鍋爐原理課件-全

1、主 講：周 守 軍 Email: 山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院,鍋爐原理,2,鍋爐原理課程簡(jiǎn)介,一、課程的性質(zhì)和任務(wù) 本課程是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的主要專業(yè)課之一，通過本門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握鍋爐的工作原理以及爐內(nèi)和鍋內(nèi)過程的基本理論；對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)和工作狀況有一定的分析能力。培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生具有一定的計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)技能，掌握鍋爐機(jī)組安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本知識(shí)，并為學(xué)習(xí)熱力發(fā)電廠、熱工儀表等課程提供必要的專業(yè)知識(shí)。 二、課程的教學(xué)內(nèi)容 以電站煤粉鍋爐為主干，全面系統(tǒng)地闡述了鍋爐的工作原理：包括鍋爐的構(gòu)成和工作過程，鍋爐用燃料，煤粉制備，燃燒基本理論及燃燒設(shè)備，各對(duì)流受熱面的主要運(yùn)行問題，各類型鍋爐的水動(dòng)力工

2、況，蒸汽凈化，鍋爐機(jī)組的布置及熱力計(jì)算方法等。,3,鍋爐原理課程簡(jiǎn)介,三、考核形式 閉卷筆試 四、教材與參考書目 1鍋爐原理，樊泉桂主編，中國(guó)電力出版社,2008; 2電站鍋爐原理，容鑾恩等合編，中國(guó)電力出版社,1997； 3鍋爐原理（第二版），周強(qiáng)泰主編，中國(guó)電力出版社，2009； 4鍋爐原理，陳學(xué)俊、陳聽寬主編，機(jī)械工業(yè)出版社。,4,鍋爐機(jī)組的工作過程及組成 鍋爐機(jī)組的容量、參數(shù) 鍋爐的分類 鍋爐的主要型式,第一章 概述,5,6,鍋爐的工作過程及系統(tǒng),煤、風(fēng)、煙系統(tǒng),7,鍋爐的工作過程及系統(tǒng),汽 水 系 統(tǒng),8,鍋爐的組成,9,額定蒸發(fā)量（BRL-boiler rated load）在額定

3、蒸汽參數(shù)，額定給水溫度和使用設(shè)計(jì)燃料，保證熱效率時(shí)所規(guī)定的蒸發(fā)量，單位為t/h（或kg/s） 注：熱水鍋爐容量為單位時(shí)間的產(chǎn)熱量。單位為MW（或萬(wàn)大卡/時(shí)）,最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR-boiler maximum continuous rating ）在額定蒸汽參數(shù)，額定給水溫度和使用設(shè)計(jì)燃料，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行所能達(dá)到的最大蒸發(fā)量，單位為t/h（或kg/s ）,鍋爐容量,鍋爐的容量和參數(shù),10,在規(guī)定負(fù)荷范圍內(nèi)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行應(yīng)能保證的出口蒸汽參數(shù)。 額定蒸汽壓力（對(duì)應(yīng)規(guī)定的給水壓力），單位是MPa； 額定蒸汽溫度（對(duì)應(yīng)額定蒸汽壓力和額定給水溫度），單位是0C,鍋爐的容量和參數(shù),額定蒸汽參數(shù),11,鍋

4、爐的容量和參數(shù),我國(guó)電站鍋爐參數(shù)、容量系列,鍋爐的容量和參數(shù),亞臨界壓力自然、控制循環(huán)鍋爐參數(shù),鍋爐的容量和參數(shù),亞臨界壓力自然、控制循環(huán)鍋爐參數(shù),鍋爐的容量和參數(shù),超臨界、超超臨界直流鍋爐參數(shù),鍋爐的容量和參數(shù),超臨界、超超臨界直流鍋爐參數(shù),鍋爐的容量和參數(shù),國(guó)外超臨界參數(shù)機(jī)組的發(fā)展方向,鍋爐的分類,18,鍋爐的分類,19,鍋爐的分類,1給水泵 2省煤器 3汽包 4下降管 5聯(lián)箱 6蒸發(fā)受熱面 7過熱器 8循環(huán)泵 9節(jié)流圈,20,鍋爐的分類,21,鍋爐的分類,當(dāng)壓力升高到22.1MPa時(shí)，t373.99，如圖中C點(diǎn)所示。此時(shí)飽和水和飽和蒸汽已不再有分別，此點(diǎn)稱為水的臨界點(diǎn)，其壓力，溫度和比容

5、分別稱為臨界壓力，臨界溫度和臨界比容。,水定壓汽化過程的T-s圖,當(dāng)溫度大于臨界溫度時(shí)，不論壓力多大，再也不能使蒸汽液化。,哈鍋330MW亞臨界自然循環(huán)鍋爐,亞臨界自然循環(huán)鍋爐,型號(hào)：HG-1065/18.5-YM1。亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、緊身封閉、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風(fēng)、直流燃燒器、四角切圓燃燒方式。爐膛斷面尺寸：寬深=1404814019 mm；爐架外形尺寸：寬深=3560044500 mm。過熱蒸汽出口溫度543，壓力18.5Mpa；再熱蒸汽進(jìn)口/出口蒸汽壓力4.53/4.3MPa，進(jìn)口/出口蒸汽溫度345.83/543；鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量1065t/h。,23,鍋爐汽水流程,

6、省煤器,水平低過,省煤器懸吊管,汽包,下水管,分隔屏,后屏過,垂直低過,屏再,末過,側(cè)包墻,低過入口集箱,汽機(jī)房,墻再,末再,水冷壁下集箱,東鍋1000MW超超臨界直流鍋爐,超（超）臨界直流鍋爐,超（超）臨界直流鍋爐,1、試述電站燃煤鍋爐的主要工作過程。 2、什么是最大連續(xù)蒸發(fā)量？300MW機(jī)組和600MW機(jī)組對(duì)應(yīng)的鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量是多少？ 3、自學(xué)第4、5節(jié)的內(nèi)容，了解各種亞臨界和超臨界鍋爐的主要特點(diǎn)和組成。,復(fù)習(xí)思考題,第二章 燃料及其燃燒特性,電站鍋爐燃料 煤的常規(guī)特性 煤的常規(guī)特性對(duì)鍋爐工作的影響 煤的分類 燃油和燃?xì)獾奶匦?習(xí)題,29,燃料分類 在自然界所處的狀態(tài)：固體（煤）；液體

7、（原油、重油和渣油）；氣體（煤氣和天然氣） 獲得方法：天然燃料（未加工）；人工燃料（木炭、焦炭和石油制品） 用途：工藝燃料（煉焦、鍛造和化工，焦結(jié)性好，雜質(zhì)少）；動(dòng)力燃料,電站鍋爐燃料,通過燃燒釋放熱能的可燃物質(zhì),30,可燃元素 C（固定碳和揮發(fā)分中的C）、H、S（可燃硫 和硫酸鹽硫 ） 不可燃元素（內(nèi)部雜質(zhì)） O、N 不可燃成分（外部雜質(zhì)） M（內(nèi)、外）、A 可燃?xì)怏w 揮發(fā)分,煤的常規(guī)特性,煤中的氫、氧、氮、硫與部分碳所組成的有機(jī)化合物加熱后分解,形成氣體揮發(fā)出來(lái),煤的元素分析與工業(yè)分析,31,收到基（ar） （原應(yīng)用基y） 以入爐煤（包括煤的全部成分）為基準(zhǔn) 空氣干燥基（ad）（原分析基f

8、） 以風(fēng)干狀態(tài)煤（除外部水分）為基準(zhǔn) 干燥基（d） （原干燥基g） 以去掉全部水分煤為基準(zhǔn) 干燥無(wú)灰基（daf）（原可燃基r） 以去掉全部水分及灰分煤為基準(zhǔn),煤的常規(guī)特性,煤的成分計(jì)算基準(zhǔn),32,例題:已知Mar、Mad,試將空氣干燥基的各種成分換算成收到基。即推導(dǎo)換算系數(shù)K。,煤的常規(guī)特性,煤成分基準(zhǔn)間的換算,33,例題,解：同種燃料去除全部水分其干燥基成分不變 可以分別用收到基和空氣干燥基表示干燥基,也就是說用干燥基將收到基和空氣干燥基聯(lián)系起來(lái)。,煤的常規(guī)特性,34,例題,即,煤的常規(guī)特性,對(duì)于水分:,不同基準(zhǔn)之間的換算公式：X = KX0 式中 X0 、 X 某成分原基準(zhǔn)及新基準(zhǔn)質(zhì)量百分

