《锅炉原理考试复习重点ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉原理考试复习重点ppt课件.ppt（100页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 锅炉原理复习锅炉原理复习 BOILERS郭丽霞一、锅炉简介一、锅炉简介 锅炉是一种锅炉是一种动力设备动力设备。 如果要给锅如果要给锅炉下一个科学的定义，那么应该表述为：炉下一个科学的定义，那么应该表述为：锅炉是一种将燃料燃烧，使其中的化学锅炉是一种将燃料燃烧，使其中的化学能转变为能转变为热能热能，并将此热能传递给水，并将此热能传递给水（也可能是其它工质），使工质变为具（也可能是其它工质），使工质变为具有一定压力和温度的有一定压力和温度的蒸汽或热水蒸汽或热水的设备。的设备。 现代大型自然循环高压锅炉现代大型自然循环高压锅炉所具有的主要部件及其作所具有的主要部件及其作用如下：用如下：（1）炉膛。
2、保证燃料燃尽并使出口烟气温度冷却到对流受热面能安全工作的数值。（2）燃烧设备。将燃料和燃烧所需空气送入炉膛并使燃料着火稳定，燃烧良好。（3）锅筒。自然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起，并和水冷壁，下降管等组成水循环回路。锅筒内储存汽水，可适应负荷变化，内部设有汽水分离装置等以保证汽水品质，直流锅炉无锅筒。（4）水冷壁。是锅炉的主要辐射受热面、吸收炉膛辐射热加热工质, 并用以保护炉墙。后水冷壁管的拉稀部分称为凝渣管用以防止过热器结渣。（5）过热器。将饱和蒸汽加热到额定过热蒸汽温度。生产饱和蒸汽的蒸汽锅炉和热水锅炉无过热器。（6）再热器。将汽轮机高压缸排汽加热到较高温度，然后再送
3、到汽轮机中压缸膨胀作功。用于大型电站锅炉以提高电站热效率。（7）省煤器。利用锅炉尾部烟气的热量加热给水，以降低排烟温度，节约燃料。（8）空气预热器。加热燃烧用的空气，以加强着火和燃烧；吸收烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉效率；为煤粉锅炉制粉系统提供干燥剂。（9）炉墙。是锅炉的保护外壳，起密封和保温作用。小型锅炉中的重型炉墙也可起支承锅炉部件的作用。（10）构架。支承和固定锅炉各部件，并保持其相对位置。 锅炉的分类锅炉的分类1 按锅炉用途分类按锅炉用途分类 电站锅炉电站锅炉(发电发电)、工业锅炉、工业锅炉(工业生产工艺工业生产工艺用汽或供暖用汽或供暖 )、热水锅炉、热水锅炉(民用采暖或供热民用采
4、暖或供热)。2 按锅炉容量分类按锅炉容量分类 按时代和技术进步，锅炉机组容量以大、按时代和技术进步，锅炉机组容量以大、中、小的排序和分类在不断演变，目前中、小的排序和分类在不断演变，目前300MW以上的机组配置的锅炉为大容量锅炉。以上的机组配置的锅炉为大容量锅炉。二、锅炉的分类方法二、锅炉的分类方法锅炉的分类锅炉的分类3 按蒸汽参数（压力）分类按蒸汽参数（压力）分类 低压低压(P37%为褐煤，为褐煤， 10%Vdaf20%是贫煤，是贫煤， 20%Vdaf37%为烟煤。为烟煤。煤的热重分析：煤的热重分析： 通过热重分析法测定的煤的微分热通过热重分析法测定的煤的微分热重曲线重曲线DTG也称为也称为
5、燃烧分布曲线燃烧分布曲线，它表，它表示煤样失重率（燃烧速度）随温度变化示煤样失重率（燃烧速度）随温度变化的规律，是对煤的着火、燃烧性能进行的规律，是对煤的着火、燃烧性能进行综合判别的依据。不同的煤种综合判别的依据。不同的煤种当燃烧分当燃烧分布曲线相似布曲线相似时，它们时，它们在锅炉中燃烧时的在锅炉中燃烧时的情况也基本相似情况也基本相似。 下图为几种煤的燃烧分布曲线。图下图为几种煤的燃烧分布曲线。图中曲线从左到右的第一小峰中曲线从左到右的第一小峰B B是水分析是水分析出峰，第二峰出峰，第二峰D D是是燃烧峰。燃烧峰所围燃烧峰。燃烧峰所围的面积对应于煤的可燃质份额。当峰值的面积对应于煤的可燃质份额
6、。当峰值偏向低温区而且峰值较高，说明煤的反偏向低温区而且峰值较高，说明煤的反应能强，并容易着火燃烧。而燃烧峰的应能强，并容易着火燃烧。而燃烧峰的后段越陡燃尽性能越好后段越陡燃尽性能越好。六、燃料燃烧计算六、燃料燃烧计算 1kg固体及液体燃料固体及液体燃料完全燃烧完全燃烧并且并且燃烧产物燃烧产物(烟气烟气)中中无自由氧无自由氧存在时，所存在时，所需要的需要的空气量空气量(指干空气指干空气)称为理论空气称为理论空气需要量，简称理论空气量，并以标准状需要量，简称理论空气量，并以标准状态下态下 (m3kg)或或 (kgkg)来表示。来表示。理论空气量理论空气量=+ 燃料自身所含氧量的折算量燃料自身所含
