鍋爐原理課件1-5章

1、鍋爐及鍋爐房設備,鍋爐及鍋爐房設備,南 京 師 范 大 學動 力 工 程 學 院二oo四 年 二 月,第一章 基本知識,第二章 燃料及燃燒計算,第三章 鍋爐熱平衡,第四章 燃燒原理及燃燒設備,第五章 鍋爐本體布置及熱力計算,第六章 鍋爐設備的空氣動力計算,第七章 鍋爐受壓元件的強度計算,第八章 鍋爐水循環(huán)及汽水分離,退 出,鍋爐及鍋爐房設備 1～5章,,,,,,,第九章 鍋爐化學水處理,第十章 鍋爐房設備及其布置,,,,

2、,,§1.1 概述,§1.2 鍋爐的基本結構及其工作過程,§1.3 鍋爐基本特性,§1.4 鍋爐房設備的組成,§1.5 鍋爐發(fā)展簡史,返 回,第一章 基本知識,,,,,,,§1.1 概述,發(fā)電廠鍋爐部分示意圖,第一章,,§1.1 概述,,一、什么是鍋爐生產(chǎn)蒸汽或熱水的換熱設備任務：燃料（煤、油、天然氣等）的化學能轉(zhuǎn)化為熱能二、鍋爐的重要性1．鍋爐及鍋爐

3、房是供熱系統(tǒng)中熱源產(chǎn)生的主要設備2．鍋爐是化工、石化、冶金、輕紡、造紙等工礦企業(yè)主要動 力及供熱設備3．鍋爐是能源工業(yè)發(fā)展的主要組成部分——火力發(fā)電站三大主機之一,第一章,§1.1 概述,,4．鍋爐及鍋爐房設備在節(jié)能、環(huán)保等科技改造及研究方面具有重要地位三、鍋爐的分類1．根據(jù)用途的不同分為：電站鍋爐——在火電廠，蒸汽驅(qū)動汽輪機組發(fā)電工業(yè)鍋爐——用于工業(yè)及采暖動力鍋爐——驅(qū)動蒸汽動力裝置2．按載熱工質(zhì)的不同

4、分為：蒸汽鍋爐熱水鍋爐,第一章,§1.1 概述,,3．按能源分為：燃煤鍋爐 燃油鍋爐 燃氣鍋爐 廢熱鍋爐 太陽能鍋爐4．按燃燒方式分； 5．按出口介質(zhì)壓力分； 6．按鍋爐容量大小分； 7．按介質(zhì)流動方式分； 8．按組裝方式分； 9．按換熱方式分……四、鍋爐工業(yè)的研究方向及本專業(yè)的學習重點節(jié)能降耗，提高效率防止和降低環(huán)境污染，開發(fā)新的潔凈燃燒技術合理有效地利用地方燃料

5、,提高機械化、自動化水平重點在于基本原理的理解和學習，方法的應用,第一章,§1.2鍋爐的基本結構及其工作過程,,,一、基本結構   1. 鍋爐本體構成鍋爐的基本組成部分稱為鍋爐本體，由汽鍋、爐子及安全附件組成。1）汽鍋——鍋爐本體中汽水系統(tǒng)，高溫燃燒產(chǎn)物煙氣通過受熱面將熱量傳遞給汽鍋內(nèi)溫度較低的水，水被加熱，沸騰汽化，生成蒸汽。2）爐子——鍋爐本體中燃燒設備，燃燒將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為熱能

6、3）安全附件——水位計、壓力表、安全閥 2．鍋爐金屬鋼架及平臺樓梯二、鍋爐的工作過程 1. 燃料的燃燒過程,第一章,§1.2鍋爐的基本結構及其工作過程,,,定義：燃料在爐內(nèi)（燃燒室內(nèi)）燃燒生成高溫煙氣，并排出灰渣的過程 高溫煙氣 給煤斗燃料（煤）

7、 爐排面（燃燒室） 除渣板（入灰渣斗）  空氣在一定的燃燒燒設備內(nèi)，正常燃燒應具備的條件：  高溫環(huán)境  必需的空氣量及空氣與燃料的良好混合   

8、 燃料的供應機灰渣和煙氣的排放,,,,,,第一章,§1.2鍋爐的基本結構及其工作過程,,,2. 煙氣向水(汽等工質(zhì))的傳熱過程 輻射 輻射+對流 對流 高溫煙氣 水冷壁 過熱器（凝渣管） 對流管束 對流 尾部受熱面(省、空) 除塵

9、 引風機 煙囪  3. 工質(zhì)(水)的加熱和汽化過程——蒸汽的生產(chǎn)過程 1）給水：水 省煤器 汽鍋 2）水循環(huán)：汽鍋 下降管 下集箱 水冷壁 3）汽水分離,,,,,,,,,,,,,,,,第一章,§1.3 鍋爐基本特性,,,一、鍋爐容量1．蒸

