鍋爐及鍋爐房設(shè)備 課件 講義（上）.ppt

1、鍋爐原理,鍋爐及鍋爐房設(shè)備,第一章 基本知識,第二章 燃料及燃燒計(jì)算,第三章 鍋爐熱平衡,第四章 燃燒原理及燃燒設(shè)備,第五章 鍋爐本體布置及熱力計(jì)算,第六章 鍋爐設(shè)備的空氣動(dòng)力計(jì)算,第七章 鍋爐受壓元件的強(qiáng)度計(jì)算,第八章 鍋爐水循環(huán)及汽水分離,退 出,鍋爐及鍋爐房設(shè)備 15章,第九章 鍋爐化學(xué)水處理,第十章 鍋爐房設(shè)備及其布置,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)展簡史,返 回,第一章 基本知識,1.1 概述,發(fā)電廠鍋爐部分示意圖,第一章,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

2、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?jiǎng)?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,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)組發(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

3、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) 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(dòng)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,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

4、全附件水位計(jì)、壓力表、安全閥 2鍋爐金屬鋼架及平臺(tái)樓梯,第一章,鏈條鍋爐,煤粉鍋爐,循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng),按介質(zhì)流動(dòng)方式分,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,第一章,鍋爐存在 汽水系統(tǒng) 三個(gè)系統(tǒng)： 煤灰系統(tǒng) 風(fēng)煙系統(tǒng) 燃燒過程 三個(gè)過程： 傳熱過程 鍋內(nèi)過程（流動(dòng)過程）,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?，并排出灰渣的過程 高溫?zé)煔?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)機(jī)灰渣和煙氣的排放,第一章,1. 燃

5、料的燃燒過程,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?水冷壁 過熱器（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,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(shí)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(shí)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

6、)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，符號p(t)；單位MPa,。 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,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 每m2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/m2h 2受熱面發(fā)熱率 每m2受熱面每小時(shí)所產(chǎn)生的(熱水)熱量，符號Q/H；單位kJ/m2h 四、鍋爐熱效率 每小時(shí)送進(jìn)鍋爐的燃料（全部完全燃燒時(shí)）所能發(fā)出的熱量中有有百分之幾被用來產(chǎn)生蒸汽或加熱水，以符號或表示。,第一章,1.3 鍋爐基本特性,五、鍋爐型號表示方法 鍋爐型號由三部分組成，各部分之間用短橫線

7、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(gè)漢語拼音字母代表鍋爐本體型式； 第二段用一個(gè)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,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，飽和蒸汽二段 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： : 雙鍋筒橫置式鏈條爐排鍋爐，額定蒸發(fā)量為10t/h，額定 壓力為1.25MPa，出口過熱蒸汽溫度為飽和溫度，燃用類煙煤。 : 強(qiáng)制循環(huán)室燃鍋爐

8、，額定熱功率為120MW，允許工作壓力為0.8MPa，出水溫度130，進(jìn)水溫度為80，燃料為油。,第一章,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) 2送引風(fēng)系統(tǒng) 3水、汽系統(tǒng)(包括排污系統(tǒng)) 4儀表控制系統(tǒng),第一章,1.4 鍋爐房設(shè)備的組成,第一章,1.5 鍋爐發(fā)展簡史,鍋爐沿著兩個(gè)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。

9、 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,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 鍋爐燃料,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,返 回,第二章 燃料及燃燒計(jì)算,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣分析及其應(yīng)用,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),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)：主要的燃燒成分，約占5095%， kJ/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)：重要的燃燒成分，煤中約占28%， kJ/kg。十分容易著火，燃燒迅速，易爆。液體和

10、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)：是燃料中的有害成分，約占可燃成分的8%，kJ/kg，燃燒后的產(chǎn)物是SO2 、SO3,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),SO2、SO3，與水蒸汽相遇會(huì)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。約占40%，含氧量隨煤化程度增高而明顯減少。 氮主要以有機(jī)氮形態(tài)存在，約占0.52%。高溫燃燒生成NOx，有害。,第二章,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)，約占560%。 1） 水分進(jìn)入爐內(nèi)吸熱

11、汽化成水蒸汽，對燃燒不利； 2）在煙氣露點(diǎn)時(shí)，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 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?3）,第二章,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）應(yīng)用基以進(jìn)入鍋爐房準(zhǔn)備燃燒的煤為分析基準(zhǔn) 燃料的應(yīng)用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。 2）分析基在實(shí)驗(yàn)室條件下（室溫20，相對濕度60%）， 風(fēng)干后的煤樣作為

12、分析基準(zhǔn) 3）干燥基除去全部水分后的煤作為分析基準(zhǔn),第二章,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),4）可燃基將變化較大，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) 燃料的可燃基成分不再受水分和灰分變化的影響，是種穩(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)，如可燃基揮發(fā)分Vr。煤礦提供的煤質(zhì)成分，通常也是可燃基各組成成分。上述基準(zhǔn)的換算關(guān)系如表2-1 2燃料成分各種表示方法之間的換算 1）換算方法 2）換算系數(shù)k：見平衡4表2-1 3全水分計(jì)算方法 全水分是分析基水分和應(yīng)用基風(fēng)干水分之和，由于其基準(zhǔn)不同， 需換算： % 或%,第二章,2.2 煤的燃燒特性,煤的燃燒特性 一、煤在爐