7、氧量的折算量 按空气中氧的容积成分为按空气中氧的容积成分为21%21%计算，则计算，则1kg1kg燃料燃烧所需的燃料燃烧所需的理论空气量理论空气量 V V0 0为为 kgNmOHOHSCOSHCVararararararararararar/,100265. 0R0889. 00333. 0265. 0375. 00889. 01007 . 01007 . 010055. 5100866. 121. 0130 在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是要大于理论空气量，实际供给的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为超过的部分称为过量空气量过量
8、空气量。实际空气量实际空气量V Vk k与理论空与理论空V V0 0之比之比，即，即 称为称为过量空气系数过量空气系数（ 用于烟气量计算，用于烟气量计算， 用于空气量计算）。用于空气量计算）。0()kVV或 当当只供给理论空气量只供给理论空气量时，燃料时，燃料完全完全燃烧燃烧后产生的烟气量称为后产生的烟气量称为理论烟气量理论烟气量。00031.8660.70.80.7910010010011.11.241.611.24,/100100arararyararkwCSNVVHMd VW h Nmkg完全燃烧时：完全燃烧时： 实际烟气量实际烟气量=理论烟气量理论烟气量 + 过量空气过量空气量量 +
9、随同过量空气带入的水蒸气量随同过量空气带入的水蒸气量 0000010161. 110161. 12VVVVVVyOHgyy此式称为此式称为不完全燃烧方程式不完全燃烧方程式 COROO0.605CORO21222 系数系数称为称为燃料的特性系数燃料的特性系数，它只取它只取决于燃料中决于燃料中C、H、O、N、S，而与，而与M和和A无关。无关。完全燃烧时，完全燃烧时，CO0 要进行锅炉受热面的传热计算，必要进行锅炉受热面的传热计算，必须知道如何计算空气和烟气的焓。在这须知道如何计算空气和烟气的焓。在这里里空气和烟气的焓空气和烟气的焓是指在定压条件下，是指在定压条件下，将将1kg1kg燃料燃料所需的空
10、气量或所产生的烟所需的空气量或所产生的烟气量从气量从00加热到加热到tt（空气）或（空气）或 （烟气）时所需的热量，单位为（烟气）时所需的热量，单位为kJ/kJ/kgkg。yharfhfhfhcAhh100为：飞灰焓 实际燃烧产物实际燃烧产物是多种气体的混合物，是多种气体的混合物，其焓值等于其焓值等于理论烟气焓理论烟气焓、过量空气焓过量空气焓和和飞灰焓飞灰焓之和之和 ：fhkyyhhhh001飞灰焓相对较小，只有当飞灰焓相对较小，只有当 才才考虑。考虑。64190,netararfhQAa七、锅炉的热平衡七、锅炉的热平衡 锅炉热平衡是指在锅炉热平衡是指在稳定运行稳定运行状态下，状态下，锅炉输入
11、热量与输出热量及各项热损失锅炉输入热量与输出热量及各项热损失之间的热量平衡。热平衡是以之间的热量平衡。热平衡是以1kg固体或固体或液体燃料液体燃料为基础进行计算的。通过热平为基础进行计算的。通过热平衡可知锅炉的有效利用热量、各项热损衡可知锅炉的有效利用热量、各项热损失，从而计算锅炉热效率和燃料消耗量。失，从而计算锅炉热效率和燃料消耗量。热平衡方程式：热平衡方程式：KgKJQQQQQQQr/654321rQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q 锅炉输入热量； 锅炉有效利用的热量； 排烟热损失； 化学不完全燃烧热损失； 固体不完全燃烧热损失； 锅炉散热损失； 其他热损失。123456100%qqqqqq 锅炉