10、發(fā)量（產(chǎn)熱量）：鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽（熱水）流量2．額定蒸發(fā)量（產(chǎn)熱量）：鍋爐在額定參數(shù)(壓力、溫度_和保證一定熱效率下，每小時最大連續(xù)蒸發(fā)量(產(chǎn)熱量)，符號D(Q)，單位t/h（kJ/h，MW）。二、蒸汽(熱水)參數(shù)1．蒸汽參數(shù)鍋爐出口處蒸汽的額定壓力(表壓)和溫度，符號p(t)；單位MPa,℃。2．熱水參數(shù)鍋爐出口處熱水的額定壓力(表壓)和溫度及回水溫度。,第一章,§1.3 鍋爐基本特性,,,三、受熱面蒸發(fā)

11、率、受熱面發(fā)熱率1．受熱面蒸發(fā)率每m2蒸發(fā)受熱面每小時所產(chǎn)生的蒸汽量，符號D/H；單位kg/m2·h2．受熱面發(fā)熱率每m2受熱面每小時所產(chǎn)生的(熱水)熱量，符號Q/H；單位kJ/m2·h四、鍋爐熱效率每小時送進鍋爐的燃料（全部完全燃燒時）所能發(fā)出的熱量中有有百分之幾被用來產(chǎn)生蒸汽或加熱水，以符號或表示。,第一章,§1.3 鍋爐基本特性,,,五、鍋爐型號表示方法 鍋爐型號由三部分組成，各部

12、分之間用短橫線相連。,第一部分：表示鍋爐型式，燃燒方式和蒸發(fā)量，共分三段：第一段用兩個漢語拼音字母代表鍋爐本體型式；第二段用一個漢語拼音代表燃燒方式；第三段用阿拉伯數(shù)字表示蒸發(fā)量。,第一章,§1.3 鍋爐基本特性,,,第二部分：表示蒸汽(或熱水)參數(shù)，共分兩段，中間一斜線分開。 第一段用阿拉伯數(shù)字表示額定蒸汽壓力或允許工作壓力；第二段用阿拉伯數(shù)字表示過熱蒸汽(或熱水)溫度，飽和蒸汽二段第三部分：表示燃料種類，

13、以拼音字母和羅馬字分別代表燃料 類別和分類。舉例： : 雙鍋筒橫置式鏈條爐排鍋爐，額定蒸發(fā)量為10t/h，額定 壓力為1.25MPa，出口過熱蒸汽溫度為飽和溫度，燃用Ⅱ類煙煤。 : 強制循環(huán)室燃鍋爐，額定熱功率為120MW，允許工作壓力為0.8MPa，出水溫度130℃，進水溫度為80℃，燃料為油。,第一章,§1.4 鍋爐房設備的組成,,一、鍋爐房設備包括

14、鍋爐本體及其輔助設備。鍋爐本體設備包括：汽鍋、爐子、蒸汽過熱器、省煤器和空氣預熱器。鍋爐附加受熱面：蒸汽過熱器、省煤器和空氣預熱器鍋爐尾部受熱面：省煤器和空氣預熱器二、鍋爐房輔助設備1．運煤、除灰系統(tǒng)2．送引風系統(tǒng)3．水、汽系統(tǒng)(包括排污系統(tǒng))4．儀表控制系統(tǒng),第一章,§1.4 鍋爐房設備的組成,,第一章,§1.5 鍋爐發(fā)展簡史,,鍋爐沿著兩個方向發(fā)展：   a)

15、60;  在鍋筒內(nèi)部增加受熱面，形成煙管鍋爐系列； b)  在鍋筒外部發(fā)展受熱面，形成水管鍋爐系列。 ——鍋爐發(fā)展的一大飛躍 一、煙管鍋爐 二、水管鍋爐 三、快裝鍋爐,第一章,§2.1 燃料的化學成分及其性質(zhì),§2.2 煤的燃燒特性,§2.3 鍋爐燃料,§2.4 燃料的燃燒計算,返

16、 回,第二章 燃料及燃燒計算,,,,,,,§2.5 鍋爐運行時煙氣分析及其應用,§2.1 燃料的化學成分及其性質(zhì),第二章,,一、燃料的化學成分及其性質(zhì)燃料（s、l、g） 可燃基：高分子化合物，成分C、H、O、N、S 惰性基：多種礦物質(zhì) 灰分1．碳(C)：主要的燃燒成分，約占50~95%， kJ/kg。純碳燃點高，燃燒緩慢。燃料中的碳多以化合物形式存在2．氫(H)：

17、重要的燃燒成分，煤中約占2~8%， kJ/kg。十分容易著火，燃燒迅速，易爆。液體和氣體燃料氫含量較高約占從百分之十幾到幾十不等，燃燒室易析出碳黑而冒黑煙。3．硫(S)：是燃料中的有害成分，約占可燃成分的～8%，kJ/kg，燃燒后的產(chǎn)物是,,§2.1 燃料的化學成分及其性質(zhì),,SO2、SO3，與水蒸汽相遇會生成亞硫酸和硫酸。1）SO2、SO3排放造成大氣污染2）鍋爐尾部受熱面造成低溫腐蝕4．氧和氮氧和

