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1、中粮生化能源（龙江）有限公司锅炉培训资料公用工程部2010年6月16日目录岗位设置目的：- 1 -本岗位主要工艺指标：- 1 -1锅炉简介：- 1 -1.1.锅炉的定义：- 1 -1.2.锅炉设备包括锅炉本体设备和锅炉辅助设备。- 1 -1.3.典型的燃烧方式- 1 -1.4.锅炉的分类和型号：- 3 -2.专业基础知识- 4 -2.1.温度- 4 -2.2.压力- 4 -2.3.比容- 5 -2.4.水蒸汽- 5 -3.煤- 6 -3.1.煤的成分及其性质- 6 -3.2.煤的工业分析成分- 7 -3.3.煤的成分基准及其换算- 7 -3.4.煤的主要特性- 8 -3.5.煤的分类- 10
2、-4.蒸发设备及蒸汽净化- 11 -4.1.蒸发设备- 11 -4.2.自然水循环原理- 14 -4.3.水循环故障- 15 -4.4.蒸汽净化- 15 -5.过热器与汽温调节设备- 20 -5.1.概述- 20 -5.2.过热器的结构与特性- 20 -5.3.汽温调节设备- 22 -6.省煤器与空气预热器- 23 -6.1.省煤器- 23 -7.空气预热器- 24 -7.1.空气预热器的作用和种类- 24 -7.2.管式空气预热器- 25 -8.锅炉的辅助设备- 26 -8.1.锅炉阀门- 26 -8.2.锅炉的通风设备- 26 -8.3.除尘设备- 27 -9.离心风机安全操作规程- 31
3、 -9.1.风机启动前的检查- 31 -9.2.风机的启动- 31 -9.3.风机正常运转的检查和维护- 32 -9.4.风机的停止。- 32 -9.5.风机及电动机故障- 32 -9.6.遇有下列情况之一时应立即停止风机运行：- 33 -9.7.遇有下列情况之一时立即报告值长:- 33 -9.8.风机故障跳闸的处理:- 33 -9.9.风机故障的常见原因：- 33 -10.给水泵安全操作规程- 34 -10.1.启动前检查工作：- 34 -10.2.给水泵的启动：- 34 -10.3.给水泵的停止：- 34 -10.4.给水泵运行中的检查与维护- 35 -10.5.在下列情况下先停故障泵，后
4、开备用泵：- 35 -10.6.在下列情况下先开备用泵，后停故障泵：- 35 -10.7.运行给水泵跳闸：- 35 -10.8.给水泵汽化：- 36 -10.9.给水压力波动：- 36 -11.循环流化床锅炉的运行- 36 -11.1.循环流化床锅炉的冷态试验- 37 -11.1.1.冷态试验的目的和条件- 37 -11.1.2.循环流化床锅炉冷态试验- 38 -11.1.2.2.布风均匀性检查- 38 -11.1.2.3.临界流化风量测定- 39 -11.1.3.物料循环系统输送性能试验- 39 -11.1.4.给煤量的测定- 40 -11.2.循环流化床锅炉的启动和停炉- 41 -11.2
5、.1.锅炉的点火启动- 41 -11.2.1.1.固定床点火- 41 -11.2.1.2.流态化点火- 42 -11.2.1.2.1.床上点火：- 42 -11.2.1.2.2.床下点火：- 42 -11.2.2.压火备用及停炉- 42 -11.2.2.1.压火的操作方法- 42 -11.2.2.2.压火后再启动- 43 -11.2.2.3.流化床锅炉的停炉操作- 43 -11.3.第三节 循环流化床锅炉的运行调节- 43 -11.3.1.循环流化床锅炉的调节- 43 -11.3.1.1.改变给煤量- 43 -11.3.1.2.风量调整- 43 -11.3.1.2.1.一次风量的调整- 44
6、-11.3.1.2.2.风量配比：- 44 -11.3.1.3.风室静压的调整与控制- 45 -11.3.1.4.流化料层温度的调整与控制- 45 -11.3.1.4.1.循环流化床锅炉在实际运行中如出现床温的超温状况，可能产生如下不良后果：- 45 -11.3.1.4.2.循环流化床锅炉在实际运行中如出现床温的降温状况，也会产生不良后果：- 46 -11.3.1.5.负荷的调节- 47 -11.3.1.6.飞灰循环系统的运行- 47 -11.4.循环流化床锅炉运行中的常见问题及处理- 48 -11.4.1.出力不足问题- 49 -11.4.2.床层结焦问题- 50 -11.4.3.回料系统常