12、有效利用热是指锅炉有效利用热是指水和水和蒸汽流经各受热面时吸收的热蒸汽流经各受热面时吸收的热量量。 11zrzrzrgsgrgriiDiiDBQgspwgszyzyiiDiiD、 从从锅炉范围以外输入锅炉范围以外输入锅炉的锅炉的热量，热量，不包括锅炉范围内循环的不包括锅炉范围内循环的热量热量，通常有如下几项：，通常有如下几项：zqwrrnetarrQQiQQ, 炉膛出口过量炉膛出口过量空气系数对空气系数对q q2 2、q q3 3、q q4 4有直接的影响。有直接的影响。当当l l增加时，增加时，q q2 2+q+q3 3+q+q4 4先减少后增先减少后增加，有一个最小值，加，有一个最小值，与
13、此最小值对应的与此最小值对应的炉膛出口过量空气炉膛出口过量空气系数系数称为称为最佳过量最佳过量空气系数空气系数。%100baaRx 和和 分别表示留在筛子上和通过筛分别表示留在筛子上和通过筛孔的煤粉质量。筛余量孔的煤粉质量。筛余量 越大，越大， 越越大大，则，则煤粉越煤粉越粗粗，上式中角标，上式中角标x表示筛子的编号或表示筛子的编号或筛孔的尺寸筛孔的尺寸 。 abaxR八、煤粉制备及系统八、煤粉制备及系统 在实际运行中，应选择使机械不完在实际运行中，应选择使机械不完全燃烧热损失和制粉能耗之和最小的煤全燃烧热损失和制粉能耗之和最小的煤粉细度，粉细度，即即最佳煤粉细度最佳煤粉细度或或经济煤粉细经济
14、煤粉细度度。发电厂使用的磨煤机大致分为以下三种。发电厂使用的磨煤机大致分为以下三种。1、低速磨煤机低速磨煤机：转动速度为：转动速度为1525r/min，目前常用的是双进双出的目前常用的是双进双出的钢球筒式磨煤机钢球筒式磨煤机、单进单出的钢球筒式磨煤机。单进单出的钢球筒式磨煤机。2、中速磨煤机中速磨煤机：转动速度为：转动速度为50300r/min，目前常用的是目前常用的是MPS中速磨煤机、中速磨煤机、RP（或（或HP）中速磨煤机、中速磨煤机、MBF中速磨煤机。中速磨煤机。3、高速磨煤机高速磨煤机：工作转速高达：工作转速高达7501500r/min，目前常用的是，目前常用的是风扇式磨煤机风扇式磨煤
15、机。 各种磨煤机的性能比较各种磨煤机的性能比较 制粉系统可以分为直吹式系统和中间储仓式制粉系统可以分为直吹式系统和中间储仓式系统两大类。系统两大类。 直吹式制粉系统直吹式制粉系统：磨煤机中磨成煤粉后直接：磨煤机中磨成煤粉后直接将气粉混合物送入锅炉去燃烧的制粉系统。将气粉混合物送入锅炉去燃烧的制粉系统。 中间储仓式制粉系统中间储仓式制粉系统：将磨制成的煤粉储存：将磨制成的煤粉储存在煤粉仓中，再用排粉机送入锅炉去燃烧，这在煤粉仓中，再用排粉机送入锅炉去燃烧，这样的系统，称为中间储仓式制粉系统。样的系统，称为中间储仓式制粉系统。 中间储仓式和直吹式制粉系统的优缺点：中间储仓式和直吹式制粉系统的优缺点
16、： 中间储仓式中间储仓式制粉系统需要有煤粉仓、细制粉系统需要有煤粉仓、细粉分离器、排粉风机、给粉机等设备，系统粉分离器、排粉风机、给粉机等设备，系统复杂庞大，因而复杂庞大，因而建设初投资大建设初投资大。由于系统的。由于系统的设备多，管道长，容易在系统中产生煤粉沉设备多，管道长，容易在系统中产生煤粉沉积，积，增加了煤粉爆炸的危险性增加了煤粉爆炸的危险性。系统中需设。系统中需设置许多防爆装置。系统中负压较大，置许多防爆装置。系统中负压较大，漏风量漏风量大大，致使输粉电耗增大，锅炉效率降低。，致使输粉电耗增大，锅炉效率降低。 在在直吹式直吹式制粉系统中，磨煤机磨制制粉系统中，磨煤机磨制的煤粉全部直接
17、送入炉膛内燃烧。因此的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧。因此具有系统简单、设备部件少、输粉管道具有系统简单、设备部件少、输粉管道阻力小、运行电耗低、钢材消耗省、占阻力小、运行电耗低、钢材消耗省、占有空间小、投资少和爆炸危险性小等优有空间小、投资少和爆炸危险性小等优点。点。 当锅炉当锅炉负荷变动负荷变动或燃烧器所需煤粉增减或燃烧器所需煤粉增减时，时，储仓式储仓式系统只要调节给粉机就可以适应系统只要调节给粉机就可以适应需要，既需要，既方便又灵敏方便又灵敏。而。而直吹式直吹式系统要从改系统要从改变给煤量开始，经过整个系统才能改变煤粉变给煤量开始，经过整个系统才能改变煤粉量，因而量，因而惰性较大惰性较大。此
