鍋爐原理教案

1、第一章 緒論鍋爐發(fā)展概況隨著蒸汽機的發(fā)明，18世紀末葉出現(xiàn)了工業(yè)用原筒型鍋爐。第一個發(fā)展方向，是在鍋筒內(nèi)部增加受熱面，形成了煙管鍋爐系列。第二個發(fā)展方向，是在鍋筒外部發(fā)展受熱面，形成水管鍋爐系列。在蒸汽鍋爐發(fā)展的同時，由于熱水供熱系統(tǒng)的發(fā)展和節(jié)能的需要，另一類用于直接生產(chǎn)熱水的熱水鍋爐也得到較快的發(fā)展。縱觀鍋爐發(fā)展的歷史，真正走上現(xiàn)代化道路才不過五、六十年時間。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，現(xiàn)代鍋爐正朝著大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，蒸發(fā)量2000t/h左右的鍋爐已相當普遍，4000t/h以上的巨型鍋爐也早有多臺投入運行。第一節(jié) 鍋爐機組的工作過程一、鍋爐設(shè)備的作用現(xiàn)代電站鍋爐就是利用燃料燃燒

2、釋放的熱能或其他熱能加熱給水，以獲得規(guī)定參數(shù)（溫度、壓力）和品質(zhì)的蒸汽的設(shè)備。火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程，實質(zhì)上是將一次能源（煤、燃料油和可燃氣體轉(zhuǎn)化為二次能源（電力）的能源轉(zhuǎn)化過程。在火力發(fā)電廠中，鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓水蒸氣，推動汽輪機、帶動發(fā)電機發(fā)出電能。所以，鍋爐是火力發(fā)電廠三大主要設(shè)備之一。二、鍋爐機組的工作過程1. 燃料的制備及燃燒過程2. 煙氣向受熱面的傳熱過程3. 水的受熱汽化、過熱及再熱過程三、鍋爐機組的構(gòu)成1. 鍋爐本體由汽包、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、燃燒器、排渣裝置，以及連接管道（煙道和風管）、構(gòu)架（平臺扶梯）和爐墻等組成的整體，稱為鍋爐本體。鍋爐機組是指鍋爐本

3、體加上鍋爐范圍的煙、風管道、煤粉管道、燃料管道及其附屬設(shè)備、測量儀表及其他必要的附屬機械。2鍋爐機組的輔助系統(tǒng)和附屬設(shè)備燃料供應(yīng)系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、除灰除塵系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、測量及控制系統(tǒng)。第二節(jié) 鍋爐的容量和參數(shù)一、鍋爐容量鍋爐容量即鍋爐的蒸發(fā)量，是指鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽量，單位是t/h（或kg/s）。1. 額定蒸發(fā)量蒸汽鍋爐額定蒸發(fā)量是指在額定蒸汽參數(shù)、額定給水溫度和使用設(shè)計燃料，并保證熱效率時鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽量。2. 最大連續(xù)蒸發(fā)量蒸汽鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量是指在額定蒸汽參數(shù)、額定給水溫度和使用設(shè)計燃料，長時間連續(xù)運行時所能達到的最大蒸發(fā)量。二、鍋爐的蒸汽參數(shù)1.

4、 額定蒸汽壓力額定蒸汽壓力是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的給水壓力和規(guī)定的負荷范圍內(nèi)，長期連續(xù)運行時應(yīng)予保證的出口蒸汽壓力，單位是MPa。2. 額定蒸汽溫度額定蒸汽溫度是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的負荷范圍、額定蒸汽壓力和額定給水溫度下長期連續(xù)運行所必須保證的出口蒸汽溫度，單位是。包括額定過熱蒸汽參數(shù)和額定再熱蒸汽參數(shù)。第三節(jié) 鍋爐分類一、按鍋爐的用途分類1. 電站鍋爐2. 工業(yè)鍋爐3. 熱水鍋爐二、按鍋爐容量分類按鍋爐容量的大小，鍋爐有大、中、小型之分。三、按鍋爐的蒸汽壓力分類1. 低壓鍋爐（表壓不大于2.45MPa）2. 中壓鍋爐（表壓為2.944.90MPa）3. 高壓鍋爐（表壓為7.8410.8MPa）4.

5、 超高壓鍋爐（表壓為11.814.7MPa）5. 亞臨界鍋爐（表壓為15.719.6MPa）6. 超臨界鍋爐（絕對壓力超過臨界壓力22.1MPa）四、按鍋爐的燃燒方式分類1. 火床燃燒方式和火床爐2. 火室燃燒方式和室燃爐3. 旋風燃燒方式和旋風爐4. 流化床燃燒方式和流化床爐五、按鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動方式分類1. 自然循環(huán)鍋爐（1）概念蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)，依靠下降管中的水與上升管中的汽水混合物之間的密度差所產(chǎn)生的壓力差進行循環(huán)的鍋爐。（2）自然循環(huán)的推動力，運動壓頭，Pa（3）自然循環(huán)鍋爐的特點： 汽包是鍋爐中省煤器、過熱器和蒸發(fā)受熱面的分隔容器。 由于自然循環(huán)的推動力主要依靠水汽的密

6、度差，因而自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)受熱面就是由許多垂直管子組成的水冷壁，并且盡量減少彎頭，以較少流動阻力； 汽包中裝有汽水分離裝置，以減少飽和蒸汽的帶水； 鍋爐的水容量及其相應(yīng)的蓄熱能力較大； 水冷壁上升管出口的含汽率比其他型式鍋爐要低一些，可以允許稍大的鍋水含鹽量，而且自然循環(huán)鍋爐可以排污，因此給水品質(zhì)的要求可以低些； 由于汽包直徑及壁厚都較大，所以自然循環(huán)鍋爐的金屬消耗量較大。2. 強制循環(huán)鍋爐（又稱輔助循環(huán)鍋爐）（1）概念強制循環(huán)鍋爐：蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)除了依靠水與汽水混合物的密度差以外，主要依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭進行循環(huán)的鍋爐，稱為強制循環(huán)鍋爐?？刂蒲h(huán)鍋爐：在水冷壁上升管的入口處加裝了節(jié)流圈

7、的強制循環(huán)鍋爐，稱為控制循環(huán)鍋爐?，F(xiàn)代大容量強制循環(huán)鍋爐都是控制循環(huán)鍋爐。（2）強制（控制）循環(huán)鍋爐的特點： 由于裝有鍋水循環(huán)泵，其循環(huán)推動力比自然循環(huán)大好幾倍； 蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)可以采用較高的質(zhì)量流速，循環(huán)倍率可以比自然循環(huán)鍋爐小一些，循環(huán)水流量減小，流動阻力減小。 由于蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)保持較高的質(zhì)量流速，可使循環(huán)穩(wěn)定，蒸發(fā)受熱面內(nèi)受熱較弱的管子不易發(fā)生循環(huán)停滯或循環(huán)倒流等循環(huán)故障； 負荷升降速度較快，與自然循環(huán)鍋爐相比縮短了鍋爐的啟、停時間； 控制系統(tǒng)的要求比自然循環(huán)鍋爐高一些，比直流鍋爐低一些； 與自然循環(huán)鍋爐相比，由于要增加鍋水循環(huán)泵，不但增加了鍋爐的投資和運行費用，而且鍋水循環(huán)泵長期