7、见问题- 51 -11.4.3.1.回料系统结焦- 52 -11.4.3.1.1.回料系统结焦的主要原因如下：- 52 -11.4.3.1.2.回料系统结焦的防止措施：- 53 -11.4.3.2.分离器分离效率下降- 53 -11.4.3.2.1.运行中分离器效率如有明显下降则可考虑以下因素：- 53 -11.4.3.2.2.分离器效率下降的防止措施：- 53 -11.4.3.3.回料阀烟气反窜- 54 -11.4.3.3.1.出现这种现象的原因有：- 54 -11.4.3.3.2.防止措施：- 54 -11.4.3.4.回料阀堵塞- 55 -11.4.3.5.一般回料阀堵塞有两种情况：-
8、55 -11.4.3.6.由于流化风和回风量不足，造成循环物料大量堆积而堵塞。- 55 -11.4.3.7.回料阀处的循环灰结焦而堵。- 55 -12.系统图- 56 -12.1.130t/h循环流化床锅炉汽水系统简图- 56 -12.2.锅炉燃烧系统图- 58 -岗位设置目的：为了给汽轮机供应适量的合格蒸汽，保证汽轮机发电及供汽需要设置本岗位。本岗位主要工艺指标：汽包水位在50mm范围内。供汽温度450510，供汽压力在5.29Mpa内满足汽轮机需要。1锅炉简介：1.1. 锅炉的定义：锅炉是利用燃料燃烧所放出的热量加热工质生产具有一定压力和温度的热水或蒸汽的设备。蒸汽锅炉按用途的不同分为电站
9、锅炉和工业锅炉。电站锅炉指电力工业中专门用于生产电能的发电厂锅炉。用于国民经济其他部门的锅炉，常称为工业锅炉。1.2. 锅炉设备包括锅炉本体设备和锅炉辅助设备。锅炉本体设备主要由燃烧设备、蒸发设备、对流受热面、锅炉墙体构成的烟道和钢架构件等组成。锅炉的燃烧设备包括燃烧室、燃烧器和点火装置。蒸发设备主要由汽包、下降管和水冷壁组成。对流受热面是指布置在锅炉对流烟道内的过热器、省煤器和空气预热器。锅炉的辅助设备包括通风设备、给水设备、燃料运输设备、除尘设备、除灰设备、锅炉附件等。1.3. 典型的燃烧方式燃料在炉内的燃烧方式主要有四种，即层状燃烧、悬浮燃烧、旋风燃烧、流化燃烧。1.3.1. 层状燃烧。
10、这种燃烧方式适用于各种固体燃料。其特点是燃料的全部燃烧过程主要在炉篦上进行，采用层状燃烧的锅炉工业称链条炉。下面以链条炉为例介绍其燃烧过程、工作原理和特点。固体燃料由煤斗落到炉篦上，然后跟随炉篦一起由前向后运动。空气由下向上穿过煤层。燃料的着火热源来自于炉内的热烟气和炉墙的热辐射。燃料表面首先被加热燃烧后将热量向下传递直至炉篦上的煤全部燃尽。燃烧产物烟气则向上运动。燃料在炉篦中后部燃尽变成灰渣落到冷灰斗中排出。这种燃烧方式的优点是燃料层能保持相当大的热量，燃烧比较稳定，不易灭火。同时新进入的燃料能与已着火的燃料充分接触和受到烘烤，点燃条件较好。这种燃烧方式的缺点是只能燃用固体块状燃料，空气是从
11、底部向上由煤块的间隙穿过，混合条件较差。因此，适用于小容量锅炉。1.3.2. 悬浮燃烧悬浮燃烧是在一个没有炉篦的由四面炉墙所组成的炉膛内进行燃烧。燃料随空气一起运动，燃烧的各个阶段均在悬浮状态下进行，悬浮燃烧的锅炉又称室燃炉。这种燃烧方式适用于固体燃料、气体燃料、液体燃料。而对于固体燃料必须将其磨制成一定粒度煤粉，以保证其与空气充分混合。悬浮燃烧方式的特点是燃料在炉内的停留时间短，一般不超过2-3秒，并且燃料与空气的接触面积大，燃烧速度快，燃烧效率高，适用于大容量的锅炉，因此悬浮燃烧在火力发电厂中占有很大的比例。1.3.3. 旋风燃烧空气和燃料沿切线方向进入旋风燃烧室，在这个较小空间内气流以6
