《能源动力装置基础》09a.ppt

《《能源动力装置基础》09a.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《能源动力装置基础》09a.ppt（111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、第九章第九章 锅锅 炉炉第一节第一节 锅炉概述锅炉概述一、锅炉的构成及工作过程一、锅炉的构成及工作过程（一）锅炉的作用：（一）锅炉的作用：锅炉是利用矿物燃料燃烧产生的热能或工锅炉是利用矿物燃料燃烧产生的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。锅炉就是生产具有一定压力、温度的蒸汽的设备。锅炉就是生产具有一定压力、温度的蒸汽的设备。电站锅炉电站锅炉电站锅炉电站锅炉：是火电厂三大主机之一，又称为蒸汽发生器。是火电厂三大主机之一，又称为蒸汽发生器。工业锅炉：工业锅炉：工业锅炉：工业锅炉：产生的产生的蒸汽蒸汽（或（或热水热水）直

2、接供给工业生产过程和人民生活）直接供给工业生产过程和人民生活所需要的热能，或通过蒸汽动力机械转换为机械能。所需要的热能，或通过蒸汽动力机械转换为机械能。1火力发电厂能量转换的基本过程火力发电厂能量转换的基本过程 锅炉锅炉锅炉锅炉 汽轮机汽轮机汽轮机汽轮机 发电机发电机发电机发电机 燃料的化学能燃料的化学能燃料的化学能燃料的化学能 蒸汽的热能蒸汽的热能蒸汽的热能蒸汽的热能 转轴的机械能转轴的机械能转轴的机械能转轴的机械能 电能电能电能电能在锅炉内实现下叙过程在锅炉内实现下叙过程 燃烧燃烧 热交换热交换 燃料的化学能燃料的化学能 烟气的热能烟气的热能 蒸汽蒸汽(或热水或热水)的热能的热能23（二）

3、电站煤粉锅炉机组组成（二）电站煤粉锅炉机组组成（二）电站煤粉锅炉机组组成（二）电站煤粉锅炉机组组成锅锅炉炉锅炉本体锅炉本体辅助设备辅助设备锅炉机组锅炉机组锅炉汽水系统由汽包、下降管、联箱、导管及各换热设备（水冷壁、过热器、再热器、省煤汽等）组成。完成由水变成蒸汽的吸热过程。锅炉燃烧系统由炉膛、燃烧器、烟道、炉墙构架等部件组成，完成煤的燃烧过程。由送风机、引风机、燃料供应及制粉、除灰、除渣、测量控制等组成45（三）电站煤粉锅炉机组示意图（三）电站煤粉锅炉机组示意图 6（四）锅炉热交换受热面（四）锅炉热交换受热面 水冷壁水冷壁 布置在炉膛内壁的蒸发受热面，主要吸收炉膛的辐射热。布置在炉膛内壁的蒸发

4、受热面，主要吸收炉膛的辐射热。过热器过热器 主要布置在炉膛出口及水平烟道，大型锅炉还可布置在炉膛的主要布置在炉膛出口及水平烟道，大型锅炉还可布置在炉膛的 上部和尾部烟道，吸收炉膛的辐射热和对流热将饱和蒸汽加热上部和尾部烟道，吸收炉膛的辐射热和对流热将饱和蒸汽加热 至具有一定（至具有一定（P P、t t）的过热蒸汽。）的过热蒸汽。再热器再热器 主要布置在炉膛的水平烟道和尾部烟道，大型锅炉还可布置在主要布置在炉膛的水平烟道和尾部烟道，大型锅炉还可布置在 炉膛上部的内壁，吸收对流热，对于后者还吸收炉膛的辐射热将炉膛上部的内壁，吸收对流热，对于后者还吸收炉膛的辐射热将 汽机中作过功的蒸汽再加热。汽机中

5、作过功的蒸汽再加热。省煤器省煤器 布置在锅炉尾部烟道，吸收烟气的对流热加热锅炉给水。布置在锅炉尾部烟道，吸收烟气的对流热加热锅炉给水。空气预热器空气预热器 布置在锅炉尾部烟道或锅炉外，吸收烟气的布置在锅炉尾部烟道或锅炉外，吸收烟气的 对流热，用于加热燃料燃烧所需的空气。对流热，用于加热燃料燃烧所需的空气。7冷空气冷空气烟气烟气烟气烟气烟气烟气烟囱烟囱引风机引风机除尘器除尘器空气预热器空气预热器细微灰粒细微灰粒飞灰飞灰（二次风）（二次风）灰渣沟灰渣沟原煤原煤排粉风机排粉风机（一次风）（一次风）烟气烟气烟气烟气给煤机给煤机磨煤机磨煤机燃烧器燃烧器炉膛炉膛水平烟道水平烟道尾部烟道尾部烟道原煤原煤风、

6、粉风、粉风、粉风、粉未燃煤粒未燃煤粒灰渣灰渣灰渣灰渣灰渣灰渣灰渣沟灰渣沟排渣装置排渣装置冷灰斗冷灰斗未燃煤粒未燃煤粒未燃煤粒未燃煤粒（五）煤、风、烟系统及流程（五）煤、风、烟系统及流程 8汽机主凝结水汽机主凝结水水水水水汽水混合物汽水混合物给水泵给水泵省煤器省煤器汽包汽包汽水分离器汽水分离器化学补充水化学补充水汽水混合物汽水混合物下降管下降管下联箱下联箱水冷壁水冷壁上联箱上联箱导汽管导汽管水水水水水水汽水混合物汽水混合物汽水混合物汽水混合物饱和蒸汽饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽过热器过热器汽轮机汽轮机（六）汽、水（六）汽、水系系统统及及流流程程9（一）锅（一）锅（一）锅（一）锅 炉炉炉炉 参参参参

