《鍋爐原理》講稿課件

鍋爐原理鍋爐原理1第一章概論

火力發(fā)電約占全國總發(fā)電量的70%左右，鍋爐是發(fā)電廠的三大主機之一，在火力發(fā)電廠中占重要地位。電廠生產(chǎn)過程：

燃料（煤、油、天然氣）-→熱能-→水-→蒸汽-→氣輪機膨脹作功-→帶動發(fā)電機發(fā)電。第一章概論火力發(fā)電約占全國總發(fā)電量的70%左右，2§1-1鍋爐的一般工作原理

一、煤粉鍋爐及輔助設(shè)備示意圖：

鍋：省煤器、汽包、下降管、水冷壁組成的蒸發(fā)設(shè)備和過熱器等組成的汽水系統(tǒng)。

爐：爐膛、煙道、燃燒器、空氣預熱器等組成的燃燒系統(tǒng)。

輔助設(shè)備：制粉設(shè)備、送風機、引風機、煙囪、給水設(shè)備、除灰設(shè)備、除塵設(shè)備、輸煤系統(tǒng)。

§1-1鍋爐的一般工作原理一、煤粉鍋爐及輔助設(shè)備示意圖：335噸鏈條爐35噸鏈條爐435噸煤粉爐35噸煤粉爐5鍋爐三大系統(tǒng)：

1）燃燒供給系統(tǒng)

2）汽水系統(tǒng)

3）空氣、煙氣系統(tǒng)鍋爐三大系統(tǒng)：

61-2鍋爐的參數(shù)一、鍋爐容量（額定蒸發(fā)量）鍋爐在設(shè)計蒸汽參數(shù)和保證效率下最大連續(xù)蒸發(fā)量。Kg/st/h二、蒸汽參數(shù)鍋爐出口處蒸汽壓力（MP)和溫度（℃）三、給水溫度進省煤器的給水溫度。動力中壓鍋爐給水溫度：150℃或170℃動力高壓鍋爐給水溫度：215℃動力亞臨界鍋爐給水溫度：260℃（表1-1參數(shù)）1-2鍋爐的參數(shù)一、鍋爐容量（額定蒸發(fā)量）7目前國內(nèi)已經(jīng)使用的火力發(fā)電機組為：汽輪機：600MW,鍋爐：1950t/h,壓力：25.5MP國外：汽輪機：1300MW,鍋爐：4300t/h目前國內(nèi)已經(jīng)使用的火力發(fā)電機組為：汽輪機：600MW8國內(nèi)較大電廠：

陡河電廠（155萬KW）、諫壁電廠（162.5萬KW)、清河電廠（130萬KW）、姚孟電廠（120萬KW）、神頭電廠（130萬KW）、徐州電廠（130萬KW）、秦嶺電廠（105萬KW）、錦州電廠（120萬KW）、大同二電廠（120萬KW）、富拉爾基二電廠（100萬KW）

國內(nèi)較大電廠：91-3鍋爐分類一、按用途分工業(yè)鍋爐、船舶鍋爐、電站鍋爐、機車鍋爐二、按蒸汽參數(shù)（壓力）分低壓鍋爐:1.3MP以下中壓鍋爐:2.5~3.9MP（20世紀20~40年代）高壓鍋爐:10~14MP（50年代）超高壓鍋爐:14~17MP（60年代）亞臨界鍋爐:17~22.5MP（70年代）超臨界鍋爐:22.5MP以上（70年代后）1-3鍋爐分類一、按用途分10三、按使用燃料分燃煤鍋爐燃油鍋爐燃氣鍋爐電鍋爐三、按使用燃料分燃煤鍋爐11四、按燃燒方式分1.層燃爐(火床爐)燃燒特點:燃料在爐排上燃燒。2、室燃爐燃燒特點：燃料在爐膛內(nèi)懸浮燃燒。3.旋風爐(臥式和立式兩種)粗煤粒貼旋風筒內(nèi)壁燃燒.細煤粉隨筒內(nèi)氣流一起運動懸浮燃燒.特點:a)燃燒猛烈(燃燒與風的相對速度很高).因供氧條件好,爐溫高,猛烈程度比煤粉爐高.b)燃燒在爐內(nèi)停留時間長,可燒粗煤粉(制粉設(shè)備簡單).c)排渣率高(90%以液態(tài)渣形式排出,煙氣飛灰少,為10%,有利于提高煙氣速度(飛灰對設(shè)備有磨損),加強傳熱.缺點:1)制造工藝比較復雜,對耐火材料要求高.2)風機電耗大.

3)液態(tài)渣帶走的熱損失大,4)有害氣體NO2排放量大。（很少采用）

四、按燃燒方式分1.層燃爐(火床爐)12四、沸騰爐(燃料在沸騰床內(nèi)進行燃燒).介于層燃爐和室燃爐之間.特點:a).適應(yīng)煤種廣.

煤矸石也能燃燒,礦區(qū)應(yīng)用廣.

b).強化傳熱.埋管(布置于沸騰床內(nèi)的受熱面管子)不積灰,但磨損嚴重.同樣容量爐膛可減少一半(與普通爐比).

c).低溫燃燒.①燃燒溫度900~950℃.（若溫度高,則會結(jié)渣.）②NOx量少,環(huán)境污染少.

四、沸騰爐(燃料在沸騰床內(nèi)進行燃燒).介于層燃爐和13A.氣包

B.爐內(nèi)槽型分離器

C.水冷耐火層

D.蒸發(fā)屏

E.水冷耐火層

F.分隔G.煤包

H.重力給煤機

I.水冷耐火層

J.二次風噴嘴

K.給煤槽

L.冷渣器M.過熱器

N.外槽型分離器

O.飛灰斗

P.省煤器

Q.多管旋風分離器

R.管式空氣預熱器S.再循環(huán)系統(tǒng)

T.鼓風機

U.床上燃燒器

V.一次風

這是美國巴威的內(nèi)循環(huán)爐型—其特點是采用高速床和兩級分離器。在爐膛出口前后的高溫區(qū)裝有兩組槽型(慣性)分離器作為第一級分離，而分離下來的飛灰將在爐膛內(nèi)部形成循環(huán)。在鍋爐尾部省煤器之后還有一多管(旋風)分離器作第二次分離。這種鍋爐的結(jié)構(gòu)相對簡單，布置更接近傳統(tǒng)的煤粉鍋爐，不僅鍋爐整體緊湊、簡單，而且也更便于采用傳統(tǒng)鍋爐成熟可靠的受熱面結(jié)構(gòu)。目前最大容量的這種鍋爐是裝在美國賓夕法尼亞州的燃高灰分尾煤的210t/h高壓循環(huán)流化床鍋爐。A.氣包

B.爐內(nèi)槽型分離器

C.水冷耐火層

D.蒸發(fā)屏

E14芬蘭奧斯隆循環(huán)流化床

這是奧斯隆爐型—其特點是采用高循環(huán)倍率，高溫旋風分離器，在爐膛內(nèi)可布置少量受熱面但不設(shè)外置流化床熱交換器。這種循環(huán)流化床鍋爐的大型化問題也已順利解決，已有各種容量的大型電站鍋爐在世界各地運行。最大容量的這種鍋爐是裝在美國賓夕法尼亞州約克郡的783t/h(配250MW)亞臨界壓力循環(huán)流化床鍋爐，該鍋爐已于1997年上半年投入商業(yè)運行。芬蘭奧斯隆循環(huán)流化床這是奧斯隆爐型—其特點是采用高循15德國魯齊循環(huán)流化床鍋爐1、爐膛2、旋風分離器3、過熱器4、外置式換熱器5、煤倉6、返料裝置7、石灰石進料口8、灰冷卻器9、省煤器10、空氣預熱11、除塵器12、引風機13、尾部煙道14、汽包其特點是采用高循環(huán)倍率，高溫旋風分離器和外置流化床熱交換器。雖然外置流化床熱交換器的采用使這種鍋爐略顯復雜，但也使這種鍋爐的床溫調(diào)節(jié)更加簡便，過熱器/再熱器的布置更為靈活。目前這種循環(huán)流化床鍋爐最大容量的鍋爐是法國阿爾斯通斯登工業(yè)公司制造的，裝在普羅旺斯電廠配250MW機組的700t/h亞臨界壓力循環(huán)流化床鍋爐。德國魯齊循環(huán)流化床鍋爐1、爐膛2、旋風分離器3、過熱器4、外16意志巴高克循環(huán)流化床鍋爐1、下降管2、省煤器3、過熱器4、煤倉5、加料口6、爐膛7、返料裝置8、引風機9、除塵器10、空氣預熱器11、旋風分離器這是德巴(德國巴高克)型，是德巴在歐共體資助下開發(fā)的一種低速(低倍率)循環(huán)流化床鍋爐，其設(shè)計意圖是盡可能將鼓泡床和高速循環(huán)床的優(yōu)點很好地結(jié)合起來。其特點是采用低的循環(huán)倍率和中溫(400-500oC)旋風分離這種鍋爐的結(jié)構(gòu)相對簡單，但大型化，特別是再熱器的布置，有一定困難。目前最大容量的這種鍋爐是裝在捷克的燃褐煤的350t/h高壓電站鍋爐。

