鍋爐的基本知識(課件)

一、供熱鍋爐供熱鍋爐第一章基本知識

第二章燃料及燃燒計算第三章鍋爐熱平衡

第四章燃燒原理及燃燒設(shè)備

退出鍋爐及鍋爐房設(shè)備

1～5章第五章鍋爐水循環(huán)及汽水分離§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、天然氣等）的化學能轉(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：蒸汽鍋爐熱水鍋爐第一章§1.1概述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4．按燃燒方式分；5．按出口介質(zhì)壓力分；6．按鍋爐容量大小分；7．按介質(zhì)流動方式分；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)的學習重點節(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,提高機械化、自動化水平重點在于基本原理的理解和學習，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，燃燒將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為熱能3）安全附件——水位計、壓力表、安全閥2．鍋爐金屬鋼架及平臺樓梯二、鍋爐的工作過程1.燃料的燃燒過程第一章§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)）燃燒生成高溫煙氣，并排出灰渣的過程高溫煙氣

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)機灰渣和煙氣的排放第一章§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+對流對流高溫煙氣水冷壁過熱器（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。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。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：第一段用兩個漢語拼音字母代表鍋爐本體型式；第二段用一個漢語拼音代表燃燒方式；第三段用阿拉伯數(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。

第一段用阿拉伯數(shù)字表示額定蒸汽壓力或允許工作壓力；第二段用阿拉伯數(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Ⅱ類煙煤。:強制循環(huán)室燃鍋爐，額定熱功率為120MW，允許工作壓力為0.8MPa，出水溫度130℃，進水溫度為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．運煤、除灰系統(tǒng)2．送引風系統(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。——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燃料的燃燒計算

返回第二章燃料及燃燒計算§2.5鍋爐運行時煙氣分析及其應(yīng)用§2.1燃料的化學成分及其性質(zhì)第二章一、燃料的化學成分及其性質(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§2.1燃料的化學成分及其性質(zhì)

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。氮主要以有機氮形態(tài)存在，約占0.5~2%。高溫燃燒生成NOx，有害。第二章§2.1燃料的化學成分及其性質(zhì)5．水分(Water、Moisture)：燃料中的主要雜質(zhì)，約占5~60%。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；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、運輸條件1）可燃物減少，，著火困難，灰渣量增加，運行操作繁重；2），爐內(nèi)易結(jié)渣，使受熱面?zhèn)鳠釔夯?）

第二章§2.1燃料的化學成分及其性質(zhì)二、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準及換算1．燃料成分表示方法1）應(yīng)用基——以進入鍋爐房準備燃燒的煤為分析基準，以次為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、通風和熱工試驗的計算。2）分析基——在實驗室條件下（室溫20℃，相對濕度60%），風干后的煤樣作為分析基準3）干燥基——除去全部水分后的煤作為分析基準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aaa第二章§2.1燃料的化學成分及其性質(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

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。上述基準的換算關(guān)系如圖2-12．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2-13．全水分計算方法全水分是分析基水分和應(yīng)用基風干水分之和，由于其基準不同，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，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等可燃氣體和少量O2、CO2和N2組成；2)揮發(fā)分時煤分類的主要依據(jù)℃第二章§2.2煤的燃燒特性煤

種Vr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

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，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，燃燒通風不暢，易從通風孔隙中漏入灰坑2）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燃燒層通風不暢四、灰分的熔融特性——灰熔點灰分：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，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的溫度1.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)計或運行時，℃第二章§2.2煤的燃燒特性五、煤的可磨性——衡量煤的機械強度的特性可磨性系數(shù)：以風干狀態(tài)下的硬質(zhì)標準煤（一般以難磨的無煙煤Kkm=1為基準）與待磨煤在相同顆粒度的情況下，磨制成相同細度的煤粉，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，在完全燃燒時所放出的熱量(kJ/kg)；單位容積的氣體燃料在完全燃燒時所發(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：①H與氧的反應(yīng)；②燃料中的含水量Wy4．各成分分析的高、低位發(fā)熱量間的關(guān)系

1）

2）

3）

4）

5．發(fā)熱量的測定采用氧彈測熱儀

p16圖2-26．發(fā)熱量的計算

kJ/kgkJ/kgkJ/kgkJ/kg第二章§2.2煤的燃燒特性1)門捷列夫經(jīng)驗計算公式

kJ/kg

2）煤碳科學研究院（p16式2-12）

3）計算值與實測值的誤差

當時，

kJ/kg

當時，

kJ/kg7．標準煤——國際上法定的能量折算單位，即

kJ/kg kg/h8．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,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§2.2煤的燃燒特性