9、比，% K 換算系數(shù)（見表2-1）,煤成分基準(zhǔn)間的換算,煤的常規(guī)特性,36,煤的發(fā)熱量（kJ/kg) 單位質(zhì)量的煤完全燃燒時(shí)所釋放的熱量,低位發(fā)熱量（Qnet） 高位發(fā)熱量減去水蒸氣凝結(jié)放出的汽化潛熱后，稱為低位發(fā)熱量（燃料在鍋爐中的實(shí)際發(fā)熱量）。,高位發(fā)熱量(Qgr) 煤的理論發(fā)熱量。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的彈筒發(fā)熱量（Qb）減去硫和氮生成酸的校正值確定（式2-9）,煤的常規(guī)特性,煤的發(fā)熱量,37,氧彈式量熱計(jì),煤的常規(guī)特性,38,高、低位發(fā)熱量間的換算,煤的常規(guī)特性,39,高位發(fā)熱量(Qgr)各基準(zhǔn)間的換算采用表（21）換算系數(shù),低位發(fā)熱量(Qnet)各基準(zhǔn)間的換算分三步進(jìn)行 已知基準(zhǔn)的 Qnet 已

10、知基準(zhǔn)的 Qgr 已知基準(zhǔn)的 Qgr 所求基準(zhǔn)的 Qgr 所求基準(zhǔn)的 Qgr 所求基準(zhǔn)的 Qnet,發(fā)熱量各基準(zhǔn)間的換算,煤的常規(guī)特性,折算成分 相對(duì)于每4187 kJ/kg收到基低位發(fā)熱量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，稱為折算水分、折算灰分和折算硫分,煤的常規(guī)特性,相關(guān)概念,標(biāo)準(zhǔn)煤 收到基低位發(fā)熱量為29310 kJ/kg的燃料為標(biāo)準(zhǔn)煤,標(biāo)準(zhǔn)煤耗量 式中 、 分別為標(biāo)準(zhǔn)煤耗量與實(shí)際煤耗量,相關(guān)概念,煤的常規(guī)特性,高溫下煤灰的熔融性 用灰熔點(diǎn)表示，煤灰的角錐法確定 變形溫度 DT（原t1） 軟化溫度 ST（原t2） 流動(dòng)溫度 FT（原t3）,溫度間隔200-400，稱為長(zhǎng)渣 溫度間隔10

11、0-200，稱為短渣,判斷鍋爐運(yùn)行中是否會(huì)結(jié)渣的主要因素之一。,煤灰的熔融特性,煤的常規(guī)特性,43,影響因素 煤灰的化學(xué)組成 煤灰中酸性氧化物（SiO2、Al2O3等）使灰熔點(diǎn)提高；堿性氧化物（Fe2O3、CaO、MgO等）使灰熔點(diǎn)降低 煤灰周圍高溫介質(zhì)的性質(zhì) 氧化性介質(zhì)中，灰熔點(diǎn)較高；弱還原性介質(zhì)中，灰熔點(diǎn)較低,煤灰的熔融特性,煤的常規(guī)特性,44,結(jié)渣 定義：爐內(nèi)軟化或熔化的灰粒碰撞并粘附在水冷壁和主要受熱面上生成的渣層。 煤灰結(jié)渣性的常規(guī)判別準(zhǔn)則 弱還原性氣氛下的軟化溫度ST 煤灰成分比例：堿酸比，硅鋁比，硅比，鐵鈣比,爐內(nèi)灰的沉積一般可分為結(jié)渣和沾污,煤灰的結(jié)渣和積灰特性,煤的常規(guī)特性,

12、45,沾污 定義：煤灰中揮發(fā)物質(zhì)在受熱面表面凝結(jié)并粘結(jié)灰粒形成的沉積灰層。 煤灰沾污性的常規(guī)判別準(zhǔn)則 煤灰成分沾污指數(shù) 煤灰和飛灰燒結(jié)強(qiáng)度：直觀的沾污判別指數(shù),煤灰的結(jié)渣和積灰特性,煤的常規(guī)特性,46,揮發(fā)分 V V的含量代表了煤的地質(zhì)年齡，地質(zhì)年齡越短，煤的碳化程 度越淺,V含量越多,煤中V對(duì)鍋爐工作的影響,煤的常規(guī)特性對(duì)鍋爐工作的影響,V含量越多（C含量越少），V中含O量亦多，其中的可燃 成分相應(yīng)減少，這時(shí)，煤的熱值低 V含量越多，煤的著火溫度低，易著火燃燒 V 多，V著火燃燒造成高溫，有利于碳的著火、燃燒 V 多，V揮發(fā)使煤的孔隙多，反應(yīng)表面積大，反應(yīng)速度加快 V 多，煤中難燃的固定碳含

13、量少，煤易于燃盡,水分M、灰分A M、A 高，煤中可燃成分相對(duì)減少，煤的熱值低 M、A 高，M 蒸發(fā)、A熔融均要吸熱，爐膛溫度降低 M、A 高，增加著火熱或包裹碳粒，使煤著火、燃燒 與燃盡困難； M、A 高，q2、q3、q4、q6 增加，熱效率下降 M、A 高，過熱器易超溫 M、A 高，受熱面腐蝕、堵灰、結(jié)渣及磨損加重 M、A 高，煤粉制備困難或增加能耗,煤中M、A對(duì)鍋爐工作的影響,煤的常規(guī)特性對(duì)鍋爐工作的影響,灰熔點(diǎn)（ST） 灰分在熔融狀態(tài)下粘結(jié)在鍋爐受熱面上造成結(jié)渣，危及鍋 爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 對(duì)于固態(tài)排渣爐， ST 1350 可能結(jié)渣,硫分 S 可燃硫的熱值低，含量少，對(duì)煤的著火、

14、燃燒無(wú)明顯影響 高、低溫腐蝕；易造成受熱面的堵灰 形成酸雨，污染環(huán)境 燃料中的硫化鐵加劇磨煤部件的磨損,煤中S、ST對(duì)鍋爐工作的影響,煤的常規(guī)特性對(duì)鍋爐工作的影響,我國(guó)煤的主要分類指標(biāo) 干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf含量 可分為三大類：褐煤（ Vdaf含量37% ）、煙煤（ Vdaf含量10% ）、無(wú)煙煤（ Vdaf含量10% ）,為實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用，考慮各種工藝（煉焦、燃燒、氣化或液化等）對(duì)煤質(zhì)的要求，每一類煤還要進(jìn)一步劃分為小類,煤的分類,為反映煤的燃燒特性，電廠用煤還以收到基低位發(fā)熱量Qar,net 、收到基水分、干燥基灰分、干燥基硫分及灰的熔融特性DT、ST、FT作為參考指標(biāo)，分為五大類和

15、十小類 其中低（劣）質(zhì)煤?jiǎn)为?dú)燃燒有困難，或燃燒不穩(wěn)定，或燃燒經(jīng)濟(jì)性差，或煤中有害雜質(zhì)含量高的煤，可分為五小類,煤的分類,煤的分類,電廠鍋爐用煤分類,煤的分類,電廠鍋爐用煤分類,無(wú)煙煤 碳化程度高，含碳量很高，達(dá)95%，雜質(zhì)很少，發(fā)熱量很高,約為2500032500 kJ/kg； 揮發(fā)分很少，小于10%，Vdaf析出的溫度較高（可達(dá)400），著火和燃盡均較困難,儲(chǔ)存時(shí)不易自燃,煤的分類,發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性,褐煤 碳化程度低，含碳量低，約為4050%，水分及灰分很高，發(fā)熱量低, 約1000021000 kJ/kg； 揮發(fā)分含量高，約4050%，甚至60%，揮發(fā)分的析出溫度低（200），著火及

