上虞杭协热电锅炉培训

1、生产运行部生产运行部锅炉培训课程锅炉培训课程前言前言第一章第一章 锅炉基础知识锅炉基础知识第二章第二章 燃料与燃烧原理燃料与燃烧原理第三章第三章 锅炉的主体结构锅炉的主体结构第四章第四章 锅炉的辅助组成部分锅炉的辅助组成部分第五章第五章 锅炉的热平衡及效率锅炉的热平衡及效率 第一章 锅炉基础知识 1.1 电厂的生产流程电厂的生产流程 1.2 流体及热力学基础知识流体及热力学基础知识 1.3 传热的方式传热的方式 1.1 电厂的生产流程一、一、二、电能的生产过程二、电能的生产过程(1)化学能-热能锅炉中进行(2)热能-机械能汽轮机中进行(3)机械能-电能发电机中进行燃料的化学能燃料的化学能蒸汽的

2、热能蒸汽的热能 机械能机械能电能电能燃烧推动汽机切割线圈 1.1 电厂的生产流程(1)锅炉把给水转变成过热蒸汽 (2)汽轮机把蒸汽的热能转变成机械能(3)发电机把机械能转变成电能 1.1 电厂的生产流程三、发展电能的目的：三、发展电能的目的： 为了更有效、便捷的使用能源四、电的优点主要是：四、电的优点主要是： 1. 输送方面，安全、经济。 2. 生产、使用方便。 3. 清洁 1.2 流体及热力学基础知识一、流体的基础知识一、流体的基础知识1.什么叫流体 流体是液体和气体的总称，是由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的，它的基本特征是没有一定的形状和具有流动性。 最常见的流体是空

3、气与水2.流体的基本物理性质(1)流动性(2)惯性(3)压缩性(4)膨胀性(5)黏滞性 1.2 流体及热力学基础知识二、热力学基本知识二、热力学基本知识1.什么是工质 热力循环中可使热与功相互转换的可压缩流体。 火力发电厂把水蒸气这种工作物质称为工质，而将热能转化成机械能的汽轮机叫做“热机”。2.工质的状态参数(1)温度 表征物体冷热程度的物理量，在微观上说明物体分子热运动强度的量 T=t+273.15 单位：K(开尔文) (摄氏度) 1.2 流体及热力学基础知识(2)压力 气体分子总是处于无规则不停地运动，在对容器壁或者气体壁面连续撞击产生的一个作用力，即压力。(3)比体积 单位质量物质所具

4、有的容积 =V/m ,是密度的倒数 单位：m3/kg（立方米每千克）(4)焓 H=U+PV 即一个体系的内能与体系的体积和外界施加于体系的压强的乘积之和。 1.2 流体及热力学基础知识(5)熵物理学上指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度 ds=q/T 1.2 流体及热力学基础知识三、热力学第一定律及意义三、热力学第一定律及意义定义：热力系内物质的能量可以传递，其形式可以转换，在转换和传递过程中各种形式能源的总量保持不变 即Q=U+W 自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变 。 2. 基

5、本内容：热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功。 1.2 流体及热力学基础知识3.意义：热力学第一定律是对能量守恒和转换定律的一种表述方式。 它表征热力学系统能量的是内能。通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。 即Q=U+W = U+ PV 1.2 流体及热力学基础知识四、热力学第二定律四、热力学第二定律1.定义： 不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。 2.意义： 也就是说，在孤立系统内对可逆过程，系统的熵总保持不

6、变；对不可逆过程，系统的熵总是增加的。这个规律叫做熵增加原理 1.2 流体及热力学基础知识五、水蒸气的发生过程五、水蒸气的发生过程1.水蒸气产生的示意图未饱和水未饱和水饱和水饱和水湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽饱和蒸汽饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽预热阶段预热阶段汽化阶段汽化阶段过热阶段过热阶段abcde 1.2 流体及热力学基础知识2.水蒸气的产生 1.2 流体及热力学基础知识3.水蒸气的p-v图与T-s图C2010pv212 2x1x1xcTTC10(20)Ts11x122x2 xcTcp区是未饱和水区, 区是湿饱和蒸汽区, 区是过热蒸汽 1.2 流体及热力学基础知识3.水蒸气的p-v图与T-s图C201

7、0pv212 2x1x1xcTTC10(20)Ts11x122x2 xcTcppcr=22.115MPa，tcr=374.12，vcr=0.005147m3/kg，hcr=2095.2kJ/kg，scr4.4237kJ/(kgK) 1.2 流体及热力学基础知识4.水蒸气的p-v图与T-s图C2010C1020pvTs2122x1x111x122x2xxcTcpcTT一点一点:临界点临界点三线三线:饱和水线饱和水线 干饱和蒸汽线干饱和蒸汽线 等临界温度线等临界温度线三区三区:未饱和水区未饱和水区 湿饱和蒸汽区湿饱和蒸汽区 过热蒸汽区过热蒸汽区五态五态:未饱和水未饱和水 饱和水饱和水 湿饱和蒸汽湿

8、饱和蒸汽 干饱和蒸汽干饱和蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽 1.2 流体及热力学基础知识六、朗肯循环六、朗肯循环3214Tosh1q1h1h2h2h”2W=h1-h2q2= h2-h2q1=h1-h2=h1-h2朗肯循环效率 =（q1-q2）/q1=(h1-h2)/(h1-h2)563216541a.锅炉内的定压加热过程(4-5-6-1)b.汽轮机中的等熵膨胀过程(1-2)c.凝汽器中的等温放热过程(2-3)d.给水泵中的绝热压缩过程(3-4) 1.2 流体及热力学基础知识凝结水给水过热蒸汽乏汽锅锅炉炉内内吸吸热热汽轮机绝汽轮机绝热膨胀热膨胀冷凝冷凝器内器内放热放热给水泵内绝热压缩给水泵内绝热压缩 1.