9．發(fā)熱量作為煤種細分類的依據(jù)之一揮發(fā)分和應(yīng)用基低位發(fā)熱量第二章§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=81~87%，Hr=11~14%)，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.無煙煤第二章§2.3鍋爐燃料=40600~43100kJ/kg。特點：

1)氫含量多，發(fā)熱量高，極易著火與燃燒，2)可以方便地實現(xiàn)管道輸送，便于運行調(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，必須重視防火、防爆，避免意外事故。

2．燃料油的特性指標

1）粘度

第二章§2.3鍋爐燃料

粘度是液體對其自身流動具有的阻力，是表征流動性能的特性指標。粘度大，流動性能差，在管內(nèi)輸送時阻力就大，裝卸和霧化都會發(fā)生困難。恩氏粘度——是以200ml試驗重油在溫度為t℃時，從恩氏粘度計中流出的時間與

200ml溫度為20℃的蒸餾水從同一粘度計中流出的時間之比，即

式中

為粘度計常數(shù)或K值，=51±ls。

(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，重油在運輸、裝卸和燃用時都需要預(yù)熱。

(2)通常要求油噴嘴前的重油溫度在100~C以上，粘度不大于42）閃點和燃點閃點——在大氣壓下，重油表面油氣和空氣的混合物在標準條件下接觸明火時，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——當油面上的油氣與空氣的混合物遇明火能著火持續(xù)燃燒(持續(xù)時間不少于5s)的最低油溫。重油的上閃點為80~130℃，燃點比閃點高10～30℃。閃點是防止油發(fā)生火災(zāi)的一個重要指標，因此燃料油的預(yù)熱溫度必須低于閃點。對于敞口容器中的油溫至少應(yīng)比閃點低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——重油在傾斜45o的試管中，經(jīng)過1min不發(fā)生流動變化的最低溫度。重油凝固點與所含石蠟含量有關(guān),含蠟量越高,油的凝固點越高。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80~98%，其次是烷屬重碳氧化合物和H2S，還含有少量N2、CO2、H2O和礦物雜質(zhì)，發(fā)熱量很高，=33490~37680kJ/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?？扇細怏wCO約占20~30%，H2約占5~15%；惰性氣體CO2約占5~15%，N2約占45~55%，=4200~6300kJ/Nm3。

含量高達60~80g/Nm3；通常作為工業(yè)爐或鍋爐摻加燃料。3）焦爐煤氣是冶金企業(yè)煉焦的副產(chǎn)品，H2月占46~61%，CH4=21~30%，N2=7~8%，CO2=2~3%,=16300~17200kJ/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

等為氣體成分低位發(fā)熱量，見表2-9（p24）

第二章§2.4燃料的燃燒計算基本假設(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算。

一、理論空氣量及過量空氣系數(shù)1.理論空氣量的計算第二章§2.4燃料的燃燒計算理論空氣量的經(jīng)驗計算公式：pp262．過量空氣系數(shù)、實際空氣量和漏風系數(shù)1）過量空氣系數(shù)——燃燒時實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

2）實際空氣量：

Nm3/kg3）漏風系數(shù)鍋爐運行時，爐中處于負壓工作狀態(tài)，爐外冷空氣從爐墻、門孔幾個受熱面貫穿墻處漏入爐內(nèi)，使爐內(nèi)過量空氣系數(shù)煙煙氣流程逐第二章§2.4燃料的燃燒計算漸增大，其值為：

各受熱面漏風量：

Nm3/kg二、燃燒生成煙氣量完全燃燒時煙氣成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N21．理論煙氣量的計算(α=1)——不含有O2

Nm3/kgNm3/kg（四個來源）

Nm3/kg第二章§2.4燃料的燃燒計算理論煙氣量的經(jīng)驗計算公式：pp.27~28

2．實際煙氣量的計算(α>1)——含有過量O21）過量空氣中氧容積：

Nm3/kg2）過量空氣中氮容積：

Nm3/kg3）過量空氣中水蒸汽容積：

Nm3/kg4）實際煙氣量——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燃料的燃燒計算1．理論空氣的焓——每kg固體(液體)燃料燃燒時所需理論空氣量，在等壓下，從0℃加熱到