12、0-150m/s的高速作强烈的旋转运动，在离心力的作用下，气流中的大部分煤粉颗粒沿内壁作旋转运动，并被粘在旋风筒内壁上由已燃烧的煤粉所形成的熔融灰渣层表面而迅速燃烧。由于灰渣层的粘滞作用，运动速度降低，故与在筒内中心部分作高速运动的烟气之间有很大的相对运动速度。固体燃料靠着熔融灰渣层的加热和与烟气的对流传热，使其达到着火温度、着火和燃烧，采用旋风燃烧的锅炉称旋风炉。这种燃烧方式的优点是燃烧稳定、强烈而且较完全，对煤种的适应性较广，捕渣能力强，燃烧效率高。主要缺点是燃烧设备结构复杂，通风消耗的能量多，燃烧高灰分的煤种时灰渣物理热损失大。1.3.4. 流化燃烧流化燃烧是在本世纪60年代才发展起来的
13、一种新型锅炉。流化燃烧是一种介于层状燃烧和悬浮燃烧之间的一种燃烧方式。所谓流化燃烧是，被制成具有一定颗粒度的煤粒在炉床上保持一定的煤层厚度，而空气以适当的速度从底部通过炉床，将煤粒吹起，使煤粒悬浮于床层上一定高度范围内，这就是流化床。而流化床的高度取决于空气的速度，当气流速度过小，则燃料层在炉床上保持静止不动。随着气流速度的增加，开始只是少量细粉被吹起，随后，燃料层的煤粒均被吹起，煤粒与煤粒之间形成空气层，煤粒和空气混合一体，就好象具有了象液体那样的流动性。整个燃料层颗粒运动的总趋势是床层中心的速度最大，煤粒向上运动，而边缘速度最小，煤粒向下运动。就象煮开的水一样，燃烧非常剧烈，早期又称沸腾燃
14、烧。采用流化燃烧的锅炉称为流化床锅炉。流化床锅炉中，煤粒从进煤口落入流化床上进行燃烧。燃烧生成的大部分飞灰从溢灰口中流出，而少量飞灰随烟气一起向上流出，从烟囱排出。流化燃烧的锅炉，流化床是一个蓄热量很大的燃烧层，进入流化床的冷煤粒与流化床相比占的比例很小，在流化床上冷煤粒与热煤层强烈扰动混合。因此，对于劣质燃料，即多灰分、多水分、低挥发分的燃料也能迅速着火燃烧。与煤粉炉相比，流化床还具有炉膛尺寸大为减小，属于低温燃烧过程，减少了大气污染、低温腐蚀和高温腐蚀等优点。但是流化床炉也有一个明显的缺点，那就是锅炉效率较低。一般流化床炉的效率在54%-68%之间，这主要是因为燃料在燃烧过程中有一部分碳还
15、没有完全燃尽就随着烟气一起流出，造成了燃烧的热损失。为了克服流化床的缺点，自本世纪70年代以来，世界上许多国家研究和设计并投产了循环流化床锅炉。循环流化床锅炉工作原理如下：被破碎的具有一定颗粒度的煤粒从燃烧室的给料口送入，大约50%的一次风从炉床底部送入，以提供燃料燃烧所需的氧和保证流化燃烧过程，而二次风从燃烧室上部多点送入，燃烧室内的温度一般控制在800-900，而被高温烟气带出燃烧室的没有燃尽的碳粒和飞灰粒子在高温旋风分离器内分离出来，经过特定管道送回燃烧室重新燃烧，离开旋风分离器的高温烟气进入锅炉的对流受热面经冷却后进入除尘器，然后经烟囱排入大气。这种锅炉通过将没燃尽的碳粒重新送回锅炉燃
16、烧，大大地提高了锅炉效率，最高可达到90%,能与煤粉炉相媲美。1.4. 锅炉的分类和型号：锅炉根据其工作条件、工作方式和结构形式的不同有多种分类方法：1.4.1. 按燃烧方式分：层燃炉、室燃炉、旋风炉、流化床炉。1.4.2. 按燃用燃料分：燃煤炉、燃油炉、燃气炉。1.4.3. 按蒸汽参数分：低压锅炉（P1.28MPa,t400）中压锅炉（P= 2.45 MPa_3.8 MPa，400t450）高压锅炉（P=9.8MPa）超高压锅炉（P=13.7MPa）亚临界压力锅炉（P=16.7MPa）超临界压力锅炉（P22.1MPa）1.4.4. 按工质在蒸发受热面中的流动即水循环特性分自然循环锅炉强制流动
17、锅炉强制流动锅炉又分为控制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉。1.4.5. 按煤粉炉的排渣方式分固态排渣炉、液态排渣炉。1.4.6. 按锅炉容量分小型锅炉De220t/h中型锅炉De=220410t/h大型锅炉De670 t/h2. 专业基础知识2.1. 温度温度是物体冷热程度的标志。它与物体内部大量分子的不规则热运动有关。温度愈高分子运动就愈剧烈。温度是物体的基本属性之一。目前国际上采用两种表示温度的温标：摄氏温标和热力学温标。2.1.1. 摄氏温标它规定一个大气压（1.01325105Pa）下纯水的冰点为零度，水的沸点为一百度，其间划分一百个刻度，第一刻度称为一摄氏度。摄氏温度用字母t表示，
