《锅炉原理》教案

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业锅 炉 原 理 教 案备 注第一章 绪 论 11 锅炉机组的工作过程锅炉是广泛应用于现代工业中重要的热力设备。 锅（汽水管道）：水冷壁、省煤器、过热器、再热器、汽包 本体 联箱、锅炉管束一、锅炉机组 炉（燃烧设备）：炉膛、炉排、燃烧器、炉墙、冷、热风道 辅机：送风机、引风机、破碎机、磨煤机、上煤除灰设备、除尘器二、锅炉机组的工作过程:以煤粉炉为例画图说明（烟风系统、汽水系统） 12 锅炉的容量和参数 蒸汽锅炉：单位时间的产汽量 t/h 或 kg/s一、锅炉容量： 热水锅

2、炉：单位时间的产热量 百万大卡/时 或 MW 近似换算（低压下）：1t/h60万kcal/h0.7MW二、蒸汽参数： 1.蒸汽温度（饱和或过热蒸汽出口）：饱和、250、350、400、450、540、555 2.蒸汽压力（表压）：5、8、13、25、39、54、100、140、170、225大气压（工程单位） 1.27、2.45、3.82、5.2、99.9、13.8、重点：1、锅炉机组基本概念。2、我国锅炉工业发展现状与未来。方法：图示说明3、教学手段：火电厂生产过程、锅炉原理教学光盘。锅 炉 原 理 教 案备 注16.8、17.5MPa（国际单位） 3.我国电站锅炉蒸汽参数系列： P4 表1

3、1 13 锅炉分类1.按用途分类：电站锅炉、工业锅炉、热水锅炉2.按压力分类：低压、次中压、中压、次高压、高压、超高压、压临界、临界3.按容量分类：大、中、小4.按燃料品种分类：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉5.按燃烧方式分类：火床炉（层燃炉） 火室炉（室燃炉） 旋风炉 鼓泡床锅炉（BFBB） 流化床锅炉 循环床锅炉（CFBB） 增压流化床（PFBC） 【注】重要分类方式，画图讲授6. 按水循环方式分类：自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉7. 按排渣方式分类：固态排渣锅炉、液态排渣锅炉8. 按炉膛压力分类：负压锅炉、正压（微正压锅炉、增压锅炉9. 按其他方式分类：如机车锅炉、船舶

4、锅炉等（略）新技术介绍：联合发电循环；1整体煤气化联合循环（Intergrated Gasification Combined Cycle即IGCC）2常压流化床燃烧联合循环（AFBC-CC）3增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）锅 炉 原 理 教 案备 注 14 锅炉的安全和经济指标一、经济性指标：1.锅炉热效率：式132.锅炉净效率：式143.锅炉燃烧效率：gl=100-q3-q4 %二、安全性指标：1.锅炉连续运行小时数：开机后，无事故一次性运行小时数2.锅炉的可用率：式153.锅炉事故率：式16 15 电站锅炉型号的表示方法（补充）实例： HG67013.8540/540 HG67

5、013.8/540 HG-670/540锅炉厂简介：A（高压）、B（中压）、C（次中压）、D（低压）、E（热水）电站锅炉型号命名全权：HG、SG、BG、WG、DG、升级CG-A级：哈锅杭锅 武锅无锅梧锅、B级：鞍山、济南、无锡、四川等十几家C级：江西、杭州、梧州、长锅等几十家D级：哈二锅、哈工锅、哈龙江、长文教、长工业、长三锅、吉锅、沈阳、四平、辽原、 通辽、延吉等204家。生产工业锅炉，目前全国240万台。E级：分布于全国各市、县、乡镇大约2000多家。锅 炉 原 理 教 案备 注第二章 锅炉受热面 辐射受热面：水冷壁、辐射过热器、锅炉受热面 半辐射受热面：半辐射式过热器（屏式过热器）、 对

6、流受热面：过、再热器、锅炉管束、省煤器、空气预热器、防渣管 黑板左侧画： 锅炉结构图， TS图 21 水冷壁从锅炉发展史口述水冷壁的由来一、水冷壁的工作特点：辐射换热二、水冷壁的作用（P22）：主蒸发受热面1.强化传热、节省钢材 ？ 比较对象不明确！2.保护炉墙3.防止结渣？ 说法不严密4.悬吊敷管炉墙5.主蒸发受热面三、水冷壁的结构与布置（P2226）1.规格：45、51、57、60、63.5、76，壁厚352.材质：无缝钢管10g、15g、20g3.布置方式：单炉室（沿炉内墙四周垂直布置）；双炉室（中间设有双面曝光水冷壁）。4.结构参数：s/d e/d 对热力特性的影响（第十四章介绍）锅

7、炉 原 理 教 案备 注 光管水冷壁：制造简单、加工方便、膨胀均匀。5.类型 膜式水冷壁：气密性好、受热面积大、便于吊装、可采用轻型敷管炉墙。（图22） 内螺纹管水冷壁：管内扰动强烈、防止膜态沸腾、（常用于强制流动锅炉）（图23）6.应用实例： P25图26， P26图27。 22 过热器与再热器一、过热器与再热器的作用与特点二、过热器与再热器的结构三、热偏差四、汽温调节 23省煤器与空气预热器锅 炉 原 理 教 案备 注锅 炉 燃 料分 类探明储量使用年限我国地位常固体燃料（煤炭）32000亿吨200第 一规矿物质能液体燃料（石油）32亿吨50第十一能气体燃料（天然气）3800m332第十四

8、源木 质 能可再生能源:木材、木炭、沼气、玉米芯、牛粪等新 能 源核能、地热能、太阳能、潮汐能、风能等注】:煤炭探明保有储量32000亿吨,保有储量7691亿吨,可开采储量40005000亿吨。 3-1 煤的常规特性一、煤的元素分析成分： 1.碳C: 主要可燃成分,完全燃烧放热量32700 kj/kg,在煤中含量变化较大3090,地质年龄越长,含碳越多,放热量越高,但不易着火与燃烬。 2.氢H: 可燃成分,放热量kj/kg,是碳的3倍,含量低16,有利元素,。 3.氧O: 可助燃,但含量低,杯水车薪,视为杂质。 4.氮N: 不可燃,含量低,燃烧反应可生成NOX ,有害成分。 5.硫S: 可燃,

