鍋爐與鍋爐房設(shè)備基本知識模版課件

鍋爐及鍋爐房設(shè)備講稿1鍋爐及鍋爐房設(shè)備講稿1

課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)這門課程是建筑環(huán)境與設(shè)備的一門專業(yè)必修課程，該課程系統(tǒng)的闡述了鍋爐工作過程的基本理論和設(shè)計計算及基本方法。任務(wù)：通過學(xué)習(xí)，掌握有關(guān)鍋爐的工作原理、燃料使用、設(shè)備構(gòu)造、選型、設(shè)計和維護(hù)等有關(guān)知識。2課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)2§1.1概述§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程

√§1.3鍋爐基本特性√§1.4鍋爐房設(shè)備的組成√§1.5鍋爐發(fā)展趨勢第一章基本知識3§1.1概述§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程√§1.

§1.1概述一、什么是鍋爐生產(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)主要動力及供熱設(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第一章4§1.1概述一、什么是鍋爐第一章4§1.1概述三、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)動汽輪機(jī)組發(fā)電工業(yè)鍋爐(供熱鍋爐)——用于工業(yè)及采暖動力鍋爐——驅(qū)動蒸汽動力裝置2．按輸出工質(zhì)的不同分為：蒸汽鍋爐熱水鍋爐第一章5§1.1概述三、鍋爐的分類第一章5§1.1概述3．按燃料和能源不同分為：燃煤鍋爐燃油鍋爐燃?xì)忮仩t廢熱鍋爐4．按燃燒方式分--為層燃爐、室燃爐、流化床爐；5．按蒸汽壓力分；按蒸汽壓力的高低，可將鍋爐分為：低壓鍋爐(P<2．45MPa，表壓，下同)、中壓鍋爐(P=2．94—4．92MPa)、高壓鍋爐(P=7．84—10．8MPa)、超高壓鍋爐(P=11．8—14．7MPa)、亞臨界壓力鍋爐(p=15.7—19．6Mh)和超臨界壓力鍋爐(P>=22．1MPa)等。

6．按鍋爐容量大小分--按照蒸發(fā)量的大小，鍋爐有小型、中型和大型之分；四、鍋爐工業(yè)的研究方向及本專業(yè)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)節(jié)能降耗，提高效率防止和降低環(huán)境污染，開發(fā)新的潔凈燃燒技術(shù)合理有效地利用地方燃料,提高機(jī)械化、自動化水平重點(diǎn)在于基本原理的理解和學(xué)習(xí)，方法的應(yīng)用

第一章6§1.1概述3．按燃料和能源不同分為：第一章6§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)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。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3）安全附件——水位計、壓力表、安全閥二、鍋爐的工作過程1.燃料的燃燒過程第一章7§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程一、基本結(jié)構(gòu)第一章7§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程定義：燃料在爐內(nèi)（燃燒室內(nèi)）燃燒生成高溫?zé)煔猓⑴懦龌以倪^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

必需的空氣量及空氣與燃料的良好混合

燃料的供應(yīng)及灰渣和煙氣的排放第一章8§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程定義：燃料在爐內(nèi)（燃燒室內(nèi)§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程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(省、空)除塵引風(fēng)機(jī)煙囪

3.工質(zhì)(水)的加熱和汽化過程——蒸汽的生產(chǎn)過程1）給水：水省煤器汽鍋2）水循環(huán)：汽鍋下降管下集箱水冷壁

3）汽水分離第一章9§1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程2.煙氣§1.3鍋爐基本特性

一、鍋爐容量1．蒸發(fā)量（產(chǎn)熱量）：鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽（熱水）流量2．額定蒸發(fā)量（產(chǎn)熱量）：鍋爐在額定參數(shù)(壓力、溫度)和保證一定熱效率下，每小時最大連續(xù)蒸發(fā)量(產(chǎn)熱量)，符號D(Q)，單位t/h（kJ/h，MW）。二、蒸汽(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)和溫度,壓力單位MPa,℃，溫度單位為℃，對于飽和蒸汽鍋爐，只標(biāo)注壓力。鍋爐設(shè)計時規(guī)定的蒸汽壓力和溫度稱為額定蒸汽壓力和額定蒸汽溫度。2．熱水參數(shù)鍋爐出口處熱水的額定壓力(表壓)和溫度及回水溫度。第一章10§1.3鍋爐基本特性一、鍋爐容量第一章10§1.3鍋爐基本特性三、受熱面蒸發(fā)率、受熱面發(fā)熱率1．受熱面蒸發(fā)率受熱面：汽鍋和附加受熱面等與煙氣接觸的金屬表面積。每m2蒸發(fā)受熱面每小時所產(chǎn)生的蒸汽量，符號D/H；單位kg/m2·h2．受熱面發(fā)熱率每m2受熱面每小時所產(chǎn)生的(熱水)熱量，符號Q/H；單位kJ/m2·h四、鍋爐熱效率每小時送進(jìn)鍋爐的燃料（全部完全燃燒時）所能發(fā)出的熱量中有百分之幾被用來產(chǎn)生蒸汽或加熱水。供熱鍋爐，60－85%，油氣鍋爐，85－92%。五、鍋爐的金屬耗率及耗電率金屬耗率-每噸蒸發(fā)量所耗用的金屬材料的重量（t）,2-6t/t耗電率-產(chǎn)生1t蒸汽用電的度數(shù)（kWh/t）,10kWh/t第一章11§1.3鍋爐基本特性三、受熱面蒸發(fā)率、受熱面發(fā)熱率第一章§1.3鍋爐基本特性五、鍋爐型號表示方法1、供熱鍋爐鍋爐型號由三部分組成，各部分之間用短橫線相連。