7、数数数数额定蒸发量额定蒸发量 在额定蒸汽参数、额定给水温度和使用设计燃料，保证热在额定蒸汽参数、额定给水温度和使用设计燃料，保证热 效率时所规定的蒸发量，单位为效率时所规定的蒸发量，单位为t/ht/h（或（或kg/skg/s）最大连续蒸发量（对大型锅炉）最大连续蒸发量（对大型锅炉）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行时所能达到的最大蒸发量，单位为用设计燃料，长期连续运行时所能达到的最大蒸发量，单位为t/ht/h （或（或kg/s kg/s）供热量（工业热水锅炉）供热量（工业热水锅炉）单位为单位为kWkW（或（或kcal/hkcal/h）。）。

8、蒸汽锅炉额定蒸汽参数蒸汽锅炉额定蒸汽参数 在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口 蒸汽参数，包括蒸汽参数，包括额定蒸汽压力额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是（对应规定的给水压力），单位是MpaMpa ；额定蒸汽温度额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度)，单位是，单位是0C0C。工业热水锅炉的额定参数工业热水锅炉的额定参数 锅炉出口热水的压力和温度，单位分别锅炉出口热水的压力和温度，单位分别 是是MPaMPa和和0C0C 。二、锅炉的特性二、锅炉的特性二、锅炉的特性二、锅炉的特性10（二）电站锅炉型号（

9、二）电站锅炉型号 /设计次序 燃料代号 额定蒸汽压力 额定蒸发量 制造厂代号例例HG-670/13.72M 哈尔滨锅炉厂制造哈尔滨锅炉厂制造,额定蒸发量额定蒸发量670t/h670t/h，额定蒸汽压力额定蒸汽压力 13.7Mpa 13.7Mpa 燃煤锅炉燃煤锅炉 SG-1000/16.66-YM2SG-1000/16.66-YM2 上海锅炉厂制造上海锅炉厂制造,额定蒸发量额定蒸发量1000t/h1000t/h，额定蒸汽额定蒸汽 压力压力16.66Mpa 16.66Mpa 燃用烟煤锅炉（第二次设计）燃用烟煤锅炉（第二次设计）11*工业锅炉型号工业锅炉型号 /设计次序设计次序 燃料代号燃料代号 额

10、定蒸汽或热水温度额定蒸汽或热水温度 额定蒸汽压力额定蒸汽压力 额定蒸发量额定蒸发量 燃烧方式燃烧方式 锅炉型号锅炉型号例例SHL20-2.45/400-A双双锅锅筒筒横横置置式式链链条条炉炉排排，额额定定蒸蒸发发为为20 20 t/h t/h，蒸蒸汽汽压压力力为为2.45 2.45 MPaMPa，过过热热蒸蒸汽汽温温度度为为400 400 C C0 0，燃燃用用烟烟煤煤，原原型型设设计的蒸汽锅炉计的蒸汽锅炉12（三）锅（三）锅 炉炉 类类 型型 按用途分：按用途分：电站锅炉：电站锅炉：用于发电，参数高、容量大；用于发电，参数高、容量大；工业锅炉：工业锅炉：用于工业生产和供热，参数低、容量小。其

11、中，又有用于工业生产和供热，参数低、容量小。其中，又有 蒸汽锅炉蒸汽锅炉和和热水锅炉热水锅炉。按锅炉参数分：按锅炉参数分：低压（低压（表压表压2.4MPa2.4MPa）；）；中压中压(表压表压2.94.9MPa2.94.9MPa)；高压高压(表压表压7.8410.8MPa7.8410.8MPa)；超高压超高压(表压表压11.814.7MPa11.814.7MPa)；亚临界压力亚临界压力(表压表压15.719.6MPa15.719.6MPa)；超临界压力超临界压力(超过临界压力超过临界压力22.1MPa22.1MPa)；超超临界压力锅炉。超超临界压力锅炉。13 按锅炉燃烧方式分：按锅炉燃烧方式分

12、：有层燃炉、室染炉、流化床炉。有层燃炉、室染炉、流化床炉。14其中：其中：层层燃燃炉炉：煤块在炉排上燃烧，燃烧所需空气从炉排低下送入。：煤块在炉排上燃烧，燃烧所需空气从炉排低下送入。炉排在旋转。炉排在旋转。室燃炉室燃炉：燃料以粉状、雾状或气态随空气喷入炉膛，悬浮燃烧。：燃料以粉状、雾状或气态随空气喷入炉膛，悬浮燃烧。而煤粉炉又分而煤粉炉又分固态固态排渣煤粉炉和排渣煤粉炉和液态液态排渣煤粉炉。排渣煤粉炉。流化床炉流化床炉：固体燃料在高速气流作用下，在布风板上的床料层：固体燃料在高速气流作用下，在布风板上的床料层 上下翻滚，呈流化状态燃烧。上下翻滚，呈流化状态燃烧。另外还有另外还有旋风炉旋风炉：燃