意志巴高克循環(huán)流化床鍋爐1、下降管2、省煤器3、過熱器17五.按工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的流動方式分

1.自然循環(huán)鍋爐加熱水→省煤器蒸發(fā)→水冷壁加熱蒸汽→過熱器下降管：不受熱,管中全部是水上升管：受熱,管中為汽和水的混合物2、強制循環(huán)鍋爐3、直流鍋爐4、復合循環(huán)鍋爐

五.按工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的流動方式分1.自然循環(huán)鍋爐18§1-4鍋爐的安全和經(jīng)濟指標一.安全指標(鍋爐的可靠性。三種指標衡量)1.連續(xù)運行小時數(shù)=兩次檢修之間運行的小時數(shù).>4000h2.事故率=[事故停用小時數(shù)/(運行總時數(shù)+事故停用小時數(shù))]×100%<1%3.可用率=[(運行總時數(shù)+備用總時數(shù))/統(tǒng)計期間總時數(shù)]×100%>90%§1-4鍋爐的安全和經(jīng)濟指標一.安全指標(鍋爐的可靠性。三19二.經(jīng)濟性指標1.鍋爐效率：鍋爐的有效利用熱量與輸入熱量的百分比.ηgl=Q1/Qr×100%(30萬機組,設(shè)計效率92%,保證效率89%,一般為90%)2.鋼材使用率鍋爐每小時產(chǎn)生一噸蒸汽所用鋼材噸數(shù).2.5-5t/t/h

二.經(jīng)濟性指標1.鍋爐效率：鍋爐的有效利用熱量與輸入熱量的百20§1-5鍋爐發(fā)展的趨勢發(fā)展趨勢：1、大容量：容量增大一倍,每t/h的金屬用量減少5~20%。2、高參數(shù)：參數(shù)提高一檔,經(jīng)濟性提高2%.3、再熱機組：一次再熱,提高經(jīng)濟性4~5%.目前我國多采用亞臨界壓力,溫度多采用540℃,主要是考慮設(shè)備工作的可靠性.§1-5鍋爐發(fā)展的趨勢發(fā)展趨勢：21§1-6工業(yè)鍋爐型號表示方法按照標準規(guī)定方法編制：△△

△

××－××／××－×（1）（2）(3)(4)(5)(6)（1）：總體型式代號（2）：燃燒設(shè)備代號（3）：額定熱功率或額定蒸發(fā)量（4）：額定爭氣壓力或允許工作壓力（5）：過熱蒸汽溫度或出/進水溫度（6）：燃料種類代號§1-6工業(yè)鍋爐型號表示方法按照標準規(guī)定方法編制：22鍋殼鍋爐總體型式代號鍋爐總體型式代號立式水管LS立式火管LH臥式外燃WW臥式內(nèi)燃WN鍋殼鍋爐總體型式代號鍋爐總體型式代號立式水管LS立式火管LH23水管鍋爐總體型式代號鍋爐總體型式代號單鍋筒立式DL單鍋筒縱置式DZ單鍋筒橫置式DH雙鍋筒縱置式SZ雙鍋筒橫置式SH縱橫鍋筒式ZH強制循環(huán)式QX水管鍋爐總體型式代號鍋爐總體型式代號單鍋筒立式DL單鍋筒縱置24鍋爐燃燒設(shè)備代號燃燒設(shè)備代號燃燒設(shè)備代號固定爐排G拋煤機P固定雙層爐排C（層）振動爐排Z活動手搖爐排H下飼爐排A(下）鏈條爐排L沸騰爐F往復爐排W室燃爐S鍋爐燃燒設(shè)備代號燃燒設(shè)備代號燃燒設(shè)備代號固定爐排G拋煤機P固25燃料種類代號燃料種類代號燃料種類代號Ⅰ類煙煤AⅠ柴油YCⅡ類煙煤AⅡ重油YZⅢ類煙煤AⅢ天然氣QTⅠ類無煙煤WⅠ焦爐煤氣QJⅡ類無煙煤WⅡ液化石油氣QYⅢ類無煙煤WⅢ褐煤H燃料種類代號燃料種類代號燃料種類代號Ⅰ類煙煤AⅠ柴油YCⅡ26型號舉例WNG1-0.7-AⅢDZL4-1.25-WQXW2.8-1.25/95/70-AⅡQXW2.8-1.25/145-AⅡ型號舉例WNG1-0.7-AⅢ27第二章燃料§2-1燃料的化學成分和性質(zhì)一.燃料:在燃燒過程中能夠產(chǎn)生熱量的物質(zhì).

二.鍋爐用燃料1.固體:煤油、頁巖.2.液體:重油、渣油(石油煉制后的殘余物)、點火時用柴油、輕油.

3.氣體-天然氣、高爐煤氣、焦爐煤氣

第二章燃料§2-1燃料的化學成分和性質(zhì)28三.煤的成分C、H、O、N、S、A、W

1.碳(C)

a.含量:50~90%.是主要可燃元素,含量多少與地質(zhì)年齡有關(guān).

無煙煤、煙煤、貧煤、褐煤、泥煤、煤矸石

b.形式:固定碳(單質(zhì)狀態(tài)).

c.對運行的影響:含碳高的煤不易著火.

d.發(fā)熱量:32700kj/kg.2.氫(H)

a.含量:3~6%隨地質(zhì)年齡升高而降低.

b.形式:與氧結(jié)合生成水,或成為有機物.

c.運行:含量越高,越容易燃燒.

d.發(fā)熱量:120×103kj/kg.三.煤的成分C、H、O、N、S、A、W293.硫(S)

a.含量:一般為<1~1.5%.無煙煤、貧煤、劣質(zhì)煙煤可達3~8%

b.形式:可燃硫:有機硫、黃鐵礦硫（FeS2)灰分中硫:硫酸鹽硫

c.運行:二氧化硫,三氧化硫腐蝕設(shè)備,含有氧化硫的煙對人畜有害.

對水冷壁、過熱器的腐蝕,對空氣預熱器的低溫腐蝕.

當金屬壁溫低于酸露點溫度時會在金屬壁上凝結(jié)成硫酸,腐蝕金屬.

d.發(fā)熱量:低,9040kj/kg3.硫(S)a.含量:一般為<1~1.5%.無煙煤304.氧(O)和氮(N)

a.含量:O:1~40%.無煙煤1~2%.泥煤40%

N:0.5~2%.

b.形式:O與H或C結(jié)合,使可燃成分下降.

5.灰份-燃料完全燃燒后形成的固態(tài)殘余物的統(tǒng)稱

a.含量:5~35%b.運行:使燃料發(fā)熱量下降,妨礙可燃物質(zhì)與氧氣的接觸.煙氣速度高時會引起飛灰對受熱面的磨損.煙氣速度低時會引起積灰.灰分是影響燃煤質(zhì)量的主要成分.

4.氧(O)和氮(N)

a.含量:O:1~40%.316.水分(W)

a.含量:2~50%

b.形式:外部水分(表面水分)-煤由于自然干燥所失去的水分.

內(nèi)部水分(固有水分)-空氣風干狀態(tài)下仍殘留煤中的水分.

分析水分:煤在規(guī)定溫度和相對濕度下進行自然干燥,干燥后煤樣中所含有的內(nèi)部水分.

c.運行:不利燃燒,燃燒溫度下降,引起低溫受熱面的積灰和腐蝕,煤粉制備困難,煙氣量上升,電耗上升.6.水分(W)a.含量:2~50%32§2-2燃料的成分分析基礎(chǔ)與換算一.燃料的成分分析基礎(chǔ)煤中水分和灰分的含量會隨外界條件而變化，其他成分的百分量也隨之變化，所以，在說明煤中各種成分的百分含量時，必須同時注明百分數(shù)的基準，常用的基準有以下四種：1.應(yīng)用基-鍋爐燃料的實際應(yīng)用成分.以包括全部水分和灰分的燃料作100%的成分.用y表示.Cy+Hy+Oy+Ny+Ay+Wy+Sy=100%（作鍋爐熱力計算時采用，原煤水分也用應(yīng)用基表示。）§2-2燃料的成分分析基礎(chǔ)與換算一.燃料的成分分析基礎(chǔ)332.分析基實驗室進行燃料(除去自然干燥水分后)分析時的燃料成分,用f表示.Cf+Hf+Of+Nf+Sf+Af+Wf=100%不用煤種的水分常用Wf表示,可排除開采,運輸和儲存等對煤的水分含量的影響.

2.分析基實驗室進行燃料(除去自然干燥水分后)分析時的燃料成343.干燥基去掉全部水分的燃料成分,用g表示.Cg+Hg+Og+Ng+Sg+Ag=100%用Ag來表示不同煤的灰分大小,可確切地反映出煤的灰分雜質(zhì)含量,而不受水分變化的影響.4.可燃基可燃基即去掉水分和灰分的燃料成分,用r表示.Cr+Hr+Or+Nr+Sr=100%可燃基常用來表示煤的有機物中各種元素的成分和煤的揮發(fā)分(用Vr表示.)3.干燥基去掉全部水分的燃料成分,用g表示.35二.燃料分析基礎(chǔ)的換算如表2-1.