9、放热量低904kj/kg ,可生成SOx,有害成分。 可 燃 硫Sr 有机硫（与C、H、O组成的有机化合物） 硫 黄铁矿硫（FeS2） 硫酸盐硫Sly（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）属于灰分 1993年我国成为石油的净进口国；1999年超过进口依存境界线20%；2000年进口石油7000万吨，占30%；锅 炉 原 理 教 案备 注 6.水分M 外部水分（收到基水分、应用基水分、表面水分、风干水分） 内部水分（空气干燥基水分、分析基水分、固有水分、内在水分） 7.灰分A:杂质,污染环境,磨损受热面,含量变化10%-50。二、煤的分析基准：1.收 到 基: Car+Har+Oar+Nar+

10、Sar+Aar+Mar =100 2.空气干燥基: Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad =100 3.干 燥 基: Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100 4.干燥无灰基: Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 三、煤的工业分析成分及实验：1.煤的工业分析成分: 水分、挥发分、灰分、固定碳2.工业分析与元素分析的关系: 见下表 收 到 基 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar =100 空气干燥基 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 干 燥 基 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100 干燥无灰基 Cd

11、af+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 CMf Mad Sr N O H Sly A Chf Cgd 水 分 挥 发 分 固 定 碳 灰 分 焦 炭锅 炉 原 理 教 案备 注3.工业分析实验:见实验指导书。四、各种基准的换算: 例题:已知Mar、Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。 证明: 即推导换算系数Kad-ar 同种燃料去出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。 故: 令: 式中:kad-ar空气干燥基换算为收到基的换算系数 所以: Car=kad-arCad 同理:Har=kad-ar

12、Had;Oar=kad-ar Oad;Nar=kad-ar Nad;Sar=kad-ar Sad;Aar=kad-ar Aad。不同基准的换算系数: 表31 (55页)换算系数的适用条件: 1)除水分、低位发热量之外的各种成分的换算。 2)适用高位发热量和挥发分的换算。锅 炉 原 理 教 案备 注3)对于水分: 式中: Mf外部水分; Mad内部水分即空气干燥基水分。 作业1: 推导换算系数Kadf-ar 作业2: 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）。五、煤

13、的发热量及其测定（实验） 发热量:单位质量的燃料完全燃烧所放出的量,kj/kg。 1.弹筒发热量:用氧弹量热计所测得的燃料发热量,Qad.b。 2.高位发热量: 若燃料完全燃烧,产生的水未放出气化潜热(以液态的形式存在）,则所得到的发热量称为高位发热量,Qgr。 3.低位发热量: 若燃料完全燃烧,产生的水释放出气化潜热(以汽态的形式存在）,则所得到的发热量称为低位发热量,Qnet。 4.发热量的测定:实验指导书。5.三者关系及换算: 1) QbQgrQnet 2) Qad.gr=Qad.b-(95Sad.b+Qad.b) (3-8) 式中: Qad.gr空气干燥基高位发热量;Qad.b空气干燥

14、基弹筒发热量;Sad.b弹筒清洗液测得的含硫量;硝酸生成热的比例系数; P57 3) 4) r水的汽化潜热,2300kj/kg。 Qar.gr-206Har-23Mar (3-9)锅 炉 原 理 教 案备 注六、几个重要概念 1.标准煤:Q=7000 kcal/kg =29270 kj/kg 2.劣质煤: Q=3000kcal/kg =12500 kj/kg 3.煤的折算成分折算水分:= （3-11）折算灰分: （3-12）折算硫分: （3-13）七、灰分特性灰分的特性温度及实验方法:将高20mm,底边长为7mm的等边三角形直角灰锥,放入电炉中加热,观察变化。试样 变形温度DT 软化温度ST

15、流动温度FT 2.影响灰的熔融性的主要因素: 1.灰分成分的影响: 碱性氧化物Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。 酸性氧化物SiO2、Al2O3、TiO3等。 对灰熔点的影响 碱性氧化物 灰熔点 酸性氧化物 灰熔点 2.周围介质的影响: a)氧化性介质中铁呈FeO3状态,灰熔点高。 b)还原性介质中铁呈金属Fe状态,灰熔点也高。 c)弱还原性介质中铁呈FeO状态,易与灰中的SiO2形成2FeOSiO2 ,灰熔点很低。八、焦炭特性（焦炭的八种状态 略 见60页） 1.粉状 5.不膨胀熔融粘结 2.粘着状 6.微膨胀熔融粘结 3.弱粘结 7.膨胀熔融粘结 4.不熔融粘结 8.强膨胀熔

16、融粘结 3-2 煤的常规特性对锅炉工作的影响 1.挥发分的影响:地质年龄Vadf易着火易燃烬硬度但Q 2.水分的影响:MarQ着火燃烬”lQ4积灰腐蚀 3.灰分的影响:AarQQ6Q4Q4积灰磨损结渣 4.灰熔点的影响:灰熔点（DT、ST、FT） 结渣 5.硫分的影响: Sar tld 低温腐蚀 污染环境 煤粉仓自燃 作业3: 试说明Vdaf。Mar、Aar、Sar及灰熔点对锅炉的工作有哪些影响. 3-3 煤的燃烧特性及其影响 3-4 煤的结渣和沾污特性指标一、煤的结渣特性指标 1.结渣率:在一定的空气流速下燃料燃烧并燃烬时,大于6mm的渣块占灰渣总质量的百分数。 由图39（64页）实验曲线可

17、知:结渣率与气流速度有关,一般情况下,结渣率随气流速度提高而增加。 结论:结渣率越大的煤越容易发生结渣。 2.碱酸比B/A:灰中碱性成分与酸性成分含量之比,见式（314）。 结论: B/A 易结渣 3.硅铝比:即2SiO2/Al2O3的比值。 结论: 硅铝比 易结渣 二、灰的沾污指标:表示沾污性强弱的物理量。RF=Na2O 式中 Na2O干燥基质量百分比,。 结论: RF 沾污严重锅 炉 原 理 教 案备 注 3-5 煤的分类一、我国动力煤的分类依据: Vadf 二、我国动力煤的分类： Vadf10% 无烟煤Vadf1020 贫 煤 Vadf2040 烟 煤Vadf37 褐 煤 3-6 液体及