第一部分：表示鍋爐型式，燃燒方式和蒸發(fā)量，共分三段：第一段用兩個漢語拼音字母代表鍋爐本體型式；第二段用一個漢語拼音代表燃燒方式；第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸發(fā)量。第一章12§1.3鍋爐基本特性五、鍋爐型號表示方法第一部分：表示鍋§1.3鍋爐基本特性第二部分：表示蒸汽(或熱水)參數(shù)，共分兩段，中間一斜線分開。

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；第二段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示過熱蒸汽(或熱水)溫度;第三部分：表示燃料種類，以拼音字母和羅馬字分別代表燃料類別和分類。舉例：

:表示為雙鍋筒橫置式鍋爐，采用鏈條爐排，蒸發(fā)量為10t/h，額定工作壓力為1．25MPa，出口過熱蒸汽溫度為350度，燃用二類煙煤。

：表示為單鍋筒縱置式，往復(fù)推動爐排爐，額定熱功率為1．4MW，允許工作壓力為0.7MPa，出水溫度為95度，進(jìn)水溫度為70度，燃用二類煙煤的熱水鍋爐。

第一章13§1.3鍋爐基本特性第二部分：表示蒸汽(或熱水)參數(shù)，共§1.3鍋爐基本特性第一章3、電站鍋爐2、電熱鍋爐由兩部分組成，第一部分表示鍋爐本體形式、電加熱鍋爐代號（DR）的鍋爐容量；第二部分表示鍋爐的介質(zhì)參數(shù)。如LDR0.5－0.4鍋爐，表示它是立式電加熱鍋爐，額定蒸發(fā)量0.5t/h，額定工作壓力為0.4MPa的蒸汽鍋爐。14§1.3鍋爐基本特性第一章3、電站鍋爐2、電熱鍋爐14§1.3鍋爐基本特性第一章15§1.3鍋爐基本特性第一章15§1.3鍋爐基本特性第一章燃料品種代號16§1.3鍋爐基本特性第一章燃料品種代號16§1.4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)熱器二、鍋爐房輔助設(shè)備1．運(yùn)煤、除灰系統(tǒng)(見圖1-2)--其作用是連續(xù)供給鍋爐燃燒所需的燃料，及時排走灰渣.2．送引風(fēng)系統(tǒng)(見圖1-2)--其作用是供給鍋爐燃料燃燒所需要的空氣量，排走燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣。3．水、汽系統(tǒng)(包括排污系統(tǒng))(見圖1-2)--其作用是不斷向鍋爐供給符合質(zhì)量要求的水，將蒸汽或熱水分別送到各個熱用戶。4．儀表控制系統(tǒng)--為了使鍋爐安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，除了鍋爐本體上裝有的儀表外，鍋?zhàn)o(hù)房內(nèi)還裝設(shè)各種儀表和控制設(shè)備，如蒸汽流量計、壓力表、風(fēng)壓計、水位表以及各種自動控制設(shè)備。第一章17§1.4鍋爐房設(shè)備的組成一、鍋爐房設(shè)備第一章17§1.4鍋爐房設(shè)備的組成第一章18§1.4鍋爐房設(shè)備的組成第一章18§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢鍋爐沿著兩個方向發(fā)展：

a)

在鍋筒內(nèi)部增加受熱面，形成煙管鍋爐系列；

b)

在鍋筒外部發(fā)展受熱面，形成水管鍋爐系列。

——鍋爐發(fā)展的一大飛躍一、煙管鍋爐二、水管鍋爐三、快裝鍋爐

第一章19§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢鍋爐沿著兩個方向發(fā)展：第一章1§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢方向一：增加鍋內(nèi)受熱面煙管鍋爐單鍋筒鍋爐特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，占地不大容量不一般不大，當(dāng)煙管為光管時，傳熱效率不高。20§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢方向一：增加鍋內(nèi)受熱面煙管鍋爐單§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢內(nèi)筒火筒－爐膽外筒鍋內(nèi)水循環(huán)煙囪外筒煙管煙室內(nèi)筒21§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢內(nèi)筒外筒鍋內(nèi)水循環(huán)煙囪外筒煙管煙§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢方向二：水管鍋爐增加鍋外受熱面直、橫水管水筒鍋爐整聯(lián)箱橫水管鍋爐分聯(lián)箱橫水管鍋爐特點(diǎn)：1、水平管，水循環(huán)不好

