锅炉原理ppt课件.ppt

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1、主 讲：周 守 军Email:山东建筑大学热能工程学院,锅炉原理,2,锅炉原理课程简介,一、课程的性质和任务 本课程是热能与动力工程专业的主要专业课之一，通过本门课程的学习，使学生掌握锅炉的工作原理以及炉内和锅内过程的基本理论；对锅炉结构和工作状况有一定的分析能力。培养训练学生具有一定的计算能力和实验技能，掌握锅炉机组安全，经济运行的基本知识，并为学习热力发电厂、热工仪表等课程提供必要的专业知识。二、课程的教学内容 以电站煤粉锅炉为主干，全面系统地阐述了锅炉的工作原理：包括锅炉的构成和工作过程，锅炉用燃料，煤粉制备，燃烧基本理论及燃烧设备，各对流受热面的主要运行问题，各类型锅炉的水动力工况，蒸

2、汽净化，锅炉机组的布置及热力计算方法等。,3,锅炉原理课程简介,三、考核形式 闭卷笔试四、教材与参考书目1锅炉原理，樊泉桂主编，中国电力出版社,2008;2电站锅炉原理，容銮恩等合编，中国电力出版社,1997；3锅炉原理（第二版），周强泰主编，中国电力出版社，2009；4锅炉原理，陈学俊、陈听宽主编，机械工业出版社。,4,锅炉机组的工作过程及组成 锅炉机组的容量、参数 锅炉的分类 锅炉的主要型式,第一章 概述,5,6,锅炉的工作过程及系统,煤、风、烟系统,7,锅炉的工作过程及系统,汽 水 系 统,8,锅炉的组成,9,额定蒸发量（BRL-boiler rated load）在额定蒸汽参数，额定给

3、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t/h（或kg/s）注：热水锅炉容量为单位时间的产热量。单位为MW（或万大卡/时）,最大连续蒸发量（BMCR-boiler maximum continuous rating ）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/h（或kg/s ）,锅炉容量,锅炉的容量和参数,10,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。 额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是MPa； 额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0C,锅炉的容量和参数,额定蒸汽参数,11,锅炉的容量和参数,我

4、国电站锅炉参数、容量系列,锅炉的容量和参数,亚临界压力自然、控制循环锅炉参数,锅炉的容量和参数,亚临界压力自然、控制循环锅炉参数,锅炉的容量和参数,超临界、超超临界直流锅炉参数,锅炉的容量和参数,超临界、超超临界直流锅炉参数,锅炉的容量和参数,国外超临界参数机组的发展方向,锅炉的分类,18,锅炉的分类,19,锅炉的分类,1给水泵2省煤器3汽包4下降管5联箱6蒸发受热面7过热器8循环泵9节流圈,20,锅炉的分类,21,锅炉的分类,当压力升高到22.1MPa时，t373.99，如图中C点所示。此时饱和水和饱和蒸汽已不再有分别，此点称为水的临界点，其压力，温度和比容分别称为临界压力，临界温度和临界比

5、容。,水定压汽化过程的T-s图,当温度大于临界温度时，不论压力多大，再也不能使蒸汽液化。,哈锅330MW亚临界自然循环锅炉,亚临界自然循环锅炉,型号：HG-1065/18.5-YM1。亚临界参数、一次中间再热、紧身封闭、自然循环汽包炉，采用平衡通风、直流燃烧器、四角切圆燃烧方式。炉膛断面尺寸：宽深=1404814019 mm；炉架外形尺寸：宽深=3560044500 mm。过热蒸汽出口温度543，压力18.5Mpa；再热蒸汽进口/出口蒸汽压力4.53/4.3MPa，进口/出口蒸汽温度345.83/543；锅炉最大连续蒸发量1065t/h。,23,锅炉汽水流程,省煤器,水平低过,省煤器悬吊管,汽

6、包,下水管,分隔屏,后屏过,垂直低过,屏再,末过,侧包墙,低过入口集箱,汽机房,墙再,末再,水冷壁下集箱,东锅1000MW超超临界直流锅炉,超（超）临界直流锅炉,超（超）临界直流锅炉,1、试述电站燃煤锅炉的主要工作过程。2、什么是最大连续蒸发量？300MW机组和600MW机组对应的锅炉最大连续蒸发量是多少？3、自学第4、5节的内容，了解各种亚临界和超临界锅炉的主要特点和组成。,复习思考题,第二章 燃料及其燃烧特性,电站锅炉燃料 煤的常规特性 煤的常规特性对锅炉工作的影响 煤的分类 燃油和燃气的特性 习题,29,燃料分类 在自然界所处的状态：固体（煤）；液体（原油、重油和渣油）；气体（煤气和天然