℃所需要的熱量，單位kJ/kg

kJ/kg（查表2－10）

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/kgkJ/kg式中

等由表2-10查?。╬p.29）

3．實際煙氣焓1）煙氣中過量空氣的焓：

kJ/kg2）實際煙氣的焓：

kJ/kg

第二章§2.4燃料的燃燒計算afh——入爐燃料灰分隨煙氣帶出的灰分重量比，稱飛灰份額，層燃爐afh＝0.2~0.3，煤粉爐afh＝0.85~0.9。只有當燃料中灰分很大時，才需加以考慮，即：

例題：作業(yè)：2，3，5第二章§2.5鍋爐運行時煙氣分析及其應(yīng)用一、煙氣分析的目的在鍋爐運行時，通過煙氣取樣分析，計算出CO、、，從而了解和掌握鍋爐實際燃燒情況，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燃料完全燃燒時產(chǎn)生的煙氣成分：RO2、N2、H2O；第二章§2.5鍋爐運行時煙氣分析及其應(yīng)用2．燃料完全燃燒時產(chǎn)生的煙氣成分：RO2、N2、H2O、O2；3．燃料不完全燃燒時產(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鍋爐運行時煙氣分析及其應(yīng)用2）色譜層析儀

3）紅外線煙氣分析儀2．測定：（由鍋爐實驗完成）

四、煙氣成分測定的計算

1.； 2.3.；4.五、煙氣分析結(jié)果的應(yīng)用1．煙氣量的計算第二章§2.5鍋爐運行時煙氣分析及其應(yīng)用Nm3/kg2．煙氣中CO含量的計算1）燃料特性系數(shù)——只與燃料的可燃成分有關(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含量的計算%第二章§2.5鍋爐運行時煙氣分析及其應(yīng)用4）不完全燃燒RO2的計算%

5）完全燃燒方程式

6）在理論空氣下完全燃燒時，，，則

%3．過量空氣系數(shù)的計算1）不完全燃燒時α的計算

第二章§2.5鍋爐運行時煙氣分析及其應(yīng)用2）完全燃燒時α的計算

3）完全燃燒時α的近似計算

在鍋爐實際運行時，CO的含量一般都不高，可是為完全燃燒，而干煙氣中的氮氣接近

79%，即N2=79%，則：

在鍋爐實際運行中，常采用O2和RO2表監(jiān)控第二章§2.5鍋爐運行時煙氣分析及其應(yīng)用習題課：

1.成分分析基準

2.燃燒計算

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)濟指標，它表明鍋爐設(shè)備的完善程度和運行管理的水平。提高鍋爐熱效率以節(jié)約燃料，是鍋爐運行管理的一個重要方面。

為了全面評定鍋爐的工作狀況，必須對鍋爐進行測試，這種試驗稱為鍋爐的熱平衡(或熱效率)試驗。通過測試進行分析概括了解鍋爐熱效率的影響因素得出較先進的運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)，作為設(shè)計鍋爐和改進運行的可靠依據(jù)。

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：

kJ／kg(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——排出煙氣帶走的熱量，稱為鍋爐排煙熱損失，kJ/kgQ3——未燃完可燃氣體所帶走的熱量，稱為氣體不完全燃燒熱損失（化學不完全燒熱損失），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。Qr

Q5

Q2

Q6

Q3

Q4

Q1

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數(shù)來表示，即：2．燃料帶入鍋爐的熱量Qr它由以下幾個部分組成：1）燃料的物理顯熱ir

（1）固體燃料應(yīng)用基比熱：kJ/kg?℃

（2）液體燃料應(yīng)用基比熱：kJ/kg?℃

2）蒸汽帶入熱Qzq——當用蒸汽霧化重油或噴入鍋爐蒸汽時考慮式中2500——排煙中蒸汽焓近似值，kJ/kg第三章§3.1鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率3）外來熱量Qwl——當用鍋爐范圍以外的廢氣、廢熱等來預(yù)熱空氣時考慮

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）鍋爐每小時有效利用熱量Qgl

kJ/kgkJ/h（1）飽和蒸汽焓：

（2）熱水鍋爐每小時有效利用熱量Qglr--汽化潛熱，kJ/kgW--蒸汽濕度

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）鍋爐每小時有效利用熱量Qgl

kJ/kgkJ/h（1）飽和蒸汽焓：

r--汽化潛熱，kJ/kgW--蒸汽濕度

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、出熱水的焓，kJ/kg；所以，

2．鍋爐反平衡熱效率

%

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。第三章§3.1鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率r--汽化潛熱，kJ/kgW--蒸汽濕度

熱平衡試驗在精度上有一定要求：

(1)只進行正平衡試驗，要求應(yīng)進行兩次測試偏差在4%以內(nèi)