二.燃料分析基礎(chǔ)的換算如表2-1.

36§2-3燃料的某些特性一.揮發(fā)分:Vr它是指一定溫度下(900+10℃）,隔絕空氣加熱煤（7分鐘）,煤中有機物分析出的氣態(tài)物質(zhì).(包括:H2,CmHn,CO,少量O2,N2,CO2)1.揮發(fā)分=f(加熱濕度,時間,煤量).2.揮發(fā)分與煤質(zhì)關(guān)系:煤的碳化程度越深(如無煙煤),Vr越小無煙煤:Vr=2-10%.(最小)褐煤:Vr=37-60%.(最多)3.揮發(fā)分易著火燃燒:Vr越大,著火越容易.

§2-3燃料的某些特性一.揮發(fā)分:Vr37二.焦碳煤中水分與揮發(fā)分逸出后留下的固體物質(zhì)叫焦碳.焦碳=灰分+固定碳三.煤的發(fā)熱量1.定義-單位量的燃料完全燃燒時所放出的熱量.對氣體:1Nm3.對固,液體:1kg.2.高位/低位發(fā)熱量.高位發(fā)熱量:1kg燃料完全燃燒時放出的全部熱量中包括煙氣中水蒸汽凝結(jié)時放出的熱量.低位發(fā)熱量:1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量中不包括煙氣中水蒸汽凝結(jié)時放出的熱量.

二.焦碳煤中水分與揮發(fā)分逸出后留下的固體物質(zhì)叫焦碳.38

3.同一基準,高低位發(fā)熱量的換算

3.同一基準,高低位發(fā)熱量的換算39

4.各種基發(fā)熱量的換算

（1）、不同基準高位發(fā)熱量換算換算系數(shù)采用表2-1中系數(shù)。例：已知Qgr,求QgyQgy=Qgr×(100-Ay-Wy)/1004.各種基發(fā)熱量的換算（1）、不同基準高位發(fā)熱量換算40（2）、不同基準低位發(fā)熱量換算例：已知Qdr求Qdy途徑：先由Qdr求Qgr,再由Qgr求Qgy，由Qgy求出Qdy。（2）、不同基準低位發(fā)熱量換算例：已知Qdr求Qdy415.折算成分對應(yīng)于每4190kj/kg發(fā)熱量的成分

5.折算成分對應(yīng)于每4190kj/kg發(fā)熱量的成分42由于各種煤的發(fā)熱量差別很大，有的煤發(fā)熱量僅有8370kJ／kg(2000kcal／kg)左右，有的高達293l0kJ/Kg(7000kcal／kg)。為了計算電廠煤耗和廠礦編制計劃的方便，規(guī)定低位發(fā)熱量為29310KJ/Kg(7000kcal/Kg)的煤為標準煤。由于各種煤的發(fā)熱量差別很大，有的煤發(fā)熱量僅43四.灰的性質(zhì)㈠害處:1.管子上積灰影響傳熱效率,使ηgl下降.2.灰塵排入大氣污染環(huán)境.3.含灰量大不易燃燒.4.灰多使磨煤的電耗增加.5.灰在溫度較高時會熔化,引起結(jié)渣。（輕則影響運行,嚴重時被迫停爐）四.灰的性質(zhì)㈠害處:44㈡灰的性質(zhì)1.熔化性變形溫度t1、軟化溫度t2、熔化溫度t32.燒結(jié)性產(chǎn)生高溫燒結(jié)性積灰㈡灰的性質(zhì)1.熔化性45§2-4煤的分類

1.無煙煤:Vr<10%.Cy=95%.Ay,Wy少.Q=21000~25000kj/kg2.貧煤:Vr=10~20%焦粒為粉狀.3.煙煤:Vr=10~45%Cy=40~60%.Ay,Wy較少.4.褐煤:Vr=40~50%V析出溫度低,因此極易燃燒.Wy=20~50%水分大,磨煤需烘干.Ay＝6~50%，發(fā)熱量低．5.泥煤:Vr=70%易著火,不結(jié)焦.發(fā)熱量低.Q=8000~10000kj/kg.6.洗中煤:煙煤洗后的殘余物,發(fā)熱量低.7.煤矸石:Q=4000~8000kj/kg

§2-4煤的分類1.無煙煤:Vr<10%.Cy46第三章鍋爐燃燒計算與熱平衡燃燒產(chǎn)物:煙氣,灰,碳粒.計算內(nèi)容：a)燃燒所需空氣量：選擇送風機.b)計算單位時間內(nèi)流經(jīng)各個受熱面的煙氣量.c)單位時間內(nèi)流經(jīng)各個受熱面的焓.幾點說明:a.固、液燃料以1kg為計算標準.氣體燃料以1Nm3為計算標準.b.所有氣體都認為是理想氣體.

1kmol=22.4Nm3第三章鍋爐燃燒計算與熱平衡燃燒產(chǎn)物:煙氣,灰,碳粒.47§3-1空氣量計算和過量空氣系數(shù)一.理論空氣量.定義:1kg應(yīng)用基燃料完全燃燒,且燃燒產(chǎn)物(煙氣)中無剩余氧存在時所需的空氣量.(V0表示）

V0計算：§3-1空氣量計算和過量空氣系數(shù)一.理論空氣量.48分別計算后可得理論空氣量為：分別計算后可得理論空氣量為：49二.過量空氣系數(shù)實際中燃料在爐膛內(nèi)進行燃燒時,不能做到燃料與空氣的理想混合.實際供給的空氣量V與理論空氣量V0的比值稱為過量空氣系數(shù).常用爐膛出口處的過量空氣系數(shù)αl//表示空氣對燃燒的影響。燃燒效率最高時的過量空氣系數(shù)稱為最佳過量空氣系數(shù).漏風系數(shù)β=漏入空氣量/理論空氣量V0二.過量空氣系數(shù)實際中燃料在爐膛內(nèi)進行燃燒時,不能做到50§3-2燃燒產(chǎn)物(煙氣量)的計算一.理論煙氣量:燃料在供給理論空氣量的狀況下完全燃燒后所產(chǎn)生的煙氣容積稱之為理論煙氣量.Vy0,Nm3/kg

煙氣的組成成分:CO2,SO2,H2O,N2.

§3-2燃燒產(chǎn)物(煙氣量)的計算一.理論煙氣量:51二.實際煙氣容積鍋爐中的實際燃燒過程是在過量空氣系數(shù)α>1的條件下進行的.Vy=Vy0+1.016(α-1）V0二.實際煙氣容積鍋爐中的實際燃燒過程是在過量空氣系數(shù)α52§3-3煙氣分析常用煙氣分析方法：化學吸收法，電氣測量法，色譜分析法。奧氏氣體分析儀原理：用某種吸收劑與煙氣接觸，該種吸收劑能夠吸收煙氣中某種成分，而不能吸收其他成分。1.KOH溶液-吸收CO2,SO2.2.焦性沒食子酸的堿溶液-吸收O23.氧化亞銅的氨溶液-吸收CO以上吸收劑有雙重吸收作用,測量時秩序不能顛倒,利用量筒可以測得每次吸收后煙氣減少的容積,此減少的容積就是被吸收的氣體容積,這樣利用煙氣分析儀可以方便的測出各組成氣體在煙氣容積中的百分比.

§3-3煙氣分析常用煙氣分析方法：化學吸收法，電氣測量法，53§3-4不完全燃燒方程式一.完全燃燒方程式.燃料在爐膛中完全燃燒,煙氣分析所得到的RO2,O2與燃料的元素分析之間必然存在一定的關(guān)系式,這個關(guān)系式就叫做完全燃燒方程式.

二.不完全燃燒方程式.

在實際運行鍋爐中,燃燒剩余物中有CO和O2,不完全燃燒情況下,燃燒滿足的方程?！?-4不完全燃燒方程式54§3-6空氣和煙氣焓的計算在進行鍋爐設(shè)計計算,校核計算以及整理鍋爐實驗結(jié)果時,都需要知道空氣和燃燒產(chǎn)物的焓.一.空氣焓的計算1.理論空氣焓2.實際空氣焓

§3-6空氣和煙氣焓的計算在進行鍋爐設(shè)計計算,校核計算以及55二.煙氣焓

煙氣是由多種成分組成的混合氣體,同時還夾帶一定數(shù)量的飛灰.當α>1,煙氣溫度為δ時,煙氣焓等于理論煙氣焓,過量空氣焓和飛灰焓三部分之和.即：其中：二.煙氣焓煙氣是由多種成分組成的混合氣體,同時還夾56§3-7熱平衡鍋爐機組熱平衡---指輸入鍋爐機組的熱量與鍋爐機組輸出熱量之間的平衡.熱平衡意義---表明了燃料的熱量有多少被有效利用,有多少變?yōu)闊崃繐p失,這些損失又表現(xiàn)在哪些方面.目的:找出引起熱量損失的原因,提出減少損失的措施,有效地提高鍋爐效率,以節(jié)約能源.