7、气） 获得方法：天然燃料（未加工）；人工燃料（木炭、焦炭和石油制品） 用途：工艺燃料（炼焦、锻造和化工，焦结性好，杂质少）；动力燃料,电站锅炉燃料,通过燃烧释放热能的可燃物质,30,可燃元素 C（固定碳和挥发分中的C）、H、S（可燃硫 和硫酸盐硫 ） 不可燃元素（内部杂质） O、N 不可燃成分（外部杂质） M（内、外）、A 可燃气体 挥发分,煤的常规特性,煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解,形成气体挥发出来,煤的元素分析与工业分析,31,收到基（ar） （原应用基y） 以入炉煤（包括煤的全部成分）为基准 空气干燥基（ad）（原分析基f） 以风干状态煤（除外部水分）为基准

8、干燥基（d） （原干燥基g） 以去掉全部水分煤为基准 干燥无灰基（daf）（原可燃基r） 以去掉全部水分及灰分煤为基准,煤的常规特性,煤的成分计算基准,32,例题:已知Mar、Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。即推导换算系数K。,煤的常规特性,煤成分基准间的换算,33,例题,解：同种燃料去除全部水分其干燥基成分不变 可以分别用收到基和空气干燥基表示干燥基,也就是说用干燥基将收到基和空气干燥基联系起来。,煤的常规特性,34,例题,即,煤的常规特性,对于水分:,不同基准之间的换算公式：X = KX0 式中 X0 、 X 某成分原基准及新基准质量百分比，% K 换算系数（见表2-1）,煤

9、成分基准间的换算,煤的常规特性,36,煤的发热量（kJ/kg) 单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量,低位发热量（Qnet） 高位发热量减去水蒸气凝结放出的汽化潜热后，称为低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）。,高位发热量(Qgr) 煤的理论发热量。由实验测得的弹筒发热量（Qb）减去硫和氮生成酸的校正值确定（式2-9）,煤的常规特性,煤的发热量,37,氧弹式量热计,煤的常规特性,38,高、低位发热量间的换算,煤的常规特性,39,高位发热量(Qgr)各基准间的换算采用表（21）换算系数,低位发热量(Qnet)各基准间的换算分三步进行已知基准的 Qnet 已知基准的 Qgr 已知基准的 Qgr 所

10、求基准的 Qgr 所求基准的 Qgr 所求基准的 Qnet,发热量各基准间的换算,煤的常规特性,折算成分 相对于每4187 kJ/kg收到基低位发热量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称为折算水分、折算灰分和折算硫分,煤的常规特性,相关概念,标准煤 收到基低位发热量为29310 kJ/kg的燃料为标准煤,标准煤耗量 式中 、 分别为标准煤耗量与实际煤耗量,相关概念,煤的常规特性,高温下煤灰的熔融性 用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定 变形温度 DT（原t1） 软化温度 ST（原t2） 流动温度 FT（原t3）,温度间隔200-400，称为长渣 温度间隔100-200，称为短渣,判断锅炉运行中是否

11、会结渣的主要因素之一。,煤灰的熔融特性,煤的常规特性,43,影响因素 煤灰的化学组成 煤灰中酸性氧化物（SiO2、Al2O3等）使灰熔点提高；碱性氧化物（Fe2O3、CaO、MgO等）使灰熔点降低 煤灰周围高温介质的性质 氧化性介质中，灰熔点较高；弱还原性介质中，灰熔点较低,煤灰的熔融特性,煤的常规特性,44,结渣 定义：炉内软化或熔化的灰粒碰撞并粘附在水冷壁和主要受热面上生成的渣层。 煤灰结渣性的常规判别准则 弱还原性气氛下的软化温度ST 煤灰成分比例：碱酸比，硅铝比，硅比，铁钙比,炉内灰的沉积一般可分为结渣和沾污,煤灰的结渣和积灰特性,煤的常规特性,45,沾污 定义：煤灰中挥发物质在受热面

12、表面凝结并粘结灰粒形成的沉积灰层。 煤灰沾污性的常规判别准则 煤灰成分沾污指数 煤灰和飞灰烧结强度：直观的沾污判别指数,煤灰的结渣和积灰特性,煤的常规特性,46,挥发分 V V的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度越浅,V含量越多,煤中V对锅炉工作的影响,煤的常规特性对锅炉工作的影响,V含量越多（C含量越少），V中含O量亦多，其中的可燃 成分相应减少，这时，煤的热值低 V含量越多，煤的着火温度低，易着火燃烧 V 多，V着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧 V 多，V挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快 V 多，煤中难燃的固定碳含量少，煤易于燃尽,水分M、灰分A M、A

13、高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低 M、A 高，M 蒸发、A熔融均要吸热，炉膛温度降低 M、A 高，增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧与燃尽困难； M、A 高，q2、q3、q4、q6 增加，热效率下降 M、A 高，过热器易超温 M、A 高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重 M、A 高，煤粉制备困难或增加能耗,煤中M、A对锅炉工作的影响,煤的常规特性对锅炉工作的影响,灰熔点（ST） 灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危及锅炉运行的安全性和经济性。 对于固态排渣炉， ST 1350 可能结渣,硫分 S 可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响 高、低温腐蚀；易造成受热面的堵

