鍋爐培訓-鍋爐原理ppt課件

1、鍋爐培訓常熟發(fā)電有限公司發(fā)電部2010年.基本理論鍋爐原理.基本部分第一章 概述第二章 燃料及燃燒計算第三章 鍋爐機組熱平衡第四章 燃料燃燒及燃燒設備第五章 煤粉性質及制粉系統(tǒng).第一章 概述鍋爐原理.1-0 能源利用及其在電力工業(yè)中的地位1-1電廠鍋爐的作用及其設備構成1-2電廠鍋爐的設備及其特征1-3鍋爐的分類和型號 1-4 鍋爐技術的發(fā)展主要內容 鍋爐原理. 按照物質運動形式的不同，能量可以分為機械能、熱能、電能、化學能和輻射能。 機械能是指物體在作機械運動時所具有的宏觀能量（包括宏觀動能和宏觀勢能）。 熱能是指組成物質的所有微粒作各種不規(guī)則的熱運動時的總能量。1-0 能源利用及其在電力工

2、業(yè)中的地位 一、能量的形式鍋爐原理.二、能源的分類可再生能源：太陽能、水力能、風力能、地熱能、潮汐能等不可再生能源：化石燃料（原煤、原油、天然氣）一次能源：天然燃料（原煤、原油、天然氣）的化學能、太陽能、水力能、風力能、核能、地熱能、潮汐能等二次能源：人工燃料（焦碳、汽油、煤氣）等的化學能、電能等鍋爐原理.三、發(fā)電的方式 火（熱）力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、海洋能發(fā)電、地熱發(fā)電等四、熱能的利用方式直接利用：加熱、采暖、蒸煮或烘干等 間接利用：熱能轉化為機械能，進一步轉化為電能鍋爐原理.五 我國電力工業(yè)的發(fā)展1987年發(fā)電裝機1億千瓦1995年發(fā)電裝機2億千瓦2000年發(fā)電

3、裝機3億千瓦2004年發(fā)電裝機4億千瓦2005年發(fā)電裝機5億千瓦2008年 全國裝機容量7.9253億千瓦，其中火電6.0132億千瓦，占75.87%。2009年底全國裝機容量達8.74億千瓦，其中火電6.52億千瓦，占74.60 % ； (一)、我國發(fā)電總裝機容量(二)、單機容量70年代，20萬千瓦為主力機組80、90年代，30萬、 60萬千瓦為主力機組目前，60萬、90萬、100萬千瓦為主力機組鍋爐原理.1-1 電廠鍋爐的作用及其設備構成一、火力發(fā)電廠的生產過程火力發(fā)電廠的組成火力發(fā)電廠的三大設備 鍋 爐 汽輪機 發(fā)電機鍋爐原理.我國三大動力集團東方電氣集團公司 東鍋 DG哈爾濱電站設備集

4、團公司 哈鍋 HG上海電氣集團有限公司 上鍋 SG鍋爐原理.火力發(fā)電廠的能量轉換過程燃料的化學能 蒸汽的熱能 機械能 電能。鍋爐汽輪機發(fā)電機蒸汽的熱能轉子動能電 能機械能熱 能燃料的化學能鍋爐原理.二、火力發(fā)電廠的生產過程鍋爐原理. 鍋爐設備的組成：鍋爐機組由鍋爐本體設備和輔機設備組成。鍋爐本體鍋（汽水系統(tǒng)）爐（燃燒系統(tǒng)）1.鍋爐本體三、電廠鍋爐的作用及組成 鍋爐的主要作用使燃料在爐內燃燒放熱，并將鍋內工質由水加熱成具有足夠數量和一定質量的過熱蒸汽，供汽輪機使用。鍋爐原理.鍋（汽水系統(tǒng)）：由省煤器、汽包（汽水分離器）、下降管、聯(lián)箱、水冷壁、過熱器和再熱器等設備及其連接管道和閥門組成。爐（燃燒系

5、統(tǒng)）：由爐膛、燃燒器、點火裝置、空氣預熱器、煙風道及爐墻、構架等組成。鍋爐原理.其它系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)除灰除塵系統(tǒng)制粉系統(tǒng)燃料運輸系統(tǒng)通風系統(tǒng)輔助系統(tǒng)輔助設備鍋爐原理.四 鍋爐機組的工作過程燃煤鍋爐的主要工作過程煤粉制備和燃燒過程空氣預熱過程 給水加熱、汽化、過熱（再熱）熱過程 排渣除灰過程鍋爐原理.鍋爐機組的工作過程示意圖鍋爐原理.1、制粉系統(tǒng) 原煤給煤機磨煤機煤粉分離合格的煤粉鍋爐2、燃燒系統(tǒng) 空氣送風機空氣預熱器兩路熱風管道燃燒器二次風噴口爐膛 空氣一次風機空氣預熱器兩路熱一次風管道輸送煤粉燃燒器一次風噴口爐膛五、 鍋爐各主要系統(tǒng)鍋爐原理.3、汽水系統(tǒng) 給水低壓加熱器除氧器給水泵高壓加熱器省煤

6、器汽包水冷壁過熱器4、除渣除灰系統(tǒng) 大塊熔渣（總灰量的1020）水冷壁冷卻固態(tài)渣渣斗撈渣機碎渣機渣泵灰場 煙氣細灰（總灰量的8090）除塵器灰漿泵灰場鍋爐原理.本體設備： 爐膛、燃燒器、空氣預熱器、省煤器、水冷壁、 鍋筒、汽水分離器、過熱器、再熱器等。輔機設備包括： 給煤機、磨煤機、一次風機、送風機、吸風機、給水泵、吹灰器、撈渣機、碎渣機、除塵器、灰漿泵等。鍋爐原理.1.鍋爐容量： 額定蒸發(fā)量：鍋爐在額定蒸汽參數、額定給水溫度、使用設計燃料時，并保證效率時所規(guī)定的蒸汽產量。t/h 最大連續(xù)蒸發(fā)量：鍋爐在額定蒸汽參數、額定給水溫度、使用設計燃料，長期連續(xù)安全運行時所能達到的最大蒸發(fā)量。用MCR表