18、气体燃料（不讲）锅 炉 原 理 教 案备 注第四章 燃烧过程的物质平衡和锅炉热平衡 41 燃烧过程的物质平衡 一、燃烧计算的物理模型 1.以1kg燃料为计算基础; 2.所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kg）; 3.假定完全燃烧; 4.略去空气中的稀有成分,认为空气只由N2和O2组成,且N2和O2的容积比为79:21。二、理论空气量:概念：1kg燃料完全燃烧所需要 的最低空气量Nm3/kg。解释1：不多不少、正正好好、可丁可卯、要多少给多少。解释2：多一点也不要、少一点也不行、多一点就多了、少一点就少了。推导： 煤的成分: Car Sar Har Oar Nar Aar Mar 理论耗氧

19、量:=1.866+0.7 + 5.55 - 0.7 理论空气量: V0=/0.21 = 0.0889(Car + 0.375Sar) + 0.265Har - 0.0333Oar = 0.0889Kar + 0.265(HarOar/8)【注】：黑板右侧用化学反应方程式说明。 三、实际空气量： 1.过量空气系数: 与实际空气量理论空气量的比值。 锅 炉 原 理 教 案备 注对于炉膛及各部烟道:V/VO （外界向烟道内漏风） 对于空气预热器: = V/VO （空气侧向烟气侧漏风） 2.实际空气量: V=V03.漏风系数: = 【注】:黑板右侧画锅炉简图说明=l+ 42 燃烧产物计算和测定一、完全

20、燃烧时燃烧产物的计算(1，或烟气中无剩余氧存在) 1.理论烟气量: 供应燃料理论空气量,燃料完全燃烧,所产生的烟气容积称为理论烟量。理论烟气量推导：燃 料 空 气 Aa Car Sar Nar Oar Har Ma H2O N2 O2 灰 0 0 理论烟气量: = + + + 锅 炉 原 理 教 案备 注(1) 容积计算: =1.8660.71.8661.866（411）(2) 理论氮气容积:由燃料中的氮和理论空气中的氮组成。 = +0.79V0=0.8 + 0.79V0 （412）(3) 理论水蒸气:四个来源氢燃烧、燃料中水、V0中的水、雾化蒸汽 1)氢燃烧产生的水蒸气: 11.1 2)燃料

21、中的水形成的水蒸气: 1.24 3)理论空气带入的水蒸气: =1.241.2930.01V0=0.0161V0 4) 雾化重油带入的水蒸汽: 1.24Mwh V0H2O=11.11.24 +0.0161V0 +1.24 Nm3/kg 式（4-14） 燃煤锅炉: V0H2O =11.11.24 +0.0161V0 Nm3/kg 式（4-14）2.实际烟气量的几种表达式： Vy=V0yVk Vy=V0y0.79(1)V0+ 0.0161(1)V0+0.21(1)V0 Vy= V0y1.0161(1)V0 Vy= VRO2+ V0N2V0H2OVN2 +VH2O+ VO2 Vy= VRO2+VN2+

22、VH2O+ VO2 锅 炉 原 理 教 案备 注 Vy=Vgy作业3 已知Vy=Vgy ,试推导Vy= V0y1.0161(1) V0。 完全燃烧时各气体容积之关系(自学指导书 P12)二、不完全燃烧时燃烧产物的计算(1时) 不完全燃烧:烟气中含有CO、H2、H2S、CmHn等可燃气体。 判断是否完全燃烧的条件: 烟气中是否含有CO。 1.干烟气容积的计算: 式(432) 推导（见P77）:燃烧时CO2和CO的容积相同。 2.三原子气体、水蒸气的容积份额于分压力容积份额 2)分压力 3.烟气的质量: 烟气 my=1-Aar/100+(1+d/1000)V0燃料 =1-Aar/100+(1+0.

23、01)1.29V0 炉膛 =1-Aar/100+1.306V0空气 灰渣锅 炉 原 理 教 案备 注三、烟气分析及其应用(锅炉运行监督、测试)1.烟气分析的目的:测锅炉反平衡效率、测量过量空气系数、监督RO2、 O2的含量、检查锅炉漏风情况等。2.干烟气成分:3.奥氏烟气分析仪的工作原理: 1)装置: (图41) 2)原理:利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分。 氢氧化钾溶液(KOH)RO2 焦性没食子酸溶液C6H3(OH)3O2、RO2 氯氯化亚铜氨溶液Cu(NH3)2ClCO、O2 3)分析步骤:依次吸收。 4)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。四、

24、不完全燃烧方程式及烟气中CO含量的计算1.不完全燃烧方程:式(438)忽略Kq4的影响,可得不完全燃烧方程式: 21=RO2+O2+0.605CO+(RO2+CO) 式(442)2.烟气中CO含量的计算(适用条件:忽略Kq4的影响,实用公式): 补充公式: 锅 炉 原 理 教 案备 注五、燃料特性系数: 数值见表41 燃料中的Nar、Sar很少,可忽略,则得简化公式: 或 式(441) 燃料特性系数的物理意义:燃料中的自由氢(H-0.126O)与C的比值, 自由氢越多,值越大。是燃料的固有属性,与各种计算基准、燃烧方式、燃烧条件无关。六、RO2和RO2max的计算: 由不完全燃烧方程式: 21

25、=RO2+O2+0.605CO+(RO2+CO) 当完全燃烧时,CO=0,则得,完全燃烧方程式: 21=O2+(1)RO2 因此, 式(444) 若在1的情况下完全燃烧,则得RO2max,即: 式(445)七、根据烟气分析结果计算过量空气系数 1.不完全燃烧时 由于烟气中H2、CH4含量很少,对于计算结果无太大影响,可忽略之,则式（447）可改写为: 补充公式,条件: 烟气中只含CO 2.完全燃烧时 因为CO=0,则上式变为 式(446)锅 炉 原 理 教 案备 注 若完全燃烧,且忽略时,则得简化公式: 式(448, 449)RO2max与燃料品种有关,见表41。八漏风系数 即, 对于空气预热