18、其单位为。如一摄氏度表示为1。2.1.2. 热力学温标是热力工程上的一种不能用以测量，只能用以分析和计算的温标，又称开尔文温标。它以水的三相点为标准温度点。其符号用T表示，单位为K。热力学温标的温度间隔与摄氏温标的温度间隔相同，两者的换算关系如下T=273.15+t为方便计算可将上式简化为T=273+t2.2. 压力物体单位面积上受到的垂直作用力称为压力（压强），用符号p表示。P=F/A式中p_压力，Pa;A_面积，m2;F_作用在面积A上的垂直作用力，N。在发电厂中过去曾用一些非法定计量单位，如工程大气压、标准大气压、毫米汞柱、毫米水柱等。下面就上述非法定单位做乘客单介绍，并说明它们与Pa之
19、间的关系。2.2.1. 标准大气压包围在地球外表面的大气层由于自身的重力而形成大气压力，大气压力值一般和高度当地温度和湿度有关。物理学规定，45纬度的海平面上，常年大气压力的平均值为1标准大气压。气压计量示为760mmHg，它与法定计量单位Pa的关系为1标准大气压=760mmHg=1.01325105Pa2.2.2. 工程大气压工程计算中，以往常用工程大气压表示，它与Pa的关系为1工程大气压=1kg.f/cm2=735.6mmHg=9.81104PammHg与mmH2O同Pa的换算关系为1mmHg=133.324Pa1mmH2O=9.81Pa2.2.3. 绝对压力、计示压力和真空值在实际测量中
20、，由于容器内气体的压力可能高于或低于环境压力，故测量时，需采取不同的测量手段。为了清楚反映上述情况，一般采用u形管式测量仪。容器内气体的实际压力称为绝对压力，用符号P表示，绝对压力P若高于环境压力Pamb，则气体处于正压状态。P大于Pamb的部分称做计示压力（也叫表压力），用符号Pe表示，反之若容器中绝对压力P低于环境压力Pamb，则气体处于负压状态。P小于Pamb的部分称做真空值，用符号Pv表示。P=Pe+Pamb P= Pamb-Pv2.3. 比容单位质量工质所占的容积称为比容。常用符号v表示，单位是m3/kg。若工质的质量用m表示，体积用V表示，则工质的比容为v=V/m，单位容积内工质的
21、质量称为密度，用符号表示，单位是kg / m3。由此可知比容和密度互为倒数。v=1/或v=12.4. 水蒸汽水蒸汽的发生过程，锅炉是产生水蒸汽的设备，在定压条件下，水在锅炉中受热产生水蒸汽，一般三个阶段。2.4.1. 水的加热阶段以一定温度送入锅炉的水，在锅炉内被定压加热升温，当温度升至某一数值时，水开始沸腾，水沸腾时的温度称为饱和温度，其对应的压力称饱和压力。饱和温度与饱和压力是一一对应的，即一个饱和温度对应一个饱和压力；饱和温度愈高，其对应的饱和压力亦愈高。2.4.2. 饱和蒸汽的产生阶段当水加热到饱和温度后，如继续定压加热则饱和水不断产生饱和蒸汽，汽量增多，水量减少，直至完全汽化。在这个
22、整个汽化过程中，其温度不变。我们把不含水分的饱和蒸汽称干饱和蒸汽，而把含有水分的饱和蒸汽称湿饱和蒸汽，蒸汽中含水分的多少用干度来表示。干度是指1kg湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽所占的百分数。如干度x=80%，说明每公斤湿蒸汽中，有0.8kg的干饱和蒸汽，0.2kg的水分。汽化潜热：1kg饱和水在定压下加热至完全汽化成同温度下的饱和蒸汽所需要的热量，或将此饱和蒸汽凝结成同温同压下的饱和水所放出的热量，称为汽化潜热。2.4.3. 过热蒸汽将干饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽温度就上升而超过饱和温度，这样的蒸汽称过热蒸汽。过热蒸汽的温度高出该蒸汽压力下饱和温度的数值，称为过热度。蒸汽过热过程所吸收的热量叫过热热
23、，过热蒸汽的过热度愈大则过热热也愈大。电站锅炉所产生的蒸汽都是过热蒸汽。其目的是a、使每公斤蒸汽含有较多的热能，以便能转变成更多的电能；b、不产生管路的蒸汽凝结损失；c、使汽轮机经济而安全的运行。3. 煤3.1. 煤的成分及其性质3.1.1. 煤的元素分析成分煤的元素分析成分，即煤的化学组成成分。煤的元素分析成分包括碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分。其中碳、氢、硫是可燃成分，其余为不可燃成分。上述各成分并不是机械的混合，而是形成复杂的化合物存在于燃料中。下面对煤中各成分的基本性质介绍如下：3.1.1.1. 碳碳是煤中最主要的可燃元素，也是煤中最基本的成分，其含量约占40%-85%。碳的燃烧特点是
