鍋爐燃料及燃燒設(shè)備

鍋爐燃料及燃燒設(shè)備第一節(jié)煤的成分及主要特性一、煤的組成特性1、煤的元素分析碳、氫、氧、氮、硫可燃質(zhì)2、煤的工業(yè)分析水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分第2頁,共44頁，2024年2月25日，星期天3、煤的成分計(jì)算基準(zhǔn)收到基

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%空氣干燥基

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%第3頁,共44頁，2024年2月25日，星期天干燥基

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%干燥無灰基

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%第4頁,共44頁，2024年2月25日，星期天4、煤的計(jì)算基準(zhǔn)的換算

x=Kx0第5頁,共44頁，2024年2月25日，星期天二、煤的發(fā)熱量1、定義彈筒發(fā)熱量高位發(fā)熱量低位發(fā)熱量第6頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2、換算3、以收到基低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)的其他概念（1）標(biāo)準(zhǔn)煤（2）折算成分

折算水分折算灰分折算硫分第7頁,共44頁，2024年2月25日，星期天三、煤灰的結(jié)渣和積灰特性1、灰的性質(zhì)變形溫度DT軟化溫度ST流動(dòng)溫度FT

短渣長渣第8頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2.煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性煤的粘結(jié)性是指煤在隔絕空氣受熱后能否粘結(jié)其本身或惰性物質(zhì)(即無粘結(jié)能力的物質(zhì))或焦塊的性質(zhì)；煤的結(jié)焦性是指煤粒在隔絕空氣受熱后能否生成優(yōu)質(zhì)焦炭(即焦炭的強(qiáng)度和塊度符合冶金焦的要求)的性質(zhì)。第9頁,共44頁，2024年2月25日，星期天3.煤的耐熱性煤塊在加熱時(shí)保持原有粒度的性能。4.反應(yīng)性和可燃性反應(yīng)性指煤的反應(yīng)能力,也就是燃料中的碳與二氧化碳及水蒸汽進(jìn)行還原反應(yīng)的能力?？扇夹灾溉剂现械奶寂c氧發(fā)生氧化反應(yīng)的速度，即燃燒速度。5．煤的可磨性煤研磨成粉的難易程度。

第10頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)液體燃料的性質(zhì)1．粘度流體本身阻滯其質(zhì)點(diǎn)相對(duì)滑動(dòng)的性質(zhì)稱為流體的粘性。2．凝固點(diǎn)燃油由液態(tài)凝成固態(tài)時(shí)的溫度叫凝固點(diǎn)。3．閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)當(dāng)油面上的油氣達(dá)到一定濃度時(shí)，如有火源，則會(huì)發(fā)出短暫的閃光，此時(shí)的油溫叫該油的閃點(diǎn)。當(dāng)油面上的油氣與空氣的混合物遇明火能著火連續(xù)燃燒，持續(xù)時(shí)間不少于5s時(shí)，此時(shí)的最低油溫為其燃點(diǎn)。4．相對(duì)密度將20℃時(shí)油品與4℃時(shí)的同體積水的質(zhì)量比，作為油品的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)密度。第11頁,共44頁，2024年2月25日，星期天5．硫分6．爆炸性當(dāng)燃油蒸氣在與空氣的混合物中的含量(體積分?jǐn)?shù))達(dá)到某個(gè)范圍時(shí)，遇到明火就會(huì)爆炸，這個(gè)含量范圍就是該燃油的爆炸范圍，其最小含量值和最大含量值分別稱為爆炸下限和爆炸上限。7．靜電特性油是不良導(dǎo)體，它與空氣、鋼鐵、布等摩擦容易產(chǎn)生靜電。電荷在油面上積聚能產(chǎn)生很高的電壓。一旦放電，就會(huì)產(chǎn)生火花，使油發(fā)生燃燒甚至爆炸。8．灰分燃油中灰分很少，但含有釩、鈉、鉀、鈣等元素的化合物。釩和鈉在燃燒過程中生成釩酸鈉，其熔點(diǎn)約為600℃，在壁溫高于610℃的過熱器受熱面上，會(huì)生成對(duì)各種鋼有腐蝕作用的液膜，造成高溫腐蝕。9．殘?zhí)及阎赜驮诟綦x動(dòng)空氣的條件下加熱時(shí)，蒸發(fā)出油蒸氣后所剩下的一些固體碳素。10．摻混性把不同來源的重油摻混使用時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)瀝青、含蠟物質(zhì)等固體沉淀物或膠狀半凝固體，這樣就會(huì)造成輸送管路的堵塞和停產(chǎn)等嚴(yán)重生產(chǎn)事故。第12頁,共44頁，2024年2月25日，星期天一、煤的燃燒特性