7、示。 最大連續(xù)蒸發(fā)量通常為額定蒸發(fā)量的1.031.2倍一、電廠鍋爐的特性1-2 電廠鍋爐的設備及其特征鍋爐原理. 中國電站鍋爐的蒸汽參數及容量 蒸汽壓力 (Pa) 蒸汽溫度 () 給水溫度 () * (t/h)發(fā)電功率 () 9.9 540205225220, 410 50, 100 13.8540/540220250420, 670125, 20016.818.6540/54025028010252008300, 600 17.5 540/540 25510251650300, 500 25.4541/566 286 1900 600 25.0545/54526727716502650500

8、, 800注：*為最大連續(xù)蒸發(fā)量鍋爐原理.2.蒸汽參數 電廠鍋爐的蒸汽參數一般是指鍋爐過熱器出口過熱蒸汽的溫度和壓力。如額定蒸汽溫度和額定蒸汽壓力。3.給水溫度 電廠鍋爐的給水溫度是指給水進入省煤器入口處的溫度。鍋爐原理. 鍋爐連續(xù)運行小時數（5000） 鍋爐在兩次檢修之間的運行小時數 鍋爐可用率（約90%） （總運行小時數 + 總備用小時數）/ 統(tǒng)計期間總小時數（一年） 鍋爐的事故率（約1%） 鍋爐總事故停爐小時數/（總運行小時數 + 事故停爐小時數） 二、電廠鍋爐機組安全性指標鍋爐原理.電廠鍋爐機組經濟性指標 熱效率（90%） 凈效率 燃燒效率 式中 Q 1 鍋爐有效利用熱， kJ/kg；

9、 Q r 鍋爐在單位時間內所消耗燃料的輸入熱量,kJ/kg； 鍋爐機組自身所需的熱量，kJ/kg； 鍋爐機組自身電耗對應的熱量，kJ/kg； 、 鍋爐化學、機械未完全燃燒熱損失，% 鍋爐原理. 1-3 鍋爐的分類和型號 一、鍋爐的分類 （1）按鍋爐用途分 ：工業(yè)鍋爐(工業(yè)生產工藝用汽或 供暖 )，電站鍋爐(發(fā)電)，熱水鍋爐(民用采暖或供熱) （2）按電站鍋爐容量分：按時代和技術進步，鍋爐機組容量以大、中、小的排序和分類在不斷演變。220t/h, 410t/h, 670t/h, 1000t/h, 2000t/h , 2650t/h （3）按蒸汽壓力分: 低壓(P22.1Pa)、超超臨界壓力(P2

10、5Pa)鍋爐原理. （4）按燃用燃料分 ：燃煤爐、燃油爐、燃氣爐 （5）按燃燒方式分：層燃爐 、室燃爐、旋風爐、流化床鍋爐 （6）按煤粉爐的排渣方式分: 固態(tài)排渣和液態(tài)排渣 （7）按蒸發(fā)受熱面內工質的流動方式分: 自然循環(huán)、強制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐鍋爐原理.蒸發(fā)受熱面內工質的流動方式（水的循環(huán)方式）鍋爐原理.自然循環(huán)鍋爐 循環(huán)流動過程的推動力由下降管與上升管內工質的密度差產生的，這種鍋爐就叫自然循環(huán)鍋爐 循環(huán)倍率：單位時間內進入蒸發(fā)管的循環(huán)水量與產生蒸汽量之比?？刂蒲h(huán)鍋爐 循環(huán)流動過程的推動力不僅由下降管與上升管內工質的密度差產生，而且主要來自鍋水循環(huán)泵，這種鍋爐就叫控制循環(huán)鍋爐。自然循環(huán)鍋爐

11、與控制循環(huán)鍋爐有許多相似之處，都有汽包。給水加熱、蒸發(fā)、過熱有明顯分界。直流鍋爐：工質一次通過所有受熱面。鍋爐原理. / / 第一組為符號，鍋爐廠漢語拼音的縮寫；第二組為數字，鍋爐容量和過熱蒸汽壓力；第三組為數字，過熱蒸汽和再熱蒸汽出口溫度；第四組中，符號表示燃料，數字表示設計序號。 我公司鍋爐型號： SG-1025/16.81 -M870二、鍋爐型號鍋爐原理.1-4 鍋爐技術的發(fā)展 加快發(fā)展大容量、高參數機組 大容量、高參數機組可適應生產發(fā)展的需要，電站熱效率高，基建投資、設備和運行費用降低 提高運行可靠性和靈活性 鍋爐的可靠性涉及到設計、設備制造、運行維護和生產管理等各個方面 運行靈活性要

12、求大力發(fā)展中間負荷機組，適應電網調峰需要,同時考慮因燃用劣質煤帶來的不利影響（結渣、積灰、磨損、腐蝕），提高鍋爐煤種的適應性。提高機組的監(jiān)控水平 。鍋爐原理.第二章 燃料及燃燒計算鍋爐原理.主要內容 2-0燃料的成分及其主要特性 2-1燃料的燃燒計算2-2煙氣分析鍋爐原理.1、煤的元素分析成分2 、煤的工業(yè)分析成分3 、煤的分析基準4 、各種基準的換算5 、煤的發(fā)熱量6 、高、低發(fā)熱量間的換算7 、煤的灰分特性8 、煤的結渣特性指標9 、煤的常規(guī)特性對鍋爐工作的影響10 、煤的可磨性系數與磨損指數11 、煤的分類2-0 燃料的成分及其主要特性鍋爐原理.煤的元素分析成分（1）碳(C)：主要的燃燒