14、灰 形成酸雨，污染环境 燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损,煤中S、ST对锅炉工作的影响,煤的常规特性对锅炉工作的影响,我国煤的主要分类指标 干燥无灰基挥发分Vdaf含量 可分为三大类：褐煤（ Vdaf含量37% ）、烟煤（ Vdaf含量10% ）、无烟煤（ Vdaf含量10% ）,为实现能源的综合利用，考虑各种工艺（炼焦、燃烧、气化或液化等）对煤质的要求，每一类煤还要进一步划分为小类,煤的分类,为反映煤的燃烧特性，电厂用煤还以收到基低位发热量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作为参考指标，分为五大类和十小类 其中低（劣）质煤单独燃烧有困难，或燃烧

15、不稳定，或燃烧经济性差，或煤中有害杂质含量高的煤，可分为五小类,煤的分类,煤的分类,电厂锅炉用煤分类,煤的分类,电厂锅炉用煤分类,无烟煤 碳化程度高，含碳量很高，达95%，杂质很少，发热量很高,约为2500032500 kJ/kg； 挥发分很少，小于10%，Vdaf析出的温度较高（可达400），着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃,煤的分类,发电厂煤的分类及燃烧特性,褐煤 碳化程度低，含碳量低，约为4050%，水分及灰分很高，发热量低, 约1000021000 kJ/kg； 挥发分含量高，约4050%，甚至60%，挥发分的析出温度低（200），着火及燃烧均较容易,煤的分类,发电厂煤的分类及燃烧特

16、性,烟煤 碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，一般为4060%,杂质少，发热量较高, 约为2000030000 kJ/kg； 挥发分含量较高，约1045%，着火及燃烧均较容易,煤的分类,发电厂煤的分类及燃烧特性,贫煤 挥发分含量1020%的烟煤 挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤； 劣质烟煤 挥发份2030%；但水分高，灰分更高的烟煤 发热量低，为1100012500 kJ/kg 这两种烟煤着火及燃烧均较困难,煤的分类,发电厂煤的分类及燃烧特性,重油：根据80时不同的运动粘度而分成20、60、100、200四种牌号，其质量指标如表2-9所示。 渣油：石油炼制过程中排出

17、的残余物不经处理，直接作为燃料油时称为渣油。,燃油和燃气的特性,燃料油,以轻柴油为主，重油和轻柴油常作为锅炉点火和稳燃用油。,燃料油成分和煤一样，也是由碳、氢、氧、氮、硫以及水分、灰分等组成。但主要成分是碳和氢，一般碳含量在84一87，氢含量为11一14发热量常在3770044000kJkg，且变化不大。,58,燃料油的物理特性 凝固点：燃料油是各种烃的复杂混合物，没有固定的凝固点。 粘度：恩氏粘度E。 闪点：油气和空气的混合物与明火接触而发生短促闪光时的油温称为燃油的闪点。 燃点：燃点是油面上的油气和空气的混合物遇到明火能着火燃烧并持续5s以上的最低油温。,燃油和燃气的特性,59,含硫量：石

18、油中的硫以硫化氢、单质硫和各种硫化物的形式存在。按含硫量的多少，分为低硫油(Sar0.5%)、中硫油(Sar0.5-2%)和高硫油(Sar2)三种，当含硫量高于0.3时，就应注意低温腐蚀问题。 灰分：重油的灰分很少，但含有钒、钠、钾、钙等元素的化合物。钒酸钠的熔点约为600，对壁温高于610的受热面会产生高温腐蚀。,燃油和燃气的特性,天然气：气田煤气和油田伴生煤气。主要成分都是甲烷(CH4)，气田煤气的甲烷含量高达75-98，油田伴生煤气的甲烷含量为30一70，而CO含量达5%。两者的发热量均很高，可达35000-54400kJm3。 人工气体燃料：高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气和液化石油气。

19、,燃油和燃气的特性,气体燃料,通常以各种气体的容积百分数来表示其成分,61,1. 某锅炉燃用煤种的空气干燥基成分为：Cad=60.5%；Had=4.2%； Sad=0.8%；Aad=25.5%；Mad=2.1%；和风干水分Mf=3.5%；试计算上述各种成分的收到基含量。2.若已知风干水分Mf和空气干燥基水分Mad，试推导收到基水分Mar的计算式： 3. 某种煤收到基含碳量为41。由于受外界条件的影响，其收到基水分由15减少到10，收到基灰分由25增加到35，试求其水分和灰分变化后的收到基含碳量（要求先推导换算公式，后计算）。,作业,复习思考题,煤的元素分析与工业分析成分是什么？ 挥发分、水分及