9、3 传热的方式传热的方式l热传导热传导l热对流热对流l热辐射热辐射 1.3 传热的方式传热的方式一、热传导一、热传导1.什么是热传导在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。纯导热现象可以发生在固体内部，也可以发生在静止的液体和气体之中2.特点: (1)平壁两表面维持均匀恒定不变的温度， 平壁各处温度不随时间改变 (2) 壁内温度只沿垂直于壁面的方向变化 (3)热量只沿着垂直于壁面的方向传递。 1.3 传热的方式传热的方式3.热传导公式 Q=A（t1-t2）/ 热导率（导热系数），W/(m)t1,t2 平壁两侧面上的温度， 平壁厚度，m

10、 Q单位时间内通过给定平面的热量，W A垂直于热流方向的给定面积，m2QAt1t2 1.3 传热的方式传热的方式4.几种常见材料的热导率几种常见材料的热导率 1.3 传热的方式传热的方式二、热对流二、热对流1.什么热对流 由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。2.特点：热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运动而产生的导热。3.什么是对流换热 流体（气体、液体）流过壁面时同壁面之间产生的热量交换现象，是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。 1.3 传热的方式传热的方式4.对流换热时壁面与流体之间的热交换公式 Q=a(tb-tf)A 或 q=a(tb-tf)

11、q单位面积在单位时间里通过对流传热的热量，W/m2a对流放热系数，W/（m2）tb壁面温度，tf流体的温度，壁面流体 1.3 传热的方式传热的方式5.影响对流换放热系数a的因素(1)流体的物性（热导率、粘度、密度、比热容等）(2)流体流动的形态（层流、紊流）(3)流动的成因（自然对流或受迫对流）(4)物体表面的形状、尺寸(5)换热时流体有无相变（沸腾或凝结） 1.3 传热的方式传热的方式 a W /( m2 K) 225 50100025250 液体强迫对流换热5025000 250010000020001000006.常见的一些对流放热系数 1.3 传热的方式传热的方式一、热辐射一、热辐射1

12、.什么是热辐射由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象2.物体热辐射能力的表达公式 E= T4E单位面积物体在单位时间内辐射出的热量，W/m2辐射常数，与物体表面性质，状态和温度有关，5.67W/(m2K4）T物体表面的热力学温度，K 1.3 传热的方式传热的方式理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的波长主要在0.1m至100m之间,包括部分紫外线、可见光和部分红外线三个波段3.热辐射的波长范围热辐射主要波长 1.3 传热的方式传热的方式4.热辐射的特点(1)所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈

13、强 内热能辐射能发射热辐射时(2)所有实际物体都具有吸收热辐射的能力辐射能辐射能内热能(3)热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播(4)物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的 1.3 传热的方式传热的方式5.辐射换热：以热辐射的方式进行的热量交换6.辐射换热的主要影响因素：(1)物体本身的温度、表面辐射特性(2)物体的大小、几何形状及相对位置 7.在锅炉运行中，水冷壁从高温烟气中吸收到的辐射热量可以表达为： q=zs(T14-T24)zs炉膛中折算的辐射常数，与火焰及辐射受热面的辐射常数有关，J/(m2h)T1炉膛火焰平均温度，KT2水冷壁表面平均温度，K 1.3 传热的方式传热的方式四、

14、锅炉中的传热过程四、锅炉中的传热过程1.传热中的几个问题(1)热传导、热对流和热辐射三种热量传递基本方式往往不是单独出现的(2)分析传热问题时首先应该弄清楚有那些传热方式在起作用，然后再按照每一种传热方式的规律进行计算。(3)如果某一种传热方式与其他传热方式相比作用非常小，往往可以忽略 2.锅炉的传热过程辐射换热对流换热高温烟气热传导管外壁管内壁对流换热 管壁汽水混合物 第二章 锅炉的基础知识 2.1 锅炉概述 2.2 锅炉基本结构及工作原理 2.3 锅炉基本特性 2.4 锅炉的设备组成 2.1 锅炉概述一、什么是锅炉一、什么是锅炉生产蒸汽或热水的换热设备任务：燃料（煤、油、天然气等）的化学能

