用燃料分類表 特性燃料揮發(fā)

6、物水分灰分低位發(fā)熱值大卡公斤固定碳煙煤類2071540270037003060類207154037004700類20715254700褐煤4020302000350030左右燃料油97001030084左右天然氣80009000各種燃料的燃燒特點（一）煤的燃燒：預(yù)熱干燥階段，溫度達到 102105時，煤中的水分 基本蒸發(fā)完全。 逸出揮發(fā)分形成焦炭階段。 固定碳的著火燃燒。 固定碳的燃燼和灰渣的形成.煤的著火溫度：褐煤350，煙煤450， 無煙煤700。各種燃料的燃燒特點（二）油的燃燒：油的沸點總是低于燃點，液體燃料的燃燒總是在氣態(tài)下進行的?？煞譃橛偷撵F化、油滴的蒸發(fā)與熱分解、油氣和空氣混合物的

7、形成以及可燃混合物的著火燃燒四個過程。主要分為兩個階段：一是燃燒準備階段，此階段需要足夠的熱量，以提高溫度；二是燃燒階段，此階段需要足夠的空氣與油充分混合，以保證油能迅速、持續(xù)和充分地燃燒。重油的著火溫度約為100150。各種燃料的燃燒特點（三）燃氣的燃燒：比較簡單，它沒有蒸發(fā)過程，只有混合和燃燒兩個過程。燃氣的燃燒速度比較快，需要的空氣量比較大。氫氣燃燒時的火焰為淡藍色，一氧化碳燃燒時也產(chǎn)生藍色火焰，天然氣在燃燒正常時，火焰顏色為藍色。氣體燃料天然煤氣（天然氣）：分為氣田煤氣和油田伴生煤氣，主要成分是甲烷，還有其它碳氫化合物、硫化氫以及少量的惰性氣體。人工煤氣：根據(jù)獲得的方法不同分為液化石油

8、氣、煉焦煤氣、高爐煤氣及發(fā)生爐煤氣等。天然氣的主要成分是甲烷，含量可達80%98%.發(fā)熱量很高。焦爐煤氣含有大量的氫和甲烷，氫占46%61%，甲烷占21%30%，還含有少量的氮、二氧化碳和其它雜質(zhì)。高爐煤氣的主要可燃成分是一氧化碳占20%30%，氫氣占5%15%，含惰性氣體較多，二氧化碳約占5%15%，氮氣高達45%55%，所以發(fā)熱量較低。城市煤氣比較復(fù)雜，除用液化石油氣外，常用人工煤氣。人工煤氣又分煤制氣及油制氣兩大類，每類又有多種制氣方法。燃料油的主要特性（一）粘度：表示油流動性的好壞，粘度越大流動性越差，對運輸及霧化影響很大，常需先行加熱。常用恩氏粘度計測定，用E表示。恩氏粘度是t（）時

9、的油從恩氏粘度計流出的時間與同體積20的蒸餾水流出時間的比值。凝固點：重油或渣油在溫度降低到一定數(shù)值時即失去流動性。將盛有重油的試管傾斜45度，重油的液面在一分鐘內(nèi)仍能保持不變時的溫度即為這種重油的凝固點。燃料油的主要特性（二）閃點：重油或渣油被加熱到某一溫度時，如用明火接近其表面，則會產(chǎn)生短暫的閃光，這一溫度稱為油的閃點。閉式測定（如原油、汽油等）和開式測定（如重油、潤滑油等）兩種，開式測定的閃點一般要比閉式測定的閃點高1525。燃點：對油繼續(xù)加熱，當溫度升高到一定值后油將會著火燃燒，持續(xù)燃燒（時間不少于5秒鐘）時的最低溫度稱為油的燃點和著火點，燃點比閃點一般要高 2030。燃料油的主要特性