20、灰分对锅炉工作有什么影响？煤的高、低位发热量的定义及其关系。,第三章 燃料燃烧计算和 锅炉机组热平衡,燃料的燃烧计算 烟气分析 空气和烟气的焓 锅炉机组的热平衡 习题,64,理论工况 燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成成分 CO2、SO2、N2和H2O 理论烟气量,设计工况 实际送入的空气量大于理论空气量，以保证燃料完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成成分 CO2、SO2、N2、H2O和剩余O2 实际烟气量 Vy,燃料的燃烧计算,燃料的燃烧工况,实际工况 实际送入的空气量大于理论空气量，但为不完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成成分 CO2、SO2、N2 、 H2O、剩余O2 和未完

21、全燃烧气体CO 实际烟气量 Vy,燃料的燃烧计算,燃料的燃烧工况,燃烧计算的物理模型 以1kg燃料为计算基础 所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kmol） 假定完全燃烧 略去空气中的稀有成分，认为空气只由N2和O2组成，且二者容积比为79：21,燃料的燃烧计算,燃烧过程的化学反应,三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式 C + O2 CO2 2H2+ O2 2H2O S + O2 SO2,燃料的燃烧计算,煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础，1kg收到基燃料包括 Kg的碳、 kg的氢、 kg的硫,燃烧过程的化学反应,三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式 12 kg C +

22、 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,燃料的燃烧计算,理论空气量 V0 1kg 燃料完全燃烧时所需要的最少空气量(无剩余氧)。,实际空气量 Vk 式中 、分别为烟气侧和空气侧的过量空气系数,燃料的燃烧计算,燃烧所需要的空气量,70,燃料

23、的燃烧计算,过量空气系数与漏风系数,为炉膛出口处过量空气系数，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取。,71,燃料的燃烧计算,过量空气系数与漏风系数,理论烟气量 =1、完全燃烧：O2 = 0；CO = 0,燃料的燃烧计算,燃烧产生的烟气量,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,理论空气带入的水蒸气: =1.241.2930.01V0=0.0161V0,实际烟气量 1、完全燃烧：O2 0；CO=0,燃料的燃烧计算,燃烧产生的烟气

24、量,实际烟气量 1、不完全燃烧：O2 0；CO 0,燃料的燃烧计算,燃烧产生的烟气量,1kg C + 1.866 Nm3 O2 1.866 Nm3 CO2 1kg C + 0.933 Nm3 O2 1.866 Nm3 CO,75,燃料的燃烧计算,不完全燃烧时烟气中氧的体积,76,三原子气体、水蒸气的容积份额与分压力 1)容积份额 2)分压力,飞灰浓度：每千克烟气中的飞灰质量。 烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量份额。,烟气的质量: my=1-Aar/100+(1+dk)V0 =1-Aar/100+(1+0.01)1.293V0 =1-Aar/100+1.306V0 燃料 灰渣 炉膛空气,燃料的

25、燃烧计算,影响锅炉辐射换热的几个参数,烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积为基础，采用奥氏烟气分析仪进行的。 烟气分析可得到 在干烟气Vgy中所占的容积百分比,烟气分析,烟气分析成分,78,工作原理:利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分 1瓶：氢氧化钾溶液KOHRO2 2瓶：焦性没食子酸溶液C6H3(OH)3O2、RO2 3瓶：氯化亚铜氨溶液Cu(NH3)2ClCO、O2 分析步骤:依次吸收 为什么分析成分是干烟气成分？ 在实验压力下水蒸气处于饱和状态,成比例的被吸收,烟气分析,奥氏烟气分析仪,奥氏烟气分析仪示意图1，2，3吸收瓶；4疏形瓶；5，6，7旋塞；8过滤器；9三通旋塞；10量管；

26、11平衡瓶（水准瓶）；12水套管；13，14，15缓冲瓶；16抽气,烟气容积,干烟气容积,烟气分析,干烟气容积的计算,不完全燃烧方程式,式中 为燃料特性系数，其物理意义：燃料中的自由氢(H-0.125Oar)与C的比值。,烟气分析,燃烧方程式,推导过程,81,=1、且完全燃烧：CO=0，O2=0,完全燃烧方程式： l、且完全燃烧： CO=0,烟气分析,燃烧方程式,82,过量空气系数 完全燃烧且不计,烟气分析,运行中过量空气系数的确定,过量空气系数 不完全燃烧,推导过程,推导过程,83,燃料的燃烧计算,不完全燃烧时的过量空气系数,84,燃料的燃烧计算,不完全燃烧时的过量空气系数,85,燃料的燃烧

27、计算,完全燃烧时的过量空气系数,86,燃料的燃烧计算,完全燃烧时的过量空气系数,87,燃料的燃烧计算,燃烧方程式的推导,88,燃料的燃烧计算,燃烧方程式的推导,89,空气和烟气的焓 定压条件下，1kg燃料燃烧所需的空气或生成的烟气在从0（）加热到 （）时所需要的热量，单位为kJ/kg。,空气和烟气的焓,空气的焓值,理论空气焓,实际空气焓,空气和烟气的焓,烟气的焓值,理论烟气焓,实际烟气焓,飞灰焓,91,烟气的焓值 取决于燃料种类、过量空气系数及烟气温度,由（ 、）查焓温表可很快确定烟气温度 ； 由（ 、）查表可很快确定烟气焓,焓温表 对给定的燃料和各受热面前、后的过量空气系数，计算出该受热面对