2、直水管，熱膨脹緩沖差，集箱安全性差。22§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢方向二：水管鍋爐增加鍋外受熱面直§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢彎水管水管鍋爐特點(diǎn)：1、煙氣橫向沖刷水管熱熱面，傳熱效率高；

2、爐膛空間容積不受鍋筒直徑限制，適用于大中容量鍋爐。23§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢彎水管水管鍋爐特點(diǎn)：1、煙氣橫向§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢鍋筒集箱鍋外水循環(huán)直流鍋爐24§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢鍋筒集箱鍋外水循環(huán)直流鍋爐24§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢25§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢25§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢從鍋爐的演變過程說明，鍋爐結(jié)構(gòu)的變化是要達(dá)到以下目的：1、制造和安裝經(jīng)濟(jì)，設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，節(jié)省鋼材，節(jié)省基建投資；2、正常運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高，鍋爐熱效率高，能充分利用熱能，節(jié)約燃料，輔助設(shè)備所消耗的動力較少；3、運(yùn)行時安全可靠，經(jīng)久耐用，檢修方便。要解決的問題：1、提高燃燒效率和熱效率，節(jié)能降耗；2、采用新的燃燒技術(shù)，降低污染物排放；3、提高自動化程度，減輕勞動強(qiáng)度。26§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢從鍋爐的演變過程說明，鍋爐結(jié)構(gòu)的§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢鍋爐發(fā)展的推動力1、燃料價格上漲，供應(yīng)短缺問題。需求增大，儲量減少。2、燃用劣質(zhì)煤推動了燃燒技術(shù)的發(fā)展。3、環(huán)境保護(hù)的要求。4、基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。尤其是計算機(jī)及計算技術(shù)的發(fā)展。第一章27§1.5鍋爐發(fā)展簡史及趨勢鍋爐發(fā)展的推動力第一章27§1.5鍋爐發(fā)展趨勢增大鍋爐容量和提高蒸汽參數(shù)是電廠鍋爐的主要發(fā)展方向。(一)鍋爐容量和蒸汽參數(shù)1、提高鍋爐容量：單機(jī)容量↑

→

發(fā)電容量↑

→基建投資和設(shè)備費(fèi)用↓，運(yùn)行費(fèi)用以及金屬材料↓。但超大容量機(jī)組的運(yùn)行靈活性較差，可用率較低，每年故障和計劃檢修停機(jī)時間較長.一般較大的火力發(fā)電設(shè)備單機(jī)容量停留在500—800MW。2、提高蒸汽參數(shù)：壓力、溫度?？商岣哐h(huán)熱效率

隨著機(jī)組容量的增大和節(jié)約燃料的需要，提高電廠熱效率就變得更加迫切，提高鍋爐所產(chǎn)生蒸汽壓力、溫度和采用蒸汽再熱是提高熱電轉(zhuǎn)換效率的有效方法。例如，對一個400MW的單元機(jī)組來說，采用超臨界壓力(24．12MPa)蒸汽參數(shù)的供電效率比采用亞臨界壓力蒸汽參數(shù)高1．4％，可從37．4％提高到38．8％，雖然投資增加了2.4％到3．5％，但經(jīng)濟(jì)上仍是合算的。受金屬材料限制，蒸汽溫度一般限制在600度以下?？梢圆捎谜羝贌峄驘犭娐?lián)產(chǎn)。第一章28§1.5鍋爐發(fā)展趨勢增大鍋爐容量和提高蒸汽參數(shù)是電廠鍋爐§1.5鍋爐發(fā)展趨勢(二)鍋爐燃燒技術(shù)能源減少→使用劣質(zhì)煤，環(huán)境的要求→污染物的低排放低NOx燃燒器，爐內(nèi)燃燒中脫硫技術(shù)，煙氣脫硫技術(shù)，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，(三)燃?xì)狻⒄羝?lián)合循環(huán)目前燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)主要有這樣幾種方式：整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)，增壓流化床聯(lián)合循環(huán)以及為城市既供電又供熱，還供應(yīng)煤氣的所謂三聯(lián)供技術(shù)。第一章29§1.5鍋爐發(fā)展趨勢(二)鍋爐燃燒技術(shù)第一章29IGCC