18、外，直吹式系统的一。此外，直吹式系统的一次风管是在分离器之后分支通往各个燃烧器次风管是在分离器之后分支通往各个燃烧器的，燃料量和空气量的调节手段都设置在磨的，燃料量和空气量的调节手段都设置在磨煤机之前，同一台磨煤机供给煤粉的各个燃煤机之前，同一台磨煤机供给煤粉的各个燃烧器之间，容易出现烧器之间，容易出现风粉不均风粉不均现象。现象。 储仓式储仓式制粉系统中，因为锅炉和磨煤机制粉系统中，因为锅炉和磨煤机之间有煤粉仓，所以磨煤机的运行出力不必之间有煤粉仓，所以磨煤机的运行出力不必与锅炉随时配合，即磨煤机出力不受锅炉负与锅炉随时配合，即磨煤机出力不受锅炉负荷变动的影响，荷变动的影响，磨煤机磨煤机可以一
19、直维持可以一直维持在经济在经济工况下工况下运行。即使磨煤设备发生故障，煤粉运行。即使磨煤设备发生故障，煤粉仓内积存的煤粉仍可供应锅炉需要，同时，仓内积存的煤粉仍可供应锅炉需要，同时，可以经过螺旋输粉机调运其它制粉系统的煤可以经过螺旋输粉机调运其它制粉系统的煤粉到发生事故的煤粉仓去，使锅炉继续运行，粉到发生事故的煤粉仓去，使锅炉继续运行，提高了系统的可靠性提高了系统的可靠性。在在直吹式系统直吹式系统中，中，磨煤机的工作直接影响锅炉的运行工况，磨煤机的工作直接影响锅炉的运行工况，锅炉机组的锅炉机组的可靠性相对低些可靠性相对低些。 负压直吹式负压直吹式系统中，燃烧需要的全系统中，燃烧需要的全部煤粉都
20、要经过排粉机，因此它部煤粉都要经过排粉机，因此它磨损较磨损较快快，发生振动和需要检修的可能性就大。，发生振动和需要检修的可能性就大。而在而在储仓式储仓式系统中，只有少量细煤粉的系统中，只有少量细煤粉的乏气流经排粉机，所以它磨损较轻，乏气流经排粉机，所以它磨损较轻，工工作比较安全作比较安全。直吹式制粉系统：直吹式制粉系统：中速磨煤机直吹式制粉系统中速磨煤机直吹式制粉系统双进双出磨煤机直吹式制粉系统双进双出磨煤机直吹式制粉系统风扇磨煤机直吹式系统风扇磨煤机直吹式系统： 风扇磨煤机适用于水分较高的褐煤，风扇磨煤机适用于水分较高的褐煤，常用热风和高温炉烟混合物作干燥剂，这常用热风和高温炉烟混合物作干燥
21、剂，这种系统称为种系统称为二介质直吹式系统二介质直吹式系统。 而采用热风、高温炉烟和低温炉烟混而采用热风、高温炉烟和低温炉烟混合物作干燥剂的系统称为合物作干燥剂的系统称为三介质直吹式系三介质直吹式系统统。中间储仓式制粉系统：中间储仓式制粉系统：九、燃烧设备九、燃烧设备 燃烧是燃料中的可燃物质与氧气发燃烧是燃料中的可燃物质与氧气发生剧烈的、伴随发光发热的一种化学反生剧烈的、伴随发光发热的一种化学反应。整个燃烧过程包括化学反应的放热应。整个燃烧过程包括化学反应的放热过程、物质间的相互运动、热量传递、过程、物质间的相互运动、热量传递、质量传递、能量相互转化等一系列的质量传递、能量相互转化等一系列的物
22、物理、化学过程理、化学过程。 碳的多相燃烧特点：碳的多相燃烧特点： 多相多相燃烧中，由于燃料与氧化剂的燃烧中，由于燃料与氧化剂的相态不同，在碳表面上发生的多相反应相态不同，在碳表面上发生的多相反应由下列几个由下列几个连续的阶段连续的阶段组成：组成：(1)参与燃烧反应的气体分子参与燃烧反应的气体分子(氧氧)向碳粒向碳粒表面的转移与扩散；表面的转移与扩散；(2)气体分子气体分子(氧氧)被吸附在碳粒表面上；被吸附在碳粒表面上；(3)被吸附的气体分子被吸附的气体分子(氧氧)在碳表面上发在碳表面上发生化学反应生成燃烧产物；生化学反应生成燃烧产物； (4)燃烧产物从碳表面上解吸附；燃烧产物从碳表面上解吸附
23、；(5)燃烧产物离开碳表面，扩散到周燃烧产物离开碳表面，扩散到周围环境中。围环境中。 燃烧反应的这五个阶段是连续进行燃烧反应的这五个阶段是连续进行的，其中任何一个环节都会影响全局。的，其中任何一个环节都会影响全局。因此，反应过程中最慢的那个阶段，决因此，反应过程中最慢的那个阶段，决定了燃烧反应的速度。在上述五个阶段定了燃烧反应的速度。在上述五个阶段中，吸附阶段中，吸附阶段(2)和解吸附阶段和解吸附阶段(4)进行得进行得最快，燃烧产物离开碳表面、扩散出去最快，燃烧产物离开碳表面、扩散出去的阶段的阶段(5)也较快，也较快，比较慢比较慢而最主要的是而最主要的是氧向碳粒表面的转移扩散阶段氧向碳粒表面的
24、转移扩散阶段(1)和氧在和氧在碳表面发生化学反应的阶段碳表面发生化学反应的阶段(3)这两个阶这两个阶段。段。 碳的多相燃烧反应的燃烧区域：碳的多相燃烧反应的燃烧区域： 根据燃烧条件的不同，可以将多相根据燃烧条件的不同，可以将多相燃烧分成燃烧分成动力燃烧区域动力燃烧区域、扩散燃烧区域扩散燃烧区域和和过渡燃烧区域过渡燃烧区域等三种燃烧区域（工等三种燃烧区域（工况）。况）。 当燃烧反应的温度不高时，化学反当燃烧反应的温度不高时，化学反应速度不快，此时氧的供应速度远大于应速度不快，此时氧的供应速度远大于化学反应中氧的消耗速度，亦即扩散能化学反应中氧的消耗速度，亦即扩散能力远大于化学反应能力，这时燃烧工
