鍋爐房設(shè)備課程課件

鍋爐及鍋爐房設(shè)備

上海海事大學(xué)

1~6章7~12章鍋爐及鍋爐房設(shè)備1~6章第一章鍋爐及鍋爐房設(shè)備的基本知識第二章燃料與燃燒計(jì)算第三章鍋爐的熱平衡第四章燃燒設(shè)備第五章供熱鍋爐第六章鍋爐水循環(huán)及汽水分離返回鍋爐及鍋爐房設(shè)備7~12章第七章鍋爐本體的熱力計(jì)算第八章鍋爐設(shè)備的通風(fēng)計(jì)算第九章鍋爐受壓元件的強(qiáng)度計(jì)算第十章供熱鍋爐水處理第十一章運(yùn)煤、除灰渣及煙氣凈化第十二章鍋爐房設(shè)計(jì)及汽水系統(tǒng)返回第一章鍋爐及鍋爐房設(shè)備的基本知識

§1.1概述

§1.2鍋爐的基本構(gòu)造和工作過程

§1.3鍋爐基本特性§1.5鍋爐房設(shè)備的組成§1.6返回

§1.4鍋爐型號與參數(shù)系列§1.1概述SHL型鍋爐部分示意圖第一章§1.1概述

一、什么是鍋爐

定義：鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽或熱水的換熱設(shè)備。任務(wù)：燃料（煤、油、天然氣等）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水或蒸汽。

二、鍋爐的重要性

1.鍋爐及鍋爐房是供熱系統(tǒng)中熱源產(chǎn)生的主要設(shè)備。

2.鍋爐是化工、石化、冶金、輕紡、造紙等工礦企業(yè)主要?jiǎng)恿肮嵩O(shè)備。

3.鍋爐是能源工業(yè)發(fā)展的主要組成部分——火力發(fā)電站三大主機(jī)之一。第一章§1.1概述4.鍋爐及鍋爐房設(shè)備在節(jié)能、環(huán)保等科技改造及研究方面具有重要地位三、鍋爐的分類1.根據(jù)用途的不同分為：電站鍋爐——在火電廠，蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電工業(yè)鍋爐——用于工業(yè)及采暖動(dòng)力鍋爐——驅(qū)動(dòng)蒸汽動(dòng)力裝置2.按載熱工質(zhì)的不同分為：蒸汽鍋爐熱水鍋爐第一章§1.1概述3.按能源分為：燃煤鍋爐燃油鍋爐燃?xì)忮仩t廢熱鍋爐太陽能鍋爐4.按燃燒方式分；5.按出口介質(zhì)壓力分；6.按鍋爐容量大小分；7.按介質(zhì)流動(dòng)方式分；8.按組裝方式分；9.按換熱方式分……四、鍋爐工業(yè)的研究方向及本專業(yè)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)

1.節(jié)能降耗，提高效率

2.防止和降低環(huán)境污染，開發(fā)新的潔凈燃燒技術(shù)

3.合理有效地利用地方燃料,提高機(jī)械化、自動(dòng)化水平

4.重點(diǎn)在于基本原理的理解和學(xué)習(xí)，方法的應(yīng)用第一章§1.2鍋爐的基本構(gòu)造及其工作過程

一、基本結(jié)構(gòu)

1.鍋爐本體構(gòu)成鍋爐的基本組成部分稱為鍋爐本體，由汽鍋、爐子及安全附件組成。

1）汽鍋——鍋爐本體中汽水系統(tǒng)，高溫燃燒產(chǎn)物煙氣通過受熱面將熱量傳遞給汽鍋內(nèi)溫度較低的水，水被加熱，沸騰汽化，生成蒸汽。汽鍋的基本構(gòu)造包括：鍋筒（又稱汽包）、管束、水冷壁、集箱和下降管等，它是一個(gè)封閉的汽水系統(tǒng)。

第一章§1.2鍋爐的基本構(gòu)造及其工作過程

2）爐子——鍋爐本體中燃燒設(shè)備，燃燒將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。爐子包括煤斗、爐排、爐膛、除渣板、送風(fēng)裝置等。

3）安全附件——安全閥、水位表、高低水位警報(bào)器、壓力表、主汽閥、排污閥、止回閥等。

2.鍋爐金屬鋼架及平臺樓梯第一章形象理解

鍋：用來裝要被加熱的水(或其它介質(zhì))的容器爐：加熱鍋的裝置。鍋爐+鍋爐第一章§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程

二、鍋爐的工作過程

1.燃料的燃燒過程

定義：燃料在爐內(nèi)（燃燒室內(nèi)）燃燒生成高溫?zé)煔?，并排出灰渣的過程。

高溫?zé)煔?/p>

給煤斗

燃料（煤）爐排面（燃燒室）除渣板（入灰渣斗）

空氣

第一章§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程在一定的燃燒設(shè)備內(nèi)，正常燃燒應(yīng)具備的條件:

高溫環(huán)境必需的空氣量和空氣與燃料的良好混合連續(xù)不斷地供應(yīng)燃料、空氣和排出煙氣、灰渣2.煙氣向水（汽等工質(zhì)）的傳熱過程

輻射

輻射+對流對流高溫?zé)煔馑浔谶^熱器（凝渣管）對流管束對流尾部受熱面除塵引風(fēng)機(jī)煙囪第一章§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程3.工質(zhì)（水）的受熱和汽化過程—

蒸汽的生產(chǎn)過程1)給水：水(水泵加壓后)省煤器汽鍋2)水循環(huán)：汽鍋下降管下集箱水冷壁3)汽水分離:借助上鍋筒內(nèi)裝設(shè)的汽水分離設(shè)備，以及在鍋筒本身空間中的重力分離作用，使汽水分離。第一章§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程基本構(gòu)造：爐子；汽鍋；其它附件1、上鍋筒2、下鍋筒3、對流管束4、爐膛5、側(cè)墻水冷壁6、側(cè)水冷壁上集箱7、側(cè)水冷壁上集箱8、前墻水冷壁9、后墻水冷壁10、前水冷壁下集箱11、后水冷壁下集箱12、下降管13、鏈條爐排14、加煤斗15、風(fēng)倉16、蒸汽過熱器17、省煤器18、空氣預(yù)熱器19、煙窗及防渣管20、二次風(fēng)管SHL型鍋爐結(jié)構(gòu)圖第一章§1.3鍋爐的基本特性一、蒸發(fā)量、熱功率1.蒸發(fā)量：蒸汽鍋爐每小時(shí)所生產(chǎn)的額定蒸汽量，表征鍋爐容量的大小，符號D，單位t/h。2.熱功率：表征供熱鍋爐容量的大小，符號Q，單位MW。與蒸發(fā)量的關(guān)系：Q=0.278D(iq-igs)×10-3(MW)二、蒸汽（或熱水）參數(shù)1.蒸汽參數(shù)：鍋爐出口處蒸汽的額定壓力（表壓力）和蒸汽溫度。蒸汽壓力符號P，單位MPa；蒸汽溫度t,℃/K。2.熱水參數(shù)：鍋爐出口處熱水的額定壓力（表壓力）和溫度及回水溫度。第一章

§1.3鍋爐的基本特性三、受熱面蒸發(fā)率、受熱面發(fā)熱率

鍋爐受熱面：指汽鍋和附加受熱面等與煙氣接觸的金屬表面積，即煙氣與水(或蒸汽)進(jìn)行熱交換的表面積。1.受熱面蒸發(fā)率

1m2蒸發(fā)受熱面每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量，符號D/H；單位kg/(m2·h)2.受熱面發(fā)熱率

1m2受熱面每小時(shí)所產(chǎn)生的熱功率（或熱量），符號Q/H；單位MW/m2第一章§1.3鍋爐的基本特性四、鍋爐熱效率

表征鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，是指鍋爐每小時(shí)的有效利用于生產(chǎn)熱水或蒸汽的熱量占輸入鍋爐全部熱量的百分?jǐn)?shù)。我國生產(chǎn)的燃煤供熱鍋爐，熱效率在60%~85%