§3-7熱平衡鍋爐機組熱平衡---指輸入鍋爐機組的熱量與鍋57一.熱平衡方程式:

輸入=輸出Qr=Q1(有效）+Q2(排煙）+Q3(化學）+Q4(機械）+Q5(散熱）+Q6（其他）相對熱損失（輸入熱量的百分率）100=q1+q2+q3+q4+q5+q6鍋爐效率為：一.熱平衡方程式:輸入=輸出58二、輸入熱量低位發(fā)熱量燃料帶入物理熱空氣預先加入熱（暖風機）霧化熱二、輸入熱量低位發(fā)熱量59三、損失1、q4：機械未完全燃燒損失設(shè)計時按經(jīng)驗推薦數(shù)值選取運行時通過熱平衡測定，但飛灰量難以準確收集，一般采用灰平衡法計算：三、損失1、q4：機械未完全燃燒損失60《鍋爐原理》講稿課件61影響q4的因素：燃料性質(zhì)燃燒設(shè)備、方式負荷過量空氣系數(shù)運行水平影響q4的因素：燃料性質(zhì)622、q3:化學不完全燃燒損失也叫可燃氣體不完全燃燒損失,是指鍋爐排煙中殘留的可燃氣體和重碳氫化合物等未放出其燃燒熱而造成的熱損失.

(1)氣體燃料:

2、q3:化學不完全燃燒損失也叫可燃氣體不完全燃燒損失,是指63(2)固體燃料:

測試時采用：q3=3.2×αpy×CO(2)固體燃料:測試時采用：q3=3.2×αpy×CO64影響q3因素：燃料性質(zhì)爐膛過量空氣系數(shù)爐內(nèi)溫度爐內(nèi)空氣動力場組織計算時選?。好悍蹱t：q3=0氣體、液體鍋爐：q3=0.5%層燃爐：q3=（0.5~1.0）%影響q3因素：燃料性質(zhì)653.排煙熱損失q2高溫煙氣離開最后受熱面，造成的損失。是鍋爐損失中最大的一項。3.排煙熱損失q2高溫煙氣離開最后受熱面，造成的損失。是鍋66影響q2的因素：排煙溫度過量空氣系數(shù)與漏風系數(shù)燃料性質(zhì)運行水平影響q2的因素：排煙溫度67αqq2q3q4Q2+q3+q4αqq2q3q4Q2+q3+q4684.散熱損失由于鍋爐爐墻,鍋筒,集箱,汽水管道,煙風管等部件溫度高于周圍大氣溫度而向四周散失的熱量.

4.散熱損失由于鍋爐爐墻,鍋筒,集箱,汽水管道,煙695.灰渣熱損失由灰渣排出爐外帶走的熱損失.

5.灰渣熱損失由灰渣排出爐外帶走的熱損失.70§4-8鍋爐效率及燃料消耗量的確定實際燃料消耗量:§4-8鍋爐效率及燃料消耗量的確定實際燃料消耗量:71計算燃料消耗量:

計算燃料消耗量:72保熱系數(shù)φ=煙道受熱面吸熱量/煙氣在煙道中放熱量=受熱面?zhèn)鹘o工質(zhì)熱量/(受熱面?zhèn)鹘o工質(zhì)熱量+散熱)保熱系數(shù)φ=煙道受熱面吸熱量/煙氣在煙道中放熱量73第四章煤粉制備

現(xiàn)代中型和大型鍋爐一般均采用煤粉燃燒,原煤先經(jīng)碎煤機打碎,然后在磨煤機中制成煤粉.

§4-1煤粉

一、煤粉特性1.煤粉細度(即煤粉顆粒大小).1)定義-用某篩子上篩后的煤粉剩余量占篩分煤粉總量的百分比定義為煤粉細度.電廠鍋爐用煤多為20~60μm。第四章煤粉制備現(xiàn)代中型和大型鍋爐一般均采用煤粉燃燒,原煤742)經(jīng)濟細度:使不完全燃燒損失和制粉能耗最小時的煤粉細度.3)影響經(jīng)濟細度的主要因素:a.與煤種有關(guān)b.磨煤機和分離器的性能性能決定煤粉顆粒的均勻程度.c.燃燒方式:旋風爐可燒粗些的煤粉,甚至碎煤屑.

4）經(jīng)濟細度的確定使q4與qm之和為最小。2)經(jīng)濟細度:使不完全燃燒損失和制粉能耗最小時的煤粉細度.3752.煤粉的顆粒組成特性.

用一套篩孔尺寸不同的標準篩子進行篩分得到的煤粉顆粒組成曲線,稱為篩分曲線D：通過篩子煤粉量。R：流在篩子的煤粉量。2.煤粉的顆粒組成特性.用一套篩孔尺寸不同的標準76篩分曲線用途：1、直觀比較煤粉的相對細度。2、比較煤粉的均勻程度。對曲線用公式描寫；Rx—篩子上煤粉剩余量。b—煤粉細度系數(shù)n—煤粉均勻性指標討論：保持R90不變，n增加，則R200減小，即過粗粉少。保持R200不變，n增加，則R90增加，即過細粉少。顯然n越大，過粗粉、過細粉都少，煤粉均勻。篩分曲線用途：1、直觀比較煤粉的相對細度。773.煤粉水分

水分過大,要影響煤粉流動性和著火.煤粉過于干燥,褐煤、煙煤與空氣接觸易自燃和爆炸。煤粉的水分Wmf接近分析水分Wf時比較合適.3.煤粉水分

水分過大,要影響煤粉流動性和著火.784.煤粉的爆炸性.1).Vr<10%的煤粉或?qū)τ跓熋好悍哿?gt;100μm時,爆炸可能性很小.2).遇到明火時會爆炸.3).嚴格控制制粉系統(tǒng)末端氣粉混合物的溫度.4).裝防爆門.4.煤粉的爆炸性.79二.煤的可磨系數(shù)Kkm1.定義:將質(zhì)量相等的標準燃料和試驗燃料由相同的初始粒度磨制成細度相同的煤粉時,消耗能量的比值稱為試驗燃料的可磨性系數(shù),以Kkm表示：Kkm=Eb/EsEb：標準煤能耗Es：實驗煤能耗

二.煤的可磨系數(shù)Kkm802.Kkm的測定和計算公式a.BTи-全蘇熱工研究所的測量方法.粒度2.36～3.33mm的空氣干燥煤樣500g，用小型瓷制成的球磨機磨15分鐘，測定R90s值代如公式：KkmBTи＝2（ln100/R90s)2/3我國范圍：0.8～2.0；<1.2為難磨煤；>1.5為易磨煤。標準煤為1。2.Kkm的測定和計算公式81b.哈氏法.粒度0.59～1.19mm，50g，中速磨磨3分鐘，取出后篩分20分鐘。Kkmha=13+6.93D74D74：通過孔徑為74μm篩子的煤粉量。KkmBTи＝0.034（Kkmha）1.25+0.61b.哈氏法.82三、煤的磨損指數(shù)1、定義：表示煤對磨煤機金屬研磨部件磨損的輕重程度的指數(shù)。用Ke表示。Ke＝m/10τKe<2.0磨損性不強Ke：2.5～3.0磨損性較強Ke：3.5～5.0磨損性很強Ke>5.0磨損性極強三、煤的磨損指數(shù)83§4-2磨煤機分類（按轉(zhuǎn)速分）1.低速：15~25轉(zhuǎn)/分筒式鋼球磨煤機（DTM型）2.中速:50~300轉(zhuǎn)/分中速平盤磨,E型磨,碗式磨3.高速:750~1500轉(zhuǎn)/分風扇磨,錘擊磨

§4-2磨煤機分類（按轉(zhuǎn)速分）84一.球磨機1.結(jié)構(gòu):磨煤部分直徑2-4M,長3-10M的圓桶,內(nèi)裝大量鋼球(直徑25~60mm).從內(nèi)到外分為五層:護甲-波浪型錳鋼石棉-絕熱筒體-鋼板毛氈-隔音外殼-鐵皮一.球磨機1.結(jié)構(gòu):磨煤部分直徑2-4M,長3-10M的圓桶85《鍋爐原理》講稿課件86《鍋爐原理》講稿課件872.原理:利用低速旋轉(zhuǎn)的滾筒帶動筒內(nèi)鋼球運動,通過鋼球?qū)υ旱淖矒?擠壓,研磨,碾壓,將煤磨成煤粉.特點:干燥與磨煤同時進行,采用熱空氣作為干燥劑.3.影響磨煤機工作的主要因素(1)臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速

n<<nljn<nljn≥nlj最佳工作轉(zhuǎn)速:筒體內(nèi)最外層鋼球有最大提升高度時的轉(zhuǎn)速.