13、料和空气在：燃料和空气在高温旋风筒高温旋风筒内高速旋转，内高速旋转，细细小的小的燃料颗粒在其中悬浮燃烧，燃料颗粒在其中悬浮燃烧，较大的颗粒较大的颗粒被抛向筒壁液态渣膜被抛向筒壁液态渣膜上进行燃烧。上进行燃烧。15 按锅炉蒸发受热面中按锅炉蒸发受热面中工质流动方式工质流动方式分：有分：有自然循环汽包锅炉和自然循环汽包锅炉和强制循环强制循环强制循环强制循环汽包汽包锅炉锅炉锅炉锅炉 （1 1）自然循环汽包锅炉自然循环汽包锅炉 具具有有汽汽包包，利利用用下下降降管管和和上上升升管管（水水冷冷壁壁）中中工工质质密密度度差差产产生生工工质质循循环环。循循环环倍倍率率约约为为4 41010，是是亚亚临临界压

14、力以下锅炉的主要形式。界压力以下锅炉的主要形式。循循环环倍倍率率：上上升升管管进进口口水水量量和和上上升管出口蒸汽量之比。升管出口蒸汽量之比。16 （2 2）强制循环强制循环强制循环强制循环汽包汽包锅炉锅炉锅炉锅炉 具具有有汽汽包包和和循循环环泵泵，利利用用循循环环回回路路中中工工质质密密度度差差和和循循环环泵泵压压头头使使工工质质循循环环。循循环环倍倍率率约约为为3 35 5，只只能能在临界压力以下应用。在临界压力以下应用。17 直流锅炉直流锅炉 无无汽汽包包，给给水水靠靠给给水水泵泵压压头头一一次次通通过过各各受受热热面面产产生生蒸蒸汽汽，循循环环倍倍率率约约为为1 1，可可在在高高压压以

15、以上上任任何何压压力力下应用下应用 另外，还有直流锅炉和低倍率循环锅炉另外，还有直流锅炉和低倍率循环锅炉18 低倍率循环锅炉低倍率循环锅炉 无无汽汽包包，具具有有汽汽水水分分离离器器和和再再循循环环泵泵，靠靠再再循循环环泵泵实实现现工工质质再再循循环环,循循环环倍倍率率约约为为1.21.22 2，多用于亚临界压力多用于亚临界压力19表91 我国电站锅炉参数、容量系列我国电站锅炉参数、容量系列2.54001052083.845014515516517535；651306；12259.8540205225220;41050;10013.7540/540220250420670125;20016.7

16、540/5402502801025;1000300参 数容 量 （t/h)发电功率MW蒸汽压力Mpa(绝对压力）蒸汽温度给水温度17.5540/5402602901025;2008300;60020三、锅炉安全、经济性指标三、锅炉安全、经济性指标 （一）锅炉运行安全性指标一）锅炉运行安全性指标1.1.锅炉连续运行小时数锅炉连续运行小时数 锅炉在两次检修之间的运行小时数（锅炉在两次检修之间的运行小时数（5000 h 5000 h）2.2.锅炉锅炉可用率可用率 （总运行小时数（总运行小时数 +总备用小时数）总备用小时数）/统计期间总小时数（一年）统计期间总小时数（一年）（约（约90%90%）3.3

17、.锅炉锅炉的事故率的事故率 锅炉总事故停炉小时数锅炉总事故停炉小时数/（总运行小时数（总运行小时数 +事故停炉小时数）事故停炉小时数）（约（约1%1%）21（二）锅炉运行经济性指标（二）锅炉运行经济性指标 锅炉热效率锅炉热效率 式中式中 Q Q 1 1 锅炉有效利用热锅炉有效利用热 Q Q r r 锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量（大容量电站锅炉大于（大容量电站锅炉大于90%90%；工业锅炉约；工业锅炉约606080%80%）锅炉有害物质排放物锅炉有害物质排放物锅炉燃烧产生的污染物主要有：烟雾、粉尘、锅炉燃烧产生的污染物主要有：烟雾、粉尘、温室气体温室气

18、体22作业题与思考题作业题与思考题1 1、叙述电站燃煤锅炉的主要系统、主要部件的作用。、叙述电站燃煤锅炉的主要系统、主要部件的作用。2 2、叙述电站燃煤锅炉的工作过程。、叙述电站燃煤锅炉的工作过程。3 3、叙述锅炉运行的安全性指标和经济性指标。、叙述锅炉运行的安全性指标和经济性指标。4 4、叙述锅炉的类型。、叙述锅炉的类型。23第二节第二节 锅炉燃料及热平衡锅炉燃料及热平衡燃燃料料核燃料核燃料有机燃料有机燃料（主要成分：碳、氢、（主要成分：碳、氢、硫、氧、氮、水份、灰份）硫、氧、氮、水份、灰份）固体燃料固体燃料液体燃料液体燃料气体燃料气体燃料天然天然木材、煤、木材、煤、油页岩油页岩人工人工焦炭

