上虞杭協(xié)熱電鍋爐培訓(xùn)課件

上虞杭協(xié)熱電鍋爐培訓(xùn)生產(chǎn)運行部鍋爐培訓(xùn)課程前言第一章鍋爐基礎(chǔ)知識第二章燃料與燃燒原理第三章鍋爐的主體結(jié)構(gòu)第四章鍋爐的輔助組成部分第五章鍋爐的熱平衡及效率

第一章鍋爐基礎(chǔ)知識1.1電廠的生產(chǎn)流程1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識1.3傳熱的方式1.1電廠的生產(chǎn)流程(1)鍋爐－把給水轉(zhuǎn)變成過熱蒸汽

(2)汽輪機－把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成機械能(3)發(fā)電機－把機械能轉(zhuǎn)變成電能1.1電廠的生產(chǎn)流程三、發(fā)展電能的目的：為了更有效、便捷的使用能源四、電的優(yōu)點主要是：

1.輸送方面，安全、經(jīng)濟。

2.生產(chǎn)、使用方便。

3.清潔1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識一、流體的基礎(chǔ)知識1.什么叫流體流體是液體和氣體的總稱，是由大量的、不斷地作熱運動而且無固定平衡位置的分子構(gòu)成的，它的基本特征是沒有一定的形狀和具有流動性。最常見的流體是空氣與水2.流體的基本物理性質(zhì)(1)流動性(2)慣性(3)壓縮性(4)膨脹性(5)黏滯性1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識二、熱力學(xué)基本知識1.什么是工質(zhì)熱力循環(huán)中可使熱與功相互轉(zhuǎn)換的可壓縮流體?；鹆Πl(fā)電廠把水蒸氣這種工作物質(zhì)稱為工質(zhì)，而將熱能轉(zhuǎn)化成機械能的汽輪機叫做“熱機”。2.工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)(1)溫度表征物體冷熱程度的物理量，在微觀上說明物體分子熱運動強度的量

T=t+273.15

單位：K(開爾文)℃(攝氏度)1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(5)熵物理學(xué)上指熱能除以溫度所得的商，標(biāo)志熱量轉(zhuǎn)化為功的程度

ds=q/T

1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識3.意義：熱力學(xué)第一定律是對能量守恒和轉(zhuǎn)換定律的一種表述方式。它表征熱力學(xué)系統(tǒng)能量的是內(nèi)能。通過作功和傳熱，系統(tǒng)與外界交換能量，使內(nèi)能有所變化。即Q=△U+W=△U+P△V1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識五、水蒸氣的發(fā)生過程1.水蒸氣產(chǎn)生的示意圖未飽和水飽和水濕飽和蒸汽飽和蒸汽過熱蒸汽預(yù)熱階段汽化階段過熱階段abcde1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識2.水蒸氣的產(chǎn)生1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識3.水蒸氣的p-v圖與T-s圖C2010pvⅠⅢⅡC10(20)TsⅢⅠⅡⅠ區(qū)是未飽和水區(qū),Ⅱ區(qū)是濕飽和蒸汽區(qū),Ⅲ區(qū)是過熱蒸汽1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識3.水蒸氣的p-v圖與T-s圖C2010pvⅠⅢⅡC10(20)TsⅢⅠⅡ水的臨界參數(shù):(IAPWS-IF97)pcr=22.115MPa，tcr=374.12℃，vcr=0.005147m3/kg，hcr=2095.2kJ/kg，scr＝4.4237kJ/(kgK)

1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識4.水蒸氣的p-v圖與T-s圖C2010C1020pvTsⅠⅢⅢⅠⅡⅡ一點:臨界點三線:飽和水線干飽和蒸汽線等臨界溫度線三區(qū):未飽和水區(qū)濕飽和蒸汽區(qū)過熱蒸汽區(qū)五態(tài):未飽和水飽和水濕飽和蒸汽干飽和蒸汽過熱蒸汽1.2流體及熱力學(xué)基礎(chǔ)知識凝結(jié)水給水過熱蒸汽乏汽鍋爐內(nèi)吸熱汽輪機絕熱膨脹冷凝器內(nèi)放熱給水泵內(nèi)絕熱壓縮1.3傳熱的方式熱量傳遞有三種基本方式:熱傳導(dǎo)熱對流熱輻射

1.3傳熱的方式3.熱傳導(dǎo)公式

Q=λA（t1-t2）/δλ——熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)），W/(m·℃)t1,t2——平壁兩側(cè)面上的溫度，℃

δ——平壁厚度，mQ——單位時間內(nèi)通過給定平面的熱量，WA——垂直于熱流方向的給定面積，m2δQAt1t2

1.3傳熱的方式4.幾種常見材料的熱導(dǎo)率

1.3傳熱的方式4.對流換熱時壁面與流體之間的熱交換公式

Q=a(tb-tf)A

或q=a(tb-tf)q——單位面積在單位時間里通過對流傳熱的熱量，W/m2a——對流放熱系數(shù)，W/（m2·℃）tb——壁面溫度，℃tf——流體的溫度，℃壁面流體1.3傳熱的方式5.影響對流換放熱系數(shù)a的因素(1)流體的物性（熱導(dǎo)率、粘度、密度、比熱容等）(2)流體流動的形態(tài)（層流、紊流）(3)流動的成因（自然對流或受迫對流）(4)物體表面的形狀、尺寸(5)換熱時流體有無相變（沸騰或凝結(jié)）