2.原理:利用低速旋轉(zhuǎn)的滾筒帶動筒內(nèi)鋼球運動,通過鋼球?qū)υ?8(2)裝球率φ(鋼球充滿系數(shù))a.定義:鋼球容積占筒體容積的百分比.b.磨煤機出力與φ的關(guān)系.Bm=C1φ0.6c.最佳鋼球充滿系數(shù)φzj當護甲結(jié)構(gòu)和鋼球尺寸不變時,每一個筒體轉(zhuǎn)速下有一個最佳鋼球充滿系數(shù).

d.鋼球磨損錳鋼：100~300g/t，鑄鐵：400~1500g/t(2)裝球率φ(鋼球充滿系數(shù))89(3)筒內(nèi)存煤量與磨煤出力要求：Bzm/G>0.15(4)通風量通風量大，磨煤出力大，煤粉粗，磨煤電耗低但通風電耗高。最佳通風量應(yīng)使磨煤與通風電耗之和最小。P63公式(4-13)(3)筒內(nèi)存煤量與磨煤出力904.磨煤機的磨煤出力磨煤出力:保證煤粉細度,每小時所磨制的原煤的噸數(shù).干燥出力：單位時間內(nèi)將煤由最初水分Wf干燥為磨煤水分Wmf的能力。P64公式(4-14)磨煤機的磨煤出力受磨煤與干燥條件的限制。4.磨煤機的磨煤出力915.評論:優(yōu)點:1)通用性廣,可用于所有煤種(包括無煙煤,高灰分劣質(zhì)煤).2)工作可靠性高,連續(xù)工作時間長.3)滿載運行.缺點:1)磨煤電耗大,為中速磨的2倍多.2)設(shè)備笨重,投資大占地大.3)均余指數(shù)n值低.4）在低負荷或變負荷時運行不經(jīng)濟。5.評論:92二.中速磨煤機分類:平盤式磨碗式磨E型磨1.平盤磨(1)工作原理:原煤在兩個碾磨部件的表面之間,在壓緊力的作用下受到擠壓和碾磨而被粉碎成煤粉.(2)特點:干燥能力受限制(煤的干燥基本上是在磨盤上方的空間內(nèi)進行,在磨盤上的干燥作用不大).(3)優(yōu)點:省鋼材,耗電少,占地面積小,噪音小,煤粉均余指數(shù)n高.

二.中速磨煤機93《鍋爐原理》講稿課件94三.高速磨1.風扇式磨煤機:結(jié)構(gòu)與風機相似,由一個工作葉輪及蝸殼組成.工作原理:原煤隨干燥劑進入磨煤機,被轉(zhuǎn)動的沖擊板打碎,拋到護甲上的煤再次被擊碎,合格的煤粉經(jīng)分離器送入燃燒器,不合格的粗粉返回磨煤機重磨.

三.高速磨95特點:(1)干燥條件好(磨在磨煤機中處于懸浮狀態(tài),通風強烈)(2)磨煤,干燥,輸粉一體(制粉系統(tǒng)簡化,減少了排粉機)(3)干燥劑:熱風+煙氣(但磨損嚴重,煤粉粗)適用煤種:煙煤（可磨系數(shù)大于1.5）,褐煤.

特點:(1)干燥條件好(磨在磨煤機中處于懸浮狀態(tài),通風強烈)96§4-3制粉系統(tǒng)分類：直吹式，儲倉式一.直吹式:是指煤經(jīng)磨煤機磨成煤粉后直接吹入爐膛燃燒.磨煤機磨制的煤粉全部直接送入爐膛內(nèi)燃燒,制粉量在任何時候均等于鍋爐的燃燒消耗量,即制粉是隨鍋爐負荷的變化而變化的.（多選用中速磨）系統(tǒng)簡單,對可靠性、運行水平要求很高.正壓式：排粉機裝在磨煤機前。負壓式：排粉機裝在磨煤機后?！?-3制粉系統(tǒng)分類：直吹式，儲倉式97《鍋爐原理》講稿課件98負壓直吹系統(tǒng)流程正壓直吹系統(tǒng)流程負壓直吹系統(tǒng)流程99二.儲倉式制粉系統(tǒng)1.適用煤種:無煙煤,K<1.2的煙煤,折算灰粉A>9的劣質(zhì)煙煤.2.乏氣送粉系統(tǒng):(1)磨煤機入口有四根管子:原煤,熱風管,回粉管,再循環(huán)管.(2)旋風分離器(細粉分離器):約90%的煤粉被分離出來,經(jīng)鎖氣器,切換擋板送入煤粉倉,或經(jīng)螺旋輸粉機送入煤粉倉.上部出來的磨煤乏氣(含10%的極細煤粉)被排粉機吸收,作為一次風輸送煤粉進入爐膛.(3)排粉機:

a.抽吸乏氣

b.直接抽吸熱風(4)鎖氣器:不允許氣體倒流.(5)吸潮管:防止煤粉倉受潮,煤粉結(jié)塊.

(6)防爆門:爆炸時,首先被爆破,釋放高壓.

二.儲倉式制粉系統(tǒng)1003.熱風送粉系統(tǒng)

當燃用無煙煤,貧煤和劣質(zhì)煤時,為穩(wěn)定著火燃燒，常利用熱空氣作為一次風輸入煤粉.三次風:磨煤乏氣經(jīng)燃燒器中專門的噴口送入爐內(nèi)燃燒.3.熱風送粉系統(tǒng)當燃用無煙煤,貧煤和劣質(zhì)煤時,為101三.兩種制粉系統(tǒng)比較1.直吹式:系統(tǒng)簡單,設(shè)備部件少,電耗大.儲倉式:部件多,管路長,初投資大,磨煤機出力不受鍋爐負荷影響.2.負壓直吹式排粉機磨損較快.儲倉式:含少量細粉的乏氣經(jīng)過排粉機,工作安全.3.直吹式:可靠性差.儲倉式:可靠性高(磨煤機的工作對鍋爐影響較小)4.倉儲式:鍋爐負荷變動時,只要調(diào)節(jié)給粉機,方便靈活.直吹式:鍋爐負荷變動時,要以改變給煤量開始,惰性較大.

三.兩種制粉系統(tǒng)比較1.直吹式:系統(tǒng)簡單,設(shè)備部件少,電耗大102第五章燃燒過程理論基礎(chǔ)

§5-1燃燒化學反應(yīng)動力學基礎(chǔ)化學反應(yīng)動力學-研究化學反應(yīng)機理和反應(yīng)速度的科學.一.燃燒反應(yīng)速度:燃燒是指燃料與氧的劇烈化學反應(yīng).鍋爐內(nèi)的燃燒反應(yīng)包括:均相燃燒(或單相燃燒)-氣體燃料在空氣中燃燒.

多相燃燒-固體燃料在空氣中燃燒.

第五章燃燒過程理論基礎(chǔ)§5-1燃燒化學反應(yīng)動力學基礎(chǔ)1031.反應(yīng)速度w.通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示.

2.按質(zhì)量作用定律可得w與c的關(guān)系:對于均相反應(yīng),在一定溫度下化學反應(yīng)速度與參加反應(yīng)的各反應(yīng)物的濃度乘積成正比,而各反應(yīng)物濃度項的方次等于化學反應(yīng)式中相應(yīng)的反應(yīng)系數(shù).

1.反應(yīng)速度w.104二.影響化學反應(yīng)速度的因素:1.壓力P定容時,P升高,則C升高,ω升高

T=cost時,反應(yīng)速度ω主要決定于反應(yīng)物濃度.2.溫度

K=k0e-E/RT二.影響化學反應(yīng)速度的因素:105四.著火溫度.1.定義:由緩慢的氧化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)能自動加速到高速燃燒狀態(tài)的瞬間過程稱為著火.著火時反應(yīng)系統(tǒng)的溫度稱為著火溫度.熱力著火-由于溫度不斷升高而引起著火.2.著火溫度與熄火溫度.以煤粉空氣混合物在燃燒室內(nèi)的燃燒情況為例

四.著火溫度.106放熱量：Q1=k0exp(-E/RT)CO2nVQr其中CO2n：煤粉反應(yīng)表面氧濃度散熱量：Q2=αS(T-Tb)其中α：綜合發(fā)熱系數(shù)（αf+αd)放熱量：Q1=k0exp(-E/RT)CO2nVQr107TTb1Tb2TzhTxhQ1,Q2Q1Q2/Q2//Q2///12345TTb1Tb2TzhTxhQ1,Q2Q1Q2/Q2//Q2/108§5-2燃燒反應(yīng)的動力區(qū)與擴散區(qū)

塊煤,碎煤,煤粉以及碳的燃燒屬于固體與氣體之間進行的多相燃燒反應(yīng),反應(yīng)是在固相表面進行的.一.固相表面上的多相燃燒過程.1、碳粒燃燒模型2、5個燃燒過程(1)參加燃燒的氧氣從周圍環(huán)境擴散到反應(yīng)表面.