19、、煤焦炭、煤砖、煤粉砖、煤粉天然天然石油石油人工人工汽油、汽油、煤油、煤油、重油、重油、渣油、渣油、酒精酒精天然天然天然天然气气人工人工高炉煤气、发生高炉煤气、发生炉煤气、炼焦炉炉煤气、炼焦炉煤气、地下气化煤气、地下气化煤气煤气我国锅炉燃料以燃煤为主，而且主要是燃烧劣质煤。我国锅炉燃料以燃煤为主，而且主要是燃烧劣质煤。24（一）煤的组成成分（一）煤的组成成分（一）煤的组成成分（一）煤的组成成分 煤的成分分析一般有化学元素分析煤的成分分析一般有化学元素分析和工业分析法。和工业分析法。煤的化学元素分析成分煤的化学元素分析成分 碳碳(C)(C)、氢氢(H)(H)、硫硫(S)(S)、氧氧(0)(0)、

20、氮、氮(N)(N)煤的工业分析成分煤的工业分析成分 水分水分(M)(M)、灰分、灰分(A)(A)、挥发分、挥发分(V)(V)、固定碳、固定碳(FC)(FC)一、煤的成分及特性一、煤的成分及特性25（二）煤的成分特性（二）煤的成分特性 可燃元素可燃元素 C C、H H、S S 1.1.碳碳C C元素元素：包括：包括固定碳固定碳和和挥发分挥发分(CH(CH4 4 、H H2 2C C2 2及及COCO等等)中的中的C C；在煤中含量最多在煤中含量最多（5050 90%90%）。发热量为）。发热量为32700kj/kg32700kj/kg。碳化程度越深，固定碳含量越高。碳化程度越深，固定碳含量越高。

21、含碳量高、不易着火。含碳量高、不易着火。2.2.氢氢H H元素：元素：以化合物状态存在，发热量高（达以化合物状态存在，发热量高（达120000kj/kg)120000kj/kg)。碳化程度越。碳化程度越深，氢的含量越少，氢易着火燃烧。在煤中含量为（深，氢的含量越少，氢易着火燃烧。在煤中含量为（16 16）%。3.3.硫硫S S元素元素：包括：包括可燃硫可燃硫（SrSr ）和和硫酸盐硫硫酸盐硫（SlySly）。）。可燃硫燃烧后生成可燃硫燃烧后生成有害物质，造成环境污染，导致尾部烟道腐蚀、堵灰。有害物质，造成环境污染，导致尾部烟道腐蚀、堵灰。26v不可燃元素不可燃元素 O O、N N 、杂质杂质1

22、.1.煤中的煤中的氧氧（O O）含量在（含量在（1 1 4040）%。碳化程度越深，氧的含量越少。氧能助燃，碳化程度越深，氧的含量越少。氧能助燃，但但会使煤中可燃元素含量减少，降低煤的发热量。会使煤中可燃元素含量减少，降低煤的发热量。2.2.煤中的煤中的氮氮（N N）含量少，约含量少，约(0.5(0.5 2.5)%2.5)%，燃烧产生有害物质，燃烧产生有害物质NOxNOx，污染环境。，污染环境。氮的含量氮的含量会使可燃元素含量减少会使可燃元素含量减少.3.3.杂质：杂质：水份（水份（M M）（）（内部水份和外部水份）。煤中内部水份和外部水份）。煤中水水的的含量在（含量在（560560）%。灰份

23、（灰份（A A）是矿物质燃烧生成物，煤中是矿物质燃烧生成物，煤中灰份灰份的的含量在（含量在（545545）%，多的，多的可达（可达（60706070）%。影响燃烧，造成积灰、结渣、堵塞和磨损。影响燃烧，造成积灰、结渣、堵塞和磨损。v挥发份（可燃气体）挥发份（可燃气体）煤中的煤中的氢氢、氧氧、氮氮、硫硫与与部分碳部分碳所组成的所组成的有机化合有机化合物物加热后分解形成。碳化程度越浅的煤，挥发份含量越高。挥发份易着火燃加热后分解形成。碳化程度越浅的煤，挥发份含量越高。挥发份易着火燃烧，挥发份是煤的重要特性。烧，挥发份是煤的重要特性。27（三）煤的成分基准（三）煤的成分基准 1 1、收到基（收到基（

24、arar）（）（旧称应用基旧称应用基“y”y”）以进入锅炉煤（包括煤的全部成分）为基准以进入锅炉煤（包括煤的全部成分）为基准 2 2、空气干燥基（空气干燥基（ad ad）（）（旧称分析基旧称分析基“f”f”）以风干状态煤（除去外部水分）为基准以风干状态煤（除去外部水分）为基准 煤的成分分析一般用百分比表示。通常煤的成分分析一般用百分比表示。通常有以下四种基准：有以下四种基准：28 3 3、干燥基（干燥基（d d）（旧称干燥基旧称干燥基“g”g”）以去掉全部水分煤为基准以去掉全部水分煤为基准 4 4、干燥无灰基（干燥无灰基（dafdaf）(旧称可燃基旧称可燃基“r”r”)以去掉全部水分及灰分煤为

25、基准以去掉全部水分及灰分煤为基准 在煤质分析中，在煤质分析中，常采用常采用空气干燥基空气干燥基和和干燥无灰基干燥无灰基，在锅炉设计计算时，在锅炉设计计算时，必需知道煤的必需知道煤的收到基收到基。不同基准之间的换算关系为：。不同基准之间的换算关系为：X=K X=K 式中，式中，按原基准计算的某成分的质量百分比；按原基准计算的某成分的质量百分比；KK换算系数（表换算系数（表9494）；）；XX按新基准计算的某成分的质量百分比。按新基准计算的某成分的质量百分比。29已知成份已知成份所所 求求 成成 分分收到基收到基空气干燥基空气干燥基干燥基干燥基干燥无灰基干燥无灰基收到基收到基1 1空气干燥基空气干