18、氮是不可燃成分。約占~40%，含氧量隨煤化程度增高而明顯減少。氮主要以有機氮形態(tài)存在，約占0.5~2%。高溫燃燒生成NOx，有害。,第二章,§2.1 燃料的化學成分及其性質(zhì),,5．水分(Water、Moisture)：燃料中的主要雜質(zhì)，約占5~60%。1） 水分進入爐內(nèi)吸熱汽化成水蒸汽，對燃燒不利；2） 在煙氣露點時，水蒸氣與SO2、SO3生成亞硫酸和硫酸，造成低溫腐蝕；3）  6．灰分(Ash

19、)燃料中主要不可燃的礦物雜質(zhì)成分，與成煤條件、開采方式、運輸條件1） 可燃物減少， ，著火困難，灰渣量增加，運行操作繁重；2） ，爐內(nèi)易結渣，使受熱面?zhèn)鳠釔夯?3）,第二章,§2.1 燃料的化學成分及其性質(zhì),,二、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準及換算1．燃料成分表示方法1）應用基——以進入鍋爐房準備燃燒的煤為分析基準，以次為100% 燃料的應用基成分是鍋爐燃用燃料的實際應用成分，用于鍋爐的燃燒

20、、傳熱、通風和熱工試驗的計算。2）分析基——在實驗室條件下（室溫20℃，相對濕度60%）， 風干后的煤樣作為分析基準3）干燥基——除去全部水分后的煤作為分析基準4）可燃基——將變化較大，對燃燒不利的雜質(zhì)灰分和水分除去后的煤作為分析基準 aaa,第二章,§2.1 燃料的化學成分及其性質(zhì),,4）可燃基——將變化較大，對燃燒不利的雜質(zhì)灰分和水分除去后的煤作為分析基準 燃料的可燃基成分不再受水分和灰分變化的影響，

21、是—種穩(wěn)定的組成成分，常用于判斷煤的燃燒特性和進行煤的分類的依據(jù)，如可燃基揮發(fā)分Vr。煤礦提供的煤質(zhì)成分，通常也是可燃基各組成成分。上述基準的換算關系如圖2-12．燃料成分各種表示方法之間的換算1）換算方法2）換算系數(shù)k：見平衡4表2-13．全水分計算方法全水分是分析基水分和應用基風干水分之和，由于其基準不同，需換算： % 或%,第二章,§2.

22、2 煤的燃燒特性,,煤的燃燒特性一、煤在爐內(nèi)加熱燃燒過程1．預熱和干燥 2．揮發(fā)物的逸出3．焦炭的形成 4．灰渣的形成二、煤的工業(yè)分析 1. 水分(Wy) 內(nèi)在水分 外在水分2．揮發(fā)分(Vr)——失去水分的干燥煤樣，在隔絕空氣的條件下， 加熱到一定溫度時，析出的氣態(tài)物質(zhì)的百分含量。 1）揮發(fā) 分主要有C-H化合物、H2、

23、CO、H2S等可燃氣體和少 量 O2、CO2和N2組成； 2) 揮發(fā)分時煤分類的主要依據(jù)℃,第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,3) 煤中揮發(fā)分逸出后，如與空氣混合不良，在高溫缺氧條件下 易化合成難以燃燒的高分子復合烴，產(chǎn)生碳黑，造成大量黑煙， 3．灰分(Ag)——焦炭燃燒后的殘留物質(zhì)4．固定碳(Cgd)——焦炭中的可燃物質(zhì)，焦炭燃燒主要是固定碳的燃燒,第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,三

24、、焦炭的性質(zhì)——焦結性焦炭——煤在隔絕空氣加熱時，水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出后固體殘余物質(zhì)。焦結性——由于煤種不同，焦炭的物理性質(zhì)、外觀等各不相同焦結性狀1．焦炭結構特征1）  粉狀 2）  粘結3）  弱粘結 4）  不熔融粘結5）

25、60; 不膨脹熔融粘結 6）  微膨脹熔融粘結7）  膨脹熔融粘結 8）  強膨脹熔融粘結,第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,2．焦結性對層燃爐燃燒過程的影響1）粉狀焦炭——堆積緊密，妨礙空氣流動① 煙氣流速過大，易被氣流攜帶，形成火床火口；② 煙氣流速過小，燃燒通風不暢，易從通風孔隙中漏入灰坑2）

26、強焦結性煤——揮發(fā)分逸出后，焦炭呈熔融狀態(tài)，粘結成片① 內(nèi)部固定碳難于空氣接觸而燃盡；② 燃燒層通風不暢四、灰分的熔融特性——灰熔點灰分：焦炭燃燒后的殘留物質(zhì)?；曳值慕M成：SiO2、Al2O3、各種氧化鐵、CaO、MgO、K2O、Na2O等，不是單一物質(zhì)，無固定熔點，采用角錐法測定特征溫度,第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,t1——變形溫度：測試角錐開始變園或彎曲時的溫度1. t2——軟化溫度：灰錐頂彎曲