燃油、燃?xì)忮仩t，熱效率在85%~92%第一章

§1.3鍋爐的基本特性五、鍋爐的金屬耗率及耗電率鍋爐不僅要求熱效率高，而且也要求金屬材料耗量低，運(yùn)行時(shí)耗電量少。衡量鍋爐總的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)從這三方面綜合考慮。1.金屬耗率：相應(yīng)于鍋爐每噸蒸發(fā)量所耗用的金屬材料的重量（t）。目前為2~6t/t2.耗電率：產(chǎn)生1t蒸汽耗用電的度數(shù)（Kwh/t)第一章§1.4鍋爐型號與參數(shù)系列一、鍋爐型號第一章

§1.4鍋爐型號與參數(shù)系列第一部分：表示鍋爐本體形式，燃燒設(shè)備方式或燃燒方式和鍋爐容量，共分三段：第一段用兩個(gè)大寫漢語拼音字母代表鍋爐本體形式；第二段用一個(gè)大寫漢語拼音字母代表燃燒方式；第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸汽鍋爐額定蒸發(fā)量為若干。第二部分：表示蒸汽(或熱水)參數(shù)，共分兩段，中間以斜線相連。第一段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示額定蒸汽壓力或允許工作壓力；第一章

§1.4鍋爐型號與參數(shù)系列第二段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示過熱蒸汽(或熱水)溫度。生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐無第二段和斜線。第三部分：表示燃料種類，大寫漢語拼音字母代表燃料品種，羅馬數(shù)字代表同一燃料品種的不同類別。舉例：

1）SHL10-1.25/350-WⅡ鍋爐

雙鍋筒橫置式鏈條爐排鍋爐，額定蒸發(fā)量為10t/h,額定工作壓力為1.25MPa表大氣壓，出口過熱蒸汽溫度為350℃，燃用Ⅱ類無煙煤的蒸汽鍋爐。

第一章

§1.4鍋爐型號與參數(shù)系列2)QXW2.8-1.25/90/70-AⅡ鍋爐

強(qiáng)制循環(huán)往復(fù)爐排鍋爐，額定熱功率為2.8MW，允許工作壓力為1.25MPa，出水溫度為90℃，進(jìn)水溫度為70℃，燃用Ⅱ類煙煤的熱水鍋爐。二、鍋爐參數(shù)系列供熱鍋爐的容量、參數(shù)，既要滿足生產(chǎn)工藝、采暖空調(diào)和生活等方面用熱需要，又要便于鍋爐房工藝設(shè)計(jì)、鍋爐配套輔助設(shè)備的供應(yīng)以及鍋爐自身的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。我國工業(yè)蒸汽鍋爐的額定參數(shù)如書中P14表1-4、1-5.第一章

§1.5鍋爐房設(shè)備的組成一、鍋爐房設(shè)備包括鍋爐本體及其輔助設(shè)備。鍋爐本體設(shè)備包括：汽鍋、爐子、蒸汽過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。鍋爐附加受熱面：蒸汽過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器鍋爐尾部受熱面：省煤器和空氣預(yù)熱器1.汽鍋：由布置在爐膛四周的水冷壁管、橫置的上下鍋筒以及連接其間的對流管束構(gòu)成，起著熱交換器的作用。2.爐子：由爐膛、鏈條爐排和爐排下的風(fēng)室組成。第一章

§1.5鍋爐房設(shè)備的組成3.蒸汽過熱器：由布置在爐膛出口的眾多蛇形鋼管組成，是一個(gè)蒸汽加熱器。4.省煤器：通常由帶鰭片（即肋片）的鑄鐵管簇組裝而成，也可用鋼管制作。是一個(gè)給水預(yù)熱器，節(jié)約燃料。5.空氣預(yù)熱器：它是安裝在鍋爐最末端煙道中的受熱面，是利用排煙余熱加熱空氣的裝置。二、鍋爐房輔助設(shè)備1.給水設(shè)備2.通風(fēng)設(shè)備3.燃料供應(yīng)及排渣除塵設(shè)備4.監(jiān)測儀表和自動(dòng)控制設(shè)備第一章§1.5鍋爐房設(shè)備的組成鍋爐房設(shè)備簡圖第一章第二章燃料與燃燒計(jì)算§2.1燃料的化學(xué)成分

§2.2煤的燃燒特性

§2.3煤的分類

§2.4液體燃料

§2.6燃料的燃燒計(jì)算

§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用返回

§2.5氣體燃料

§2.1燃料的化學(xué)成分一、燃料的元素分析成分燃料（固體、液體、氣體）可燃質(zhì)：高分子有機(jī)化合物，成分C、H、O、N、S

惰性質(zhì)：多種礦物質(zhì)、灰分、水分1.碳(C)：主要可燃元素，約占50%~95%，Q=32866kJ/kg，純碳燃點(diǎn)高，燃燒緩慢，燃料中的碳多以化合物形式存在。含碳量愈高，發(fā)熱量愈高。2.氫(H)：重要的燃燒成分，發(fā)熱量比碳高，十分容易著火，燃料中最有利的元素，煤中約占2%~6%，煤化程度愈高，氫含量愈小。Q=120370kJ/kg第二章

§2.1燃料的化學(xué)成分3.氧(O)及氮(N)

氧和氮是燃料中不可燃成分，從而使燃料中可燃成分相對減少，發(fā)熱量降低。氧含量隨煤化程度的加深而明顯減少。氮主要以有機(jī)氮形態(tài)存在，約占0.2~2%，高溫燃燒生成

NO,有害。4.硫(S)

是燃料中的有害元素，發(fā)熱量Q=9050kJ/kg，約占可燃成分的0.1%~8%，燃燒后的產(chǎn)物是SO2、SO3，與煙氣中水蒸氣相遇會(huì)生成亞硫酸和硫酸，對鍋爐尾部受熱面將產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕；如果排入大氣，會(huì)污染環(huán)境。第二章

§2.1燃料的化學(xué)成分硫分為有機(jī)硫和無機(jī)硫，無機(jī)硫分為硫鐵礦硫和硫酸鹽硫。有機(jī)硫和硫鐵礦硫能參與燃燒，合稱可燃硫；硫酸鹽硫則不能參與燃燒而轉(zhuǎn)化為灰分。5.灰分(Ash)燃料中主要不可燃的礦物質(zhì)成分，是一種有害成分。1）灰分含量多，可燃成分相對減少，著火和燃燒困難，灰渣量增加，運(yùn)行操作繁重。2）灰分含量多，灰熔點(diǎn)較低，爐內(nèi)易結(jié)渣，使受熱面?zhèn)鳠釔夯?。第二章?.1燃料的化學(xué)成分6.水分(Mf+Minh)

燃料中的主要雜質(zhì)，不同煤的水分含量約占5%~60%，隨煤的煤化程度增高而逐漸減少。水分的存在使煤的發(fā)熱量降低，水分汽化影響煤的著火、燃燒。固體燃料的水分由外在水分和內(nèi)在水分組成。液體燃料的水分含量隨產(chǎn)地和煉制條件的不同而異。氣體燃料只含有很微量的水蒸氣。第二章

§2.1燃料的化學(xué)成分二、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)與換算提供或應(yīng)用燃料成分分析數(shù)據(jù)時(shí)，必須標(biāo)明其分析基準(zhǔn)；只有分析基準(zhǔn)相同的分析數(shù)據(jù)，才能確切地說明燃料的特性，評價(jià)和比較燃料的優(yōu)劣。1.燃料成分表示方法1）收到基----以收到狀態(tài)的煤為分析基準(zhǔn)，收到基成分常用下角碼“ar”作為標(biāo)記，其組成成分可寫為：