(2)同時進行正、反平衡實驗時，兩種方法測試偏差應(yīng)在5%以內(nèi)(3)只以反平衡法進行測定時，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?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)每度電的標準煤，kg/kWh，取0.407kg/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的影響當燃用灰分含量高和灰分熔點低的煤時，它的固態(tài)可燃物被灰包裹，難以燃盡，灰渣損失大。當燃用揮發(fā)物低而焦結(jié)性強的煤時，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，既加重司爐撥火的工作量，又增加灰渣損失。當燃用水分低，焦結(jié)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。

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，如機械威風力拋煤機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，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，二次風以及爐排的大小，長短和通風孔隙的大小等對燃燒都有影響。如爐排的通風孔隙較大面又燃用細末多的燃料時，漏煤損失就會有較大的增加。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．鍋爐運行工況對q4的影響運行時鍋爐負荷增加，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，層燃爐運行時的煤層厚度、鏈條爐爐排速度以及風量分配，煤粉爐運行時的煤粉細度及配風操作等對q4也有影響。過量空氣系數(shù)對q4也有影響，如太低，q4會增加，而隨稍增，則q4會有所降低。

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算1．測定數(shù)據(jù)在鍋爐正常運行工況下，定時收集：、、（kg/h）取樣分析：(1)可燃物百分數(shù)：Rhz、Rlm、Rfh(%)；(2)可燃物的發(fā)熱量：

（kJ/kg）

2．計算公式

（kJ/kg）

%（kJ/kg）

（kJ/kg）

（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中，飛灰量很難準確測定，一般通過灰平衡方法解決灰平衡：進入爐內(nèi)燃料的總灰量應(yīng)等于灰渣、漏煤及飛灰之和

令：,則：灰平衡方程為：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等可燃氣體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，使煙氣中一些可燃氣體未能燃盡而離開爐子，增大q3損失。當爐內(nèi)水冷壁布置過多時，會使爐膛溫度過低，不利于燃燒反應(yīng)，也會增大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，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)、二次風的引入和分布以及爐內(nèi)氣流的混合與擾動等都影響q3的大小。a取得過小；a取得過大；層燃爐燃料層過厚；當負荷增加時……第三章§3.3氣體不完全燃燒熱損失q3三、氣體不完全燃燒熱損失的測定及計算1．測定用煙氣分析方法測出（Nm3/kg燃料）

2．計算公式

%式中：，Nm3/kg燃料 ：是考慮固體不完全燃燒的修正；實際燃燒的燃料量

CO2、H2、CH4：干煙氣中CO、H2、CH4的容積百分數(shù)，由熱平衡試驗通過驗器分析儀測得。由于實際運行中，煙氣中H2、CH4的含量極少，可忽略不計，計算簡化：

第三章§3.3氣體不完全燃燒熱損失q33．缺少元素成分資料時

第三章§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，其溫度比進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12~15℃，q2將提高1%。排煙溫度過低經(jīng)濟上是不合理的，甚至技術(shù)上是不允許的。（1）

因尾部受熱面處于低溫煙道，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）

為了避免尾部受熱面的腐蝕，排煙溫度也不宜過低。當然用含硫分較高的燃料時，排煙溫度相應(yīng)要高一些。

因此必須根據(jù)燃料與金屬耗量進行技術(shù)經(jīng)濟比較來合理確定排煙溫度。供熱鍋爐的排煙溫度在150~200℃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)，煙道各處漏風量及燃料所含水分。如爐墻及煙道漏風嚴重，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，在鍋爐安裝施工時應(yīng)重視爐墻，煙道等砌筑的嚴密性。

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)。減小出口過量空氣系數(shù)，q2可以降低，但q3、q4會增加。所以合理的值應(yīng)使q2、q3、q4三項熱損失的總和最小，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)驗公式：%

二、計算公式%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)境溫度鍋爐負荷大小第三章§3.5散熱損失三、計算公式1．計算式中：——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．查圖當鍋爐實際蒸發(fā)量與額定量相差超過25%時，實際散熱損失為： %其中：——查圖值，%

D、D’——鍋爐的額定蒸發(fā)量和實際蒸發(fā)量，t/h3．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600~800℃造成的熱損失。層燃爐：℃；煤粉爐：固態(tài)排渣當，℃，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入鍋爐汽水系統(tǒng)時造成的熱損失。 %式中：Hlq：面向爐膛的水冷面積；m2； 116×103：無測定數(shù)據(jù)時，假定每m2水冷面積所吸收的熱量，W/m2