27、道平盤上或呈半球形時的溫度 t3——流動溫度：灰錐熔融倒在平盤上，并開始流動時的溫度,,易熔性灰分—— 2. 可熔性灰分—— 難熔性灰分——3．為避免爐膛出口結渣，要求鍋爐設計或運行時， ℃,,第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,五、煤的可磨性——衡量煤的機械強度的特性可磨性系數(shù)：以風干狀態(tài)下的硬質(zhì)標準煤（一般以難磨的無煙煤Kkm=1為基準）與待磨煤在相同顆粒度的情況下，磨制

28、成相同細度的煤粉，各自電耗量之比。 為易磨煤 為難磨煤 六、發(fā)熱量1．燃料的發(fā)熱量Q：單位質(zhì)量的固體、液體燃料，在完全燃燒時所放出的熱量(kJ/kg)；單位容積的氣體燃料在完全燃燒時所發(fā)出的熱量（kJ/Nm3）2．高位發(fā)熱量 ：每公斤燃料完全燃燒后所放出的熱量，含所生產(chǎn)水蒸汽汽化潛熱，(kJ/kg),第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,3．低位發(fā)熱

29、量 ：每公斤燃料完全燃燒后所放出的熱量，扣除隨煙氣帶走的水蒸汽的汽化潛熱的熱量，(kJ/kg)水分來自：①H與氧的反應；②燃料中的含水量Wy4．各成分分析的高、低位發(fā)熱量間的關系 1） 2） 3） 4） 5．發(fā)熱量的測定采用氧彈測熱儀p16 圖2-26．發(fā)熱量的計算,kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg,第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,1) 門捷列夫經(jīng)驗計算公式

30、 kJ/kg 2）煤碳科學研究院（p16 式2-12） 3）計算值與實測值的誤差 當 時， kJ/kg 當 時， kJ/kg7．標準煤——國際上法

31、定的能量折算單位，即 kJ/kgkg/h8．折算灰分和折算水分在討論雜質(zhì)(水分、灰分)對鍋爐工作的影響時,使用其折算值更合理,第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,,1）折算水分——煤低位應用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對應的水分。%； 為高水分燃料 2）折算灰分——煤低位應用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對應的灰分

32、 %； 為高灰分燃料3）折算硫分——煤低位應用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對應的硫分 %； 為高硫分燃料,第二章,§2.2 煤的燃燒特性,,,9．發(fā)熱量作為煤種細分類的依據(jù)之一揮發(fā)分和應用基低位發(fā)熱量,第二章,§2.3 鍋爐燃料,,二、燃料油鍋爐燃用的液

33、體燃料主要是重油和渣油。重油——是石油提煉汽油、煤油和柴油后的剩余物，渣油——是進一步提煉后的剩余物。 1．重油 重油的成分與煤一樣，也是由碳、氫、氧、氮、硫和灰分、水分組成。它的主要元素成分是碳和氫，其含量甚高(Cr=81~87%，Hr=11~14%)，而灰分、水分的含量很少，其發(fā)熱量高而穩(wěn)定,通常,一、煤炭分類見§2.2，介紹各種煤的特性1. 褐煤 2. 煙煤3. 貧煤

34、 4. 無煙煤,第二章,§2.3 鍋爐燃料,,= 40600~43100kJ/kg。特點： 1) 氫含量多，發(fā)熱量高，極易著火與燃燒， 2) 可以方便地實現(xiàn)管道輸送，便于運行調(diào)節(jié)，貯存和管理都較簡便。 3) 由于重油的灰含量甚低，既不需裝置除渣設備，鍋爐受熱面也很少積灰和腐損。 4)  由于重油中氫含量高，燃燒后會生成大量水蒸汽，容易在尾部受熱面的低溫部位凝結，這樣使重油中所含硫

35、分要比煤中含等量硫分對鍋爐受熱面的低溫腐蝕更為有害。 5) 在貯存和燃用重油時，必須重視防火、防爆，避免意外事故。 2．燃料油的特性指標 1）粘度,第二章,§2.3 鍋爐燃料,,,,粘度是液體對其自身流動具有的阻力，是表征流動性能的特性指標。粘度大，流動性能差，在管內(nèi)輸送時阻力就大，裝卸和霧化都會發(fā)生困難。 恩氏粘度——是以200ml試驗重油在溫度為t℃時，從恩氏粘度計中流出的時間與 200ml溫度為20℃

36、的蒸餾水從同一粘度計中流出的時間之比，即 式中 為粘度計常數(shù)或K值， =51±l s。 (1)重油的粘度和它的成分、溫度、壓力有關。加熱溫度愈高，重油的粘度愈小。因此，重油在運輸、裝卸和燃用時都需要預熱。 (2) 通常要求油噴嘴前的重油溫度在100~C以上，粘度不大于42）閃點和燃點 閃點——在大氣壓下，重油表面油氣和空氣的混合物在標準條件下接觸明火時，發(fā)生短暫的閃光(一閃即滅)