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%

燃料的收到基成分是鍋爐燃用燃料的實(shí)際應(yīng)用成分，用于鍋爐的燃燒、傳熱、通風(fēng)和熱工試驗(yàn)的計(jì)算。第二章

§2.1燃料的化學(xué)成分2）空氣干燥基----以與空氣達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為分析基準(zhǔn)，即以在實(shí)驗(yàn)室的條件（溫度為（20±1）℃，相對濕度為（65±1）%）下進(jìn)行自然干燥后的燃料的基準(zhǔn)。以下角碼“ad”為標(biāo)記。

Cad+Had+Sad+Oad+Nad+Aad+Mar=100%3）干燥基----是假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，即以除去全部水分的干燥燃料作為分析基準(zhǔn)。用下角碼“d”表示。

Cd+Hd+Sd+Od+Nd+Ad=100%

燃料水分變化時(shí)，干燥基成分不受影響；對固體燃料來說，為真實(shí)反應(yīng)煤中灰的含量，通常采用干燥基灰分Ad來表示。第二章

§2.1燃料的化學(xué)成分4）干燥無灰基----以除去全部水分和灰分的燃料作為分析基準(zhǔn)。用下角碼“daf”表示。

Cdaf+Hdaf+Sdaf+Odaf+Ndaf=100%

燃料的干燥無灰基成分不再受水分和灰分變化的影響，是一種穩(wěn)定的組成成分，常用于判斷煤的燃燒特性和進(jìn)行煤的分類的依據(jù)，如干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf。煤礦提供的煤質(zhì)成分，通常也是干燥無灰基各組成成分。第二章§2.1燃料的化學(xué)成分

2.燃料成分各種表示方法之間的換算

1）換算方法欲求基準(zhǔn)成分=已知基準(zhǔn)成分×換算系數(shù)

2）換算系數(shù)K見表2-1表2-13.全水分計(jì)算方法全水分是空氣干燥基水分和收到基水分之和，由于其基準(zhǔn)不同，需換算。第二章

§2.2煤的燃燒特性

煤的燃燒特性主要指煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分、焦結(jié)性和灰熔點(diǎn)，它們是選擇鍋爐燃燒設(shè)備、制定運(yùn)行操作制度和進(jìn)行節(jié)能改造等工作的重要依據(jù)。一、發(fā)熱量1.燃料的發(fā)熱量Q：單位質(zhì)量的固體、液體燃料，在完全燃燒時(shí)所放出的熱量，單位kJ/kg；單位容積的氣體燃料在完全燃燒時(shí)所發(fā)出的熱量kJ/Nm32.高位發(fā)熱量Qgr:1kg燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量，包括燃料燃燒時(shí)所生成的水蒸氣的汽化潛熱，它是一種特例。第二章

§2.2煤的燃燒特性

3.低位發(fā)熱量Qnet:1kg燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量，扣除全部水蒸氣的汽化潛熱后的發(fā)熱量。水分來自：①氫與氧的反應(yīng)②燃料中的含水量各種基的高位發(fā)熱量之間可以用表2-1的換算系數(shù)進(jìn)行換算；對于低位發(fā)熱量則必須考慮煙氣中全部水蒸氣的汽化潛熱。表2-2是各種基準(zhǔn)的低位發(fā)熱量之間的換算關(guān)系。第二章

§2.2煤的燃燒特性

表2-2第二章

§2.2煤的燃燒特性

4.發(fā)熱量的測量固體和液體燃料的發(fā)熱量通常用氧彈式量熱計(jì)直接測定。氧彈式量熱計(jì)

測定原理：將已知質(zhì)量的空氣干燥煤樣放在充有壓力為

2.8~3.0MPa氧氣的彈筒中完全燃燒，燃燒放出的熱量被沉浸在水中的彈筒和它周圍一定量的水吸收。第二章

§2.2煤的燃燒特性

5.發(fā)熱量的計(jì)算1)煤的空氣干燥基高位發(fā)熱量Qgr,ad與彈筒發(fā)熱量Qb,ad

：Qgr,ad=Qb,ad

－94.1Sb,ad－αQb,adkJ/kgα:硝酸生成熱校正系數(shù)2)門捷列夫經(jīng)驗(yàn)公式：Qnet,ar=339Car+1030Har－109(Oar－Sar)－25MarkJ/kg門捷列夫公式中認(rèn)為碳的發(fā)熱量為33900kJ/kg,氫的低位發(fā)熱量為103000kJ/kg;同時(shí)假定煤中的氧全部與硫結(jié)合。

第二章

§2.2煤的燃燒特性

門捷列夫公式的誤差：當(dāng)Ad≦25%時(shí)，不超過±600kJ/kg當(dāng)Ad＞25%時(shí)，不超過±800kJ/kg3)我國煤炭科學(xué)研究提出的公式：Qnet,ar=k1Car+k2Har+k3Sar－k4Oar

第二章

§2.2煤的燃燒特性

6.標(biāo)準(zhǔn)煤是一種假設(shè)的煤，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)煤的收到基低位發(fā)熱量是29308kJ/kg，不同情況下的鍋爐燃煤的實(shí)際消耗量即可通過下式換算成標(biāo)準(zhǔn)煤的消耗量Bb，

kg/h

B—鍋爐用煤的實(shí)際消耗量，kg/hQnet,ar—鍋爐用煤的收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg第二章

§2.2煤的燃燒特性

7.折算水分、灰分、硫分在討論雜質(zhì)（水分、灰分、硫分）對鍋爐工作的影響時(shí)，使用其折算值更合理。每4186.8kJ/kg收到基低位發(fā)熱量的燃料所含有的水分、灰分和硫分。1）折算水分

Mzs,ar＞8%為高水分燃料

第二章

§2.2煤的燃燒特性

2）折算灰分

Azs,ar＞4%為高灰分燃料3）折算硫分

Szs,ar＞0.2為高硫分燃料第二章

§2.2煤的燃燒特性

二、揮發(fā)分

失去水分的干燥煤樣置于隔絕空氣的環(huán)境中加熱至一定溫度時(shí)，煤中有機(jī)質(zhì)分解而析出的氣態(tài)物質(zhì)成為揮發(fā)物，其百分?jǐn)?shù)含量即為揮發(fā)分。

揮發(fā)物不是以現(xiàn)成狀態(tài)存在于燃料中的，而是在燃料加熱中形成的。

1）揮發(fā)物主要由各種C-H化合物、氫、CO、H2S等可燃?xì)怏w和少量的氧、CO2及氮等不可燃?xì)怏w組成。第二章

§2.2煤的燃燒特性

2）揮發(fā)分是煤分類的主要依據(jù)煤

種揮發(fā)分逸出溫度（℃）著火溫度（℃）褐

煤>40%130~170250~450煙

煤20%~40%170~320400~500貧煤10%~20%370~390600~700無煙煤<10%380~400>700第二章

§2.2煤的燃燒特性

3）含氧量高、煤化程度低的煤，它的揮發(fā)分發(fā)熱量比較低。4）揮發(fā)分對燃燒過程的初始階段具有特殊的意義，揮發(fā)分含量高的煤，不但著火迅速，燃燒穩(wěn)定，而且也易于燃燒完全。5）揮發(fā)物是氣態(tài)可燃物質(zhì)，它的燃燒主要在爐膛空間進(jìn)行。煤的揮發(fā)分大小對鍋爐工作有著很大的影響，鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)和鍋爐的運(yùn)行方法等都與煤的揮發(fā)分含量有關(guān)。第二章

§2.2煤的燃燒特性

三、焦結(jié)性----焦炭的性質(zhì)焦炭：煤在隔絕空氣加熱時(shí)，水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出后的固體殘余物。焦結(jié)性：由于煤種不同，焦炭的物理性質(zhì)、外觀等也不相同，結(jié)成不同焦結(jié)性狀。1.焦結(jié)性的分類1）粉狀2）粘結(jié)3）弱粘結(jié)4）不熔融粘結(jié)5）不膨脹熔融粘結(jié)6）微膨脹熔融粘結(jié)7）膨脹熔融粘結(jié)8）強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)第二章