第一章發(fā)電效率可望達(dá)到42-44%30IGCC第一章發(fā)電效率可望達(dá)到42-44%30PFBC-IGCC

第一章發(fā)電效率可望達(dá)到40-42%31PFBC-IGCC第一章發(fā)電效率可望達(dá)到40-42%31復(fù)習(xí)思考題1鍋爐的任務(wù)是什么？它在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性如何？2鍋爐與鍋爐房設(shè)備有何區(qū)別？各自起著什么樣的作用？3鍋爐是怎樣工作的？大致可分為哪幾個過程？4鍋爐上裝置有哪些必不可少的安全附件？它們的作用是什么？32復(fù)習(xí)思考題1鍋爐的任務(wù)是什么？它在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性如何？復(fù)習(xí)思考題5弄清以下名詞的含義:

受熱面蒸發(fā)率；受熱面發(fā)熱率；鍋爐的熱效率；煤汽比；煤水比；鍋爐的金屬耗率；鍋爐的耗電率，其中哪幾個指標(biāo)用以衡量鍋爐的總的經(jīng)濟(jì)性？6會讀鍋爐銘牌，知道每部分的含義。7鍋爐輔助受熱面有哪幾部分？各自的作用是什么？33復(fù)習(xí)思考題5弄清以下名詞的含義:33§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)

§2.2煤的燃燒特性

√§2.3煤的分類

§2.4液體燃料和氣體燃料

§2.6

鍋爐煙氣分析及其結(jié)果的應(yīng)用第二章燃料及燃燒計算§2.5燃料的燃燒計算√34§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)§2.2煤的燃燒特性§前言第二章一、鍋爐用燃料1．電廠是消耗燃料的大戶，越發(fā)達(dá)的國家電廠消耗的燃料越多。2．三種狀態(tài)的燃料：固體、液體、氣體。我國煤是主要燃料，占總?cè)剂习l(fā)熱量的90%，其他的燃料很少。石油不到10%，天然氣不到10%（石油和天然氣之和為10%左右）。而美國的石油和天然氣之和高達(dá)50%，比我國的條件好。3．我國電站鍋爐利用燃料的原則：電站鍋爐盡量利用比較差的燃料，把好燃料讓給其他的部門，因?yàn)殡娬緦θ剂系娜紵芯孔詈谩?5§前言第二章一、鍋爐用燃料35§前言第二章二、元素分析和工業(yè)分析元素分析定義：元素分析一般指分析燃料中的碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五種元素。這個方法、這個結(jié)果叫元素分析。1．為什么要用元素分析：現(xiàn)有的分析方法中不能直接分析煤中有機(jī)物的各種化合物，很多物質(zhì)在分析的過程中分解。所以一般用煤的元素分析表示煤的有機(jī)物特性。2．為什么不是完全徹底的元素分析？有一些化合物在煤的燃燒前后沒有改變，就是他們不參與燃燒。分析他們的元素組成對于鍋爐燃燒沒用。3．元素分析成分：碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分、水分。36§前言第二章二、元素分析和工業(yè)分析36§前言第二章二、元素分析和工業(yè)分析4．元素分析方法的簡單介紹。有這個方面的國家標(biāo)準(zhǔn)，可以查閱。簡單說來就是把煤制成煤樣（磨成煤粉），在爐子里加熱，先失去的是水分，緊接著燃燒煤粉，分析燃燒產(chǎn)物可以知道煤粉的元素分析成分，最后剩下的是灰分。5．為什么在定義中只有碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五種成分。因?yàn)檫@五種成分和燃燒有關(guān)。其余的灰分和水分和燃燒無關(guān)（不參與燃燒）。但是灰分和水分是煤里面都有的，也占一定的百分比，因此元素分析成分包括七種成分。37§前言第二章二、元素分析和工業(yè)分析37§前言第二章二、元素分析和工業(yè)分析工業(yè)分析的定義：分析煤粉中的灰分、水分、揮發(fā)分和固定碳的分析。1．為什么發(fā)電廠要用煤的工業(yè)分析。元素分析比較復(fù)雜，一般發(fā)電廠不能做，而煤又要進(jìn)行快速分析，以指導(dǎo)運(yùn)行，所以用比較簡單的工業(yè)分析。2．工業(yè)分析成分：灰分、水分、揮發(fā)分和固定碳。3．工業(yè)分析簡單介紹：和元素分析近似，也借助于燃燒，把煤樣加熱，先失去水分，然后隔絕空氣繼續(xù)加熱，再失去的是揮發(fā)分，剩下的是焦碳（固定碳和灰分之和），把焦碳燃燒，失去的是固定碳，余下的是灰分。4．發(fā)電廠每天都要對煤進(jìn)行工業(yè)分析，讓運(yùn)行人員掌握煤種的變化情況，有利于鍋爐運(yùn)行。38§前言第二章二、元素分析和工業(yè)分析38§2.1燃料的化學(xué)成分第二章一、燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)燃料（S、L、G）