37、現(xiàn)象的最低油溫。,第二章,§2.3 鍋爐燃料,,燃點——當油面上的油氣與空氣的混合物遇明火能著火持續(xù)燃燒( 持續(xù)時間不少于5s)的最低油溫。重油的上閃點為80~130℃，燃點比閃點高10～30℃。 閃點是防止油發(fā)生火災的一個重要指標，因此燃料油的預熱溫度必須低于閃點。對于敞口容器中的油溫至少應比閃點低10℃，對于封閉的壓力容器和管道內(nèi)的油溫則可不受此限。 3）凝固點——重油在傾斜45º的試管中，經(jīng)過1mi

38、n不發(fā)生流動變化的最低溫度。重油凝固點與所含石蠟含量有關,含蠟量越高,油的凝固點越高。三、氣體燃料1．氣體燃料的種類,第二章,§2.3 鍋爐燃料,,第二章,§2.3 鍋爐燃料,,2．氣體燃料的主要成分1）天然氣 甲烷約占80~98%，其次是烷屬重碳氧化合物和H2S，還含有少量N2、CO2、H2O和礦物雜質(zhì)，發(fā)熱量很高，= 33490~37680kJ/Nm3。 天然氣是一種優(yōu)質(zhì)燃料，也是優(yōu)質(zhì)

39、的重要化工原料。 2）高爐煤氣 是煉鐵的副產(chǎn)品，產(chǎn)量大?？扇細怏wCO約占20~30%，H2約占5~15%；惰性氣體CO2約占5~15%，N2約占45~55%，=4200~6300 kJ/Nm3。 含量高達60~80g/Nm3；通常作為工業(yè)爐或鍋爐摻加燃料。 3）焦爐煤氣 是冶金企業(yè)煉焦的副產(chǎn)品，H2月占46~61%，CH4=21~30%，N2=7~8%，CO2=2~3% , =16300~17200

40、 kJ/Nm3。,第二章,§2.3 鍋爐燃料,,4）液化石油氣3．氣體燃料的發(fā)熱量 kJ/Nm3式中 等為氣體成分低位發(fā)熱量，見表2-9（p24）,第二章,§2.4 燃料的燃燒計算,,基本假設：   1 . 空氣

41、、煙氣均為理想氣體，每kmol體積等于22.4Nm3； 2 . 空氣中只有O2和N2成分，其容積比為： ；   3 . 每kg燃料都是在完全燃燒的條件下計算。,一 、理論空氣量及過量空氣系數(shù) 1. 理論空氣量 的計算,第二章,§2.4 燃料的燃燒計算,,理論空氣量的經(jīng)驗計算公式：pp262．過量空氣系數(shù)、實際空氣量和漏風系數(shù),,1）過量空氣系數(shù)

42、——燃燒時實際供給空氣量與理論空氣量之比 。爐膛出口處過量空氣系數(shù) 為平均值，與燃燒設備、燃料種類、燃燒方式等有關。層燃爐 ；室燃爐,2）實際空氣量： Nm3/kg,3）漏風系數(shù)鍋爐運行時，爐中處于負壓工作狀態(tài)，爐外冷空氣從爐墻、門孔幾個受熱面貫穿墻處漏入爐內(nèi)，使爐內(nèi)過量空氣系數(shù)煙煙氣流程逐,第二章,§2.4 燃料的燃燒計算,,漸增大，其值為：,各

43、受熱面漏風量： Nm3/kg,二、燃燒生成煙氣量完全燃燒時煙氣成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N2,1．理論煙氣量的計算(α=1)——不含有O2,Nm3/kg,Nm3/kg（四個來源）,Nm3/kg,第二章,§2.4 燃料的燃燒計算,,理論煙氣量的經(jīng)驗計算公式：pp.27~28,2．實際煙氣量的計算(α>1)——含有過量O2,1）過量空氣中氧

44、容積： Nm3/kg,2）過量空氣中氮容積： Nm3/kg,3）過量空氣中水蒸汽容積： Nm3/kg,4）實際煙氣量——理論煙氣量與過量空氣之和,Nm3/kg,三、空氣和煙氣的焓,第二章,§2.4 燃料的燃燒計算

45、,,1．理論空氣的焓——每kg固體(液體)燃料燃燒時所需理論空氣量，在等壓下，從0℃加熱到 ℃所需要的熱量，單位kJ/kg,kJ/kg （查表2－10）,2．理論煙氣的焓——每kg固體(液體)燃料燃燒后所生成理論煙氣量，在等壓下，從0℃加熱到 ℃所需要的熱量，單位kJ/kg,kJ/kg,式中 等由表2-10查?。╬p.29）,3．實

46、際煙氣焓,1）煙氣中過量空氣的焓： kJ/kg,,2）實際煙氣的焓： kJ/kg,第二章,§2.4 燃料的燃燒計算,,,afh——入爐燃料灰分隨煙氣帶出的灰分重量比，稱飛灰份額，層燃爐afh＝0.2~0.3，煤粉爐afh＝0.85~0.9。只有當燃料中灰