26、器: kykyky 考虑大炉膛及制粉系统的漏风,则: kyll zf 式中l、 zf分别为炉膛及制粉系统的漏风系数。注:锅炉设计时,各部烟道的及 zf 由表43、表44查取。 43 焓 温 表引导:在锅炉技术中焓的实际意义热力学定义: I=U+PV 或 i=u+pv热力学第一定律微分方程式:dq=du+dw=du+d(pv)=du+pdv+vdp 在锅炉中是定压过程,即: p=常数,则:dp=0 dq=du+pdv 定积分: q=(u2-u1)+p(v2-v1) 整理得: q(u2+pv2)-(u1+pv1) qi2-i1 0时,焓i1=0,所以可理解为q = i 锅 炉 原 理 教 案备 注

27、因此:在锅炉中焓与热量在数值上相等,单位相同,即可以利用计算热量的方法来计算热焓,例如, 气体的焓: I=VCvt Cv平均定压容积比热。固体的焓: I=mCmt Cm平均定压质量比热。一、空气的焓：1.理论空气的焓: I0k=V0(ct)k, kj/kg 式(4-53)2.实际空气的焓: Ik=I0k=V0(ct)k, kj/kg 式(4-54)注: a.教材P54页 改为 b.为计算方便表44给出了1m3空气、烟气和kg灰的焓。二、烟气的焓：1.锅炉设计时烟气焓的计算: Iy=I0y+(-1)I0k+Ifh kj/kg 式(4-55) 式中,理论烟气的焓: 式(4-56)飞 灰 的 焓 :

28、 式(4-56)当 时,才计入 Ifh 。2.锅炉运行时烟气焓的计算（不讲）3.有烟气再循环时烟气焓的计算: 解释烟气再循环: 画图。 锅 炉 原 理 教 案备 注 自学: 86页。 Iyz=Iy+rIc 式(4-62)式中, r=Vz/Vc再循环率。混合后的烟气温度,。 44 锅炉热平衡一、概述: 锅炉热平衡的组成 (画图,层燃炉热平衡示意图)锅炉热平衡方程式:Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=Qr, kj/kg 式(464)式中, Qr锅炉的输入热量, kj/kg Q1锅炉有效利用热, kj/kg Q2排烟热损失, kj/kg Q3气体不完全燃烧热损失(机械未完全燃烧热损失) , kj/

29、kg Q4固体不完全燃烧热损失(化学未完全燃烧热损失) , kj/kg Q5散热损失, kj/kg Q6灰渣不完全燃烧热损失(燃煤锅炉) , kj/kg式(464)两端同时除以Qr,乘以100,得: (Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)/Qr100=Qr/Qr100 令:,则得: q1+q2+q3+q4+q5+q6=100 式(465) 2.正平衡效率:正Q1/Qr100 式(484) 锅 炉 原 理 教 案备 注3.反平衡效率:反100(q2+q3+q4+q5+q6) 式(485)4.燃烧效率: r=100-(q3+q4) 式(488)二、锅炉输入热量Qr Qr= Q+ir+Qwr+Qzq

30、 式(466)式中, Q收到基低位发热量, kj/kg; ir燃料的物理显热,kj/kg; 见式(467)、(468) Qwr外来热源加热空气时,kj/kg; 见式(470) Qzq蒸汽雾化重油带入的热量kj/kg; 见式(471) 近似计算（燃煤锅炉）: Qr Q三、锅炉有效利用热Q1式中, B燃料消耗量, kg/s Dgr过热蒸汽的流量, kg/s; Dzr再热蒸汽的流量, kg/s;Dzy自用蒸汽的流量, kg/s; Dpw连续排污量,kg/s; i”gr过热蒸汽出口焓, kj/kg igs给水的焓, kj/kg; izr再热蒸汽出口焓, kj/kg izr再热蒸汽人口焓, kj/kg;

31、 izy自用蒸汽的焓, kj/kg空气预热器出口热风带入锅炉的热量,属于热量内循环,不计入Q1四、各项热损失：1.固体不完全燃烧热损失 (1)q4的计算(运行、测试) 利用灰平衡法测试、计算q4：锅 炉 原 理 教 案备 注1)火床炉: 2)流化床锅炉: , 3)煤粉炉: , 式(4-77) (2)q4的选取(锅炉设计时):按标准选取。 (3)影响q4主要因素(补充内容)2.气体不完全燃烧热损失：(1)q3的计算(运行、测试) , 式(4-79)(2)q3的选取(锅炉设计时):按标准选取。 (3)影响q3主要因素(补充内容)3.排烟热损失：4.散热损失：5.其他热损失（灰渣物理热损失）6.影响

32、各项热损失的)7.最佳过量空气系数的确定(补充内容)锅 炉 原 理 教 案备 注五、燃料消耗量与计算燃料消耗量注：补充保热系数六、国外热损失计算的其他方法(不讲)七、锅炉热效率实验(见实验指导书)锅 炉 原 理 教 案备 注第五章 煤粉制备 51 煤粉的特性煤粉的一般特性：1、形状不规则，d0,R90一定时，n,则 R200，即大于200的颗粒少。R200一定时，n,则R90，即小于90的颗粒少。R90,则b，煤粉粗；R90,则b，煤粉细；锅 炉 原 理 教 案备 注煤粉经济细度：1、概念：使锅炉不完全燃烧损失、磨煤电耗及金属磨损的总和最小的煤粉细度，称为经济细度。经济细度由锅炉燃烧试验确定；