可燃基：高分子化合物，成分C、H、O、N、S

惰性基：多種礦物質(zhì)

灰分1．碳(C)：主要的可燃元素，煤中約占可燃成分總量的50~95%，1kg純碳完全燃燒可釋放熱量約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。2．氫(H)：重要的可燃元素，煤中約占2~6%，120370kJ/kg。十分容易著火，燃燒迅速，易爆。液體和氣體燃料氫含量較高約占從百分之十幾到幾十不等，燃燒室易析出碳黑而冒黑煙。3．硫(S)：是燃料中的有害元素，煤中約占可燃成分的～8%，9050kJ/kg，燃燒后的產(chǎn)物是39§2.1燃料的化學(xué)成分第二章一、燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)3§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)

SO2、SO3，與水蒸汽相遇會生成亞硫酸和硫酸。1）SO2、SO3排放造成大氣污染2）鍋爐尾部受熱面造成低溫腐蝕4．氧和氮氧和氮是不可燃成分。含氧量隨煤化程度增高而明顯減少，泥煤35%，無煙煤只有約1%－2%。煤中氮主要以有機(jī)氮形態(tài)存在，約占0.3~2.5%。高溫燃燒生成NOx，有害。液體和氣體燃料中氧和氮含量更少。第二章40§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)SO2、SO3，與水§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)5．水分(Water、Moisture)：燃料中的主要雜質(zhì)，固體燃料的水分由外水分和內(nèi)水分組成，約占5~60%。1）水分進(jìn)入爐內(nèi)吸熱汽化成水蒸汽，對燃燒不利；2）

在煙氣露點(diǎn)時，水蒸氣與SO2、SO3生成亞硫酸和硫酸，造成低溫腐蝕；3）

6．灰分(Ash)燃料中主要不可燃的礦物雜質(zhì)成分，與成煤條件、開采方式、運(yùn)輸條件有關(guān)。1）可燃物減少，，著火困難，灰渣量增加，運(yùn)行操作繁重；2），爐內(nèi)易結(jié)渣，使受熱面?zhèn)鳠釔夯?）

第二章41§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)5．水分(Water、Mo§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)二、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)及換算1．燃料成分表示方法1）收到基——以進(jìn)入鍋爐房準(zhǔn)備燃燒的煤為分析基準(zhǔn)，以它為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)的計算。2）空氣干燥基——在實(shí)驗(yàn)室條件下（室溫20℃，相對濕度60%），風(fēng)干后的煤樣作為分析基準(zhǔn)3）干燥基——以假想元水狀態(tài)的煤力基準(zhǔn),其余的成分組合便是干燥基，干燥基中因無水分，故灰分不受水分變動的影響，灰分含量百分?jǐn)?shù)相對比較穩(wěn)定4）干燥無灰基——將變化較大，對燃燒不利的雜質(zhì)灰分和水分除去后的煤作為分析基準(zhǔn)第二章42§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)二、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)由于干燥無灰基無水、無灰，故剩下的成分便不受水分、灰分變動的影響，是表示碳?xì)?、氧、氮、硫成分百分?jǐn)?shù)最穩(wěn)定的基準(zhǔn)，常用來表示煤的揮發(fā)分含量。煤的成分及各種分析基準(zhǔn)之間的關(guān)系，如下圖所示。第二章43§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)由于干燥無灰基無水、無灰，§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)2．燃料成分各種表示方法之間的換算由于煤質(zhì)分析所使用的煤樣是空氣干燥基煤樣，分析結(jié)果的計算是以空氣干燥基為基準(zhǔn)得出的，但在鍋爐設(shè)計、計算時，是按實(shí)際進(jìn)入鍋爐的爐前煤、即收到基進(jìn)行計算的，所以一方面要測定爐前煤的收到基水分，同時還要對煤的各種成分進(jìn)行基準(zhǔn)的換算換算系數(shù)k：見表2-1第二章44§2.1燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì)2．燃料成分各種表示方法之§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)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，在完全燃燒時所放出的熱量(kJ/kg)；單位容積的氣體燃料在完全燃燒時所發(fā)出的熱量（kJ/Nm3）2．高位發(fā)熱量：每公斤燃料完全燃燒后所放出的熱量，含所生產(chǎn)水蒸汽汽化潛熱，(kJ/kg)

