锅炉原理及运行ch理论基础

1、锅炉原理及运行1锅炉原理及运行内容教材：王世昌 主编 锅炉原理基础内容：煤粉锅炉的结构、原理、性能、计算2第一章 导读1，基本要求：掌握传热学、工程热力学、工程流体力学基本知识；掌握异相反应动力学理论；掌握气固两相流动的基本概念；2，重点：锅炉机组与基本理论之间的关系3，难点：锅炉机组3，关键词：本体、辅机3第一章 理论基础概述第一节 传热学基础第二节 工程热力学基础第三节 工程流体力学基础第四节 异相反应动力学基础第五节 蒸汽净化理论第六节 气固两相流动理论基础第七节 电站锅炉机组构成与工作原理41.1 传热学基础1，导热2，对流3，辐射4，换热器51.1 传热学基础1，导热傅立叶定律t2t

2、1q 当两侧壁温恒定时，垂直于温度场方向上的，单位面积上的导热量与两侧壁温之差t、材料的导热系数、壁厚的倒数1/三者的乘积成正比。一般来说，导热系数随着温度的变化非线性地变化61.1 传热学基础2，对流换热牛顿冷却定律tf 假设流体的温度为常数tf，壁面的温度为tb， t=tf-tb0。在温度场法线方向上，单位面积上对流换热量与温差t、对流换热热系数的倒数的乘积成正比。tbq71.1 传热学基础2，对流换热牛顿冷却定律tf 烟气侧对流换热系数1与烟气速度的n次幂成正比，n=0.60.8。 由于水和水蒸汽的对流换热系数2 1 ，因此，锅炉锅侧受热面的主要热阻集中在烟气一侧。tbq81.1 传热学

3、基础3，辐射换热斯蒂芬-玻尔兹曼定律tf 假设热源温度为T1(K)，冷源温度为T2(K)，单位面积上辐射换热量与斯蒂芬-玻尔兹曼常数0、系统黑度、(T41-T42)的乘积成正比。tbq斯蒂芬-玻尔兹曼常数 0=5.6710-8 W/(m2K4)91.1 传热学基础4，换热器定义：进行热交换的工业装置。换热器的类型：（1）间壁式换热器；（2）混合式换热器；（3）蓄热式换热器锅炉：燃烧微分反应器与换热器的一体化蒸汽发生工业装置。锅炉中使用的的换热器：炉侧：空气预热器锅侧：水冷壁、过热器、再热器、省煤器101.1 传热学基础4，换热器111.1 传热学基础4，换热器说明：空气预热器是炉侧受热面。12

4、1.2 工程热力学基础1，理想气体状态方程2，水和水蒸汽的热力循环3，锅炉涉及的水和水蒸汽的热力过程4，汽包与直流锅炉的工质热力过程区别131.2 工程热力学基础1，理想气体状态方程p压力，PaV容积，m3n摩尔数T绝对温度，KR通用气体常数， J/(molK)141.2 工程热力学基础1，理想气体状态方程理想气体：分子之间发生弹性碰撞的气体。可以被近似当作理想气体的气体：（1）空气： 79%N2+21% O2 二次风（2）烟气：N2, CO2, O2, H2O, SO2, NOx, 飞灰颗粒151.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环锅炉HPIPLPLP161.2 工程热力学基础2，水

5、和水蒸汽的热力循环省煤器：是高压加热器在锅炉侧的延伸；亚临界锅炉省煤器出口水温没有达到饱和温度，超临界锅炉省煤器出口水温没有达到374.15。低压加热器、除氧器、高压加热器是省煤器在汽轮机一侧的延伸。低压加热器、除氧器、高压加热器、省煤器都是加热给水的设备。171.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环（1）水的临界参数：临界压力 pcr=22.125 MPa临界温度 tcr=374.15 （2）亚临界与超临界热力循环过程见下面的幻灯片。181.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环：朗肯循环亚临界锅炉热力过程：过程7-8：低压加热器、除氧器、高压加热器过程8-1：省煤器过程1-2：水

6、冷壁过程2-3：过热器过程4-5：再热器亚临界锅炉：流过水冷壁时，一部分工质被加热成饱和蒸汽，循环倍率K=4.3左右191.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环：朗肯循环超临界锅炉热力过程：过程6-1：低压加热器、除氧器、高压加热器过程1-2：省煤器、水冷壁、过热器过程3-4：再热器超临界锅炉：流过水冷壁时，所有工质被加热成超临界压力蒸汽，循环倍率K=1.0201.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环：朗肯循环在T-s图上，给水加热过程线在饱和水线的左侧，偏移量非常小。211.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环：朗肯循环在T-s图上，压力越高，给水加热过程线距离饱和水线左侧

7、偏移量越大。221.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环：朗肯循环饱和水线、饱和蒸汽线、拟临界温度线。231.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环：朗肯循环i - p 图饱和水线、饱和蒸汽线241.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环：朗肯循环i - p 图饱和水线、饱和蒸汽线亚临界直流锅炉过热蒸汽（First Steam）和再热蒸汽（Second Steam）251.2 工程热力学基础2，水和水蒸汽的热力循环：朗肯循环i - p 图饱和水线、饱和蒸汽线亚/超临界直流锅炉过热蒸汽（First Steam）和再热蒸汽（Second Sream）261.3 工程流体学基础不可压缩