1.3傳熱的方式

對流換熱類型對流放熱系數(shù)

aW/(m2K)

空氣與外墻面自然對流換熱2～25

液體自然對流換熱50～1000

氣體強迫對流換熱25～250

液體強迫對流換熱50～25000

液體沸騰2500～100000

蒸氣凝結(jié)2000～1000006.常見的一些對流放熱系數(shù)1.3傳熱的方式理論上熱輻射的波長范圍從零到無窮大，但在日常生活和工業(yè)上常見的溫度范圍內(nèi)，熱輻射的波長主要在0.1m至100m之間,包括部分紫外線、可見光和部分紅外線三個波段3.熱輻射的波長范圍熱輻射主要波長1.3傳熱的方式4.熱輻射的特點(1)所有溫度大于0K的物體都具有發(fā)射熱輻射的能力，溫度愈高，發(fā)射熱輻射的能力愈強

高溫物體低溫物體內(nèi)熱能輻射能發(fā)射熱輻射時(2)所有實際物體都具有吸收熱輻射的能力輻射能輻射能內(nèi)熱能(3)熱輻射不依靠中間媒介，可以在真空中傳播(4)物體間以熱輻射的方式進行的熱量傳遞是雙向的

1.3傳熱的方式5.輻射換熱：以熱輻射的方式進行的熱量交換6.輻射換熱的主要影響因素：(1)物體本身的溫度、表面輻射特性(2)物體的大小、幾何形狀及相對位置7.在鍋爐運行中，水冷壁從高溫?zé)煔庵形盏降妮椛錈崃靠梢员磉_為：

q=σzs(T14-T24)σzs——爐膛中折算的輻射常數(shù)，與火焰及輻射受熱面的輻射常數(shù)有關(guān)，J/(m2·h)T1——爐膛火焰平均溫度，KT2——水冷壁表面平均溫度，K1.3傳熱的方式四、鍋爐中的傳熱過程1.傳熱中的幾個問題(1)熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射三種熱量傳遞基本方式往往不是單獨出現(xiàn)的(2)分析傳熱問題時首先應(yīng)該弄清楚有那些傳熱方式在起作用，然后再按照每一種傳熱方式的規(guī)律進行計算。(3)如果某一種傳熱方式與其他傳熱方式相比作用非常小，往往可以忽略

2.鍋爐的傳熱過程輻射換熱對流換熱高溫?zé)煔鉄醾鲗?dǎo)管外壁管內(nèi)壁對流換熱

管壁汽水混合物

第二章鍋爐的基礎(chǔ)知識2.1鍋爐概述2.2鍋爐基本結(jié)構(gòu)及工作原理2.3鍋爐基本特性2.4鍋爐的設(shè)備組成2.1鍋爐概述一、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)主要動力及供熱設(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)電站三大主機之一4．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鍋爐2.1鍋爐概述三、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)動汽輪機組發(fā)電工業(yè)鍋爐——用于工業(yè)及采暖動力鍋爐——驅(qū)動蒸汽動力裝置2．按載熱工質(zhì)的不同分為：蒸汽鍋爐熱水鍋爐3．按能源分為：燃煤鍋爐燃油鍋爐燃氣鍋爐廢熱鍋爐太陽能鍋爐2.1鍋爐概述四、鍋爐的學(xué)習(xí)重點與目的節(jié)能降耗，提高效率防止和降低環(huán)境污染合理有效地利用地方燃料,提高機械化、自動化水平重點在于基本原理的理解和學(xué)習(xí)，方法的應(yīng)用2.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

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，由鍋、爐及安全附件組成。

(1)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——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（包括了風(fēng)機等輔助設(shè)備）

(3)安全附件——水位計、壓力表、安全閥

2．鍋爐外部鋼架及平臺樓梯

2.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及工作原理二、鍋爐汽水系統(tǒng)及循環(huán)方式

1．鍋爐汽水系統(tǒng)：工質(zhì)(水)從進入鍋爐到離開鍋爐的流動系統(tǒng)

(1)加熱系統(tǒng)——從過冷水到飽和水(2)蒸發(fā)系統(tǒng)——從飽和水到飽和蒸汽(3)過熱系統(tǒng)——從飽和蒸汽到過熱蒸汽

2．水循環(huán)方式鍋爐水循環(huán)：水和汽水混合物在鍋爐蒸發(fā)受熱面回路中的循環(huán)流動。根據(jù)蒸發(fā)系統(tǒng)工質(zhì)流動的動力不同分為：a.自然水循環(huán)依靠不受熱的下降管和受熱的上升管間工質(zhì)的密度差作為水循環(huán)的動力自然水循環(huán)的回路：由汽包、下降管、下集箱、上升管、上集箱、引出管組成的密閉回路2.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及工作原理b.強制水循環(huán)依靠水泵揚程使工質(zhì)在受熱面內(nèi)流動的蒸發(fā)系統(tǒng)3.自然水循環(huán)原理下集箱A-A面兩邊作用力相等