13、成分，約占2070%，燃料中的碳多以化合物形式存在.地質年齡越長，含碳越多，放熱量越高，但不易著火與燃燼。（2）氫(H)：重要的燃燒成分，煤中約占26%，十分容易著火，燃燒迅速，易爆。氫是煤中發(fā)熱量最高的可燃元素，氫的含量越多，煤越易著火與燃燼。（3）硫(S)：是燃料中的有害成分，約占可燃成分的8%，燃燒后的產物是 SO2SO3，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(O)和氮(N） 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。 氮主要以有機氮形態(tài)存在，約占0.52%。高溫燃燒生成NOx，有害。（5）水分

14、(M) ：燃料中的主要雜質，約占560%。 1） 水分進入爐內吸熱汽化成水蒸汽，對燃燒不利； 2）在煙氣露點時，水蒸氣與SO2、SO3生成亞硫酸和硫酸，造成低溫腐蝕；鍋爐原理. 硫分、灰分與水分對鍋爐工作的影響1）降低煤的發(fā)熱量2）降低燃燒溫度，不利于燃料的著火與燃燒3）增加煙氣容積，排煙溫度升高，排煙損失增加， 鍋爐效率下降4）加劇鍋爐受熱面的低溫腐蝕與積灰5）增加通風電耗。（6）灰分(Ash)燃料中主要不可燃的礦物雜質成分，與成煤條件、開采方式、運輸條件有關。1）灰分增加可燃物減少，煤的低位發(fā)熱量減少，著火困難，灰渣量增加，運行操作繁重；2）灰分的增加造成煤的軟化溫度下降，爐內易結渣，使受

15、熱面?zhèn)鳠釔夯?鍋爐原理.煤的工業(yè)分析成分水分(M): 外在水分(Mf)是指煤在開采、運輸和洗選過程中潤濕在煤的外表以及大毛細孔中的水。它以機械方式與煤相連結著，較易蒸發(fā),其蒸汽壓與純水的蒸汽相等。在空氣中放置時,外在水分不斷蒸發(fā),直至煤中水分的蒸汽壓與空氣的相對濕度達到平衡時為止,此時失去的水分就是外在水分。外在水分的多少與煤粒度等有關,而與煤質無直接關系。 內在水分(Minf)是吸附或凝聚在煤粒內部的毛細孔中的水,稱為內在水分。內在水分指將風干煤加熱到105110時所失去的水分,它主要以物理化學方式(吸附等)與煤相連結著,較難蒸發(fā),故蒸氣壓小于純水的蒸汽壓.失去內在水分的煤稱為絕對干燥或干

16、煤。 灰分(A)：煤中不可燃礦物雜質，成分十分復雜，大多數煤的灰分含量7%40%。揮發(fā)分(V): 將煤加熱到一定溫度時，煤中的部分有機物和礦物質發(fā)生分解并逸出，逸出的氣體（主要是H2,CmHn,CO,CO2等）產物稱為煤的揮發(fā)分。 固定碳(FC):煤經加熱出揮發(fā)分和水分之后，余下的是固定碳和灰分。稱為焦炭。鍋爐原理.揮發(fā)份：揮發(fā)份的多少和組成與煤的年代有關熱解程度隨加熱速率、加熱溫度和加熱時間而變，須在統(tǒng)一條件下測定。揮發(fā)份的發(fā)熱量取決于揮發(fā)份的成分揮發(fā)份的多少與組成影響到著火，是對動力用煤進行分類的重要依據。灰分(Ash)： 與成煤條件、開采方式、運輸條件有關。灰分增加可燃物減少，煤的低位發(fā)

17、熱量減少，著火困難，灰渣量增加，運行操作繁重；灰分的增加造成煤的軟化溫度下降，爐內易結渣，使受熱面?zhèn)鳠釔夯?。鍋爐原理.煤的分析基準收到基（ar） ：以入爐煤（包括煤的全部成分）為基準空氣干燥基（ad ）： 以風干狀態(tài)煤（除外部水分）為基準干燥基（d）：以去掉全部水分煤為基準干燥無灰基（daf）：以去掉全部水分及灰分煤為基準鍋爐原理.各種基準的換算收 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+

18、Odaf+Ndaf+Sdaf=100 不同基準之間的換算公式 X = K X0 X0 、 X 某成分原基準及新基準質量百分比，% K 換算系數例: 鍋爐原理.鍋爐原理.鍋爐原理.煤的發(fā)熱量高位發(fā)熱量Qgr1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量，包括煙氣中水蒸汽凝結時放出的熱量。低位發(fā)熱量Qnet在1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量中扣除水蒸汽汽化潛熱后所得的熱量。即煤中可燃質的一部分燃燒熱量被用于水分的汽化，沒有得到利用。 單位為kcal/kg，或者kJ/kg，MJ/kg。鍋爐原理.標準煤概念單純以燃煤量的多少來比較不同鍋爐的經濟性不妥，須折算到統(tǒng)一標準，標準煤的概念，規(guī)定低位發(fā)熱量為7000kcal

19、/kg的煤為標準煤， 29310 kJ/kg 將發(fā)熱量不是7000 kcal/kg的煤統(tǒng)一折算到7000 kcal/kg來進行比較。用于計算和比較標準煤耗等鍋爐原理.灰的熔融性爐膛內溫度很高，煤中灰顆粒一般呈熔化或軟化狀態(tài)，對鍋爐工作影響極大。對鍋爐的主要危害是造成鍋爐受熱面結渣，傳熱惡化，掉渣滅火或事故?；曳殖煞植煌?，發(fā)生熔化的溫度也不同。高熔點成分+低熔點成分，無固定的熔點，壁面距壁面的距離溫度高灰熔點煤低灰熔點煤鍋爐原理.灰熔融性的測定將灰制成特定形狀的灰堆，加熱升溫1300C以上，采用三個特征溫度來表示灰的熔融特性。t1變形溫度；t2軟化溫度t3熔化溫度鍋爐原理.結渣判別一般認為，t2