25、况力远大于化学反应能力，这时燃烧工况所处区域称为动力燃烧区域。所处区域称为动力燃烧区域。动力燃烧动力燃烧区域区域发生在低温区，在此区域内，发生在低温区，在此区域内，提升提升温度温度是强化燃烧反应的有效措施。是强化燃烧反应的有效措施。 如果影响燃烧过程进行速度的主要如果影响燃烧过程进行速度的主要因素是扩散，也就是说，此时燃烧反应因素是扩散，也就是说，此时燃烧反应的温度已经很高，化学反应能力远大于的温度已经很高，化学反应能力远大于扩散能力，这时的燃烧区域称为扩散能力，这时的燃烧区域称为扩散燃扩散燃烧区域烧区域。要加强这个区域的燃烧就要强。要加强这个区域的燃烧就要强化碳粒与氧的化碳粒与氧的扰动扰动混
26、合。混合。 燃烧器是燃烧器是煤粉锅炉煤粉锅炉的的主要燃烧设主要燃烧设备备，其作用是保证燃料和燃烧用空，其作用是保证燃料和燃烧用空气在进入炉膛时能气在进入炉膛时能充分混合、及时充分混合、及时着火和稳定燃烧着火和稳定燃烧。燃烧器燃烧器 送入燃烧器的空气，一般都不是送入燃烧器的空气，一般都不是一次集中送入的，而是按对着火、一次集中送入的，而是按对着火、燃烧有利而合理组织、分批送入的。燃烧有利而合理组织、分批送入的。按作用不同，一般将送入燃烧器的按作用不同，一般将送入燃烧器的空气分为三种，即空气分为三种，即一次风、二次风一次风、二次风和三次风和三次风。 携带煤粉携带煤粉送入燃烧器的空气称为送入燃烧器的
27、空气称为一一次风次风，其主要作用是输送煤粉和满足燃，其主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要，一次风数量一般烧初期对氧气的需要，一次风数量一般较少。煤粉气流较少。煤粉气流着火后着火后再送入的空气称再送入的空气称为为二次风二次风。二次风补充煤粉继续燃烧所。二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并主要起扰动、混合作用。需要的空气，并主要起扰动、混合作用。 当煤粉制备系统采用当煤粉制备系统采用中间储仓式中间储仓式热风送粉热风送粉时，在磨煤机内干燥原煤时，在磨煤机内干燥原煤后排出的后排出的乏气乏气，其中含有，其中含有1015的细小煤粉，可将这股乏气由单的细小煤粉，可将这股乏气由单独的喷口送入炉膛燃
28、烧，这股乏气独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为称为三次风三次风。 煤粉燃烧器按其出口气流特性可煤粉燃烧器按其出口气流特性可分为两大类：分为两大类： (1)直流燃烧器。其出口气流为直流燃烧器。其出口气流为直流射流或直流射流组的燃烧器；直流射流或直流射流组的燃烧器； (2)旋流燃烧器。其出口气流为旋流燃烧器。其出口气流为旋转射流的燃烧器。旋转射流的燃烧器。(a)前墙布置；(b)两面墙对冲或交错布置；(b-1)两面墙交错布置；(b-2)两面墙对冲布置；(c)半开式炉膛对冲布置；(d)炉底布置；(e)炉顶布置旋流燃烧器的布置方式旋流燃烧器的布置方式 (a)正四角布置；(b)正八角布置；(c)大切角正四
29、角布置；(d)同向大小双切圆方式；(e)正反双切圆方式； (f)两角相切，两角对冲方式；(g)双室炉膛切圆方式；(h)大切角双室炉膛方式切圆燃烧方式直流燃烧器的布置方式切圆燃烧方式直流燃烧器的布置方式 直流燃烧器布置在直流燃烧器布置在炉膛四角炉膛四角，每个，每个角的燃烧器出口气流的几何轴线均切于角的燃烧器出口气流的几何轴线均切于炉膛中心的炉膛中心的假想圆假想圆，故称四角布置切圆，故称四角布置切圆燃烧方式。这种燃烧方式，由于四角射燃烧方式。这种燃烧方式，由于四角射流着火后相交，相互点燃，有利于稳定流着火后相交，相互点燃，有利于稳定着火。四股气流相切于假想圆后，使气着火。四股气流相切于假想圆后，使
