锅炉及锅炉房设备讲稿.pptx

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1、1课程的性质、目的与任务课程的性质、目的与任务这门课程是建筑环境与设备的一门专业必修课程，该课程系统的阐述了锅炉工作过程的基本理论和设计计算及基本方法。任务：通过学习，掌握有关锅炉的工作原理、燃料使用、设备构造、选型、设计和维护等有关知识。第1页/共86页2能源能源一一 能源定义能源定义 究竟什么是“能源”呢？关于能源的定义，目前约有20种。例如：科学技术百科全书科学技术百科全书说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；大英百科全书大英百科全书说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；日日本大百科全书本大百科全书说：“在

2、各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的能源百科全能源百科全书书说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。源。通常凡是能被人类加以利用以获得有用能量的各种来源都可以称为能源。指自然界中能够转换成热能、电能、光能、机械能等各种物质资源。第2页/共86页3能源能源天然能源（一次能源）：以原始状态存在于自然界中

3、，不需要加工或转换，可以直接使用的能源。如原油，原煤，天然气，生物质能，潮汐能，水能等等。二次能源：经过加工或是形式转化的能源，如汽油，焦炭，电力，蒸汽等。第3页/共86页4能源能源二能源利用的发展历史柴草，煤炭和石油柴草，煤炭和石油是人类最早使用的能源。从远古时期到19世纪，木材和杂草木材和杂草作为燃料为人类的生活和生产提供大部分的热能。19世纪80年代开始，煤炭煤炭提供的热能超过木柴，成为人类使用的主要的能源。20世纪60年代，石油在世界能源消费中占据了首要地位。目前，天然气已经成为主要的能源。第4页/共86页5能源能源三 能源分类常规能源煤炭、石油、天然气等新能源 受技术水平限制，正在研

4、究利用中，未达到大规模应用：风能，潮汐能，太阳能，氢能，地热能等等第5页/共86页6能源能源四我国能源现状 从资源总量上来说，处于世界前列，但因为人口众多，人均资源相当匮乏，又因为生产技术水平相对落后，浪费严重，所以我国的能源现状十分严峻。第6页/共86页7能源危机！能源危机！能源是国民经济重要的物质基础，也是人类赖以生存的基本条件。国民经济发展的速度和人 民生活水平的提高都有赖于提供能源的多少。从历史上看，人类对能源利用的每一次重大突 破都伴随着科技的进步，从而促进生产力大大发展，甚至引起社会生产方式的革命。如18世 纪瓦特发明了蒸汽机，以蒸汽代替人力畜力，在一次能源的消费结构上转向以煤炭代

5、 替木柴的时代，开始了资本主义工业革命。从19世纪70年代开始，电力逐步代替蒸汽作为主 要动力，从而实现了资本主义工业化。到了20世纪50年代，随着廉价石油、天然气大规模开 发，世界能源的消费结构从以煤炭为主转向以石油为主，因而使西方经济在60年代进入了“黄金时代”。第7页/共86页8能源危机！能源危机！当今世界对能源的消费数量急剧增加，人们感到常规能源的开发和供应已难以满足社会对能 源的需求，能源危机的阴影笼罩着整个世界。显然，如今能源不足对一个国家的国民经济发 展的影响是很大的。赖以生存的主要能源供应不上，经济发展就要减慢，甚至停滞，人民生 活也会受到严重影响。所以，能源是保证社会稳定和发

6、展国民经济的重要物质基础。不仅如 此，能源问题还是当今世界影响政治形势的一个重要问题，1990年的海湾战争年的海湾战争就是一个典型。可见，能源问题已成为当今人类社会的热门话题之一。第8页/共86页9能源能源发展方向：节能减排！积极探索新技术，开发利用新能源！第9页/共86页101.1概述1.2锅炉的基本结构及其工作过程1.3锅炉基本特性1.4锅炉房设备的组成1.5锅炉发展趋势第一章第一章 基本知识基本知识第10页/共86页111.1 概述概述一、什么是锅炉生产蒸汽或热水的换热设备任务：燃料（煤、油、天然气等）的化学能转化为热能二、锅炉的重要性1锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备2锅炉是

7、化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动 力及供热设备3锅炉是能源工业发展的主要组成部分火力发电站三大主机之一4锅炉及锅炉房设备在节能、环保等科技改造及研究方面具有重要地位第一章第11页/共86页121.1 概述概述三、锅炉的分类1根据用途的不同分为：电站锅炉在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电工业锅炉(供热锅炉)用于工业及采暖动力锅炉驱动蒸汽动力装置2按输出工质的不同分为：蒸汽锅炉热水锅炉第一章第12页/共86页131.1 概述概述3按燃料和能源不同分为：燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 废热锅炉 4按燃烧方式分-为层燃炉、室燃炉、流化床炉；5按蒸汽压力分；按蒸汽压力的高低，可将锅炉分为：低压锅炉