47、分很大時，才需加以考慮，即：,例題：作業(yè)：2，3，5,第二章,§2.5 鍋爐運行時煙氣分析及其應用,,一、煙氣分析的目的,在鍋爐運行時，通過煙氣取樣分析，計算出CO、 、 ，從而了解和掌握鍋爐實際燃燒情況，便于制定合理的燃燒調(diào)整及燃燒設備的改進方案，從而提高燃燒效率和鍋爐熱效率。 爐膛出口過量空氣系數(shù) 有一最佳值：,qmin=q2+q3+q4,二、理論上煙氣分析成分,1． 每kg燃料完全燃燒時產(chǎn)生的

48、煙氣成分：RO2、N2、H2O；,第二章,§2.5 鍋爐運行時煙氣分析及其應用,,2． 燃料完全燃燒時產(chǎn)生的煙氣成分：RO2、N2、H2O、O2；,3． 燃料不完全燃燒時產(chǎn)生的煙氣成分：RO2、N2、H2O、O2、CO；,三、煙氣分析儀器及測定1．煙氣分析儀,1）奧氏分析儀   KOH或NaOH溶液吸收RO2 ，(%) 焦性沒食子酸的苛性鉀溶液吸

49、收O2及RO2，（%） 氯化亞銅氨溶液吸收CO及O2，（%）,,,,,第二章,§2.5 鍋爐運行時煙氣分析及其應用,,,2）色譜層析儀 3）紅外線煙氣分析儀,2．測定：（由鍋爐實驗完成）,四、煙氣成分測定的計算,1. ；2. 3.

50、 ； 4.,五、煙氣分析結果的應用1．煙氣量的計算,第二章,§2.5 鍋爐運行時煙氣分析及其應用,,Nm3/kg,2．煙氣中CO含量的計算,1）燃料特性系數(shù)——只與燃料的可燃成分有關，與燃料的水分、灰分無關，也不隨應用基、分析基、干燥基即可燃基等而變化。,2）不完全燃燒方程式,3）CO含量的計算,%,第二章,§2.5 鍋爐運行時煙氣分析及其應用,,4）不完全燃燒RO2的計算,%,5）完全燃燒方程式,

51、,6）在理論空氣下完全燃燒時， ， ，則%,3．過量空氣系數(shù)的計算 1）不完全燃燒時α的計算,第二章,§2.5 鍋爐運行時煙氣分析及其應用,,2）完全燃燒時α的計算,3）完全燃燒時α的近似計算 在鍋爐實際運行時，CO的含量一般都不高，可是為完全燃燒，而干煙氣中的氮氣接近 79%，即N2=79%，則：,在鍋爐實際運行中，常采用O2和RO2表監(jiān)控,第二章,§2.5 鍋爐

52、運行時煙氣分析及其應用,,習題課：     1. 成分分析基準     2. 燃燒計算     3. 溫焓表作業(yè)：7，8,第二章,§3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,§3.2 固體不完全燃燒熱損失,§3.3 氣體不完全燃燒熱損失,§3.4 排煙熱損失,返 回,第三

53、章 鍋爐熱平衡,,,,,,,§3.5 散熱損失,,§3.6 其它熱損失,,§3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,第三章,鍋爐熱平衡是研究燃料的熱量在鍋爐中利用的情況，有多少被有效利用，有多少變成了熱量損失，這些損失又表現(xiàn)在哪些方面以及它們產(chǎn)生的原因。研究的目的是為了有效地提高鍋爐熱效率,熱效率是鍋爐的重要技術經(jīng)濟指標，它表明鍋爐設備的完善程度和運行管理的水平。提高鍋爐熱效率以節(jié)約燃料，是鍋爐運行管理的一個重要

54、方面。,為了全面評定鍋爐的工作狀況，必須對鍋爐進行測試，這種試驗稱為鍋爐的熱平衡(或熱效率)試驗。通過測試進行分析概括了解鍋爐熱效率的影響因素得出較先進的運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)，作為設計鍋爐和改進運行的可靠依據(jù)。,一、鍋爐熱平衡1．鍋爐熱平衡方程式鍋爐熱平衡是以lkg固體燃料或液體燃料(氣體燃料以1Nm3)為單位組成熱量平衡的。1kg燃料帶入爐內(nèi)的熱量及鍋爐有效利用熱量和損失熱量之間的關系可參考圖,,§3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效

55、率,鍋爐熱平衡的公式可寫為：,kJ／kg (3-la),Qr——每公斤燃料帶入鍋爐的熱量，kJ/kg；,Q1——鍋爐有效利用熱量kJ/kg；,Q2——排出煙氣帶走的熱量，稱為鍋爐排煙熱損失，kJ/kg,Q3——未燃完可燃氣體所帶走的熱量，稱為氣體不完全燃燒熱損失（化學不完全燒熱損失），kJ/kg；,Q4——未燃完的固體燃料所帶走的熱量，稱為固體不完全燃燒熱損失（機械不完全燃燒熱損失），kJ/kg；,Q5——鍋爐散熱損失