26、燥基1 1干燥基干燥基1 1干燥无灰基干燥无灰基1 130（四）煤的发热量（四）煤的发热量（四）煤的发热量（四）煤的发热量1.1.煤的发热量（煤的发热量（kJ/kg)kJ/kg)：单位质量的煤在完全燃烧时所释放的热量。：单位质量的煤在完全燃烧时所释放的热量。高位发热量高位发热量()()包含燃烧产物中全部水蒸汽凝结时放出的汽化潜热。包含燃烧产物中全部水蒸汽凝结时放出的汽化潜热。低位发热量（低位发热量（）不考虑水份的汽化潜热的发热量。通常锅炉排烟不考虑水份的汽化潜热的发热量。通常锅炉排烟温度一温度一 般为般为110180 110180 ，烟气中的水蒸汽不会凝结，烟气中的水蒸汽不会凝结 ，所以在热力

27、，所以在热力计算中是计算中是用低位发热量用低位发热量。2.2.高、低位发热量之间的关系为：高、低位发热量之间的关系为：二者之差别就是汽化潜热二者之差别就是汽化潜热 r=2510 kJ/kgr=2510 kJ/kg 标准煤标准煤：为了进行经济比较，规定以：为了进行经济比较，规定以收到基低位发热量收到基低位发热量 为为29270kJ/kg(7000kCal/kg)29270kJ/kg(7000kCal/kg)的煤为标准煤。则各种煤的消耗量可以通过其收到的煤为标准煤。则各种煤的消耗量可以通过其收到基低位发热量折算成标准煤基低位发热量折算成标准煤。31（五）煤的灰分特性及分类（五）煤的灰分特性及分类

28、1.1.煤的灰分特性（煤的灰分特性（灰熔点灰熔点）煤的灰分在煤的灰分在熔融状态熔融状态下会粘结在锅炉受热面上造成结渣（下会粘结在锅炉受热面上造成结渣（结焦结焦），影响），影响锅炉的安全性和经济性。这一特性与灰的成分及含量有关。煤的灰分特性锅炉的安全性和经济性。这一特性与灰的成分及含量有关。煤的灰分特性可用灰的三个可用灰的三个特征温度特征温度表示：表示：灰的变形温度灰的变形温度DTDT （旧称旧称 ）灰的软化温度灰的软化温度ST ST（旧称旧称 ）灰的熔化温度灰的熔化温度FTFT （旧称旧称 ）322.2.煤的分类煤的分类 按煤中按煤中挥发分挥发分 含量高低依次可分为含量高低依次可分为 褐煤、烟

29、煤、贫煤、无烟煤。褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤。挥发分挥发分 低低的煤的煤,含碳量高，通常水分或灰分较低。含碳量高，通常水分或灰分较低。挥发分高挥发分高的燃料的燃料 容易着火、燃烧与燃尽；容易着火、燃烧与燃尽；含碳量高含碳量高 发热量高、固定碳不易着火、燃烧；发热量高、固定碳不易着火、燃烧；水分、灰分高水分、灰分高 发热量低，炉膛温度下降，燃料着火、燃烧越困难，发热量低，炉膛温度下降，燃料着火、燃烧越困难，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重。受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重。331.1.无烟煤无烟煤：碳化程度高，含碳量高，发热量一般为：碳化程度高，含碳量高，发热量一般为2500032500KJ/kg

30、2500032500KJ/kg，挥发挥发分含量低（分含量低（10%10%），燃烧困难，不易着火、燃尽；），燃烧困难，不易着火、燃尽；2.2.烟煤烟煤：含碳量较高，发热量一般为：含碳量较高，发热量一般为2000030000KJ/kg2000030000KJ/kg，挥发分含量（挥发分含量（=10 45=10 45%），容易着火，燃烧。而劣质烟煤中挥发分中等，但水分、灰分），容易着火，燃烧。而劣质烟煤中挥发分中等，但水分、灰分量高，发热量低，所以，着火、燃烧较困难。量高，发热量低，所以，着火、燃烧较困难。3.3.贫煤贫煤：碳化程度最高，挥发分含量低（：碳化程度最高，挥发分含量低（=1020%=102

31、0%），性能接近无烟煤。），性能接近无烟煤。4.4.褐煤褐煤：碳化程度最低，挥发分含量很高（可达：碳化程度最低，挥发分含量很高（可达37%37%），易于着火。但水分、），易于着火。但水分、灰分量高，发热量低，一般小于灰分量高，发热量低，一般小于16750KJ/kg16750KJ/kg。二，液体燃料（略）二，液体燃料（略）34三、煤的燃烧计算三、煤的燃烧计算 煤煤的的燃烧计算是进行锅炉设计的基础。通过燃烧计算以确定燃烧燃烧计算是进行锅炉设计的基础。通过燃烧计算以确定燃烧所需所需空气量空气量、炉膛出口及烟道、炉膛出口及烟道各处烟气的容积各处烟气的容积、焓值焓值，以便进行锅炉热，以便进行锅炉热平衡计

32、算、对流受热面的传热计算。平衡计算、对流受热面的传热计算。1.1.1.1.煤的燃烧反应煤的燃烧反应煤的燃烧反应煤的燃烧反应 煤中煤中可燃元素可燃元素的燃烧反应的燃烧反应是燃烧计算的基础，是燃烧计算的基础，1kg1kg收到基煤包括收到基煤包括 35 如如碳碳完全燃烧反应方程式完全燃烧反应方程式 C+OC+O2 2 COCO2 2 12 kg C+22.41 Nm 12 kg C+22.41 Nm3 3 O O2 2 22.41 Nm22.41 Nm3 3 COCO2 2由上式可得由上式可得1kg1kgC C和和H H、S S完全燃烧所需完全燃烧所需O O及及生成物生成物方程式方程式1kgC+1.