15、转化为热能二、锅炉的重要性二、锅炉的重要性1锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备2锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动 力及供热设备3锅炉是能源工业发展的主要组成部分火力发电站三大主机之一4锅炉及锅炉房设备在节能、环保等科技改造及研究方面具有重要地位锅炉 2.1 锅炉概述三、锅炉的分类三、锅炉的分类1根据用途的不同分为：根据用途的不同分为：电站锅炉在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电工业锅炉用于工业及采暖动力锅炉驱动蒸汽动力装置2按载热工质的不同分为：按载热工质的不同分为：蒸汽锅炉热水锅炉3按能源分为：按能源分为：燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 废热锅炉 太阳能锅炉 2.1 锅炉概

16、述四、锅炉的学习重点与目的四、锅炉的学习重点与目的节能降耗，提高效率防止和降低环境污染合理有效地利用地方燃料,提高机械化、自动化水平重点在于基本原理的理解和学习，方法的应用 2.2 锅炉的基本结构及工作原理 一、基本结构一、基本结构 1. 锅炉本体构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，由锅、炉及安全附件组成。 (1)锅锅炉本体中汽水系统，高温燃烧产物烟气通过受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热，沸腾汽化，生成蒸汽。 (2)炉锅炉本体中燃烧设备，燃烧将燃料的化学能转化为热能（包括了风机等辅助设备） (3)安全附件水位计、压力表、安全阀 2锅炉外部钢架及平台楼梯 2.2 锅炉的基本结构及工

17、作原理二、锅炉汽水系统及循环方式二、锅炉汽水系统及循环方式 1锅炉汽水系统：工质(水)从进入锅炉到离开锅炉的流动系统 (1) 加热系统从过冷水到饱和水(2) 蒸发系统从饱和水到饱和蒸汽(3) 过热系统从饱和蒸汽到过热蒸汽 2水循环方式 锅炉水循环：水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环流动。根据蒸发系统工质流动的动力不同分为：a.自然水循环 依靠不受热的下降管和受热的上升管间工质的密度差作为水循环的动力自然水循环的回路： 由汽包、下降管、下集箱、上升管、上集箱、引出管组成的密闭回路 2.2 锅炉的基本结构及工作原理pbsxjqbqsssflPH gPPHgPP+r- D=+r+ D+ D

18、b.强制水循环 依靠水泵扬程使工质在受热面内流动的蒸发系统 3.自然水循环原理 下集箱A-A面两边作用力相等整理得sqsssflxjHg()PPPr - r= D+ D+ D等式左边叫做循环回路的运动压头等式右边叫做整个回路阻力之和在水循环稳定流动的情况下，运动压头正好用来客服循环回路的流动阻力提示提示2.2 锅炉的基本结构及工作原理水循环故障循环停滞汽水分层下降管带汽循环倒流 2.2 锅炉的基本结构及工作原理三、锅炉的工作原理三、锅炉的工作原理 1. 燃料的燃烧过程定义：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程 高温烟气(高热渣) 给煤斗燃料（煤） 炉排面（燃烧室） 落渣口（

19、入冷渣器） 空气在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件： 高温环境 必需的空气量及空气与燃料的良好混合 燃料的供应机灰渣和烟气的排放 2.2 锅炉的基本结构及工作原理2. 烟气向水(汽等工质)的传热过程 辐射 辐射+对流 对流 高温烟气 水冷壁 过热器 对流管束 对流 尾部受热面(省、空) 除尘 引风机 烟囱 3. 工质(水)的加热和汽化过程蒸汽的生产过程 (1)给水：水 省煤器 汽包 (2)水循环：汽锅 下降管 下集箱 水冷壁 (3)汽水混合物 (4)过热蒸汽 2.3 锅炉的基本特性一、锅炉容量一、锅炉容量1蒸发量（产热量）：锅炉每小时所产生的蒸汽（热水）流量2额定蒸发量（产热量）：锅炉

20、在额定参数(压力、温度_和保证一定热效率下，每小时最大连续蒸发量(产热量)，符号D(Q)，单位t/h（kJ/h，MW）。二、蒸汽二、蒸汽(热水热水)参数参数1蒸汽参数锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压)和温度，符号p(t)；单位MPa,。2热水参数锅炉出口处热水的额定压力(表压)和温度及回水温度。 2.3 锅炉的基本特性三、受热面蒸发率、受热面发热率三、受热面蒸发率、受热面发热率 1受热面蒸发率 每m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号D/H；单位kg/m2h 2受热面发热率 每m2受热面每小时所产生的(热水)热量，符号Q/H；单位kJ/ m2 h四、锅炉热效率四、锅炉热效率 每小时送进锅炉的燃

21、料（全部完全燃烧时）所能发出的热量中有有百分之几被用来产生蒸汽或加热水，以符号或表示。 2.3 锅炉的基本特性 生产厂代号设计次序 燃料代号 M煤 Y油 Q气 YQ混燃额定出口蒸汽压力MPa （表压）额定蒸发量t/hHG哈锅；DG东方；SG上海锅炉；WG武锅；NG杭锅 2.4 锅炉设备的组成一、锅炉设备一、锅炉设备 包括锅炉本体及其辅助设备。 锅炉本体设备包括：锅（汽水系统）、炉（燃烧烟风系统）。 锅炉附加受热面：蒸汽过热器、省煤器和空气预热器 锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器二、锅炉房辅助设备二、锅炉房辅助设备1运煤、除灰系统2送引风系统3. 给水系统4脱硫脱硝系统5仪表控制系统 2.4

