第二章-鍋爐燃料及燃燒設(shè)備.ppt

1、第一節(jié) 煤的成分及主要特性,一、煤的組成特性 1、煤的元素分析 碳、氫、氧、氮、硫 可燃質(zhì) 2、煤的工業(yè)分析 水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分,3、煤的成分計算基準(zhǔn) 收到基 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 空氣干燥基 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%,干燥基 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 干燥無灰基 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%,4、煤的計算基準(zhǔn)的換算 x=Kx0,二、 煤的發(fā)熱量,1、定義 彈筒發(fā)熱量 高位發(fā)熱量 低位發(fā)熱量,2、換算 3、以收到基低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)的其他概念 （1）標(biāo)準(zhǔn)煤

2、 （2）折算成分 折算水分 折算灰分 折算硫分,三、 煤灰的結(jié)渣和積灰特性,1、灰的性質(zhì) 變形溫度DT 軟化溫度ST 流動溫度FT 短渣 長渣,2. 煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性 煤的粘結(jié)性是指煤在隔絕空氣受熱后能否粘結(jié)其本身或惰性物質(zhì)(即無粘結(jié)能力的物質(zhì))或焦塊的性質(zhì)； 煤的結(jié)焦性是指煤粒在隔絕空氣受熱后能否生成優(yōu)質(zhì)焦炭(即焦炭的強(qiáng)度和塊度符合冶金焦的要求)的性質(zhì)。,3.煤的耐熱性 煤塊在加熱時保持原有粒度的性能。 4.反應(yīng)性和可燃性 反應(yīng)性指煤的反應(yīng)能力,也就是燃料中的碳與二氧化碳及水蒸汽進(jìn)行還原反應(yīng)的能力。 可燃性指燃料中的碳與氧發(fā)生氧化反應(yīng)的速度，即燃燒速度。 5煤的可磨性 煤研磨成粉的難易程度

3、。,第二節(jié) 液體燃料的性質(zhì),1粘度 流體本身阻滯其質(zhì)點相對滑動的性質(zhì)稱為流體的粘性。 2凝固點 燃油由液態(tài)凝成固態(tài)時的溫度叫凝固點。 3閃點、燃點和自燃點 當(dāng)油面上的油氣達(dá)到一定濃度時，如有火源，則會發(fā)出短暫的閃光，此時的油溫叫該油的閃點。當(dāng)油面上的油氣與空氣的混合物遇明火能著火連續(xù)燃燒，持續(xù)時間不少于5s時，此時的最低油溫為其燃點。 4相對密度 將20時油品與4時的同體積水的質(zhì)量比，作為油品的標(biāo)準(zhǔn)相對密度。,5硫分 6爆炸性 當(dāng)燃油蒸氣在與空氣的混合物中的含量(體積分?jǐn)?shù))達(dá)到某個范圍時，遇到明火就會爆炸，這個含量范圍就是該燃油的爆炸范圍，其最小含量值和最大含量值分別稱為爆炸下限和爆炸上限。

4、7靜電特性油是不良導(dǎo)體，它與空氣、鋼鐵、布等摩擦容易產(chǎn)生靜電。電荷在油面上積聚能產(chǎn)生很高的電壓。一旦放電，就會產(chǎn)生火花，使油發(fā)生燃燒甚至爆炸。 8灰分 燃油中灰分很少，但含有釩、鈉、鉀、鈣等元素的化合物。釩和鈉在燃燒過程中生成釩酸鈉，其熔點約為600，在壁溫高于610的過熱器受熱面上，會生成對各種鋼有腐蝕作用的液膜，造成高溫腐蝕。 9殘?zhí)?把重油在隔離動空氣的條件下加熱時，蒸發(fā)出油蒸氣后所剩下的一些固體碳素。 10摻混性 把不同來源的重油摻混使用時，有時會出現(xiàn)瀝青、含蠟物質(zhì)等固體沉淀物或膠狀半凝固體，這樣就會造成輸送管路的堵塞和停產(chǎn)等嚴(yán)重生產(chǎn)事故。,一、煤的燃燒特性 1.煤的常規(guī)特性及對鍋爐工

5、作的影響,揮發(fā)分的影響 水分的影響 灰分的影響 灰渣熔融性的影響 硫分的影響,第三節(jié) 煤的著火及燃燒特性,2.碳?xì)浔菴/H 表示煤的燃燒難易程度 3.燃料比FC/Vdaf 表示燃煤著火和燃燒的難易程度 4.反應(yīng)指數(shù)T15 反應(yīng)指數(shù)T15是指煤樣在氧氣流中加熱，使其溫升速度達(dá)到15/min時所需要的加熱溫度。很顯然，煤的反應(yīng)指數(shù)愈大，表明這種煤越難著火和燃燒。,5.燃燒分布曲線(煤樣的燃燒速度隨溫度變化的關(guān)系 ),6.熱解曲線,7.煤的燃盡率曲線(煤燃燒的快慢和燃盡的時間 ),燃盡率%,時間，min,二、煤的著火和燃盡指標(biāo),1著火穩(wěn)燃性指標(biāo) 著火穩(wěn)燃性指標(biāo)用燃料著火穩(wěn)定性指數(shù)Rw來代表，其計算公