13、內(nèi)加熱燃燒過程 1預(yù)熱和干燥 2揮發(fā)物的逸出 3焦炭的形成 4灰渣的形成 二、煤的工業(yè)分析 1. 水分(Wy) 內(nèi)在水分 外在水分 2揮發(fā)分(Vr)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(shí)，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)分時(shí)煤分類的主要依據(jù),第二章,2.2 煤的燃燒特性,3) 煤中揮發(fā)分逸出后，如與空氣混合不良，在高溫缺氧條件下 易化合成難以燃燒的高分子復(fù)合烴，產(chǎn)生碳黑，造成大量黑煙， 3灰分(Ag)焦炭燃燒后的殘留物質(zhì) 4固定碳(Cgd)焦炭中的可燃物質(zhì)，焦炭燃燒主要是固定

14、碳的燃燒,第二章,2.2 煤的燃燒特性,三、焦炭的性質(zhì)焦結(jié)性 焦炭煤在隔絕空氣加熱時(shí)，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,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) 煙氣流速過大，易被氣流攜帶，形成火床火口； 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 內(nèi)部

15、固定碳難于空氣接觸而燃盡； 燃燒層通風(fēng)不暢 四、灰分的熔融特性灰熔點(diǎn) 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)，采用角錐法測定特征溫度,第二章,2.2 煤的燃燒特性,t1變形溫度：測試角錐開始變園或彎曲時(shí)的溫度 1. t2軟化溫度：灰錐頂彎曲道平盤上或呈半球形時(shí)的溫度 t3流動(dòng)溫度：灰錐熔融倒在平盤上，并開始流動(dòng)時(shí)的溫度,易熔性灰分 2. 可熔性灰分 難熔性灰分 3為避免爐膛出口結(jié)渣，要求鍋爐設(shè)計(jì)或運(yùn)行時(shí)， ,第二章,2.2 煤的燃燒特性,五、煤的可磨性衡量煤的機(jī)械強(qiáng)度的特性 可磨性系數(shù)：以風(fēng)干狀態(tài)

16、下的硬質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)煤（一般以難磨的無煙煤Kkm=1為基準(zhǔn)）與待磨煤在相同顆粒度的情況下，磨制成相同細(xì)度的煤粉，各自電耗量之比。 為易磨煤 為難磨煤 六、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(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/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,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：H與氧的反應(yīng)；燃料中的含水量Wy 4各成分分析的高、低位發(fā)熱量間的

17、關(guān)系 1） 2） 3） 4） 5發(fā)熱量的測定 采用氧彈測熱儀p16 圖2-2 6發(fā)熱量的計(jì)算,kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg,第二章,2.2 煤的燃燒特性,1) 門捷列夫經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 kJ/kg 2）煤碳科學(xué)研究院（p16 式2-12） 3）計(jì)算值與實(shí)測值的誤差 當(dāng) 時(shí)， kJ/kg 當(dāng) 時(shí)， kJ/kg 7標(biāo)準(zhǔn)煤國際上法定的能量折算單位，即 kJ/kg kg/h 8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(shí),使用其折算值更合理,第二章,2.2 煤的燃燒特性,1）折算水分煤低位應(yīng)用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對應(yīng)的水分。 %； 為高水分燃料 2）折算灰

18、分煤低位應(yīng)用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對應(yīng)的灰分 %； 為高灰分燃料 3）折算硫分煤低位應(yīng)用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對應(yīng)的硫分 %； 為高硫分燃料,第二章,2.3 鍋爐燃料,二、燃料油 鍋爐燃用的液體燃料主要是重油和渣油。 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=8187%，Hr=1114%)，而灰分、水分的含量很少，其發(fā)熱量高而穩(wěn)定,通常,一、煤炭 分類見2.2，介紹各種煤的特性 1. 褐煤 2. 煙煤 3. 貧煤 4. 無煙煤

19、,第二章,2.3 鍋爐燃料,= 4060043100kJ/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(huì)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(shí)，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,2.3 鍋爐燃料,粘度是液體對其自身流動(dòng)具有的阻力，是表征流動(dòng)性能的特性指標(biāo)。粘度大

20、，流動(dòng)性能差，在管內(nèi)輸送時(shí)阻力就大，裝卸和霧化都會(huì)發(fā)生困難。 恩氏粘度是以200ml試驗(yàn)重油在溫度為t時(shí)，從恩氏粘度計(jì)中流出的時(shí)間與 200ml溫度為20的蒸餾水從同一粘度計(jì)中流出的時(shí)間之比，即 式中 為粘度計(jì)常數(shù)或K值， =51l s。 (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(shí)都需要預(yù)熱。 (2) 通常要求油噴嘴前的重油溫度在100C以上，粘度不大于4 2）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(shí)，發(fā)生短暫的閃光(一閃即滅)現(xiàn)象的最低油溫。,第二章,2.3 鍋爐燃料,燃點(diǎn)當(dāng)油面上的油氣與空氣的