33、866NmO21.866NmCO21kgH+5.56NmO211.1NmH2O1kgS+0.7NmO20.7NmSO2 36(一）燃烧所需空气量一）燃烧所需空气量一）燃烧所需空气量一）燃烧所需空气量 1 1，理理论论空空气气量量V V 0 0 （NmNm3 3/kg/kg）：1kg 1kg 燃燃料料完完全全燃燃烧烧时时所所需需要要的的最最小小空空气气量量，可通过燃料中可通过燃料中可燃元素可燃元素（C C、H H、S S）的燃烧化学反应方程式求得。即的燃烧化学反应方程式求得。即 则则1kg1kgC C完全燃烧最少需要完全燃烧最少需要22.41/12=1.866 22.41/12=1.866 的的

34、 ，并产生，并产生1.866 1.866 的的 1kgC+1.866NmO21.866NmCO2 37而而1kg1kg收到基燃料收到基燃料包括有包括有 /100kg/100kg的碳、的碳、/100kg/100kg的氢、的氢、/100kg/100kg的硫和的硫和 /100kg/100kg的氧气。故的氧气。故1kg1kg收到基燃料收到基燃料燃烧所需要的燃烧所需要的理论空理论空气量气量等于等于各可燃元素各可燃元素完全燃烧所需空气量完全燃烧所需空气量之和再减去之和再减去燃料本身的含氧量燃料本身的含氧量。而空气中含氧量的容积百分数而空气中含氧量的容积百分数21%21%，则，则理论空气量理论空气量 为：为

35、：2 2，实际空气量，实际空气量 V V：由于空气和燃料不可能完全混合，为了使煤燃尽，实：由于空气和燃料不可能完全混合，为了使煤燃尽，实际送入炉膛的空气量应大于理论空气量。这里，用际送入炉膛的空气量应大于理论空气量。这里，用过剩空气量系数过剩空气量系数说明。说明。383.3.过过剩剩空空气气系系数数：实实际际空空气气量量 V V与与理理论论空空气气量量 之之比比称称为为过过剩剩空空气气系系数数，即即过剩空气系数过剩空气系数 是锅炉运行的重要参数。通常用炉膛出口处的是锅炉运行的重要参数。通常用炉膛出口处的过剩空气系数过剩空气系数 来描述空气量对燃烧过程的影响。来描述空气量对燃烧过程的影响。大，增

36、加排烟损失，使炉膛温度降大，增加排烟损失，使炉膛温度降低，增加风机功率。反之，会增大不完全燃烧低，增加风机功率。反之，会增大不完全燃烧。对于对于负压锅炉负压锅炉，空气可通过炉墙、烟道等处漏入，使得烟气中过剩空气增，空气可通过炉墙、烟道等处漏入，使得烟气中过剩空气增加。炉膛加。炉膛后任意一烟道截面处的后任意一烟道截面处的过剩空气系数过剩空气系数为为式中：式中：漏风系数漏风系数，为漏入空气量，为漏入空气量 与理论空气量与理论空气量 之比，之比，即即39（二）燃烧产物（二）燃烧产物(烟气烟气)容积容积1 1、烟气容积、烟气容积 ：煤燃烧后生成烟气，烟气中含有煤燃烧后生成烟气，烟气中含有 和和 。理论

37、烟气容积：理论烟气容积：煤完全燃烧（煤完全燃烧（=1=1）时烟气具有的容积为）时烟气具有的容积为理论烟气容积理论烟气容积 。实际烟气容积：实际烟气容积：当当 1 1，完全燃烧时烟气具有的容积为完全燃烧时烟气具有的容积为实际烟气容积实际烟气容积 ，除了那四种生成物外还有除了那四种生成物外还有剩余的剩余的 。因此，。因此，理论烟气容积理论烟气容积 为：为：实际烟气容积实际烟气容积 为：为：40（1 1）二氧化碳和二氧化硫的容积）二氧化碳和二氧化硫的容积 ：（2 2）理论氮气容积）理论氮气容积 氮气来源于空气和燃料氮气来源于空气和燃料41（3 3）理论水蒸汽容积）理论水蒸汽容积 :包括燃料中包括燃料

38、中氢氢燃烧生成的水蒸汽燃烧生成的水蒸汽容积、燃料中的水份、随空气进入的水蒸汽容积，即容积、燃料中的水份、随空气进入的水蒸汽容积，即式中，式中，为为1kg1kg空气的含湿量，通常空气的含湿量，通常 =10g/kg=10g/kg，1.2931.293和和0.8040.804是是标准状态下干空气和水的密度。标准状态下干空气和水的密度。42(4)过量空气中过量空气中的的氮气容积、氧气容积氮气容积、氧气容积及带进的及带进的水蒸汽容积：水蒸汽容积：(5)综合起来，燃料完全燃烧时所生成的综合起来，燃料完全燃烧时所生成的实际烟气容积为实际烟气容积为：432，烟气的焓值，烟气的焓值：空气和烟气的焓值，是指在等压