8、(P=221MPa)等。6按锅炉容量大小分-按照蒸发量的大小，锅炉有小型、中型和大型之分；四、锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点节能降耗，提高效率防止和降低环境污染，开发新的洁净燃烧技术合理有效地利用地方燃料,提高机械化、自动化水平重点在于基本原理的理解和学习，方法的应用第一章第13页/共86页141.2锅炉的基本结构及其工作过锅炉的基本结构及其工作过程程一、基本结构1.锅炉本体构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，由汽锅、炉子及安全附件组成。1）汽锅锅炉本体中汽水系统，高温燃烧产物烟气通过受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热，沸腾汽化，生成蒸汽。2）炉子锅炉本体中燃烧设备，燃烧将燃

9、料的化学能转化为热能3）安全附件水位计、压力表、安全阀二、锅炉的工作过程1.燃料的燃烧过程第一章第14页/共86页151.2锅炉的基本结构及其工作过锅炉的基本结构及其工作过程程定义：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程高温烟气给煤斗燃料（煤）炉排面（燃烧室）除渣板（入灰渣斗）空气在一定的燃烧设备内，正常燃烧应具备的条件：高温环境必需的空气量及空气与燃料的良好混合燃料的供应及灰渣和烟气的排放第一章第15页/共86页161.2锅炉的基本结构及其工作过锅炉的基本结构及其工作过程程2.烟气向水(汽等工质)的传热过程辐射辐射+对流对流高温烟气水冷壁过热器（凝渣管）对流管束对流尾部受热

10、面(省、空)除尘引风机烟囱3.工质(水)的加热和汽化过程蒸汽的生产过程1）给水：水省煤器汽锅2）水循环：汽锅下降管下集箱水冷壁3）汽水分离第一章第16页/共86页171.3锅炉基本特性锅炉基本特性一、锅炉容量1蒸发量（产热量）：锅炉每小时所产生的蒸汽（热水）流量2额定蒸发量（产热量）：锅炉在额定参数(压力、温度)和保证一定热效率下，每小时最大连续蒸发量(产热量)，符号D(Q)，单位t/h（kJ/h，MW）。二、蒸汽(热水)参数1蒸汽参数锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压)和温度,压力单位MPa,，温度单位为，对于饱和蒸汽锅炉，只标注压力。锅炉设计时规定的蒸汽压力和温度称为额定蒸汽压力和额定蒸汽温度

11、。2热水参数锅炉出口处热水的额定压力(表压)和温度及回水温度。第一章第17页/共86页181.3锅炉基本特性锅炉基本特性三、受热面蒸发率、受热面发热率1受热面蒸发率受热面：汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积。每m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号D/H；单位kg/m2h2受热面发热率每m2受热面每小时所产生的(热水)热量，符号Q/H；单位kJ/m2h四、锅炉热效率每小时送进锅炉的燃料（全部完全燃烧时）所能发出的热量中有百分之几被用来产生蒸汽或加热水。供热锅炉，606085%85%，油气锅炉，858592%92%。五、锅炉的金属耗率及耗电率金属耗率-每吨蒸发量所耗用的金属材料的重量（t

12、 t）,2-6t/t,2-6t/t耗电率-产生1t1t蒸汽用电的度数 （kWh/tkWh/t）,10kWh/t,10kWh/t第一章第18页/共86页191.3锅炉基本特性锅炉基本特性五、锅炉型号表示方法1 1、供热锅炉 锅炉型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。第一部分：表示锅炉型式，燃烧方式和蒸发量，共分三段：第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式；第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式；第三段用阿拉伯数字表示蒸发量。第一章第19页/共86页201.3锅炉基本特性锅炉基本特性第二部分：表示蒸汽(或热水)参数，共分两段，中间一斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；第二段

13、用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水)温度;第三部分：表示燃料种类，以拼音字母和罗马字分别代表燃料 类别和分类。举例：:表示为双锅筒横置式锅炉，采用链条炉排，蒸发量为10t/h，额定工作压力为125MPa，出口过热蒸汽温度为350度，燃用二类烟煤。：表示为单锅筒纵置式，往复推动炉排炉，额定热功率为14MW，允许工作压力为0.7MPa，出水温度为95度，进水温度为70度，燃用二类烟煤的热水锅炉。第一章第20页/共86页211.3锅炉基本特性锅炉基本特性第一章第21页/共86页221.3锅炉基本特性锅炉基本特性第一章燃料品种代号第22页/共86页231.3锅炉基本特性锅炉基本特性第一章3、电站锅炉2、