21、混合物遇明火能著火持續(xù)燃燒( 持續(xù)時(shí)間不少于5s)的最低油溫。 重油的上閃點(diǎn)為80130，燃點(diǎn)比閃點(diǎn)高1030。 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。 3）凝固點(diǎn)重油在傾斜45的試管中，經(jīng)過1min不發(fā)生流動(dòng)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,2.3 鍋爐燃料,第二章,2.3 鍋爐燃料,2氣體燃料的主要成分 1）天然氣 甲烷約占8098%，其次是烷屬重碳氧化合物和H2S，還含有少量N2、CO2、

22、H2O和礦物雜質(zhì)，發(fā)熱量很高，= 3349037680kJ/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2030%，H2約占515%；惰性氣體CO2約占515%，N2約占4555%，=42006300 kJ/Nm3。 含量高達(dá)6080g/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月占4661%，CH4=2130%，N2=78%，CO2=23% , =1630017200 kJ/Nm3。,第二章,2.3 鍋爐燃料,4）液化石油氣 3氣體燃料的發(fā)熱量（ kJ/Nm3） 式中 等為氣體成分低位

23、發(fā)熱量，見表2-9（p24）,第二章,2.4 燃料的燃燒計(jì)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(jì)算。,第二章,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,一 、理論空氣量及過量空氣系數(shù) 1. 理論空氣量 的計(jì)算,第二章,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,理論空氣量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：pp26 2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(shí)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) 為平均值，與燃燒設(shè)備、燃料種類、燃燒方式等有關(guān)。 層燃爐 室燃爐,第二章,2）實(shí)

24、際空氣量： Nm3/kg,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,3）漏風(fēng)系數(shù) 鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐中處于負(fù)壓工作狀態(tài)，爐外冷空氣從爐墻、 門孔幾個(gè)受熱面貫穿墻處漏入爐內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)過量空氣系數(shù)煙煙 氣流程逐漸增大，其值為：,第二章,各受熱面漏風(fēng)量： Nm3/kg,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,二、燃燒生成煙氣量 完全燃燒時(shí)煙氣成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N2,1理論煙氣量的計(jì)算(=1)不含有O2,Nm3/kg,Nm3/kg（四個(gè)來源）,Nm3/kg,第二章,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,理論煙氣量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：pp.2728,2實(shí)際煙氣量的計(jì)算(1)含有過量O2,1）過量空氣中氧容積： Nm3/kg,2）過量空氣中氮

25、容積： Nm3/kg,3）過量空氣中水蒸汽容積： Nm3/kg,4）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,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,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/kg,kJ/kg （查表210）,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/kg,kJ/kg,式中 等由表2-10查?。╬p.29）,3實(shí)際煙氣焓,1）煙氣中過量空氣的焓： kJ/kg,2）實(shí)際煙氣的焓： kJ/kg,第二章,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,afh入爐燃

26、料灰分隨煙氣帶出的灰分重量比，稱飛灰份額，層燃爐afh0.20.3，煤粉爐afh0.850.9。只有當(dāng)燃料中灰分很大時(shí)，才需加以考慮，即：,第二章,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣分析及其應(yīng)用,一、煙氣分析的目的,在鍋爐運(yùn)行時(shí)，通過煙氣取樣分析，計(jì)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(shí)產(chǎn)生的煙氣成分：RO2、N2、H2O；,第二章,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣分析及其應(yīng)用,2 燃料完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣成分：RO2

27、、N2、H2O、O2；,3 燃料不完全燃燒時(shí)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,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)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(jì)算,1. ；2. 3. ； 4.,五、煙氣分析結(jié)果的應(yīng)用 1煙氣量的計(jì)算,第二章,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣分析及其應(yīng)用,Nm3/kg,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

28、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,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣分析及其應(yīng)用,4）不完全燃燒RO2的計(jì)算,%,5）完全燃燒方程式,6）在理論空氣下完全燃燒時(shí)， ， ，則 %,3過量空氣系數(shù)的計(jì)算 1）不完全燃燒時(shí)a的計(jì)算,第二章,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣分析及其應(yīng)用,2）完全燃燒時(shí)的計(jì)算,3）完全燃燒時(shí)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?79%，即N2=79%，則：,在鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，常采用O2和RO2表監(jiān)控,第二章,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣分析及其應(yīng)

29、用,習(xí)題課： 1. 成分分析基準(zhǔn) 2. 燃燒計(jì)算 3. 溫焓表 作業(yè)：7，8,第二章,3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,3.2 固體不完全燃燒熱損失,3.3 氣體不完全燃燒熱損失,3.4 排煙熱損失,返 回,第三章 鍋爐熱平衡,3.5 散熱損失,3.6 其它熱損失,3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,第三章,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

30、。,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)。,3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,第三章,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1Nm3)為單位組成熱量平衡的。1kg燃料帶入爐內(nèi)的熱量及鍋爐有效利用熱量和損失熱量之間的關(guān)系可參考圖,3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,鍋爐熱平衡的公式可寫為：,kJkg (3-la),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