8、在高溫（250300）和高壓下運行，需采用特殊的結(jié)構(gòu)和材料，才能保證鍋爐運行的安全性。3. 直流鍋爐（1）概念給水依靠給水泵壓力，一次通過鍋爐各受熱面產(chǎn)生蒸汽的鍋爐，稱為直流鍋爐。（2）直流鍋爐的特點： 由于沒有汽包進行汽水分離，因此水的加熱、蒸發(fā)和過熱的受熱面沒有固定的分界，而是隨著鍋爐負荷和工況的變動而變動，過熱汽溫往往也隨著負荷的變化而有較大的波動。 由于沒有汽包，直流鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)不構(gòu)成循環(huán)，也無汽水分離問題，因此當工作壓力增高，汽水密度差減小，以至在超臨界壓力時，直流鍋爐仍能可靠地工作； 直流鍋爐對負荷變化較敏感，鍋爐工作壓力也變化較快； 直流鍋爐一般不能連續(xù)排污，因此對給水品

9、質(zhì)要求很高； 由于沒有汽包，在直流鍋爐蒸發(fā)受熱面中會出現(xiàn)流動不穩(wěn)定、脈動等問題，會直接影響鍋爐的安全運行； 防止膜態(tài)沸騰是直流鍋爐設(shè)計和運行中必須注意的問題； 直流鍋爐啟動和停爐都比較快； 在啟動過程中，要有專門的系統(tǒng)，以便有足夠的水量通過蒸發(fā)受熱面，以保護它不致被燒壞。4. 復(fù)合循環(huán)鍋爐它是依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭將蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質(zhì)進行再循環(huán)的鍋爐?，F(xiàn)用的復(fù)合循環(huán)鍋爐有兩種：一種是全負荷負荷循環(huán)鍋爐（又稱低循環(huán)倍率鍋爐），另一種是部分負荷復(fù)合循環(huán)鍋爐六、按鍋爐排渣的相態(tài)分類1. 固態(tài)排渣爐2. 液態(tài)排渣爐七、按鍋爐燃燒室內(nèi)壓力分類1. 負壓燃燒鍋爐2. 壓力燃燒鍋爐微正壓燃燒鍋爐。

10、第四節(jié) 鍋爐的安全和經(jīng)濟指標一、鍋爐運行的經(jīng)濟性指標1. 鍋爐效率鍋爐效率是指鍋爐有效利用熱Q1與單位時間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量Qr的百分比。2. 鍋爐凈效率鍋爐凈效率是指扣除了鍋爐機組運行時的自用能耗（熱耗和電耗）以后的鍋爐效率。二、鍋爐運行的安全性指標1. 鍋爐連續(xù)運行小時數(shù)鍋爐連續(xù)運行小時數(shù)是指鍋爐兩次被迫停爐進行檢修之間的運行小時數(shù)。2. 鍋爐的可用率鍋爐的可用率是指在統(tǒng)計期間內(nèi)，鍋爐總運行小時及總備用小時數(shù)之和，與該統(tǒng)計期間總小時數(shù)的百分比。3. 鍋爐事故率鍋爐事故率是指在統(tǒng)計期間內(nèi)，鍋爐總事故停爐小時數(shù)，與總運行小時數(shù)和總事故停爐小時數(shù)之和的百分比。第二章 鍋爐受熱面火力發(fā)電機組為

11、了提高循環(huán)熱效率和降低汽耗率，其蒸汽動力循環(huán)都采用具有過熱過程和一次再熱過程的朗肯循環(huán)。介紹朗肯循環(huán)T-s圖。電站鍋爐的受熱面包括：水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。第一節(jié) 水冷壁鍋爐爐膛四周爐墻上敷設(shè)的受熱面通常稱為水冷壁。一、水冷壁的工作特點與作用1. 強化傳熱，減少鍋爐受熱面面積，節(jié)省金屬消耗量。2. 降低高溫對爐墻的破壞作用，起保護爐墻的作用。3. 能有效地防止爐壁結(jié)渣。4. 懸吊爐墻。5. 作為鍋爐主要蒸發(fā)受熱面，吸收爐內(nèi)輻射熱量，使水冷壁管內(nèi)的熱水汽化，產(chǎn)生鍋爐全部或絕大部分飽和蒸汽。二、水冷壁結(jié)構(gòu)與布置1. 水冷壁常用管材通常采用外徑為4560mm的無縫鋼管和內(nèi)螺紋管，

12、材料為20G。2. 小容量鍋爐水冷壁的結(jié)構(gòu)與布置小容量鍋爐廣泛采用光管水冷壁，沿爐膛四壁，互相平行地豎直布置，上端與上聯(lián)箱或汽包連接，下端與下聯(lián)箱相連。3. 大容量鍋爐水冷壁的結(jié)構(gòu)與布置（1）膜式水冷壁的結(jié)構(gòu)（2）膜式水冷壁的優(yōu)點： 爐膛氣密性好，減少了漏風，可降低排煙熱損失，提高鍋爐效率。 降低金屬消耗量。 采用輕質(zhì)爐墻，減少材料消耗，大大降低鍋爐成本。 便于采用懸吊結(jié)構(gòu) 爐膛溫升快，冷卻也快，有利鍋爐負荷調(diào)節(jié)，及縮短啟動和停爐時間。（3）300MW 鍋爐膜式水冷壁的布置第二節(jié) 過熱器與再熱器一、過熱器和再熱器的功用和特點1. 過熱器和再熱器的功用（1）將飽和蒸汽或低溫蒸汽加熱成為達到合格溫

13、度的過熱蒸汽。（2）調(diào)節(jié)蒸汽溫度，保持其出口蒸汽溫度在額定溫度的-10+5范圍內(nèi)。2. 過熱器和再熱器的特點（1）過熱器和再熱器是鍋爐中金屬壁溫最高的受熱面，許多部分采用價格較高的合金鋼。（2）整個過熱器或再熱器的阻力，即工質(zhì)壓降不能太大。（3）過熱器與再熱器管壁的冷卻條件較水冷壁和省煤器差。（4）過熱器和再熱器出口汽溫將隨鍋爐負荷的改變而改變。（5）過熱器和再熱器管間的煙氣流速受多種因素的影響。（6）在鍋爐點火升爐或汽輪機甩負荷時，過熱器或再熱器中沒有蒸汽通過。二、過熱器的系統(tǒng)布置與結(jié)構(gòu)三、再熱器的系統(tǒng)布置與結(jié)構(gòu)四、過熱器與再熱器的結(jié)構(gòu)型式1. 對流式主要依靠對流傳熱方式從煙氣中吸收熱量。對