39、条件下，将空气和烟气的焓值，是指在等压条件下，将1kg1kg燃料燃料燃烧所需要的燃烧所需要的理论空气理论空气和生成和生成烟气烟气量从量从0 0 加热到加热到 所需的热量，用所需的热量，用 和和 表示，单位为表示，单位为 KJ/kgKJ/kg。烟气为混合物烟气为混合物 ，其焓值为：，其焓值为：其中，其中，理论烟气理论烟气焓值（焓值（=1=1）为）为 理论空气理论空气焓值为焓值为 飞灰飞灰的焓值为的焓值为（以上各式中（以上各式中1kg1kg飞灰、飞灰、1 1 空气及烟汽等在温度空气及烟汽等在温度 时的焓值查表时的焓值查表9_59_5）。）。烟气各成分的焓值。烟气各成分的焓值。44四、锅炉的热平衡四

40、、锅炉的热平衡 锅炉的热平衡是指输入锅炉的热量与其输出热量的平锅炉的热平衡是指输入锅炉的热量与其输出热量的平衡。其中，衡。其中，输出热量输出热量包括蒸汽、热水的有效热和各种热损失。见图包括蒸汽、热水的有效热和各种热损失。见图9595。（一）锅炉热平衡方程式（一）锅炉热平衡方程式（一）锅炉热平衡方程式（一）锅炉热平衡方程式锅炉热平衡方程式锅炉热平衡方程式式中，式中，输入热量输入热量 有效利用热有效利用热 排烟损失排烟损失 化学不完全燃烧热损失化学不完全燃烧热损失 机械不完全燃烧热损失机械不完全燃烧热损失 散热损失散热损失 其他热损失其他热损失45（二）输入锅炉热量（二）输入锅炉热量输入锅炉的热量

41、包括：输入锅炉的热量包括：式中：式中：燃料收到基低位发热量，：燃料收到基低位发热量，：燃料的物理显热，：燃料的物理显热，：外来热源加热空气时带来的热量，：外来热源加热空气时带来的热量，：雾化燃油带来的热量，：雾化燃油带来的热量，对于燃煤锅炉对于燃煤锅炉，如果燃料和空气都没用外界热量，且燃煤水份满足如果燃料和空气都没用外界热量，且燃煤水份满足46（三）锅炉的各项损失：三）锅炉的各项损失：锅炉损失包括燃料未完全燃烧 及未被充分利用热量两部分：1 1 1 1、机械不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失 ：机械不完全燃烧损失是指灰渣、飞机械不完全燃烧损失是指灰渣、飞

42、灰中的未燃烧、未燃尽的固体可燃物（碳）被排出炉外所造成的热损失。灰中的未燃烧、未燃尽的固体可燃物（碳）被排出炉外所造成的热损失。这是燃煤锅炉的主要热损失。对于这是燃煤锅炉的主要热损失。对于固态排渣炉固态排渣炉，取取0.55%0.55%，火床炉火床炉取取715%715%，气体、液体燃料炉气体、液体燃料炉取零。取零。2 2、化学不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失 ：化学不完全燃烧损失是指未完全燃化学不完全燃烧损失是指未完全燃烧的可燃气体（烧的可燃气体（）随烟气排放到大气所造成的热损失。）随烟气排放到大气所造成的热损失。对于对于煤粉炉煤粉炉，取取0 0，气体、液体燃

43、料炉气体、液体燃料炉取取0.5%0.5%，火床炉火床炉取取(0.51.0)%(0.51.0)%。影响燃料未完全燃烧的因素影响燃料未完全燃烧的因素：燃料性质，燃烧方式，燃烧设备的结构：燃料性质，燃烧方式，燃烧设备的结构与布置，炉膛温度，过剩空气系数。与布置，炉膛温度，过剩空气系数。473 3、排烟损失、排烟损失 ：排烟损失是指排烟：排烟损失是指排烟物理显热物理显热造成的损失，为排烟焓与进入造成的损失，为排烟焓与进入锅炉冷空气焓之差，即锅炉冷空气焓之差，即式中：式中：排烟焓；排烟焓；进入锅炉冷空气焓，进入锅炉冷空气焓，排烟处的过剩空气系数，排烟处的过剩空气系数，是锅炉最大的一项热损失，一般为是锅炉

44、最大的一项热损失，一般为512%512%。影响排烟损失的主要因素：影响排烟损失的主要因素：排烟温度排烟温度 和和排烟处的过剩空气系数排烟处的过剩空气系数 。每增加每增加1020 ,1020 ,排烟损失增加排烟损失增加1%1%。过低，会造成尾部受热面腐蚀过低，会造成尾部受热面腐蚀和堵灰，和堵灰，一般为一般为110 110 以上。降低过剩空气系数以上。降低过剩空气系数 可降低排烟损失。可降低排烟损失。484 4、散热损失、散热损失 ：散热损失是由于炉墙、金属结构、汽水管道、散热损失是由于炉墙、金属结构、汽水管道、烟风管道等的温度高于周围环境温度所造成的。散热损失可插表图烟风管道等的温度高于周围环境