28、应烟气温度范围内的烟气焓，制成的烟气焓温表。,空气和烟气的焓,焓 温 表,锅炉热平衡,锅炉热平衡方程式,对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分满足则,锅炉热平衡,锅炉输入热量 Qr,燃煤锅炉主要热损之一，一般仅次于排烟损失。,Vdaf小；（Mar、Aar ）大，q4 大； R90大， q4 大； 过大或过小，q4 大 煤粉在炉膛停留时间过小， q4 大,锅炉热平衡,固体未完全燃烧热损失q4,设计时：q4根据煤种不同按推荐数据选取。,95,运行试验时 灰平衡：锅炉燃料中的总灰量等于排出锅炉各种灰渣的总和。 煤粉炉灰平衡方程为：,锅炉热平衡,固体未完全燃烧热损失q4,96,

29、锅炉热平衡,气体未完全燃烧热损失q3,设计时 q3根据燃料种类和燃烧方式选取：煤粉炉 q3=0,最佳过量空气系数 使q2+ q3 + q4之和最小的过量空气系数。,97,式中 - 排烟焓, 取决于 与 ，kJ/kg - 进入锅炉的冷空气焓, kJ/kg，冷空气温度按tlk=30计算。 - 排烟处过量空气系数,锅炉热平衡,排烟热损失q2,锅炉热损失中最大的一项，大中型锅炉正常运行时的 q2 约为48%。影响因素主要是排烟温度和排烟容积。,98,锅炉热平衡,排烟热损失q2,燃料性质（水分） 受热面的积灰、结渣或结垢,影响因素 排烟温度 由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定，电站锅炉 约在110

30、160之间。,取决于 及烟道漏风，后者同时影响,99,额定容量下锅炉的散热损失,额定负荷下的散热损失是外部冷却损失，可根据锅炉尾部受热面的布置查图确定,q5 与锅炉运行负荷近似成反比变化,锅炉热平衡,散热损失q5,对固态排渣煤粉炉，当燃煤的折算灰分小于10%时，可忽略该项损失。,1kg渣在温度为时的焓，可查表3-1，kJ/kg。对固态排渣炉，灰渣温度取600。,锅炉热平衡,灰渣物理热损失q6,锅炉有效利用热 Q1,式中 Q 工质总吸热量， kJ/ s B 燃料消耗量， kg/s,空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑。,锅炉热平衡,102,热效率 正平

31、衡 反平衡,燃料消耗量,计算燃料消耗量,锅炉热平衡,热效率gl与燃料消耗量 B,锅炉热平衡,锅炉机组的热平衡试验,目的 确定锅炉机组热效率； 确定锅炉机组各项热损失的大小； 确定过量空气系数、排烟温度、过热蒸汽温度等参数与锅炉负荷的关系。 方法 （1）正平衡法； （2）反平衡法,104,锅炉热平衡,锅炉机组净效率,式中 Qfy锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg； P锅炉机组自身电耗，kW； b电厂发电标准煤耗，kg/(kwh)。,考虑了锅炉机组自身需用的热耗和电耗后的效率,105,7. 某锅炉燃用无烟煤，计算得到完全燃烧所需理论空气量V0为5.81Nm3/kg，实测得到炉膛出口过剩氧量O2为4

32、.846（%），如果炉膛的漏风系数 为0.05，此时供给炉膛的实际空气量是多少？,作业,5. 已知Vy=Vgy ,试推导Vy= V0y1.0161(1) V0。6. 如果碳是唯一可燃元素，燃料完全燃烧，测得=1，问烟气分析 的结果是什么（干烟气中各种成分的含量）？,4. 某锅炉燃用煤种的收到基成分为：Car=59.6%；Har=2.0%； Sar=0.5%； Oar=0.8%；Nar=0.8%；Aar=26.3%； Mar=10.0%； Q=22186kJ/kg烟气中的飞灰份额afh=95%计算：1）V0 2） 及=1.45时的Vy 3）=1.45，=300时的Iy,第四章 煤粉制备及系统,煤

33、粉特性 磨煤机 制粉系统,107,较好的流动性：气力输送，也易泄漏污染环境自燃与爆炸性： 影响爆炸的因素：煤粉性质（水分、挥发分、细度）、煤粉浓度、风粉混合温度堆积特性：自然压紧的煤粉表观堆积密度 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,水分的影响：对煤粉流动性与爆炸性有较大的影响，运行中应严格控制磨煤机的出口工质温度、出口煤粉细度和出口煤粉水分。,煤粉特性,煤粉的一般特性,磨煤机出口煤粉水分 烟煤： 0.5-1.0Mad 无烟煤： Mad 褐煤： 8+Mad,110,煤粉特性,111,Rx 越小，则煤粉越细。电厂常用R90和R200表示煤粉细度