14、流式過熱器和再熱器基本由蛇形管管排組成，蛇形管的布置有垂直放置（立式）和水平放置（臥式）兩種型式。根據(jù)管內(nèi)外蒸汽和煙氣總的流動方向，對流式過熱器和再熱器有逆流、順流和混合流三種布置方式。2. 輻射式（壁式、墻式）布置在爐膛壁面上、直接吸收爐膛輻射熱的過熱器或再熱器稱為輻射式（或墻式）過熱器或再熱器。通常在輻射式過熱器和輻射式再熱器的設(shè)計、布置和運行時作如下考慮：（1）使輻射式過熱器和輻射式再熱器遠離熱負荷最高的火焰中心區(qū)，布置在熱負荷稍低的爐膛上部。（2）將輻射式過熱器和再熱器作為低溫級受熱面，以較低溫度的蒸汽流過這些受熱面，改善管子的工作條件。（3）選取較高的管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速，提高管內(nèi)放熱系

15、數(shù)。（4）在鍋爐啟動時管內(nèi)必須有足夠的蒸汽流量來冷卻管壁。3. 半輻射式（屏式）布置在爐膛上部 爐膛出口處，既能接收爐膛的輻射熱，也吸收煙氣對流換熱的受熱面稱為半輻射式過熱器或半輻射式再熱器。4. 包覆壁過熱器現(xiàn)代大型鍋爐為了簡化爐墻結(jié)構(gòu)，采用懸吊結(jié)構(gòu)的敷管爐墻，在水平煙道和尾部豎井煙道內(nèi)壁像布置水冷壁那樣布置過熱器，稱為包覆壁過熱器。第三節(jié) 省煤器與空氣預(yù)熱器一、概述省煤器與空氣預(yù)熱器布置在鍋爐煙道的最后，進入這兩種受熱面的煙氣溫度也最低，所以統(tǒng)稱它們?yōu)槲膊渴軣崦婊虻蜏厥軣崦妗?. 應(yīng)用省煤器的目的：（1）為了減少蒸發(fā)受熱面，以價格低廉的省煤器受熱面代替價格昂貴的蒸發(fā)受熱面；（2）減小給水與

16、汽包壁的溫差，使汽包的熱應(yīng)力降低，延長汽包使用壽命。2. 應(yīng)用空氣預(yù)熱器的目的：（1）降低排煙溫度，提高鍋爐效率。（2）改善燃料的著火條件，減少燃料的不完全燃燒損失。（3）提高爐內(nèi)火焰溫度，強化爐膛內(nèi)輻射換熱。二、省煤器1. 省煤器的分類：（1）按制造材料可分為鑄鐵式和鋼管式兩類。（2）按水在省煤器中被加熱的程度，省煤器可分為非沸騰式和沸騰式兩類。（3）按省煤器管子型式的形式分為：光管式省煤器、鰭片管式省煤器、膜式省煤器。2. 省煤器的布置：（1）蛇形管水平布置，便于疏水，減少停爐期間的腐蝕。（2）蛇形管錯列布置，結(jié)構(gòu)緊湊，且可提高對流換熱能力和減少積灰。（3）管內(nèi)給水由下向上流動，管外煙氣由

17、上向下流動，呈逆流傳熱方式，具有最大的傳熱溫差。（4）大型電站鍋爐的省煤器一般為蛇形管垂直于前后墻布置。（5）為便于檢修和清灰，對省煤器管組的高度有一定限制。3. 國產(chǎn)300MW亞臨界壓力鍋爐省煤器系統(tǒng)舉例。三、空氣預(yù)熱器電站鍋爐廣泛采用的空氣預(yù)熱器有管式和回轉(zhuǎn)式兩種?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器與管式空氣預(yù)熱器相比有下列優(yōu)點： （1）結(jié)構(gòu)緊湊。（2）節(jié)省鋼材。（3）耐腐蝕性能好。（4）受熱面受到磨損、腐蝕時，不增加空氣預(yù)熱器的漏風量，且為組裝式受熱面，更換方便。1. 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（1）受熱面回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（2）風罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器2. 管式空氣預(yù)熱器3. 熱管式空氣預(yù)熱器第三章 鍋爐燃料燃料是可以

18、用來取得大量熱能的物質(zhì)。分為兩大類：核燃料、有機燃料。有機燃料按其物態(tài)可以分為固體燃料（煤、木材、油頁巖等）、液體燃料（石油及其產(chǎn)品）、氣體燃料（天然氣、高爐煤氣、焦爐煤氣及發(fā)生爐煤氣）。有機燃料按其用途可分為工藝燃料和動力燃料兩種。第一節(jié) 煤的常規(guī)特性一、煤的組成特性1. 煤的元素分析煤的元素分析是指對煤中碳、氫、氧、氮、硫五種元素分析的總稱。煤的元素分析結(jié)果用各種元素的質(zhì)量百分比表示。2. 煤的工業(yè)分析（1）煤的工業(yè)分析的概念計算煤中水分、揮發(fā)分、固定碳和灰分等四種成分的質(zhì)量百分數(shù)，稱為煤的工業(yè)分析。（2）煤的工業(yè)分析的方法水分的測定揮發(fā)分的測定固定碳的測定灰分的測定3. 煤的成分計算基準

19、：（1）收到基。以收到狀態(tài)的煤為基準計算煤中全部成分的組合稱為收到基。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%（2）空氣干燥基。以與空氣溫度達到平衡狀態(tài)為基準。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%（3）干燥基。以假想無水狀態(tài)的煤為基準。Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%（4）干燥無灰基。以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%4. 煤的計算基準換算二、煤的發(fā)熱量1. 定義煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時所釋放出的熱量。單位是kJ/kg。（1）彈筒發(fā)熱量Qb彈筒發(fā)熱量是在實驗室中

20、用氧彈史量熱計測定的實測值。（2）高位發(fā)熱量Qgr高位發(fā)熱量是彈筒發(fā)熱量減去硫和氮生成酸的校正值后所得的熱量。（3）低位發(fā)熱量Qnet低位發(fā)熱量是高位發(fā)熱量減去煤樣中水和燃燒時生成的水的蒸發(fā)潛熱后的熱值。2. 換算（1）由彈筒發(fā)熱量換算成為高位發(fā)熱量Qad,gr=Qad,b-(95Sad,b+Qad,b)（2）由高位發(fā)熱量換算成為低位發(fā)熱量Qar,net=Qar,net-206Har-23Mar3. 以收到基低位發(fā)熱量為基準的其他概念（1）標準煤收到基低位發(fā)熱量為29270kJ/kg的燃料，稱為標準煤。（2）折算成分為了比較煤中各有害成分（水分、灰分及硫分）對鍋爐工作的影響，更好地鑒別煤的性質(zhì)