33、2、影响煤粉经济细度的因素：挥发分高，煤粉可以粗些；均匀性指数大，煤粉可以粗些；炉膛燃烧强度大，煤粉可以粗些； 52 煤的可磨性与磨损性煤的可磨性系数：国际标准：哈德格罗夫法（Hardgrove法），测定哈氏可磨性指数HGI：将经过空气干燥、粒度为0.631.25mm的煤样50g，放入哈氏可磨性试验仪。施加在钢球上的总作用力为284N，驱动电动机进行研磨，旋转60转。将磨得的煤粉用孔径为0.71mm的筛子在震筛机上筛分，并称量筛上与筛下的煤粉量。用下式计算哈氏可磨性指数：HGI=13 + 6.93G式中：G为孔径0.71mm筛子筛下煤样质量，g。由所有总煤样重量减去筛上筛余量求得。全苏热工所：

34、将质量相等的标准煤和试验煤由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时，所消耗能量的比值。Kkm=0.0034(HGI)1.25 + 0.61煤的磨损性指数：表示磨损的轻重程度；旋转磨损试验仪；冲刷式磨损试验仪：锅 炉 原 理 教 案备 注 53 中速磨煤机及制粉系统中速磨煤机：低速磨煤机、中速磨煤机、高速磨煤机；结构分四部分：驱动装置、碾磨部件、干燥分离空间以及煤粉分离和分配装置。RP型碗式磨煤机：浅碗形磨盘；MPS型磨煤机：E型磨煤机：电耗：RP型磨 MPS型磨 MPS型磨 RP型磨 8000h比较：E型磨适用Ke 3.5；MPS型磨适用Ke 2.0；RP型磨适用Ke 3.5的煤；（3）对杂质不

35、敏感；（4）能磨制高水分煤；（5）结构简单，故障少；双进双出钢球磨煤机：三、钢球磨煤机的制粉系统：双进双出钢球磨煤机直吹式系统：双进双出钢球磨煤机半直吹式系统：球磨煤机中储式制粉系统：缺点：（1）系统复杂庞大，初投资大；（2）易产生煤粉沉积，增加爆炸危险性；（3）漏风大，输粉电耗大，锅炉效率降低。优点：（1）输粉均匀，响应快；（2）存粉量大，出力不受锅炉限制，经济运行；（3）煤粉可调配，提高了可靠性。【A】钢球磨煤机热风送粉中间储仓式制粉系统锅 炉 原 理 教 案备 注【B】钢球磨煤机乏汽送粉中间储仓式制粉系统 55 风扇磨煤机及制粉系统风扇磨结构特点：用于燃用褐煤机组，n 400r/m，高速

36、磨煤机，采用直吹式系统；特点：（1）干燥能力强；（2）结构简单，尺寸小，金属消耗量少；（3）磨损大；【A】风扇磨煤机单介质（热风）干燥直吹式制粉系统锅 炉 原 理 教 案备 注 【B】风扇磨煤机双介质（热风、炉烟）干燥直吹式制粉系统【C】风扇磨煤机三介质（热风、高温炉烟、低温炉烟）干燥直吹式制粉系统锅 炉 原 理 教 案备 注第六章 燃烧过程的基本理论 61 化学反应速度及影响因素化学反应速度：燃烧反应是一种发光发热的高速化学反应；1、均相反应和多相反应：2、反应速度可以用某一反应物浓度减少的速度表示，也可以用生成物浓度增加的速度表示。3、影响因素：（1）反应物性质；（2）反应物的浓度；（3）

37、温度；（4）压力；（5）是否有催化剂或连锁反应。质量作用定律：意义：反映浓度对化学反应速度影响的；概念：在温度不变时，化学反应速度与该瞬间各反应物浓度幂的乘积成正比。各反应物浓度的幂指数等于其相应的化学计量系数。k1、k2为正、逆反应速度常数，对于一定的化学反应，只与温度有关，与浓度无关；3、应用条件：按其化学反应计量方程式一步完成；理想气体在均相反应。阿累尼乌斯定律：1、意义：反映温度对化学反应影响：锅 炉 原 理 教 案备 注k0：频率因子；E：活化能；R：通用气体常数；T：热力学温度；活化能E、频率因子k0都与温度无关；活化能E：使分子接近和破坏反应分子化学键所必须消耗的能量，也就是发生

38、反应所需要的能量。压力对化学反应速度的影响：P，反应速度加快；催化作用：连锁反应： 62 煤、焦碳和煤粉的燃烧煤燃烧过程的四个阶段：预热干燥阶段；挥发分析出并着火阶段；燃烧阶段；燃尽阶段；最重要的是着火和燃尽；着火是前提，燃尽是目的。碳的燃烧反应：一次反应：二次反应：锅 炉 原 理 教 案备 注碳的多相燃烧特点：特征：物质在相的分界表面上发生反应；燃料与氧化剂的相态不同。参与燃烧反应的气体分子（氧）向碳粒表面的转移与扩散；气体分子（氧）被吸附在碳粒表面；被吸附的气体分子（氧）在碳表面发生化学反应，生成燃烧产物；燃烧产物从碳表面上解吸附；燃烧产物离开碳表面，扩散到周围环境中；多相燃烧反应的燃烧区

39、域：多相燃烧反应分为动力燃烧区、扩散燃烧区和过渡燃烧区。当k时，动力燃烧区，t 1000，提升温度是强化燃烧的手段；当 1400，要强化燃烧，加强碳粒与氧的扰动混合；动力燃烧区与扩散燃烧区之间有一个过渡燃烧区，化学反应速度与氧的扩散速度比较接近，两者都不能忽略，要强化燃烧，既提升温度，又要加强碳粒与氧的扰动混合。锅 炉 原 理 教 案备 注 64 影响煤粉气流着火的因素一、煤粉气流着火的特点：【A】煤粉气流通过湍流扩散和回流，卷吸周围高温烟气；同时受到炉膛四壁及高温火焰辐射，被迅速加热至着火。【B】着火过早，烧坏喷口，也易结渣；着火太迟，增大机械不完全燃烧损失，火焰中心上移，对流受热面结渣。二