20、1350，不易結渣；t21350，易結渣；t140%，水分與灰分高，發(fā)熱量低，著火與燃燒容易。鍋爐原理.無煙煤年代揮發(fā)份含量%貧煤煙煤褐煤鍋爐原理.鍋爐原理.揮發(fā)分的影響: 地質年齡Vadf易著火易燃燼硬度但Q水分的影響: MarQ著火燃燼”lQ4積灰腐蝕灰分的影響: AarQQ6Q4Q4積灰磨損結渣灰熔點的影響: 灰熔點（DT、ST、FT） 結渣硫分的影響: Sar tld 低溫腐蝕 污染環(huán)境 煤粉倉自燃煤的常規(guī)特性對鍋爐工作的影響鍋爐原理. 煤的可磨性系數： 國際標準：哈德格羅夫法（Hardgrove法），測定哈氏可磨性指數HGI 煤的磨損性指數表示磨損的輕重程度；旋轉磨損試驗儀；沖刷式磨

21、損試驗儀：KeE/At 煤的可磨性系數與磨損指數鍋爐原理.1、燃燒計算的物理模型2、燃料的燃燒工況3、煤的燃燒反應4、燃燒所需要的空氣量5、過?？諝庀禂蹬c漏風系數6、過?？諝庀禂蹬c漏風系數7、煙氣容積2-1 燃料的燃燒計算鍋爐原理.以1kg燃料為計算基礎 所有氣體均視為理想氣體（22.4Nm3/kg） 假定完全燃燒認為空氣只由N2和O2組成, 容積比為79:21燃燒計算的物理模型鍋爐原理. 理論工況 燃料在沒有過?？諝獾那闆r下完全燃燒 燃燒產物（煙氣）組成成分 CO2、SO2、N2、H2O 理論煙氣量 實際工況 實際送入的空氣量大于理論空氣量，仍為不完全燃燒 燃燒產物（煙氣）組成成分 CO2、

22、SO2、N2 、 H2O、O2 、CO 實際煙氣量 Vy 燃料的燃燒工況鍋爐原理. 煤中可燃元素的燃燒反應是燃燒計算的基礎，1kg收到基燃料包括 Kg的碳、 kg的氫、 kg的硫 碳完全燃燒反應方程式 C + O2 CO2 12 kg C + 22.41 Nm3 O2 22.41 Nm3 CO2 1kg C + 1.866 Nm3 O2 1.866 Nm3 CO2 1kg H + 5.56 Nm3 O2 11.1 Nm3 H2O 1kg S + 0.7 Nm3 O2 0.7 Nm3 SO2煤的燃燒反應鍋爐原理. 理論空氣量 V 0 1kg 燃料完全燃燒時所需要的最小空氣量(無剩余氧)可通過燃料

23、中可燃元素（C、H、S）的燃燒化學反應方程式求得 實際空氣量 V 式中 、分別為煙氣側和空氣側的過剩空氣系數 燃燒所需要的空氣量鍋爐原理. 煙氣分析的目的:測鍋爐反平衡效率、測量過量空氣系數、監(jiān)督RO2 O2的含量、檢查鍋爐漏風情況等。(鍋爐運行監(jiān)督、測試) 奧氏煙氣分析儀的工作原理:利用不同的吸收劑吸收不同的氣體成分 氫氧化鉀溶液 (KOH)RO2 焦性沒食子酸溶液 C6H3(OH)3O2、RO 氯化亞銅氨溶液 Cu(NH3)2ClCO、O2 2-2 煙氣分析鍋爐原理.煙氣分析是以1kg燃料燃燒生成的干煙氣（除去水分后的煙氣）容積為基礎 煙氣分析可得到 在干煙氣Vgy中所占的容積百分比 煙氣

24、成分分析鍋爐原理. 不完全燃燒方程 : 21=RO2+O2+0.605CO+(RO2+CO) 當完全燃燒時,CO=0,則得,完全燃燒方程式: 21=O2+(1)RO2 若在1的情況下完全燃燒,則得RO2max,即:RO2和RO2max的計算鍋爐原理.運行中過?？諝庀禂导盁煔馊莘e的確定RO2、O2 可由煙氣分析或相關儀表測定 過剩空氣系數 完全燃燒 煙氣容積 干煙氣容積重點鍋爐原理.第三章 鍋爐機組熱平衡鍋爐原理.3-1鍋爐熱平衡3-2鍋爐輸入熱量和有效利用熱量3-3鍋爐的各項熱損失3-4鍋爐效率主要內容 .熱平衡范圍3-1 鍋爐熱平衡鍋爐原理.熱平衡示意圖鍋爐原理.鍋爐熱平衡研究 燃料的熱量在

25、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，表現在哪些方面,產生的原因。 研究的目的是為了有效地提高鍋爐熱效率鍋爐熱平衡 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。 1kg燃料帶入爐內的熱量及鍋爐有效利用熱量和損失熱量之間的關系。1、熱平衡概念鍋爐原理.2、鍋爐熱平衡方程式 q1 = Q1 / Qr 100 式中 輸入熱量 Q1 有效利用熱 Q2 排煙損失 Q3 化學不完全燃燒熱損失 Q4 機械不完全燃燒熱損失 Q5 散熱損失 Q6 其他熱損失鍋爐原理.1、鍋爐輸入熱量 Qr對于燃煤鍋爐:若燃料和空氣沒有利用外界熱量進行預熱且燃煤水分滿足則 燃料的物

26、理顯熱；外來熱源加熱空氣時帶入的熱量；霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量3-2 鍋爐輸入熱量和有效利用熱量鍋爐原理.2、鍋爐有效利用熱 Q1 式中： Q 工質總吸熱量， kJ/ s B 燃料消耗量， kg/s Dgr、Dzr、DPw 過熱蒸汽量、再熱蒸汽量和排污量，kg/s 、 、h g s 過熱蒸汽焓、飽和蒸汽焓和給水焓，kJ/kg 、 再熱蒸汽出口和進口焓，kJ/kg空氣在空氣預熱器中吸收的熱量又返回爐膛，屬鍋爐內部熱量循環(huán)，鍋爐熱平衡中不予考慮.鍋爐原理.機械不完全燃燒熱損失化學(氣體)不完全燃燒熱損失排煙熱損失散熱熱損失其它熱損失3-3 鍋爐的各項熱損失鍋爐原理. 排煙熱損失 q2計算式中 -