31、氣帶走的熱量，稱為鍋爐排煙熱損失，kJ/kg,Q3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；,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。,第三章,3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,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：,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,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,式中 2500排煙中蒸

32、汽焓近似值，kJ/kg,第三章,3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,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：,二、鍋爐熱效率 1鍋爐正平衡熱效率,1）鍋爐有效利用熱量Qgl,2）鍋爐每小時(shí)有效利用熱量Qgl,kJ/kg,kJ/h,（1）飽和蒸汽焓：,（2）熱水鍋爐每小時(shí)有效利用熱量Qgl,kJ/h,第三章,3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,1）鍋爐有效利用熱量Qgl,2）鍋爐每小時(shí)有效利用熱量Qgl,kJ/kg,kJ/h,（1）飽和蒸汽焓：,kJ/h,式中 igs，ips鍋爐給水和排污水焓，kJ/kg； 干飽和蒸汽的焓，kJ/kg； i1，i2鍋爐進(jìn)、出熱水的焓

33、，kJ/kg； 所以，,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。,第三章,3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,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4%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6%以內(nèi),3鍋爐的毛效率及凈效率 鍋爐的毛效率 通常所指的鍋

34、爐效率都是毛效率 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，kg/kWh，取0.407 kg/kWh,第三章,3.2 固體不完全燃燒熱損失,一、形成 灰渣損失 ：未參與燃燒或未燃盡的碳粒與灰渣一同落入灰斗所造成的損失。 漏煤損失 ：部分燃料經(jīng)爐排落入灰坑造成的損失。對于煤粉爐，則 飛灰損失 ：未燃盡的碳粒隨煙氣帶走所造成的損失,二、影響因素,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

35、。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,3.2 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)孔隙較大而又燃用細(xì)

36、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。,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 太低，q4會(huì)增加，而隨稍增，則q4會(huì)有所降低。,第三章,3.2 固體不完全燃燒熱損失,三、固體不完全燃燒熱損失的測定和計(jì)算 1測定數(shù)據(jù) 在鍋爐正常運(yùn)行工況下，定時(shí)收

37、集： 、 、 （kg/h） 取樣分析：(1) 可燃物百分?jǐn)?shù)：Rhz、Rlm、Rfh (%)； (2) 可燃物的發(fā)熱量： （kJ/kg）,第三章,3.2 固體不完全燃燒熱損失,3灰平衡方程 熱平衡試驗(yàn)中，飛灰量很難準(zhǔn)確測定，一般通過灰平衡方法解決 灰平衡：進(jìn)入爐內(nèi)燃料的總灰量應(yīng)等于灰渣、漏煤及飛灰之和,上式兩邊分別乘以,第三章,3.2 固體不完全燃燒熱損失,%,第三章,3.3 氣體不完全燃燒熱損失q3,一、氣體不完全燃燒熱損失的形成 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。,二、影響因素,1爐子結(jié)構(gòu)的影響 爐膛高度不夠或爐膛體積太小，煙氣流程過短，使煙氣中一些可

38、燃?xì)怏w未能燃盡而離開爐子，增大q3損失。當(dāng)爐內(nèi)水冷壁布置過多時(shí)，會(huì)使?fàn)t膛溫度過低，不利于燃燒反應(yīng)，也會(huì)增大q3損失。,2燃料特性的影響 一般揮發(fā)份高的燃料，在其它條件相同時(shí)，q3損失相對要大一些。,3燃燒方式的影響 爐子的過量空氣系數(shù)、二次風(fēng)的引入和分布以及爐內(nèi)氣流的混合與擾動(dòng)等都影響q3的大小。a取得過??；a取得過大；層燃爐燃料層過厚；當(dāng)負(fù)荷增加時(shí),第三章,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

39、：,第三章,3.3 氣體不完全燃燒熱損失q3,3缺少元素成分資料時(shí),第三章,3.3 氣體不完全燃燒熱損失q3,3.4 排煙熱損失,排煙熱損失：是指由排煙所帶走的熱量損失，煙氣離開鍋爐排入大氣時(shí)，其溫度比進(jìn)入鍋爐的空氣溫度高很多。,一、形成及其影響因素 影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和排煙容積,1排煙溫度 排煙溫度越高，排煙熱損失越大。一般排煙溫度每提高1215，q2將提高1%。排煙溫度過低經(jīng)濟(jì)上是不合理的，甚至技術(shù)上是不允許的。 （1） 因尾部受熱面處于低溫?zé)煹?，煙氣與工質(zhì)的傳熱溫差小，傳熱較弱，若排煙溫度降得過低，傳熱溫差也就更小，換熱所需金屬受熱面就大大增加。 （2） 為了避免尾部受熱