§2.2煤的燃燒特性

2.焦結(jié)性對層燃爐燃燒過程的影響1）粉狀焦炭---堆積緊密，妨礙空氣流動(dòng)①煙氣流速過大，易被氣流攜帶，使燃燒不完全。②煙氣流速過小，燃燒通風(fēng)不暢，易從通風(fēng)空隙中漏落。2）強(qiáng)焦結(jié)性煤---揮發(fā)分逸出后，焦炭呈熔融狀態(tài)，粘結(jié)成片①焦炭內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)難于與空氣接觸，使燃燒困難。②失去多孔性，增大阻力，使燃燒層通風(fēng)不暢，燃燒惡化。第二章

§2.2煤的燃燒特性

四、灰熔點(diǎn)----灰分的熔融特性

灰分：焦炭燃燒后的殘留物質(zhì)灰分的組成：SiO2、Al2O3、各種氧化鐵、CaO、MgO、

K2O、Na2O等，不是單一物質(zhì)，無固定熔點(diǎn)，只有熔化溫度范圍。采用角錐法測定特征溫度。

t1—變形溫度：當(dāng)灰錐尖端開始變圓或彎曲時(shí)的溫度

t2—軟化溫度：當(dāng)灰錐彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形時(shí)的溫度

第二章

§2.2煤的燃燒特性

t3—半球溫度：當(dāng)灰錐變形至近似呈半球體，即高度約等于底長的一半時(shí)的溫度

t4—流動(dòng)溫度：當(dāng)灰錐熔化展開成高度在1.5mm以下的薄層時(shí)的溫度灰熔點(diǎn)對鍋爐工作有較大的影響，工業(yè)上一般以煤灰的軟化溫度t2作為衡量其熔融性的主要指標(biāo)。易熔性灰——t2＜1200℃

可熔性灰——1200℃≤t2≤1425℃

難熔性灰——t2≥1425℃為避免爐膛出口結(jié)渣，出口煙溫要比軟化溫度t2低100℃.第二章§2.3煤的分類

燃料按物態(tài)分：固體、液體、氣體燃料按獲得的方法分：天然、人工燃料燃料的類別和性質(zhì)直接關(guān)系到燃燒方式和燃燒設(shè)備的選擇以及鍋爐本體的設(shè)計(jì)，而煤炭是我國鍋爐的主要燃料。

煤是由遠(yuǎn)古植物殘骸沒入水中，又被地層覆蓋經(jīng)地質(zhì)化學(xué)作用而形成的有機(jī)生物巖，是一種有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的復(fù)雜混合物。按干燥無灰基揮發(fā)分多少，即按煤的煤化程度對煤進(jìn)行分類，煤被劃分為褐煤、煙煤、貧煤和無煙煤四種。

第二章§2.3煤的分類一、褐煤褐煤因外觀呈棕褐色而取名。它的煤化程度較低，干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf可高達(dá)37%~50%，且揮發(fā)分開始析出溫度低，容易著火。它的吸水能力強(qiáng)，水分含量可達(dá)20%或更高。但發(fā)熱量不高，一般在1150~2100kJ/kg.

褐煤質(zhì)地松脆，易風(fēng)化，易自然，難于儲(chǔ)存，屬于地方性低質(zhì)煤。主要產(chǎn)于東北、西南等地區(qū)。二、煙煤

煙煤的碳含量高，揮發(fā)分也多,Vdaf＞20%~40%，易于著火和燃燒，而且灰分和水分含量較少，發(fā)熱量較高。

第二章

§2.3煤的分類

Qydw

≤15500kJ/kg的稱為劣質(zhì)煙煤，著火、燃燒都較困難。

煙煤呈黑色，質(zhì)地松軟，具有一定光澤，燃燒時(shí)多煙。是自然界中分布最廣和品種最多的煤種。我國煤炭按煤的Vdaf含量和焦結(jié)性將煤分為10大類，除無煙煤和褐煤外的8個(gè)品種統(tǒng)稱為煙煤。

優(yōu)質(zhì)煙煤：焦結(jié)性強(qiáng)，是焦化工業(yè)的主要原料，用于冶金。

劣質(zhì)煙煤：含較多灰分、水分，在煙煤精選過程中得到的洗中煤和煤泥，常用作鍋爐燃料。第二章

§2.3煤的分類三、貧煤在鍋爐行業(yè)中，將煙煤的8個(gè)品種中的貧煤和揮發(fā)分相近于貧煤的瘦煤歸為一類，合稱貧煤。貧煤的煤化程度低于無煙煤，其揮發(fā)分Vdaf＞10%~20%.較難著火和燃燒，焦結(jié)性差，發(fā)熱量介于無煙煤和一般煙煤之間。四、無煙煤無煙煤俗稱白煤，是煤化程度最高的煤種。它的揮發(fā)分含量很少，Vdaf≤10%；碳含量高，最高達(dá)95%~98%.第二章

§2.3煤的分類

無煙煤著火相當(dāng)困難，且不容易燃盡燒透。燃燒時(shí)無煙，只有很短的青藍(lán)色火焰，其焦渣呈粉末狀，無粘結(jié)性。因碳含量高，發(fā)熱量一般比較高，但由于氫含量較少，其發(fā)熱量比部分優(yōu)質(zhì)煙煤低。Qnet,ar=20930~25120kJ/kg.

無煙煤呈灰黑色，具有金屬光澤，質(zhì)地堅(jiān)硬，不易研磨。貯存穩(wěn)定，不會(huì)自燃。我國無煙煤儲(chǔ)量僅次于煙煤。除了以上主要煤種外，我國用作鍋爐燃料的還有油頁巖、泥煤、煤矸石和石煤等。我國工業(yè)鍋爐行業(yè)煤的分類表見書表2-5，設(shè)計(jì)用代表性煤種見書表2-6第二章§2.4液體燃料液體燃料是石油制品，即為石油經(jīng)過諸如蒸餾、裂化等一系列加工處理后的部分產(chǎn)品，如汽油、煤油、柴油和重油等，他們統(tǒng)稱為燃料油。一、燃料油及其分類

1.燃料油的來源石油的組成很復(fù)雜，主要是各種烴類的混合物。我國石油組分以烷烴為主。石油的煉制是利用石油中不同成分具有不同沸點(diǎn)的原理，進(jìn)行加熱蒸餾，將石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物。第二章§2.4液體燃料石油蒸餾是石油煉制的基本方法，分常壓蒸餾和減壓蒸餾兩種。1）常壓蒸餾：利用加熱裝置和分餾塔等設(shè)備在大氣壓力下進(jìn)行，不同沸點(diǎn)的蒸餾產(chǎn)物從分餾塔的不同層次（高度）分離出來。2）減壓蒸餾：在真空條件下煉制，沸點(diǎn)隨壓力的降低而降低，讓其低溫沸騰汽化。常壓重油----是石油提煉汽油、煤油和柴油后的剩余物減壓重油----減壓蒸餾分餾完成后的殘?jiān)诙隆?.4液體燃料裂化----為提高汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量，常壓垂油和減壓垂油進(jìn)行的深加工。2.燃料油的分類①根據(jù)出廠時(shí)是否形成產(chǎn)品商品燃料油自用燃料油②根據(jù)加工工藝不同常壓、減壓、裂化和混合燃料油（混合=減壓+裂化）③根據(jù)用途船用內(nèi)燃機(jī)燃料油爐用燃料油第二章

§2.4液體燃料二、燃料油的物理特性

作為鍋爐燃料，燃料油和石油及其制品都有熱物性、流動(dòng)性、著火及爆炸特性等。會(huì)影響運(yùn)輸、貯存、安全燃燒。1.密度燃料油的密度與溫度有關(guān)，通常以相對值表示。以20℃時(shí)燃料油的密度與4℃時(shí)的純水密度之比值為基準(zhǔn)密度，用符號表示。當(dāng)燃料油的溫度不是20℃時(shí)，其密度隨溫度的變化如下：

α

為燃料油的溫度修正系數(shù)，1/℃

第二章

§2.4液體燃料2.黏度黏度是流體黏性的度量，是表征流體流動(dòng)性能的特性指標(biāo)，它的大小表示燃料油的易流動(dòng)性、易泵送性和易霧化性的好壞。黏度大，流動(dòng)性能差，在管內(nèi)輸運(yùn)時(shí)阻力就大，燃料油的裝卸和霧化發(fā)生困難。黏度的測定和表示方法：雷氏黏度（英國）、賽氏黏度（美國）、恩氏黏度（歐洲）運(yùn)動(dòng)黏度（逐步廣泛采用）第二章

§2.4液體燃料恩氏黏度----一種條件黏度，以200mL試驗(yàn)燃料油在溫度為

t℃時(shí)，從恩氏黏度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)容器中流出的時(shí)間與200mL溫度為20℃的蒸餾水從同一黏度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)容器中流出時(shí)間之比值，符號Et.