整理得等式左邊叫做循環(huán)回路的運動壓頭等式右邊叫做整個回路阻力之和在水循環(huán)穩(wěn)定流動的情況下，運動壓頭正好用來客服循環(huán)回路的流動阻力提示2.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及工作原理水循環(huán)故障循環(huán)停滯汽水分層下降管帶汽循環(huán)倒流

2.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及工作原理三、鍋爐的工作原理

1.燃料的燃燒過程定義：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?高熱渣)

給煤斗燃料（煤）爐排面（燃燒室）落渣口（入冷渣器）

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)機灰渣和煙氣的排放

2.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及工作原理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)煔馑浔谶^熱器對流管束對流尾部受熱面(省、空)除塵引風(fēng)機煙囪

3.工質(zhì)(水)的加熱和汽化過程——蒸汽的生產(chǎn)過程

(1)給水：水省煤器汽包

(2)水循環(huán)：汽鍋下降管下集箱水冷壁

(3)汽水混合物

(4)過熱蒸汽

2.3鍋爐的基本特性一、鍋爐容量1．蒸發(fā)量（產(chǎn)熱量）：鍋爐每小時所產(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)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。2.3鍋爐的基本特性三、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)受熱面每小時所產(chǎn)生的蒸汽量，符號D/H；單位kg/m2·h2．受熱面發(fā)熱率每m2受熱面每小時所產(chǎn)生的(熱水)熱量，符號Q/H；單位kJ/m2·h四、鍋爐熱效率每小時送進鍋爐的燃料（全部完全燃燒時）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。2.3鍋爐的基本特性五、電站鍋爐型號表示方法

△△×××／××－△×生產(chǎn)廠代號設(shè)計次序

燃料代號

M－煤

Y－油

Q－氣

YQ－混燃額定出口蒸汽壓力MPa（表壓）額定蒸發(fā)量t/hHG哈鍋；DG東方；SG上海鍋爐；WG武鍋；NG杭鍋2.4鍋爐設(shè)備的組成一、鍋爐設(shè)備包括鍋爐本體及其輔助設(shè)備。鍋爐本體設(shè)備包括：鍋（汽水系統(tǒng)）、爐（燃燒煙風(fēng)系統(tǒng)）。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．運煤、除灰系統(tǒng)2．送引風(fēng)系統(tǒng)3.給水系統(tǒng)4．脫硫脫硝系統(tǒng)5．儀表控制系統(tǒng)2.4鍋爐設(shè)備的組成鍋爐系統(tǒng)本體輔助裝置磨(碎)煤裝置送風(fēng)裝置引風(fēng)裝置給水裝置燃料供應(yīng)裝置脫硫脫銷裝置除灰裝置除塵裝置自動控制與儀表

鍋：汽水系統(tǒng)爐：燃燒系統(tǒng)

第三章燃料及燃燒原理3.1煤的成分分析及分類3.2燃燒理論3.3循環(huán)流化床的基本知識3.4流化床鍋爐中煤的燃燒過程3.1煤的成分分析及分類一、煤的組成有機物無機礦物質(zhì)和水無機物

碳氫氧氮硫占有機質(zhì)95%以上硫隨原始成物質(zhì)、成煤時沉積條件變化而變化3.1煤的成分分析及分類二、煤的元素成分1．碳(C)：主要的燃燒成分，約占50~95%，kJ/kg。純碳燃點高，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2~8%，kJ/kg。十分容易著火，燃燒迅速，易爆。液體和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，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)：是不可燃成分。約占~40%，含氧量隨煤化程度增高而明顯減少。5.氮(N)：是不可燃成分。主要以有機氮形態(tài)存在，約占0.5~2%。高溫燃燒生成NOx，有害。危害3.1煤的成分分析及分類6.水分(M)：燃料中的主要雜質(zhì)，約占5~60%，包括表面水分和固有水分。

(1)水分進入爐內(nèi)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7.灰分(A)：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、運輸條件有關(guān)

(1)可燃物減少，，著火困難，灰渣量增加，運行操作繁重；

(2)易引起爐內(nèi)結(jié)渣，使受熱面?zhèn)鳠釔夯?/p>

(3)鍋爐受熱面磨損加劇和積灰嚴重危害危害3.1煤的成分分析及分類三、煤的工業(yè)分析成分1.取樣為了正確測定煤中的成分，取樣必須有充分的代表性，即取得的每樣能夠代表該批煤種的平均性質(zhì)。2.制樣：將原始每樣經(jīng)過多次的磨碎、過篩、混合和縮分，最后得到幾百克，粒度在200um以下，在空氣中風(fēng)干的分析煤樣。3.分析測定(1)水分的測定稱取一定重量的每樣，置于干燥箱內(nèi)，保持105~110℃，烘至其重量不再變化時為止(一般2小時)，試樣所失去的重量占原試樣的百分比，即為該煤的水分值。3.1煤的成分分析及分類(2)揮發(fā)分的測定把上述失去水分的試樣置于不通風(fēng)的條件下，加熱到900±10℃，這時揮發(fā)性氣體不斷析出，停留7分鐘，這時煤失去的重量占原試樣(未烘干加熱)重量的百分數(shù)，即為該煤的揮發(fā)分值。(3)固定碳和灰分的測定