14、电热锅炉由两部分组成，第一部分表示锅炉本体形式、电加热锅炉代号（DR）的锅炉容量；第二部分表示锅炉的介质参数。如LDR0.50.4锅炉，表示它是立式电加热锅炉，额定蒸发量0.5t/h，额定工作压力为0.4MPa的蒸汽锅炉。第23页/共86页241.4 锅炉房设备的组成锅炉房设备的组成 一、锅炉房设备包括锅炉本体及其辅助设备。锅炉本体设备包括：汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器。锅炉附加受热面：蒸汽过热器、省煤器和空气预热器锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器二、锅炉房辅助设备1运煤、除灰系统(见图1-2)-1-2)-其作用是连续供给锅炉燃烧所需的燃料，及时排走灰渣.2送引风系统(见图1-

15、2)-其作用是供给锅炉燃料燃烧所需要的空气量，排走燃料燃烧所产生的烟气。3水、汽系统(包括排污系统)(见图1-2)-其作用是不断向锅炉供给符合质量要求的水，将蒸汽或热水分别送到各个热用户。4仪表控制系统-为了使锅炉安全经济地运行，除了锅炉本体上装有的仪表外，锅护房内还装设各种仪表和控制设备，如蒸汽流量计、压力表、风压计、水位表以及各种自动控制设备。第一章第24页/共86页251.4 锅炉房设备的组成锅炉房设备的组成第一章第25页/共86页261.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势 锅炉沿着两个方向发展：a)在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列；b)在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列

16、。锅炉发展的一大飞跃一、烟管锅炉二、水管锅炉三、快装锅炉第一章第26页/共86页271.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势方向一：增加锅内受热面烟管锅炉单锅筒锅炉特点：结构紧凑，占地不大容量不一般不大，当烟管为光管时，传热效率不高。第27页/共86页281.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势内筒火筒炉胆外筒锅内水循环烟囱外筒烟管烟室内筒第28页/共86页291.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势方向二：水管锅炉增加锅外受热面直、横水管水筒锅炉整联箱横水管锅炉分联箱横水管锅炉特点：1、水平管，水循环不好2、直水管，热膨胀缓冲差，集箱安全性差。第29页/共86页301.5 锅炉发

17、展简史及趋势锅炉发展简史及趋势弯水管水管锅炉特点：1、烟气横向冲刷水管热热面，传热效率高；2、炉膛空间容积不受锅筒直径限制，适用于大中容量锅炉。第30页/共86页311.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势锅筒集箱锅外水循环直流锅炉第31页/共86页321.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势第32页/共86页331.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势从锅炉的演变过程说明，锅炉结构的变化是要达到以下目的：1、制造和安装经济，设计结构紧凑轻巧，节省钢材，节省基建投资；2、正常运行经济性高，锅炉热效率高，能充分利用热能，节约燃料，辅助设备所消耗的动力较少；3、运行时安全可靠，经久耐用

18、，检修方便。要解决的问题：1、提高燃烧效率和热效率，节能降耗；2、采用新的燃烧技术，降低污染物排放；3、提高自动化程度，减轻劳动强度。第33页/共86页341.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势 锅炉发展的推动力1、燃料价格上涨，供应短缺问题。需求增大，储量减少。2、燃用劣质煤推动了燃烧技术的发展。3、环境保护的要求。4、基础科学的发展。尤其是计算机及计算技术的发展。第一章第34页/共86页351.5 锅炉发展趋势锅炉发展趋势 增大锅炉容量和提高蒸汽参数是电厂锅炉的主要发展方向。(一)锅炉容量和蒸汽参数1、提高锅炉容量：单机容量发电容量基建投资和设备费用，运行费用以及金属材料。但超大容量

19、机组的运行灵活性较差，可用率较低，每年故障和计划检修停机时间较长.一般较大的火力发电设备单机容量停留在500800MW。2、提高蒸汽参数：压力、温度。可提高循环热效率随着机组容量的增大和节约燃料的需要，提高电厂热效率就变得更加迫切，提高锅炉所产生蒸汽压力、温度和采用蒸汽再热是提高热电转换效率的有效方法。例如，对一个400MW的单元机组来说，采用超临界压力(2412MPa)蒸汽参数的供电效率比采用亚临界压力蒸汽参数高14，可从374提高到388，虽然投资增加了2.4到35，但经济上仍是合算的。受金属材料限制，蒸汽温度一般限制在600度以下。可以采用蒸汽再热或热电联产。第一章第35页/共86页36