22、锅炉设备的组成磨(碎)煤装置送风装置引风装置给水装置燃料供应装置脱硫脱销装置除灰装置除尘装置自动控制与仪表 锅：汽水系统炉：燃烧系统 第三章 燃料及燃烧原理 3.1 煤的成分分析及分类 3.2 燃烧理论 3.3 循环流化床的基本知识 3.4 流化床锅炉中煤的燃烧过程 3.1 煤的成分分析及分类一、煤的组成一、煤的组成有机物有机物无机矿物质无机矿物质和水和水无机物无机物 碳碳氢氢氧氧氮氮硫硫硫硫随原始成随原始成物质、物质、成煤时成煤时沉积条沉积条件变化件变化而变化而变化 3.1 煤的成分分析及分类二、煤的元素成分二、煤的元素成分1碳(C)：主要的燃烧成分，约占5095%，kJ/kg。纯碳燃点高，

23、燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在2氢(H)：重要的燃烧成分，煤中约占28%， kJ/kg。十分容易着火，燃烧迅速，易爆。液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之十几到几十不等，燃烧室易析出碳黑而冒黑烟。3硫(S)：是燃料中的有害成分，约占可燃成分的8%，kJ/kg，燃烧后的产物是 SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。 (1) SO2、SO3排放造成大气污染 (2)锅炉尾部受热面造成低温腐蚀4.氧(O)：是不可燃成分。约占40%，含氧量随煤化程度增高而明显减少。5.氮(N)：是不可燃成分。主要以有机氮形态存在，约占0.52%。高温燃烧生成NOx，有害。危害危害 3.1 煤的成分分析

24、及分类6. 水分(M)：燃料中的主要杂质，约占560%，包括表面水分和固有水分。 (1)水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽，对燃烧不利 (2)在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸，造成低温腐蚀7.灰分(A)：燃料中主要不可燃的矿物杂质成分，与成煤条件、开采方式、运输条件有关 (1)可燃物减少， ，着火困难，灰渣量增加，运行操作繁重； (2)易引起炉内结渣，使受热面传热恶化 (3)锅炉受热面磨损加剧和积灰严重危害危害危害危害 3.1 煤的成分分析及分类三、煤的工业分析成分三、煤的工业分析成分1.取样 为了正确测定煤中的成分，取样必须有充分的代表性，即取得的每样能够代表该批煤种的平均性质

25、。2.制样： 将原始每样经过多次的磨碎、过筛、混合和缩分，最后得到几百克，粒度在200um以下，在空气中风干的分析煤样。3.分析测定(1)水分的测定 称取一定重量的每样，置于干燥箱内，保持105110，烘至其重量不再变化时为止(一般2小时)，试样所失去的重量占原试样的百分比，即为该煤的水分值。 3.1 煤的成分分析及分类(2)挥发分的测定 把上述失去水分的试样置于不通风的条件下，加热到90010，这时挥发性气体不断析出，停留7分钟，这时煤失去的重量占原试样(未烘干加热)重量的百分数，即为该煤的挥发分值。(3)固定碳和灰分的测定 a.去掉水分与挥发分后，煤的剩余部分成为焦炭。焦炭是由固定碳与灰分

26、组成。将焦炭放在80020下灼烧，直到重量不再变化时，取出来冷却，这时焦炭失去的重量占原试样重量的百分数，即为煤中的固定碳的值。 b.剩余部分的重量占原试样重量的百分数就是煤中灰分的值。 3.1 煤的成分分析及分类四、燃料成分分析及换算四、燃料成分分析及换算1燃料成分表示方法(1)收到基 (应用基)，as received以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准，以次为100% Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。(2)空气干燥基 (分析基),air dry在实验室条件下（室温20

27、，相对湿度60%）， 风干后的煤样作为分析基准 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%(3)干燥基,dry除去全部水分后的煤作为分析基准 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 3.1 煤的成分分析及分类(4)干燥无灰基 (可燃基),dry ash free将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100% 燃料的可燃基成分不再受水分和灰分变化的影响，是种稳定的组成成分，常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据，如可燃基挥发分Vdaf。煤矿提供的煤质成分，通常也是可燃基各组成成分2.四种基准

28、之间的换算(1)换算公式 Y = KX X已知基准煤的同一成分的百分比 Y所求基准煤的同一成分的百分比 K基准的换算系数3.1 煤的成分分析及分类(2)四种基准之间的换算系数3.1 煤的成分分析及分类五、煤的主要特性五、煤的主要特性 1.发热量 指1kg煤完全燃烧时所放出的热量。通常用Q表示，单位为千焦没千克(kJ/kg)(1)高位发热量：1kg煤完全燃烧而生成的水蒸气凝结成水时，煤所放出的热量，用Qgr表示(2) 低位发热量：1kg煤完全燃烧而生成的水蒸气未凝结成水时，煤所放出的热量，用Qnet表示 在锅炉运行中，由于排烟温度通常高于100，烟气中水蒸气的分压力又 低，故烟气中的水蒸气一般不