為黏度計(jì)常數(shù)或K值，

第二章

§2.4液體燃料恩氏黏度與運(yùn)動(dòng)黏度之間的換算：

m2/s

為燃料油的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s1）燃料油的黏度與它的成分、溫度和壓力有關(guān)。燃料油加熱溫度越高，其黏度越小，所以在運(yùn)輸、裝卸和燃用時(shí)，燃料油需要預(yù)熱。2）通常要求油噴嘴前的油溫應(yīng)在100℃以上，黏度≤4oE第二章

§2.4液體燃料3.凝點(diǎn)（凝固點(diǎn)）凝點(diǎn)指燃料油由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)的溫度。

測定凝點(diǎn)的方法：將某一溫度的試樣油放在一定的試管中冷卻，并將它傾斜45°，如試管中的油面經(jīng)過5~10s保持不變，這時(shí)的油溫即為油的凝點(diǎn)。燃料油的凝點(diǎn)高低與所含的石蠟含量有關(guān)，含蠟高的油凝點(diǎn)高。在低溫下輸送凝點(diǎn)高的油需要加熱或防凍措施。第二章

§2.4液體燃料

4.比熱容

比熱容是燃料油的熱物理性能，指的是1kg燃料油溫度升高1℃所需要的熱量。符號C，單位kJ/(kg●℃)

燃料油的比熱容與溫度有關(guān)：

Ct=1.73+0.002tkJ/(kg●℃)t為燃料油溫度，℃

5.閃點(diǎn)和燃點(diǎn)

閃點(diǎn)：燃料油在溫度升高時(shí)，油面蒸發(fā)的油氣和空氣的混合物與明火接觸，發(fā)生短暫的閃光（一閃即滅）這時(shí)的油溫稱為閃點(diǎn)。第二章

§2.4液體燃料燃點(diǎn)：當(dāng)油面上的油氣與空氣的混合物遇明火能著火持續(xù)燃燒（持續(xù)時(shí)間不少于5s），這時(shí)的油溫稱為油的燃點(diǎn)。燃點(diǎn)高于閃點(diǎn)：重油閃點(diǎn)為80~130℃，燃點(diǎn)比閃點(diǎn)高10~30℃。

閃點(diǎn)是防止油發(fā)生火災(zāi)的一個(gè)重要指標(biāo)，因此燃料油的預(yù)熱溫度必須低于閃點(diǎn)。對于敞口容器中的油溫至少應(yīng)比閃點(diǎn)低10℃，對于封閉的壓力容器和管道內(nèi)的油溫則可不受此限。第二章

§2.4液體燃料

6.爆炸極限

當(dāng)空氣中含有的燃料油蒸氣達(dá)到一定濃度，并遇上明火時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸。引發(fā)爆炸時(shí)空氣中含有燃料油蒸氣的體積分?jǐn)?shù)或濃度，稱為爆炸極限，用%或g/m3表示。爆炸上限、下限：空氣中所含可能引起爆炸的最小和最大的油品蒸氣體積分?jǐn)?shù)或濃度爆炸范圍：爆炸上下限油氣混合物的體積分?jǐn)?shù)或濃度之間的區(qū)域。

只要設(shè)法讓油品蒸氣和空氣混合物的濃度處在爆炸范圍以外，就不會(huì)發(fā)生爆炸。第二章

§2.4液體燃料三、鍋爐常用燃料油目前，我國鍋爐常用的燃料油分柴油和重油兩大類。柴油一般用于中、小型供熱鍋爐、生活鍋爐以及大型鍋爐的點(diǎn)火和穩(wěn)定燃燒；重油則大多用于電站鍋爐。1.柴油一種密度較小的燃料油，黏度小，流動(dòng)性好，霧化不用預(yù)熱，可用直接點(diǎn)火方式啟動(dòng)鍋爐。含硫量不大，對環(huán)境污染小，容易揮發(fā)，較可能發(fā)生火災(zāi)，危險(xiǎn)性大。第二章

§2.4液體燃料

按餾分的組成和用途不同，分為輕柴油和重柴油兩種。輕柴油：由各種直餾柴油餾分、催化柴油餾分和混合熱裂化柴油餾分等調(diào)制而成。分優(yōu)等品、一等品、合格品。

輕柴油溫度在降至接近凝點(diǎn)時(shí)，會(huì)開始析出石蠟結(jié)晶，因此它的輸送和使用溫度必須高于凝點(diǎn)3~5℃，以避免油管堵塞而造成供油量的減少和中斷供油。重柴油：調(diào)制方法與輕柴油相同，按凝點(diǎn)分10、20和30三個(gè)牌號，其凝點(diǎn)相應(yīng)不高于10℃、20℃和30℃.第二章

§2.4液體燃料2.重油重油是石油煉制加工工藝中提取輕質(zhì)餾分-----汽油、煤油和柴油后的重質(zhì)餾分和殘?jiān)目偡Q,是燃料油中密度最大的。

1）重油的成分：C、H、O、N、S和灰分、水分組成，由于灰分、水分的含量很少，其發(fā)熱量高而穩(wěn)定，對環(huán)境污染小，屬于一種清潔型燃料。2）鍋爐燃用的重油，由常壓重油、減壓重油和裂化重油等按一定比例調(diào)和制成。重油按其在50℃時(shí)恩氏黏度分為20，60，100和200四個(gè)牌號。第二章

§2.4液體燃料3.渣油它是蒸餾塔底的殘留物，也稱直餾油，不經(jīng)處理直接作為燃料，習(xí)慣上稱為渣油。主要成分為高分子烴類和膠狀物質(zhì)。1）渣油的黏度和流動(dòng)性主要決定于原油自身的特性及其含蠟量。2）渣油除了用作燃料，也用作再加工（如裂化）的原料油。第二章

§2.5氣體燃料氣體燃料是由多種可燃和不可燃的單一氣體成分組成的混合氣體。可燃成分：C-H化合物、氫氣、CO

不可燃?xì)怏w：氧氣、氮?dú)?、CO2

雜質(zhì)：水蒸氣、焦油、灰塵氣體燃料的組成一般是按體積分?jǐn)?shù)提供的，所有計(jì)算都是對1m3干氣體而言，雜質(zhì)含量的單位用g/m3（干氣體）表示。第二章

§2.5氣體燃料一、氣體燃料的分類氣體燃料按獲得的方式分類，有天然和人工氣體燃料兩類。1.天然氣體燃料

是一種由自然界中直接開采和收集的、不需加工即可燃用的氣體燃料，有氣田氣、油田氣和煤田氣三種。1）氣田氣：純氣田開采出的可燃?xì)?，通常稱為天然氣。主要成分甲烷CH4，有較高的發(fā)熱量，還有少量的乙烷、丙烷、丁烷和非烴等氣體。當(dāng)硫分氫和水分的含量高時(shí)，需進(jìn)行脫硫、脫水處理。第二章

§2.5氣體燃料2）油田氣：也稱油田伴生氣。與原油共存，是在石油開采過程中因壓力降低而析出的氣體燃料。其發(fā)熱量高于氣田氣。3）煤田氣：俗稱礦井瓦斯，也稱礦井氣，是煤礦在采煤過程中從煤層或巖層中釋放出來的一種氣體燃料。