40、、着火热及其影响因素：1、着火热：将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为-。它包括加热煤粉及一次风，并使煤粉中水分蒸发、过热所需要的热量。2、影响着火的因素：燃料的性质：挥发分，着火温度；水分，着火温度；灰分，着火温度；细度，着火温度。炉内的散热条件：燃烧带煤粉气流的初温：一次风量和风速：燃烧器的结构特性：尺寸、一、二次风混合点；锅炉负荷： 65 燃烧的完全条件一、燃烧效率：二、完全燃烧条件：供应充足而又合适的空气量；适当高的炉温；空气和煤粉的良好扰动和混合；在炉内要有足够的停留时间；锅 炉 原 理 教 案备 注煤粉炉及燃烧设备7-1 煤粉炉的炉膛及燃烧器一、煤粉炉的炉膛：作用：保证燃料的完全

41、燃烧，又要合理组织炉内热交换、布置合适的受热面满足锅炉容量的要求。合理布置燃烧器，使燃料能迅速着火，并有良好的炉内空气动力场，使各壁面热负荷均匀；充满度好，无死滞区和旋流区，避免火焰冲墙和结渣；炉膛要有足够的容积和高度，保证燃料完全燃烧；能够布置合适的蒸发受热面，以满足容量的需要；同时保证合适的炉膛出口烟温，保证炉膛出口后的对流受热面不结渣和安全工作；炉膛的辐射受热面应具有可靠的水动力特性，保证其工作的安全；炉膛结构紧凑，金属及其他材料用量少；便于制造、安装、检修和运行；炉膛容积热负荷：炉膛截面积热负荷：燃烧器区域壁面热负荷：炉膛壁面热负荷：Bj：计算燃料消耗量；Q：炉膛辐射吸热量；F：炉膛水

42、冷壁面积；锅 炉 原 理 教 案备 注二、燃烧器：一次风：携带煤粉进入燃烧器的空气；二次风：煤粉气流着火后送入炉膛的空气；三次风：中储仓式制粉系统热风送粉时，磨煤机干燥原煤后排出的乏气，含有10%15%的细小煤粉；对燃烧器的基本要求：能使煤粉气流稳定地着火；着火后，一、二次风能及时合理混合，确保较高的燃烧效率；火焰在炉内的充满度好，且不会冲刷炉墙，避免结渣；有较好的燃料适应性和负荷调节范围；阻力较小；能减少NOx的生成，减少对环境的污染；燃烧器分为直流燃烧器和旋流燃烧器7-2 旋流燃烧器及其布置旋流射流的特点：旋转射流不但具有轴向速度，而且具有切向速度，初期扰动强烈，衰减的快，射程短；燃烧器出

43、口一段距离内轴线上轴向速度为负值，有中心回流区，着火由内、外边界同时开始；扩展角大。旋流强度及其影响：旋流强度M：旋转动量矩K：轴向动量（1）n很小时，气流不旋转或旋转很弱，无中心回流区，或回流区很小，称为封闭气流；n 不断增大，回流区出现或增大，当回流区延长到主气流速度很低时才封闭，这种气流称为开放气流；n再不断增大，扩展角随之增大，气流锅 炉 原 理 教 案备 注外侧压力小于中心回流区压力，内外压力差的作用下，形成全扩散射流。气流离开燃烧器后，贴墙运动，称为飞边。（2）随着n的增加，回流区先增加后又缩短，回流区太短，不能回流高温烟气，因此n要适当，既保证射流是开放射流，又要使高温烟气能回流

44、到火炬根部，加速着火和燃烧；（3）扩展角随旋流强度增大而增大，对着火有利；（4）旋流射流射程随着旋流强度增大而减小，火炬长度应适当。常用的旋流燃烧器：单蜗壳扩锥型旋流燃烧器：双蜗壳旋流燃烧器：轴向叶片旋流燃烧器：切向叶片式旋流燃烧器：旋流燃烧器的布置方式：(a)前墙布置 (b)两面墙布置 (c)半开炉膛对冲 (d)炉底布置（e）炉顶布置 (b-1) 两面墙交错布置 (b) 两面墙交错布置锅 炉 原 理 教 案备 注7-3 直流燃烧器及其布置直流射流的基本特征：湍流射流；等温自由射流；射流边界流体微团与周围气体发生热量、质量和动量交换，周围气体卷吸到射流中来； wx=0 wx x w0 wm 初

45、始段 基本段 x（f）等温自由射流的结构特性及速度分布等速核心区；外边界；内边界；转折截面；初始段（喷口直径的24倍）；基本段；源点；扩展角；射程：是指射流某一截面上的轴线速度wm降低到某一不为零的数值时，该截面与喷口之间的距离。扩展角决定了外边界线，决定了射流的形状。四角布置切圆燃烧方式直流燃烧器及其布置：1、直流燃烧器喷口的排列方式：均等配风方式：烟煤、褐煤型配风方式，CE公司，当Vdaf13%时，采用均等配风；分级配风方式：无烟煤、贫煤型配风方式，劣质烟煤也常采用分级配风； 周界风 夹心风 十字风锅 炉 原 理 教 案备 注周界风：卷吸高温气流，保护一次风喷口；夹心风：及时补充着火后所需

46、空气；提高一次风刚性；强化湍流脉动，利于混合；减少了射流的扩展角，防止冲墙结渣；十字风：补充氧气；2、切圆燃烧方式直流燃烧器的主要热力参数：二次风率根据Vdaf和着火条件确定。3、切圆燃烧方式直流燃烧器的布置： (a)正四角布置 (b)正八角布置 (c)大切角正四角布置 d)两角相切，两角对冲方式 (e)正反双切圆方式 (f)双室炉膛切圆方式(g)同向大小双切圆方式 (h)大切角双室炉膛方式锅 炉 原 理 教 案备 注四角切圆布置应考虑旋转残余的影响；4、切圆燃烧时炉内气流的偏斜：影响气流偏斜的原因：（1）一、二次风的动量；（2）假想切圆的直径；（3）炉膛的断面形状；（4）燃烧器两侧的补气条件