40、面的腐蝕，排煙溫度也不宜過低。當(dāng)然用含硫分較高的燃料時(shí)，排煙溫度相應(yīng)要高一些。,因此必須根據(jù)燃料與金屬耗量進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來合理確定排煙溫度。供熱鍋爐的排煙溫度在150200范圍內(nèi)。,第三章,3.4 排煙熱損失,2排煙容積 影響排煙容積大小的因素有爐膛出口過量空氣系數(shù)，煙道各處漏風(fēng)量及燃料所含水分。如爐墻及煙道漏風(fēng)嚴(yán)重，過量空氣系數(shù)大，燃料水分高，則排煙容積就大，排煙損失就增加。為了減少排煙損失，必須盡力設(shè)法減少爐墻煙道各處的漏風(fēng)，在鍋爐安裝施工時(shí)應(yīng)重視爐墻，煙道等砌筑的嚴(yán)密性。,3鍋爐最佳過量空氣系數(shù)的確定 爐膛出口過量空氣系數(shù)的大小，應(yīng)注意到它不僅與q2有關(guān)，還與q3、q4有關(guān)。減小出口過

41、量空氣系數(shù)，q2可以降低，但q3、q4會(huì)增加。所以合理的值應(yīng)使q2、q3、q4三項(xiàng)熱損失的總和最小，即： 所對應(yīng)的出口過量空氣系數(shù),第三章,3.4 排煙熱損失,經(jīng)驗(yàn)公式 ： %,第三章,3.5 散熱損失,一、形成 (1) 爐墻砌制質(zhì)量及保溫材料的性能 (2) 層燃爐操作情況，如撥火、觀火、清爐、投煤等,二、影響因素 爐體表面積 爐體表面溫度 爐墻結(jié)構(gòu)形式（光管式比水膜式大） 爐墻保溫層性能 周圍環(huán)境溫度 鍋爐負(fù)荷大小,第三章,3.5 散熱損失,三、計(jì)算公式 1計(jì)算,式中： 鍋爐散熱表面積，m2； 鍋爐散熱表面的放熱系數(shù)，W/m2 鍋爐散熱表面的溫度，,2查圖 當(dāng)鍋爐實(shí)際蒸發(fā)量與額定量相差超過2

42、5%時(shí)，實(shí)際散熱損失為： % 其中： 查圖值，% D、D鍋爐的額定蒸發(fā)量和實(shí)際蒸發(fā)量，t/h,3推薦值 p101表2-20,第三章,3.5 散熱損失,四、保溫系數(shù) 保溫系數(shù)表示煙氣在煙道中的放熱量有多少被煙道中的受熱面所吸收，也就是說煙氣在煙道中的放熱量和保溫系數(shù)的乘積等于煙道受熱面的吸熱量。,第三章,3.6 其它熱損失,一、組成 %,二、灰渣物理顯熱損失,由于鍋爐中排出的灰渣及漏煤的溫度一般在600800造成的熱損失。 層燃爐： ； 煤粉爐：固態(tài)排渣當(dāng) ， ，液態(tài)排渣： ； 沸騰爐： kJ/kg %,第三章,3.6 其它熱損失,三、冷卻熱損失,是鍋爐冷卻部件所用的冷卻水未進(jìn)入鍋爐汽水系統(tǒng)時(shí)造

43、成的熱損失。 % 式中： Hlq：面向爐膛的水冷面積；m2； 116103：無測定數(shù)據(jù)時(shí)，假定每m2水冷面積所吸收 的熱量，W/m2 Qgl：鍋爐每小時(shí)有效吸熱量，W。,第三章,第四章 燃燒原理及燃燒設(shè)備,4.1 燃料燃燒的基本概念,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),4.3 煤粉爐,4.4 煤氣燃燒原理,返 回,4.5 重油燃燒原理,4.6 流化床及循環(huán)流化床燃燒技術(shù),4.1 燃料燃燒的基本概念,第四章,鍋爐燃燒是個(gè)復(fù)雜的化學(xué)物理過程，其影響因素很多。,一、燃燒設(shè)備的分類,1.層燃爐固體燃料被層鋪在爐排上進(jìn)行層狀燃燒的爐子， 如：手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)爐等； 2.室燃爐燃料呈霧狀

44、細(xì)顆粒隨空氣噴入爐內(nèi)呈懸浮狀燃燒 的爐子，如：煤粉爐、油爐、氣爐等； 3.沸騰爐燃料被氣流托起攜帶呈上下翻滾沸騰狀燃燒的爐 如：流化床、鼓泡床、循環(huán)流化床、增壓流化床等；,二、固體燃料的燃燒過程 1. 燃料燃燒的幾個(gè)階段：,4.1 燃料燃燒的基本概念,著火前的熱力準(zhǔn)備階段； 揮發(fā)份著火與焦炭的燃燒階段； 灰渣形成及燃盡階段。,二、固體燃料的燃燒過程 1. 燃料燃燒的幾個(gè)階段：,2. 燃料完全燃燒的必備條件,保持一定的高溫環(huán)境； 供給足夠而適度的空氣量，并確保燃料與空氣有良好 的接觸和充分混合的氛圍； 燃料要有一定的燃燒時(shí)間及燃燒空間； 及時(shí)排出低溫燃燒產(chǎn)物（如：低溫?zé)煔夂突以?第四章,4.