礦井氣不僅對人有窒息作用，更嚴(yán)重的是存在極大的爆炸危險(xiǎn)性。因此在采掘中要有通風(fēng)措施，以確保生產(chǎn)和人身安全。

第二章

§2.5氣體燃料2.人工氣體燃料人工氣體燃料是以煤、石油或各種有機(jī)物為原料，經(jīng)過各種加工而得到的氣體燃料。鍋爐使用的主要有氣化爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、油制氣、液化石油氣、沼氣等。1）氣化爐煤氣：指煤、焦炭與氣化劑（如空氣、水蒸汽和氧氣等）作用而生成的煤氣-----發(fā)生爐煤氣、水煤氣、加壓氣化煤氣等。第二章

§2.5氣體燃料2）焦?fàn)t煤氣：是煤在煉焦過程中的副產(chǎn)品，含有大量的氫和甲烷，也含有少量氮、CO2和其他雜質(zhì)。3）高爐煤氣：是煉鐵高爐的副產(chǎn)品，產(chǎn)量很大。主要可燃成分是CO和H2

，含有較多惰性氣體。4）油制氣：是以石油及其加工制品（如石腦油、柴油、重油作原料，經(jīng)由加熱裂解等制氣工藝獲得的燃料氣。分蓄熱裂解氣、蓄熱催化裂解氣、自熱裂解氣、加壓裂解氣。第二章

§2.5氣體燃料5）液化石油氣：是在氣田、油田的開采中或從石油煉制過程中獲得的氣體燃料，可燃成分主要是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。

在輸送、貯存和使用時(shí)要加以防范。6）沼氣：為生物質(zhì)能源，是生物質(zhì)氣化產(chǎn)物。以植物秸稈枝葉、動(dòng)物殘骸、人畜糞便、城市有機(jī)垃圾和工業(yè)有機(jī)廢水為原料，在厭氧環(huán)境中經(jīng)發(fā)酵、分解得到的氣體燃料。第二章

§2.5氣體燃料二、氣體燃料的發(fā)熱量

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3氣體燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，稱為氣體燃料的發(fā)熱量。單位kJ/m3液化石油氣單位kJ/kg

氣體燃料的發(fā)熱量與它的組成成分有關(guān)，由熱量計(jì)(測熱器)側(cè)得或由氣體燃料中各單一氣體的熱值計(jì)算(混合法)

Q=Q1r1+Q2r2+…+QnrnkJ/m3

式中Q為混合可燃?xì)怏w的高位或低位發(fā)熱量第二章

§2.5氣體燃料在缺少或沒有實(shí)測數(shù)據(jù)的情況下，1m3干氣體燃料在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的發(fā)熱量可按下列公式計(jì)算：氣體燃料中通常含有水蒸氣，計(jì)算時(shí)可采用1m3濕燃?xì)鉃榛鶞?zhǔn)，或采用1m3干燃?xì)鈳в衐kg水蒸氣所謂干燃?xì)鉃榛鶞?zhǔn)。

采用后一種基準(zhǔn)計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)是燃?xì)獾捏w積不隨含濕量的變化而變化。第二章

§2.5氣體燃料

氣體燃料的高、低發(fā)熱量之間和干、濕燃?xì)獍l(fā)熱量之間可以進(jìn)行換算：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干燃?xì)猓ǜ稍锘└?、低發(fā)熱量之間換算：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下濕燃?xì)猓ㄊ盏交└?、低發(fā)熱量之間換算：第二章

§2.5氣體燃料

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，濕燃?xì)獾臀缓透呶话l(fā)熱量之值可以換算：第二章

§2.5氣體燃料三、氣體燃料的特點(diǎn)

1.基本無公害，有利保護(hù)環(huán)境

2.運(yùn)輸方便，使用性能優(yōu)良

3.易于燃燒調(diào)節(jié)主要缺點(diǎn)是其中一些組分具有一定毒性，對人畜均有傷害作用。氣體燃料在使用安全方面有著較高要求，必須采取相應(yīng)的防范措施，力免不發(fā)生事故。第二章§2.6燃料的燃燒計(jì)算

燃料的燃燒，是燃料中的可燃元素和氧氣在高溫條件下進(jìn)行的劇烈氧化反應(yīng)過程，同時(shí)放出大量的熱量。使燃燒進(jìn)行充分完全的條件：

1）高溫環(huán)境

2）提供充足氧氣，與燃料充分混合接觸

3）及時(shí)排走燃燒產(chǎn)物煙氣和灰

燃料的燃燒計(jì)算，就是計(jì)算燃料燃燒時(shí)所需的空氣量和生成的煙氣量，以及空氣和煙氣的焓。第二章§2.6燃料的燃燒計(jì)算一、燃燒所需的空氣量計(jì)算1.固體和液體燃料的燃燒理論空氣量基本假設(shè)：1）空氣、煙氣均為理想氣體，1mol體積=22.4m3

2）空氣只是氧和氮的混合氣體，體積比21：793）每kg燃料都是在完全燃燒的條件下計(jì)算理論空氣量：1kg收到基燃料完全燃燒，而又無過剩氧存在時(shí)所需的空氣量。符號，單位m3/kg第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算

1kg收到基燃料完全燃燒時(shí)所需外界供應(yīng)的理論氧氣量為：

m3/kg第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算

已知空氣中氧的體積百分比為21%，所以1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量為：已知燃料的收到基低位發(fā)熱量時(shí)，燃燒所需理論空氣量的經(jīng)驗(yàn)公式可參考書P42.第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算2.氣體燃料的燃燒理論空氣量

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3氣體燃料完全燃燒又無過剩氧時(shí)的空氣量稱為氣體燃料的燃燒所需理論空氣量。

當(dāng)已知?dú)怏w燃料中各單一可燃?xì)怏w的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，按燃燒反應(yīng)式經(jīng)整理后可計(jì)算其燃燒所需理論空氣量。

m3/m3第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算當(dāng)已知?dú)怏w燃料的發(fā)熱量時(shí)，理論空氣量可如下近值計(jì)算：Qnet,ar＜10500kJ/m3時(shí)kJ/m3Qnet,ar＞10500kJ/m3時(shí)kJ/m33.燃燒所需實(shí)際空氣量計(jì)算為了使燃料在爐內(nèi)盡可能燃燒完全，實(shí)際送入的空氣量總大于理論空氣量，多出的空氣稱為過量空氣。

過量空氣系數(shù)

α=Vk/V0k第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算燃燒1kg（或1m3）燃料實(shí)際所需的空氣量由下式計(jì)算：

Vk=αV0k

過量空氣系數(shù)α與燃料種類、燃燒方式、燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)的完善程度有關(guān)。鍋爐各受熱面的煙道中存在漏風(fēng)現(xiàn)象，就是說各段煙道出口處的過量空氣系數(shù)是沿?zé)煔饬鞒踢f增的。需指出：上述空氣量的計(jì)算，全按不含水蒸氣的干空氣計(jì)算，事實(shí)上相對于1kg干空氣是含有10g水蒸氣的，小而略。第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算

二、燃燒生成的煙氣量計(jì)算

1.固體和液體燃料燃燒生成的煙氣量完全燃燒時(shí)煙氣成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N2（1）理論煙氣量計(jì)算-----不含O2

符號V0y單位m3/kg

四個(gè)來源第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算將三原子氣體體積相加，即得到理論煙氣量：當(dāng)已知燃料的收到基低位發(fā)熱量Qnet,ar時(shí)，燃料理論煙氣量經(jīng)驗(yàn)公式見書P45第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算（2）實(shí)際煙氣量計(jì)算-----含有過量O21）過量空氣的體積：Vk-V0k=（α-1）V0km3/kg

①過量空氣中氧氣的體積：

②過量空氣中氮?dú)獾捏w積：③過量空氣中水蒸氣的體積：

2）實(shí)際煙氣量：理論煙氣量+過量空氣第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算

2.氣體燃料燃燒生成的煙氣量（1）理論煙氣量計(jì)算

1）三原子氣體體積

2）水蒸氣體積

3）氮?dú)獾捏w積

理論煙氣量：第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算（2）實(shí)際煙氣量計(jì)算（α＞1）