21、，引入折算成分的概念。規(guī)定把相對于每4182kJ/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。折算水分 折算灰分折算硫分三、高溫下煤灰的熔融性1. 煤灰的熔融性及其三個特征溫度值的測定（1）變形溫度DT（2）軟化溫度ST（3）流動溫度FT長渣：DT、ST之差在200400時為長渣，長渣在爐膛中易于結(jié)渣。短渣：DT、ST之差在100200時為短渣。2. 影響煤灰熔融性的因素分析（1）煤灰的化學組成煤灰的化學組成比較復(fù)雜，可以分為酸性氧化物和堿性氧化物兩種。（2）煤灰周圍高溫介質(zhì)（氣氛）的性質(zhì)分為氧化性介質(zhì)和弱還原性介質(zhì)，在弱還原性介質(zhì)中灰渣的熔點低

22、。四、焦碳的特性（1）粉狀（2）粘著狀（3）弱粘狀（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）強膨脹熔融粘結(jié)第二節(jié) 煤的常規(guī)特性對鍋爐工作的影響一、揮發(fā)分的影響煤的揮發(fā)分是由各種碳氫化合物、一氧化碳、硫化氫等可燃氣體、二氧化碳和氮等不可燃氣體以及燒少量氧氣所組成。揮發(fā)分是煤的重要成分特性，它可以作為煤分類的主要依據(jù)。同時，揮發(fā)分對煤的著火、燃燒有很大的影響。揮發(fā)分愈多的煤，愈容易著火，燃燒也易于完全。二、水分的影響1水分多，燃料燃燒時放出的有效熱量少。2水分多，會增加著火熱，使著火推遲。3水分多，會降低爐內(nèi)溫度，使著火困難，增加機械和化學不完全燃燒熱損失。4

23、水分多，排煙熱損失增大，引風機電耗增大。5水分增加，使受熱面容易積灰、腐蝕。6水分每增加1%，過熱汽溫升高1.5。7水分過多，會給煤粉的制備增加困難。三、灰分的影響四、灰渣熔融性的影響為了避免對流受熱面的結(jié)渣，通常要控制爐膛出口煙溫低于灰的變形溫度以下DT50100，也要低于灰的軟化溫度ST。五、硫分的影響燃煤含硫的最大影響，是會產(chǎn)生硫酸蒸汽冷卻后變成硫酸，對低溫受熱面形成酸腐蝕，以及伴隨而來的堵灰和煙道堵塞問題；而過熱器、再熱器的高溫腐蝕和沾污，也與含硫有直接關(guān)系。第三節(jié) 煤的燃燒特性及其影響一、碳氫比C/H燃煤元素分析成分的碳氫比C/H，可以表示煤的燃燒難易程度，碳氫比愈高，說明燃煤的含碳

24、量愈高，燃燒愈困難，也愈難燃盡。二、燃料比FC/Vdaf燃料比是煤的工業(yè)分析成分中固定碳（FC）與干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf的比值。燃料比愈大，燃煤的著火溫度愈高，著火愈困難，也愈難于然盡。三、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，使其溫升速度達到15/min時所需要的加熱溫度。煤的反應(yīng)指數(shù)愈大，表明這種煤愈難著火和燃燒。四、燃燒分布曲線煤的燃燒分布曲線是表示煤樣的燃燒速度（用失重率表示）隨溫度變化的關(guān)系。五、熱解曲線煤的熱解曲線可判斷煤中揮發(fā)分隨溫度升高析出的情況。六、煤的燃盡率曲線煤的燃盡率曲線可以判斷煤燃燒快慢和燃盡的時間。第四節(jié) 煤的結(jié)渣和沾污特性指標一、煤的結(jié)渣特性指標1

25、結(jié)渣率結(jié)渣率是指煤在一定的空氣流速下燃燒并燃盡時，其所含灰分因受到高溫影響而結(jié)成灰渣，其中粒度大于6mm的渣塊占灰渣總質(zhì)量的百分比。2灰成分結(jié)渣指標（1）堿酸比B/A（2）硅鋁比（3）結(jié)渣指數(shù)Rt和Rs二、煤灰的沾污指數(shù)RFRF0.2，為輕微沾污；RF=0.20.5,為中等沾污；RF=0.51.0，為中等沾污；RF1.0，為嚴重沾污。第五節(jié) 煤的分類一、我國煤的分類我國煤的分類法是采用表征煤的煤化程度的主要參數(shù)，即干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf作為分類指標，將煤分為三大類：褐煤、煙煤和無煙煤。凡Vdaf10%的煤為無煙煤，Vdaf10%的煤為煙煤，Vdaf37%的煤為褐煤。無煙煤為煤化程度最深的煤，

26、含碳量多，揮發(fā)分含量少，而且揮發(fā)分釋出溫度較高，著火和燃盡較困難。燃燒時無煙，火焰呈青藍色。二、發(fā)電廠用煤的質(zhì)量等級1煤按揮發(fā)分Vdaf的質(zhì)量等級2煤按灰分Ad的質(zhì)量等級3煤按水分的質(zhì)量等級4煤按硫分Sar的質(zhì)量等級5煤按灰的軟化溫度的質(zhì)量等級第六節(jié) 液體及氣體燃料一、鍋爐常用的液體燃料及其特性鍋爐常用的液體燃料主要是重油和渣油。重油的特性指標：1. 粘度粘度是表征液體燃料流動性能的指標。2. 凝固點凝固點是表征燃油喪失流動性能時的溫度。3. 閃點及燃點4. 含硫量5. 灰分二、氣體燃料1. 天然氣體燃料（1）氣田煤氣（天然氣）（2）油田伴生氣2. 人工氣體燃料（1）高爐煤氣（2）焦爐煤氣（3

27、）發(fā)生爐煤氣（4）液化石油氣第四章 燃燒過程的物質(zhì)平衡和鍋爐熱平衡第一節(jié) 燃燒過程的物質(zhì)平衡一、燃料在完全燃燒時的化學計量方程式kJ/kmol(C) kJ/kmol(H2) kJ/kmol(S)二、理論空氣量1. 概念1kg（或1Nm3）燃料完全燃燒時所需的最少空氣量（空氣中沒有剩余氧）稱為理論空氣量。2. 計算 ，Nm3/kg,kg/kg三、過量空氣系數(shù)在鍋爐實際運行中，為使燃料盡可能燃盡，供給的空氣要大于理論空氣量，超過的部分稱為過量空氣量。實際空氣量Vk與理論空氣量V0之比稱為過量空氣系數(shù)。第二節(jié) 燃燒產(chǎn)物計算和測定一、完全燃燒時的燃燒產(chǎn)物（1）燃燒產(chǎn)物按1kg（或1Nm3）燃料計算，煙

28、氣體積為： ，Nm3/kg理論煙氣量：在=1時，完全燃燒后的煙氣體積稱為理論煙氣量。，Nm3/kg 1二氧化碳和二氧化硫的體積（VRO2），Nm3/kg2理論氮氣的體積（）由兩部分組成：燃料中的氮所占體積和理論空氣量中氮所占的體積。，Nm3/kg3理論水蒸氣體積（）由以下四部分組成：（1）燃料中的氫完全燃燒生成的水蒸氣體積（2）燃料中的水汽化生成是水蒸氣體積（3）理論空氣帶入的水蒸氣體積（4）采用蒸汽霧化等設(shè)備帶入的水蒸氣體積用蒸汽霧化等設(shè)備時的理論水蒸氣體積為：，Nm3/kg4. 理論煙氣量： ，Nm3/kg5. 實際煙氣量：，Nm3/kg二、不完全燃燒時的燃燒產(chǎn)物（1）當供給的空氣量不足（