10、（三）發(fā)熱值。比重：重油在一定溫度下單位體積的重量與同體積溫度溫度為4的純水的重量之比。硫分：低硫油0.5，中硫油0.52.0，和高硫油2.0。燃料油的硫分一般應(yīng)低于2。同時所含硫量高于1的燃料油，必須注意鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕問題。層狀燃燒示意圖鏈條爐燃燒區(qū)域分布圖燃燒的條件燃燒的基本條件：可燃物質(zhì)。 空氣（氧氣）。 溫度。完全燃燒必須具備的條件： 足夠的空氣。 足夠的爐內(nèi)溫度。 強烈的混合。 充足的燃燒時間和空間. 理論空氣量與實際空氣量 燃料在鍋爐設(shè)備中燃燒，送入的空氣量不可能做到 與燃料理想的混合，為了使燃料在爐內(nèi)盡可能燃燒完全,實際供入的空氣量稱為實際空氣量，必定大于理論空氣量.過

11、剩空氣系數(shù)實際供給空氣量理論計算空氣量常用爐過量空氣系數(shù)： 手燒爐 1.31.5 鏈條爐 1.21.4 煤粉爐 1.151.25 燃油、氣爐 1.11.2過量空氣系數(shù)的近似計算：2121O2（O2煙氣中含量百分數(shù)）如何用爐膛中的火焰顏色判斷，空氣量是否合適保持較高的爐膛溫度，是燃料迅速完全燃燒的必要條件之一。層燃鍋爐（火床燃燒的鍋爐），在煤層上部溫度以11001300為宜，火焰顏色為橙色。懸浮燃燒鍋爐（室燃爐），在燃燒中心溫度以1300為宜，火焰顏色為白中帶橙色。沸騰燃燒鍋爐，沸騰層溫度應(yīng)保持在9001000.空氣量適當，火焰顏色呈橙色?？諝饬窟^大，火焰顏色呈亮白色?？諝饬窟^小，火焰顏色呈紅色

12、邊發(fā)黑。熱的傳播傳導(dǎo)：通過物體的直接接觸，熱量從高溫物體傳向低溫物體或物體內(nèi)部從高溫部分向低溫部分傳遞的過程。對流：依靠液體或氣體本身的流動來傳遞熱量的過程。輻射：是指高溫物體不通過接觸或流動，而以電磁波的形式將熱量向四周散發(fā)給低溫物體的過程。導(dǎo)熱系數(shù)：當溫差為1時，在1的面積上每秒通過厚度為1m的平壁的熱量稱為該物體的導(dǎo)熱系數(shù)，它表示物體導(dǎo)熱能力的大小，單位為W（m. ）。熱膨脹系數(shù)（線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)）熱膨脹：大多數(shù)物質(zhì)在外壓不變的情況下，受熱后體積隨著溫度的升高，而增大的現(xiàn)象。線膨脹系數(shù)：固體有的形狀和線度（即長、寬、高）受熱后溫度升高，它的各個線度要增長，溫度上升1所能引起的線度增

13、長值，與0時線度的比值。體膨脹系數(shù)：物體溫度上升1所引起的體積增大值與其0時體積比值。固體的體膨脹系數(shù)，大致等于它的線膨脹系數(shù)的3倍。熱膨脹現(xiàn)象的舉例說明 一臺蘭開夏鍋爐，工作壓力為0.8MPa,鍋筒直徑為2.5米，長度為10米.從冷爐點火（20）到工作壓力0.8MPa，產(chǎn)生飽和蒸汽，鍋筒要伸長約17毫米，如果安裝時事先沒有給鍋筒留有伸長的余地，就會使鍋筒損壞或者推裂爐墻。鍋爐熱效率 鍋爐熱效率，是表示進入鍋爐的燃料所能放出的全部熱量中，被鍋爐有效吸收的百分率，常用的符號是“”（艾塔）。 鍋爐熱效率的測定和計算方法有正平衡和反平衡法兩種。爐門漏風漏風處正平衡法 正平衡又稱為“直接測量法”，是直