29、会凝结，因此，水蒸气中所包含的汽化潜热并不能释放出来，所以实际能被锅炉里用的只是煤的低位发热量。锅炉有关的计算中都采用低位发热量提示提示 水分来自H与氧反应产生燃料中的含水量 3.1 煤的成分分析及分类(3)高位发热量与低位发热量之间的关系在同一基准下，高、低位发热量之差为燃烧产物中水蒸气总的凝结放热。对应于煤的四种分析基准，高、低位发热量关系式可以表示为：25(9)ar grar netararQQHM=+25(9)ad grad netadadQQHM=+225d grd netdQQH=+225daf grdaf netdafQQH=+92500()25(9)100100=+=+grne

30、tnetHMQQQHM 3.1 煤的成分分析及分类(4)标准煤 为了比较不同燃烧设备中煤的消耗量或同一设备在不同工况煤的消耗量，规定标准煤Bb的应用基的低位发热量为29308kJ/kg 标准煤Bb与实际煤B的关系为：29308ar netbBQB =ar netQ实际煤的收到基低位发热量 3.1 煤的成分分析及分类 2.挥发分 煤在锅炉中燃烧时首先水分蒸发随着温度的升高，燃料中一些挥发性物质不断挥发分解出来。这些经特定条件加热分解出来的产物就是挥发分 (1)挥发分的成分挥发分可燃气体不可燃气体：CO H2 CmHn H2S：O2 CO2 N2 3.1 煤的成分分析及分类(2)挥发分是煤分类的主

31、要依据 在锅炉技术上常以的干燥无灰基挥发分Vdaf含量为主要依据来进行分类 煤 种Vdaf逸出温度（）着火温度（）褐 煤40130170250450烟 煤2040170320400500贫煤1020370390600700无烟煤700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。但是，煤中挥发分逸出后，如与空气混合不良，在高温缺氧条件下 易化合成难以燃烧的高分子复合烃，产生碳黑，造成大量黑烟。提提示示 3.1 煤的成分分析及分类3.焦结性(1)焦炭与焦结性 焦炭：煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后固体残余物质。 焦结性：由于煤种不同，焦炭的物理性质、外观等各不相同焦结性状a

32、.粉状 b.粘结c.弱粘结 d.不熔融粘结e.不膨胀熔融粘结 f . 微膨胀熔融粘结g.膨胀熔融粘结 h.强膨胀熔融粘结(2)根据焦结性，把焦炭分成7类 3.1 煤的成分分析及分类(3)焦结性对层燃炉燃烧过程的影响 a.粉状焦炭堆积紧密，妨碍空气流动 烟气流速过大，易被气流携带，形成火床火口； 烟气流速过小，燃烧通风不畅，易从通风孔隙中漏入灰坑 b.强焦结性煤挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片 内部固定碳难于空气接触而燃尽； 燃烧层通风不畅4.灰熔融性 灰分：焦炭燃烧后的残留物质。 灰分的组成：SiO2、Al2O3、各种氧化铁、CaO，以及少量的MgO、K2O、Na2O等，不是单一物质，无

33、固定熔点。 3.1 煤的成分分析及分类1.一般用角锥法来测定灰的熔点t1变形温度：测试角锥开始变园或弯曲时的温度t2软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度t3流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度变形（ ）软化（ ）熔化（ ）2.灰分的分类易熔性灰分 t21425 为避免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时，炉膛出口烟气温度比t2温度低50100提示提示 3.2 燃烧原理一、燃烧概述一、燃烧概述1.什么是燃烧 指燃料中的可燃质同空气中的氧激烈进行的放热和发光的化学反应过程。2.燃烧的条件100arCkg可燃物质：碳(C)、氢(H)、硫(S)氧化剂着火热源3.可燃物质与氧气的化学

34、反应式(1)碳： C+O2CO2 12kg C+22.4Nm3 O222.4Nm3 CO2 或者1kg C+1.866Nm3 O222.4Nm3 CO21kg收到基燃料中含 碳，因而1kg燃料中的碳完全燃烧时需要的氧量为 Nm31.866100arC 3.2 燃烧原理(2)氢： 2H2+O2=2H2O 4.032kg H2+22.4Nm3 O2=44.8Nm3 H2O 或 1kg H2+5.56Nm3 O2=11.1Nm3 H2O(3)硫： S+O2=SO2 32kg S+22.4Nm3 O2=22.4Nm3 SO2 或 1kg S+0.7Nm3 O2=0.7Nm3 SO21kg收到基燃料中含

35、 氢，因而1kg燃料中的氢完全燃烧时需要的氧量为 Nm31kg收到基燃料中含 硫，因而1kg燃料中的硫完全燃烧时需要的氧量为 Nm35.56100arH100arSkg0.7100arS100arHkg 3.2 燃烧原理二、燃烧所需的空气量二、燃烧所需的空气量1.理论空气需要量 由上面的内容可知， 1kg C 需 1.866Nm3 O2 1kg H 需 5.56Nm3 O2 1kgS 需 0.7Nm3 O2 而1kg燃料内本身含氧量为 ，相当于由此可得出1kg收到基燃料完全燃烧时所需的理论氧量干空气中氧的容积含量为21%，所以1kg收到基燃料完全燃烧时所需的理论空气量 100arOkg322.