a.去掉水分與揮發(fā)分后，煤的剩余部分成為焦炭。焦炭是由固定碳與灰分組成。將焦炭放在800±20℃下灼燒，直到重量不再變化時，取出來冷卻，這時焦炭失去的重量占原試樣重量的百分數(shù)，即為煤中的固定碳的值。

b.剩余部分的重量占原試樣重量的百分數(shù)就是煤中灰分的值。3.1煤的成分分析及分類四、燃料成分分析及換算1．燃料成分表示方法(1)收到基(應(yīng)用基)，asreceived——以進入鍋爐房準備燃燒的煤為分析基準，以次為100%Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%

燃料的應(yīng)用基成分是鍋爐燃用燃料的實際應(yīng)用成分，用于鍋爐的燃燒、傳熱、通風(fēng)和熱工試驗的計算。(2)空氣干燥基(分析基),airdry——在實驗室條件下（室溫20℃，相對濕度60%），風(fēng)干后的煤樣作為分析基準

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%(3)干燥基,dry——除去全部水分后的煤作為分析基準

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%3.1煤的成分分析及分類(4)干燥無灰基(可燃基),dryashfree——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

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%

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行煤的分類的依據(jù)，如可燃基揮發(fā)分Vdaf。煤礦提供的煤質(zhì)成分，通常也是可燃基各組成成分2.四種基準之間的換算(1)換算公式

Y=KXX——已知基準煤的同一成分的百分比

Y——所求基準煤的同一成分的百分比

K——基準的換算系數(shù)3.1煤的成分分析及分類(2)四種基準之間的換算系數(shù)3.1煤的成分分析及分類五、煤的主要特性

1.發(fā)熱量指1kg煤完全燃燒時所放出的熱量。通常用Q表示，單位為千焦沒千克(kJ/kg)(1)高位發(fā)熱量：1kg煤完全燃燒而生成的水蒸氣凝結(jié)成水時，煤所放出的熱量，用Qgr表示(2)低位發(fā)熱量：1kg煤完全燃燒而生成的水蒸氣未凝結(jié)成水時，煤所放出的熱量，用Qnet表示

在鍋爐運行中，由于排煙溫度通常高于100℃，煙氣中水蒸氣的分壓力又低，故煙氣中的水蒸氣一般不會凝結(jié)，因此，水蒸氣中所包含的汽化潛熱并不能釋放出來，所以實際能被鍋爐里用的只是煤的低位發(fā)熱量。鍋爐有關(guān)的計算中都采用低位發(fā)熱量提示

水分來自H與氧反應(yīng)產(chǎn)生燃料中的含水量3.1煤的成分分析及分類(3)高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之間的關(guān)系在同一基準下，高、低位發(fā)熱量之差為燃燒產(chǎn)物中水蒸氣總的凝結(jié)放熱。對應(yīng)于煤的四種分析基準，高、低位發(fā)熱量關(guān)系式可以表示為：3.1煤的成分分析及分類(4)標(biāo)準煤為了比較不同燃燒設(shè)備中煤的消耗量或同一設(shè)備在不同工況煤的消耗量，規(guī)定標(biāo)準煤Bb的應(yīng)用基的低位發(fā)熱量為29308kJ/kg

標(biāo)準煤Bb與實際煤B的關(guān)系為：——實際煤的收到基低位發(fā)熱量3.1煤的成分分析及分類2.揮發(fā)分

煤在鍋爐中燃燒時首先水分蒸發(fā)隨著溫度的升高，燃料中一些揮發(fā)性物質(zhì)不斷揮發(fā)分解出來。這些經(jīng)特定條件加熱分解出來的產(chǎn)物就是揮發(fā)分

(1)揮發(fā)分的成分揮發(fā)分可燃氣體不可燃氣體：COH2CmHnH2S：O2CO2N23.1煤的成分分析及分類(2)揮發(fā)分是煤分類的主要依據(jù)在鍋爐技術(shù)上常以的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf含量為主要依據(jù)來進行分類

煤

種Vdaf逸出溫度（℃）著火溫度（℃）褐

煤>40130~170250~450煙

煤20~40170~320400~500貧煤10~20370~390600~700無煙煤<10380~400>700揮發(fā)分多的煤容易著火，燃燒速度快，火焰較長，易于完全燃燒。但是，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。提示3.1煤的成分分析及分類3.焦結(jié)性(1)焦炭與焦結(jié)性焦炭：煤在隔絕空氣加熱時，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a.粉狀b.粘結(jié)c.弱粘結(jié)d.不熔融粘結(jié)e.不膨脹熔融粘結(jié)f.微膨脹熔融粘結(jié)g.膨脹熔融粘結(jié)h.強膨脹熔融粘結(jié)(2)根據(jù)焦結(jié)性，把焦炭分成7類3.1煤的成分分析及分類(3)焦結(jié)性對層燃爐燃燒過程的影響

a.粉狀焦炭——堆積緊密，妨礙空氣流動①煙氣流速過大，易被氣流攜帶，形成火床火口；②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