30、气流在炉内强烈旋转，有利于燃料与空气流在炉内强烈旋转，有利于燃料与空气的扰动混合，而且火焰在炉内的充满程的扰动混合，而且火焰在炉内的充满程度较好。度较好。 但实际中从燃烧器喷射出来的气流但实际中从燃烧器喷射出来的气流总会某种程度上偏离气流的设计方向，总会某种程度上偏离气流的设计方向，即偏离了喷口的几何轴线。一般说来，即偏离了喷口的几何轴线。一般说来，气流相切的假想切圆的直径要比设计值气流相切的假想切圆的直径要比设计值大，偏离严重时就会引起炉内火焰的冲大，偏离严重时就会引起炉内火焰的冲墙贴壁，从而使水冷壁结渣。这就是所墙贴壁，从而使水冷壁结渣。这就是所谓的谓的气流偏斜气流偏斜现象。事实上，导致炉
31、内现象。事实上，导致炉内气流偏斜的原因有许多。气流偏斜的原因有许多。切圆燃烧方式炉内气流的偏斜切圆燃烧方式炉内气流的偏斜 引起燃烧器出口气流偏斜的引起燃烧器出口气流偏斜的主要原因主要原因是：是：(1) 邻角气流的撞击邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因。是气流偏斜的主要原因。射流自燃烧器喷口射出后，由于受到上游邻射流自燃烧器喷口射出后，由于受到上游邻角气流的直接撞击，撞击点愈接近喷口，射角气流的直接撞击，撞击点愈接近喷口，射流偏斜就愈大；撞击动量愈大，气流偏斜就流偏斜就愈大；撞击动量愈大，气流偏斜就愈严重。愈严重。(2) 射流偏斜还受射流偏斜还受射流两侧射流两侧“补气补气”条件条件的的影响。如果
32、射流两侧的补气条件不同，就会影响。如果射流两侧的补气条件不同，就会在射流两侧形成压差在射流两侧形成压差,在压力差的作用下，射在压力差的作用下，射流被迫向流被迫向炉墙偏斜，甚至迫使气流贴墙，引炉墙偏斜，甚至迫使气流贴墙，引起结渣。起结渣。(3) 燃烧器的燃烧器的高宽比高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影对射流弯曲变形影响较大。燃烧器的高宽比值愈大，射流形状响较大。燃烧器的高宽比值愈大，射流形状愈高而薄，其愈高而薄，其“刚性刚性”就愈差，因而，射流就愈差，因而，射流愈容易弯曲变形。愈容易弯曲变形。 根据燃煤特性不同，切圆燃烧根据燃煤特性不同，切圆燃烧方式的直流燃烧器的一、二次风喷方式的直流燃烧器的一
33、、二次风喷口的排列方式，可以分为口的排列方式，可以分为均等配风均等配风和和分级配风分级配风两种。两种。 (a)均等配风方式；(b)分级配风方式 在大、中型煤粉锅炉四角布置在大、中型煤粉锅炉四角布置切圆燃烧方式直流燃烧器的切圆燃烧方式直流燃烧器的一次风一次风喷口中喷口中，有时还布置有一个狭长形，有时还布置有一个狭长形的的二次风喷口二次风喷口，因其形状和布置位，因其形状和布置位置不同而分别称为置不同而分别称为周界风，夹心风周界风，夹心风和十字风和十字风。 (a)周界风；周界风；(b)夹心风；夹心风；(c)十字风十字风一次风喷口中布置的二次风一次风喷口中布置的二次风 在煤粉锅炉在煤粉锅炉设计、运行设
34、计、运行中必须注中必须注意的炉膛热负荷有以下几种：意的炉膛热负荷有以下几种： (1) 炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷 单位时间单位时间送入炉膛送入炉膛单位容积单位容积中的平中的平均热量均热量(以燃料的收到基低位发热量计算以燃料的收到基低位发热量计算)称为炉膛容积热负荷，用称为炉膛容积热负荷，用 表示。表示。 Vq十、煤粉炉的炉膛十、煤粉炉的炉膛 (2) 炉膛截面热负荷炉膛截面热负荷 按按燃烧器区域燃烧器区域炉膛单位截面来计算，炉膛单位截面来计算，单位时间送入炉膛的平均热量称为炉膛单位时间送入炉膛的平均热量称为炉膛截面热负荷。截面热负荷。 aq2,/mkwABQqnetara 选定了，选定了，决定
35、了炉膛容积后决定了炉膛容积后，还必须把还必须把炉膛的形状和尺寸炉膛的形状和尺寸决定恰当，决定恰当，才能达到预期的燃烧效果。才能达到预期的燃烧效果。Vq 按照燃烧器区域炉膛单位炉壁面积按照燃烧器区域炉膛单位炉壁面积来计算，单位时间送入炉膛的平均热量来计算，单位时间送入炉膛的平均热量称为燃烧器区域炉壁热负荷。称为燃烧器区域炉壁热负荷。aq(3) 燃烧器区域壁面热负荷燃烧器区域壁面热负荷rqrnetarrUHBQq,UrH式中燃烧器区域炉膛周长，m；燃烧器区域的高度，m。 与与 一样，一样， 反映了燃烧器区域的温反映了燃烧器区域的温度水平。但还能反映度水平。但还能反映火焰的分散或集中火焰的分散或集中