1.煤的常規(guī)特性及對(duì)鍋爐工作的影響揮發(fā)分的影響水分的影響灰分的影響灰渣熔融性的影響硫分的影響第三節(jié)煤的著火及燃燒特性第13頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2.碳?xì)浔菴/H表示煤的燃燒難易程度3.燃料比FC/Vdaf表示燃煤著火和燃燒的難易程度4.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(dá)到15℃/min時(shí)所需要的加熱溫度。很顯然，煤的反應(yīng)指數(shù)愈大，表明這種煤越難著火和燃燒。第14頁,共44頁，2024年2月25日，星期天5.燃燒分布曲線(煤樣的燃燒速度隨溫度變化的關(guān)系)第15頁,共44頁，2024年2月25日，星期天6.熱解曲線第16頁,共44頁，2024年2月25日，星期天7.煤的燃盡率曲線(煤燃燒的快慢和燃盡的時(shí)間)燃盡率%時(shí)間，min第17頁,共44頁，2024年2月25日，星期天二、煤的著火和燃盡指標(biāo)1．著火穩(wěn)燃性指標(biāo)著火穩(wěn)燃性指標(biāo)用燃料著火穩(wěn)定性指數(shù)Rw來代表，其計(jì)算公式如下

Rs＝560/Ti+650/T1max+0.27W1max式中Ti—著火溫度，℃T1max—最大失重速度時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度，℃W1max—最大失重速度，mg/min第18頁,共44頁，2024年2月25日，星期天著火穩(wěn)燃劃分界限Rs<4.04.0～4.654.65～5.05.0～5.7>5.7等級(jí)極難難中等易極易燃燼劃分界限Rf<2.52.5～3.03.0～4.44.4～5.7>5.7等級(jí)極難難中等易極易第19頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2．燃燼指標(biāo)燃燼指標(biāo)用燃燼特性綜合判別指數(shù)Rf來代表,如下：

N＝0.55G2+0.0043T2max+0.14τ98+0.27τ98’–3.7

Rf=1/N

式中τ98，τ98’—煤和煤焦燒掉98%時(shí)所需時(shí)間，min；T2max—難燃峰最大反應(yīng)速度時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度，℃；G2—難燃峰下燒掉的燃料量，mg。第20頁,共44頁，2024年2月25日，星期天三、煤粉氣流著火和燃燒1.煤粉燃燒的特點(diǎn)煤粒的燃燒一般分為四個(gè)階段：1）預(yù)熱、干燥(吸熱)2）揮發(fā)分析出(熱解)，并著火3）燃燒(揮發(fā)分、焦炭)4）燃盡(殘余焦炭灰渣)而煤粉的燃燒，四個(gè)階段往往交錯(cuò)進(jìn)行，揮發(fā)分析出幾乎延續(xù)到煤粉燃燒的最后階段，甚至是更小的粒子先著火第21頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2、煤粉氣流著火和熄火的熱力條件1)、著火：由緩慢的氧化狀態(tài)轉(zhuǎn)變到反應(yīng)能自動(dòng)加速到高速燃燒狀態(tài)的瞬間過程，此時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)的溫度為著火溫度2)、著(熄)火條件分析：以燃燒室內(nèi)煤粉、空氣混合物的燃燒為對(duì)象燃燒時(shí)的放熱量Q1根據(jù)有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速度的原理：化學(xué)反應(yīng)速度Q1T第22頁,共44頁，2024年2月25日，星期天向周圍介質(zhì)散熱量Q2考慮一個(gè)綜合了輻射、對(duì)流的換熱過程Q2TTb3)不同熱力條件下，Q1與Q2的關(guān)系第23頁,共44頁，2024年2月25日，星期天①當(dāng)壁面溫度較低時(shí)：會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的放熱、散熱平衡點(diǎn)