29、1，或空氣量（1），但與燃料混合不好時，都會發(fā)生不完全燃燒。這時燃料中的一部分可燃物質(zhì)未經(jīng)燃燒而進入燃燒產(chǎn)物中，如H2、CO、CmHn等。其中H2和CmHn數(shù)量很少，一般工程計算中可忽略不計，常以CO在煙氣中的含量來判斷不完全燃燒的程度。RO2和CO占干煙氣的容積百分數(shù)為：固體燃料未完全燃燒時，其干煙氣體積為：， Nm3/kg氣體燃料未完全燃燒時，其干煙氣體積為：， Nm3/kg三原子氣體和水蒸氣的容積份額和分壓力：，煙氣中的飛灰濃度：指每kg煙氣中的飛灰質(zhì)量。 ，kg/kg三、煙氣分析及其應(yīng)用1煙氣分析的目的煙氣中的成分及含量直接反映出爐內(nèi)的燃燒工況，因而在燃燒調(diào)整和日常運行監(jiān)督中，都需要對

30、煙氣進行成分分析。煙氣分析的方法很多，有化學吸收法、電氣測量法、紅外吸收法及色譜分析法等。2奧氏煙氣分析儀奧氏煙氣分析儀是利用化學藥劑對氣體選擇性吸收特性進行工作的。3煙氣全分析儀4煙氣中CO含量的計算為燃料特性系數(shù)，可由燃料的元素分析成分計算，Kq4為考慮固體未完全燃燒的修正系數(shù)，如忽略燃料中的Nar和Sar,的物理意義：燃料中自由氫（H-0.126O）和C的比值。燃料中自由氫越多，值就越大。如不計固體不完全燃燒損失，有5RO2和RO2max的計算當完全燃燒時，CO=0，因此上式稱為完全燃燒方程式。，%在鍋爐運行中，如發(fā)現(xiàn)RO2值過小，這就意味著供應(yīng)的空氣量過多，或爐墻、煙道漏風增大。若在=

31、1的情況下完全燃燒，即O2=0，CO=0，則煙氣中的三原子氣體含量達到最大值：，%6過量空氣系數(shù)完全燃燒時：不完全燃燒時：完全燃燒且不計時，概念為：實際供給的氧量21（若供給的空氣量為100）與燃燒過程實際消耗的氧量（21-O2）之比。7鍋爐漏風系數(shù)第三節(jié) 焓溫表焓溫表的計算和編制是鍋爐熱力計算中很重要的一項預(yù)備性計算?？諝饣驘煔獾撵识际侵冈诘葔簵l件下，將1kg燃料所需的空氣或所產(chǎn)生的煙氣量從0加熱到t（空氣）或（煙氣）時所需的熱量，單位為kJ/kg。一、空氣焓在標準狀態(tài)下理論空氣量的焓為，kJ/kg實際空氣的焓為，kJ/kg二、煙氣焓1. 設(shè)計時的煙氣焓計算從熱力學定律可知，燃燒產(chǎn)物的焓等于

32、它的各組成成分焓的總和。，kJ/kg其中理論煙氣焓（=1）為，kJ/kg煙氣中飛灰焓為，kJ/kg2. 鍋爐運行時煙氣焓計算可從測得的煙氣成分和煙氣溫度數(shù)據(jù)，用下式計算煙氣焓3. 有煙氣再循環(huán)時煙氣焓計算，kJ/kg煙氣抽出點的再循環(huán)率r為第四節(jié) 鍋爐熱平衡一、熱平衡的基本概念鍋爐熱平衡是指在穩(wěn)定運行狀態(tài)下，鍋爐 熱量與輸出熱量及各項熱損失之間的熱平衡。熱平衡方程式為：，kJ/kgQr鍋爐輸入熱量Q1鍋爐有效利用的熱量Q2排煙熱損失Q3可燃氣體不完全燃燒熱損失Q4固體不完全燃燒熱損失Q5鍋爐散熱損失Q6其他熱損失熱平衡方程百分數(shù)表達式：二、鍋爐輸入熱量Qar,net燃料收到基低位發(fā)熱量ir燃料

33、物理顯熱Qwr外來熱源加熱空氣時帶入的熱量ZQzq霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量，kJ/kg，kJ/kg三、鍋爐有效利用熱鍋爐有效利用熱指水和蒸汽流經(jīng)各受熱面時吸收的熱量?？諝庠诳諝忸A(yù)熱器吸熱后又回到爐膛，這部分熱量屬鍋爐內(nèi)部熱量循環(huán)，不應(yīng)計入。四、各項熱損失1固體不完全燃燒熱損失q4這是燃料中未燃燒或未燃盡碳造成的熱損失，也稱為機械未完全燃燒損失或未燃碳損失。對于火床爐，%對于流化床鍋爐，%對于煤粉爐，%影響q4的主要因素有：燃料性質(zhì)、燃燒方式、爐膛型式和結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計和布置、爐膛溫度、鍋爐負荷、運行水平、燃料在爐內(nèi)的停留時間和與空氣的混合情況等。2可然氣體不完全燃燒熱損失q3這是由于CO、H

34、2、CH4等可燃氣體未燃燒放熱就隨煙氣離開鍋爐而造成的熱損失，也稱化學不完全燃燒損失。，%影響q3的主要因素有：燃料的揮發(fā)分、爐膛過量空氣系數(shù)、燃燒器結(jié)構(gòu)和布置、爐膛溫度和爐內(nèi)空氣動力工況等。3排煙熱損失q2這是鍋爐排煙物理顯熱造成的熱損失，等于排煙焓與入爐空氣焓之差。，%影響q2的主要因素為排煙溫度和煙氣容積。4散熱損失q5這是由于鍋爐本體及其范圍內(nèi)各種管道、附件的溫度高于環(huán)境溫度而散失的熱量。影響散熱損失的主要因素有：鍋爐外表面的大小、外表面溫度、爐墻結(jié)構(gòu)、保溫隔熱性能及環(huán)境溫度等。5其他熱損失鍋爐的其他熱損失主要是灰渣物理顯熱損失和冷卻熱損失。，%五、鍋爐效率鍋爐效率即為鍋爐有效利用熱與