36、情况。情况。 愈大，说明火焰愈集中，燃烧器区域的温愈大，说明火焰愈集中，燃烧器区域的温度水平就愈高，这对燃料的稳定着火有利，度水平就愈高，这对燃料的稳定着火有利，但却容易造成燃烧器区域的壁面结渣。但却容易造成燃烧器区域的壁面结渣。aqrqrq(4) 炉膛壁面热负荷炉膛壁面热负荷 炉膛壁面热负荷是单位时间内炉膛壁面热负荷是单位时间内单位单位炉膛壁面炉膛壁面吸收的平均热量，也称炉壁热吸收的平均热量，也称炉壁热流密度，可按下式计算：流密度，可按下式计算：FQBqjfjBQF式中计算燃料消耗量，kgs； 炉膛辐射吸热量，kJkg；炉膛水冷壁面积，m2。fqsKgqBBj/)1001 (4十一、过热器和
37、再热器 工质工质在在锅炉中的吸热锅炉中的吸热是通过布置是通过布置各各种受热面种受热面来完成的。由于受热面所处的来完成的。由于受热面所处的烟温区域不同，受热面所起的作用也不烟温区域不同，受热面所起的作用也不同。同。水冷壁、凝渣管和对流管束水冷壁、凝渣管和对流管束在蒸汽在蒸汽锅炉中也称锅炉中也称蒸发受热面蒸发受热面。水冷壁的基本作用为：水冷壁的基本作用为： （1）吸收炉膛内火焰的热量。）吸收炉膛内火焰的热量。由于炉内火由于炉内火焰温度较高，且烟速很低，因此这种吸热主焰温度较高，且烟速很低，因此这种吸热主要通过辐射方式来进行，在要通过辐射方式来进行，在炉膛出口炉膛出口处将烟处将烟气的温度冷却到气的温
38、度冷却到足够低足够低的程度。的程度。（2）保护炉墙。）保护炉墙。由于水冷壁的存在，使得由于水冷壁的存在，使得火焰只能部分或完全不接触炉墙，从而起到火焰只能部分或完全不接触炉墙，从而起到保护作用。保护作用。 对于不易着火的燃料，为使燃料迅对于不易着火的燃料，为使燃料迅速着火和稳定燃烧，或在旋风炉及液态速着火和稳定燃烧，或在旋风炉及液态排渣炉中为了获得较高的温度，常常需排渣炉中为了获得较高的温度，常常需要把一部分水冷壁管表面遮盖起来，以要把一部分水冷壁管表面遮盖起来，以减少该部位的吸热量，这部分水冷壁表减少该部位的吸热量，这部分水冷壁表面称为面称为卫燃带卫燃带。 较大容量的锅炉一般做成平炉项，炉顶
39、较大容量的锅炉一般做成平炉项，炉顶由顶棚管过热器组成。但一般在炉膛后墙水由顶棚管过热器组成。但一般在炉膛后墙水冷壁上部接近炉膛出口处设有冷壁上部接近炉膛出口处设有折焰（烟）角折焰（烟）角。这样做的目的是：提高炉膛内的充满程度，这样做的目的是：提高炉膛内的充满程度，避免涡流与死角，提高炉膛辐射受热面的利避免涡流与死角，提高炉膛辐射受热面的利用程度，改善屏式过热器及对流过热器的冲用程度，改善屏式过热器及对流过热器的冲刷条件，防止上部烟气短路。刷条件，防止上部烟气短路。 增加水平连接增加水平连接烟道长度，在不增加锅炉深度下，可布置更烟道长度，在不增加锅炉深度下，可布置更多的对流受热面。多的对流受热面
40、。 过热器及再热器的作用及结构过热器及再热器的作用及结构 过热器过热器的作用是将锅炉的的作用是将锅炉的饱和蒸汽饱和蒸汽进一进一步加热到所需步加热到所需过热蒸汽过热蒸汽温度。温度。 对于对于电站锅炉电站锅炉，过热器是，过热器是必需必需的受热面；的受热面；对于工业锅炉，有无过热器取决于生产工艺对于工业锅炉，有无过热器取决于生产工艺是否需要；对于生活采暖锅炉，则一般无过是否需要；对于生活采暖锅炉，则一般无过热器。热器。 过热器一般按传热方式来分类。主要可过热器一般按传热方式来分类。主要可分为分为辐射式、半辐射式和对流式过热器辐射式、半辐射式和对流式过热器三种。三种。 1一锅筒；2一二行程在炉膛壁上的
41、辐射式过热器； 3炉膛出口处屏式过热器；4立式对流过热器； 5卧式对流过热器；6顶棚过热器；7喷水减温器；8过热蒸汽出口集箱；9悬吊管进口集箱；10悬吊管出口集箱；11过热器悬吊管；12支撑搁条：13水平过热器蛇形管；14燃烧器过热器的基本结构示例过热器的基本结构示例 （1）烟气侧烟气侧对汽温进行调节对汽温进行调节 原理是，原理是，从烟气侧改变过热器或再从烟气侧改变过热器或再热器的热器的传热特性传热特性，影响蒸汽的焓增，改，影响蒸汽的焓增，改变汽温。变汽温。 汽温的调节方法汽温的调节方法 实现的实现的途径途径有：有：改变通过过热器的烟改变通过过热器的烟气流量，即试图改变传热系数气流量，即试图改