36、40.732100100ararOONm=2031.8660.75.550.7/100100100100ararararOCSHOVNmkg=+-031(1.8660.75.550.7)0.211001001001000.08890.03330.2650.0333/ararararararararCSHOVCSHONmkg=+-=+- 3.2 燃烧原理 Car碳的收到基百分含量，% Har氢的收到基百分含量，% Sar硫的收到基百分含量，%2.实际空气需要量与过量空气系数 为保证锅炉内燃料完全燃烧，实际供给的空气量总大于理论空气量，用Vk表示 实际空气量与理论空气量之比成为过量空气系数，用a表

37、示 a=V/ Vk3.过量空气系数a与烟气含氧量O的关系 a=21/（21-O） 3.2 燃烧原理4.理论空气量的经验公式 对于贫煤和无烟煤，经验公式为 对于烟煤，经验公式为 对于劣质煤（Q12570 kJ/kg），经验公式为 对于液体燃料，经验公式为031886/4190ar netQVNmkg+=0318860.852/4190ar netQVNmkg+=+032514/4148ar netQVNmkg+=031.050.278/4190ar netQVNmkg=+ 3.3 循环流化床的基础知识循环流化床中的燃烧循环流化床中的燃烧1.涉及到气固两相流体的流动、热量和质量的传递、化学反应以及

38、若干相关的物理化学现象2.众多影响因素燃料本身特性：挥发份含量、反应活性、颗粒粒径分布 流化状态、氧气扩散条件、温度3.气固两相流中燃料颗粒的燃烧燃料颗粒与颗粒、燃料颗粒与床料颗粒形成的“群体”燃烧，与流动特性密切相关 3.3 循环流化床的基础知识 3.3 循环流化床的基础知识一、流化床燃烧技术一、流化床燃烧技术燃料的两种经典燃烧方式固定床燃烧：包括固定炉排、链条炉悬浮燃烧：煤粉燃烧流化床燃烧是介于固定床燃烧与悬浮燃烧这两者之间的一种燃烧方式。在流化床燃烧中，燃料被破碎到一定粒度，燃烧所需的空气从布置在炉膛底部的布风板下送入，燃料既不固定在炉排上燃烧，也不是在炉膛空间内随气流悬浮燃烧，而是在流

39、化床内进行一种剧烈的、杂乱无章、类似于流体沸腾运动状态的燃烧。 3.3 循环流化床的基础知识二、基本概念二、基本概念(1)床料： 锅炉启动前，布风板上先铺有一定厚度、一定粒度的“原料”，称做床料。(2)物料： 所谓的物料，主要是指循环流化床锅炉运行中在炉膛内燃烧或载热的物质。它不仅包含床料成分，还包括锅炉运行中给入的燃料、脱硫剂、返送回来的飞灰以及燃料燃烧后产生的其他固体物质。分离器捕捉分离下来通过回料阀返送回炉膛的物料叫循环物料，而未被捕捉分离下来的细小颗粒一般称做飞灰，炉床下部排出的较大颗粒叫炉渣（也称做大渣）。因此飞灰和炉渣是炉内物料的废料。 (3)堆积密度与堆积孔隙率 a.堆积密度将固

40、体颗粒不加任何约束地堆放时单位体积的质量成为颗粒的堆积密度，用rd表示，单位为kg/m3。 3.3 循环流化床的基础知识b.颗粒密度单个颗粒的质量与其体积的比值称为颗粒密度或真实密度，用rp表示，单位为kgm3。c.空隙率气体所占的体积与整个两相流体总体积之比。 燃料、床料或物料堆积时，其颗粒间的空隙所占的体积份额为堆积空隙率。 对于某种固体燃料或其他固体颗粒，其颗粒密度是不变的，而堆积密度是随空隙率的变化而变化，显然两者成反比。同一种燃料，因粒径和筛分不同，其堆积密度可能不同，而不同种燃料，堆积密度却有时可能相同。4.颗粒平均直径全部颗粒的平均粒径通常用dp表示。 颗粒当量直径为了研究和计算

41、方便，常折算成相当于球形颗粒的直径，叫做当量直径，用dv表示。 颗粒球形度(y) 球体的体积与颗粒体积相同时，该球体表面积与颗粒表面积之比。 dv = y dp 3.3 循环流化床的基础知识 5.燃料筛分燃料颗粒直径分布范围。 粒径粗细范围较大，即筛分较宽，就称做宽筛分； 粒径粗细范围较小，就称为窄筛分。 宽筛分和窄筛分是相对而言的，但燃料的筛分对锅炉运行的影响很大。 6.燃料粒比度各粒径的颗粒占总量的份额之比称为粒比度。 原煤经过破碎机破碎后各粒径大小是连续的，按着粒比度在坐标图上作出的是一条连续的曲线。燃煤的粒比度也称为燃料颗粒特性，连续的曲线也称为颗粒特性曲线。燃煤的颗粒特性曲线可以很直