氧的擴散速度:(2)氧氣被燃料表面吸附.(3)在燃料表面進行燃燒化學反應(yīng).(4)燃燒產(chǎn)物由燃料表面解吸附.(5)燃燒產(chǎn)物離開燃料表面,擴散到周圍環(huán)境中.

§5-2燃燒反應(yīng)的動力區(qū)與擴散區(qū)塊煤,碎煤,煤粉以及碳109二.多相燃燒反應(yīng)速度

多相燃燒反應(yīng)速度取決于5個過程中進行得最慢的過程,研究指出,取決于(1),(3)兩個過程.在碳粒表面上發(fā)生反應(yīng)的氧量應(yīng)該等于經(jīng)由邊界層擴散進來的氧,這樣,就可以利用化學反應(yīng)速度和汽流的擴散速度來表示燃燒速度.二.多相燃燒反應(yīng)速度多相燃燒反應(yīng)速度取決于5個過程中進110按照氧向反應(yīng)表面的輸送速度以及它在反應(yīng)表面的消耗速度,兩者隨溫度變化情況,可以明顯區(qū)分出碳粒子的燃燒有三個截然不同的區(qū)域.(1)動力區(qū)(2)擴散區(qū)(3)過渡區(qū)

按照氧向反應(yīng)表面的輸送速度以及它在反應(yīng)表面的消耗速度,兩者隨111§5-3煤和煤粉的燃燒一.煤粉燃燒:燃燒過程:析出水分析出揮發(fā)分揮發(fā)分燃燒加熱焦碳,揮發(fā)分火焰消失后,焦碳燃燒形成灰渣

§5-3煤和煤粉的燃燒一.煤粉燃燒:112從燃燒過程來看,揮發(fā)分的著火發(fā)生在焦碳之前,它們分兩個階段,但又是連續(xù)進行的,焦碳燃燒是主要過程(占全部燃燒時間的90%).近代學者提出:

a.揮發(fā)分析出貫穿燃燒的全過程.

b.揮發(fā)分和焦碳同時著火燃燒.

從燃燒過程來看,揮發(fā)分的著火發(fā)生在焦碳之前,它們分兩個階段,113二.碳粒的燃燒以碳粒的燃燒作為焦碳燃燒理想的物理模型.碳粒的燃燒是個復雜的物理化學過程.(1)一次反應(yīng)與二次反應(yīng).

還伴隨有二次反應(yīng).

二.碳粒的燃燒以碳粒的燃燒作為焦碳燃燒理想的物理模型.114在不同溫度下,上述反應(yīng)以不同的方式組合成不同的燃燒過程.：碳粒在靜止的空氣中碳粒受到空氣流沖刷

其他因素

在不同溫度下,上述反應(yīng)以不同的方式組合成不同的燃燒過程.：碳115第六章燃燒設(shè)備§6-1直流燃燒器一.直流射流W0C0T0θ射流等速核心區(qū)射流內(nèi)邊界對流邊界層初始段主體段轉(zhuǎn)折截面w0射流外邊界2Ra第六章燃燒設(shè)備§6-1直流燃燒器W0C0T0θ射流等1161.基本概念(1)等速核心區(qū)：射流的中心部位有一核心區(qū),區(qū)內(nèi)的速度均與初始速度W0相同.(2)射流內(nèi)邊界:維持流速等于初速W0的邊界.(3)射流外邊界:射流與周圍靜止介質(zhì)的邊界面.(4)射流轉(zhuǎn)折截面:核心區(qū)消失處截面.(5)射流的主體段:中心速度開始衰減.(6)射流的初始段:主體段左面.(7)擴展角θ:射流外界線的交角.

1.基本概念117二.基本特征:1.擴展角.圓型：a=0.0733(紊流系數(shù)）

2.無因次速度表明主體段內(nèi)射流軸線速減規(guī)律。軸心線上速度隨射流的軸向距離X的變化

3.射程.指由噴口治射流軸線到某一截面的距離L，該截面內(nèi)最大軸向速度Wm=0.05W0

二.基本特征:118對圓形噴口：R0越大，射程L越遠。大噴口比小噴口有更大的射程。對圓形噴口：1194.無因次流量.由于射流不斷卷吸周圍介質(zhì)，所以沿射流流動方向流量是逐漸增加的.

當R0由大變小時，Q增加，即相對卷吸周圍介質(zhì)的量增加。4.無因次流量.120三.直流式燃燒器

直流燃燒器是由一組圓形,矩形或多邊形的噴口所組成,煤粉和空氣分別由不同噴口噴進爐膛,1,2次風都是直流噴射.1.優(yōu)點:(1)著火條件好.(2)氣流的后期混合強烈.(3)可控制二次風混入的遲早.(4)煤種適應(yīng)性較廣.

三.直流式燃燒器直流燃燒器是由一組圓形,矩形或多邊形的噴口121《鍋爐原理》講稿課件1222.分類.(1)均等配分(2-1-2-1型).a.一.二次風口間隔布置,且間距相對較近,使著火后二次風能更快混入,及時充分地供應(yīng)給焦碳的燃燒.

2.分類.123b.側(cè)二次風式.側(cè)二次風是指在煤粉噴口的外側(cè)(噴嘴側(cè))與一次風平行布置的二次風.特點:①一次風在爐膛內(nèi)側(cè),有利著火.②二次風在外側(cè),使與爐墻接觸的是一層二次風,利于防止結(jié)渣.③氣流高度短,寬度大,剛性好.

b.側(cè)二次風式.124c.十字風.

冷卻一次風噴口減少煤粉和氣流速度分布不均勻程度。c.十字風.125(2)分級配風(2-1-1-2型)(無煙煤型)分級配風：把燃燒所需的二次風分級分階段送入燃燒的煤粉氣流中。特點：①一次風口相對集中布置,局部煤粉濃度升高.②采用狹長的一次風噴口,增大煤粉氣流的著火周界.③一,二次風噴口間距較大,兩者混合較晚.

(2)分級配風(2-1-1-2型)(無煙煤型)126a.周界風:作用:冷卻一次風噴口,防止結(jié)渣,補充空氣,防止煤粉離析.缺點:本身要吸熱.

a.周界風:作用:冷卻一次風噴口,防止結(jié)渣,補充空氣,防止127b.夾心風:優(yōu)點:加強一次風射流剛性,減輕其偏轉(zhuǎn)程度,有助于防止結(jié)渣,及時補充空氣一次風射流尾部變狹,使煤粉濃度局部集中.b.夾心風:1283.二次風.相對于一次風噴口的位置分為:上、中、下二次風.上二次風:壓住火焰,穩(wěn)定火焰中心,不使出口煙溫升高.補充煤粉燃燒和燃盡所需的氧氣.強化過程所需氣流擾動.中二次風:補充煤粉燃燒和燃盡所需的氧氣.強化過程所需氣流擾動.下二次風:托住火焰.托住煤粉顆粒.保證下排燃燒器所需空氣.3.二次風.1294.三次風.當熱風送粉時,出現(xiàn)三次風.(1)特點:三次風含有10~15%的極細煤粉.含有較多的水分.溫度低風量大,一般<20%,有時30%運行表現(xiàn):由于t降低,噴進后使爐膛溫度下降,著火推遲,三次風口布置不當,爐膛出口結(jié)渣,過熱器超溫爆管.(2)布置:一般布置在最上層.(3)風速:高,50~60m/s

4.三次風.1305.一、二次風混合調(diào)整一、二次風噴口之間距離,改變二次風噴口角度可以改變一、二次風的混合.

5.一、二次風混合1316.布置.(1)單切圓布置.(2)兩角對沖,兩角相切.(3)多切圓布置.(4)八向或六向切圓.(5)雙爐膛切圓布置.

6.布置.1327.假想切圓直徑dy優(yōu)點:切圓越大,著火有利,缺點:切圓過大,氣流容易沖刷水冷壁,引起結(jié)渣.8.射流的偏轉(zhuǎn):(1)原因:a.鄰角氣流的橫向推力.b.動量作用點位置.c.補氣條件:如果β-α>30℃補氣差。(2)措施:a.爐膛最好是正方形的,或a/b<1.1b.一次風噴口形狀:狹長形:著火條件好,剛性差c.燃燒器噴口高寬比:h/b升高,一次風射流容易偏轉(zhuǎn).

7.假想切圓直徑dy133§6-2旋流式燃燒器旋流燃燒器出口的氣流是繞軸線旋轉(zhuǎn)的,稱為旋轉(zhuǎn)射流.一.旋流射流.1.旋流射流的特點.(1)有內(nèi)回流區(qū),對著火有利.(2)射流短.(3)擴展角:隨旋流強度n升高而增大。

§6-2旋流式燃燒器1342.旋流強度n.定義:氣流相對于旋轉(zhuǎn)射流軸線的旋轉(zhuǎn)動量矩M與氣流的軸向動量K及定性尺寸L的乘積的比值.