Qgl：鍋爐每小時有效吸熱量，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、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點§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復雜的化學—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行層狀燃燒的爐子，如：手燒爐、鏈條爐、拋煤機爐等；2.室燃爐——燃料呈霧狀細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.燃料燃燒的幾個階段：§4.1燃料燃燒的基本概念

著火前的熱力準備階段；

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間及燃燒空間；及時排出低溫燃燒產(chǎn)物（如：低溫煙氣和灰渣）。第四章§4.1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復雜的化學—物理過程，燃燒速度取決于化學條件和物理條件。反應(yīng)速度——單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物消耗或產(chǎn)物生成的摩爾數(shù)，mol/(m3?s)。燃燒技術(shù)中常采用爐膛容積熱強度qv和面積熱強度qf來表征燃燒反應(yīng)速度。

1.化學條件：燃料氧化反應(yīng)的化學反應(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.物理條件：燃燒空氣與燃料的相對速度，氣流擴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散速度，包括氧氣向碳粒表面的擴散和燃燒產(chǎn)物的反向擴散。

單相反應(yīng)；多相反應(yīng)（異相反應(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，分子平均動能增加，碰撞機會增加。

濃度：提高，碰撞機會增加壓力：提高，單位體積分子數(shù)增加，碰撞機會增加

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——表征化學反應(yīng)速度的常數(shù)；K0——頻率因子；

R——通用氣體常數(shù)，R＝8.314kJ/(mol.K)；E——化學反應(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.氣流擴散能力對燃燒速度的影響氣流擴散能力決定于氧氣濃度，遵循如下關(guān)系式：

M——表征氣流擴散速度的量；Dk——擴散速度常數(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反應(yīng)速度的工況，動力燃燒工況所在的燃燒區(qū)域為動力燃燒區(qū)動力燃燒區(qū)：擴散燃燒區(qū)：過渡燃燒區(qū)：燃燒速度取決于氣流的擴散速度的工況，擴散燃燒工況所在的燃燒區(qū)域為擴散燃燒區(qū)動力燃燒區(qū)及擴散燃燒區(qū)之間的區(qū)域為過度燃燒區(qū)第四章§4.1燃料燃燒的基本概念層燃爐燃燒d＝15～25mm的煤塊時，溫度只需達到1000～1100℃左右，燃燒即處于擴散燃燒區(qū)，在保證火床穩(wěn)定的情況下，必須加強送風，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(d＝100μm)，溫度達到1700℃以上，燃燒才能進入擴散燃燒區(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)甚至動力燃燒區(qū)中燃燒。所以，強化燃燒必須同時提高爐膛溫度和加強燃料與空氣的混合。第四章§4.1燃料燃燒的基本概念四、著火1.鏈式著火：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。在實際燃燒過程中，不可能有單純的支鏈著火或熱力著火，往往是兩種同時存在，并相互促進。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，支鏈著火則起主導作用。五、混合

擴散;自由射流;平行射流;相交射流;

旋轉(zhuǎn)射流;一次風和二次風

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⑴爐排面積可見熱強度：單位面積的爐排，在單位時間內(nèi)所燃燒的煤的放熱量

⑵爐膛容積可見熱強度：單位面積的爐膛，在單位時間內(nèi)所燃燒的煤的放熱量kw/m2

kw/m2

2.室燃爐⑴爐膛截面可見熱強度：kw/m2⑵爐膛容積可見熱強度：kw/m2

第四章§4.1燃料燃燒的基本概念3.爐膛設(shè)計步驟

（1）根據(jù)給定參數(shù)（D、T、P和燃料種類），估計燃料消耗量（2）查表選取qv,qR

（3）利用公式計算爐排面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)計算

第四章§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

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,一般為鑄鐵板狀爐排20%~40%大塊高揮發(fā)分的煙煤褐煤條狀爐排8%~12%低揮發(fā)分、低灰熔點的煤勤、快、少、勻三、雙層爐排結(jié)構(gòu)第四章§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

一、鏈條爐

1．鏈條爐的構(gòu)造

爐排重力煤斗運動爐排的有效長度冷卻煤閘門送風除渣板（老鷹鐵）升降控制渣斗燃燒1）鏈條爐排有效長度：煤閘門到除渣板的爐排長度，實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，一般貼近運動著的爐排，主要作用有：

保護爐墻防止側(cè)墻粘渣結(jié)瘤，確保爐排上煤的橫向均布

第四章§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

2.鏈條爐排結(jié)構(gòu)1）爐排通風截面比：爐排通風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：p593.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)煤在排層面上的燃燒過程分四個燃燒區(qū)段：Ⅰ—新煤預(yù)熱、干燥區(qū)(距煤閘門200~300mm范圍內(nèi))；Ⅱ—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、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