42、观地反映入炉煤的各粒径颗粒占总量的百分比。 7.流化速度床料或物料流化时动力流体的速度。对于循环流化床锅炉来说，动力流体就是经风机产生一定能量，通过布风板和风帽使床料(或物料)流化起来的空气。这部分空气称为一次风。 3.3 循环流化床的基础知识 流化速度是假设炉内没有床料或物料时，空气通过炉膛的速度，因此也称为空塔速度。如果没有特殊注明，所谓的流化速度是指热态时的速度。锅炉热态时，进入炉内的空气变为烟气，因此有的流化速度又称为烟气速度，用u表示，单位为m/s。 u=Q/A8.临界流化风速与临界流化风量 临界流化风速就是床料开始流化时的一次风风速，这时的一次风风量也就称为临界流化风量9.物料循环

43、倍率由物料分离器捕捉下来且返送回炉内的物料量与给进的燃料量之比 K=W/B 3.3 循环流化床的基础知识物料循环倍率直接影响锅炉的燃烧和传热。 在电厂锅炉运行中人炉煤量一般比较容易控制，而影响物料回送量的因素较多，主要有如下几点： (1)一次风量。一次风量大小，将直接影响物料回送量。一次风量过小，炉内物料的流化状态将发生变化，燃烧室上部物料浓度降低，进入分离器的物料量也相对减少。这样不仅影响分离器的分离效率，也必然降低分离器捕捉量，回送量也自然减少。 (2)燃料颗粒特性。运行中煤的颗粒特性发生变化也将影响回料量的多少。如果入炉煤的颗粒较粗，且所占份额较大(与设计值比)，在一次风量不变的情况下，

44、炉膛上部的物料浓度也降低，其结果与一次风过小相同。 (3)分离器效率。即使煤的颗粒特性达到要求，一次风量也满足设计条件，而物料分离器效率降低，也将使回料量减少 3.3 循环流化床的基础知识三、流化床的形成三、流化床的形成1.流化的形态 当空气通过布风板自下而上穿过物料时，整体床层随空气速度的不断增大而呈现完全不同的状态。 3.3 循环流化床的基础知识1.固定床2.鼓泡流化床 3.湍流流化床 4.快速流化床5.气力输送流态流态化的化的典型典型形态形态a.沟流b.节涌非正非正常流常流化状化状态态稠密床料稀疏床料 沟流 节涌2. 循环流化床锅炉 内不同位置的流动状态湍流流化床快速流化床漩涡流动鼓泡流

45、化床尾部烟道气力输送烟囱 3.4 流化床锅炉中煤的燃烧过程流化床锅炉中煤的燃烧过程流化床锅炉中煤的燃烧过程 a.颗粒被加热和干燥b.挥发分的析出和燃烧c.煤颗粒膨胀和破裂(一次破碎)d.焦炭燃烧和再次破裂（二次破碎）燃燃烧烧过过程程挥发分燃烧 3.4 流化床锅炉中煤的燃烧过程一、煤颗粒的加热和干燥一、煤颗粒的加热和干燥 1. 新鲜给煤进入床内，立即被大量灼热物料包围并被迅速加热到接近床温受到加热、蒸发水分并被烘干2.随煤的颗粒平均直径dp同样的加热速率下加热时间二、挥发份的析出和燃烧二、挥发份的析出和燃烧1.挥发分析出过程煤颗粒因受高温物料加热分解并产生大量气态可燃物质2.挥发分析出阶段第一稳

46、定析出阶段：500600第二稳定析出阶段：80010003.影响挥发分含量和组成成分的因素 煤种、dp分布、加热速率、初始T、最终T及其下的停留t、析出时的P 3.4 流化床锅炉中煤的燃烧过程4.影响挥发分析出时间的因素 煤质、颗粒尺寸、床温、煤颗粒加热时间5.挥发分析出后达到着火温度即燃烧 a.细煤颗粒：析出极快，迅速将细煤颗粒包围燃烧，产生扩散火焰，燃烧所需时间很短 b.大颗粒：析出慢，炉内掺混过程慢影响因素：物料分布和流动6.挥发分析出与燃烧过程（110s） 在氧和未燃挥发分边界上进行，由界面处挥发分和氧的扩散控制 煤颗粒扩散火焰位置取决于氧的扩散速率和挥发分析出速率7.挥发分析出、燃烧

47、对煤颗粒着火性能的改善 煤颗粒受热挥发分析出、燃烧又加热煤颗粒颗粒温度迅速升高利于着火 改变煤颗粒空隙结构，改善焦炭的燃烧反应 3.4 流化床锅炉中煤的燃烧过程三、焦炭的着火与燃尽三、焦炭的着火与燃尽1.焦炭挥发分析出后剩下的固体物质2.燃烧过程（比较复杂）O2到达颗粒表面在焦炭（多孔颗粒，总面积大）表面与C发生氧化反应CO2和CO3.焦炭燃烧工况(1)动力控制燃烧 a. 受化学反应速率控制（O2扩散速率） b. 发生在启动过程（T低，化学反应速率也低）及细颗粒燃烧（扩散阻力很小）(2)扩散控制燃烧 a. 受扩散速率控制（化学反应速率） b. 常见于大颗粒焦炭和高温 3.4 流化床锅炉中煤的燃