56、，kJ/kg；,Q6——灰渣物理熱損失及其他熱損失，kJ/kg。,第三章,,§3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,如果在等式(3-la)兩邊分別除以Qr，則鍋爐熱平衡就以帶入熱量的百分數(shù)來表示，即：,2．燃料帶入鍋爐的熱量Qr它由以下幾個部分組成：,1）燃料的物理顯熱ir,2）蒸汽帶入熱Qzq——當用蒸汽霧化重油或噴入鍋爐蒸汽時考慮,式中 2500——排煙中蒸汽焓近似值，kJ/kg,第三章,,§3.1 鍋爐熱平衡

57、及鍋爐熱效率,3）外來熱量Qwl——當用鍋爐范圍以外的廢氣、廢熱等來預熱空氣時考慮,一般情況下：,二、鍋爐熱效率1．鍋爐正平衡熱效率,1）鍋爐有效利用熱量Qgl,2）鍋爐每小時有效利用熱量Qgl,kJ/kg,kJ/h,（1）飽和蒸汽焓：,（2）熱水鍋爐每小時有效利用熱量Qgl,kJ/h,第三章,§3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,1）鍋爐有效利用熱量Qgl,2）鍋爐每小時有效利用熱量Qgl,kJ/kg,kJ/h,（1）飽和蒸

58、汽焓：,kJ/h,,式中 igs，ips——鍋爐給水和排污水焓，kJ/kg； ——干飽和蒸汽的焓，kJ/kg； i1，i2——鍋爐進、出熱水的焓，kJ/kg； 所以，,鍋爐正平衡只能求得鍋爐的熱效率，不能據(jù)此研究和分析影響鍋爐熱效率的種種因素，以尋求提高熱效率的途徑。而反平衡則是依據(jù)對各種熱損失的測定來計算其鍋爐熱效率。對小型鍋爐而言，一般以正平衡為主，反平衡為輔。對于大型鍋爐，

59、由于不易準確測定燃料消耗量，其鍋爐熱平衡主要靠反平衡求得。,第三章,§3.1 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率,,熱平衡試驗在精度上有一定要求：     (1) 只進行正平衡試驗，要求應進行兩次測試偏差在4%以內(nèi)   (2)同時進行正、反平衡實驗時，兩種方法測試偏差應在5%以內(nèi)(3)只以反平衡法進行測定時，兩次測試偏差應在6%以內(nèi),3．鍋爐的毛效率及凈效率鍋爐

60、的毛效率 ——通常所指的鍋爐效率都是毛效率鍋爐的凈效率 ——是在毛效率基礎上扣除鍋爐自用汽和電能消耗后的效率。,式中 ——自用汽和自用電能消耗所相當?shù)腻仩t效率降低值 Dz——自用汽消耗量，t/h； Nz——自用電耗量，kWh/h b——生產(chǎn)每度電的標準煤，kg/kWh，取0.407 kg/kWh,第三章,§3.2 固體不完全燃燒熱損失,,一、形成 灰渣

61、損失 ：未參與燃燒或未燃盡的碳粒與灰渣一同落入灰斗所造成的損失。 漏煤損失 ：部分燃料經(jīng)爐排落入灰坑造成的損失。對于煤粉爐，則 飛灰損失 ：——未燃盡的碳粒隨煙氣帶走所造成的損失,二、影響因素,1．燃料特性對q4的影響 當燃用灰分含量高和灰分熔點低的煤時，它的固態(tài)可燃物被灰包裹，難以燃盡，灰渣損失大。當燃用揮發(fā)物低而焦結性強的煤時，燃燒過程主要集中在爐排上，燃燒層溫度高，較易形成

62、熔渣，阻礙通風，既加重司爐撥火的工作量，又增加灰渣損失。當燃用水分低，焦結性弱而細末又多的煤時，特別是在提高燃燒強度而增強通風的情況下，飛灰損失就增加。,第三章,§3.2 固體不完全燃燒熱損失,,2．燃燒方式對q4的影響：不同燃燒方式的q4數(shù)值差別很大，如機械威風力拋煤機爐的飛灰損失就較鏈條爐大。煤粉爐沒有漏煤損失，但它的飛灰損失卻比層燃爐大得多。沸騰爐在燃用石煤或煤矸石時，飛灰損失將更大。,3．爐子結構對q4的影響

63、層燃爐的爐拱，二次風以及爐排的大小，長短和通風孔隙的大小等對燃燒都有影響。如爐排的通風孔隙較大面又燃用細末多的燃料時，漏煤損失就會有較大的增加。煤粉爐爐膛的高低、燃燒器布置的位置等也對燃燒有影響。如爐膛尺寸過小，煙氣在爐內(nèi)的流程及停留時間過短，燃料來不及燃盡而被煙氣帶走，使飛灰損失增大。,4．鍋爐運行工況對q4的影響 運行時鍋爐負荷增加，相應地穿過燃料層和爐膛的氣流速度迅速增加，以致飛灰損失也加大。此外，層燃爐運行時的煤層厚度、鏈條