Ⅲ—焦炭燃燒區(qū)：Ⅲa—焦炭氧化燃燒區(qū)；Ⅲb—焦炭燃燒還原區(qū)；Ⅳ—灰渣形成、余燃、冷卻區(qū)（在擋渣器尖端之前400~500mm范圍內(nèi)）。(3)新煤進入爐內(nèi)呈“單向引火”，燃用低揮發(fā)份的煤，必須借助于爐拱加強著火，其煤種適應(yīng)能力差。

單面引火：

雙面引火：機械化操作：(4)機械化連續(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）。

4.鏈條爐燃燒改善措施：

第四章§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

1）分段送風：a-b—曲線為統(tǒng)倉送風時爐內(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為鏈條爐分段送風后各個燃燒區(qū)段實際空氣量分布情況。

4.鏈條爐燃燒改善措施：

圖表第四章§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點注：鏈條爐燃用高揮發(fā)份優(yōu)質(zhì)煙煤時，一般采用開式爐膛。

褐煤煙煤無煙煤h11400～2200mm1600～2600mm1600～2600mmα1(0.3～0.4)l(0.1～0.2)l(0.1～0.25)lh2800～1100mm800～1100mm900～1300mmα2(0.25～0.35)l(0.25～0.35)l(0.6～0.7)lh400～550mm400～550mm400～550mmα12°～18°12°～18°8°～10°第四章§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

(2)鏈條爐爐拱的作用

鏈條爐前拱（點火拱）主要將爐內(nèi)火焰和高溫煙氣的輻射熱聚集于爐排前端的新煤區(qū)，加速新煤著火前的熱力準備階段及揮發(fā)份逸出著火形成的完成；并和后拱形成喉口，加速爐內(nèi)高溫煙氣的擾動。鏈條爐后拱主要利用爐膛負壓，有效地將爐排后端上方空間的高溫煙氣流和過量空氣流導向燃燒中心，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煤層面上，形成“火雨”加速新煤的引燃；同時，使煙氣中的焦炭粒子和CO延長了在爐內(nèi)的燃燒時間，與過量氧充分混合完全燃燒。

(3)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§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

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

3）增設(shè)二次風：

作用:鏈條爐二次風(熱空氣、蒸汽)一般布置在前、后拱喉口部位向下傾斜5~10°（嚴禁二次風在有效射程內(nèi)直接吹射到煤的燃燒層面上），主要用來加速爐內(nèi)高溫煙氣的擾動：使煙氣中的焦炭粒子和CO延長了在爐內(nèi)的燃燒時間，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)高溫煙氣流動力場，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。

②當燃用低揮發(fā)份優(yōu)質(zhì)煙煤時，二次風一般布置在后拱，除加速爐內(nèi)高溫煙氣的擾動外，還可以將火焰和高溫煙氣的輻射熱導向前拱區(qū)，加速新煤著火前的熱力準備階段及揮發(fā)份逸出著火。①

當燃用高揮發(fā)份優(yōu)質(zhì)煙煤時，二次風一般布置在前拱，除加速爐內(nèi)高溫煙氣的擾動外，還可以將火焰和高溫煙氣的輻射熱導向燃燒中心，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、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

二次風的風壓一般為2000～4000Pa；二次風的風量及風速：

褐煤煙煤無煙煤占總給風量（％）875出口風速（m/s）6560～6550～60二次風的布置方法和原則:前墻布置——產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)四角切園5．鏈條爐的運行1）燃料性質(zhì)對鏈條爐燃燒的影響第四章§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

5．鏈條爐的運行1）燃料性質(zhì)對鏈條爐燃燒的影響(1)

煤的粒度：堆積，通風阻力(2)煤的粘結(jié)性：通風(3)水分：與著火燃盡的關(guān)系(4)灰分：灰熔點

2）鏈條爐的燃燒調(diào)節(jié)出力主要取決于燃料層厚度、送風量和爐排速度。(1)燃料層厚度的調(diào)節(jié)：100～150mm(2)給料速度(3)送風量調(diào)節(jié)：對適應(yīng)負荷的變動最為靈敏當鍋爐負荷變化時，總是先調(diào)節(jié)送風量，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、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