16、燃燒均較容易,煤的分類,發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性,煙煤 碳化程度次于無(wú)煙煤，含碳量較高，一般為4060%,雜質(zhì)少，發(fā)熱量較高, 約為2000030000 kJ/kg； 揮發(fā)分含量較高，約1045%，著火及燃燒均較容易,煤的分類,發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性,貧煤 揮發(fā)分含量1020%的煙煤 揮發(fā)份較少，性質(zhì)介于無(wú)煙煤與煙煤之間，燃燒性能方面比較接近無(wú)煙煤； 劣質(zhì)煙煤 揮發(fā)份2030%；但水分高，灰分更高的煙煤 發(fā)熱量低，為1100012500 kJ/kg 這兩種煙煤著火及燃燒均較困難,煤的分類,發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性,重油：根據(jù)80時(shí)不同的運(yùn)動(dòng)粘度而分成20、60、100、200四種牌號(hào)，其質(zhì)量

17、指標(biāo)如表2-9所示。 渣油：石油煉制過程中排出的殘余物不經(jīng)處理，直接作為燃料油時(shí)稱為渣油。,燃油和燃?xì)獾奶匦?燃料油,以輕柴油為主，重油和輕柴油常作為鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃用油。,燃料油成分和煤一樣，也是由碳、氫、氧、氮、硫以及水分、灰分等組成。但主要成分是碳和氫，一般碳含量在84一87，氫含量為11一14發(fā)熱量常在3770044000kJkg，且變化不大。,58,燃料油的物理特性 凝固點(diǎn)：燃料油是各種烴的復(fù)雜混合物，沒有固定的凝固點(diǎn)。 粘度：恩氏粘度E。 閃點(diǎn)：油氣和空氣的混合物與明火接觸而發(fā)生短促閃光時(shí)的油溫稱為燃油的閃點(diǎn)。 燃點(diǎn)：燃點(diǎn)是油面上的油氣和空氣的混合物遇到明火能著火燃燒并持續(xù)5s以上的

18、最低油溫。,燃油和燃?xì)獾奶匦?59,含硫量：石油中的硫以硫化氫、單質(zhì)硫和各種硫化物的形式存在。按含硫量的多少，分為低硫油(Sar0.5%)、中硫油(Sar0.5-2%)和高硫油(Sar2)三種，當(dāng)含硫量高于0.3時(shí)，就應(yīng)注意低溫腐蝕問題。 灰分：重油的灰分很少，但含有釩、鈉、鉀、鈣等元素的化合物。釩酸鈉的熔點(diǎn)約為600，對(duì)壁溫高于610的受熱面會(huì)產(chǎn)生高溫腐蝕。,燃油和燃?xì)獾奶匦?天然氣：氣田煤氣和油田伴生煤氣。主要成分都是甲烷(CH4)，氣田煤氣的甲烷含量高達(dá)75-98，油田伴生煤氣的甲烷含量為30一70，而CO含量達(dá)5%。兩者的發(fā)熱量均很高，可達(dá)35000-54400kJm3。 人工氣體燃料

19、：高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣和液化石油氣。,燃油和燃?xì)獾奶匦?氣體燃料,通常以各種氣體的容積百分?jǐn)?shù)來(lái)表示其成分,61,1. 某鍋爐燃用煤種的空氣干燥基成分為： Cad=60.5%；Had=4.2%； Sad=0.8%；Aad=25.5%；Mad=2.1%；和風(fēng)干水分Mf=3.5%；試計(jì)算上述各種成分的收到基含量。 2.若已知風(fēng)干水分Mf和空氣干燥基水分Mad，試推導(dǎo)收到基水分Mar的計(jì)算式： 3. 某種煤收到基含碳量為41。由于受外界條件的影響，其收到基水分由15減少到10，收到基灰分由25增加到35，試求其水分和灰分變化后的收到基含碳量（要求先推導(dǎo)換算公式，后計(jì)算）。,作業(yè),復(fù)習(xí)思考題,

20、煤的元素分析與工業(yè)分析成分是什么？ 揮發(fā)分、水分及灰分對(duì)鍋爐工作有什么影響？ 煤的高、低位發(fā)熱量的定義及其關(guān)系。,第三章 燃料燃燒計(jì)算和 鍋爐機(jī)組熱平衡,燃料的燃燒計(jì)算 煙氣分析 空氣和煙氣的焓 鍋爐機(jī)組的熱平衡 習(xí)題,64,理論工況 燃料在沒有過剩空氣的情況下完全燃燒 燃燒產(chǎn)物（煙氣）組成成分 CO2、SO2、N2和H2O 理論煙氣量,設(shè)計(jì)工況 實(shí)際送入的空氣量大于理論空氣量，以保證燃料完全燃燒 燃燒產(chǎn)物（煙氣）組成成分 CO2、SO2、N2、H2O和剩余O2 實(shí)際煙氣量 Vy,燃料的燃燒計(jì)算,燃料的燃燒工況,實(shí)際工況 實(shí)際送入的空氣量大于理論空氣量，但為不完全燃燒 燃燒產(chǎn)物（煙氣）組成成分

21、 CO2、SO2、N2 、 H2O、剩余O2 和未完全燃燒氣體CO 實(shí)際煙氣量 Vy,燃料的燃燒計(jì)算,燃料的燃燒工況,燃燒計(jì)算的物理模型 以1kg燃料為計(jì)算基礎(chǔ) 所有氣體均視為理想氣體（22.4Nm3/kmol） 假定完全燃燒 略去空氣中的稀有成分，認(rèn)為空氣只由N2和O2組成，且二者容積比為79：21,燃料的燃燒計(jì)算,燃燒過程的化學(xué)反應(yīng),三種可燃元素（C、H、S）完全燃燒反應(yīng)方程式 C + O2 CO2 2H2+ O2 2H2O S + O2 SO2,燃料的燃燒計(jì)算,煤中可燃元素的燃燒反應(yīng)是燃燒計(jì)算的基礎(chǔ)，1kg收到基燃料包括 Kg的碳、 kg的氫、 kg的硫,燃燒過程的化學(xué)反應(yīng),三種可燃元素

22、（C、H、S）完全燃燒反應(yīng)方程式 12 kg C + 22.4 Nm3 O2 22.4 Nm3 CO2 41.008 kg H2+ 22.4 Nm3 O2 2 22.4 Nm3 H2O 32 kg S + 22.4 Nm3 O2 22.4 Nm3 SO2,1kg C + 1.866 Nm3 O2 1.866 Nm3 CO2 1kg H + 5.56 Nm3 O2 11.1 Nm3 H2O 1kg S + 0.7 Nm3 O2 0.7 Nm3 SO2,燃料的燃燒計(jì)算,理論空氣量 V0 1kg 燃料完全燃燒時(shí)所需要的最少空氣量(無(wú)剩余氧)。,實(shí)際空氣量 Vk 式中 、分別為煙氣側(cè)和空氣側(cè)的過量空氣

23、系數(shù),燃料的燃燒計(jì)算,燃燒所需要的空氣量,70,燃料的燃燒計(jì)算,過量空氣系數(shù)與漏風(fēng)系數(shù),為爐膛出口處過量空氣系數(shù)，表征爐內(nèi)燃燒狀況的重要物理量，在推薦值范圍內(nèi)選取。,71,燃料的燃燒計(jì)算,過量空氣系數(shù)與漏風(fēng)系數(shù),理論煙氣量 =1、完全燃燒：O2 = 0；CO = 0,燃料的燃燒計(jì)算,燃燒產(chǎn)生的煙氣量,1kg C + 1.866 Nm3 O2 1.866 Nm3 CO2 1kg H + 5.55 Nm3 O2 11.1 Nm3 H2O 1kg S + 0.7 Nm3 O2 0.7 Nm3 SO2,理論空氣帶入的水蒸氣: =1.241.2930.01V0 =0.0161V0,實(shí)際煙氣量 1、完全燃

24、燒：O2 0；CO=0,燃料的燃燒計(jì)算,燃燒產(chǎn)生的煙氣量,實(shí)際煙氣量 1、不完全燃燒：O2 0；CO 0,燃料的燃燒計(jì)算,燃燒產(chǎn)生的煙氣量,1kg C + 1.866 Nm3 O2 1.866 Nm3 CO2 1kg C + 0.933 Nm3 O2 1.866 Nm3 CO,75,燃料的燃燒計(jì)算,不完全燃燒時(shí)煙氣中氧的體積,76,三原子氣體、水蒸氣的容積份額與分壓力 1)容積份額 2)分壓力,飛灰濃度：每千克煙氣中的飛灰質(zhì)量。 煙氣攜帶出爐膛的飛灰占總灰分的質(zhì)量份額。,煙氣的質(zhì)量: my=1-Aar/100+(1+dk)V0 =1-Aar/100+(1+0.01)1.293V0 =1-Aar