1）三原子氣體的體積

2）水蒸氣的體積

3）氮?dú)獾捏w積

4）過量氧的體積實(shí)際煙氣量Vy:第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算三、煙氣和空氣的焓

1.理論空氣的焓——每kg固體(液體)燃料燃燒時(shí)所需理論空氣量，在等壓下，從0℃加熱到℃所需要的熱量，單位kJ/kg2.理論煙氣的焓——每kg固體(液體)燃料燃燒后所生成理論煙氣量，在等壓下，從0℃加熱到℃所需要的熱量單位kJ/kg第二章

§2.6燃料的燃燒計(jì)算

3.實(shí)際煙氣焓

1）煙氣中過量空氣的焓：kJ/kg2）實(shí)際煙氣的焓：kJ/kg

由于煙道各部分的過量空氣系數(shù)α不同，煙氣量、煙氣的平均特性及煙氣焓也各不相同，需要分別進(jìn)行計(jì)算。

第二章§2.7

鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用煙氣分析的目的：為了驗(yàn)證和判斷鍋爐實(shí)際的運(yùn)行工況，需要對正在運(yùn)行的鍋爐進(jìn)行煙氣成分分析，并通過計(jì)算可以求出煙氣量和過量空氣系數(shù)，從而判別燃燒工況的好壞和漏風(fēng)情況，進(jìn)行燃燒調(diào)整和采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高經(jīng)濟(jì)性。一、煙氣分析

正在運(yùn)行的鍋爐產(chǎn)生的煙氣中C-H化合物含量少，可以不計(jì)，實(shí)際煙氣量Vy:m3/kg第二章§2.7

鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用煙氣分析的儀器：奧氏煙氣分析儀（目前廣泛使用）色譜層析儀紅外線煙氣分析儀奧氏煙氣分析儀：利用化學(xué)吸收法、按體積測定氣體成分其分析原理：利用具有選擇性吸收氣體特性的化學(xué)溶液，在同溫同壓下分別吸收煙氣中的相關(guān)氣體成分，從而根據(jù)吸收前、后體積的變化求出各組成氣體的體積百分?jǐn)?shù)含量。第二章§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用奧氏煙氣分析儀：利用化學(xué)吸收法，按體積測定氣體成分的一種儀器。此外還有比較先進(jìn)的色譜層析儀、紅外線煙氣分析儀等。結(jié)構(gòu)

1、煙氣入口

2、三通旋塞

3、梳形管

4、吸收劑瓶

5、量筒

6、水準(zhǔn)瓶第二章§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用奧氏分析儀：

KOH或NaOH溶液吸收RO2

，(%)

焦性沒食子酸的苛性鉀溶液吸收O2及RO2，（%）

氯化亞銅氨溶液吸收CO及O2，（%）測定：由鍋爐實(shí)驗(yàn)完成煙氣成分測定的計(jì)算：第二章§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用不完全燃燒時(shí)，煙氣中干煙氣的實(shí)際體積為：通常所測得的是干煙氣中各組成氣體的體積分?jǐn)?shù)：第二章§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用二、煙氣分析結(jié)果的應(yīng)用根據(jù)煙氣分析所得的結(jié)果和燃料的元素分析成分，可以計(jì)算運(yùn)行鍋爐的煙氣量、煙氣中的CO含量和過量空氣系數(shù)。1.煙氣量的計(jì)算燃料不完全燃燒時(shí)的實(shí)際煙氣量：第二章§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用2．煙氣中CO含量的計(jì)算1）燃料特性系數(shù)——只與燃料的可燃成分有關(guān)，與燃料的水分、灰分無關(guān)，也不隨應(yīng)用基、分析基、干燥基即可燃基等而變化。

2）不完全燃燒方程式

3）CO含量的計(jì)算第二章§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用4）不完全燃燒RO2的計(jì)算

%5）完全燃燒方程式

6）在理論空氣量下完全燃燒時(shí)，O2=0，CO=0，則

%第二章§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用

3.過量空氣系數(shù)的計(jì)算

1）完全燃燒時(shí)α的計(jì)算

2）不完全燃燒時(shí)α的計(jì)算

第二章§2.7鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用3）完全燃燒時(shí)α的近似計(jì)算在鍋爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)，CO的含量一般都不高，可是為完全燃燒，而干煙氣中的氮?dú)饨咏?9%，即N2=79%，則：供熱鍋爐采用磁性氧量計(jì)或氧化梏氧量計(jì)來測定煙氣中的過量氧。α可作為判斷燃燒及運(yùn)行工況好壞的依據(jù)。第二章第三章鍋爐的熱平衡

§3.1鍋爐熱平衡的組成§3.2鍋爐熱效率§3.3固體不完全燃燒熱損失§3.4氣體不完全燃燒熱損失

§3.5排煙熱損失

§3.6散熱損失

§3.7灰渣物理熱損失及其他熱損失

§3.8燃料消耗量返回§3.1鍋爐熱平衡的組成

鍋爐熱平衡：是研究燃料的熱量在鍋爐中利用的情況，有多少被有效利用，有多少變成了熱量損失，這些損失又表現(xiàn)在哪些方面以及它們產(chǎn)生的原因。研究的目的是為了有效地提高鍋爐熱效率。熱效率：是鍋爐的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它表明鍋爐設(shè)備的完善程度和運(yùn)行管理的水平。提高鍋爐熱效率以節(jié)約燃料，是鍋爐運(yùn)行管理的一個(gè)重要方面。第三章§3.1鍋爐熱平衡的組成為了全面評定鍋爐的工作狀況，必須對鍋爐進(jìn)行測試，這種試驗(yàn)稱為鍋爐的熱平衡(或熱效率)試驗(yàn)。通過測試進(jìn)行分析概括了解鍋爐熱效率的影響因素得出較先進(jìn)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為設(shè)計(jì)鍋爐和改進(jìn)運(yùn)行的可靠依據(jù)。一、鍋爐熱平衡

1．鍋爐熱平衡方程式鍋爐熱平衡是以lkg固體燃料或液體燃料(氣體燃料以1m3)為單位組成熱量平衡的。1kg燃料輸入鍋爐的熱量及鍋爐有效利用熱量和損失熱量之間的關(guān)系可參考書圖3-1第三章§3.1鍋爐熱平衡的組成鍋爐熱平衡示意圖第三章§3.1鍋爐熱平衡的組成鍋爐熱平衡的公式可寫為：

Qr——每公斤燃料帶入鍋爐的熱量，kJ/kg；

Q1——鍋爐有效利用熱量kJ/kg；

Q2——排出煙氣帶走的熱量，稱為鍋爐排煙熱損失，kJ/kgQ3——未燃完可燃?xì)怏w所帶走的熱量，稱為氣體不完全燃燒熱損失（化學(xué)不完全燒熱損失），kJ/kg；

Q4——未燃完的固體燃料所帶走的熱量，稱為固體不完全燃燒熱損失（機(jī)械不完全燃燒熱損失），kJ/kg；

kJ／kg(3-la)