第二章45§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)§2.2煤的燃燒特性3．低位發(fā)熱量：每公斤燃料完全燃燒后所放出的熱量，扣除隨煙氣帶走的水蒸汽的汽化潛熱的熱量，(kJ/kg)水分來自：①H與氧的反應(yīng)；②燃料中的含水量M4．各成分分析的高、低位發(fā)熱量間的關(guān)系5．發(fā)熱量的測定采用氧彈測熱儀第二章46§2.2煤的燃燒特性3．低位發(fā)熱量：每公斤燃料完§2.2煤的燃燒特性6．標(biāo)準(zhǔn)煤——以收到基低位發(fā)熱量為29308kJ／kg(7000kcal/kg)的燃料，稱為標(biāo)準(zhǔn)煤。 --在工業(yè)上為核算企業(yè)對能源的消耗量，便于比較和管理，統(tǒng)一計算標(biāo)準(zhǔn)，采用標(biāo)淮煤的概念。7．折算灰分和折算水分在討論雜質(zhì)(水分、灰分)對鍋爐工作的影響時,使用其折算值更合理規(guī)定把相對于每4186.8kJ/kg(即1000kcal/kg)收到基低位發(fā)熱量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分別稱為折算水分、折算灰分和折算硫分，其計算公式為：第二章47§2.2煤的燃燒特性6．標(biāo)準(zhǔn)煤——以收到基低位發(fā)熱量為2§2.2煤的燃燒特性二、揮發(fā)分(V)——失去水分的干燥煤樣，在隔絕空氣的條件下，加熱到一定溫度時，析出的氣態(tài)物質(zhì)的百分含量。1）揮發(fā)分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃?xì)怏w和少量O2、CO2和N2組成；2)揮發(fā)分含量的多少常做為煤分類的主要依據(jù)。

3）釋放揮發(fā)分的溫度：煤化程度比較低的煤，<200℃；煤化程度比較高的煤，400℃左右。揮發(fā)分的含量：無煙煤2～10%；褐煤37～60%；揮發(fā)分多著火容易；揮發(fā)分少著火困難。

4）對爐膛結(jié)構(gòu)和鍋爐運(yùn)行方法的影響。第二章48§2.2煤的燃燒特性二、揮發(fā)分(V)——失去水分的干燥煤§2.2煤的燃燒特性煤

種Vr逸出溫度（℃）著火溫度（℃）褐

煤>40130~170250~450煙

煤20~40170~320400~500貧煤10~20370~390600~700無煙煤<10380~400>700第二章49§2.2煤的燃燒特性煤種Vr逸出溫度（℃）著火溫度（§2.2煤的燃燒特性

三、焦結(jié)性焦炭——煤在隔絕空氣加熱時，水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出后固體殘余物質(zhì)。焦結(jié)性——由于煤種不同，焦炭的物理性質(zhì)、外觀等各不相同焦結(jié)性狀1．焦炭結(jié)構(gòu)特征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50§2.2煤的燃燒特性

三、焦結(jié)性第二章50§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①煙氣流速過大，易被氣流攜帶，形成火床火口；②煙氣流速過小，燃燒通風(fēng)不暢，易從通風(fēng)孔隙中漏入灰坑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內(nèi)部固定碳難于空氣接觸而燃盡；②燃燒層通風(fēng)不暢四、灰熔點(diǎn)（灰分的熔融性）灰分：焦炭燃燒后的殘留物質(zhì)?；曳值慕M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)，采用角錐法測定特征溫度第二章51§2.2煤的燃燒特性2．焦結(jié)性對層燃爐燃燒過程的影響第二§2.2煤的燃燒特性

t1——變形溫度：測試角錐開始變形或彎曲時的溫度t2——軟化溫度：灰錐頂彎曲錐尖觸及到平盤上時的溫度

t3－－半球溫度：當(dāng)灰錐變形至呈半球體，高度等于底長的一半時的溫度

t4——流動溫度：灰錐熔融倒在平盤上，并開始流動時的溫度易熔性灰分——2.可熔性灰分——難熔性灰分——3．對固態(tài)排渣煤粉爐，為了避免爐膛出口附近的受熱面結(jié)渣，應(yīng)使?fàn)t膛出口煙溫比灰的軟化溫度低100度。第二章52§2.2煤的燃燒特性t1——變形溫度：測試§2.3煤的分類一、煤炭分類見§2.3，介紹各種煤的特性1.褐煤2.煙煤3.貧煤4.無煙煤第二章53§2.3煤的分類一、煤炭第二章53§2.4液體燃料和氣體燃料一、液體燃料燃料油的來源－石油蒸餾燃料油的分類－是否形成產(chǎn)品商用、自用；加工工藝的不同分常壓、減壓、裂化和混合的多種；根據(jù)用途不同分船用內(nèi)燃機(jī)燃料油和爐用燃料油。燃料油的物理特性密度－20度燃料油密度相對于4度水的密度。粘度－恩式粘度，與溫度關(guān)系。凝點(diǎn)－測定方法，柴油牌號閃點(diǎn)和燃點(diǎn)－爆炸極限－上下限第二章54§2.4液體燃料和氣體燃料一、液體燃料第二章54§2.4液體燃料和氣體燃料一、液體燃料鍋爐燃用的液體燃料主要是柴油、重油和渣油。重油——是石油提煉汽油、煤油和柴油后的剩余物，渣油——是進(jìn)一步提煉后的剩余物。