45、温度所造成的。散热损失可插表图9696表。表。一般锅炉越大，散热损失越小。当容量一般锅炉越大，散热损失越小。当容量900 t/h 900 t/h，取取0.2%0.2%。影响散热的主要因素影响散热的主要因素：锅炉外表面积的大小、温度，炉墙结构及保温性能，：锅炉外表面积的大小、温度，炉墙结构及保温性能，环境温度。环境温度。5、其他热损失、其他热损失：其他热损失主要是指其他热损失主要是指灰渣排出灰渣排出时的时的物理显热物理显热所造所造成的损失。对于成的损失。对于固态排渣煤粉炉固态排渣煤粉炉，只有当燃料中的灰份，只有当燃料中的灰份 时才计及灰渣物理显热损失。时才计及灰渣物理显热损失。式中：灰渣的焓，按

46、灰渣温度 （600800 ）查表9649（四）锅炉有效利用热（四）锅炉有效利用热 ：锅炉有效利用热锅炉有效利用热 是指将给水加热至过热蒸汽（或饱和汽或热水）所需是指将给水加热至过热蒸汽（或饱和汽或热水）所需的的总热量总热量，对于热水炉热水炉，有 对于饱和蒸汽炉饱和蒸汽炉，有 对电站锅炉电站锅炉，则50式中：Q 受热面中工质（水、蒸汽）的总吸热量，受热面中工质（水、蒸汽）的总吸热量，kJ/s kJ/s B B 燃料消耗量，燃料消耗量，kg/skg/s；r r汽化潜热；汽化潜热；W W蒸汽带水量；蒸汽带水量；过热蒸汽量、再热蒸汽量、排污量，过热蒸汽量、再热蒸汽量、排污量，饱和饱和 蒸汽量、热水量，

47、蒸汽量、热水量，kg/skg/s；过热蒸汽焓、给水焓、饱和水焓过热蒸汽焓、给水焓、饱和水焓；kJ/kg 再热蒸汽出口和进口焓，热水出口、进口焓再热蒸汽出口和进口焓，热水出口、进口焓，kJ/kg 51（五）锅炉热效率与燃料消耗量（五）锅炉热效率与燃料消耗量 热效率热效率：锅炉热效率为锅炉有效利用热锅炉热效率为锅炉有效利用热 与锅炉送入热量与锅炉送入热量 之比，之比，即（930）或 燃烧效率燃烧效率：反映燃料燃烧的完全程度，取决于不完全燃烧损失大小，即反映燃料燃烧的完全程度，取决于不完全燃烧损失大小，即锅炉锅炉燃料消耗量：燃料消耗量：根据前面（根据前面（927927）（）（930930）式可求得）

48、式可求得 计算燃料消耗量：计算燃料消耗量：考虑了不完全燃烧损失考虑了不完全燃烧损失 后，实际燃料消耗量为后，实际燃料消耗量为（934）52作业题与思考题：作业题与思考题：1 1、煤的元素分析成分和工业分析成分是什么？、煤的元素分析成分和工业分析成分是什么？2 2、煤的挥发分、水分、灰分和硫对锅炉工作有何况影响？、煤的挥发分、水分、灰分和硫对锅炉工作有何况影响？3 3、解释专业名词：、解释专业名词：挥发分、挥发分、煤的高位发热量、低位发热量，煤的高位发热量、低位发热量，理轮空气量、实际空气量、过剩空气系数、漏气系数、锅炉热理轮空气量、实际空气量、过剩空气系数、漏气系数、锅炉热平衡。平衡。4 4、

49、叙述锅炉运行时的各项损失及产生原因。、叙述锅炉运行时的各项损失及产生原因。53第三节第三节 燃料燃烧及燃烧设燃料燃烧及燃烧设备备一、燃烧基本概念一、燃烧基本概念一、燃烧基本概念一、燃烧基本概念1.1.燃烧：燃烧：燃料的燃烧是一种发光放热的高速化学反应，反应燃料的燃烧是一种发光放热的高速化学反应，反应速度与温度、浓度等有关，当反应系统温度或浓度升高时，化速度与温度、浓度等有关，当反应系统温度或浓度升高时，化学反应速度显著增大。学反应速度显著增大。（1 1）均相燃烧）均相燃烧 燃料和氧化剂物态相同，如气体燃料在空燃料和氧化剂物态相同，如气体燃料在空气中燃烧。气中燃烧。（2 2）多相燃烧多相燃烧 燃

50、料和氧化剂物态不同，如固体燃料在空燃料和氧化剂物态不同，如固体燃料在空气中燃烧。气中燃烧。542.2.煤燃烧过程的四个阶段煤燃烧过程的四个阶段：大大、中中型型煤煤粉粉锅锅炉炉是是将将煤煤粉粉用用燃燃烧烧器器将将煤煤粉粉喷喷入入炉炉膛膛作作悬悬浮浮燃燃烧烧。固固态态燃燃料的燃烧过程一般有四个阶段：料的燃烧过程一般有四个阶段：（1 1）预热干燥阶段预热干燥阶段 ：加热、析出水分，大量吸热；加热、析出水分，大量吸热；（2 2）挥发份析出阶段挥发份析出阶段：CmHnCmHn、COCO、H H2 2等可燃气体析出，少量吸热；等可燃气体析出，少量吸热；（3 3）着着火火、燃燃烧烧阶阶段段：挥挥发发份份首首