35、鍋爐送入熱量之比。，%，%燃燒效率：六、國外熱損失計算的其他方法美國CE方法：（1）未完全燃燒熱損失（2）輻射和對流熱損失（3）干燃燒產(chǎn)物熱損失（4）由空氣中水分引起的熱損失（5）由燃料中水分引起的熱損失（6）燃料中氫生成的水分所引起的熱損失（7）其他熱損失日本三菱公司方法：（1）干排煙熱損失（2）燃料中氫生成的水分所引起的熱損失（3）由燃料中水分造成的熱損失（4）由空氣中水分造成的熱損失（5）灰渣顯熱損失（6）未完全燃燒熱損失（7）輻射和傳導散熱損失（8）管道熱損失七、鍋爐熱效率試驗（1）輸入輸出熱量法（正平衡法）（2）熱損失法（反平衡法）第五章 煤粉制備第一節(jié) 煤粉特性一、煤粉的一般特性1

36、. 粒度小。大部分為2060m，剛磨制的疏松煤粉的堆積密度為0.40.5t/m3，經(jīng)堆存自然壓緊后密度約為0.7 t/m3。2. 具有較好的流動性。3. 自燃與爆炸。4. 水分對煤粉流動性與爆炸性有較大的影響。二、煤粉細度煤粉細度Rx表示煤粉的粗細程度。式中：a、b分別表示留在篩子上和通過篩孔的煤粉質(zhì)量。篩余量a越大，Rx越大，則煤粉越粗。電廠常用R90和R200同時表示煤粉細度和均勻度。三、煤粉的顆粒組成特性用全篩分得到的曲線Rx=f(x)稱為煤粉顆粒組成特性曲線。四、煤粉的經(jīng)濟細度使鍋爐不完全燃燒損失、磨煤電耗及金屬磨損的總和最小的煤粉細度稱為煤粉的經(jīng)濟細度。影響煤粉經(jīng)濟細度的因素有：煤和

37、煤粉的質(zhì)量、燃燒方式等。第二節(jié) 煤的可磨性與磨損性一、煤的可磨性系數(shù)可磨性系數(shù)表示煤被磨成一定細度的煤粉的難易程度。哈氏可磨指數(shù)HGI：將經(jīng)過空氣干燥、粒度為0.631.25mm的煤樣50g，放入哈氏可磨性試驗儀。施加在鋼球上的總作用力為284N，驅(qū)動電動機進行研磨，旋轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)。將磨得的煤粉用孔徑為0,71mm的篩子在震動篩機上篩分，并稱量篩上與篩下的煤粉量。用下式計算 哈氏可磨性指數(shù)：HGI=13+6.93GHGI大于86的為易磨煤，HGI小于62的煤為難磨煤。二、煤的磨損指數(shù)煤的磨損指數(shù)表示該煤種對磨煤機的研磨部件磨損輕重的程度。磨損指數(shù)的大小，不但與硬質(zhì)顆粒含量有關(guān)，還與硬質(zhì)顆粒的種類有

38、關(guān)。磨損指數(shù)直接關(guān)系到工作部件的磨損壽命，已成為磨煤機選型的一個依據(jù)。國際上有的采用旋轉(zhuǎn)磨損試驗儀測定磨損指數(shù)。方法是將2kg經(jīng)空氣干燥、粒徑小于6.7mm的煤樣放入試驗儀，埋住試片，使試驗儀以1500r/min轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)12000轉(zhuǎn)，測量試片被磨損的質(zhì)量。按下式計算磨損指數(shù)：，mg/kg煤的沖刷磨損指數(shù)為第三節(jié) 中速磨煤機及制粉系統(tǒng)一、中速磨煤機1中速磨煤機的工作原理及結(jié)構(gòu)分為四部分：驅(qū)動裝置、碾磨部件、干燥分離空間、煤粉分離和分配裝置。工作過程：（1）RP型碗式磨煤機（2）MPS型磨煤機（3）E型磨煤機RP型電耗最低，MPS型次之，E型最高。E型耐磨損性能最好，MPS型次之。2中速磨煤機存在

39、的主要問題：（1） 對原煤帶入的石塊、木塊、鐵塊敏感性強，易引起振動和部件損壞；（2） 磨煤機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行和檢修的技術(shù)水平要求高；（3） 不能磨制磨損指數(shù)高的煤種；（4） 對煤的水分要求高。3優(yōu)點；（1） 啟動迅速、調(diào)節(jié)靈活；（2） 磨煤電耗低；（3） 結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積比鋼球磨煤機小4倍；（4） 金屬磨損量小4中速磨煤機適應(yīng)性如下：二、中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)在直吹式制粉系統(tǒng)中，磨媒機磨制的煤粉全部直接送入爐膛內(nèi)燃燒。優(yōu)點：系統(tǒng)簡單、設(shè)備部件少、運行電耗低、鋼材消耗省、占有空間小、投資少、爆炸危險性小。再加上中速磨煤機的優(yōu)點，因此國內(nèi)大型電站鍋爐大多采用中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)。1負壓直吹

40、式制粉系統(tǒng)：2正壓熱一次風機直吹式制粉系統(tǒng)：3正壓冷一次風機直吹式制粉系統(tǒng)：國產(chǎn)大容量電站鍋爐一般采用正壓冷一次風機直吹式系統(tǒng)。三、中速磨煤機儲倉式制粉系統(tǒng)在儲倉式制粉系統(tǒng)中增加了細粉分離器、煤粉倉給粉機和排粉風機等設(shè)備。磨煤機的出力不再受鍋爐負荷的限制，同時能很好地滿足調(diào)峰機組的要求。第四節(jié) 鋼球磨煤機及制粉系統(tǒng)缺點：磨煤電耗高，金屬磨損量大。優(yōu)點：煤種適應(yīng)性廣，能達到其他類型磨煤機難于達到的煤粉細度，運行維修方便。一、單進單出鋼球磨煤機磨煤部件為一個直徑24m、長310m的圓筒，筒內(nèi)裝有大量直徑為2560mm的鋼球。1影響鋼球磨煤機工作的主要因素：（1）筒體轉(zhuǎn)速n。臨界轉(zhuǎn)速nlj：筒體的轉(zhuǎn)

41、速達到使鋼球的離心力等于其重力，筒內(nèi)鋼球不再脫離筒壁下落的最小轉(zhuǎn)速。筒體轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的0.75倍。（2）鋼球充滿系數(shù)鋼球充滿系數(shù)指筒內(nèi)鋼球容積占筒體容積的百分數(shù)。磨煤電耗最小的最佳鋼球充滿系數(shù)zj與筒體轉(zhuǎn)速n和臨界轉(zhuǎn)速nlj有關(guān)。zj=0.12/(n/nlj)1.75（3）鋼球直徑若根據(jù)煤種及磨煤機工作條件，將直徑40、50、60mm的鋼球按比例搭配使用，則會有較好的磨煤效果。（4）通風量（5）筒內(nèi)存煤量2鋼球磨煤機的優(yōu)點：（1）適合磨制無煙煤。（2）可磨制沖刷磨損系數(shù)Ke3.5的煤。（3）對煤中雜質(zhì)不敏感。（4）能磨制高水分煤。（5）結(jié)構(gòu)簡單，故障少，運行安全可靠，檢修周期長，對運行和維修