20、1.5 锅炉发展趋势锅炉发展趋势 (二)锅炉燃烧技术能源减少使用劣质煤，环境的要求污染物的低排放低NOx燃烧器，炉内燃烧中脱硫技术，烟气脱硫技术，循环流化床燃烧技术，(三)燃气、蒸汽联合循环目前燃煤联合循环发电技术主要有这样几种方式：整体煤气化联合循环，增压流化床联合循环以及为城市既供电又供热，还供应煤气的所谓三联供技术。第一章第36页/共86页37IGCC 第一章发电效率可望达到42-44%第37页/共86页38PFBC-IGCC 第一章发电效率可望达到40-42%第38页/共86页39锅炉的点火锅炉的点火点火前要做的准备工作检查准备：按照锅炉运行规程逐项检查，直至符合点火要求。上水：上水要

21、缓慢，至最低水位线时停止上水，防止受热膨胀，水位过高。水文不宜过高，保持水温与壁温温差在50内。烘炉：新装或长期不用的锅炉，壁面比较潮湿，为壁面高温火焰使避免水分蒸发过快，使炉壁面产生裂缝，要进行烘炉，烘炉要文火缓慢进行。第39页/共86页40锅炉点火锅炉点火煮炉 利用化学药剂除去受热面及循环系统内的铁锈，污物，油脂等，确保安全运行及获得优质的蒸汽品质。一般加NaOH，Na3PO4，若无污物锈斑即为合格。蒸汽实验 主要检查人孔，法兰，手孔等是否泄漏，全部阀门的严密程度，锅筒，集箱等膨胀情况是否正常。第40页/共86页41锅炉停炉锅炉停炉停炉前准备提前通知运行人员停炉前要进行全面检查，统计问题停

22、止上煤要对锅炉进行一次彻底吹灰第41页/共86页42锅炉停炉锅炉停炉停炉步骤慢慢降负荷，慢慢减少风量，水量及燃料量，降到额定负荷的60%时，自动改为手动，若煤粉不够，燃烧不稳，可用油枪助燃。随着汽温下降情况调节减温器调节阀。逐渐停给粉机，油枪。给粉停止后，一次风管吹5分钟，关小送风机入口，关一次风，关二次风燃烧室通风5分钟后，停引风机。停止供汽，关闭母管。第42页/共86页43复习思考题复习思考题1 锅炉的任务是什么？它在国民经济中的重要性如何？2 锅炉与锅炉房设备有何区别？各自起着什么样的作用？3 锅炉是怎样工作的？大致可分为哪几个过程？4 锅炉上装置有哪些必不可少的安全附件？它们的作用是什

23、么？第43页/共86页44复习思考题复习思考题5 弄清以下名词的含义:受热面蒸发率；受热面发热率；锅炉的热效率；煤汽比；煤水比；锅炉的金属耗率；锅炉的耗电率，其中哪几个指标用以衡量锅炉的总的经济性？6 会读锅炉铭牌，知道每部分的含义。7 锅炉辅助受热面有哪几部分？各自的作用是什么？第44页/共86页452.1燃料的化学成分及其性质2.2煤的燃烧特性2.3煤的分类2.4液体燃料和气体燃料2.6锅炉烟气分析及其结果的应用第二章第二章 燃料及燃烧计算燃料及燃烧计算2.5 燃料的燃烧计算第45页/共86页46前言前言第二章一、锅炉用燃料 1电厂是消耗燃料的大户，越发达的国家电厂消耗的燃料越多。2 2三

24、种状态的燃料：固体、液体、气体。我国煤是主要燃料，占总燃料发热量的90%，其他的燃料很少。石油不到10%，天然气不到10%（石油和天然气之和为10%左右）。而美国的石油和天然气之和高达50%，比我国的条件好。3我国电站锅炉利用燃料的原则：电站锅炉尽量利用比较差的燃料，把好燃料让给其他的部门，因为电站对燃料的燃烧研究最好。第46页/共86页47前言前言第二章二、元素分析和工业分析元素分析定义：元素分析一般指分析燃料中的碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素。这个方法、这个结果叫元素分析。1为什么要用元素分析：现有的分析方法中不能直接分析煤中有机物的各种化合物，很多物质在分析的过