64、爐爐排速度以及風量分配，煤粉爐運行時的煤粉細度及配風操作等對q4也有影響。過量空氣系數(shù)對q4也有影響，如 太低，q4會增加，而隨稍增，則q4會有所降低。,第三章,§3.2 固體不完全燃燒熱損失,,三、固體不完全燃燒熱損失的測定和計算1．測定數(shù)據(jù)在鍋爐正常運行工況下，定時收集： 、 、 （kg/h）取樣分析：(1) 可燃物百分數(shù)：Rhz、Rlm、Rfh (%)； (2)

65、可燃物的發(fā)熱量： （kJ/kg）,第三章,§3.2 固體不完全燃燒熱損失,,3．灰平衡方程熱平衡試驗中，飛灰量很難準確測定，一般通過灰平衡方法解決灰平衡：進入爐內(nèi)燃料的總灰量應等于灰渣、漏煤及飛灰之和,上式兩邊分別乘以,第三章,§3.2 固體不完全燃燒熱損失,,%,第三章,§3.3 氣體不完全燃燒熱損失q3,,一、氣體不完全燃燒熱損失的

66、形成 q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃氣體未燃燒放熱就隨煙氣排出所造成的。,二、影響因素,1．爐子結構的影響爐膛高度不夠或爐膛體積太小，煙氣流程過短，使煙氣中一些可燃氣體未能燃盡而離開爐子，增大q3損失。當爐內(nèi)水冷壁布置過多時，會使爐膛溫度過低，不利于燃燒反應，也會增大q3損失。,2．燃料特性的影響一般揮發(fā)份高的燃料，在其它條件相同時，q3損失相對要大一些。,3．燃燒方式的影響爐子的過量空氣系數(shù)、二次風的引入和分布以及爐

67、內(nèi)氣流的混合與擾動等都影響q3的大小。a取得過小；a取得過大；層燃爐燃料層過厚；當負荷增加時……,第三章,§3.3 氣體不完全燃燒熱損失q3,,式中： ，Nm3/kg燃料 ：是考慮固體不完全燃燒的修正；實際燃燒的燃料量 CO2、H2、CH4 ：干煙氣中CO、H2、CH4的容積百分數(shù)，由熱平衡試驗通過驗器

68、分析儀測得。由于實際運行中，煙氣中H2、CH4的含量極少，可忽略不計，計算簡化：,第三章,§3.3 氣體不完全燃燒熱損失q3,,3．缺少元素成分資料時,第三章,§3.4 排煙熱損失,,排煙熱損失：是指由排煙所帶走的熱量損失，煙氣離開鍋爐排入大氣時，其溫度比進入鍋爐的空氣溫度高很多。,一、形成及其影響因素 影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和排煙容積,1．排煙溫度排煙溫度越高，排煙熱損失越大。一般排煙溫度每提

69、高12~15℃，q2將提高1%。排煙溫度過低經(jīng)濟上是不合理的，甚至技術上是不允許的。（1）  因尾部受熱面處于低溫煙道，煙氣與工質(zhì)的傳熱溫差小，傳熱較弱，若排煙溫度降得過低，傳熱溫差也就更小，換熱所需金屬受熱面就大大增加。（2）  為了避免尾部受熱面的腐蝕，排煙溫度也不宜過低。當然用含硫分較高的燃料時，排煙溫度相應要高一些。,因此必須根據(jù)燃料與金屬耗量進行技術經(jīng)濟比較來合理確定排煙溫度。供熱鍋爐的排煙溫度在150

70、~200℃范圍內(nèi)。,第三章,§3.4 排煙熱損失,,2．排煙容積影響排煙容積大小的因素有爐膛出口過量空氣系數(shù)，煙道各處漏風量及燃料所含水分。如爐墻及煙道漏風嚴重，過量空氣系數(shù)大，燃料水分高，則排煙容積就大，排煙損失就增加。為了—減少排煙損失，必須盡力設法減少爐墻煙道各處的漏風，在鍋爐安裝施工時應重視爐墻，煙道等砌筑的嚴密性。,3．鍋爐最佳過量空氣系數(shù)的確定爐膛出口過量空氣系數(shù)的大小，應注意到它不僅與q2有關，還與q3、q

71、4有關。減小出口過量空氣系數(shù)，q2可以降低，但q3、q4會增加。所以合理的值應使q2、q3、q4三項熱損失的總和最小，即：所對應的出口過量空氣系數(shù),第三章,§3.4 排煙熱損失,,經(jīng)驗公式 ： %,第三章,§3.5 散熱損失,,一、形成(1) 爐墻砌制質(zhì)量及保溫材料的性能 (2) 層燃爐操作情況，如撥火、觀火、清爐、投煤等,二、影響因素爐體表面