24、：不易着火，燃烧缓慢，碳本身在比较高的温度下才能燃烧。所以，煤的碳化程度越深，即含碳量越多，着火燃烧越困难。3.1.1.2. 氢氢是煤中发热量最高的元素，但其含量不多，且随着碳化程度的加深而其含量逐渐减少。氢极易燃烧，燃烧速度快。3.1.1.3. 氧氧是煤中的杂质，不能燃烧，由于氧与燃料中的氢和碳组成化合物如co2,h2o等占据了可以燃烧的碳氢元素，使燃料中的可燃元素相对减少。氧的存在使燃料的发热量降低。3.1.1.4. 氮氮是煤中的杂质，其含量很少，对锅炉工作影响不大。但是在高温下，氮和氧会形成氮氧化合物，是一种有害元素，会污染大气。3.1.1.5. 硫煤中的硫是由有机硫、硫化铁硫、硫酸盐硫
25、三部分组成。前两种硫可以燃烧。称为可燃硫或挥发硫，后一种硫不能燃烧是灰分的一部分。硫是煤中的在害元素，虽然硫燃烧可以放出一定的热量，但是它的燃烧产物二氧化硫和三氧化硫与烟气中的水蒸汽结合时生成硫酸蒸汽，导致锅炉尾部受热面的酸性腐蚀。另外二氧化硫和三氧化硫气体，从烟囱排出时会污染大气，对人体和动植物有害。3.1.1.6. 水分水分也是煤中的杂质。煤中的水分是由表面和固有水分所组成。表面水分也称外在水分，是由雨、露、冰、雪或开采过程中进入到煤中的水分，依靠自然干燥可以除去的。固有水分也称内在水分，是指煤在形成过程中所拥有的依靠自然干燥方法不能除掉，必须把煤加热到102-105，保持1-3h才能除掉
26、。水分的存在不仅使煤中的可燃元素相对减少，而且煤燃烧时水分蒸发还要吸收热量，使煤实际发热量降低。水分多的煤引燃困难，燃烧时间延长，降低燃烧室的温度，使锅炉效率降低。3.1.1.7. 灰分煤中含有的不能燃烧的矿物质在煤燃烧后形成灰分。灰分是煤中的主要杂质。煤中的灰分含量越多，煤中的可燃成分越少，则煤的发热量越低。在燃烧过程中，灰分容易隔绝可燃物质与空气的接触，使可燃质不易完全燃尽。灰粒随着烟气流动时，会造成锅炉受热面的磨损和积灰。灰分还可能引起结渣，破坏锅炉的正常运行，而且，灰分随烟气从烟囱排出，还将污染环境。所以，灰分是煤中的有害成分。综上所述，碳是煤中最主要的可燃元素；氢是煤中单位发热量最高
27、的元素；硫是煤中可燃而又有害的元素；氮、氧、水分、灰分则是煤中的杂质。3.2. 煤的工业分析成分用元素分析方法可测定煤中化学成分的含量，但是，采用这种分析方法往往需要复杂的设备和较高的技术。因此，一般发电厂采用工业分析方法测定煤中的成分，这就是煤的工业分析成分。煤的工业分析成分包括水分、挥发分、固定碳、和灰分3.3. 煤的成分基准及其换算煤的各种成分的含量通常用其质量百分数表示。C+H+O+N+S+W+A=100%其中：C、H、O、N、S、W、A分别表示燃料中的碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分的质量占燃料总质量的百分数。煤中的水分和灰分含量常随着开采、运输、贮存及气候条件的变化而变化，其他成分的
28、百分数含量也将随着发生变化。因此，在用百分含量表示煤的种类及特性时，必须同时指明百分数的基准是什么。为了实际应用和理论研究的需要，将煤的成分基准分为应用基（收到基）、分析基（空气干燥基）、干燥基、可燃基四种基准。3.3.1. 应用基应用基，就是以进入锅炉设备的工作煤为基准。在这种状态下分析所得出的成分，就是应用基成分。通常是在各成分符号的右上角加标“y”：Cy+Hy+Oy+Ny+Sry+Wy+Ay=100%3.3.2. 分析基由于煤的外部水分变动很大，在进行煤的分析时，常把煤进行自然干燥，使它失去外部水分，以此为基准进行分析得到的成分，称为分析基成分。通常是在各成分的右上方加角标“f”：Cf+