b.強焦結(jié)性煤——揮發(fā)分逸出后，焦炭呈熔融狀態(tài)，粘結(jié)成片①內(nèi)部固定碳難于空氣接觸而燃盡；②燃燒層通風(fēng)不暢4.灰熔融性灰分：焦炭燃燒后的殘留物質(zhì)?；曳值慕M成：SiO2、Al2O3、各種氧化鐵、CaO，以及少量的MgO、K2O、Na2O等，不是單一物質(zhì)，無固定熔點。3.1煤的成分分析及分類1.一般用角錐法來測定灰的熔點t1——變形溫度：測試角錐開始變園或彎曲時的溫度t2——軟化溫度：灰錐頂彎曲道平盤上或呈半球形時的溫度t3——流動溫度：灰錐熔融倒在平盤上，并開始流動時的溫度變形（）軟化（）熔化（）2.灰分的分類易熔性灰分t2<1200℃可熔性灰分t2=1200~1425℃

難熔性灰分t2>1425℃

為避免爐膛出口結(jié)渣，要求鍋爐設(shè)計或運行時，爐膛出口煙氣溫度比t2溫度低50~100℃提示3.2燃燒原理一、燃燒概述1.什么是燃燒指燃料中的可燃質(zhì)同空氣中的氧激烈進行的放熱和發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)過程。2.燃燒的條件可燃物質(zhì)：碳(C)、氫(H)、硫(S)氧化劑著火熱源3.可燃物質(zhì)與氧氣的化學(xué)反應(yīng)式(1)碳：C+O2＝CO212kgC+22.4Nm3O2＝22.4Nm3CO2

或者1kgC+1.866Nm3O2＝22.4Nm3CO21kg收到基燃料中含碳，因而1kg燃料中的碳完全燃燒時需要的氧量為

Nm33.2燃燒原理(2)氫：2H2+O2=2H2O4.032kgH2+22.4Nm3O2=44.8Nm3H2O

或1kgH2+5.56Nm3O2=11.1Nm3H2O(3)硫：S+O2=SO232kgS+22.4Nm3O2=22.4Nm3SO2

或1kgS+0.7Nm3O2=0.7Nm3SO21kg收到基燃料中含氫，因而1kg燃料中的氫完全燃燒時需要的氧量為

Nm31kg收到基燃料中含硫，因而1kg燃料中的硫完全燃燒時需要的氧量為

Nm33.2燃燒原理二、燃燒所需的空氣量1.理論空氣需要量由上面的內(nèi)容可知，1kgC需1.866Nm3O2

1kgH需5.56Nm3O2

1kgS需0.7Nm3O2

而1kg燃料內(nèi)本身含氧量為，相當(dāng)于由此可得出1kg收到基燃料完全燃燒時所需的理論氧量干空氣中氧的容積含量為21%，所以1kg收到基燃料完全燃燒時所需的理論空氣量

3.2燃燒原理Car——碳的收到基百分含量，%Har——氫的收到基百分含量，%Sar——硫的收到基百分含量，%2.實際空氣需要量與過量空氣系數(shù)為保證鍋爐內(nèi)燃料完全燃燒，實際供給的空氣量總大于理論空氣量，用Vk表示

實際空氣量與理論空氣量之比成為過量空氣系數(shù)，用a表示

a=V/Vk3.過量空氣系數(shù)a與煙氣含氧量O的關(guān)系

a=21/（21-O）3.2燃燒原理4.理論空氣量的經(jīng)驗公式對于貧煤和無煙煤，經(jīng)驗公式為

對于煙煤，經(jīng)驗公式為對于劣質(zhì)煤（Q<12570kJ/kg），經(jīng)驗公式為對于液體燃料，經(jīng)驗公式為

3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識循環(huán)流化床中的燃燒1.涉及到氣固兩相流體的流動、熱量和質(zhì)量的傳遞、化學(xué)反應(yīng)以及若干相關(guān)的物理化學(xué)現(xiàn)象2.眾多影響因素燃料本身特性：揮發(fā)份含量、反應(yīng)活性、顆粒粒徑分布流化狀態(tài)、氧氣擴散條件、溫度3.氣固兩相流中燃料顆粒的燃燒燃料顆粒與顆粒、燃料顆粒與床料顆粒形成的“群體”燃燒，與流動特性密切相關(guān)3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識一、流化床燃燒技術(shù)燃料的兩種經(jīng)典燃燒方式固定床燃燒：包括固定爐排、鏈條爐懸浮燃燒：煤粉燃燒流化床燃燒是介于固定床燃燒與懸浮燃燒這兩者之間的一種燃燒方式。在流化床燃燒中，燃料被破碎到一定粒度，燃燒所需的空氣從布置在爐膛底部的布風(fēng)板下送入，燃料既不固定在爐排上燃燒，也不是在爐膛空間內(nèi)隨氣流懸浮燃燒，而是在流化床內(nèi)進行一種劇烈的、雜亂無章、類似于流體沸騰運動狀態(tài)的燃燒。3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識二、基本概念(1)床料：鍋爐啟動前，布風(fēng)板上先鋪有一定厚度、一定粒度的“原料”，稱做床料。(2)物料：所謂的物料，主要是指循環(huán)流化床鍋爐運行中在爐膛內(nèi)燃燒或載熱的物質(zhì)。它不僅包含床料成分，還包括鍋爐運行中給入的燃料、脫硫劑、返送回來的飛灰以及燃料燃燒后產(chǎn)生的其他固體物質(zhì)。分離器捕捉分離下來通過回料閥返送回爐膛的物料叫循環(huán)物料，而未被捕捉分離下來的細小顆粒一般稱做飛灰，爐床下部排出的較大顆粒叫爐渣（也稱做大渣）。因此飛灰和爐渣是爐內(nèi)物料的廢料。