25、/100+1.306V0 燃料 灰渣 爐膛空氣,燃料的燃燒計(jì)算,影響鍋爐輻射換熱的幾個(gè)參數(shù),煙氣分析是以1kg燃料燃燒生成的干煙氣容積為基礎(chǔ)，采用奧氏煙氣分析儀進(jìn)行的。 煙氣分析可得到 在干煙氣Vgy中所占的容積百分比,煙氣分析,煙氣分析成分,78,工作原理:利用不同的吸收劑吸收不同的氣體成分 1瓶：氫氧化鉀溶液 KOHRO2 2瓶：焦性沒食子酸溶液C6H3(OH)3O2、RO2 3瓶：氯化亞銅氨溶液Cu(NH3)2ClCO、O2 分析步驟:依次吸收 為什么分析成分是干煙氣成分？ 在實(shí)驗(yàn)壓力下水蒸氣處于飽和狀態(tài),成比例的被吸收,煙氣分析,奧氏煙氣分析儀,奧氏煙氣分析儀示意圖 1，2，3吸收瓶；

26、4疏形瓶；5，6，7旋塞；8過濾器；9三通旋塞；10量管；11平衡瓶（水準(zhǔn)瓶）；12水套管；13，14，15緩沖瓶；16抽氣,煙氣容積,干煙氣容積,煙氣分析,干煙氣容積的計(jì)算,不完全燃燒方程式,式中 為燃料特性系數(shù)，其物理意義：燃料中的自由氫(H-0.125Oar)與C的比值。,煙氣分析,燃燒方程式,推導(dǎo)過程,81,=1、且完全燃燒：CO=0，O2=0,完全燃燒方程式： l、且完全燃燒： CO=0,煙氣分析,燃燒方程式,82,過量空氣系數(shù) 完全燃燒且不計(jì),煙氣分析,運(yùn)行中過量空氣系數(shù)的確定,過量空氣系數(shù) 不完全燃燒,推導(dǎo)過程,推導(dǎo)過程,83,燃料的燃燒計(jì)算,不完全燃燒時(shí)的過量空氣系數(shù),84,燃

27、料的燃燒計(jì)算,不完全燃燒時(shí)的過量空氣系數(shù),85,燃料的燃燒計(jì)算,完全燃燒時(shí)的過量空氣系數(shù),86,燃料的燃燒計(jì)算,完全燃燒時(shí)的過量空氣系數(shù),87,燃料的燃燒計(jì)算,燃燒方程式的推導(dǎo),88,燃料的燃燒計(jì)算,燃燒方程式的推導(dǎo),89,空氣和煙氣的焓 定壓條件下，1kg燃料燃燒所需的空氣或生成的煙氣在從0（）加熱到 （）時(shí)所需要的熱量，單位為kJ/kg。,空氣和煙氣的焓,空氣的焓值,理論空氣焓,實(shí)際空氣焓,空氣和煙氣的焓,煙氣的焓值,理論煙氣焓,實(shí)際煙氣焓,飛灰焓,91,煙氣的焓值 取決于燃料種類、過量空氣系數(shù)及煙氣溫度,由（ 、）查焓溫表可很快確定煙氣溫度 ； 由（ 、）查表可很快確定煙氣焓,焓溫表 對(duì)

28、給定的燃料和各受熱面前、后的過量空氣系數(shù)，計(jì)算出該受熱面對(duì)應(yīng)煙氣溫度范圍內(nèi)的煙氣焓，制成的煙氣焓溫表。,空氣和煙氣的焓,焓 溫 表,鍋爐熱平衡,鍋爐熱平衡方程式,對(duì)于燃煤鍋爐，若燃料和空氣沒有利用外界熱量進(jìn)行預(yù)熱，且燃煤水分滿足 則,鍋爐熱平衡,鍋爐輸入熱量 Qr,燃煤鍋爐主要熱損之一，一般僅次于排煙損失。,Vdaf??；（Mar、Aar ）大，q4 大； R90大， q4 大； 過大或過小，q4 大 煤粉在爐膛停留時(shí)間過小， q4 大,鍋爐熱平衡,固體未完全燃燒熱損失q4,設(shè)計(jì)時(shí)：q4根據(jù)煤種不同按推薦數(shù)據(jù)選取。,95,運(yùn)行試驗(yàn)時(shí) 灰平衡：鍋爐燃料中的總灰量等于排出鍋爐各種灰渣的總和。 煤粉爐

29、灰平衡方程為：,鍋爐熱平衡,固體未完全燃燒熱損失q4,96,鍋爐熱平衡,氣體未完全燃燒熱損失q3,設(shè)計(jì)時(shí) q3根據(jù)燃料種類和燃燒方式選?。好悍蹱t q3=0,最佳過量空氣系數(shù) 使q2+ q3 + q4之和最小的過量空氣系數(shù)。,97,式中 - 排煙焓, 取決于 與 ，kJ/kg - 進(jìn)入鍋爐的冷空氣焓, kJ/kg，冷空氣溫度按tlk=30計(jì)算。 - 排煙處過量空氣系數(shù),鍋爐熱平衡,排煙熱損失q2,鍋爐熱損失中最大的一項(xiàng)，大中型鍋爐正常運(yùn)行時(shí)的 q2 約為48%。影響因素主要是排煙溫度和排煙容積。,98,鍋爐熱平衡,排煙熱損失q2,燃料性質(zhì)（水分） 受熱面的積灰、結(jié)渣或結(jié)垢,影響因素 排煙溫度 由

30、q2、受熱面低溫腐蝕及金屬耗量綜合確定，電站鍋爐 約在110160之間。,取決于 及煙道漏風(fēng)，后者同時(shí)影響,99,額定容量下鍋爐的散熱損失,額定負(fù)荷下的散熱損失是外部冷卻損失，可根據(jù)鍋爐尾部受熱面的布置查圖確定,q5 與鍋爐運(yùn)行負(fù)荷近似成反比變化,鍋爐熱平衡,散熱損失q5,對(duì)固態(tài)排渣煤粉爐，當(dāng)燃煤的折算灰分小于10%時(shí)，可忽略該項(xiàng)損失。,1kg渣在溫度為時(shí)的焓，可查表3-1，kJ/kg。對(duì)固態(tài)排渣爐，灰渣溫度取600。,鍋爐熱平衡,灰渣物理熱損失q6,鍋爐有效利用熱 Q1,式中 Q 工質(zhì)總吸熱量， kJ/ s B 燃料消耗量， kg/s,空氣在空氣預(yù)熱器中吸收的熱量又返回爐膛，屬鍋爐內(nèi)部熱量循

31、環(huán)，鍋爐熱平衡中不予考慮。,鍋爐熱平衡,102,熱效率 正平衡 反平衡,燃料消耗量,計(jì)算燃料消耗量,鍋爐熱平衡,熱效率gl與燃料消耗量 B,鍋爐熱平衡,鍋爐機(jī)組的熱平衡試驗(yàn),目的 確定鍋爐機(jī)組熱效率； 確定鍋爐機(jī)組各項(xiàng)熱損失的大小； 確定過量空氣系數(shù)、排煙溫度、過熱蒸汽溫度等參數(shù)與鍋爐負(fù)荷的關(guān)系。 方法 （1）正平衡法； （2）反平衡法,104,鍋爐熱平衡,鍋爐機(jī)組凈效率,式中 Qfy鍋爐機(jī)組自身所需的熱量，kJ/kg； P鍋爐機(jī)組自身電耗，kW； b電廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，kg/(kwh)。,考慮了鍋爐機(jī)組自身需用的熱耗和電耗后的效率,105,7. 某鍋爐燃用無(wú)煙煤，計(jì)算得到完全燃燒所需理論空氣量