29、Hf+Of+Nf+Srf+Wf+Af=100%3.3.3. 干燥基去除全水分后煤的成分，称为干燥基成分。通常在右上角加标“g”:Cg+Hg+Og+Ng+Srg +Ag=100%3.3.4. 可燃基煤中可燃成分是碳、氢、硫。但因通常氧、氮总是和这些可燃元素结合在一起。因此把除去水分和灰分为基准而得到的成分，称为可燃基成分。通常是在各成分符号的右上角加角标“r”：Cr+Hr+Or+Nr+Srr=100%煤的几种分析基准各有其用途，当进行锅炉的热力计算和热力试验时，采用应用基成分。为了避免煤的水分在分析过程中变动，煤样要先进行自然干燥，放在实验室中进行煤的分析时采用分析基成分。当确定煤中的灰分含量时
30、只有在不受水分变化影响的情况下，才能真实地反映煤灰分的含量，因此需引用干燥基成分。煤的各种基质换算系数已知煤基所求煤基应用基分析基干燥基可燃基应用基1(100-Wf)/（100-Wy）100/（100-Wy）100/（100- Wy- Ay）分析基（100-Wy）/（100-Wf）1100/（100-Wf）100/（100- Wf- Af）干燥基（100-Wy）/100（100-Wf）/1001100/（100-Ag）可燃基（100- Wy- Ay）/100（100- Wf- Af）/100（100-Ag）/10013.4. 煤的主要特性3.4.1. 发热量发热量是煤的主要特性之一，它是指1k
31、g煤完全燃烧时所放出的热量。通常用Q表示，单位是千焦每公斤（kj/kg）。煤的发热量分为低位发热量和高位发热量两种。所谓高位发热量是指1kg煤完全燃烧生成的水蒸汽凝结成水时煤所放出的热量，用Qg表示；而当1kg煤完全燃烧生成的水蒸汽未凝结成水时，煤所放出的热量称为低位发热量，用Qd表示。各种煤的发热量往往相差很多，有的煤的发热量低至8374kj/kg，有的又高于33494kj/kg左右，为了便于制定国家和各部门的生产计划，便于比较不同燃烧设备中煤的消耗量或同一设备在不同工况下煤的消耗量，因此引入标准煤的概念。所谓标准煤规定其应用基的低位发热量为29308kj/kg。这样各种煤的消耗量可通过下式
32、换算成标准煤的消耗量进行比较。Bb=BQdy/29308kg/hBb_标准煤的消耗量，kg/hB_实际煤的消耗量，kg/hQdy_实际煤的应用基低位发热量，kj/kg。3.4.2. 挥发分煤在锅炉中燃烧时首先是水分蒸发，随着温度的升高，燃料中的一些挥发性物质不断挥发出来。挥发分中含有可燃气体CO、H2、CmHn、H2S和不可燃气体O2、CO2、N2等。挥发分不是燃料中固有的物质，而是在特定条件下，燃料加热分解的产物。燃料中挥发分的数量对燃烧过程的发生及发展有较大的影响。在燃料燃烧时，挥发分首先析出，并与空气混合着火，放出的热量加热未燃烧的焦碳，使其迅速着火燃烧。同时，挥发分逸出后，煤会变得比较
33、松散，孔隙较多，这就增大了煤的燃烧面积，加速了煤的燃烧过程。因此含挥发分多的煤容易着火，燃烧速度快，火焰较长，易于完全燃烧。挥发分的含量是表明煤的燃烧特性的一个主要数据，也是对煤进行分类的重要依据。3.4.3. 焦结性煤在隔绝空气的情况下加热，水分蒸发，挥发分析出后剩余的焦碳可以结成不同硬度焦块的性质，称为煤的焦结性。这是煤的重要特性之一。不同的煤其焦结性不同。根据焦结性把煤分成七类。依次为：粉末状、粘结状、弱粘结状、不熔融粘结、不膨胀熔融粘结、膨胀熔融粘结、强膨胀熔融粘结煤的焦结性与煤种有关，通常情况下，除烟煤外，其余几乎都不结焦。也就是说通常呈粉末状或粘结状。煤的焦结性还与煤在大气中的风化
34、程度有关。比如，有的煤初出矿时焦结性很强，但是在露天放置几个星期后就失去了焦结性。煤的焦结性对层燃炉燃烧过程的影响，以及燃烧室结构的确定有重要意义。比如，在层燃炉燃烧时，如果煤的焦结性呈粉末状或粘结状，易被空气吹走，造成燃烧不完全，致使锅炉效率降低。若煤的焦结性呈不膨胀熔融粘结，会阻碍空气通过和增加除灰困难，故燃烧焦结性较强的煤就必须有特殊的燃料层搅动装置。3.4.4. 灰的熔融性3.4.4.1. 灰的熔融性的测定煤灰的熔融性，就是指煤中灰分熔点的高低。而对于多成分灰的燃料没有明确的熔化温度，因此其熔融性常用三个温度来表示。其常用测定方法如下：首先，将灰样用模子压制成直角或等腰三角形锥体，锥体