45、1 燃料燃燒的基本概念,三、燃料的燃燒反應(yīng)速度 鍋爐燃燒過程是個(gè)復(fù)雜的化學(xué)物理過程，燃燒速度取決于化學(xué)條件和物理?xiàng)l件。,反應(yīng)速度單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物消耗或產(chǎn)物生成的摩爾數(shù)，mol/(m3s)。燃燒技術(shù)中常采用爐膛容積熱強(qiáng)度qv和面積熱強(qiáng)度qf 來表征燃燒反應(yīng)速度。,1. 化學(xué)條件：燃料氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速度，其影響因素有：溫度、反應(yīng)物質(zhì)的濃度及反應(yīng)空間的壓力等；在鍋爐燃燒技術(shù)中，其影響因素主要是溫度。,2.物理?xiàng)l件：燃燒空氣與燃料的相對速度，氣流擴(kuò)散速度及熱量傳遞速度等；在鍋爐燃燒技術(shù)中，起主要作用的是氣流擴(kuò)散速度，包括氧氣向碳粒表面的擴(kuò)散和燃燒產(chǎn)物的反向擴(kuò)散。,單相反應(yīng)；多相反應(yīng)（異

46、相反應(yīng)） 對單相反應(yīng)， 反應(yīng)速度為：,第四章,4.1 燃料燃燒的基本概念,影響反應(yīng)速度的因素： 反應(yīng)物質(zhì)（燃料）的特性，E降低，反應(yīng)速度提高； 溫度，溫度提高，分子平均動(dòng)能增加，碰撞機(jī)會(huì)增加。 濃度：提高，碰撞機(jī)會(huì)增加 壓力：提高，單位體積分子數(shù)增加，碰撞機(jī)會(huì)增加 l其中溫度是最重要的燃燒反應(yīng)影響因素，,1. 溫度對燃燒速度的影響 遵循阿累尼烏斯定律：,式中：K表征化學(xué)反應(yīng)速度的常數(shù)； K0頻率因子； R通用氣體常數(shù)， R8.314kJ/(mol.K)； E化學(xué)反應(yīng)活化能， T絕對溫度，K。,第四章,4.1 燃料燃燒的基本概念,2. 氣流擴(kuò)散能力對燃燒速度的影響 氣流擴(kuò)散能力決定于氧氣濃度，遵

47、循如下關(guān)系式：,M表征氣流擴(kuò)散速度的量； Dk擴(kuò)散速度常數(shù)，主要取決于氣流速度； Cql，Cjt、氣流和焦炭表面的氧氣濃度。 溫度和氣流擴(kuò)散速度在燃料燃燒不同區(qū)段有著不同的影響。由此燃料的燃燒過程可以分成三種不同的燃燒區(qū)域：,燃燒速度取決于溫度亦即取決于化學(xué)反應(yīng)速度的工況，動(dòng)力燃燒工況所在的燃燒區(qū)域?yàn)閯?dòng)力燃燒區(qū),動(dòng)力燃燒區(qū)：,擴(kuò)散燃燒區(qū)：,過渡燃燒區(qū)：,燃燒速度取決于氣流的擴(kuò)散速度的工況，擴(kuò)散燃燒工況所在的燃燒區(qū)域?yàn)閿U(kuò)散燃燒區(qū),動(dòng)力燃燒區(qū)及擴(kuò)散燃燒區(qū)之間的區(qū)域?yàn)檫^度燃燒區(qū),第四章,4.1 燃料燃燒的基本概念,層燃爐燃燒d1525mm的煤塊時(shí)，溫度只需達(dá)到10001100左右，燃燒即處于擴(kuò)散燃燒

48、區(qū)，在保證火床穩(wěn)定的情況下，必須加強(qiáng)送風(fēng)，提高空氣與焦炭顆粒之間的相對速度即可。 煤粉爐，由于煤粉顆粒很小(d100m)，溫度達(dá)到1700以上，燃燒才能進(jìn)入擴(kuò)散燃燒區(qū)。只有在燃燒中心區(qū)的粗顆粒煤粉才能處于擴(kuò)散燃燒區(qū)，在燃燒中心以外，特別是在爐膛出口處，煤粉均處于過度燃燒區(qū)甚至動(dòng)力燃燒區(qū)中燃燒。所以，強(qiáng)化燃燒必須同時(shí)提高爐膛溫度和加強(qiáng)燃料與空氣的混合。,第四章,4.1 燃料燃燒的基本概念,四、著火 1. 鏈?zhǔn)街穑?是由于燃燒鏈鎖反應(yīng)的分支，使活化中心濃度迅速增加，導(dǎo)致反應(yīng)速度急劇加速 2. 熱力著火： 是指由于系統(tǒng)內(nèi)熱量積聚，引起化學(xué)反應(yīng)速度按阿累尼烏斯指數(shù)函數(shù)關(guān)系迅速猛增。,在實(shí)際燃燒過程中