34、。,煤粉特性,煤粉细度 Rx,a筛子上余质量；b过筛质量；,112,使锅炉机械不完全燃烧热损失、磨煤电耗和金属磨损的总和最小的煤粉细度。,煤粉特性,煤粉经济细度,113,R200 R90， n为正值；R90一定时，n值越大，则R200越小，煤粉中过粗的煤粉较少； R200一定时，n值越大，则R90越大，煤粉中过细的煤粉较少。n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n = 0.81.2。,煤粉颗粒组成特性：,煤粉特性,煤粉均匀性指数n,114,煤的可磨性系数表示煤磨成一定细度的煤粉的难易程度。,煤粉特性,煤的可磨性系数,煤的磨损指数表

35、示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损的强烈程度。,电力行业标准DL465-92煤的冲刷磨损指数试验方法：冲刷式磨损试验：,煤粉特性,煤的磨损指数,根据冲刷磨损指数Ke大小可划分为轻微、不强、较强、很强和极强。,116,低速磨煤机：1525r/min，单进单出与双进双出钢球磨 中速磨煤机：50300r/min，MPS、RP（或HP）与MBF中速磨煤机 高速磨煤机：7501500r/min，风扇式磨煤机,磨煤机,磨煤机的分类,117,单进单出钢球磨的圆筒通过齿轮由电动机带动低速转动，燃料和干燥剂（热空气）从一端进入圆筒，在圆筒内煤被干燥、打碎并研磨成粉，随后被干燥剂从另一端带出。,磨煤机,单进单出钢球磨

36、(低速磨),118,带热风空心管：两端的空心轴既是热风和原煤的进口，又是煤粉气流混合物的出口。从而形成两个相互对称又彼此独立的磨煤回路。,磨煤机,双进双出钢球磨(低速磨),119,双进双出钢球磨,120,不带热风空心管：圆筒两端各装有一个中间隔开的进出口料斗，一个进原煤和热风，一个送出气粉混合物。,磨煤机,双进双出钢球磨(低速磨),121,n 过小，筒内钢球与煤靠与筒壁的摩擦力带上去，形成一个斜面，然后沿斜面滑落,没有撞击作用，磨煤效果差。,n 影响磨煤出力 和电耗,n 过大，离心力很大，球与煤随筒壁一同旋转，产生这种状态的最低转速称为临界转速nlj,磨煤机,钢球磨筒体最佳转速 nzj,n 处

37、于上述两者之间，钢球被带到一定高度，沿抛物线落下，钢球对筒底的煤发生强烈撞击作用，辅以研磨,磨煤机,钢球磨筒体最佳转速 nzj,磨煤作用最大时的转速称为最佳工作转速nzj ：前苏联（波浪形护甲）nzj =（0.74-0.8）nlj引进的欧美磨煤机 nzj =（0.72-0.9）nlj,Vtf 过小 筒内风速过小，出口端钢球能量没有被充分利用，只能带出少量的细煤粉，磨煤出力下降，单位磨煤电耗大,Vtf 过大 筒内风速过大，磨煤机出口煤粉过粗，粗粉分离器回粉量增大，通风电耗增大,Vtf 直接影响燃料沿筒体长度的分布和磨煤出力,磨煤机,钢球磨最佳通风量,最佳通风量 磨煤和通风电耗之和最小时的通风量,

38、护甲：护甲的形状对钢球的提升高度有较大的影响。 随着护甲的磨损，磨煤出力会逐渐下降，磨煤电耗也逐渐增加。,钢球充满系数：钢球容积占筒体容积的百分数（磨煤电耗最小的）最佳充满系数：,磨煤机,影响钢球磨工作的其他因素,阶梯式波浪式齿式,125,磨煤机,单进单出钢球磨的优缺点,优点 煤种适应性强; 单机容量大; 对杂质不敏感, 可靠性高。,缺点 单台金属消耗量大,电耗相对较大; 噪音大，煤粉均匀性差,适用于带基本负荷，运行中保持最佳通风量，通过调整进口热风温度来满足煤粉的干燥出力，常用于中储式制粉系统。,126,磨煤机,双进双出钢球磨的特点,其出力不是靠调整给煤机来控制，而是靠调整一次风量控制。加大

39、一次风阀门的开度，风量及带出的煤粉流量同时增加，因此，在任何负荷下，煤粉浓度变化不大。,低负荷时，通过增加旁通风量，保持最佳风速，防止煤粉沉积，同时可以保持风粉比不变，出力稳定；负荷变化时，既可全磨运行，也可半磨运行。,127,磨煤机,双进双出钢球磨的优点,保持了钢球磨煤种适应性强等所有优点，同时大大缩小了体积，降低了磨煤机的能耗，增强了适应锅炉负荷变化的能力（响应快，10s内20%/min ；储粉量大，运行灵活）。,128,工作50000小时后的研磨区护瓦,129,进/出室内螺杆螺叶的更换,130,中速磨主要有：MPS型、 MPF型和RP（HP）碗型。,结构分三部分：下部的基座和减速器、中部