6、式如下 Rs560 / Ti + 650 / T1max + 0.27 W1max 式中 Ti 著火溫度， T1max 最大失重速度時對應(yīng)的溫度， W1max 最大失重速度，mg / min,2燃燼指標(biāo) 燃燼指標(biāo)用燃燼特性綜合判別指數(shù)Rf來代表,如下： N 0.55G2 + 0.0043 T2max + 0.14 98 + 0.27 98 3.7 Rf =1 / N 式中 98，98 煤和煤焦燒掉98 % 時所需時間，min； T2max 難燃峰最大反應(yīng)速度時對應(yīng)的溫度，； G2 難燃峰下燒掉的燃料量，mg。,三、煤粉氣流著火和燃燒,1.煤粉燃燒的特點 煤粒的燃燒一般分為四個階段： 1）預(yù)熱、

7、干燥(吸熱) 2）揮發(fā)分析出(熱解)，并著火 3）燃燒(揮發(fā)分、焦炭) 4）燃盡(殘余焦炭灰渣),而煤粉的燃燒，四個階段往往交錯進(jìn)行，揮發(fā)分析出幾乎延續(xù)到煤粉燃燒的最后階段，甚至是更小的粒子先著火,2、煤粉氣流著火和熄火的熱力條件,1)、著火：由緩慢的氧化狀態(tài)轉(zhuǎn)變到反應(yīng)能自動加速到高速燃燒狀態(tài)的瞬間過程，此時反應(yīng)系統(tǒng)的溫度為著火溫度,2)、著(熄)火條件分析： 以燃燒室內(nèi)煤粉、空氣混合物的燃燒為對象,燃燒時的放熱量Q1,根據(jù)有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速度的原理：,向周圍介質(zhì)散熱量Q2,考慮一個綜合了輻射、對流的換熱過程,3)不同熱力條件下，Q1與Q2的關(guān)系,當(dāng)壁面溫度較低時：會達(dá)到一個穩(wěn)定的放熱、散熱平衡點

8、交點1：,所以：低溫下，只會緩慢氧化，不會著火,當(dāng)壁溫提高到一定值，會交于2、3兩點。,反應(yīng)初期，向2點靠近；達(dá)到2點(不穩(wěn)定)后只要稍加提高系統(tǒng)溫度，,反應(yīng)將自動加速而轉(zhuǎn)變到高速燃燒狀態(tài)(著火)，最后穩(wěn)定于高溫燃燒狀態(tài)3。,2點對應(yīng)溫度即著火溫度Tzh,著火熱力條件：在一定的放熱、散熱下，只要系統(tǒng)溫度大于著火溫度，燃燒反應(yīng)會自動加速進(jìn)行,對于高溫燃燒下的反應(yīng)，若散熱加大（斜率）到一定程度，交于4、5點，,系統(tǒng)溫度隨之下降達(dá)到不穩(wěn)定的4點，只要溫度稍微下降，反應(yīng)溫度會急劇自動下降，直到5點（緩慢氧化狀態(tài)）穩(wěn)定。,4點對應(yīng)溫度即熄火溫度Txh,熄火熱力條件：在一定的放熱、散熱下，只要系統(tǒng)溫度小于

9、熄火溫度，燃燒反應(yīng)即會自動中斷,3.影響煤粉氣流著火的主要因素 著火太早 燒噴口，附近結(jié)渣,著火推遲 爐膛出口處受熱面(?)的結(jié)渣 汽溫升高 q4 增大,爐膛出口煙溫低于灰的變形溫度50-100 ,1)、燃料性質(zhì) Vdaf Mar Ad Rx,2)、散熱條件：無煙煤衛(wèi)燃帶(結(jié)渣),3)、煤粉氣流初溫：無煙煤熱風(fēng)送粉,4)、一次風(fēng)量和風(fēng)速 太大太小均不合適，應(yīng)控制在一定范圍內(nèi),5)、燃燒器的特性： 一、二次風(fēng)的混合情況：低揮發(fā)分煤，適當(dāng)推遲,6)、鍋爐負(fù)荷 負(fù)荷降低時，散熱量相對增加，使散熱曲線向左移 限制了煤粉爐不投油穩(wěn)燃的范圍,4.燃燒完全的條件,經(jīng)濟(jì)（q3、q4 最?。┤紵?安全（不結(jié)