二、拋煤機鏈條爐1.拋煤機鏈條爐的結(jié)構(gòu)及工作原理拋煤機鏈條爐是由爐子前墻布置2~3臺機械、風力拋煤機，將煤自前而后地均勻拋撒在倒轉(zhuǎn)鏈條爐排上燃燒2.拋煤機鏈條爐的燃燒過程及其特點煤的顆粒大小經(jīng)拋煤機拋撒，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)拋落的新煤顆粒總是均勻復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；燃燒強烈，爐子熱慣性小，負荷調(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120~150mm的灰渣層，爐排的冷卻度較好，提高了爐排熱強度。煤的燃燒層呈簿煤層的燃燒特點，火床上方空間的氣體成分變化情況比鏈條爐均勻,故拋煤機鏈條爐的分段送風，相對比鏈條爐分段送風分的段數(shù)少一些。第四章§4.2手燒爐、鏈條爐、拋煤機鏈條爐及其燃燒特點

3.拋煤機鏈條爐的爐膛結(jié)構(gòu)及其二次風

（1）由于拋煤機鏈條爐的著火條件優(yōu)越，及其火床上方空間的氣體成分變化情況比較均勻，一般采用無拱的開式爐膛；由于拋煤機使煙氣中飛灰較大，為此，拋煤機鏈條爐的爐膛比鏈條爐爐膛高一些。（2）拋煤機鏈條爐的二次風，一般布置在拋煤機上方和后墻水冷壁下方：

布置在拋煤機上方的二次風略向下傾斜一些，原則上二次風的有效射程不干擾拋煤行程為上；主要將由拋煤機拋出的(0~1mm)細小煤屑壓回火床上燃燒，以此減少飛灰損失；在后墻水冷壁下方布置的二次風略向上傾斜一些，主要防止由拋煤機拋出的大顆粒的煤(~30mm)拋落時，會對后墻下部水冷壁管和后墻等造成磨損或砸壞事故。第四章§4.3煤粉爐一、煤粉爐特點

煤粉爐的燃煤磨制成煤粉，并與空氣混合成霧狀氣粉混合物噴射到爐內(nèi)呈懸浮狀態(tài)燃燒。煤粉爐的容量和燃燒率的提高，不受爐排面積可見熱強度的限制；燃燒效率高；爐膛體積較大;燃燒調(diào)節(jié)和運行管理易實現(xiàn)自動化。(1)(3)(2)(4)二、煤粉的基本性質(zhì)

第四章§4.3煤粉爐1.煤粉的性質(zhì)(1)由煤粉制備系統(tǒng)磨制成1000μm以下(20～50μm居多)不規(guī)則的細小顆粒組成；

(2)剛磨制的煤粉，有較強的吸附空氣的能力，其流動性便于管道輸送；干煤粉疏松性好，輕輕堆放時的自然傾角為25~30°，堆積重度為0.45~0.5t/m3；(3)煤粉與空氣接觸面增大了若干倍，對于高Vdaf的煤粉與空氣混合成霧狀氣粉混合物，一旦遇到火源迅速燃燒，其體積迅猛擴展將產(chǎn)生0.2~0.3MPa的爆炸壓力；(4)影響煤粉爆炸的因素有：高Vdaf、過細的煤粉細度Rx、煤粉濃度、霧狀氣粉混合物的含氧濃度、及其溫度、流速、濕度等。

?

高Vdaf的煤粉易自燃自爆，而Vdaf<10%的煤粉無爆炸危險?煤粉濃度的危險濃度下限：泥煤0.16~0.18kg/m3、褐煤0.16~0.25kg/m3、煙煤0.32~0.4kg/m3；而煤粉濃度在1.2~2kg/m3范圍內(nèi)為爆炸危險濃度；

第四章§4.3煤粉爐?輸粉氣流的含氧濃度（其體積比）降低到15%~16%時，一般不易引起爆炸；?煤粉制備系統(tǒng)中煤粉管道應(yīng)有一定的傾斜角度，使管內(nèi)的氣粉混合物有適當?shù)牧魉?6~30m/s：流速過高易引起爆炸；流速過低易造成氣粉分離，煤粉在管內(nèi)沉積而失去流動性；?