42、的技術(shù)水平要求較其他磨煤機低。二、雙進雙出鋼球磨煤機其兩端空心軸既是熱風和原煤的進口，又是氣粉混合物的出口。雙進雙出鋼球磨煤機比單進單出磨煤機大大縮小了體積，減少了占地面積，增加了通風量，降低了磨煤機的功率消耗。三、鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)1雙進雙出鋼球磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)與中速磨直吹式制粉系統(tǒng)比較，有以下優(yōu)點：（1）煤種適應(yīng)性廣。（2）備用容量小。（3）響應(yīng)鍋爐負荷變化性能好。（4）負荷調(diào)節(jié)范圍大。（5）鋼球磨煤機的煤粉細度穩(wěn)定，不受負荷變化影響。（6）風煤比低，有利于低揮發(fā)分煤的燃燒。2雙進雙出半直吹式制粉系統(tǒng)當鍋爐采用分級燃燒或熱風送粉時，可以采用半直吹式制粉系統(tǒng)。3鋼球磨煤機中間儲倉式制粉系

43、統(tǒng)與直吹式系統(tǒng)相比的缺點是：（1）系統(tǒng)復(fù)雜龐大，建設(shè)初投資大。（2）由于系統(tǒng)的設(shè)備多，管道長，容易在系統(tǒng)中產(chǎn)生煤粉沉積，增加了煤粉爆炸的危險性。系統(tǒng)需設(shè)置許多防爆裝置。（3）系統(tǒng)中負壓較大，漏風量大，致使輸粉電耗增大，鍋爐效率降低。優(yōu)點是：（1）利用給粉機調(diào)節(jié)送入鍋爐的煤粉量，增強了各燃燒器煤粉流量的均勻性。同時，對鍋爐負荷變化的響應(yīng)比應(yīng)用給煤機調(diào)節(jié)快。（2）煤粉倉儲存煤粉量大，磨煤機出力不受鍋爐負荷的影響，可以一直在最經(jīng)濟出力下運行，磨煤電耗金屬磨損量降低。（3）各鍋爐制粉系統(tǒng)之間裝置有螺旋輸粉機，各煤倉的煤粉可相互輸送，提高了機組運行的可靠性，同時也使磨煤機的備用容量減少。第五節(jié) 風扇式磨

44、煤機及制粉系統(tǒng)風扇式磨煤機大多用于燃用褐煤的鍋爐，一般轉(zhuǎn)速在400r/min以上，屬高速磨煤機。能磨制高水分的褐煤和煙煤。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、金屬耗量少。缺點：葉輪、葉片磨損快，檢修周期短。風扇式磨煤機一般應(yīng)用于直吹式制粉系統(tǒng)中。第六節(jié) 制粉系統(tǒng)的其他部件一、粗粉分離器制粉系統(tǒng)中所用的粗粉分離器是利用重力、慣性力和離心力的作用把較粗的煤粉分離出來的。1.離心式粗粉分離器2.回轉(zhuǎn)式粗粉分離器二、細粉分離器（旋風分離器）三、給煤機1.圓盤式給煤機2.刮板式給煤機3.振動給煤機四、葉輪式給粉機第六章 燃燒過程的基本理論第一節(jié) 化學反應(yīng)速度及其影響因素一、化學反應(yīng)速度燃燒反應(yīng)實際上是一種能發(fā)光發(fā)熱

45、的高速化學反應(yīng)。按照參加反應(yīng)的化學物質(zhì)的相態(tài)，燃燒反應(yīng)有兩種類型：一是均相反應(yīng)，如氣體燃料在空氣中燃燒；二是不同相態(tài)的兩種物質(zhì)在交界面上發(fā)生多相反應(yīng)，例如固體燃料在空氣中燃燒。任何化學反應(yīng)，均可用以下的化學計量方程式表示：化學反應(yīng)速度不僅取決于參加反應(yīng)的原始反應(yīng)物的性質(zhì)，而且與反應(yīng)系統(tǒng)的條件有關(guān)。重要條件是：（1）反應(yīng)物的濃度；（2）溫度；（3）壓力；（4）是否有催化反應(yīng)或連鎖反應(yīng)。二、質(zhì)量作用定律：在溫度不變時，化學反應(yīng)速度與該瞬間各反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比。各反應(yīng)物濃度的冪指數(shù)等于其相應(yīng)的化學計量系數(shù)。對于一下的化學計量方程式：其中正反應(yīng)速度為逆反應(yīng)速度為化學反應(yīng)的合成速度等于正、逆反應(yīng)速

46、度之差，它在反應(yīng)過程中不斷減少，最后變?yōu)榱?。這時正、逆反應(yīng)速度相等，也就是達到化學平衡狀態(tài)?；瘜W反應(yīng)平衡時，平衡常數(shù)多相反應(yīng)速度是指在單位時間、單位表面上參加反應(yīng)的物質(zhì)濃度的變化。即三、阿累尼烏斯定律阿累尼烏斯定律是反映溫度對化學反應(yīng)速度的影響。根據(jù)質(zhì)量作用定律，化學反應(yīng)速度與反應(yīng)常數(shù)成正比，阿累尼烏斯定律說明了k隨溫度變化的關(guān)系，即 頻率因子k0，從統(tǒng)計物理學的觀點看，是表征反應(yīng)物質(zhì)分子碰撞的總次數(shù)。活化能E可以理解為：使分子接近和破壞反應(yīng)分子化學鍵所必須消耗的能量，也就是發(fā)生反應(yīng)所需要的能量。四、壓力對化學反應(yīng)速度的影響在反應(yīng)容積不變的情況下，反應(yīng)系統(tǒng)壓力的增高，就意味著反應(yīng)物濃度增加了，

47、從而使化學反應(yīng)速度增加。五、催化作用如果把某些稱為催化劑的少量物質(zhì)加到反應(yīng)系統(tǒng)去，使化學反應(yīng)速度發(fā)生變化，則這種作用稱為催化作用。催化劑可以影響化學反應(yīng)速度，但化學反應(yīng)卻不能改變催化劑本身。催化劑可以改變反應(yīng)物的活化能。六、連鎖反應(yīng)連鎖反應(yīng)可以使化學反應(yīng)自動連續(xù)加速進行。從鏈鎖反應(yīng)機理可知，其反應(yīng)過程可分為三個階段：（1）鏈的激發(fā)形成過程。（2）鏈的傳遞過程。（3）鏈的斷裂過程。連鎖反應(yīng)按再生的活化分子數(shù)目等于或大于消耗的活化分子數(shù)目，可分成不分支連鎖反應(yīng)和分支連鎖反應(yīng)。第二節(jié) 煤、焦炭和煤粉的燃燒一、煤燃燒過程的四個階段（1）預(yù)熱干燥階段。（2）揮發(fā)分析出并著火階段。（3）燃燒階段。（4）燃