42、变传热系数K；改变烟改变烟温，即试图改变温压。温，即试图改变温压。 这种调节方法的特点主要有：这种调节方法的特点主要有：蒸汽温蒸汽温度可以升高，也可以降低；度可以升高，也可以降低；不需要增加额不需要增加额外的受热面积；外的受热面积；调节精度低，一般只能进调节精度低，一般只能进行行粗调节粗调节。 烟气侧汽温调节方法主要有：烟气侧汽温调节方法主要有： 烟气再循环烟气再循环：将锅炉：将锅炉尾部烟道中尾部烟道中的一部的一部分低温烟气（分低温烟气（250350）通过再循环风机）通过再循环风机送入炉膛，改变锅炉的辐射和对流受热面的送入炉膛，改变锅炉的辐射和对流受热面的吸热量比例，从而调节蒸汽的温度。吸热量
43、比例，从而调节蒸汽的温度。 采用烟气档板采用烟气档板：把烟道分成两部分，利用：把烟道分成两部分，利用档板开度的大小来改变流过烟道中烟气流量，档板开度的大小来改变流过烟道中烟气流量，从而改变过热器的吸热量。从而改变过热器的吸热量。 改变火焰中心位置：改变火焰中心位置：最常用的改变火焰最常用的改变火焰中心位置的方法是采用中心位置的方法是采用摆动式燃烧器摆动式燃烧器。摆动。摆动式燃烧器多用于燃烧器四角布置锅炉。上下式燃烧器多用于燃烧器四角布置锅炉。上下摆动燃烧器，使煤粉火炬上下倾斜，改变火摆动燃烧器，使煤粉火炬上下倾斜，改变火焰中心的位置，从而改变炉膛出口烟气温度，焰中心的位置，从而改变炉膛出口烟气
44、温度，调节过热或再热汽温。调节过热或再热汽温。 （2）蒸汽侧蒸汽侧调节调节 原理是原理是利用减温器利用减温器来降低过热蒸汽来降低过热蒸汽的焓，使汽温降低到需要的温度。的焓，使汽温降低到需要的温度。 这种调节方法的特点是：这种调节方法的特点是： 调节精度高；调节精度高； 若布置合理，能起到保护过热器金属的作若布置合理，能起到保护过热器金属的作用，能使各蛇形管中的蒸汽温度均匀；用，能使各蛇形管中的蒸汽温度均匀； 只只能降低温度能降低温度，为此就必须在设计时布置适量，为此就必须在设计时布置适量的受热面，使过热器的钢材消耗量加大，还的受热面，使过热器的钢材消耗量加大，还要额外消耗减温所需的材料。要额外
45、消耗减温所需的材料。 不论从哪侧来对汽温进行调节，都要求不论从哪侧来对汽温进行调节，都要求调节方法：调节方法：调节惯性或延迟时间要小，即调节惯性或延迟时间要小，即灵敏；灵敏；调节范围要大；调节范围要大；结构简单可靠；结构简单可靠；对循环效率的影响要小；对循环效率的影响要小；附加的金属和附加的金属和设备的消耗要少；设备的消耗要少；尽可能起到保护金属的尽可能起到保护金属的作用。作用。十二、省煤器及空气预热器 省煤器省煤器的作用及结构的作用及结构 省煤器是利用锅炉省煤器是利用锅炉尾部烟气尾部烟气的热量来的热量来加热加热给水给水的一种热交换器的一种热交换器。布置布置在烟气在烟气温度较低的锅炉尾部温度较
46、低的锅炉尾部。 省煤器的作用省煤器的作用主要为：主要为：（1）降低排烟温度降低排烟温度，提高锅炉效率，提高锅炉效率，节省燃料。节省燃料。（2）充当部分充当部分加热受热面或蒸发受热加热受热面或蒸发受热面。面。 给水先流经省煤器，利用给水和烟给水先流经省煤器，利用给水和烟气的较大温差进行换热，使烟气充分冷气的较大温差进行换热，使烟气充分冷却，降低了排烟温度。却，降低了排烟温度。空气预热器的空气预热器的作用作用（1）降低排烟温度提高锅炉效率）降低排烟温度提高锅炉效率。（2）改善燃料的着火条件和燃烧）改善燃料的着火条件和燃烧过程，过程，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉降低燃烧不完全损失，进一步提高锅
47、炉效率。效率。 （3）热空气进入炉膛，提高理论燃）热空气进入炉膛，提高理论燃烧温度，烧温度，强化炉膛的辐射传热强化炉膛的辐射传热，进一步，进一步提高锅炉的热效率。提高锅炉的热效率。 （4）热空气还作为煤粉锅炉制粉系）热空气还作为煤粉锅炉制粉系统的统的干燥剂干燥剂和输粉介质。和输粉介质。 空气预热器的低温腐蚀空气预热器的低温腐蚀 烟气中的水蒸汽和硫酸蒸汽进入低烟气中的水蒸汽和硫酸蒸汽进入低温受热面时，与温度较低的受热面金属接温受热面时，与温度较低的受热面金属接触并可能发生凝结而对金属壁面造成腐蚀触并可能发生凝结而对金属壁面造成腐蚀，称为称为。 一般在锅炉正常排烟温度的范围一般在锅炉正常排烟温度的范围内一般不会发生水蒸汽的凝结。当烟内一般不会发生水蒸汽的凝结。当烟气中有气中有SO3并与水蒸汽作用生成硫酸并与水蒸汽作用生成硫酸蒸汽时，蒸汽时，烟气中硫酸蒸汽就会凝结，烟气中硫酸蒸汽就会凝结，此时的温度此时的温度称为称为或或。