14、接測定輸入到鍋爐的熱量和鍋爐輸出熱量。此法多用于測定小型工業(yè)鍋爐的熱效率。其優(yōu)點是，簡便易行；缺點是，不能通過測定找出影響鍋爐效率的原因。 鍋爐熱效率（鍋爐輸出有效熱量輸入鍋 爐熱量） 反平衡法 反平衡法又稱為“間接測量法”，是通過測定鍋爐的各項熱量損失。 鍋爐熱效率100（q2q3q4q5q6）鍋爐熱損失排煙熱損失（q2），鍋爐排除的煙氣一般都在200左右，因而帶走很多的熱量，這是鍋爐的一項主要熱損失。氣體未完全燃燒熱損失，又稱化學未完全燃燒熱損失（q3）.煙氣中一些可燃氣體沒有燃燒，就被排除爐外，造成熱量損失。固體未完全燃燒熱損失，又稱機械未完全燃燒熱損失（q4）.沒有燃燒的煤粒漏入灰坑，

15、在形成的飛灰和爐渣中也會含有一定的可燃物，就被排除爐外，造成熱損失。散熱損失（q5），通過爐墻和爐體保溫層的表面，散失到周圍空氣中，造成熱損失。灰渣物理熱損失（q6），排除爐外的漏煤和爐渣溫度一般都在600以上，也會帶走一些熱量。鍋爐配套鼓風機估算表層燃爐：蒸發(fā)量1噸小時的鍋爐，每小時需要提供1250m的空氣。沸騰爐：蒸發(fā)量1噸小時的鍋爐，每小時需要提供1100m的空氣。煤粉爐及油爐：蒸發(fā)量1噸小時，每小時需要提供1000m的空氣。引風機的引風量一般為鼓風機鼓風量的23倍，常用22.5倍。鼓風機的風壓1.5引風機的風壓。手燒爐的燃燒特點（一）爐排為固定爐排，主要條狀爐排和板狀爐排. 條狀爐排通

16、風截面積約為整個爐排面積的2040.板狀爐排約為1020。采用“勤、少、快、勻”的添煤方法。 采用“一看、三快、三要”的操作方法。一看：是當燃燒火焰呈亮白色時，表明燃燒熾烈，要準備投煤。三快：是開關(guān)爐門快、投煤快、清爐要快。三要：每次投煤要少，煤粒顆粒大小要適當，撒煤要薄而勻。手燒爐的燃燒特點（二）合理控制煤中的水分：保持煤中水分是必要的，摻水工作應(yīng)在燃用前46小時內(nèi)進行，手燒爐燃煤水分應(yīng)控制在8左右為宜。對準備投入爐膛內(nèi)的煤進行檢查，有無異物，如爆炸物。合理調(diào)整引風量和鼓風量，維持爐膛負壓2030pa。各種燃料的燃料厚度燃料種類新加煤層厚度（mm）火床厚度（mm）煙煤1025200250無煙

17、煤1020200250褐煤3045300400條狀爐排（一）板狀爐排（二）拋煤機爐雙層爐排爐鏈條爐排爐（一）引燃拱混合拱后拱爐拱的分類與作用前拱（引燃拱和混合拱）：引燃拱給煤層加熱和點燃的作用。混合拱的位置較高，主要作用是促進煙氣和空氣的良好混合，延長煙氣流程，使其充分燃燒。后拱：是將燃燼區(qū)的高溫煙氣和過剩的空氣引導(dǎo)到爐膛中部和前部，以延長煙氣流程保證主燃區(qū)所需要的熱量，以及促進新煤引燃，同時提高爐排后部溫度，使固定碳燃燼。中拱：起輔助作用提高爐膛溫度。鏈條爐的燃燒調(diào)節(jié)（一）正常的煤層厚度與煤質(zhì)及顆粒大小有關(guān)，下列數(shù)據(jù)可供參考：粘結(jié)性煙煤60120mm；不粘結(jié)性煙煤80140mm;低發(fā)熱值煤1