1．重油重油的成分與煤一樣，也是由碳、氫、氧、氮、硫和灰分、水分組成。它的主要元素成分是碳和氫，其含量甚高(Cr=81~87%，Hr=11~14%)，而灰分、水分的含量很少，其發(fā)熱量高而穩(wěn)定,通常

第二章55§2.4液體燃料和氣體燃料一、液體燃料第二章55§2.4液體燃料和氣體燃料=40600~43100kJ/kg。特點(diǎn)：

1)氫含量多，發(fā)熱量高，極易著火與燃燒，2)可以方便地實(shí)現(xiàn)管道輸送，便于運(yùn)行調(diào)節(jié)，貯存和管理都較簡便。3)由于重油的灰含量甚低，既不需裝置除渣設(shè)備，鍋爐受熱面也很少積灰和腐損。4)

由于重油中氫含量高，燃燒后會生成大量水蒸汽，容易在尾部受熱面的低溫部位凝結(jié)，這樣使重油中所含硫分要比煤中含等量硫分對鍋爐受熱面的低溫腐蝕更為有害。5)在貯存和燃用重油時，必須重視防火、防爆，避免意外事故。

2．燃料油的特性指標(biāo)

1）粘度

第二章56§2.4液體燃料和氣體燃料§2.4液體燃料和氣體燃料

粘度是液體對其自身流動具有的阻力，是表征流動性能的特性指標(biāo)。粘度大，流動性能差，在管內(nèi)輸送時阻力就大，裝卸和霧化都會發(fā)生困難。恩氏粘度——是以200ml試驗(yàn)重油在溫度為t℃時，從恩氏粘度計中流出的時間與

200ml溫度為20℃的蒸餾水從同一粘度計中流出的時間之比，即

(1)重油的粘度和它的成分、溫度、壓力有關(guān)。加熱溫度愈高，重油的粘度愈小。因此，重油在運(yùn)輸、裝卸和燃用時都需要預(yù)熱。

(2)通常要求油噴嘴前的重油溫度在100度以上，粘度不大于42）閃點(diǎn)和燃點(diǎn)閃點(diǎn)——在大氣壓下，重油表面油氣和空氣的混合物在標(biāo)準(zhǔn)條件下接觸明火時，發(fā)生短暫的閃光(一閃即滅)現(xiàn)象的最低油溫。

第二章57§2.4液體燃料和氣體燃料粘度是液體對其自身§2.4液體燃料和氣體燃料燃點(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)時間不少于5s)的最低油溫。閃點(diǎn)是防止油發(fā)生火災(zāi)的一個重要指標(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。

3）凝固點(diǎn)——重油在傾斜45o的試管中，經(jīng)過5-10s不發(fā)生流動變化的最低溫度。重油凝固點(diǎn)與所含石蠟含量有關(guān),含蠟量越高,油的凝固點(diǎn)越高。三、氣體燃料

1．氣體燃料的種類第二章58§2.4液體燃料和氣體燃料燃點(diǎn)——當(dāng)油面上的油氣與§2.4液體燃料和氣體燃料第二章59§2.4液體燃料和氣體燃料第二章59§2.4液體燃料和氣體燃料2．氣體燃料的主要成分1）天然氣

甲烷約占65~99%，其次是烷屬重碳氧化合物和H2S，還含有少量N2、CO2、H2O和礦物雜質(zhì)，發(fā)熱量很高，約36000~42000kJ/Nm3。

天然氣是一種優(yōu)質(zhì)燃料，也是優(yōu)質(zhì)的重要化工原料。2）高爐煤氣是煉鐵的副產(chǎn)品，產(chǎn)量大?？扇?xì)怏wCO約占20~30%，H2約占5~15%；惰性氣體CO2約占5~15%，N2約占45~55%，發(fā)熱量約4000kJ/Nm3。通常作為工業(yè)爐或鍋爐摻加燃料。3）焦?fàn)t煤氣是冶金企業(yè)煉焦的副產(chǎn)品，H2和CH4約占70~80%，發(fā)熱量較高,約15000-17200kJ/Nm3。第二章60§2.4液體燃料和氣體燃料2．氣體燃料的主要成分第二章§2.4液體燃料和氣體燃料4）液化石油氣主要是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。加壓到0.8MPa即可可將其液化，液態(tài)的石油氣體積縮小了約270倍，低位發(fā)熱量為90000－120000kJ/m3,爆炸下限僅為2%。3．氣體燃料的發(fā)熱量

kJ/Nm3式中

等為氣體成分低位發(fā)熱量，見表2-13（p39）4.氣體燃料的特點(diǎn)環(huán)保運(yùn)輸方便，燃燒性能優(yōu)良易于燃燒調(diào)節(jié)第二章61§2.4液體燃料和氣體燃料4）液化石油氣第二章61§2.5燃料的燃燒計算基本假設(shè)：