25、程中分解。所以一般用煤的元素分析表示煤的有机物特性。2为什么不是完全彻底的元素分析？有一些化合物在煤的燃烧前后没有改变，就是他们不参与燃烧。分析他们的元素组成对于锅炉燃烧没用。3元素分析成分：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分、水分。第47页/共86页48前言前言第二章二、元素分析和工业分析4元素分析方法的简单介绍。有这个方面的国家标准，可以查阅。简单说来就是把煤制成煤样（磨成煤粉），在炉子里加热，先失去的是水分，紧接着燃烧煤粉，分析燃烧产物可以知道煤粉的元素分析成分，最后剩下的是灰分。5为什么在定义中只有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种成分。因为这五种

26、成分和燃烧有关。其余的灰分和水分和燃烧无关（不参与燃烧）。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种成分。第48页/共86页49前言前言第二章二、元素分析和工业分析工业分析的定义：分析煤粉中的灰分、水分、挥发分和固定碳的分析。1为什么发电厂要用煤的工业分析。元素分析比较复杂，一般发电厂不能做，而煤又要进行快速分析，以指导运行，所以用比较简单的工业分析。2工业分析成分：灰分、水分、挥发分和固定碳。3工业分析简单介绍：和元素分析近似，也借助于燃烧，把煤样加热，先失去水分，然后隔绝空气继续加热，再失去的是挥发分，剩下的是焦碳（固定碳和灰分之和），把焦碳燃烧，失去的是固定

27、碳，余下的是灰分。4发电厂每天都要对煤进行工业分析，让运行人员掌握煤种的变化情况，有利于锅炉运行。第49页/共86页502.1 燃料的化学成分燃料的化学成分第二章一、燃料的化学成分及其性质燃料（S、L、G）可燃基：高分子化合物，成分C、H、O、N、S 惰性基：多种矿物质灰分1碳(C)：主要的可燃元素，煤中约占可燃成分总量的5095%，1kg纯碳完全燃烧可释放热量约32866kJ/kg。纯碳燃点高，燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在。2氢(H)：重要的可燃元素，煤中约占26%，120370 kJ/kg。十分容易着火，燃烧迅速，易爆。液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之十几到几十不等，燃烧室易

28、析出碳黑而冒黑烟。3硫(S)S)：是燃料中的有害元素，煤中约占可燃成分的8%，9050kJ/kg，燃烧后的产物是 第50页/共86页512.1 燃料的化学成分及其性燃料的化学成分及其性质质SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。1）SO2、SO3排放造成大气污染2）锅炉尾部受热面造成低温腐蚀4氧和氮氧和氮是不可燃成分。含氧量随煤化程度增高而明显减少，泥煤35%，无烟煤只有约1%2%。煤中氮主要以有机氮形态存在，约占0.32.5%。高温燃烧生成NOx，有害。液体和气体燃料中氧和氮含量更少。第二章第51页/共86页522.1 燃料的化学成分及其性燃料的化学成分及其性质质5水分(Water、

29、Moisture)：燃料中的主要杂质，固体燃料的水分由外水分和内水分组成，约占560%。1）水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽，对燃烧不利；2）在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸，造成低温腐蚀；3）6灰分(Ash)燃料中主要不可燃的矿物杂质成分，与成煤条件、开采方式、运输条件有关。1）可燃物减少，着火困难，灰渣量增加，运行操作繁重；2），炉内易结渣，使受热面传热恶化，3）第二章第52页/共86页532.1 燃料的化学成分及其性燃料的化学成分及其性质质二、燃料成分分析数据的基准及换算1燃料成分表示方法1）收到基以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准，以它为100%燃料的收到基成分是锅炉燃

30、用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2）空气干燥基在实验室条件下（室温20，相对湿度60%），风干后的煤样作为分析基准3）干燥基以假想元水状态的煤力基准,其余的成分组合便是干燥基，干燥基中因无水分，故灰分不受水分变动的影响，灰分含量百分数相对比较稳定4）干燥无灰基将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准第二章第53页/共86页542.1 燃料的化学成分及其性燃料的化学成分及其性质质由于干燥无灰基无水、无灰，故剩下的成分便不受水分、灰分变动的影响，是表示碳氢、氧、氮、硫成分百分数最稳定的基准，常用来表示煤的挥发分含量。煤的成分及各种分析基准之间的

31、关系，如下图所示。第二章第54页/共86页552.1 燃料的化学成分及其性燃料的化学成分及其性质质2燃料成分各种表示方法之间的换算由于煤质分析所使用的煤样是空气干燥基煤样，分析结果的计算是以空气干燥基为基准得出的，但在锅炉设计、计算时，是按实际进入锅炉的炉前煤、即收到基进行计算的，所以一方面要测定炉前煤的收到基水分，同时还要对煤的各种成分进行基准的换算换算系数k：见表2-1第二章第55页/共86页562.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性煤的燃烧特性：主要指煤的发热量、挥发分、焦结性和灰熔点一、发热量1燃料的发热量Q：单位质量的固体、液体燃料，在完全燃烧时所放出的热量(kJ/kg)；单位容积