32、V0為5.81Nm3/kg，實(shí)測(cè)得到爐膛出口過剩氧量O2為4.846（%），如果爐膛的漏風(fēng)系數(shù) 為0.05，此時(shí)供給爐膛的實(shí)際空氣量是多少？,作業(yè),5. 已知Vy=Vgy ,試推導(dǎo)Vy= V0y1.0161(1) V0。 6. 如果碳是唯一可燃元素，燃料完全燃燒，測(cè)得=1，問煙氣分析 的結(jié)果是什么（干煙氣中各種成分的含量）？,4. 某鍋爐燃用煤種的收到基成分為： Car=59.6%；Har=2.0%； Sar=0.5%； Oar=0.8%；Nar=0.8%；Aar=26.3%； Mar=10.0%； Q=22186kJ/kg 煙氣中的飛灰份額afh=95% 計(jì)算：1）V0 2） 及=1.45時(shí)

33、的Vy 3）=1.45，=300時(shí)的Iy,第四章 煤粉制備及系統(tǒng),煤粉特性 磨煤機(jī) 制粉系統(tǒng),107,較好的流動(dòng)性：氣力輸送，也易泄漏污染環(huán)境 自燃與爆炸性： 影響爆炸的因素：煤粉性質(zhì)（水分、揮發(fā)分、細(xì)度）、煤粉濃度、風(fēng)粉混合溫度 堆積特性：自然壓緊的煤粉表觀堆積密度 700 kg/m3,煤粉特性,煤粉的一般特性,108,煤粉特性,煤粉的一般特性,109,水分的影響：對(duì)煤粉流動(dòng)性與爆炸性有較大的影響，運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制磨煤機(jī)的出口工質(zhì)溫度、出口煤粉細(xì)度和出口煤粉水分。,煤粉特性,煤粉的一般特性,磨煤機(jī)出口煤粉水分 煙煤： 0.5-1.0Mad 無(wú)煙煤： Mad 褐煤： 8+Mad,110,煤粉特

34、性,111,Rx 越小，則煤粉越細(xì)。電廠常用R90和R200表示煤粉細(xì)度。,煤粉特性,煤粉細(xì)度 Rx,a篩子上余質(zhì)量；b過篩質(zhì)量；,112,使鍋爐機(jī)械不完全燃燒熱損失、磨煤電耗和金屬磨損的總和最小的煤粉細(xì)度。,煤粉特性,煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度,113,R200 R90， n為正值； R90一定時(shí)，n值越大，則R200越小，煤粉中過粗的煤粉較少； R200一定時(shí)，n值越大，則R90越大，煤粉中過細(xì)的煤粉較少。 n值越大，煤粉中過粗和過細(xì)的煤粉均較少，即煤粉粒度分布較均勻。 n取決于磨煤機(jī)和粗粉分離器的型式，一般取n = 0.81.2。,煤粉顆粒組成特性：,煤粉特性,煤粉均勻性指數(shù)n,114,煤的可磨性系數(shù)

35、表示煤磨成一定細(xì)度的煤粉的難易程度。,煤粉特性,煤的可磨性系數(shù),煤的磨損指數(shù)表示該煤種對(duì)磨煤機(jī)的研磨部件磨損的強(qiáng)烈程度。,電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL465-92煤的沖刷磨損指數(shù)試驗(yàn)方法： 沖刷式磨損試驗(yàn)：,煤粉特性,煤的磨損指數(shù),根據(jù)沖刷磨損指數(shù)Ke大小可劃分為輕微、不強(qiáng)、較強(qiáng)、很強(qiáng)和極強(qiáng)。,116,低速磨煤機(jī)：1525r/min，單進(jìn)單出與雙進(jìn)雙出鋼球磨 中速磨煤機(jī)：50300r/min，MPS、RP（或HP）與MBF中速磨煤機(jī) 高速磨煤機(jī)：7501500r/min，風(fēng)扇式磨煤機(jī),磨煤機(jī),磨煤機(jī)的分類,117,單進(jìn)單出鋼球磨的圓筒通過齒輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，燃料和干燥劑（熱空氣）從一端進(jìn)入圓筒，在圓

36、筒內(nèi)煤被干燥、打碎并研磨成粉，隨后被干燥劑從另一端帶出。,磨煤機(jī),單進(jìn)單出鋼球磨(低速磨),118,帶熱風(fēng)空心管：兩端的空心軸既是熱風(fēng)和原煤的進(jìn)口，又是煤粉氣流混合物的出口。從而形成兩個(gè)相互對(duì)稱又彼此獨(dú)立的磨煤回路。,磨煤機(jī),雙進(jìn)雙出鋼球磨(低速磨),119,雙進(jìn)雙出鋼球磨,120,不帶熱風(fēng)空心管：圓筒兩端各裝有一個(gè)中間隔開的進(jìn)出口料斗，一個(gè)進(jìn)原煤和熱風(fēng)，一個(gè)送出氣粉混合物。,磨煤機(jī),雙進(jìn)雙出鋼球磨(低速磨),121,n 過小，筒內(nèi)鋼球與煤靠與筒壁的摩擦力帶上去，形成一個(gè)斜面，然后沿斜面滑落,沒有撞擊作用，磨煤效果差。,n 影響磨煤出力 和電耗,n 過大，離心力很大，球與煤隨筒壁一同旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生

37、這種狀態(tài)的最低轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速nlj,磨煤機(jī),鋼球磨筒體最佳轉(zhuǎn)速 nzj,n 處于上述兩者之間，鋼球被帶到一定高度，沿拋物線落下，鋼球?qū)ν驳椎拿喊l(fā)生強(qiáng)烈撞擊作用，輔以研磨,磨煤機(jī),鋼球磨筒體最佳轉(zhuǎn)速 nzj,磨煤作用最大時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為最佳工作轉(zhuǎn)速nzj ： 前蘇聯(lián)（波浪形護(hù)甲）nzj =（0.74-0.8）nlj 引進(jìn)的歐美磨煤機(jī) nzj =（0.72-0.9）nlj,Vtf 過小 筒內(nèi)風(fēng)速過小，出口端鋼球能量沒有被充分利用，只能帶出少量的細(xì)煤粉，磨煤出力下降，單位磨煤電耗大,Vtf 過大 筒內(nèi)風(fēng)速過大，磨煤機(jī)出口煤粉過粗，粗粉分離器回粉量增大，通風(fēng)電耗增大,Vtf 直接影響燃料沿筒體長(zhǎng)度的分布

38、和磨煤出力,磨煤機(jī),鋼球磨最佳通風(fēng)量,最佳通風(fēng)量 磨煤和通風(fēng)電耗之和最小時(shí)的通風(fēng)量,護(hù)甲：護(hù)甲的形狀對(duì)鋼球的提升高度有較大的影響。 隨著護(hù)甲的磨損，磨煤出力會(huì)逐漸下降，磨煤電耗也逐漸增加。,鋼球充滿系數(shù)：鋼球容積占筒體容積的百分?jǐn)?shù) （磨煤電耗最小的）最佳充滿系數(shù)：,磨煤機(jī),影響鋼球磨工作的其他因素,階梯式 波浪式 齒式,125,磨煤機(jī),單進(jìn)單出鋼球磨的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 煤種適應(yīng)性強(qiáng); 單機(jī)容量大; 對(duì)雜質(zhì)不敏感, 可靠性高。,缺點(diǎn) 單臺(tái)金屬消耗量大,電耗相對(duì)較大; 噪音大，煤粉均勻性差,適用于帶基本負(fù)荷，運(yùn)行中保持最佳通風(fēng)量，通過調(diào)整進(jìn)口熱風(fēng)溫度來(lái)滿足煤粉的干燥出力，常用于中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)。,126

39、,磨煤機(jī),雙進(jìn)雙出鋼球磨的特點(diǎn),其出力不是靠調(diào)整給煤機(jī)來(lái)控制，而是靠調(diào)整一次風(fēng)量控制。加大一次風(fēng)閥門的開度，風(fēng)量及帶出的煤粉流量同時(shí)增加，因此，在任何負(fù)荷下，煤粉濃度變化不大。,低負(fù)荷時(shí)，通過增加旁通風(fēng)量，保持最佳風(fēng)速，防止煤粉沉積，同時(shí)可以保持風(fēng)粉比不變，出力穩(wěn)定；負(fù)荷變化時(shí)，既可全磨運(yùn)行，也可半磨運(yùn)行。,127,磨煤機(jī),雙進(jìn)雙出鋼球磨的優(yōu)點(diǎn),保持了鋼球磨煤種適應(yīng)性強(qiáng)等所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)大大縮小了體積，降低了磨煤機(jī)的能耗，增強(qiáng)了適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化的能力（響應(yīng)快，10s內(nèi)20%/min ；儲(chǔ)粉量大，運(yùn)行靈活）。,128,工作50000小時(shí)后的研磨區(qū)護(hù)瓦,129,進(jìn)/出室內(nèi)螺桿螺葉的更換,130,中速