48、盡階段二、碳的燃燒反應(yīng)（1）一次反應(yīng)（2）二次反應(yīng)（3）C及CO2與空氣中水蒸氣產(chǎn)生的附從反應(yīng)三、碳的多相燃燒特點多相燃燒反應(yīng)的特征是：物質(zhì)在分界表面上發(fā)生反應(yīng)，多相反應(yīng)可以在物質(zhì)外表面上進行，也可以在物質(zhì)內(nèi)部表面上進行。由下列幾個連續(xù)的階段組成：（1）參與燃燒反應(yīng)的氣體分子（氧）向碳粒表面的轉(zhuǎn)移與擴散；（2）氣體分子（氧）被吸附在碳粒表面上；（3）被吸附的氣體分子（氧）在碳表面發(fā)生化學反應(yīng)，生成燃燒產(chǎn)物；（4）燃燒產(chǎn)物從碳表面上解吸附；（5）燃燒產(chǎn)物離開碳表面，擴散到周圍環(huán)境中。身四、多相燃燒反應(yīng)的燃燒區(qū)域在多相燃燒中，根據(jù)燃燒條件的不同可以將多相燃燒分成三種燃燒區(qū)域：動力燃燒區(qū)域、擴散燃燒

49、區(qū)域和過度燃燒區(qū)域。1動力燃燒區(qū)域在燃燒過程中，當燃燒反應(yīng)的溫度不高時，化學反應(yīng)速度不快，此時氧的供應(yīng)速度遠遠大于化學反應(yīng)中氧的消耗速度，亦即擴散能力遠大于化學反應(yīng)能力，即k。這時燃燒工況所處區(qū)域稱為動力燃燒區(qū)域。在動力燃燒區(qū)域中，燃燒反應(yīng)速度決定于化學反應(yīng)速度，可以認為與擴散速度無關(guān)。動力燃燒區(qū)域發(fā)生在低溫區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，提升溫度是強化燃燒反應(yīng)的有效措施。2擴散燃燒區(qū)域如果影響燃燒過程進行的主要因素是擴散，此時燃燒反應(yīng)的溫度已經(jīng)很高，化學反應(yīng)能力遠大于擴散能力，即k遠大于，這時的燃燒區(qū)域稱為擴散燃燒區(qū)域。在擴散燃燒區(qū)域，要強化燃燒，就必須加大風速，加強碳粒與氧的擾動混合。3過度燃燒區(qū)域在過度

50、燃燒區(qū)域內(nèi)，氧的擴散速度和碳粒的化學反應(yīng)速度較為接近，哪一個都不能忽略，參加反應(yīng)的氧在碳粒表面的濃度小于周圍介質(zhì)的氧濃度。要強化過度區(qū)域的燃燒，提高溫度和強化碳粒與氧的擾動混合，同樣都是重要措施。五、煤與煤粉的燃燒特點1煤的燃燒特點（1）煤中水分的影響（2）揮發(fā)分的影響（3）灰分的影響2煤粉的燃燒特點（1）煤粉顆粒小，在爐膛中的加熱速度很快。（2）煤粉揮發(fā)分析出、著火和碳的著火燃燒幾乎是同時的。第三節(jié) 燃燒過程著火和熄火的熱力條件一、著火溫度由緩慢氧化狀態(tài)轉(zhuǎn)變到高速燃燒狀態(tài)的瞬間過程稱謂著火，轉(zhuǎn)變瞬間的溫度稱為著火溫度。燃燒過程的熱力過程：燃燒室內(nèi)煤粉空氣混合物燃燒時的放熱量Q1為在燃燒過程中

51、向周圍介質(zhì)的散熱量為二、熄火溫度煤的反應(yīng)能力愈強（Vdaf越高，焦碳活化能越?。?，其著火溫度越低，越容易著火，也越容易燃盡，反之。要加快著火，可以從加強放熱和減少散熱兩方面著手。在散熱條件不變的情況下，可以增加可燃混合物的濃度和壓力，增加可燃混合物的初溫，使放熱加強；在放熱條件不變時，則可采用增加可燃混合物初溫和減少氣流速度、燃燒室保溫等減少放熱措施來實現(xiàn)。第四節(jié) 影響煤粉氣流著火的因素實驗發(fā)現(xiàn)，煤粉氣流的著火溫度要比煤的著火溫度高一些。為了使煤粉氣流被更快加熱到煤粉顆粒的著火溫度，總是不把煤粉燃燒所需的全部空氣都與煤粉混合來輸送煤粉，而只是用其中一部分來輸送。這部分空氣稱為一次風，其余的空氣

52、稱為二次風和三次風。著火熱：將煤粉氣流加熱到著火溫度所需熱量稱為著火熱。它包括加熱煤粉及空氣（一次風），并使煤粉中水分蒸發(fā)、過熱所需的熱量。1燃料的性質(zhì)（1）揮發(fā)分的影響（2）水分的影響（3）灰分的影響（4）煤粉細度的影響2爐內(nèi)散熱條件減少爐內(nèi)散熱，有利于著火。在實踐中為了加快和穩(wěn)定低揮發(fā)分煤的著火，常在燃燒器區(qū)域用鉻礦砂等耐火材料將部分水冷壁遮蓋起來，構(gòu)成所謂燃燒帶。3煤粉氣流的初溫提高初溫T0可減少著火熱。因此，在實踐中燃用低揮發(fā)分煤時，常采用高溫的預(yù)熱空氣作為一次風輸送煤粉，即采用熱風送粉系統(tǒng)。4一次風量和一次風速對一種煤種，有最佳的一次風量和一次風速。5燃燒器的構(gòu)造特性影響著火快慢的燃

53、燒器結(jié)構(gòu)特性，主要是指一、二次風混合情況。6鍋爐負荷當鍋爐負荷降到一定程度時，就會危及著火的穩(wěn)定性，甚至可能熄火。一般在沒有其他措施的條件下，固態(tài)排渣煤粉爐只能在高于70% 額定負荷下運行。第五節(jié) 燃燒完全的條件燃燒效率可用下式表示：1供應(yīng)充足而又適量的空氣2適當高的爐溫3空氣和煤粉的良好擾動和混合4在爐內(nèi)要有足夠的停留時間第七章 煤粉爐及燃燒設(shè)備第一節(jié) 煤粉爐的爐膛及燃燒器 煤粉爐的燃燒設(shè)備包括爐膛（燃燒室）、燃燒器和點火裝置。一、煤粉爐的爐膛煤粉爐的爐膛是燃料燃燒的場所，是鍋爐最重要的部件之一。爐膛的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：（1）合理布置燃燒器，使燃料能迅速著火，并有良好的爐內(nèi)空氣動力場，使各壁面熱負荷均勻。（2）爐膛要有足夠的容積和高度，保證燃料完全燃燒。（3）能夠布置合適的蒸發(fā)受熱面以滿足鍋爐容量的需要；同時保證合適的爐膛出口煙溫，保證爐膛出口的對流受熱面不結(jié)渣和安全工作。（4）爐膛的受熱面應(yīng)具有可靠的水動力特性，保證其工作的安全。（5）爐膛結(jié)構(gòu)緊湊，金屬及其他材料用量少；便于制造、安裝、檢修和運行。爐膛熱負荷：燃料每小時輸入的平均熱量。1