32、的气体燃料在完全燃烧时所发出的热量（kJ/Nm3）2 2高位发热量 ：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，含所生产水蒸汽汽化潜热，(kJ/kg)第二章第56页/共86页572.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性3低位发热量 ：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，扣除随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量，(kJ/kg)水分来自：H与氧的反应；燃料中的含水量M4各成分分析的高、低位发热量间的关系5发热量的测定采用氧弹测热仪第二章第57页/共86页582.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性6标准煤以收到基低位发热量为29308kJkg(7000kcal/kg)的燃料，称为标准煤。-在工业上为核算企业对

33、能源的消耗量，便于比较和管理，统一计算标准，采用标淮煤的概念。7 7折算灰分和折算水分在讨论杂质(水分、灰分)对锅炉工作的影响时,使用其折算值更合理规定把相对于每4186.8kJ/kg(即1000kcal/kg)收到基低位发热量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、折算灰分和折算硫分，其计算公式为：第二章第58页/共86页592.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性二、二、挥发分(V)失去水分的干燥煤样，在隔绝空气的条件下，加热到一定温度时，析出的气态物质的百分含量。1 1）挥发分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃气体和少量 O2、CO2和N2组成；2)2)挥发分含量的多少常做

34、为煤分类的主要依据。3）释放挥发分的温度：煤化程度比较低的煤，40130170250450烟煤2040170320400500贫煤1020370390600700无烟煤700第二章第60页/共86页612.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性三、焦结性焦炭煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后固体残余物质。焦结性由于煤种不同，焦炭的物理性质、外观等各不相同焦结性状1焦炭结构特征1）粉状2）粘结3）弱粘结4）不熔融粘结5）不膨胀熔融粘结6）微膨胀熔融粘结7）膨胀熔融粘结8）强膨胀熔融粘结第二章第61页/共86页622.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性2焦结性对层燃炉燃烧过程的影响1）粉状焦炭堆积

35、紧密，妨碍空气流动 烟气流速过大，易被气流携带，形成火床火口；烟气流速过小，燃烧通风不畅，易从通风孔隙中漏入灰坑2）强焦结性煤挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片 内部固定碳难于空气接触而燃尽；燃烧层通风不畅四、灰熔点（灰分的熔融性）灰分：焦炭燃烧后的残留物质。灰分的组成：SiO2、Al2O3、各种氧化铁、CaO、MgO、K2O、Na2O等，不是单一物质，无固定熔点，采用角锥法测定特征温度第二章第62页/共86页632.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性 t1变形温度：测试角锥开始变形或弯曲时的温度1.t2软化温度：灰锥顶弯曲锥尖触及到平盘上时的温度t3半球温度：当灰锥变形至呈半球体，高度

36、等于底长的一半时的温度 t4流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度 易熔性灰分 2.2.可熔性灰分 难熔性灰分3对固态排渣煤粉炉，为了避免炉膛出口附近的受热面结渣，应使炉膛出口烟温比灰的软化温度低100度。第二章第63页/共86页642.3 2.3 煤的分类煤的分类一、煤炭分类见2.3，介绍各种煤的特性1.褐煤 2.烟煤3.贫煤 4.无烟煤第二章第64页/共86页652.2.4 4 液体燃料和气体燃液体燃料和气体燃料料一、液体燃料燃料油的来源石油蒸馏燃料油的分类是否形成产品商用、自用；加工工艺的不同分常压、减压、裂化和混合的多种；根据用途不同分船用内燃机燃料油和炉用燃料油。燃料油的物

37、理特性密度20度燃料油密度相对于4度水的密度。粘度恩式粘度，与温度关系。凝点测定方法，柴油牌号闪点和燃点爆炸极限上下限第二章第65页/共86页662.2.4 4 液体燃料和气体燃液体燃料和气体燃料料一、液体燃料锅炉燃用的液体燃料主要是柴油、重油和渣油。重油是石油提炼汽油、煤油和柴油后的剩余物，渣油是进一步提炼后的剩余物。1重油 重油的成分与煤一样，也是由碳、氢、氧、氮、硫和灰分、水分组成。它的主要元素成分是碳和氢，其含量甚高(Cr=8187%，Hr=1114%)，而灰分、水分的含量很少，其发热量高而稳定,通常第二章第66页/共86页67 2.2.4 4 液体燃料和气体液体燃料和气体燃料燃料=4