40、磨主要有：MPS型、 MPF型和RP（HP）碗型。,結(jié)構(gòu)分三部分：下部的基座和減速器、中部的磨煤機(jī)本體和上部的分離器。,磨煤機(jī),中 速 磨,131,工作過程：原煤經(jīng)落煤管進(jìn)入兩組相對(duì)運(yùn)動(dòng)的碾磨件之間，在壓緊力的作用下被擠壓、研磨成粉，被甩至四周風(fēng)環(huán)處。,熱風(fēng)經(jīng)風(fēng)環(huán)進(jìn)入磨煤機(jī)，對(duì)煤粉進(jìn)行干燥并將煤粉帶入粗粉分離器進(jìn)行分離，不合格的煤粉返回磨煤機(jī)重磨，細(xì)粉則送出磨外,磨煤機(jī),中 速 磨,石子煤經(jīng)風(fēng)環(huán)的孔落入風(fēng)室，由刮板刮入石子煤儲(chǔ)箱。,132,共同點(diǎn)：圓弧形凹槽滾道的磨盤，磨輥120度均布，水平具有一定的擺動(dòng)量,磨煤機(jī),中 速 磨,MPS型磨煤機(jī),MPF型磨煤機(jī),區(qū)別：MPF型無(wú)磨輥上面的壓力托架

41、、彈簧和加載彈簧架，每個(gè)磨輥配有單獨(dú)的加壓載荷裝置,133,RP(HP)共同點(diǎn)：淺碗形磨盤；三個(gè)獨(dú)立的磨輥120度均布,磨煤機(jī),中 速 磨,區(qū)別：傳動(dòng)裝置和磨輥。HP型磨煤機(jī)采用傘形齒輪，傳動(dòng)力矩大；磨輥長(zhǎng)度小，直徑大，磨煤出力較大,134,優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)迅速，調(diào)節(jié)靈活；磨煤電耗低；結(jié)構(gòu)緊湊；金屬磨損量小。,磨煤機(jī),中 速 磨,缺點(diǎn)：對(duì)雜質(zhì)敏感；結(jié)構(gòu)復(fù)雜；不能磨制磨損指數(shù)高的煤種；要求水分低(外在水分15%)。,135,高速磨由葉輪、帶護(hù)甲的蝸殼和粗粉分離器組成，裝有沖擊板的葉輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)。原煤和干燥劑一起被吸入磨煤機(jī)內(nèi)，煤被轉(zhuǎn)動(dòng)的沖擊板打碎，甩到護(hù)甲上再次被撞擊成煤粉，在風(fēng)機(jī)壓頭的作用

42、下由干燥劑攜帶經(jīng)粗粉分離器帶出。,磨煤機(jī),高 速 磨(風(fēng)扇磨),136,高速磨結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，金屬耗量小，負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)，特別適宜磨水分高的煤種；但部件磨損大，不宜磨制較硬的煤種。大多用于燃用褐煤的鍋爐。,磨煤機(jī),高 速 磨(風(fēng)扇磨),137,正壓系統(tǒng)：一次風(fēng)機(jī)布置在磨煤機(jī)之前，系統(tǒng)處于正壓狀態(tài)下工作 無(wú)漏風(fēng)；葉片磨損小 煤粉易外泄，系統(tǒng)需設(shè)專門的密封風(fēng)機(jī),4-磨煤機(jī)；11-熱一次風(fēng)機(jī)；19-密封風(fēng)機(jī),制粉系統(tǒng),中速磨直吹式正壓熱一次風(fēng)系統(tǒng),直吹式制粉系統(tǒng)有正壓和負(fù)壓系統(tǒng)；正壓系統(tǒng)又有熱一次風(fēng)和冷一次風(fēng)系統(tǒng),138,熱一次風(fēng)系統(tǒng)：配置二分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。一次風(fēng)機(jī)布置在空預(yù)器與磨煤機(jī)之間，輸送的是熱空

43、氣 空氣溫度高，比容大，風(fēng)機(jī)體積大，電耗高，易發(fā)生高溫侵蝕，運(yùn)行效率及可靠性低,4-磨煤機(jī)；11-熱一次風(fēng)機(jī)；19-密封風(fēng)機(jī),制粉系統(tǒng),中速磨直吹式正壓熱一次風(fēng)系統(tǒng),139,冷一次風(fēng)系統(tǒng)：配置三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。一、二次風(fēng)各自由單獨(dú)風(fēng)機(jī)輸送，風(fēng)機(jī)處于空預(yù)器之前，輸送干凈的冷空氣 空氣溫度低，比容小，風(fēng)機(jī)體積小，電耗低，效率高；高壓頭冷一次風(fēng)機(jī)可兼作密封風(fēng)機(jī)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)；熱風(fēng)溫度不受一次風(fēng)機(jī)的限制，可滿足磨制較高水分煤種的要求。,4-磨煤機(jī)；10-一次風(fēng)機(jī)；10-二次風(fēng)機(jī),制粉系統(tǒng),中速磨直吹式正壓冷一次風(fēng)系統(tǒng),制粉系統(tǒng),雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng),整體布置,141,制粉系統(tǒng),雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)直吹

44、式制粉系統(tǒng),分體布置,二介質(zhì)：熱風(fēng)+高溫爐煙,適用于水分較高的褐煤，采用熱風(fēng)摻爐煙作為干燥劑,制粉系統(tǒng),高速磨直吹式系統(tǒng),三介質(zhì)：熱風(fēng)+高、低溫爐煙,鋼球磨中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)有熱風(fēng)送粉和乏氣送粉兩種,空氣經(jīng)送風(fēng)機(jī)空預(yù)器一次風(fēng)機(jī)一次風(fēng)箱混合器（熱氣與煤粉）一次風(fēng)噴口 乏氣經(jīng)細(xì)粉分離器排粉機(jī)乏氣風(fēng)箱三次風(fēng)噴口 適用無(wú)煙煤、貧煤及劣質(zhì)煤,制粉系統(tǒng),鋼球磨中儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng),144,乏氣經(jīng)細(xì)粉分離器排粉機(jī)一次風(fēng)箱混合器（乏氣與煤粉） 一次風(fēng)噴口 適用于煙煤等揮發(fā)分含量高的煤種,制粉系統(tǒng),鋼球磨中儲(chǔ)式乏氣送粉系統(tǒng),145,再循環(huán)管 將部分磨煤乏氣從排粉風(fēng)機(jī)后返回到磨煤機(jī)，然后再回到排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)行循環(huán) 再循環(huán)風(fēng)

45、 溫度低，既可以調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口干燥劑的溫度，又能增加磨煤的通風(fēng)量，并能兼顧燃燒所需一次風(fēng)的要求，從而協(xié)調(diào)磨煤、干燥和燃燒三方面所需的風(fēng)量,燃用揮發(fā)分高而水分不大的煙煤 要求磨煤通風(fēng)量大，但干燥風(fēng)量小或干燥劑溫度低，出現(xiàn)磨煤、干燥和燃燒所需風(fēng)量的矛盾 運(yùn)用再循環(huán)風(fēng)，既可降低磨煤機(jī)入口干燥劑的溫度，增加磨煤通風(fēng)量，又能兼顧燃燒所需一次風(fēng)的需要,制粉系統(tǒng),鋼球磨中儲(chǔ)式系統(tǒng)再循環(huán)管,直吹式系統(tǒng) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備部件少，管路短、阻力小，初投資和系統(tǒng)的建筑尺寸小，輸粉電耗較??；但磨煤機(jī)的工作直接影響鍋爐的運(yùn)行，鍋爐機(jī)組的可靠性相對(duì)低些,中儲(chǔ)式系統(tǒng) 設(shè)有煤粉倉(cāng)，磨煤機(jī)可一直維持在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行，磨煤機(jī)的工作對(duì)