(3)堆積密度與堆積孔隙率

a.堆積密度——將固體顆粒不加任何約束地堆放時單位體積的質(zhì)量成為顆粒的堆積密度，用rd表示，單位為kg/m3。3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識b.顆粒密度——單個顆粒的質(zhì)量與其體積的比值稱為顆粒密度或真實密度，用rp表示，單位為kg／m3。c.空隙率——氣體所占的體積與整個兩相流體總體積之比。燃料、床料或物料堆積時，其顆粒間的空隙所占的體積份額為堆積空隙率。對于某種固體燃料或其他固體顆粒，其顆粒密度是不變的，而堆積密度是隨空隙率的變化而變化，顯然兩者成反比。同一種燃料，因粒徑和篩分不同，其堆積密度可能不同，而不同種燃料，堆積密度卻有時可能相同。4.顆粒平均直徑——全部顆粒的平均粒徑通常用dp表示。顆粒當(dāng)量直徑——為了研究和計算方便，常折算成相當(dāng)于球形顆粒的直徑，叫做當(dāng)量直徑，用dv表示。顆粒球形度(y)——球體的體積與顆粒體積相同時，該球體表面積與顆粒表面積之比。

dv=ydp3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識5.燃料篩分——燃料顆粒直徑分布范圍。粒徑粗細范圍較大，即篩分較寬，就稱做寬篩分；粒徑粗細范圍較小，就稱為窄篩分。寬篩分和窄篩分是相對而言的，但燃料的篩分對鍋爐運行的影響很大。

6.燃料粒比度——各粒徑的顆粒占總量的份額之比稱為粒比度。原煤經(jīng)過破碎機破碎后各粒徑大小是連續(xù)的，按著粒比度在坐標(biāo)圖上作出的是一條連續(xù)的曲線。燃煤的粒比度也稱為燃料顆粒特性，連續(xù)的曲線也稱為顆粒特性曲線。燃煤的顆粒特性曲線可以很直觀地反映入爐煤的各粒徑顆粒占總量的百分比。

7.流化速度——床料或物料流化時動力流體的速度。對于循環(huán)流化床鍋爐來說，動力流體就是經(jīng)風(fēng)機產(chǎn)生一定能量，通過布風(fēng)板和風(fēng)帽使床料(或物料)流化起來的空氣。這部分空氣稱為一次風(fēng)。3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識

流化速度是假設(shè)爐內(nèi)沒有床料或物料時，空氣通過爐膛的速度，因此也稱為空塔速度。如果沒有特殊注明，所謂的流化速度是指熱態(tài)時的速度。鍋爐熱態(tài)時，進入爐內(nèi)的空氣變?yōu)闊煔?，因此有的流化速度又稱為煙氣速度，用u表示，單位為m/s。

u=Q/A8.臨界流化風(fēng)速與臨界流化風(fēng)量——臨界流化風(fēng)速就是床料開始流化時的一次風(fēng)風(fēng)速，這時的一次風(fēng)風(fēng)量也就稱為臨界流化風(fēng)量9.物料循環(huán)倍率——由物料分離器捕捉下來且返送回爐內(nèi)的物料量與給進的燃料量之比

K=W/B

3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識物料循環(huán)倍率直接影響鍋爐的燃燒和傳熱。在電廠鍋爐運行中人爐煤量一般比較容易控制，而影響物料回送量的因素較多，主要有如下幾點：

(1)一次風(fēng)量。一次風(fēng)量大小，將直接影響物料回送量。一次風(fēng)量過小，爐內(nèi)物料的流化狀態(tài)將發(fā)生變化，燃燒室上部物料濃度降低，進入分離器的物料量也相對減少。這樣不僅影響分離器的分離效率，也必然降低分離器捕捉量，回送量也自然減少。

(2)燃料顆粒特性。運行中煤的顆粒特性發(fā)生變化也將影響回料量的多少。如果入爐煤的顆粒較粗，且所占份額較大(與設(shè)計值比)，在一次風(fēng)量不變的情況下，爐膛上部的物料濃度也降低，其結(jié)果與一次風(fēng)過小相同。

(3)分離器效率。即使煤的顆粒特性達到要求，一次風(fēng)量也滿足設(shè)計條件，而物料分離器效率降低，也將使回料量減少3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識三、流化床的形成1.流化的形態(tài)當(dāng)空氣通過布風(fēng)板自下而上穿過物料時，整體床層隨空氣速度的不斷增大而呈現(xiàn)完全不同的狀態(tài)。3.3循環(huán)流化床的基礎(chǔ)知識1.固定床2.鼓泡流化床3.湍流流化床4.快速流化床5.氣力輸送流態(tài)化的典型形態(tài)a.溝流b.節(jié)涌非正常流化狀態(tài)稠密床料稀疏床料