38、060043100kJ/kg。特点：1)氢含量多，发热量高，极易着火与燃烧，2)可以方便地实现管道输送，便于运行调节，贮存和管理都较简便。3)由于重油的灰含量甚低，既不需装置除渣设备，锅炉受热面也很少积灰和腐损。4)由于重油中氢含量高，燃烧后会生成大量水蒸汽，容易在尾部受热面的低温部位凝结，这样使重油中所含硫分要比煤中含等量硫分对锅炉受热面的低温腐蚀更为有害。5)在贮存和燃用重油时，必须重视防火、防爆，避免意外事故。2 2燃料油的特性指标 1 1）粘度 第二章第67页/共86页68 2.2.4 4 液体燃料和气体液体燃料和气体燃料燃料 粘度是液体对其自身流动具有的阻力，是表征流动性能的特性指标

39、。粘度大，流动性能差，在管内输送时阻力就大，装卸和雾化都会发生困难。恩氏粘度是以200ml试验重油在温度为t时，从恩氏粘度计中流出的时间与200ml温度为20的蒸馏水从同一粘度计中流出的时间之比，即 (1)重油的粘度和它的成分、温度、压力有关。加热温度愈高，重油的粘度愈小。因此，重油在运输、装卸和燃用时都需要预热。(2)通常要求油喷嘴前的重油温度在100度以上，粘度不大于42）闪点和燃点 闪点在大气压下，重油表面油气和空气的混合物在标准条件下接触明火时，发生短暂的闪光(一闪即灭)现象的最低油温。第二章第68页/共86页69 2.2.4 4 液体燃料和气体液体燃料和气体燃料燃料 燃点当油面上的油

40、气与空气的混合物遇明火能着火持续燃烧(持续时间不少于5s)的最低油温。闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，因此燃料油的预热温度必须低于闪点。对于敞口容器中的油温至少应比闪点低10，对于封闭的压力容器和管道内的油温则可不受此限。3）凝固点重油在倾斜45的试管中，经过5-10s不发生流动变化的最低温度。重油凝固点与所含石蜡含量有关,含蜡量越高,油的凝固点越高。三、气体燃料1气体燃料的种类第二章第69页/共86页70 2.2.4 4 液体燃料和气体液体燃料和气体燃料燃料第二章第70页/共86页71 2.2.4 4 液体燃料和气体液体燃料和气体燃料燃料2气体燃料的主要成分1）天然气 甲烷约占6599%

41、，其次是烷属重碳氧化合物和H2S，还含有少量N2、CO2、H2O和矿物杂质，发热量很高，约3600042000kJ/Nm3。天然气是一种优质燃料，也是优质的重要化工原料。2）高炉煤气是炼铁的副产品，产量大。可燃气体CO约占2030%，H2约占515%；惰性气体CO2约占515%，N2约占4555%，发热量约4000 kJ/Nm3。通常作为工业炉或锅炉掺加燃料。3）焦炉煤气 是冶金企业炼焦的副产品，H2和CH4约占7080%，发热量较高,约15000-17200kJ/Nm3。第二章第71页/共86页72 2.2.4 4 液体燃料和气体液体燃料和气体燃料燃料4）液化石油气主要是丙烷、丁烷、丙烯和丁

42、烯。加压到0.8MPa0.8MPa即可可将其液化，液态的石油气体积缩小了约270270倍，低位发热量为9000090000120000kJ/m3,120000kJ/m3,爆炸下限仅为2%2%。3气体燃料的发热量kJ/Nm3式中等为气体成分低位发热量，见表2-13（p39）4.4.气体燃料的特点环保运输方便，燃烧性能优良易于燃烧调节第二章第72页/共86页732.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算基本假设：1.空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm3；2.空气中只有O2和N2成分，其容积比为：；3.每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。一 、理论空气量及过量空气系数1.理论

43、空气量 的计算第二章第73页/共86页742.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算 理论空气量的经验计算公式：pp262过量空气系数、实际空气量和漏风系数1）过量空气系数燃烧时实际供给空气量与理论空气量之比 。炉膛出口处过量空气系数 与燃烧设备、燃料种类、燃烧方式等有关。层燃炉 ；燃油、气炉2）实际空气量：Nm3/kg3）漏风系数锅炉运行时，炉中处于负压工作状态，炉外冷空气从炉墙、门孔几个受热面贯穿墙处漏入炉内，使炉内过量空气系数随烟气流程逐第二章第74页/共86页752.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算 渐增大，其值为：各受热面漏风量：Nm3/kg二、燃烧生成烟气量完全燃烧时烟气