46、鍋爐影響較小，系統(tǒng)的可靠性高；但系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備部件多，初投資及運(yùn)行費(fèi)用高,制粉系統(tǒng),兩種制粉系統(tǒng)的比較,147,復(fù)習(xí)思考題,何謂煤粉細(xì)度？試述鋼球磨中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)工質(zhì)流程。 試析影響鋼球磨運(yùn)行的因素。 直吹式制粉系統(tǒng)與中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)相比的優(yōu)缺點(diǎn)？ 煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度的意義。,第六章 燃燒設(shè)備和煤粉燃燒新技術(shù),煤粉燃燒器 燃燒器的作用 直流燃燒器 旋流燃燒器,W型火焰燃燒技術(shù) W型火焰爐膛結(jié)構(gòu) W型火焰燃燒技術(shù)的特點(diǎn),煤粉爐爐膛 爐膛的要求 評(píng)價(jià)爐膛結(jié)構(gòu)的參數(shù),低負(fù)荷穩(wěn)燃及低NOx煤粉燃燒技術(shù) 低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù) 低NOx煤粉燃燒技術(shù),149,燃燒器的作用是將燃料與燃燒所需空氣按一定的比例、速度和混合

47、方式經(jīng)噴口送入爐膛 其主要作用為： 向鍋爐爐膛內(nèi)輸送燃料和空氣； 組織燃料和空氣及時(shí)、充分地混合； 保證燃料進(jìn)入爐膛后盡快、穩(wěn)定地著火，迅速、完全地燃盡。,煤粉燃燒器,燃燒器的作用,一次風(fēng) 攜帶煤粉送入燃燒器的空氣。主要作用是輸送煤粉和滿足燃燒初期對(duì)氧氣的需要,二次風(fēng) 待煤粉氣流著火后再送入的空氣。二次風(fēng)補(bǔ)充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣，并起氣流的擾動(dòng)和混合的作用,三次風(fēng) 對(duì)中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，為充分利用細(xì)粉分離器排出的含有10%15%細(xì)粉的乏氣，由單獨(dú)的噴口送入爐膛燃燒，這股乏氣稱為三次風(fēng),煤粉燃燒器,通過燃燒器的空氣,151,直流射流的主要特點(diǎn)： 沿流動(dòng)方向的速度衰減比較慢 具有比較穩(wěn)定的

48、射流核心區(qū) 一次風(fēng)和二次風(fēng)的后期混合比較強(qiáng),直流燃燒器,直流燃燒器,直流燃燒器的一、二、三次風(fēng)分別由垂直布置的一組圓形或矩形的噴口以直流湍流自由射流的形式噴入爐膛，根據(jù)燃煤特性不同，一、二次風(fēng)噴口的排列方式可分為均等配風(fēng)和分級(jí)配風(fēng)。,均等配風(fēng)燃燒器一、二次風(fēng)噴口相間布置，即在二個(gè)一次風(fēng)噴口之間均等布置一個(gè)或二個(gè)二次風(fēng)噴口，各二次風(fēng)噴口的風(fēng)量分配較均勻 均等配風(fēng)燃燒器一、二次風(fēng)口間距較?。?0-160mm），有利于一、二次風(fēng)的較早混合，使一次風(fēng)煤粉氣流著火后能迅速獲得足夠的空氣，達(dá)到完全燃燒,均等配風(fēng)適用于燃用高揮發(fā)分煤種，常稱為煙煤、褐煤型配風(fēng)方式,直流燃燒器,均等配風(fēng)直流燃燒器,分級(jí)配風(fēng)燃燒

49、器一次風(fēng)噴口相對(duì)集中布置，并靠近燃燒器的下部，二次風(fēng)噴口則分層布置，一、二次風(fēng)噴口間保持較大的距離(160-350mm)，燃燒所需要的二次風(fēng)分階段送入燃燒的煤粉氣流中，強(qiáng)化氣流的后期混合，促使燃料燃燒與燃盡,直流燃燒器,分級(jí)配風(fēng)直流燃燒器,分級(jí)配風(fēng)燃燒器一次風(fēng)噴口高寬比大，卷吸量大；煤粉氣流相對(duì)集中，火焰中心溫度高，有利于低揮發(fā)分煤的著火、燃燒,分級(jí)配風(fēng)適合于燃用低揮發(fā)分煤種或劣質(zhì)煙煤，常稱為無(wú)煙煤、貧煤型配風(fēng)方式,直流燃燒器,分級(jí)配風(fēng)直流燃燒器,下二次風(fēng) 防止煤粉離析，避免未燃燒的煤粉直接落入灰斗；托住火焰不致過分下沖，避免冷灰斗結(jié)渣，風(fēng)量較小 中二次風(fēng) 是均等配風(fēng)方式煤粉燃燒階段所需氧氣和

50、湍流擾動(dòng)的主要風(fēng)源，風(fēng)量較大 上二次風(fēng) 提供適量的空氣保證煤粉燃盡，是分級(jí)配風(fēng)方式煤粉燃燒和燃盡的主要風(fēng)源，風(fēng)量較大,直流燃燒器,直流燃燒器各層二次風(fēng)的作用,燃盡風(fēng) 噴口位于整組燃燒器的最上部（三次風(fēng)噴口之上），送入剩余15%的空氣，實(shí)現(xiàn)富氧燃燒，抑制燃燒區(qū)段溫度，達(dá)到分級(jí)燃燒目的，有效減少爐內(nèi)NOX生成量，有利于燃料的燃盡 周界風(fēng) 位于一次風(fēng)噴口的四周，周界風(fēng)的風(fēng)層薄；風(fēng)量??；風(fēng)速較高?？煞乐箛娍跓龎?，適應(yīng)煤質(zhì)的變化,直流燃燒器,直流燃燒器各層二次風(fēng)的作用,夾心風(fēng) 位于一次風(fēng)噴口的中間，風(fēng)速高于一次風(fēng)。補(bǔ)充火焰中心氧氣；提高一次風(fēng)射流剛性，防止偏斜，增強(qiáng)擾動(dòng)；減小擴(kuò)展角，減輕貼壁，防止結(jié)渣；

51、變煤種、變負(fù)荷時(shí)燃燒調(diào)整的手段之一 十字風(fēng) 燃燒褐煤，作用類似于夾心風(fēng),直流燃燒器,直流燃燒器各層二次風(fēng)的作用,四角切圓燃燒方式直流燃燒器的布置 爐膛四角或接近四角布置，四個(gè)角燃燒器出口氣流的軸線與爐膛中心的一個(gè)或兩個(gè)假想圓相切，使氣流在爐內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)。,直流燃燒器,直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式,切圓燃燒方式的特點(diǎn) 煤粉氣流著火所需熱量，除依靠本身外邊界卷吸煙氣和接受爐膛輻射熱以外，主要是靠來(lái)自上游鄰角正在劇烈燃燒的火焰的沖擊和加熱，著火條件好,直流燃燒器,直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式,火焰在爐內(nèi)充滿度較好，燃燒后期氣流擾動(dòng)較強(qiáng)，有利于燃盡，煤種適應(yīng)性強(qiáng) 風(fēng)粉管布置復(fù)雜,直流燃燒器,直流燃燒

52、器四角布置切圓燃燒方式,直流燃燒器,直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式,正四角布置：中小容量煤粉爐常采用。燃燒器噴口的幾何軸線和爐膛兩側(cè)墻的夾角接近相等，射流兩側(cè)的補(bǔ)氣條件差異很小，氣流向壁面的偏斜較小，因而煤粉火炬的充滿程度較好，熱負(fù)荷較均勻。,直流燃燒器,切圓燃燒方式直流燃燒器的布置,大切角正四角布置：大容量鍋爐常采用。除具有正四角布置的特點(diǎn)外，還可形成切角形水冷壁。既可增大燃燒器噴口兩側(cè)的空間，使兩側(cè)補(bǔ)氣條件差異更小，射流不易偏斜；切角水冷壁形成燃燒器的水冷套，保護(hù)噴口不易被燒壞。,直流燃燒器,切圓燃燒方式直流燃燒器的布置,采用同向大小雙切圓方式，可改變氣流偏斜，防止實(shí)際切圓的橢圓度過大；采