8、单相流体总流能量方程伯努力方程的意义：流速高的位置静压低p静压，Pa流体密度，kg/m3w 流体速度，m/sh 高度，mg 重力加速度，9.80665m/s2271.4 异相反应动力学基础1，质量作用定律2，阿累尼乌斯定律3，气体、液体、固体燃料火焰的特点4，燃烧所处的区域5，煤块、煤粉燃烧反应、脱硫脱硝反应281.4 异相反应动力学基础1，质量作用定律化学反应 aA+bB=gH+hH kA反应速率常数CA反应物A的浓度质量作用定律的意义：反应物浓度越高，反应速率越快。291.4 异相反应动力学基础2，阿累尼乌斯定律化学反应 aA+bB=gH+hH kB反应速率常数； CB反应物A的浓度fA固

9、体反应物参与反应的表面积质量作用定律的意义：固体反应物表面积越大，反应速率越快。因此，要将原煤磨制成煤粉，将煤块的体相尽可能多地转化成表面相，煤粉锅炉的燃烧原理就在于此。301.4 异相反应动力学基础3，气体、液体、固体燃料火焰的特点（1）气体燃料火焰：预混火焰部分预混火焰扩散火焰311.4 异相反应动力学基础321.4 异相反应动力学基础3，气体、液体、固体燃料火焰的特点（2）液体、固体燃料火焰的类型扩散火焰O2CO2C331.4 异相反应动力学基础4，燃烧所处的区域（1）动力区：低温下：燃烧反应速度气体扩散速度341.4 异相反应动力学基础5，煤块、煤粉燃烧反应、脱硫脱硝反应（1）煤块反应

10、：中温：过渡燃烧，着火热低（2）煤粉燃烧：高温：扩散燃烧，着火热高燃尽时间：1.82.5s（3）脱硫反应：低温：反应速度非常慢。对于湿法烟气脱硫工艺，随着反应的进行，脱硫剂颗粒粒径增加。351.4 异相反应动力学基础5，煤块、煤粉燃烧反应、脱硫反应（4）烟气脱硝反应：均相（气相）反应：烟气脱硝工艺需要消耗液氨。361.5 蒸汽净化理论1，亨利定律挥发性溶质的稀溶液中，溶质在稀溶液中的分压与溶质在溶液中的浓度成正比。要降低蒸汽中的含盐量，必须对给水进行净化。除去给水中的各种杂质，从而使蒸汽含盐量降低。2，分配定律盐在蒸汽中的溶解度与饱和水中的溶解度之比等于常数 。371.5 蒸汽净化理论3，蒸汽

11、净化原理用来自省煤器的含盐量很低的清洁水清洗含盐的饱和蒸汽，就可以使蒸汽中的大部分盐转移到水中。汽包锅炉通过在汽包内设置连续排污管降低汽包中水的盐浓度。381.6 气固两相流动理论基础背景介绍：循环流化床（CFB）锅炉已经成为燃烧无烟煤和各种生物质的电站锅炉炉型之一。1，基本概念2，气固两相流动的类型3，床层阻力特性4，大型CFB锅炉容易出现的故障391.6 气固两相流动理论基础1，基本概念临界流化速度Geldart A类颗粒 2090微米循环流化床内循环分离器回料器401.6 气固两相流动理论基础2，气固两相流动的类型（1）固定床（2）鼓泡床（3）湍流流态化（4）快速流态化CFB锅炉（5）气

12、力输送 煤粉锅炉411.6 气固两相流动理论基础3，床层阻力特性窄筛分物料：存在解锁现象宽筛分物料：不存在解锁现象ug(m/s)p (Pa)421.6 气固两相流动理论基础4，大型CFB锅炉容易出现的故障4.1 沟流；4.2 节涌；4.3 翻床CFB锅炉可以设计成燃用任何固体燃料。对于某一台现役CFB锅炉来说，燃料适应性也是存在局限性的。431.7 电站锅炉机组构成与工作原理1，电站锅炉基本结构和工作原理原煤经过制粉系统被磨成煤粉煤粉+空气燃烧形成高温烟气高温烟气加热给水，成为温度、压力、流量合格的过热蒸汽；同时加热来在中压缸的低压低温蒸汽，成为温度、压力、流量合格的再热蒸汽；441.7 电站

13、锅炉机组构成与工作原理2，电站锅炉的热源分类2.1 煤粉锅炉：大约占 95%2.2 CFB锅炉：大约占 23%2.3 余热锅炉：大约占 0.51%451.7 电站锅炉机组构成与工作原理3，电站锅炉的蒸发受热面工质流动方式分类3.1 自然循环锅炉3.2 控制循环锅炉3.3 低倍率循环锅炉3.4 复合循环锅炉3.5 直流锅炉（本生锅炉，超临界锅炉唯一形式）4，锅炉机组锅炉本体+锅炉辅助机械461.7 电站锅炉机组构成与工作原理G471.7 电站锅炉机组构成与工作原理sT123456789亚临界自然循环锅炉的水和水蒸汽加热过程临界点C.P.x0=0.23部分水被加热成饱和蒸汽481.7 电站锅炉机组构成与工作原理sT123456789亚临界