35、底边长7mm,高20mm,然后将灰锥放入温度可以调节的充有适当还原性介质的电炉中逐步加热，随着炉温的升高，灰锥形状将发生变化。从而定出了三个特征温度。当角锥尖端开始变圆或弯曲时的温度为变形温度t1;当灰锥尖端由于弯曲而触及锥底平面或整个锥体变成球状时的温度，称为软化温度t2;当灰锥完全熔融成液态并能流动时的温度，称为熔化温度t3。3.4.4.2. 影响灰熔点的因素不同的煤具有不同的灰熔点，即使同一种煤其熔点也不是固定不变的。影响灰熔点的因素有：A、 成分因素灰中的主要成分为SiO2,Al2O3,各种铁的氧化物和CaO。其它成分（如K2O等）含量甚微。不同的成分具有不同的熔点，有的难熔，有的易熔
36、。而灰分是各组成成分的复合化合物或混全物，而灰的熔点不是各组成成分的熔点的算术平均值。因此，灰分中各种成分的含量及比例不同，灰的熔点就不同。当灰中含有熔点较高的成分（SiO2,Al2O3）越多时，灰的熔点就越高。反之，当灰中含灰熔点较低的成分（如FeO,Na2O）越多时，则灰的熔点就越低。B、 介质因素实践证明，同一种灰分当其周围介质性质改变时，熔点也要发生变化。例如，当灰分与CO,H2等还原性气体相遇时，其熔点会降低。这是因为还原性气体在高温下能使灰分中的高熔点铁氧化物Fe2O3还原低熔点的铁氧化物FeO。由此可知，还原性介质中测得的灰熔点要比在氧化性介质中测得的灰熔点低。在锅炉运行中，炉内
37、总是代表存在一些还原性气体。因此在实验室测定灰熔点时，要先向电炉内充入适量还原性气体，使测出的灰熔点比较接近于炉内的实际情况。C、 浓度因素当灰分的成分一样，所处环境的介质也一样，但煤中含灰量不同时，熔点也会发生变化。实践证明，燃烧多灰分的煤易结渣。这是因为灰中各成分在加热过程中相互接触越频繁，则产生化合、分解、助熔等作用的机会也越多。如果煤中含灰量少，则其中某些助熔成分被可燃质分隔开来，互相作用的机会少，降低熔点的可能性就减少，所以，煤中灰分的含量即灰分的浓度也是影响灰熔点的因素。3.4.4.3. 灰熔融性对锅炉工作的影响当炉内温度达到或高于灰分的熔点时，固态的灰分将逐渐变成熔融状态，熔融状
38、态的灰与受热面接触时，就会粘在受热面上造成结渣，使传热恶化，影响正常的水循环，严重时将威胁锅炉的安全、经济运行。因此，一般要求，控制炉膛出口烟气温度比t1低50-100.因此灰的熔点是确定炉膛出口烟温的主要依据。3.5. 煤的分类由于地壳的不断运动，古代植物被埋于地层深处，在隔绝空气和高温高压条件下，产生着一系列复杂的分解和化合作用，逐渐形成了煤。煤的成分和性质随地质条件和埋藏年代而不同，埋藏年代越久，碳化程度越深，含碳量越多。因而，所表现出的燃烧性质也各不相同。在锅炉技术上常以煤的可燃基挥发分（Vr）含量为主要依据来进行分类，大致划分为无烟煤、烟煤和褐煤。3.5.1. 无烟煤无烟煤的埋藏年代
39、最久，碳化程度最深，因而含碳量最高，而挥发分含量最低，一般Vr40%，灰分和水分含量较高，发热量低，易点燃，并容易着火。褐煤表面呈褐色，质脆，易风化，不宜储存。4. 蒸发设备及蒸汽净化4.1. 蒸发设备4.1.1. 概述蒸发设备是锅炉的重要组成部分。它的任务是将进入锅炉的给水，在蒸发设备特定的受热面中，不断吸收燃料燃烧所放出的热量，将水加热至所处压力下的饱和温度，并断续吸收热量将饱和水蒸发成饱和蒸汽。在水变成饱和蒸汽的过程中，若蒸发受热面中工质的流动流动是依靠下降管和上升管之间工质的密度差来实现的，称为自然循环锅炉；若工质的流动是靠水泵强制进行的，称为强制循环锅炉。在自然循环锅炉中，蒸发设备是
40、由汽包、水冷壁、下降管、联箱所组成。由于它们各自的结构不同，在锅炉设备中所处的位置不同，因而在运行中表现出的特性也不同。下面分别介绍。4.1.2. 汽包4.1.2.1. 汽包的作用汽包是锅炉蒸发设备中的主要部件，是汇集炉水和饱和蒸汽的圆筒形容器。汽包具有一定的水容积，与下降管、水冷壁相连结组成自然水循环系统，同时，汽包又接受省煤器来的给水，向过热器输送饱和蒸汽。汽包是加热、蒸发、过热三个过程的分界点。为了减小蒸汽的带水量，汽包内装有旋风分离器、多孔板、波形板等汽水分离设备。此外在汽包内还装设有排污管、加药管等，用以减小蒸汽中的含盐量，保证蒸汽的品质。在运行中，汽包的工作状况是重要的监视对象，因