53、用正反雙切圓方式，兩股氣流反切，可減少實(shí)際切圓的橢圓度；采用兩角相切，兩角對(duì)沖方式，可減少氣流相切時(shí)實(shí)際假想圓的直徑，減低氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，防止氣流的過分偏斜，但卻使燃燒后期的混合擾動(dòng)變差。,直流燃燒器,166,切圓燃燒方式實(shí)際氣流并不能完全沿軸線方向前進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)一定的偏斜，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致燃燒器出口射流沖墻貼壁。造成爐膛水冷壁結(jié)渣,鄰角氣流的撞擊（主要原因） 撞擊點(diǎn)愈接近噴口，射流偏斜就愈大；撞擊動(dòng)量愈大，氣流偏斜就愈嚴(yán)重。,直流燃燒器,一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜,射流兩側(cè)“補(bǔ)氣”條件的影響 燃燒器射流兩側(cè)卷吸煙氣形成負(fù)壓，向火側(cè)受到上游鄰角氣流的撞擊，補(bǔ)氣充裕，壓力較高；背火側(cè)補(bǔ)氣條件差，壓力較低，射

54、流兩側(cè)因此形成壓差，迫使射流偏向壓力低的一側(cè)，甚至迫使氣流貼墻，引起結(jié)渣。,直流燃燒器,一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜,燃燒器的高寬比（hr/b）對(duì)射流彎曲變形影響較大 高寬比愈大，射流形狀愈寬而薄；其“剛性”就愈差，因而，射流愈容易彎曲變形。,直流燃燒器,一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜,假想切圓直徑dJX 較大的dJX可使鄰角火炬的高溫?zé)煔飧走_(dá)到下角射流的根部，擾動(dòng)更強(qiáng)烈，有利于煤粉氣流著火、燃盡； 但dJX過大，射流偏斜增大，容易引起水冷壁結(jié)渣；爐膛出口較大的殘余旋轉(zhuǎn)會(huì)引起煙溫和過熱汽溫偏差。,直流燃燒器,一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜,旋流燃燒器出口氣流是一股繞燃燒器軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)射流 一、二次風(fēng)用不同管道與燃燒器

55、連接，在燃燒器內(nèi)一、二次風(fēng)通道隔開。二次風(fēng)射流均為旋轉(zhuǎn)射流,一次風(fēng)射流可以是旋轉(zhuǎn)射流,也可以是直流射流。 旋流燃燒器是一組圓形噴口。,旋流燃燒器,旋流射流的特點(diǎn),旋流射流具有比直流射流大得多的擴(kuò)展角，射流中心形成回流區(qū)，射流內(nèi)、外同時(shí)卷吸爐內(nèi)高溫?zé)煔猓砦看?從燃燒器噴出的氣流具有很高的切向速度和足夠大的軸向速度，早期湍動(dòng)混合強(qiáng)烈,軸向速度衰減較快，射流射程較短，后期擾動(dòng)較弱,旋流燃燒器,旋流射流的特點(diǎn),表征旋轉(zhuǎn)射流旋轉(zhuǎn)程度的特征參數(shù)，隨著n的不同，旋流燃燒器形成三種不同的火焰形狀 封閉式火焰 n 較小，在火焰根部卷吸高溫?zé)煔猓纬苫亓鲄^(qū)；可卷吸火焰自身燃燒放出的熱量，具有一定的自穩(wěn)定著火能

56、力。但回流量小，不適合燃燒難燃的煤。,旋流燃燒器,旋流強(qiáng)度n,開放式火焰 n 較大，射流內(nèi)、外側(cè)的壓力差逐漸接近，射流中心形成較大回流區(qū)，延長(zhǎng)到速度很低處才封閉，其著火穩(wěn)定性主要依賴于爐內(nèi)煙氣溫度,飛邊火焰 n 很大，射流外卷吸作用強(qiáng)烈，使外側(cè)壓力小于中心壓力，整個(gè)射流向外全部張開，氣流離開燃燒器后，貼墻運(yùn)動(dòng)，引起結(jié)渣。,旋流燃燒器,旋流強(qiáng)度n,旋流燃燒器 根據(jù)旋流器的結(jié)構(gòu)不同，旋流燃燒器分為蝸殼式、可動(dòng)葉輪式、可動(dòng)葉片式。,旋流燃燒器,旋流燃燒器的類型,雙蝸殼式 直流蝸殼式 蝸殼葉片式,176,直流蝸殼式和雙蝸殼式燃燒器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：調(diào)節(jié)性能較差，流動(dòng)阻力較大，旋流器出口，沿圓周氣流速度

57、分布不均，易引起煤粉濃度分布不均。我國(guó)小型煤粉爐常采用。,旋流燃燒器,雙蝸殼式 直流蝸殼式 蝸殼葉片式,177,可動(dòng)葉片雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器：一次風(fēng)直流射流，一次風(fēng)管內(nèi)裝有混合器，消除煤粉濃度不均；二次風(fēng)通道分為內(nèi)環(huán)形通道和外環(huán)形通道，內(nèi)、外二次風(fēng)分級(jí)配風(fēng)。內(nèi)二次風(fēng)通過調(diào)節(jié)可動(dòng)旋流葉片的角度，來(lái)改變其旋流強(qiáng)度，并由單獨(dú)的風(fēng)門控制風(fēng)量；外二次風(fēng)量由可動(dòng)葉片控制。,旋流燃燒器,旋流燃燒器通常前后墻布置 不受爐膛截面寬、深比限制，布置方便，與磨煤機(jī)聯(lián)接煤粉管道短,旋流燃燒器,旋流燃燒器的布置與供風(fēng)方式,旋流燃燒器的供風(fēng)方式 大風(fēng)箱供風(fēng) 分隔風(fēng)箱供風(fēng),旋流燃燒器,常用的旋流燃燒器,旋流燃燒器的布置,燃燒器

58、前后墻或兩側(cè)墻布置 兩面墻上燃燒器噴出的火炬在爐膛中央互相撞擊后，火焰大部分向爐膛上方運(yùn)動(dòng)，爐內(nèi)的火焰充滿程度較好，擾動(dòng)性也較強(qiáng) 若對(duì)沖的兩個(gè)燃燒器負(fù)荷不相同，則爐內(nèi)高溫火焰將向一側(cè)偏移，造成結(jié)渣,旋流燃燒器爐頂布置只在采用W火焰燃燒技術(shù)的較矮的下爐膛中才應(yīng)用,旋流燃燒器,單只燃燒器的熱功率,大功率燃燒器帶來(lái)的問題 功率太大，易引起結(jié)渣； 局部熱負(fù)荷太高，使水循環(huán)惡化； 切換或啟停燃燒器對(duì)爐內(nèi)火焰穩(wěn)定性影響大 切換或啟停燃燒器對(duì)爐膛出口煙溫影響較大 一、二次風(fēng)氣流太厚，不利于風(fēng)粉混合 燃燒調(diào)節(jié)不太靈活。,旋流燃燒器,單只燃燒器的熱功率,為了提高燃燒調(diào)節(jié)的靈活性和避免水冷壁及燃燒器噴口結(jié)渣，趨向

59、于采用小功率燃燒器,爐膛是燃料燃燒和熱交換（主要是輻射熱交換）的場(chǎng)所 有利于著火、穩(wěn)燃，并使燃料燃燒完全； ST-100,所有受熱面不結(jié)渣; 水冷壁不發(fā)生傳熱惡化; 降低NOx生成量; 對(duì)煤質(zhì)和負(fù)荷變化有較好的適應(yīng)性。,煤粉爐爐膛,燃燒煤粉對(duì)爐膛的要求,184,過大，水冷壁少，火焰溫度高，有利于穩(wěn)定著火，易引起結(jié)渣；,爐膛截面熱負(fù)荷 表示單位時(shí)間、燃燒器區(qū)域爐膛單位橫截面上，燃料燃燒釋熱的熱量。,煤粉爐爐膛,爐膛結(jié)構(gòu)著火穩(wěn)定性參數(shù),過小，水冷壁多，火焰溫度低，不利于穩(wěn)定著火，減輕結(jié)渣，減少污染物生成。,185,式中 HR燃燒器區(qū)域高度，一般取上層一次風(fēng)噴口上方1.5m處和下層一次風(fēng)噴口下方1m處的距離,燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷 表示單位時(shí)間、燃燒器區(qū)域單位爐壁面積上，燃料燃燒釋熱的熱量。