Vdaf高而細度又細的煤粉極易引起爆炸，對0.1mm細度的煙煤粉不會引起爆炸；?Vdaf高的褐煤和煙煤，當煤粉水分稍大于固有水分時，一般不會自燃自爆。2.煤粉的細度

1)煤粉細度Rx

將磨制的煤粉用標準篩孔尺寸的篩子進行篩分，篩分后殘留在篩面上粗煤粉的重量與煤粉篩分前總重量的百分比：第四章§4.3煤粉爐式中：x—標準篩孔的內(nèi)邊長度μm；a—殘留在篩面上的粗煤粉重量,g；b—通過標準篩孔篩分后的細煤粉重量,g；

篩號每cm2的篩孔數(shù)篩孔的內(nèi)邊長度(μm)金屬絲直徑d(μm)309002001307049009055對于磨礦產(chǎn)品，汽顆粒分布符合分布：

式中：b——反映顆粒粗細程度，在相同n條件下，b越大，Rx越小

n——均勻性系數(shù)，n越大，煤粉越均勻，n=0.8~1.32)煤粉的均勻度

煤粉顆粒的品質(zhì)特性只用煤粉細度表示還不夠全面，還應(yīng)以煤粉的均勻度表述。如：有甲、乙兩種煤粉，其R90值相等，但甲種煤％第四章§4.3煤粉爐粉留在篩面上的煤粉中較粗的顆粒比乙種煤粉要多，而通過標準篩孔的煤粉中較細的顆粒也比乙種煤粉多，則甲種煤粉就不均勻。粗顆粒多不完全燃燒熱損失大；細顆粒多，磨制時的電耗和金屬消耗增大，故均勻性不好的煤粉燃燒和煤粉制備時的經(jīng)濟性差。煤粉的均勻性一般以煤粉顆粒的均勻性指數(shù)n表示，n值一般接近于1，n值越大，煤粉的均勻性就越好。

3)煤的經(jīng)濟細度

經(jīng)濟細度：與所對應(yīng)的煤粉的細度。褐煤的經(jīng)濟細度：R90=40%~60%；

煙煤的經(jīng)濟細度：R90=25%~40%

無煙煤的經(jīng)濟細度：R90=6%~14%。

第四章§4.3煤粉爐三、煤粉的燃燒過程（以D=670t/h煤粉爐為例）

1.煤粉由運載它的空氣（一次風）噴入爐膛后，受到爐內(nèi)火焰和高溫煙氣的輻射熱的加熱，一般在噴入爐膛300~500mm處完成著火前的熱力準備階段及揮發(fā)份逸出著火，到1~2m處大部分揮發(fā)份逸出燃盡，而無煙煤要在離燃燒器噴口4m處；2.在揮發(fā)份逸出燃盡的同時，高溫的焦炭顆粒在二次風的及時混合下，一般到10~20m處才燃燒完全或接近完全燃燒；3.無煙煤在20m處已達到97%，到爐膛出口28m處燃盡率增加不到1%；褐煤和煙煤在一半火焰長度上燃盡率可達98%，4.煤粉氣流中一次風量只要能把煤粉受熱析出的揮發(fā)份燃燒完即可。因此,一次風量應(yīng)近似地等于干燥無灰基中的揮發(fā)份含量Vdaf：第四章§4.3煤粉爐不同煤種煤粉燃燒的一次風率r1

煤

種Vdaf(％)一次風率r1(%)直流燃燒器旋流式燃燒器無煙

煤2~815~20

貧

煤8~19

15~20煙

煤20~30

25~30

30~40≈30

30~40褐

煤40~5035~40第四章§4.3煤粉爐四、磨煤機其工作性能對煤粉細度、煤粉出力、磨煤電耗、磨煤機金屬耗量和干燥煤粉的能力等有影響。破碎機理：壓碎、擊碎和研碎1.豎井式磨煤機

750~1500rpm，多排高速旋轉(zhuǎn)的重錘，其粗粉分離主要靠轉(zhuǎn)子上方的豎井。產(chǎn)生微弱的通風力,與阻力小的燃燒器配合，多用于中小型鍋爐.錘頭磨損很快，即使用耐磨合金鋼制造或耐磨合金堆焊，一般壽命都不到600h。

2.風扇式磨煤機750~1500rpm，風扇式磨煤機本身就是排粉機，其葉輪很厚，葉輪和外殼護板都用錳鋼制成；能產(chǎn)生1500~3500Pa的壓頭，因此它既能磨煤粉又能克服煤粉系統(tǒng)的阻力，完成輸送煤粉及一次風的任務(wù),適合磨制高水份、高揮發(fā)份的褐煤和高可磨度(Kkm)的煙煤。第四章§4.3煤粉爐3.球磨機（低速磨煤機）：1)筒式球磨機是中間儲倉式煤粉制備系統(tǒng)中主要設(shè)備，其筒體內(nèi)壁裝設(shè)波浪形鑄鋼護板，內(nèi)徑Dn=2~4m，筒長