27、 排煙焓, 取決于 與 ，kJ/kg - 進入鍋爐的冷空氣焓, kJ/kg - 排煙處過?？諝庀禂?由q2、受熱面低溫腐蝕及金屬耗量綜合確定。電站鍋爐 約在110160之間。 取決于 及煙道漏風，后者同時影響 對大中型鍋爐 q2 約為48%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，其溫度比進入鍋爐的空氣溫度高很多。 排煙熱損失q2鍋爐原理.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。排煙溫度每提高1215，q2將提高1%。排煙溫度過低經濟上不合理，甚至技術上不允許。（1）煙氣與工質的傳熱溫差小，換熱所需金屬受熱面就大大增

28、加。（2）為了避免尾部受熱面的腐蝕，排煙溫度也不宜過低。因此必須根據燃料與金屬耗量進行技術經濟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。排煙熱損失q2鍋爐原理.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，煙道各處漏風量及燃料所含水分。鍋爐最佳過量空氣系數的確定使q2、q3、q4三項熱損失的總和最小，所對應的爐膛出口過量空氣系數排煙熱損失q2鍋爐原理.形成： q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃氣體未燃燒放熱就隨煙氣排出所造成的。 影響因素 1爐子結構的影響爐膛高度不夠或爐膛體積太小。當爐內水冷壁布置過多時，會使爐膛溫度過低。2燃料特性的影響揮發(fā)份高的燃料

29、，在其它條件相同時，q3相對要大一些。 3燃燒方式的影響爐膛過量空氣系數（過小或過大）；配風爐內氣流的混合與擾動等。氣體不完全燃燒熱損失q3鍋爐原理.機械(固體)不完全燃燒熱損失 q4鍋爐主要熱損之一，取失決于燃料種類、燃燒方式、爐膛型式與結構、燃燒器設計與布置、鍋爐運行工況 Vdaf??；（Mar、Aar ）大，q4 大； R90大， q4 大； 過大或過小，q4 大 煤粉在爐膛停留時間過小， q4 大 機械不完全燃燒熱損失q4設計時, q4、按推薦數據選?。ū恚虘B(tài)排渣煤粉爐取 q4 =0.55 % 不完全燃燒熱損失包括 q4、q3 鍋爐原理.形成：灰渣損失 ：未參與燃燒或未燃盡的碳粒與灰

30、渣一同落入灰斗所造成的損失。漏煤損失 ：部分燃料經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。機械不完全燃燒熱損失q4鍋爐原理.1、燃料特性對q4的影響灰分含量高和灰分熔點低的煤，固態(tài)可燃物被灰包裹，難以燃盡，灰渣損失大。層燃時燃用揮發(fā)物低而焦結性強的煤：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，增加灰渣損失。層燃時燃用水分低，焦結性弱而細末又多的煤時：特別是在提高燃燒強度而增強通風的情況下，飛灰損失就增加。 機械不完全燃燒熱損失q4鍋爐原理.2燃燒方式對q4的影響：煤粉爐沒有漏煤損失，但飛灰損失比層燃爐大沸騰爐在燃用石煤或煤矸石

31、時，飛灰損失大3爐子結構對q4的影響煤粉爐爐膛的高低燃燒器布置的位置機械不完全燃燒熱損失q44鍋爐運行工況對q4的影響負荷增加，爐膛的氣流速度增加，q4加大。煤粉細度及配風。過量空氣系數:如太低，q4會增加。 鍋爐原理. 額定容量下鍋爐的散熱損失 外表溫度高于環(huán)境溫度通過對流與輻射散失熱量造成的損失?？筛鶕仩t尾部受熱面的布置查圖確定 - 鍋爐額定容量、運行 容量下的散熱損失- 鍋爐額定容量、運行容量q5 與鍋爐運行負荷近似成反比變化6/7散熱損失q5鍋爐原理.保溫系數保溫系數：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。煙氣在煙道中的放熱量保溫系數煙道受熱面的吸熱量。 散熱損失q5

32、鍋爐原理.灰渣物理熱損失 固態(tài)排渣煤粉鍋爐只在高灰分煤時才考慮其它一些散熱損失等其它熱損失q6鍋爐原理.3-4 鍋爐效率 熱效率 正平衡 反平衡鍋爐原理.鍋爐正平衡只能求得鍋爐的熱效率，不能據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。反平衡則是依據對各種熱損失的測定來計算其鍋爐熱效率。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，由于不易準確測定燃料消耗量，其鍋爐熱平衡主要靠反平衡求得。正反平衡熱效率比較鍋爐原理.第四章 燃料燃燒及燃燒設備鍋爐原理.4-1煤的著火、燃燒特性及其影響4-2煤粉氣流的著火和燃燒4-3煤粉鍋爐的燃燒設備4-4直流燃燒器4-5旋流燃燒

33、器4-6煤粉爐的點火裝置主要內容 鍋爐原理. 一、 煤的常規(guī)特性及其影響 通常把煤的揮發(fā)分、水分、灰分、發(fā)熱量、灰熔點以及焦炭特性等稱為煤的常規(guī)特性。這些特性表征了煤的基本性質，可以作為分析煤的著火，燃燒特性的依據。4-1 煤的著火、燃燒特性及其影響鍋爐原理.二、煤的燃燒特性及其影響煤的著火溫度：不是一個物理常數。決定于燃燒過程中的熱力條件，即加熱（發(fā)熱）條件和散熱條件。 反應能力越強（即揮發(fā)分高、焦碳活化能?。┑拿?，著火溫度越低，就越容易著火。無煙煤的著火溫度較高。煤的結渣性能指標： ST1350時，結渣可能性小 ST 1350時，有可能結渣 煤灰成分的結渣指標：堿酸比等鍋爐原理.一、煤粉燃