溝流

節(jié)涌2.循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)不同位置的流動狀態(tài)湍流流化床快速流化床漩渦流動鼓泡流化床尾部煙道氣力輸送煙囪

3.4流化床鍋爐中煤的燃燒過程流化床鍋爐中煤的燃燒過程

a.顆粒被加熱和干燥b.揮發(fā)分的析出和燃燒c.煤顆粒膨脹和破裂(一次破碎)d.焦炭燃燒和再次破裂（二次破碎）燃燒過程揮發(fā)分燃燒

3.4流化床鍋爐中煤的燃燒過程一、煤顆粒的加熱和干燥1. 新鮮給煤進入床內(nèi)，立即被大量灼熱物料包圍并被迅速加熱到接近床溫→受到加熱、蒸發(fā)水分并被烘干2.隨煤的顆粒平均直徑dp↑→同樣的加熱速率下→加熱時間↑二、揮發(fā)份的析出和燃燒1.揮發(fā)分析出過程 煤顆粒因受高溫物料加熱分解并產(chǎn)生大量氣態(tài)可燃物質(zhì)2.揮發(fā)分析出階段 第一穩(wěn)定析出階段：500~600℃

第二穩(wěn)定析出階段：800~1000℃3.影響揮發(fā)分含量和組成成分的因素煤種、dp分布、加熱速率、初始T、最終T及其下的停留t、析出時的P

3.4流化床鍋爐中煤的燃燒過程4.影響揮發(fā)分析出時間的因素 煤質(zhì)、顆粒尺寸、床溫、煤顆粒加熱時間5.揮發(fā)分析出后達到著火溫度即燃燒

a.細煤顆粒：析出極快，迅速將細煤顆粒包圍燃燒，產(chǎn)生擴散火焰，燃燒所需時間很短

b.大顆粒：析出慢，爐內(nèi)摻混過程慢→影響因素：物料分布和流動6.揮發(fā)分析出與燃燒過程（1~10s）在氧和未燃揮發(fā)分邊界上進行，由界面處揮發(fā)分和氧的擴散控制煤顆粒擴散火焰位置取決于氧的擴散速率和揮發(fā)分析出速率7.揮發(fā)分析出、燃燒對煤顆粒著火性能的改善煤顆粒受熱→揮發(fā)分析出、燃燒→又加熱煤顆?！w粒溫度迅速升高→利于著火改變煤顆粒空隙結(jié)構(gòu)，改善焦炭的燃燒反應(yīng)

3.4流化床鍋爐中煤的燃燒過程三、焦炭的著火與燃盡1.焦炭——揮發(fā)分析出后剩下的固體物質(zhì)2.燃燒過程（比較復(fù)雜）

O2到達顆粒表面→在焦炭（多孔顆粒，總面積大）表面與C發(fā)生氧化反應(yīng)→CO2和CO3.焦炭燃燒工況(1)動力控制燃燒

a.受化學(xué)反應(yīng)速率控制（<<O2擴散速率）

b.發(fā)生在啟動過程（T低，化學(xué)反應(yīng)速率也低）及細顆粒燃燒（擴散阻力很?。?2)擴散控制燃燒

a.受擴散速率控制（<<化學(xué)反應(yīng)速率）

b.常見于大顆粒焦炭和高溫3.4流化床鍋爐中煤的燃燒過程(3)循環(huán)流化床內(nèi)焦炭燃燒過程 焦炭顆粒縮小→氣固傳輸速度增加→擴散控制→動力—控制→動力控制(4)炭顆粒周圍發(fā)生的一系列反應(yīng)方程式3.4流化床鍋爐中煤的燃燒過程四、煤顆粒的膨脹、破裂和磨損1.膨脹、破裂 熱爆性強的煤種，在爐內(nèi)被加熱干燥、析出V的同時會發(fā)生，甚至?xí)俅伪?.磨損 煤顆粒在運動中顆粒間存在相互碰撞摩擦等機械作用，從較大顆粒表面撕裂和磨損下來許多微小顆粒3.一級破碎 煤顆粒中析出的V在顆粒內(nèi)部產(chǎn)生高壓而使顆粒產(chǎn)生破裂4.二級破碎（只在V析出后） 焦炭處于動力控制燃燒或動力—擴散燃燒工況，焦炭內(nèi)部小孔增加，連接力消弱，若氣動力大于連接力，焦炭會破裂產(chǎn)生碎片顆粒5.滲透破裂 煤顆粒處于動力控制燃燒工況，整個焦炭均勻燃燒，所有內(nèi)部化學(xué)鍵急劇瓦解斷裂，同時產(chǎn)生破裂第四章循環(huán)流化床鍋爐的主體結(jié)構(gòu)4.1循環(huán)流化床鍋爐主體設(shè)備4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置4.3循環(huán)流化床鍋爐爐膛4.4物料循環(huán)系統(tǒng)4.5尾部煙道4.1循環(huán)流化床鍋爐主體設(shè)備循環(huán)流化床鍋爐的燃燒設(shè)備