18、00180mm?；胰埸c高灰分大及水分多的煤，其厚度應(yīng)接近上列數(shù)字高限值；水分少、灰分少及灰熔點低的煤，應(yīng)使用較薄的煤層。煤末多的煤，煤層也應(yīng)薄一些，否則送風經(jīng)過煤層時的阻力將大大增加。對易于著火的高揮發(fā)分煤，燃料供給速度要快些、煤層要薄些。燃燒工況正常，火床情況一般是距煤閘板150200mm處開始著火，距老鷹鐵500mm處完全燃燼。保持火床平整，沒有噴火口，火焰密勻燃燼段整齊一致，靠近老鷹鐵前灰渣呈暗色，煙囪排煙呈淡灰色。鏈條爐的燃燒調(diào)節(jié)（二）負荷變化調(diào)節(jié)燃煤量時有兩個途徑：一是改變煤閘板高度，也就是改變煤層厚度；二是改變爐排速度。合理配風，保持中間大，兩頭小。一次風：從爐排下部進入爐膛的空氣

19、。二次風：從爐排上部進入爐膛的空氣，二次風占總風量的510。爐膛內(nèi)部的前拱二次風的風口（一）二次風口鏈條爐排（下部風室）鏈條爐排事故的現(xiàn)象爐排斷續(xù)停止或完全停止轉(zhuǎn)動。變速箱或爐排發(fā)出碰擊聲。爐排電動機電流非正常上升。爐排傳動機構(gòu)的保險離合器動作或保險銷折斷。火床燒偏，出現(xiàn)火口。鏈條爐排事故的原因爐排兩側(cè)的調(diào)整螺絲調(diào)整不當，前后軸不平行，使爐排跑偏。鏈條太松，與鏈輪嚙合不好或鏈輪磨損嚴重，使爐排轉(zhuǎn)動不正常。爐排框架的橫梁發(fā)生彎曲，使爐排轉(zhuǎn)動不正常。爐排片折斷，或邊條銷子脫落后松動，將爐排卡住。爐排被煤中的金屬雜物或大塊焦渣卡住。爐排片因裝配過脹而拱起，或擋渣鐵的尖端下沉，將爐排卡住。兩側(cè)防焦箱距

20、爐架的間隙不合適，將爐排卡住。爐排片間隙寬窄不一，造成局部火口。邊爐條密封間隙太大或密封鐵燒壞。調(diào)風不當，造成風壓不一致。燒干煤或煤塊過大。鏈條爐排事故的處理（一）當爐排停轉(zhuǎn)時，應(yīng)立即切斷爐排電動機的電源，然后找出故障原因，予以消除。使用扳手倒轉(zhuǎn)爐排，根據(jù)用力的大小來判斷故障的輕重程度。如倒退不困難，可在倒退若干距離，同時檢查軸承溫度和電動機電流，如無異常情況即可重新啟動運行。如發(fā)現(xiàn)有鐵件等物卡住，在消除雜物后即可重新啟動。小型鏈條爐必須停爐檢查時，可用用人工加煤維持短時間運行，以迅速做好停爐檢修的準備工作，同時通知用汽部門采取相應(yīng)措施，必要時也可進行壓火停爐，組織搶修。如果擋渣鐵下沉或被焦渣

21、頂起，可從兩側(cè)看火門處用鐵鉤撥正。如不能使其恢復(fù)正常位置，則應(yīng)停止爐排運轉(zhuǎn)，進行處理.鏈條爐排事故的處理（二）對火床燒偏或出現(xiàn)火口，要采取以下處理方法：煤中要適當加水，一般在10%左右?？刹捎瞄L火床集中風力強化燃燒方式。它的優(yōu)點是能發(fā)揮后拱的優(yōu)勢，加強火焰對預(yù)燃區(qū)的輻射作用和紅煤粒的分離（即火雨），能防止火床前端吹孔（即火口）。在一定負荷下隨時調(diào)整爐排速度使火床保持一定長度.一旦發(fā)生燒偏，靠操作處理不了，可以在煤斗里用插阻力棒的辦法來處理。阻力棒是用（2538）mm的鋼管做成的，在煤斗的適當位置開些孔眼，阻力棒插入對應(yīng)煤層通風不良處，可以使這部分煤層變松，有利于通風。還可以采用松煤器。煤塊粒度的大小，摻得是否均勻?qū)θ紵绊懞艽?。運煤人員要加強這一工作，以力求塊粒分布均勻。鱗片式爐排事故的現(xiàn)象及處理（一）爐排起拱：調(diào)整鏈條；清除漏煤和漏