34、燒的特點 燃燒過程的四個階段： 預熱干燥階段 揮發(fā)分析出階段 燃燒階段 燃盡階段 四個階段往往是交錯進行的。也可歸納為三大階段：著火準備階段燃燒階段燃盡階段 煤粉粒子在煤粉爐內的加熱速度可達到104/s4-2 煤粉氣流的著火和燃燒鍋爐原理. 對應于煤粉燃燒的三個階段，可以在爐膛中劃分出三個區(qū)，即著火區(qū)、燃燒區(qū)與燃盡區(qū)。由于燃燒的三個階段不是截然分開的，對應的三個區(qū)也沒有明確的分界線。 大致可以認為：燃燒器出口附近是著火區(qū)，爐膛中部及噴燃器同一水平的區(qū)域以及稍高的區(qū)域是燃燒區(qū)，高于燃燒區(qū)直至爐膛出口的區(qū)域都是燃盡區(qū)。其中著火區(qū)很短，燃燒區(qū)也不長，而燃盡區(qū)卻較長。鍋爐原理.二、燃燒速度及其影響因素

35、煤粉的燃燒屬于固體與氣體之間進行的多相燃燒，包括如下幾個過程：（1）參加燃燒的氧氣從周圍環(huán)境擴散到燃料表面；（2）氧氣被燃料表面吸附；（3）在燃料表面進行燃燒化學反應；（4）燃燒產物由燃料表面解吸附；（5）燃燒產物離開燃料表面，擴散到周圍環(huán)境。研究表面2、4是比較快的，燃燒速度主要決定于1、3兩個過程中較慢的一個。鍋爐原理.三、影響煤粉氣流著火與燃燒的主要因素 煤粉氣流著火所需吸熱量的70%90%來源于卷吸高溫煙氣時的對流換熱，10%30%來源于爐膛四壁及高溫火焰的輻射。煤粉獲得了足夠的熱量并達到著火溫度后就開始著火燃燒。 燃燒的三要素必須有可燃物質燃料具有能使可燃物著火燃燒的溫度與氧氣結合鍋

36、爐原理.四、著火熱 將煤粉氣流加熱到著火溫度所需要的熱量稱為著火熱，用Qzh表示。它主要用于加熱煤粉和空氣以及使煤粉中水分蒸發(fā)和過熱。 因此，著火熱隨燃料性質（著火溫度、燃料水分、灰分）和運行工況（煤粉氣流的初溫、一次風量）的變化而變化。鍋爐原理.影響因素（1）煤的揮發(fā)分與灰分；（2）煤粉細度、均勻性系數；（3）爐膛溫度；（4）空氣量；（5）一次風與二次風的配合；（6）燃燒時間。鍋爐原理.五、燃燒良好的條件 燃燒良好：即在保證爐內不結渣的前下，燃燒速度快，而且燃燒完全，得到最高的燃燒效率。其原則性條件是：適量的空氣供應 相當高的爐膛溫度 足夠的燃燒時間（合適的爐膛容積）空氣和煤粉的良好擾動和混

37、合鍋爐原理. 燃燒設備由爐膛（或燃燒室）、燃燒器和點火裝置組成。 爐膛：應有合理的形狀和足夠的空間尺寸，并與燃燒器共同組織好爐內的空氣動力場，保證火焰煙氣流在爐膛的充滿度，火焰不貼墻、不沖墻。 燃燒器：旋流燃燒器、直流燃燒器。 點火裝置：在鍋爐啟動時點燃主燃燒器的煤粉氣流。4-3 煤粉鍋爐的燃燒設備鍋爐原理.一、煤粉爐爐膛作用：既是燃燒空間，又是鍋爐的換熱部件。要求：(1)固態(tài)排渣爐需在爐膛四周布置足夠的受熱面，使爐膛出口處煙溫低于灰熔點，以保證爐膛出口處受熱面不結渣；2)爐膛應有一定的容積與良好的空氣動力特性參數：爐膛容積熱負荷、爐膛斷面熱負荷二、煤粉爐的結渣在煤粉爐的爐膛中，熔融的灰粒粘結

38、并積聚在受熱面或爐墻上的現象，叫做結渣。在水冷壁、防渣管和過熱器管等處都可能發(fā)生結渣。鍋爐原理.影響鍋爐結渣的因素(1)灰熔點低。 (2)鍋爐設計，安裝或檢修不良。 (3)運行調節(jié)不當。鍋爐原理. 直流燃燒器布置在爐膛四角，每個燃燒器的出口氣流是不旋轉的直流射流，但四角布置的直流燃燒器的出口氣流軸線同切于爐膛中心的借想切圓，造成氣流在爐膛內的強烈旋轉，使得爐內都是強烈螺旋運動上升的氣流，而中心是速度很低的微風區(qū)。4-4 直流燃燒器鍋爐原理.一、紊流自由射流的動力特性鍋爐原理.二、直流燃燒器的結構鍋爐原理.三、四角布置切圓燃燒的主要特點 煤粉氣流著火所需要的熱量，除依靠射流兩側卷吸高溫煙氣和接受

39、爐膛火焰及爐墻的熱輻射外，還依靠四角布置中來自正在劇烈燃燒的上游鄰角橫掃過來高溫煙氣的混合和加熱作用（相互點燃作用），大大加強了湍流熱交換。因此著火條件較為優(yōu)越，著火穩(wěn)定性好。四股射流一起強烈旋轉，加速著火后燃料的燃盡。便于射流分段送風，組織分段燃燒，抑制NOx的產生。鍋爐原理.四、直流燃燒器的著火方案 一次風卷吸高溫煙氣和接受爐膛火焰及爐墻的熱輻射，溫度不斷升高至著火點，開始著火燃燒（離噴口200300mm）。著火是從外邊界開始的。 二次風補充一次風中煤粉燃燒所需的氧氣（離噴口500800mm） ，并加強射流擾動和混合，使燃燒過程得以穩(wěn)定和強化。過早混入二次風會造成拖延著火和局部熄火。過遲混