49、，不可能有單純的支鏈著火或熱力著火，往往是兩種同時(shí)存在，并相互促進(jìn)。一般說來，在高溫下，熱力著火是引起著火的主要因素；而在低溫時(shí)，支鏈著火則起主導(dǎo)作用。,五、混合 擴(kuò)散 ; 自由射流 ; 平行射流 ; 相交射流 ; 旋轉(zhuǎn)射流 ;一次風(fēng)和二次風(fēng),第四章,4.1 燃料燃燒的基本概念,六、燃燒設(shè)備特性的主要參數(shù),1. 層燃爐 爐排面積可見熱強(qiáng)度：單位面積的爐排，在單位時(shí)間內(nèi)所燃燒 的煤的放熱量, 爐膛容積可見熱強(qiáng)度：單位面積的爐膛，在單位時(shí)間內(nèi)所燃燒的煤的放熱量,kw/m2,kw/m2,2. 室燃爐 爐膛截面可見熱強(qiáng)度： kw/m2 爐膛容積可見熱強(qiáng)度： kw/m2,第四章,4.1 燃料燃燒的基本概

50、念,3. 爐膛設(shè)計(jì)步驟,（1）根據(jù)給定參數(shù)（D、T、P和燃料種類），估計(jì)燃料消耗量 （2）查表選取qv, qR （3）利用公式計(jì)算爐排面R和爐膛體積V （4）根據(jù)爐排面積，設(shè)具體情況選定爐子寬度和深度 （5） 確定爐膛高度 （6）對室燃爐相應(yīng)計(jì)算,第四章,4.2 手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),一、手燒爐：加煤、撥火和除渣由人工完成 ( 1t/h),二、手燒爐燃燒特性,1、雙面引火 2、周期性變化,爐排長度不超過2.2m,一般為鑄鐵,條狀爐排 20%40% 大塊高揮發(fā)分的煙煤褐煤 板狀爐排 8%12% 低揮發(fā)分、低灰熔點(diǎn)的煤,看 、勤、快、少、勻,三、雙層爐排結(jié)構(gòu),第四章,三、雙層爐

51、排結(jié)構(gòu),四、機(jī)械爐排結(jié)構(gòu),4.2 手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),一、鏈條爐1鏈條爐的構(gòu)造,1）鏈條爐排有效長度：煤閘門到除渣板的爐排長度，實(shí)際參與燃燒的爐排有效面積的深度。 2）防焦箱：縱向安裝在爐膛兩側(cè)，一般嵌入爐墻，一般貼近運(yùn)動(dòng)著的爐排，主要作用有：,第四章,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),2. 鏈條爐排結(jié)構(gòu) 1）爐排通風(fēng)截面比：爐排通風(fēng)孔隙總截面積與爐排有效 面積的百分比。 2）結(jié)構(gòu)型式,鱗片式：p58 鏈 帶式：p59,3. 鏈條爐燃燒層結(jié)構(gòu)及其特性,(1) 煤在鏈條爐排層面上，燃料燃燒層的各個(gè)燃燒階段分界面與爐排面有一定的傾斜角。,(2) 煤在排層面上的燃

52、燒過程分四個(gè)燃燒區(qū)段：,新煤預(yù)熱、干燥區(qū)(距煤閘門200300mm范圍內(nèi))； 揮發(fā)份逸出著火、焦炭形成區(qū)；,第四章,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),焦炭燃燒區(qū)：a焦炭氧化燃燒區(qū)；b焦炭燃燒還原區(qū)； 灰渣形成、余燃、冷卻區(qū)（在擋渣器尖端之前400500mm范 圍內(nèi)）。,(3) 新煤進(jìn)入爐內(nèi)呈“單向引火”，燃用低揮發(fā)份的煤，必須借助于 爐拱加強(qiáng)著火，其煤種適應(yīng)能力差。,單面引火： 雙面引火： 機(jī)械化操作：,(4) 機(jī)械化連續(xù)上煤，克服了手燒爐間斷上煤的周期性； (5) 沿爐排有效長度方向的上方空間氣體成分變化情況（呈不均勻的變化）。,第四章,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃

53、燒特點(diǎn),1）分段送風(fēng)： a-b曲線為統(tǒng)倉送風(fēng)時(shí)爐內(nèi)空氣量分布情況； c-d曲線為鏈條爐燃燒理論空氣量分布情況； 1-4 為鏈條爐分段送風(fēng)后各個(gè)燃燒區(qū)段實(shí)際空氣量分布情況。,4. 鏈條爐燃燒改善措施：,第四章,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),(1) 鏈條爐爐拱的作用,鏈條爐前拱（點(diǎn)火拱）主要將爐內(nèi)火焰和高溫?zé)煔獾妮椛錈峋奂跔t排前端的新煤區(qū)，加速新煤著火前的熱力準(zhǔn)備階段及揮發(fā)份逸出著火形成的完成；并和后拱形成喉口，加速爐內(nèi)高溫?zé)煔獾臄_動(dòng)。 鏈條爐后拱主要利用爐膛負(fù)壓，有效地將爐排后端上方空間的高溫?zé)煔饬骱瓦^量空氣流導(dǎo)向燃燒中心，在喉口形成高速旋渦流，將煙氣中灼熱的焦炭粒子拋撒到新