10、渣、不出現(xiàn)膜態(tài)沸騰)）,1)、最佳的爐膛出口過量空氣系數(shù) 使 q2q3q4 之和最小,2)、適當(dāng)高的爐溫： 不產(chǎn)生水冷壁結(jié)渣和膜態(tài)沸騰 根據(jù)煤種，采用適當(dāng)?shù)臓t膛截面熱負(fù)荷,3)、有足夠的燃燒時間 主要取決于爐膛容積、爐膛截面積、爐膛高度及煙氣在爐內(nèi)的流動速度，即與爐膛容積熱負(fù)荷、爐膛截面熱負(fù)荷有關(guān)，在鍋爐設(shè)計時要適當(dāng)選取，在運(yùn)行中不要超負(fù)荷運(yùn)行。 不同煤種不同的爐膛形狀(瘦、胖),4)、空氣和煤粉的良好撓動和混合 燃燒器的結(jié)構(gòu)特性,第四節(jié) 燃煤的結(jié)渣和粘污特性,一、燃煤的結(jié)渣機(jī)理 1.定義 結(jié)渣是指受熱面上熔化了的灰沉積物的積聚，它與因受各種力作用遷移到壁面上的某些灰粒的灰分，熔融溫度，粘度及

11、壁面溫度有關(guān)，多發(fā)生在鍋爐內(nèi)輻射受熱面上。,2、影響結(jié)渣的因素 煤灰的化學(xué)組成 煤灰周圍高溫介質(zhì)的性質(zhì) 爐膛的設(shè)計特性 鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷,3、結(jié)渣的危害,影響傳熱，火焰中心上移，出口煙溫升高，為滿足出力而加煤 促進(jìn)結(jié)渣 出口煙溫升高出口汽溫偏高，過熱器管壁超溫 爐內(nèi)溫度場的不均 超溫爆管 高溫腐蝕 管壁變薄 爆管 排煙熱損失 ，經(jīng)濟(jì)性降低,二、煤灰的結(jié)渣和粘污特性,在煤灰鍋爐的燃燒過程中，爐內(nèi)灰沉積一般可分為結(jié)渣和沾污（積灰）兩種類型。 結(jié)渣是指軟化或熔融的灰粒碰撞在水冷壁和主要受熱面上生成的熔渣層； 沾污則指煤灰中揮發(fā)物質(zhì)在受熱面表面凝結(jié)并繼續(xù)粘結(jié)灰粒形成的沉積灰層。,（一）煤灰結(jié)渣性的常規(guī)判

12、定準(zhǔn)則1.煤灰成分結(jié)渣指數(shù),結(jié)渣是固體燃料在燃燒放熱、傳熱和運(yùn)動過程中發(fā)生的，它不僅與煤灰的熔化特性、存在氣氛有關(guān)，還與煤灰本身的物理化學(xué)特性有關(guān)。 目前國內(nèi)、外判定結(jié)渣的指標(biāo)除ST之外，主要還有下列幾項 。,(1)堿酸比BA 堿酸比反映了灰分中所含各種金屬氧化物在燃燒過程中化合和形成低熔點鹽的傾向。堿酸比越高，tST越低，煤的結(jié)渣傾向越大。,按B/A判別結(jié)渣范圍,（2）硅鋁比SiO2Al2O3 SiO2Al2O3提高， tST會明顯降低，結(jié)渣傾向增加。,按硅鋁比判別結(jié)渣范圍,（3）硅比G G=SiO2(SiO2+CaO+MgO+當(dāng)量Fe2O3）當(dāng)量Fe2O3= Fe2O3+1.11FeO+1

13、.43Fe 在SiO2Al2O3 =14時，用硅比G判別結(jié)渣傾向較準(zhǔn)確。,按硅比判別結(jié)渣范圍,(4）鐵鈣比。 煤灰中Fe2O3/CaO的比值稱為鐵鈣比結(jié)渣指數(shù)，用于表征煤的結(jié)渣特性。這是因為鐵的化合物熔點不高，在爐內(nèi)易熔化并形成阻力較小的球狀顆粒，在爐內(nèi)氣流作用下容易運(yùn)動到水冷壁附近而造成結(jié)渣。 對Fe2O3（CaO+MgO）的煤， Fe2O3/CaO3.0時為結(jié)渣煤。所以鐵鈣比越大，結(jié)渣的可能性也越大。,(5）結(jié)渣指標(biāo)Rt和RS(美國常用) 若煤灰中Fe2O3/（CaO+MgO）1，則稱其為煙煤型灰，而Fe2O3/（CaO+MgO）20%，則稱其為褐煤型煤灰。 對煙煤型煤灰用下式計算： 式中Sd 干燥基硫分，%。 RS的分級界限為：RS 2.6時，為嚴(yán)重結(jié)渣煤。,對褐煤型煤灰用下式計算結(jié)渣指數(shù)