48、烧过程(3)循环流化床内焦炭燃烧过程焦炭颗粒缩小气固传输速度增加扩散控制动力控制动力控制 (4)炭颗粒周围发生的一系列反应方程式 3.4 流化床锅炉中煤的燃烧过程四、煤颗粒的膨胀、破裂和磨损四、煤颗粒的膨胀、破裂和磨损1.膨胀、破裂 热爆性强的煤种，在炉内被加热干燥、析出V的同时会发生，甚至会再次爆裂 2. 磨损 煤颗粒在运动中颗粒间存在相互碰撞摩擦等 机械作用，从较大颗粒表面撕裂和磨损下来许多微小 颗粒 3. 一级破碎煤颗粒中析出的V在颗粒内部产生高压而使颗粒产生破裂 4. 二级破碎（只在V析出后） 焦炭处于动力控制燃烧或动力扩散燃烧工况，焦炭内部小孔增加，连接力消弱，若气动力大于连接力，焦

49、炭会破裂产生碎片颗粒 5. 渗透破裂煤颗粒处于动力控制燃烧工况，整个焦炭均匀燃烧，所有内部化学键急剧瓦解断裂，同时产生破裂第四章 循环流化床锅炉的主体结构 4.1 循环流化床锅炉主体设备 4.2 循环流化床锅炉布风装置 4.3 循环流化床锅炉炉膛 4.4 物料循环系统 4.5 尾部烟道 4.1 循环流化床锅炉主体设备循环流化床锅炉的燃烧设备循环流化床锅炉的燃烧设备 布风装置给料系统 燃烧室烟风系统 物料循环系统灰渣系统 尾部烟道点火装置主体主体辅助辅助 4.1 循环流化床锅炉主体设备燃燃烧烧室室旋旋风风分分离离器器尾尾部部烟烟道道回回料料装装置置布布风风装装置置循环循环流化流化床锅床锅炉主炉主

50、体设体设备的备的分布分布图示图示 4.2 循环流化床锅炉布风装置一、风室结构一、风室结构 1. 本厂风室的结构采用循环硫化床锅炉最常见的水冷等压风室，其结构特点是具有倾斜的底面，能使风室的静压沿深度而保持不变，有利于提高布风的均匀性。底边倾角8152.本风室由水冷壁围成，水冷壁管子及与风室相连的热风管道钢板的内侧都焊有销钉，并敷设一定厚度的隔热耐火层。 风室 燃烧室布风板 4.2 循环流化床锅炉布风装置风室油枪入口3.风室内部结构底面倾角立柱流化风 4.2 循环流化床锅炉布风装置来自一次风管流化风 4.2 循环流化床锅炉布风装置二、布风板二、布风板 1.什么是布风板 定义：流化床锅炉燃烧室下部

51、的炉篦称作布风板。 2.布风板的作用（1）支撑炉内物料（2）合理分配一次风，使通过布风板及风帽的一次风流化物料，使之达到良好的流化状态。 3.布风板形式 本厂采用水平布置水冷式布风板。水冷式布风板如图所示 4.2 循环流化床锅炉布风装置布风板的结构形式V型回字型水平型倾斜型 本厂采用 4.2 循环流化床锅炉布风装置3.布风板组成：本厂布风板由后墙水冷壁管拉稀后形成4.2 循环流化床锅炉布风装置布风板布风板（红线围成的区域）布风板实图4.2 循环流化床锅炉布风装置三、风帽三、风帽1.什么是风帽 风帽是流化床锅炉实现均匀布风以维持炉内气固两相流动的关键部件2.风帽的作用 风帽的作用在于使进入流化床

52、的空气产生第二次分流并具有一定的动能，以减少初始气泡的生成和使底部粗颗粒产生强烈的扰动，避免粗颗粒的沉积，减少冷渣含碳损失。风帽还有产生足够的压降、均匀布风的作用。3.风帽的类型（1）小孔径风帽（2）较大孔径风帽（3）定向风帽4.2 循环流化床锅炉布风装置进风口共8个小孔本本厂厂采采用用的的钟钟式式风风帽帽本厂采用六边形风帽本厂采用六边形风帽共8个小孔4.2 循环流化床锅炉布风装置4.风帽的布置 4.2 循环流化床锅炉布风装置敷设于隔热层之下敷设于隔热层之下风帽隔热层4.2 循环流化床锅炉布风装置4.隔热层 为避免布风板受热而挠曲变形，在布风板上必须有一定厚度的隔热层，即耐火保护层 4.3 循环流化床锅炉炉膛一、燃烧室（炉膛）结构一、燃烧室（炉膛）结构1.燃烧室的结构形式本厂采用的炉膛结构为下部收窄的立式长方形炉膛5.4m29.93m78 2.炉膛的结构组成炉膛由膜式壁组成，为一个高29.93m宽7.2m深5.4m的燃烧室。炉膛顶部：前墙向后墙弯曲的水冷壁管形成布风板： 后墙管拉稀形成，深2.74m 风室底部：后墙管拉稀形成前墙后墙东侧墙西侧墙炉炉膛膛2.74m侧视图风室布风板立体图 4.3 循环流化床锅炉炉膛炉膛内景炉膛密相区内况 4.3 循环流化床锅炉炉膛二、炉膛的开口布置二、炉膛的开口布置 1.给煤口(3个) 由煤仓经给煤机把煤送入炉膛的进口 给煤