41、此在汽包上装设了各种表计，如压力表、温度表、水位表等，用以控制汽包压力、监视汽包水位。在锅炉负荷发生变化，而燃烧工况不变的情况下，由于汽包具有吸收和放出一部分热量的能力。因此，能够减缓汽压的变化。比如，当外界负荷增加而燃烧工况还没有变化这段时间内，由于汽包输出蒸汽量增加，而产生的蒸发量不变，则汽包内的蒸汽量减少，汽包压力降低，其所对应的饱和温度降低，使处于原来未降汽压下饱和温度的水迅速放出热量，达到新压力下的饱和温度。随着水温的下降，汽包的金属壁的温度也下降，释放出热量，释放出的热量加热水，产生附加的蒸汽量。这样，就弥补了部分蒸发量的不足，使汽压下降的速度减缓。汽包的这种特点对于锅炉的运行和调
42、节具有重要的意义。4.1.2.2. 汽包的结构汽包一般横置于炉外的顶部，不受火焰和烟气的直接加热，并给予良好的保温。汽包是一个钢质的圆筒形压力容器，它由筒身和封头两部分组成。筒身是由钢板卷制焊接而成，封头是用钢板模压成型的。通常在封头上留有椭圆形的人孔，以备安装和检修之用。封头经加工后再与筒身焊成一体。汽包与管子的连接，现大多采用焊接，预先在汽包上开好管孔，在管孔上焊上短管，安装时只需将管子对焊在短管上。汽包一般是用滚柱支承或用吊箍悬吊在炉顶大梁上，以保证其自由膨胀。汽包的尺寸和材料与锅炉的参数、容量、内部装置的型式有关。容量较小、压力较低、内部装置简单时，可采用较小的内径和壁厚。汽包的材料，
43、中压锅炉一般采用碳素锅炉钢，而高压以上的锅炉则采用合金钢。4.1.3. 水冷壁水冷壁由许多上升管所组成，布置在炉膛的四周，接受炉膛辐射的热量。4.1.3.1. 水冷壁的作用4.1.3.1.1. 水冷壁是锅炉的主要蒸发受热面，吸收炉内高温烟气和火焰的辐射热，把水加热蒸发成饱和蒸汽。4.1.3.1.2. 保护炉墙。由于炉墙内表面被水冷壁所遮盖，炉墙温度可大大降低，炉墙不会被烧坏。同时，也有利于防止结渣和熔渣对锅炉的侵蚀。4.1.3.1.3. 可简化炉墙，减轻炉墙的重量。4.1.3.2. 水冷壁的类型随着锅炉的型式、参数的不同，水冷壁的型式也不同。水冷壁可分成光管水冷壁、膜式水冷壁和刺管水冷壁三种型
44、式。4.1.3.2.1. 光管水冷壁光管水冷壁是由普通的无缝钢管弯制而成，一般是贴近燃烧室炉墙内壁、互相平行地垂直布置，上端与汽包或上联箱连接，下端与下联箱连接。4.1.3.2.2. 膜式水冷壁膜式水冷壁是由鳍片管焊接而成。其组成有两种型式：一种是光管之间焊扁钢形成鳍片管；另一种是由轧制成型的鳍片管焊成。由鳍片管组成的膜式水冷壁对炉墙的保护最为彻底。因此炉墙的重量、厚度大为减少。因为膜式水冷壁的炉墙只需要保温材料，不用耐火材料，因而相对减轻了锅炉炉墙的重量。同时，水冷壁的金属耗量增加不多。此外膜式水冷壁的气密性好，大大减少了炉墙的漏风，并且有便于安装和不易结渣的优点。膜式水冷壁由于有显著的优点
45、，因而得到了广泛的应用。4.1.3.2.3. 刺管水冷壁刺管水冷壁也叫销钉水冷壁。它是在光管水冷壁上焊上一些直径为6-10mm长20-25mm的圆钢而成。刺管水冷壁的作用主要是敷设燃烧带（也叫卫燃带）。所谓燃烧带，就是对于不易着火的燃料，要使燃料迅速着火和稳定燃烧或在旋风燃膜式水冷壁 刺管式水冷壁烧室及液态排渣燃烧室中为了获得较高的温度，常常需要把一部分水冷壁管表面用耐火材料遮盖起来，以减少该部分的吸热量。这就形成了燃烧带。抓钉是用以固牢耐火材料层的。刺管水冷壁的结构较简单，造价不高，但是由于抓钉数太多，焊接工作量大，质量要求高，故刺管水冷壁只用于需要提高温度的部位。4.1.4. 下降管在所有自然循环锅炉和强制循环锅炉中都设有下降管。下降管的作用是将汽包中的水连续不断地送入下联箱并供给水冷壁。下降管的结构、管子截面的大小和降水的情况等，直接影响锅炉工作的安全可靠性。下降管一端与汽包连接，另一端与下联箱连接。为了保证水循环的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在炉外，不受热。下降管分为小直