40、的磨煤机本体和上部的分离器。,磨煤机,中 速 磨,131,工作过程：原煤经落煤管进入两组相对运动的碾磨件之间，在压紧力的作用下被挤压、研磨成粉，被甩至四周风环处。,热风经风环进入磨煤机，对煤粉进行干燥并将煤粉带入粗粉分离器进行分离，不合格的煤粉返回磨煤机重磨，细粉则送出磨外,磨煤机,中 速 磨,石子煤经风环的孔落入风室，由刮板刮入石子煤储箱。,132,共同点：圆弧形凹槽滚道的磨盘，磨辊120度均布，水平具有一定的摆动量,磨煤机,中 速 磨,MPS型磨煤机,MPF型磨煤机,区别：MPF型无磨辊上面的压力托架、弹簧和加载弹簧架，每个磨辊配有单独的加压载荷装置,133,RP(HP)共同点：浅碗形磨盘

41、；三个独立的磨辊120度均布,磨煤机,中 速 磨,区别：传动装置和磨辊。HP型磨煤机采用伞形齿轮，传动力矩大；磨辊长度小，直径大，磨煤出力较大,134,优点：启动迅速，调节灵活；磨煤电耗低；结构紧凑；金属磨损量小。,磨煤机,中 速 磨,缺点：对杂质敏感；结构复杂；不能磨制磨损指数高的煤种；要求水分低(外在水分15%)。,135,高速磨由叶轮、带护甲的蜗壳和粗粉分离器组成，装有冲击板的叶轮由电动机带动高速旋转。原煤和干燥剂一起被吸入磨煤机内，煤被转动的冲击板打碎，甩到护甲上再次被撞击成煤粉，在风机压头的作用下由干燥剂携带经粗粉分离器带出。,磨煤机,高 速 磨(风扇磨),136,高速磨结构简单，金

42、属耗量小，负荷适应能力强，特别适宜磨水分高的煤种；但部件磨损大，不宜磨制较硬的煤种。大多用于燃用褐煤的锅炉。,磨煤机,高 速 磨(风扇磨),137,正压系统：一次风机布置在磨煤机之前，系统处于正压状态下工作 无漏风；叶片磨损小 煤粉易外泄，系统需设专门的密封风机,4-磨煤机；11-热一次风机；19-密封风机,制粉系统,中速磨直吹式正压热一次风系统,直吹式制粉系统有正压和负压系统；正压系统又有热一次风和冷一次风系统,138,热一次风系统：配置二分仓回转式空预器。一次风机布置在空预器与磨煤机之间，输送的是热空气 空气温度高，比容大，风机体积大，电耗高，易发生高温侵蚀，运行效率及可靠性低,4-磨煤机

43、；11-热一次风机；19-密封风机,制粉系统,中速磨直吹式正压热一次风系统,139,冷一次风系统：配置三分仓回转式空预器。一、二次风各自由单独风机输送，风机处于空预器之前，输送干净的冷空气 空气温度低，比容小，风机体积小，电耗低，效率高；高压头冷一次风机可兼作密封风机，简化系统；热风温度不受一次风机的限制，可满足磨制较高水分煤种的要求。,4-磨煤机；10-一次风机；10-二次风机,制粉系统,中速磨直吹式正压冷一次风系统,制粉系统,双进双出磨煤机直吹式制粉系统,整体布置,141,制粉系统,双进双出磨煤机直吹式制粉系统,分体布置,二介质：热风+高温炉烟,适用于水分较高的褐煤，采用热风掺炉烟作为干燥

44、剂,制粉系统,高速磨直吹式系统,三介质：热风+高、低温炉烟,钢球磨中储式制粉系统有热风送粉和乏气送粉两种,空气经送风机空预器一次风机一次风箱混合器（热气与煤粉）一次风喷口 乏气经细粉分离器排粉机乏气风箱三次风喷口 适用无烟煤、贫煤及劣质煤,制粉系统,钢球磨中储式热风送粉系统,144,乏气经细粉分离器排粉机一次风箱混合器（乏气与煤粉） 一次风喷口 适用于烟煤等挥发分含量高的煤种,制粉系统,钢球磨中储式乏气送粉系统,145,再循环管 将部分磨煤乏气从排粉风机后返回到磨煤机，然后再回到排粉风机进行循环 再循环风 温度低，既可以调节磨煤机入口干燥剂的温度，又能增加磨煤的通风量，并能兼顾燃烧所需一次风的