47、；（5）直流燃烧器结构特性：喷口的形状（h/b）影响刚性；7-4 煤粉火炬的稳燃技术煤粉火炬的稳燃措施：国外采用的稳燃措施：（1）敷设燃烧带；（2）热风送粉；（3）较低的一次风速和一次风率；（4）减小颗粒细度；（5）控制最低运行负荷以及采用性能良好的燃烧器。“三高区”理论：高温、高煤粉浓度和适当高的氧浓度。WR燃烧器： CE公司设计，全名是直流式宽调节比摆动式燃烧器；浓淡燃烧器。火焰稳定船式直流燃烧器：钝体燃烧器：煤粉预燃室：旋流煤粉预燃室：大速差同轴射流煤粉预燃室：7-5 W形火焰燃烧方式W形火焰燃烧方式的特点：无烟煤、贫煤着火区保持高温，加速着火，并有足够长的燃烧行程；美国FW公司的U形火

48、焰燃烧方式，英国BBC公司的W形火焰燃烧方式（或称双U形火焰燃烧方式）。W形火焰的炉内燃烧过程分为三个阶段：第一阶段为着火的起始阶段，煤粉在低扰动状态下着火和初步燃烧，空气锅 炉 原 理 教 案备 注以低速、少量送入，以免影响着火；第二阶段为燃烧阶段，已着火的煤粉气流先后与以二次风、三次风形式送入的空气强烈混合，形成猛烈的燃烧；第三阶段为辐射换热和燃尽阶段，燃烧生成的烟气向上流动进入上部辐射炉膛后，除继续以低扰动状态使燃烧趋于完善外，烟气一边流动，一边对受热面进行辐射热交换。W形火焰燃烧方式的主要特点：燃烧中心在喷口附近，前后拱的辐射和燃烧带，都有利于低挥发分煤的着火和燃烧；空气逐步加入，实现

49、分级配风、分级燃烧，不但利于着火、燃烧，而且可控制低的过量空气系数和低NOx生成量；火焰行程长，增加煤粉停留时间，利于燃尽；火焰在炉膛底部转弯180向上流动时，使部分飞灰分离出来，减少烟气中飞灰含量；可采用直流燃烧器或轴向可动叶轮旋流燃烧器，也可用高浓度煤粉燃烧器，有利于组织良好的着火、燃烧；负荷变化时，下部着火炉膛中火焰中心温度变化不大，有良好的负荷调节性能，低负荷可不投油或少投油。W形火焰燃烧方式所用的燃烧器：带旋风子分离器的高浓度煤粉燃烧器：支流缝隙式燃烧器：改良一次风煤粉浓淡分离的高浓度煤粉燃烧器：锅 炉 原 理 教 案备 注7-5 水冷壁粘污、结渣及安全运行水冷壁粘污、结渣的特点及其

50、对锅炉运行的影响：粘污和结渣会降低水冷壁的传热能力；炉膛出口烟温升高，易使屏式和对流式过热器粘污和结渣，导致传热温压增大，引起超温；粘污和结渣会加剧过热器和再热器的吸热不均；形成高温腐蚀；影响锅炉经济性。结渣：高温烟气夹带的熔化或部分熔化的粘性颗粒粘结在炉墙或受热面上，形成灰渣层。粘污可分为高温灰沉积和低温灰沉积两种；粘污和结渣分为四种类型：机械沉积；粘结沉积物；烧结性积灰；熔渣层；二、水冷壁高温腐蚀；1、硫酸盐型腐蚀：一种是灰渣层中的碱金属硫酸盐与SO3共同作用产生腐蚀；另一种是碱金属焦硫酸熔盐腐蚀；2、硫化物型腐蚀：3、SO2 、SO3的生成及腐蚀：4、硫化氢气体腐蚀：三、防止高温腐蚀的可

51、能措施：采用低氧燃烧技术；采用烟气再循环降低温度和SO3的含量；合理配风和强化炉内湍流混合，避免局部还原性气氛；合理控制煤粉细度；防止管壁温度过高；加强调节，避免局部缺氧、着火困难、燃烧不稳定和局部结渣；采用抗腐蚀材料；锅 炉 原 理 教 案备 注四、炉膛的外爆与内爆：外爆：燃料爆燃，水冷壁严重爆管和析铁氢爆；内爆：大型锅炉的引风机产生较大负压，足以超过炉墙所能承受的限度；机组甩负荷或其他原因引起炉膛熄火，烟气温度骤降，由于送、引风机挡板的缓慢调节速度，无法及时改变送进或排出炉膛的流量，因此导致炉膛压力迅速降低。锅 炉 原 理 教 案备 注第八章 过热器和再热器的运行问题8-1 汽温调节一、过

52、热器与再热器的汽温特性：汽温特性：锅炉负荷变化时，过热器与再热器出口的蒸汽温度跟随变化的规律。汽温特性：辐射受热面 D，T；对流受热面 D，T。 1汽温 汽温 额定汽温 额定汽温 2 1 3 2 50 100% 50 100%(b)给水温度：tgs，T；tgs，T过量空气系数：，T；，T。火焰中心位置：h，T；h，T。燃料性质、种类：油、气，h，T；煤h，T； Vdaf，T；Vdaf，T；水分辐射受热面、再热器出口T，对流受热面T；受热面沾污：辐射受热面沾污，对流受热面T；对流受热面沾污，T锅炉吹灰与排污：吹灰，辐射T，对流T。二、蒸汽温度调节方法：1、喷水减温方法：笛管式、旋涡式减温器；2、

53、汽汽交换器；3、蒸汽旁通法：锅 炉 原 理 教 案备 注 再热器B 过热器A 再热器A蒸汽旁通法调节再热蒸汽4、烟气再循环： 省煤器5、分隔烟道挡板： 过热器 再热器 省煤器 省煤器锅 炉 原 理 教 案备 注6、改变火焰中心：8-3 热偏差热偏差：概念：由于诸多因素的影响，导致各平行管圈吸热量各不相同，管内蒸汽的焓增i也不同，这种现象称为过热器（或再热器）的热偏差；偏差管焓增ip与管组平均焓增ipj之比，热偏差系数。q：吸热不均系数；A：结构不均系数；G：流量不均系数；吸热不均：温度场、速度场是造成吸热不均的主要原因；锅炉炉膛中烟气温度场和速度场本身的不均匀性；炉膛出口处烟气流的扭转残余将导