第三章§3.1鍋爐熱平衡的組成

Q5——鍋爐散熱損失，kJ/kg；

Q6——灰渣物理熱損失及其他熱損失，kJ/kg。如果在等式(3-la)兩邊分別除以Qr，則鍋爐熱平衡就以帶入熱量的百分?jǐn)?shù)來表示，即：

Qr

Q5

Q2

Q6

Q3

Q4

Q1

第三章§3.1鍋爐熱平衡的組成

2．燃料帶入鍋爐的熱量Qr

它由以下幾個(gè)部分組成：

1）燃料的物理顯熱ir

：（1）固體燃料應(yīng)用基比熱：

kJ/kg?℃

（2）液體燃料應(yīng)用基比熱：

kJ/kg?℃

第三章§3.1鍋爐熱平衡的組成2）蒸汽帶入熱Qzq——當(dāng)用蒸汽霧化重油或噴入鍋爐蒸汽時(shí)考慮

kJ/kg

式中2512——排煙中蒸汽焓近似值，kJ/kg

3）外來熱量Qwl——當(dāng)用鍋爐范圍以外的廢氣、廢熱等來預(yù)熱空氣時(shí)考慮一般情況下：

第三章§3.2鍋爐熱效率

鍋爐熱效率可用熱平衡試驗(yàn)方法測定，測定方法有正平衡試驗(yàn)和反平衡試驗(yàn)兩種。一、正平衡法1）鍋爐有效利用熱量Q12）鍋爐每小時(shí)有效吸熱量Qgl

kJ/kg

kJ/h第三章§3.2鍋爐熱效率（2）熱水鍋爐每小時(shí)有效吸熱量Qgl二、反平衡法（1）飽和蒸汽焓：

r--汽化潛熱，kJ/kgW--蒸汽濕度

kJ/h%

第三章§3.2鍋爐熱效率鍋爐正平衡只能求得鍋爐的熱效率，不能據(jù)此研究和分析影響鍋爐熱效率的種種因素，以尋求提高熱效率的途徑。而反平衡則是依據(jù)對各種熱損失的測定來計(jì)算其鍋爐熱效率。對小型鍋爐而言，一般以正平衡為主，反平衡為輔。對于大型鍋爐，由于不易準(zhǔn)確測定燃料消耗量，其鍋爐熱平衡主要靠反平衡求得。

設(shè)計(jì)一臺新鍋爐時(shí)，必須先根據(jù)同類型鍋爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)選定q3,q4及q5，再根據(jù)選定的排煙溫度和過量空氣系數(shù)以及燃料的灰分，計(jì)算出q2及q6的數(shù)值，然后求出鍋爐效率。第三章§3.2鍋爐熱效率三、鍋爐的毛效率及凈效率鍋爐的毛效率——通常所指的鍋爐效率都是毛效率，是不扣除鍋爐自用蒸汽和輔機(jī)設(shè)備耗用動(dòng)力折算熱量的效率。鍋爐的凈效率——是在毛效率基礎(chǔ)上扣除鍋爐自用汽和電能消耗后的效率。

式中——自用汽和自用電能消耗所相當(dāng)?shù)腻仩t效率降低值

Dz——自用汽消耗量，t/h；Nz——自用電耗量，kWh/h

b——生產(chǎn)每度電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，kg/kWh，取0.197kg/kWh第三章§3.2鍋爐熱效率四、熱平衡試驗(yàn)的要求

熱平衡試驗(yàn)是鍋爐一項(xiàng)最基本的熱工特性試驗(yàn)。在鍋爐新產(chǎn)品鑒定、鍋爐運(yùn)行調(diào)整和比較設(shè)備改進(jìn)或檢修前后的經(jīng)濟(jì)效果等情況下，都需對鍋爐進(jìn)行熱平衡試驗(yàn)。1）應(yīng)在鍋爐熱工況穩(wěn)定和燃燒調(diào)整到試驗(yàn)工況1h后開始。2）試驗(yàn)所使用的燃料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求3）鍋爐出力的最大允許波動(dòng)不宜超過±7%~10%等4）試驗(yàn)期間安全閥不得啟跳、鍋爐不得吹灰、不得定期排污，連續(xù)排污一般也關(guān)閉。5）試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，鍋筒水位和煤斗煤位保持與開始時(shí)一致。第三章§3.2鍋爐熱效率五、試驗(yàn)時(shí)間、次數(shù)和誤差

熱平衡試驗(yàn)每次正式試驗(yàn)時(shí)間，燃用固體燃料的層燃、室燃和流化床鍋爐應(yīng)不少于4h，其他見書。

鍋爐的新產(chǎn)品定型試驗(yàn)，應(yīng)在額定出力下進(jìn)行2次。熱平衡試驗(yàn)在精度上有一定要求：(1)只進(jìn)行正平衡試驗(yàn)，要求應(yīng)進(jìn)行兩次測試偏差在3%以內(nèi)(2)同時(shí)進(jìn)行正、反平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩種方法測試偏差應(yīng)在5%以內(nèi)(3)只以反平衡法進(jìn)行測定時(shí)，兩次測試偏差應(yīng)在4%以內(nèi)

第三章§3.3固體不完全燃燒熱損失一、固體不完全燃燒熱損失的測定與計(jì)算實(shí)質(zhì)：是包含在灰渣（包括灰渣、漏煤、煙道灰、飛灰以及溢流灰、冷灰渣等）中的未燃盡的碳造成的熱量損失?；以鼡p失：kJ/kg漏煤損失：kJ/kg飛灰損失：kJ/kg第三章§3.3固體不完全燃燒熱損失總的固體不完全燃燒熱損失：

1.燃料特性對q4的影響當(dāng)燃用灰分含量高和灰分熔點(diǎn)低的煤時(shí)，它的固態(tài)可燃物被灰包裹，難以燃盡，灰渣損失大。當(dāng)燃用揮發(fā)物低而焦結(jié)性強(qiáng)的煤時(shí)，燃燒過程主要集中在爐排上，燃燒層溫度高，較易形成熔渣，阻礙通風(fēng)，既加重司爐撥火的工作量，又增加灰渣損失。當(dāng)燃用水分低，焦結(jié)性弱而細(xì)末又多的煤時(shí)，特別是在提高燃燒強(qiáng)度而增強(qiáng)通風(fēng)的情況下，飛灰損失就增加。第三章§3.3固體不完全燃燒熱損失2．燃燒方式對q4的影響：不同燃燒方式的q4數(shù)值差別很大，如機(jī)械威風(fēng)力拋煤機(jī)爐的飛灰損失就較鏈條爐大。煤粉爐沒有漏煤損失，但它的飛灰損失卻比層燃爐大得多。沸騰爐在燃用石煤或煤矸石時(shí)，飛灰損失將更大。3．爐子結(jié)構(gòu)對q4的影響層燃爐的爐拱，二次風(fēng)以及爐排的大小，長短和通風(fēng)孔隙的大小等對燃燒都有影響。如爐排的通風(fēng)孔隙較大面又燃用細(xì)末多的燃料時(shí)，漏煤損失就會(huì)有較大的增加。煤粉爐爐膛的高低、燃燒器布置的位置等也對燃燒有影響。如爐膛尺寸過小，煙氣在爐內(nèi)的流程及停留時(shí)間過短，燃料來不及燃盡而被煙氣帶走，使飛灰損失增大。第三章§3.3固體不完全燃燒熱損失4．鍋爐運(yùn)行工況對q4的影響

運(yùn)行時(shí)鍋爐負(fù)荷增加，相應(yīng)地穿過燃料層和爐膛的氣流速度迅速增加，以致飛灰損失也加大。此外，層燃爐運(yùn)行時(shí)的煤層厚度、鏈條爐爐排速度以及風(fēng)量分配，煤粉爐運(yùn)行時(shí)的煤粉細(xì)度及配風(fēng)操作等對q4也有影響。過量空氣系數(shù)對q4也有影響，如al太低，q4會(huì)增加，而隨al稍增，則q4會(huì)有所降低。第三章§3.4氣體不完全燃燒熱損失一、氣體不完全燃燒熱損失的測定與計(jì)算

q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w未燃燒放熱就隨煙氣排出所造成的。

計(jì)算公式

%第三章§3.4氣體不完全燃燒熱損失接上：式中：，Nm3/kg燃料

：是考慮固體不完全燃燒的修正；實(shí)際燃燒的燃料量

CO2、H2、CH4

：干煙氣中CO、H2、CH4的容積百分?jǐn)?shù)，由熱平衡試驗(yàn)通過驗(yàn)器分析儀測得。由于實(shí)際運(yùn)行中，煙氣中H2、CH4的含量極少，可忽略不計(jì)，計(jì)算簡化：

第三章§3.4氣