54、煤層面上，形成“火雨”加速新煤的引燃；同時(shí)，使煙氣中的焦炭粒子和CO延長了在爐內(nèi)的燃燒時(shí)間，與過量氧充分混合完全燃燒。,(2) 爐拱設(shè)置原則,對劣質(zhì)煙煤：低而長的后拱和高的前拱相結(jié)合 對難著火的無煙煤：同上，且是唯一選擇,第四章,2) 設(shè)置爐拱,對揮發(fā)分高，熱量高的煙煤和部分褐煤：采用短而較高的前拱對于難燃煤（無煙煤、貧煤、發(fā)熱量低的劣質(zhì)煤）：除設(shè)置前拱外，還需采用低而長的后拱,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),3）增設(shè)二次風(fēng)：,作用 :,鏈條爐二次風(fēng)(熱空氣、蒸汽)一般布置在前、后拱喉口部位向下傾斜510（嚴(yán)禁二次風(fēng)在有效射程內(nèi)直接吹射到煤的燃燒層面上），主要用來加速爐內(nèi)高溫?zé)?/p>

55、氣的擾動(dòng)：使煙氣中的焦炭粒子和CO延長了在爐內(nèi)的燃燒時(shí)間，與過量氧充分混合完全燃燒降低、提高；調(diào)節(jié)控制爐內(nèi)高溫?zé)煔饬鲃?dòng)力場，改善爐膛充滿度，防止水冷壁局部結(jié)渣及局部煙氣短路，造成升高，增大。,當(dāng)燃用低揮發(fā)份優(yōu)質(zhì)煙煤時(shí)，二次風(fēng)一般布置在后拱，除加速爐內(nèi)高溫?zé)煔獾臄_動(dòng)外，還可以將火焰和高溫?zé)煔獾妮椛錈釋?dǎo)向前拱區(qū)，加速新煤著火前的熱力準(zhǔn)備階段及揮發(fā)份逸出著火。, 當(dāng)燃用高揮發(fā)份優(yōu)質(zhì)煙煤時(shí)，二次風(fēng)一般布置在前拱，除加速爐內(nèi)高溫?zé)煔獾臄_動(dòng)外，還可以將火焰和高溫?zé)煔獾妮椛錈釋?dǎo)向燃燒中心，防止前拱區(qū)的新煤提前著火、引燃；,第四章,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),二次風(fēng)的風(fēng)壓一般為200040

56、00Pa； 二次風(fēng)的風(fēng)量及風(fēng)速：,二次風(fēng)的布置方法和原則: 前墻布置產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 四角切園,第四章,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),5鏈條爐的運(yùn)行 1）燃料性質(zhì)對鏈條爐燃燒的影響,(1) 煤的粒度：堆積，通風(fēng)阻力 (2) 煤的粘結(jié)性：通風(fēng) (3) 水分：與著火燃盡的關(guān)系（810%) (4) 灰分：灰熔點(diǎn)(1200),2）鏈條爐的燃燒調(diào)節(jié) 出力主要取決于燃料層厚度、送風(fēng)量和爐排速度。,(1) 燃料層厚度的調(diào)節(jié)：100150mm (2) 給料速度 (3) 送風(fēng)量調(diào)節(jié)：對適應(yīng)負(fù)荷的變動(dòng)最為靈敏 當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，總是先調(diào)節(jié)送風(fēng)量，隨即調(diào)節(jié)爐排速度與之配合,第四章,4.2手燒爐、鏈條爐、拋

57、煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),二、拋煤機(jī)鏈條爐 1. 拋煤機(jī)鏈條爐的結(jié)構(gòu)及工作原理,拋煤機(jī)鏈條爐是由爐子前墻布置23臺(tái)機(jī)械、風(fēng)力拋煤機(jī)，將煤自前而后地均勻拋撒在倒轉(zhuǎn)鏈條爐排上燃燒,2. 拋煤機(jī)鏈條爐的燃燒過程及其特點(diǎn),煤的顆粒大小經(jīng)拋煤機(jī)拋撒，基本上沿爐膛深度上方空間篩分均勻，落到火床上與燃燒層中的焦炭顆粒大小基本相同。 連續(xù)拋落的新煤顆?？偸蔷鶆驈?fù)蓋在熾熱的焦炭燃燒層上，呈“雙向引火”著火條件優(yōu)越，煤種適應(yīng)性廣；燃燒強(qiáng)烈，爐子熱慣性小，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈敏度高，不易結(jié)渣 在爐排與熾熱的焦炭燃燒層之間有120150mm的灰渣層，爐排的冷卻度較好，提高了爐排熱強(qiáng)度。 煤的燃燒層呈簿煤層的燃燒特點(diǎn)，火床上方空間的氣體成分變化情況比鏈條爐均勻,故拋煤機(jī)鏈條爐的分段送風(fēng)，相對比鏈條爐分段送風(fēng)分的段數(shù)少一些。,第四章,4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機(jī)鏈條爐及其燃燒特點(diǎn),3. 拋煤機(jī)鏈條爐的爐