(M、K計算公式見書P89)n值小，中心不出現(xiàn)回流區(qū)。封閉式。n值大，中心出現(xiàn)回流區(qū)。開放式。（鍋爐）n值太大，出現(xiàn)外回流區(qū)（氣流貼墻運動）。全擴散式。n值越大，射程越短。2.旋流強度n.135《鍋爐原理》講稿課件136二.旋流燃燒器的形式

(1)單蝸殼型旋流式調(diào)節(jié):（1）擴流錐:移動時會影響擴展角,回流區(qū)和一,二次風混合.（2）舌形擋板：調(diào)節(jié)旋流強度n

二.旋流燃燒器的形式(1)單蝸殼型旋流式137(2)雙蝸殼旋流燃燒器一,二次風-由蝸殼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),兩股射流旋轉(zhuǎn)方向相同,有利于氣流混合.缺點:調(diào)節(jié)性能差,煤種適應(yīng)性不夠好,燃燒器阻力較大.

(2)雙蝸殼旋流燃燒器138(3)軸向可動葉輪旋流燃燒器

(3)軸向可動葉輪旋流燃燒器139三.布置1.前墻布置.優(yōu)點:(1)磨煤機可布置在爐前,煤粉管路短,煤粉分配均勻.(2)煙溫分配也較均勻.缺點:(1)火焰可能沖刷后墻,引起結(jié)渣.(2)爐內(nèi)氣流充滿不好。三.布置1402.兩面墻布置.分為交錯、對沖.

2.兩面墻布置.1413.爐頂布置.煤粉管路長.

3.爐頂布置.142§6-3煤粉氣流的著火及點火裝置一.著火溫度與著火點位置.著火溫度:P54表5-1著火點位置:要求:著火過早,燃燒器噴口過熱面被燒壞,噴口附近結(jié)渣.著火過遲,q4增大,使火焰中心上移,爐膛上部受熱面結(jié)渣.因此,希望煤粉氣流在離開燃燒器噴口不遠就能穩(wěn)定的著火.（200~300mm，最多不超過500mm)§6-3煤粉氣流的著火及點火裝置一.著火溫度與著火點位置.143二.著火所需熱量.著火熱:將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量.

二.著火所需熱量.144三.著火熱的組織:主要靠高溫煙氣的對流傳熱.輻射傳熱是次要的.旋流:著火過程首先是從旋轉(zhuǎn)射流內(nèi)回流區(qū)開始,并逐漸向外擴展.直流:1.一次風射流的外邊緣首先開始著火燃燒,然后向射流內(nèi)層逐步深入.2.靠四個角相互配合,著火條件好,適用煤種廣.

三.著火熱的組織:主要靠高溫煙氣的對流傳熱.145四.影響煤粉氣流的著火因素.

1.燃料性質(zhì).2.衛(wèi)燃帶.Vr低的無煙煤,在燃燒器區(qū)域用硌礦砂等耐火材料將部分水冷壁遮蓋起來,減少燃燒器區(qū)域吸熱,使爐溫保持較高.3.煤粉氣流初溫.為了提高初溫,對無、貧、劣質(zhì)煙煤,采用熱風送粉.

四.影響煤粉氣流的著火因素.1.燃料性質(zhì).146

4.一次風量與風速.

一次風量V1減小,Qzh減小,加速著火,但一次風量大小會影響燃燒初期O2的供應(yīng),會使反應(yīng)速度減慢,使燃燒過程推遲.一次風量主要以順利地將煤粉送入爐膛和保證煤粉中的揮發(fā)分燃燒為原則,一次風量過小,會導致一次風管積粉堵塞,而且析出的揮發(fā)分由于得不到足夠的空氣,使反應(yīng)速度減慢,也不利于著火,一次風量過大,則煤粉氣流所需的Qzh生高,著火推遲.

一次風量要照顧到磨煤,干燥,輸送幾個方面,一次風量的大小一般用一次風率來表示.

一次風率:是指一次風量占爐膛出口相應(yīng)總風量的百分比.

一次風速:太大,著火點低,過大會熄滅.

過低,燃燒器噴口過熱燒壞,煤粉管道堵粉.

4.一次風量與風速.

一次風量V1減小,Qzh減小,加速著1475.鍋爐運行負荷.負荷降低,燃料量相應(yīng)減少,爐內(nèi)溫度降低,著火越來越困難,甚至滅火.負荷D>70%以上,可不采取任何措施,低于此負荷要采取措施.

5.鍋爐運行負荷.148五.煤粉的點火裝置

1、旋流煤粉預燃室燃燒器點火裝置.開始時,投油加熱預燃室,加熱到一定溫度再由旋流燃燒器投入煤粉氣流.2、半導體高能點火器.自動點爐,滅火保護:著火后,重油槍和點火器自行退出,火焰熄滅后,切斷煤粉等的供應(yīng),起保護作用.

3、等離子點火器五.煤粉的點火裝置1、旋流煤粉預燃室燃燒器點火裝置.149等離子點火器一、意義大型燃煤鍋爐的啟、停及穩(wěn)燃都要燒掉大量的燃油。據(jù)97“中國能源”白皮書公布的數(shù)字證實，1995年電力系統(tǒng)燒油量為1120萬噸，1996年為1300萬噸。近幾年電力系統(tǒng)強制停掉或改造了發(fā)電用油爐和一些柴油發(fā)電機后，98年和99年僅電力系統(tǒng)內(nèi)電站鍋爐的啟動和穩(wěn)燃計劃內(nèi)用油就分別為288萬噸和320萬噸，而許多電廠計劃用油只占其燃油的一部分，每年還不得不購買大量的難以統(tǒng)計的非計劃用油。

近年來，隨著電源增加，用電負荷率下降，電網(wǎng)峰谷差不斷擴大，特別是在低谷時段，大容量機組被迫頻繁起停調(diào)峰，這樣又大大地增加了電站鍋爐點火及穩(wěn)燃用油。

等離子點火器一、意義150例如：每臺200MW和300MW的新建機組投產(chǎn)前試運階段要燒掉平均5000噸以上，價值1500萬元的燃油；燃用貧煤的200MW機組每次點火用油平均在50噸以上：燃用貧煤的300MW機組每次點火要燒掉燃油上百噸，有的甚至達到300噸；而在調(diào)峰及低負荷時不得不用油伴燒來進行穩(wěn)燃的耗油量則更大。

例如：每臺200MW和300MW的新建機組投產(chǎn)前試運階段要燒151等離子點火技術(shù)直接點燃煤粉鍋爐的原理

一、等離子點火機理

利用直流電流在一定介質(zhì)氣壓的條件下接觸引弧，并在強磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動空氣等離子體，該等離子體在點火燃燒器中形成T>4000K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過該等離子“火核”時，在千分之—秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，再造揮發(fā)份，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣固兩相混合物中進行，高溫等離子體使混合物發(fā)生了一系列物理和化學變化，進而使煤粉的燃燒速度加快，達到點火并加速煤粉燃燒的目的，大大地減少了促使煤粉燃燒所需要的引燃能量。等離子點火技術(shù)直接點燃煤粉鍋爐的原理

一、等離子點火機理

152

等離子體內(nèi)含有大量的化學活性粒子，如原子(C、H、0)、原子團(0H、H2、02)、離子(0-、H-、0H-、0-、H+)和電子等。它們可加速熱化學轉(zhuǎn)換，促進燃料完全燃燒。除此之外，由于高溫等離子體對于煤粉的作用，使揮發(fā)份可比通常情況提高20％~80％，即高溫等離子體有再造揮發(fā)份的作用，這對于點燃煤粉(特別是貧煤)強化燃燒有著特別重要的意義。等離子體內(nèi)含有大量的化學活性粒子，如原子(153等離子發(fā)生器工作原理

發(fā)生器為強磁場控制下的空氣載體等離子發(fā)生器。它由線圈、陰極、陽極組成。其中陰極和陽極由高導電率、高導熱率及抗氧化的特殊材料制成，以承受高溫電弧沖擊。線圈在高溫情況下具有抗直流高電壓擊穿能力。電源采用全波整流并具有恒流性能。其發(fā)火原理為：在一定輸出電流條件下，當陰極3前進同陽極2接觸后，系統(tǒng)處在短路狀態(tài)，當陰極緩緩離開陽極時產(chǎn)生電弧，電弧在線圈磁場的作用下被拉出噴管外部。壓縮空氣在電弧的作用下，被電離為高溫等離子體，為點燃煤粉創(chuàng)造了良好的條件。等離子發(fā)生器工作原理

發(fā)生器為強磁場控制下的空氣載體等154發(fā)生器示意圖發(fā)生器示意圖155穩(wěn)弧線圈——產(chǎn)生合適的磁場，保證空氣等離子電弧的形狀及穩(wěn)定性。陽極——空氣等離子電弧的一極，它為空氣等離子電弧形成帶電粒子的通道。電子發(fā)射槍——空氣等離子電弧的另一極，它為空氣等離子電弧形成帶電粒子的通道，同時也是電弧啟動、控制電弧功率的具體執(zhí)行部件。穩(wěn)弧線圈——產(chǎn)生合適的磁場，保證空氣等離子電弧的形狀及穩(wěn)定性156效益：經(jīng)理論分析與實際應(yīng)用證明，等離子點火裝置用于電站鍋爐點火及穩(wěn)燃的直接成本低于燃油點火及穩(wěn)燃成本的20％。由此測算，電力系統(tǒng)99年火力發(fā)電機組啟動及穩(wěn)燃計劃內(nèi)用油320萬噸，價值近百億元，若全部采用等離子點火裝置啟動及穩(wěn)燃，則可節(jié)約80億元人民幣，經(jīng)濟效益十分巨大。