40、入不利于煤粉后期燃燒。鍋爐原理.五、直流燃燒器的配風方式1、均等配風方式2、分級配風方式 鍋爐原理.鍋爐原理.鍋爐原理.六、燃用劣質煤的有效措施劣質煤是指揮發(fā)分含量低，或者多灰、多水以及發(fā)熱量低的煤。劣質煤的著火、燃燒和燃盡大都比較困難，而且燃用劣質煤會給鍋爐帶來許多不利的影響，如結渣和低溫受熱面的積灰、腐蝕和飛灰磨損等。要使劣質煤完全燃燒，主要從強化燃料的著火、燃燒和燃盡方面著手： （1）要有性能良好的燃燒器 （2）利用熱風送粉和較高的預熱空氣溫度 （3）提高燃燒器區(qū)域的溫度 （4）采用較低的一次風率和一次風速 （5）采用較細的煤粉細度 （6）鍋爐運行的負荷不能太低鍋爐原理. 一、旋流燃燒器

41、的射流特性：旋流煤粉燃燒器噴出的氣流在爐膛中旋轉擴散，由于爐膛是充滿高溫煙氣的有限空間，射流速度又較高，近似為紊流旋轉射流。與直流射流相比，主要特點： （1）具有中心回流區(qū)； （2）軸向速度衰減快、射程短； （3）旋轉強度。4-5 旋流燃燒器鍋爐原理.鍋爐原理.二、旋流燃燒器的結構旋流裝置：蝸殼、切向葉片、軸向葉片直流蝸殼式雙蝸殼式軸向可動葉輪式鍋爐原理.三、燃燒器的布置 及爐內空氣動力特性鍋爐原理. 主要是在鍋爐啟動時，點燃主燃燒器的煤粉氣流，及穩(wěn)定燃燒或作為輔助燃燒設備。 1、帶煤粉預燃室的點火裝置 2、采用過渡燃料的點火裝置 （氣-油-煤三級系統(tǒng)和油-煤兩級系統(tǒng)） 點火器（1）電火花點火

42、器； （2）電弧點火裝置； （3）電氣引燃的高能點火裝置油槍4-6 煤粉爐的點火裝置鍋爐原理.鍋爐原理.第五章 煤粉性質及制粉系統(tǒng)鍋爐原理.5-1煤粉性質及磨煤特性5-2磨煤設備及其特性 5-3煤粉制備系統(tǒng) 主要內容 鍋爐原理.1、煤粉的一般性質2、煤粉細度 Rx3、煤粉均勻性系數n4、煤的可磨性系數5-1 煤粉性質及磨煤特性鍋爐原理. 形狀不規(guī)則:d500 2030多。 良好的流動性:表面積大，表面吸附大量的空氣,輸送方便。 自燃和爆炸性：吸附了大量空氣，緩慢氧化，溫升，達著火溫度自燃。適當的條件下引起爆炸。 爆炸三個必要條件：可燃物濃度，氧，點火能量。水分的影響： 煤粉水分影響流動性與爆炸

43、性。 水分高：流動性差，易堵，粉倉搭橋。影響著火與燃燒。 水分低：自燃與爆炸。干燥耗能增加。 煤粉的一般性質 一、煤粉的一般性質鍋爐原理.二、煤粉細度 Rx 煤粉的細度Rx（Dx） 用具有標準篩孔尺寸的篩子進行篩分測定。如篩孔邊長為xm，煤粉過篩后，漏下去的煤粉質量為b，留在篩子上的煤粉質量為a，則煤粉細度可用篩子上的剩余率或通過率表示 Rx 越小，則煤粉越細 煤粉經濟細度 熱損失 q4、制粉電耗 qdh、磨煤設備金屬部件磨損 qms 之和為最小時的煤粉細度其中 n 是表示煤粉顆粒分布的均勻性系數鍋爐原理.三、煤粉均勻性系數nR200 R90， n為正值；當R90一定時，n值越大，則R200越

44、小，說明煤粉中過粗的煤粉較少； 當R200一定時，n值越大，則R90越大，說明煤粉中過細的煤粉較少。n值越大，煤粉中過粗和過細的煤粉均較少，即煤粉粒度分布較均勻。n取決于磨煤機和粗粉分離器的型式，一般取n = 0.81.2。鍋爐原理. 哈氏可磨性指數 HGI HGI86 為易磨煤煤的可磨性系數表示煤磨成一定細度的煤粉的難易程度。 與 HGI之間關系 全蘇熱工研究所（BTH） 在風干狀態(tài)下將質量相等的標準煤和試驗煤由相同的粒度磨制成相同的細度時，消耗的能量之比 1.5 為易磨煤四、煤的可磨性系數 鍋爐原理.1、磨煤原理與磨煤機分類2、單進單出鋼球磨(低速磨)3、雙進雙出鋼球磨(低速磨)4、鋼球磨

45、筒體最佳轉速 nzj5、鋼球磨最佳通風量6、鋼球磨出力7、鋼球磨特性8、中速磨煤機9、高速磨煤機(風扇磨)5-2 磨煤設備及其特性 鍋爐原理. 磨煤機的作用：干燥、磨煤 磨煤原理：撞擊、擠壓、研磨 分類：低速磨煤機：1625rpm如筒式鋼球磨煤機中速磨：50300rpm如平盤磨煤機，碗式RP磨煤機，MPS磨煤機高速磨煤機：5001500rpm如風扇磨煤機一、磨煤原理鍋爐原理.單進單出鋼球磨(低速磨) 普通筒式鋼球磨的圓筒通過齒輪由電動機帶動低速轉動，燃料和干燥劑（熱空氣）從一端進入圓筒，在圓筒內煤被干燥、打碎并研磨成粉，隨后被干燥劑從另一端帶出。低速磨主要有普通筒式鋼球磨、雙進雙出筒式鋼球磨二