布風(fēng)裝置給料系統(tǒng)

燃燒室煙風(fēng)系統(tǒng)

物料循環(huán)系統(tǒng)灰渣系統(tǒng)

尾部煙道點火裝置主體輔助4.1循環(huán)流化床鍋爐主體設(shè)備燃燒室旋風(fēng)分離器尾部煙道回料裝置布風(fēng)裝置循環(huán)流化床鍋爐主體設(shè)備的分布圖示

4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置一、風(fēng)室結(jié)構(gòu)

1.本廠風(fēng)室的結(jié)構(gòu)采用循環(huán)硫化床鍋爐最常見的水冷等壓風(fēng)室，其結(jié)構(gòu)特點是具有傾斜的底面，能使風(fēng)室的靜壓沿深度而保持不變，有利于提高布風(fēng)的均勻性。底邊傾角8°~15°2.本風(fēng)室由水冷壁圍成，水冷壁管子及與風(fēng)室相連的熱風(fēng)管道鋼板的內(nèi)側(cè)都焊有銷釘，并敷設(shè)一定厚度的隔熱耐火層。

風(fēng)室

燃燒室布風(fēng)板4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置風(fēng)室油槍入口3.風(fēng)室內(nèi)部結(jié)構(gòu)底面傾角立柱流化風(fēng)4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置來自一次風(fēng)管流化風(fēng)4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置二、布風(fēng)板

1.什么是布風(fēng)板定義：流化床鍋爐燃燒室下部的爐篦稱作布風(fēng)板。

2.布風(fēng)板的作用（1）支撐爐內(nèi)物料（2）合理分配一次風(fēng)，使通過布風(fēng)板及風(fēng)帽的一次風(fēng)流化物料，使之達到良好的流化狀態(tài)。

3.布風(fēng)板形式本廠采用水平布置水冷式布風(fēng)板。水冷式布風(fēng)板如圖所示

4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置布風(fēng)板的結(jié)構(gòu)形式V型回字型水平型傾斜型

本廠采用

4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置3.布風(fēng)板組成：本廠布風(fēng)板由后墻水冷壁管拉稀后形成4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置布風(fēng)板（紅線圍成的區(qū)域）布風(fēng)板實圖4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置三、風(fēng)帽1.什么是風(fēng)帽

風(fēng)帽是流化床鍋爐實現(xiàn)均勻布風(fēng)以維持爐內(nèi)氣固兩相流動的關(guān)鍵部件2.風(fēng)帽的作用

風(fēng)帽的作用在于使進入流化床的空氣產(chǎn)生第二次分流并具有一定的動能，以減少初始氣泡的生成和使底部粗顆粒產(chǎn)生強烈的擾動，避免粗顆粒的沉積，減少冷渣含碳損失。風(fēng)帽還有產(chǎn)生足夠的壓降、均勻布風(fēng)的作用。3.風(fēng)帽的類型（1）小孔徑風(fēng)帽（2）較大孔徑風(fēng)帽（3）定向風(fēng)帽4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置進風(fēng)口共8個小孔本廠采用的鐘式風(fēng)帽本廠采用六邊形風(fēng)帽共8個小孔4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置4.風(fēng)帽的布置4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置敷設(shè)于隔熱層之下風(fēng)帽隔熱層4.2循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置4.隔熱層

為避免布風(fēng)板受熱而撓曲變形，在布風(fēng)板上必須有一定厚度的隔熱層，即耐火保護層

4.3循環(huán)流化床鍋爐爐膛一、燃燒室（爐膛）結(jié)構(gòu)1.燃燒室的結(jié)構(gòu)形式本廠采用的爐膛結(jié)構(gòu)為下部收窄的立式長方形爐膛5.4m29.93m78°2.爐膛的結(jié)構(gòu)組成爐膛由膜式壁組成，為一個高29.93m寬7.2m深5.4m的燃燒室。爐膛頂部：前墻向后墻彎曲的水冷壁管形成布風(fēng)板：后墻管拉稀形成，深2.74m

風(fēng)室底部：后墻管拉稀形成前墻后墻東側(cè)墻西側(cè)墻爐膛2.74m側(cè)視圖風(fēng)室布風(fēng)板立體圖4.3循環(huán)流化床鍋爐爐膛爐膛內(nèi)景爐膛密相區(qū)內(nèi)況4.3循環(huán)流化床鍋爐爐膛二、爐膛的開口布置

1.給煤口(3個)

由煤倉經(jīng)給煤機把煤送入爐膛的進口

給煤口

4.3循環(huán)流化床鍋爐爐膛給煤口（外部）4.3循環(huán)流化床鍋爐爐膛2.返料口(2個)

未燃盡的碳和為反應(yīng)的脫硫劑經(jīng)旋風(fēng)分離器又回到爐膛的進口

返料口4.3循環(huán)流化床鍋爐爐膛

返料口4.3循環(huán)流化床鍋爐爐膛3.二次風(fēng)進口(包括了石灰石進口，前墻7個，后墻6個