效益：經(jīng)理論分析與實際應(yīng)用證明，等離子點火裝置用于電站鍋爐點157§6-4液態(tài)除渣煤粉爐

1.問題提出:對于揮發(fā)份少而灰熔點低的煤的燃燒問題2.形式:(1)半開式(2)開式3.特點:爐溫高,排渣率高,煙氣中飛灰少,對管子的磨損少.4.特殊問題:(1)析鐵煤粉粗時,發(fā)生下列反應(yīng):(2)高溫腐蝕:燃用多硫燃料時,水冷壁發(fā)生腐蝕.(3)NOx大.(4)不太適應(yīng)變負荷.§6-4液態(tài)除渣煤粉爐1.問題提出:158二.固態(tài)排渣煤粉爐的結(jié)渣問題

1.原因與危害.(1)傳熱惡化(2)爐膛出口煙溫升高,過熱器超溫.(3)影響水循環(huán).(4)結(jié)渣多后掉下來,砸壞冷灰斗的水冷壁,引起排渣口的堵塞.二.固態(tài)排渣煤粉爐的結(jié)渣問題1.原因與危害.1592.影響結(jié)渣的因素

1)內(nèi)因:燃煤灰分特性:t1,,t3.（1）t2>1350℃不結(jié)渣;t2<1200℃易結(jié)渣.（2）灰成分:灰中含有如下成分灰熔點會降低,易結(jié)渣:NaO,MgO,Fe2O3灰中含有如下成分灰熔點會提高,不易結(jié)渣:SiO2,Al2O32)外因：爐內(nèi)空氣動力特性.防止火焰中心位置偏移.防止火焰沖刷墻壁.合適的α.

2.影響結(jié)渣的因素1)內(nèi)因:燃煤灰分特性:t1,,t1603)爐膛設(shè)計特性.受qv與qa的影響。4)鍋爐負荷.負荷升高,溫度升高,結(jié)渣嚴重.

3)爐膛設(shè)計特性.161§6-5火床爐(層燃爐)

特點:具有一個金屬柵格-爐排,燃料在爐排上燃燒.一.固定火床爐固定火床爐的燃燒過程示意圖1.新燃料投入,落入正在燃燒的燃料層上,受到強烈的兩面點火.著火條件好:上部爐膛內(nèi)高溫火焰和爐墻的輻射.下部赤熱燃料層和高溫煙氣的加熱.空氣自下而上:一方面爐排和灰渣被冷卻.另一方面,空氣被加熱,溫度上升.

§6-5火床爐(層燃爐)

特點:具有一個金屬柵格-爐排,燃1622.氧化層.氧與赤熱焦碳燃燒反應(yīng),生成CO2和少量CO,放出大量熱,空氣中的氧逐漸減少.氧化層的厚度與煤粒大小有關(guān),為煤粒直徑的3-4倍.3.還原層.在還原層內(nèi),CO2被焦碳還原成CO.4.灰渣層:新燃料逐漸燃燒而下落,靠近爐排時,已成為灰渣.2.氧化層.163二.鏈條爐

1.鏈條爐的燃燒過程.雖然兩面受熱,但上面溫度高,下面溫度低,故等溫線為斜線.新燃料區(qū)揮發(fā)分析出和燃燒區(qū)焦碳燃燒氧化區(qū)焦碳氣化還原區(qū)灰渣區(qū)二.鏈條爐1.鏈條爐的燃燒過程.1642.燃燒特性.著火特性:單面著火爐膛中的氣體成分分布特性

%21%0a>1a<1a>1O2coCO2H2CH42.燃燒特性.%21%0a>1a<1a>1O2coCO2H21653.鏈條爐的配風(1)分段送風.采用分段送風,沿各段所需空氣量供應(yīng)空氣,如中間多,兩端少,按理論分段送風的段數(shù)越多,對燃燒越有利,實際上分為4-6段.(2)爐拱.爐拱-是指緊靠爐排上部,做成特殊形狀的爐膛前后墻,并分別稱為前拱和后拱.作用:及時著火,促進可燃氣體與多余氧的混合.

3.鏈條爐的配風166

①燒無煙煤時,前拱短而高,后拱矮而長.無煙煤的著火較長,高溫區(qū)在后部,后拱矮而長迫使后面的高溫煙氣以較高的速度往前沖,前拱短以便新煤盡可能接受多的煙氣輻射.

a.引導高溫煙氣到頭部,加強對新燃料的輻射加熱.b.加強前面的氣流擾動,強化煙氣對新燃料和前拱的對流放熱.c.把已著火的顆粒甩到新燃料區(qū).①燒無煙煤時,前拱短而高,后拱矮而長.167②優(yōu)質(zhì)煙煤拱與無煙煤拱相比,后拱高而短(優(yōu)質(zhì)煤易著火.)③一般煙煤拱前拱類似優(yōu)質(zhì)煙煤拱,后拱類似無煙煙煤拱.

②優(yōu)質(zhì)煙煤拱168(3)二次風①原因:由燃燒特性知,爐排前后端上方的爐膛空間里存在過量空氣,而可燃氣體大多集中在中部,為了增加擾動,可考慮二次風.②布置:小鍋爐,總風量不大,采用前墻或后墻布置.容量較大的鍋爐,風量較大,可前、后墻同時布置.(3)二次風169③作用：1)增強爐膛內(nèi)氣流擾動.2)有利著火(與爐拱布置相配合,將高溫煙氣引導到前拱下方)3)氣流渦流流動利于新煤引燃和消除煙氣,降低飛灰攜帶損失.4)改善氣流時爐膛的充滿程度,延長可燃氣體、灰粒在爐膛內(nèi)停留時間,促使燃料燃燒.③作用：170④因二次風的主要作用是擾動，可使用空氣、煙氣、燃氣、水蒸氣。⑤風量和風速：風量：5~15%風速：50~80m/s.

④因二次風的主要作用是擾動，可使用空氣、煙氣、燃氣、水蒸氣。1714.燃料層燃燒的調(diào)節(jié)燃料層的出力取決于燃料層的厚度、送風量、爐排速度,為了使燃燒工況正常,此三因素必須合理配合.燃料層厚度：借助于煤閘門來調(diào)節(jié).①厚度一般在100-150mm左右(根據(jù)煤種,煤質(zhì),顆粒度)粘結(jié)性煙煤:60-120mm不粘結(jié)性煙煤:80-140mm無煙煤,貧煤:100-160mm

4.燃料層燃燒的調(diào)節(jié)172②易著火的Vr大的燃料,進給速度快,燃料層要薄些.Wy多的劣質(zhì)煤,采用較厚煤層,降低爐排速度.③煤粉含量多時,煤層應(yīng)稍薄,否則通風阻力上升.

運行中鍋爐出力主要調(diào)節(jié)送風量和爐排速度。即負荷變化時，先調(diào)節(jié)送風量，再調(diào)節(jié)爐排速度與之配合。②易著火的Vr大的燃料,進給速度快,燃料層要薄些.1735.適用燃料.(1)粘結(jié)性適中(2)水分:Wy<20%(3)干燥基灰分:10%<Ag<30%Ag>30%,焦碳裹灰太厚,不利于燃燒.Ag>10%,使爐排上有一層一定厚度的灰渣墊,起保護爐排作用.(4)熔化溫度t3>1200℃,避免結(jié)渣.(5)煤種大小適宜最大尺寸<40mm0-6mm的粉末不應(yīng)超過50-55%.

5.適用燃料.174§6-6沸騰爐一.種類和結(jié)構(gòu).(1)種類.全沸騰式-固定風板,煤粒全部被吹起,在沸騰狀態(tài)下燃燒.半沸騰式-爐排是傾斜布置的,前部為沸騰池,后部用鏈條爐燃燒,燃燒和傳熱不如全沸騰爐,結(jié)構(gòu)復雜.循環(huán)流化床-流化速度最高為10米/秒,在爐后布置分離器,將煙氣中飛灰分離下來,經(jīng)回料器把飛灰重新送入爐內(nèi).(2)結(jié)構(gòu):風室,布風板,加煤口,埋管受熱面,灰渣溢流口.

§6-6沸騰爐一.種類和結(jié)構(gòu).175二.工作原理.當風氣流作用于(通過）燃料層：若氣流對煤粉升力<煤粉重力時,燃料層在床內(nèi)不動.------固定床鍋爐氣流對煤粉升力>煤粉重力時,煤粉被帶走（輸送速度）.----煤粉爐氣流對煤粉升力相當煤粉重力,開始浮動沸騰.煤粒從固定態(tài)變?yōu)榉序v態(tài)時的最低氣