46、、磨煤機分類 鍋爐原理.雙進雙出鋼球磨(低速磨)筒兩端的空心軸內有一空心圓管。圓管外裝有螺旋輸送裝置。兩端的空心軸既是熱風和原煤的進口，又是煤粉氣流混合物的出口。兩個相互對稱又彼此獨立的磨煤回路的兩個回路；可以單獨使用一個，這時可使磨煤出力降至50以下。鍋爐原理.雙進雙出鋼球磨(低速磨)鍋爐原理.雙進雙出鋼球磨(低速磨)鍋爐原理. n 過小，形成一個斜面，沿斜面滑落 鋼球磨筒體最佳轉速 nzj n 處于上述兩者之間，鋼球被帶到一定高度，沿拋物線落下，鋼球對筒底的煤發(fā)生強烈撞擊作用，研磨 磨煤作用最大時的轉速稱為最佳工作轉速nzj 經驗表明： nzj =（0.75-0.78）nlj n 影響磨煤

47、出力和電耗 n 過大，離心力很大，球與煤隨筒壁一同旋轉，產生這種狀態(tài)的最低轉速稱為臨界轉速nlj 沒有撞擊作用，磨煤效果差。鍋爐原理.筒式鋼球磨煤機工作示意圖鍋爐原理.鋼球磨最佳通風量 Vtf 過小 筒內風速過小，出口端鋼球能量沒有被充分利用，只能帶出的少量的細煤粉，磨煤出力下降，單位磨煤電耗大 Vtf 過大 筒內風速過大，磨煤機出口煤粉過粗，粗粉分離器回粉量增大，通風電耗增大 最佳通風量 磨煤和通風電耗之和最小時的通風量， 的大小與煤的種類、煤粉細度、筒體容積及鋼球充滿系數等有關。Vtf 直接影響燃料沿筒體長度的分布和磨煤出力鍋爐原理.鋼球磨出力 磨煤出力Bm 在電耗一定并保證所需的煤粉細度

48、的條件下，磨煤機在單位時間磨制的煤粉量。由磨煤機的結構尺寸、被研磨的燃料特性以及磨煤機的運行狀況確定 干燥出力Bg 在單位時間內將煤由原有水分干燥到所要求的煤粉水分對應的煤粉量。由磨煤機的干燥條件確定對高水分和較軟的煤，BmBg，而對于干和硬的煤，則Bg Bm磨煤機的運行出力（具有一定細度和干燥程度的煤粉流量Bm=Bg）可以通過調節(jié)進入磨煤機的干燥劑流量和溫度來實現 鍋爐原理.鋼球磨特性磨煤的單位電耗Em 取決于磨煤出力Bm 和消耗的電網功率Ndw 筒體和鋼球的質量比其中的燃料大許多倍， Ndw 主要消耗在轉動筒體和升舉鋼球上，與磨煤出力Bm 幾乎無關 Em 隨出力Bm 的降低而增高，在低負荷

49、下運行不經濟 鋼球磨特性：結構簡單，對煤種適應性強，出力大，運行可靠；但初投資大，對鍋爐負荷適應性差；單位電耗大，噪音大。鍋爐原理.鋼球磨煤機優(yōu)點 適合磨制無煙煤；可磨制沖刷磨損指數Ke 3.5的煤；對雜質不敏感；能磨制高水分煤；結構簡單，故障少 鍋爐原理.雙進雙出鋼球磨的特點 雙進雙出鋼球磨可擴大鋼球磨的負荷調節(jié)范圍 雙進雙出鋼球磨煤機響應鍋爐負荷變化的時間非常短，有利于低揮發(fā)分煤的穩(wěn)燃 其出力靠調整一次風量控制。在低負荷下，煤粉濃度變化不大，且煤粉細度降低。 雙進雙出鋼球磨煤機設有微動裝置 磨煤機在停機或維修操作時以額定轉速的1100轉速旋轉，可使筒內存煤及時散熱防止自燃。故短時間停機時不

50、必將筒內的剩煤排空。 雙進雙出鋼球磨煤機應用檢測制粉噪聲或進出口差壓或煤位傳感器的方法來控制筒內的存煤量。 雙進雙出鋼球磨煤機保持了鋼球磨煤種適應性廣等所有優(yōu)點，同時大大縮小了體積，降低了磨煤機的能耗，增強了適應鍋爐負荷變化的能力。鍋爐原理.中速磨煤機原煤經落煤管進入兩組相對運動的碾磨件之間，在壓緊力的作用下被擠壓、研磨成粉，被甩至四周風環(huán)處。中速磨分為：盤式中速磨（輥-盤式）、碗式中速磨(輥-碗式RP、HP型)、環(huán)式中速磨(輥-環(huán)式MPS型、球-環(huán)式E型)熱風經風環(huán)進入磨煤機，對煤粉進行干燥并將煤粉帶入粗粉分離器進行分離，不合格的煤粉返回磨煤機重磨，細粉則送出磨外。 布置緊湊，投資省，單耗小，適宜變負荷運行；但結構復雜,不宜磨水分太大及太硬的煤種。鍋爐原理.中速磨煤機鍋爐原理.MPS磨煤機鍋爐原理.鍋爐原理.鍋爐原理.鍋爐原理. 中速磨煤機的優(yōu)缺點： 主要優(yōu)點有： 結構緊湊，金屬耗量少、占地面積小、初投資少； 運行時耗電量小，特別是低負荷時單位磨煤電耗增加不多； 噪聲小； 當配用回轉式粗粉分離器時，煤粉均勻性很好。 鍋爐原理. 主要缺點有： 碾磨部件易磨損，不適宜磨硬煤和灰分大的煤；由于熱風溫度不宜太高，也不宜磨水分大的煤。鍋爐原理.高速磨煤機(風扇磨)高速磨由葉輪、帶護甲的蝸殼和粗粉分離器組成，裝有沖擊板的葉輪由電動機帶動高速旋轉。原煤和干燥劑一起被吸入磨煤機