44、成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N21理论烟气量的计算(=1)不含有O2Nm3/kgNm3/kg（四个来源）Nm3/kg第二章第75页/共86页762.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算 理论烟气量的经验计算公式：pp.452实际烟气量的计算(1)含有过量O21）过量空气中氧容积：Nm3/kg2）过量空气中氮容积：Nm3/kg3）过量空气中水蒸汽容积：Nm3/kg4）实际烟气量理论烟气量与过量空气之和Nm3/kg三、空气和烟气的焓第二章第76页/共86页772.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算1理论空气的焓每kg固体(液体)燃料燃烧时所需理论空气量，在等压下，从0加热到所需

45、要的热量，单位kJ/kgkJ/kg（查表215）2理论烟气的焓每kg固体(液体)燃料燃烧后所生成理论烟气量，在等压下，从0加热到 所需要的热量，单位kJ/kgkJ/kg式中等由表2-15查取（pp.48）3实际烟气焓1）烟气中过量空气的焓：kJ/kg2）实际烟气的焓：kJ/kg第二章第77页/共86页782.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算afh入炉燃料灰分随烟气带出的灰分重量比，称飞灰份额，层燃炉afh0.20.3，煤粉炉afh0.850.9。只有当燃料中灰分很大时，才需加以考虑，即：第二章第78页/共86页792.2.6 6 锅炉运行时烟气分析及其应锅炉运行时烟气分析及其应用用 一

46、、烟气分析的目的 在锅炉运行时，通过烟气取样分析，计算出CO、，从而了解和掌握锅炉实际燃烧情况，便于制定合理的燃烧调整及燃烧设备的改进方案，从而提高燃烧效率和锅炉热效率。炉膛出口过量空气系数 有一最佳值：qmin=q2+q3+q4二、理论上烟气分析成分1 每kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O；第二章第79页/共86页802.2.6 6 锅炉运行时烟气分析及锅炉运行时烟气分析及其应用其应用 2 燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、O2；3 燃料不完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、O2、CO；三、烟气分析仪器及测定1烟气分析仪1）奥氏分析仪KOH或

47、NaOH溶液吸收RO2，(%)焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收O2及RO2，（%）氯化亚铜氨溶液吸收CO及O2，（%）第二章第80页/共86页812.2.6 6 锅炉运行时烟气分析及锅炉运行时烟气分析及其应用其应用 2）色谱层析仪3）红外线烟气分析仪2测定：（由锅炉实验完成）四、烟气成分测定的计算1.；2.3.；4.五、烟气分析结果的应用1烟气量的计算第二章第81页/共86页822.2.6 6 锅炉运行时烟气分析及锅炉运行时烟气分析及其应用其应用 Nm3/kg2烟气中CO含量的计算1）燃料特性系数只与燃料的可燃成分有关，与燃料的水分、灰分无关，也不随应用基、分析基、干燥基即可燃基等而变化。2）不完

48、全燃烧方程式3）CO含量的计算%第二章第82页/共86页832.2.6 6 锅炉运行时烟气分析及锅炉运行时烟气分析及其应用其应用 4）不完全燃烧RO2的计算%5）完全燃烧方程式6）在理论空气下完全燃烧时，则%3过量空气系数的计算1）不完全燃烧时的计算第二章第83页/共86页842.2.6 6 锅炉运行时烟气分析及锅炉运行时烟气分析及其应用其应用 2）完全燃烧时的计算3）完全燃烧时的近似计算在锅炉实际运行时，CO的含量一般都不高，可视为完全燃烧，而干烟气中的氮气接近79%，即N2=79%，则：在锅炉实际运行中，常采用O2和RO2表监控第二章第84页/共86页85作业作业1、锅炉是怎么工作的?大致

49、可归纳为几个工作过程？2、为什么要测定灰的熔点？灰熔点的高低对锅炉运行将产生什么影响？3、已知煤的成分：Cdaf=85%,Hdaf=4.64%,Sdaf=3.93%,Odaf=5.11%,Ndaf=1.32%,Ad=30.05%,Mar=10.33%,求煤的收到基成分。4、SZL10-1.3-W型锅炉燃料成分为Car=59.6%,Har=2%,Sar=0.5%,Oar=0.8%,Nar=0.8%,Aar=26.3%,Mar=10%,Vdaf=8.2%,Qnet,ar=22190kJ/kg。求燃料燃烧的理论空气量，理论烟气量以及过量空气系数分别为1.45和1.55时的实际烟气量，并计算a=1.45时300度及400度烟气的焓和a=1.55时200度及300度烟气的焓。第85页/共86页86感谢您的观看。第86页/共86页