交點(diǎn)1：所以：低溫下，只會(huì)緩慢氧化，不會(huì)著火②當(dāng)壁溫提高到一定值，會(huì)交于2、3兩點(diǎn)。反應(yīng)初期，向2點(diǎn)靠近；達(dá)到2點(diǎn)(不穩(wěn)定)后只要稍加提高系統(tǒng)溫度，反應(yīng)將自動(dòng)加速而轉(zhuǎn)變到高速燃燒狀態(tài)(著火)，最后穩(wěn)定于高溫燃燒狀態(tài)3。2點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度即著火溫度Tzh著火熱力條件：在一定的放熱、散熱下，只要系統(tǒng)溫度大于著火溫度，燃燒反應(yīng)會(huì)自動(dòng)加速進(jìn)行③對(duì)于高溫燃燒下的反應(yīng)，若散熱加大（斜率）到一定程度，交于4、5點(diǎn)，系統(tǒng)溫度隨之下降達(dá)到不穩(wěn)定的4點(diǎn)，只要溫度稍微下降，反應(yīng)溫度會(huì)急劇自動(dòng)下降，直到5點(diǎn)（緩慢氧化狀態(tài)）穩(wěn)定。4點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度即熄火溫度Txh熄火熱力條件：在一定的放熱、散熱下，只要系統(tǒng)溫度小于熄火溫度，燃燒反應(yīng)即會(huì)自動(dòng)中斷第24頁,共44頁，2024年2月25日，星期天3.影響煤粉氣流著火的主要因素著火太早燒噴口，附近結(jié)渣

著火推遲爐膛出口處受熱面(??)的結(jié)渣

汽溫升高

q4

增大℃爐膛出口煙溫低于灰的變形溫度50-100℃第25頁,共44頁，2024年2月25日，星期天1)、燃料性質(zhì)

VdafMarAdRx2)、散熱條件：無煙煤衛(wèi)燃帶(結(jié)渣)3)、煤粉氣流初溫：無煙煤熱風(fēng)送粉第26頁,共44頁，2024年2月25日，星期天4)、一次風(fēng)量和風(fēng)速太大太小均不合適，應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)

5)、燃燒器的特性：一、二次風(fēng)的混合情況：低揮發(fā)分煤，適當(dāng)推遲6)、鍋爐負(fù)荷負(fù)荷降低時(shí)，散熱量相對(duì)增加，使散熱曲線向左移限制了煤粉爐不投油穩(wěn)燃的范圍新型低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器循環(huán)流化床鍋爐調(diào)節(jié)范圍大第27頁,共44頁，2024年2月25日，星期天4.燃燒完全的條件經(jīng)濟(jì)（q3、q4最?。┤紵拾踩ú唤Y(jié)渣、不出現(xiàn)膜態(tài)沸騰)）1)、最佳的爐膛出口過量空氣系數(shù)使q2＋q3＋q4之和最小

q2＋q3＋q4

q2q4

q3

q

第28頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2)、適當(dāng)高的爐溫：不產(chǎn)生水冷壁結(jié)渣和膜態(tài)沸騰根據(jù)煤種，采用適當(dāng)?shù)臓t膛截面熱負(fù)荷3)、有足夠的燃燒時(shí)間主要取決于爐膛容積、爐膛截面積、爐膛高度及煙氣在爐內(nèi)的流動(dòng)速度，即與爐膛容積熱負(fù)荷、爐膛截面熱負(fù)荷有關(guān)，在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)選取，在運(yùn)行中不要超負(fù)荷運(yùn)行。

不同煤種

不同的爐膛形狀(瘦、胖)4)、空氣和煤粉的良好撓動(dòng)和混合燃燒器的結(jié)構(gòu)特性第29頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)燃煤的結(jié)渣和粘污特性一、燃煤的結(jié)渣機(jī)理1.定義 結(jié)渣是指受熱面上熔化了的灰沉積物的積聚，它與因受各種力作用遷移到壁面上的某些灰粒的灰分，熔融溫度，粘度及壁面溫度有關(guān)，多發(fā)生在鍋爐內(nèi)輻射受熱面上。第30頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2、影響結(jié)渣的因素煤灰的化學(xué)組成煤灰周圍高溫介質(zhì)的性質(zhì)爐膛的設(shè)計(jì)特性鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷第31頁,共44頁，2024年2月25日，星期天3、結(jié)渣的危害影響傳熱，火焰中心上移，出口煙溫升高，為滿足出力而加煤促進(jìn)結(jié)渣出口煙溫升高出口汽溫偏高，過熱器管壁超溫爐內(nèi)溫度場(chǎng)的不均超溫爆管高溫腐蝕管壁變薄爆管排煙熱損失，經(jīng)濟(jì)性降低第32頁,共44頁，2024年2月25日，星期天二、煤灰的結(jié)渣和粘污特性在煤灰鍋爐的燃燒過程中，爐內(nèi)灰沉積一般可分為結(jié)渣和沾污（積灰）兩種類型。