1.空氣、煙氣均為理想氣體，每kmol體積等于22.4Nm3；2.空氣中只有O2和N2成分，其容積比為：；

3.每kg燃料都是在完全燃燒的條件下計算。

一、理論空氣量及過量空氣系數(shù)1.理論空氣量的計算第二章62§2.5燃料的燃燒計算基本假設(shè)：一、理論空氣量及過量§2.5燃料的燃燒計算理論空氣量的經(jīng)驗(yàn)計算公式：pp262．過量空氣系數(shù)、實(shí)際空氣量和漏風(fēng)系數(shù)1）過量空氣系數(shù)——燃燒時實(shí)際供給空氣量與理論空氣量之比。爐膛出口處過量空氣系數(shù)與燃燒設(shè)備、燃料種類、燃燒方式等有關(guān)。層燃爐；燃油、氣爐

2）實(shí)際空氣量：

Nm3/kg3）漏風(fēng)系數(shù)鍋爐運(yùn)行時，爐中處于負(fù)壓工作狀態(tài)，爐外冷空氣從爐墻、門孔幾個受熱面貫穿墻處漏入爐內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)過量空氣系數(shù)隨煙氣流程逐第二章63§2.5燃料的燃燒計算理論空氣量的經(jīng)驗(yàn)計算公式：pp2§2.5燃料的燃燒計算漸增大，其值為：

各受熱面漏風(fēng)量：

Nm3/kg二、燃燒生成煙氣量完全燃燒時煙氣成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N21．理論煙氣量的計算(α=1)——不含有O2

Nm3/kgNm3/kg（四個來源）

Nm3/kg第二章64§2.5燃料的燃燒計算漸增大，其值為：各受熱面漏風(fēng)量§2.5燃料的燃燒計算理論煙氣量的經(jīng)驗(yàn)計算公式：pp.45

2．實(shí)際煙氣量的計算(α>1)——含有過量O21）過量空氣中氧容積：

Nm3/kg2）過量空氣中氮容積：

Nm3/kg3）過量空氣中水蒸汽容積：

Nm3/kg4）實(shí)際煙氣量——理論煙氣量與過量空氣之和Nm3/kg三、空氣和煙氣的焓

第二章65§2.5燃料的燃燒計算理論煙氣量的經(jīng)驗(yàn)計算公式：pp§2.5燃料的燃燒計算1．理論空氣的焓——每kg固體(液體)燃料燃燒時所需理論空氣量，在等壓下，從0℃加熱到

℃所需要的熱量，單位kJ/kg

kJ/kg（查表2－15）

2．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/kgkJ/kg式中

等由表2-15查取（pp.48）

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

第二章66§2.5燃料的燃燒計算1．理論空氣的焓——每kg固體(液§2.5燃料的燃燒計算afh——入爐燃料灰分隨煙氣帶出的灰分重量比，稱飛灰份額，層燃爐afh＝0.2~0.3，煤粉爐afh＝0.85~0.9。只有當(dāng)燃料中灰分很大時，才需加以考慮，即：

第二章67§2.5燃料的燃燒計算afh——入爐燃料灰分隨煙氣帶出的§2.6鍋爐運(yùn)行時煙氣分析及其應(yīng)

用一、煙氣分析的目的在鍋爐運(yùn)行時，通過煙氣取樣分析，計算出CO、、，從而了解和掌握鍋爐實(shí)際燃燒情況，便于制定合理的燃燒調(diào)整及燃燒設(shè)備的改進(jìn)方案，從而提高燃燒效率和鍋爐熱效率。爐膛出口過量空氣系數(shù)有一最佳值：

qmin=q2+q3+q4二、理論上煙氣分析成分

1．每kg燃料完全燃燒時產(chǎn)生的煙氣成分：RO2、N2、H2O；第二章68§2.6鍋爐運(yùn)行時煙氣分析及其應(yīng)

用一、煙氣分析的目的§2.6鍋爐運(yùn)行時煙氣分析及其應(yīng)用2．燃料完全燃燒時產(chǎn)生的煙氣成分：RO2、N2、H2O、O2；3．燃料不完全燃燒時產(chǎn)生的煙氣成分：RO2、N2、H2O、O2、CO；三、煙氣分析儀器及測定1．煙氣分析儀

1）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，（%）第二章69§2.6鍋爐運(yùn)行時煙氣分析及其應(yīng)用2．燃料完§2.6鍋爐運(yùn)行時煙氣分析及其應(yīng)用2）色譜層析儀

3）紅外線煙氣分析儀2．測定：（由鍋爐實(shí)驗(yàn)完成）

四、煙氣成分測定的計算

1.； 2.3.