45、要求，从而协调磨煤、干燥和燃烧三方面所需的风量,燃用挥发分高而水分不大的烟煤 要求磨煤通风量大，但干燥风量小或干燥剂温度低，出现磨煤、干燥和燃烧所需风量的矛盾 运用再循环风，既可降低磨煤机入口干燥剂的温度，增加磨煤通风量，又能兼顾燃烧所需一次风的需要,制粉系统,钢球磨中储式系统再循环管,直吹式系统 系统简单、设备部件少，管路短、阻力小，初投资和系统的建筑尺寸小，输粉电耗较小；但磨煤机的工作直接影响锅炉的运行，锅炉机组的可靠性相对低些,中储式系统 设有煤粉仓，磨煤机可一直维持在经济工况下运行，磨煤机的工作对锅炉影响较小，系统的可靠性高；但系统复杂、设备部件多，初投资及运行费用高,制粉系统,两种制

46、粉系统的比较,147,复习思考题,何谓煤粉细度？试述钢球磨中储式制粉系统工质流程。试析影响钢球磨运行的因素。直吹式制粉系统与中间仓储式制粉系统相比的优缺点？ 煤粉经济细度的意义。,第六章 燃烧设备和煤粉燃烧新技术,煤粉燃烧器 燃烧器的作用 直流燃烧器 旋流燃烧器,W型火焰燃烧技术 W型火焰炉膛结构 W型火焰燃烧技术的特点,煤粉炉炉膛 炉膛的要求 评价炉膛结构的参数,低负荷稳燃及低NOx煤粉燃烧技术 低负荷稳燃技术 低NOx煤粉燃烧技术,149,燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按一定的比例、速度和混合方式经喷口送入炉膛其主要作用为： 向锅炉炉膛内输送燃料和空气； 组织燃料和空气及时、充分地混合

47、； 保证燃料进入炉膛后尽快、稳定地着火，迅速、完全地燃尽。,煤粉燃烧器,燃烧器的作用,一次风 携带煤粉送入燃烧器的空气。主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要,二次风 待煤粉气流着火后再送入的空气。二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起气流的扰动和混合的作用,三次风 对中间储仓式热风送粉系统，为充分利用细粉分离器排出的含有10%15%细粉的乏气，由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为三次风,煤粉燃烧器,通过燃烧器的空气,151,直流射流的主要特点： 沿流动方向的速度衰减比较慢 具有比较稳定的射流核心区 一次风和二次风的后期混合比较强,直流燃烧器,直流燃烧器,直流燃烧器的一、二、三次风分

48、别由垂直布置的一组圆形或矩形的喷口以直流湍流自由射流的形式喷入炉膛，根据燃煤特性不同，一、二次风喷口的排列方式可分为均等配风和分级配风。,均等配风燃烧器一、二次风喷口相间布置，即在二个一次风喷口之间均等布置一个或二个二次风喷口，各二次风喷口的风量分配较均匀 均等配风燃烧器一、二次风口间距较小（80-160mm），有利于一、二次风的较早混合，使一次风煤粉气流着火后能迅速获得足够的空气，达到完全燃烧,均等配风适用于燃用高挥发分煤种，常称为烟煤、褐煤型配风方式,直流燃烧器,均等配风直流燃烧器,分级配风燃烧器一次风喷口相对集中布置，并靠近燃烧器的下部，二次风喷口则分层布置，一、二次风喷口间保持较大的距

49、离(160-350mm)，燃烧所需要的二次风分阶段送入燃烧的煤粉气流中，强化气流的后期混合，促使燃料燃烧与燃尽,直流燃烧器,分级配风直流燃烧器,分级配风燃烧器一次风喷口高宽比大，卷吸量大；煤粉气流相对集中，火焰中心温度高，有利于低挥发分煤的着火、燃烧,分级配风适合于燃用低挥发分煤种或劣质烟煤，常称为无烟煤、贫煤型配风方式,直流燃烧器,分级配风直流燃烧器,下二次风 防止煤粉离析，避免未燃烧的煤粉直接落入灰斗；托住火焰不致过分下冲，避免冷灰斗结渣，风量较小 中二次风 是均等配风方式煤粉燃烧阶段所需氧气和湍流扰动的主要风源，风量较大 上二次风 提供适量的空气保证煤粉燃尽，是分级配风方式煤粉燃烧和燃尽

50、的主要风源，风量较大,直流燃烧器,直流燃烧器各层二次风的作用,燃尽风 喷口位于整组燃烧器的最上部（三次风喷口之上），送入剩余15%的空气，实现富氧燃烧，抑制燃烧区段温度，达到分级燃烧目的，有效减少炉内NOX生成量，有利于燃料的燃尽 周界风 位于一次风喷口的四周，周界风的风层薄；风量小；风速较高。可防止喷口烧坏，适应煤质的变化,直流燃烧器,直流燃烧器各层二次风的作用,夹心风 位于一次风喷口的中间，风速高于一次风。补充火焰中心氧气；提高一次风射流刚性，防止偏斜，增强扰动；减小扩展角，减轻贴壁，防止结渣；变煤种、变负荷时燃烧调整的手段之一 十字风 燃烧褐煤，作用类似于夹心风,直流燃烧器,直流燃烧器各