54、致进入烟道内的烟气温度和流速的分布不均匀。运行操作不正常引起炉内温度场和速度场不均匀。（燃烧器、一、二次风、煤粉浓度不均，水冷壁结渣）横向节距不均匀，形成烟气走廊；局部结渣，造成堵塞，导致烟速分布不均；屏式过热器受辐射曝光不均匀；锅 炉 原 理 教 案备 注流量不均匀：吸热不均的影响；联箱内压力变化的影响：（蒸汽流速、沿程摩擦阻力和重位压头的变化） p1 p1 P2 p2 p1 p1 p p P2 P2 L L减轻热偏差的方法：受热面分级布置；采用大直径中间混合联箱；按受热面热负荷分布情况划分管组；联箱连接管左右交叉布置；正确选择联箱的结构和连接型式；加装节流圈；利用流量不均匀来消除吸热不均；

55、8-4 沾污及高温腐蚀过热器与再热器沾污的特点及影响：高温烧结性积灰（碱金属氧化物与硫化物反应生成）高温腐蚀的防止措施：控制管壁温度；采用低氧燃烧技术；选择合理的炉膛出口烟温；定时吹灰；合理组织燃烧，改善炉内空气动力及燃烧工况。锅 炉 原 理 教 案备 注 第九章 尾部受热面的运行问题 导 言：锅炉技术的专项研究 三大部件、三大问题、三大要素研究对象：画图，布置于锅炉尾部竖井的过热器（再热器）、省煤器、 空气预热器等对流受热面，亦称低温受热面。问题提出：积灰、磨损、腐蚀老、大、难问题。也是目前锅炉技术中 亟待解决的重要专题之一。研究要点：发生机理、影响因素、技术措施。重要意义：延长锅炉寿命、节

56、约金属材料。惊人数字： 92年有关资料统计，每年全世界电站锅炉和工业锅炉，因磨损而切削掉的金属、因腐蚀变成其他物质而脱落的金属、因积灰、结垢而浪费的金属达几百万吨，相当于吃掉23个鞍山钢铁公司（如果我没记错的话，鞍钢年产量大约120150万吨）。参考资料：浙大芩可法著，“锅炉受热面的积灰、腐蚀和磨损”9-1 尾部受热面的积灰布置在锅炉尾部竖井中的再热器、省煤器和空气预热器。烟气温度比较低，一般在600以下，亦称为低温受热面。细小的颗粒(小于30m)沉积在受热面而上形成松软的积灰。 积灰的部位：在背风侧 (图91)；积灰形状：楔形。 积灰的平衡：当积灰达到一定程度后，由于气流速度和灰层重力作用，

57、积灰可自行剥离，灰层不在加厚，这一状态称为积灰的平衡状态。 一、影响积灰的主要因素：粒 径：粒径小易积灰，粒径大不易积灰。管 径：管径小易积灰，管径大不易积灰。锅 炉 原 理 教 案备 注 烟 速：烟速小易积灰(3m/s)，烟速大不易积灰(大于8 m/s)粗糙度：粗糙面易积灰，光滑面不易积灰。烟 温：烟温高易积灰，烟温低不易积灰。管排列方式：顺列易积灰，错列不易积灰。纵向节距：顺列S2小易积灰，错列S2小不易积灰。 二、防止或减轻积灰的主要措施：选择合理的烟气流速。尽量采用小管径、错列布置。设置良好的吹灰装置并定期及时吹扫。 92 尾部受热面的磨损 低温下灰粒较硬(450以下)，含灰气流冲刷到

58、受热面管子上，在灰粒撞击和切削的作用下，使金属颗粒脱离母体而造成管子减薄的现象，称为磨损。省煤器和空气预热器是锅炉中最易磨损的部件。磨损区域一般在管子的迎风面90。的扇区内，特别是与来流方向夹角为45。的地方。一、磨损厚度的计算：(略：式91，要求学生会定性分析)式中各项的物理意义见教材197页二、影响磨损的主要因素：烟速：3.3次方成正比。即：Wy,ms；管子排列方式：ms错列 ms顺列；冲刷方式管外：ms横向ms纵向;飞灰粒径：d粒 磨损 【注】当d粒大到一定程度，其磨损量增加缓慢(图95)。磨损角度：图94，磨损最严重4045。飞灰浓度： 磨损管壁硬度：硬度,ms，即合金钢比碳钢耐磨；管

59、壁温度：随壁温升高，氧化膜硬度增大，磨损减轻； 壁温再升高，由于氧化膜与金属膨胀系数不 同，使氧化膜脱落，磨损又加重。图96。锅 炉 原 理 教 案备 注 烟气温度：烟温高，灰粒软，磨损轻；反之重。气流方向：因重力作用，向下流动，磨损重；向上流动，磨损轻。烟气成分：烟气中含有SO2、H2S、H2O、O2等腐蚀气体，氧化膜破坏，磨损加重。 可见腐蚀与磨损交替进行，恶性循环！烟气走廊：烟气分布不均匀，形成烟气走廊，磨损加重。燃料性质：硬度：硬度高磨损重，硬度低磨损轻； 灰分：灰分大磨损重，灰分低磨损轻。三、尾部热面的防磨措施：选择合理的烟气流速。 注：烟速过低传热系数小、易积灰。减少烟气走廊，避免

60、烟气分布不均。 注：设计时严格控制边关或弯与于炉内墙间距（画图说明）。控制飞灰浓度不均：竖井转弯处加导流板（画图说明）加装防磨措施。 例如：防磨角钢、防磨盖板、防磨钢筋、护瓦、护帘等， 见图99、910、911。局部受热面和易磨部件选用厚壁管。 例如：再热器、省煤器的前几排管；流化床锅炉的埋管。采用较大的横向管节距S1。减少过量空气系数及漏风系数。减少灰粒直径、减少煤粉细度。可能的话，采用烟气自下而上的流动。防磨新技术介绍： 膜式省煤器管； 鳍片管省煤器；例：电院动力系 外螺纹管省煤器；例：电院课题组，“天河”、“乌糖”。 炉内除尘（前置分离器）；电院动力系，东电项目。 流线型铸铁省煤器；电院