結(jié)渣是指軟化或熔融的灰粒碰撞在水冷壁和主要受熱面上生成的熔渣層；

沾污則指煤灰中揮發(fā)物質(zhì)在受熱面表面凝結(jié)并繼續(xù)粘結(jié)灰粒形成的沉積灰層。第33頁,共44頁，2024年2月25日，星期天（一）煤灰結(jié)渣性的常規(guī)判定準(zhǔn)則

1.煤灰成分結(jié)渣指數(shù)

結(jié)渣是固體燃料在燃燒放熱、傳熱和運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生的，它不僅與煤灰的熔化特性、存在氣氛有關(guān)，還與煤灰本身的物理化學(xué)特性有關(guān)。目前國內(nèi)、外判定結(jié)渣的指標(biāo)除ST之外，主要還有下列幾項(xiàng)。第34頁,共44頁，2024年2月25日，星期天(1)堿酸比B／A

堿酸比反映了灰分中所含各種金屬氧化物在燃燒過程中化合和形成低熔點(diǎn)鹽的傾向。堿酸比越高，tST越低，煤的結(jié)渣傾向越大。第35頁,共44頁，2024年2月25日，星期天目前國內(nèi)判定準(zhǔn)則分割法判定準(zhǔn)則預(yù)測(cè)結(jié)渣情況

B/A<0.4<0.206輕0.4~0.70.206~0.4中>0.7>0.4重按B/A判別結(jié)渣范圍第36頁,共44頁，2024年2月25日，星期天（2）硅鋁比SiO2／Al2O3

SiO2／Al2O3提高，tST會(huì)明顯降低，結(jié)渣傾向增加。第37頁,共44頁，2024年2月25日，星期天目前國內(nèi)判定準(zhǔn)則分割法判定準(zhǔn)則預(yù)測(cè)結(jié)渣情況

SiO2／Al2O3<1.7<1.87輕2.8~1.72.65~1.87中>2.8>2.65重按硅鋁比判別結(jié)渣范圍第38頁,共44頁，2024年2月25日，星期天（3）硅比GG=SiO2／(SiO2+CaO+MgO+當(dāng)量Fe2O3）當(dāng)量Fe2O3=Fe2O3+1.11FeO+1.43Fe

在SiO2／Al2O3=1~4時(shí)，用硅比G判別結(jié)渣傾向較準(zhǔn)確。第39頁,共44頁，2024年2月25日，星期天目前國內(nèi)判定準(zhǔn)則分割法判定準(zhǔn)則預(yù)測(cè)結(jié)渣情況

G72~80>78.8輕65~7266.1~78.8中50~65<66.1重按硅比判別結(jié)渣范圍第40頁,共44頁，2024年2月25日，星期天(4）鐵鈣比。

煤灰中Fe2O3/CaO的比值稱為鐵鈣比結(jié)渣指數(shù)，用于表征煤的結(jié)渣特性。這是因?yàn)殍F的化合物熔點(diǎn)不高，在爐內(nèi)易熔化并形成阻力較小的球狀顆粒，在爐內(nèi)氣流作用下容易運(yùn)動(dòng)到水冷壁附近而造成結(jié)渣。對(duì)Fe2O3>（CaO+MgO）的煤，

Fe2O3/CaO<0.3時(shí)，為不結(jié)渣煤，F(xiàn)e2O3/CaO=0.3~3.0時(shí)為中等結(jié)渣煤，F(xiàn)e2O3/CaO>3.0時(shí)為結(jié)渣煤。所以鐵鈣比越大，結(jié)渣的可能性也越大。第41頁,共44頁，2024年2月25日，星期天(5）結(jié)渣指標(biāo)