电站锅炉计算公式教学课件

《电站锅炉》内容提要

第一章绪论

第三章煤粉制备及其系统

第五章煤粉炉与燃烧设备

第七章锅炉受热面烟侧运行问题

第九章汽包及蒸汽净化

第二章锅炉燃料及热力辅助计算

第四章燃烧过程的基本理论

第六章锅炉受热面及其工作特点

第八章锅炉水动力特性与传热

第十二章锅炉本体的设计与布置《电站锅炉》内容提要第一章绪论第二章锅炉燃料及

锅炉的类型

电站煤粉锅炉机组的构成

锅炉机组的工作过程

锅炉参数及技术、经济性指标

电厂锅炉发展趋势第一章绪论锅炉的类型第一章绪论锅炉的类型锅炉的分类根据不同的标准，可有多种分类方法，如表所示：分类方式锅炉类型简要说明按出口工质物态蒸汽锅炉锅炉出口工质为蒸汽热水锅炉锅炉出口工质为热水有机热载体炉有机热载体（导热油）按工质是否在受热面管内流动水管锅炉锅炉受热面管内流动的全部为工质火管锅炉锅炉受热面管内流动的全部为烟气水火管锅炉锅炉受热面管内流动的一部分为工质、一部分为烟气锅炉工质按用途电站锅炉用于发电厂带动汽轮机发电工业锅炉用于工业生产生活锅炉用于日常生活锅炉的类型锅炉的分类根据不同的标准，可有多种分类方法，如表所锅炉的类型按出口工质的压力有压锅炉锅炉中工质带有一定压力常压锅炉锅炉中工质压力与外界大气压力一致，通常指常压热水锅炉按锅炉所使用的燃料的种类燃煤锅炉锅炉中使用的燃料为煤燃油锅炉锅炉中使用的燃料为燃油燃气锅炉锅炉中使用的燃料为燃气其他燃料木材、垃圾按工质循环方式自然循环锅炉利用下降管与上升管之间的介质密度差建立循环强制循环锅炉利用水泵强制工质按一定路径循环按排渣方式固态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排除液态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流除锅炉的类型按出口工质的压力有压锅炉锅炉中工质带有一定压力常压锅炉锅炉本体辅助设备锅炉机组电站煤粉锅炉机组框图1/2锅炉锅炉本体辅助设备锅炉机组电站煤粉锅炉机组框图1/2亚临界参数自然循环燃煤锅炉2/21-汽包；2-下降管；3-分隔屏；4-后屏；5-高温过热器；6-高温再热器；7-水冷壁；8-燃烧器；9-燃烧带；10-空气预热器；11-省煤器进口集箱；12-省煤器；13-低温再热器；14-低温过热器；15-折焰角；16-排渣装置亚临界参数自然循环燃煤锅炉2/21-汽包；2-下降管；3-分

冷空气烟气烟气烟气烟囱

引风机

除尘器空气预热器

细微灰粒飞灰

（二次风）

灰渣沟

原煤排粉风机

（一次风）烟气烟气给煤机磨煤机燃烧器炉膛水平烟道尾部烟道

原煤风、粉风、粉

未燃煤粒灰渣

灰渣灰渣灰渣沟排渣装置冷灰斗

未燃煤粒未燃煤粒煤、风、烟系统1/2冷空气烟气汽机主凝结水

水水汽水混合物

给水泵省煤器汽包汽水分离器①

化学补充水

汽水混合物下降管下联箱水冷壁上联箱导汽管

水水水汽水混合物汽水混合物①饱和蒸汽过热蒸汽

过热器汽轮机调节级汽、水系统

2/2汽机主凝结水汽、水系统2/2锅炉参数额定蒸发量在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量，单位为t/h（或kg/s）1/5

最大连续蒸发量（大型锅炉）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/h（或kg/s）

蒸汽锅炉额定蒸汽参数在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数，

额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是Mpa；

额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0C。锅炉参数额定蒸发量在额定蒸汽参数，额定给水温度和使我国电站锅炉参数、容量系列

参数

容量

(t.h-1)

发电功率

MW

蒸汽压力

Mpa蒸汽温度℃给水温度℃9.8540205～225220；41050；10013.7540/540*555/555*220～250420；670125；20016.7541/541*555/555*250～2801025；100030017.3；18.1；18.3541/541*

260～2901025；2008

300；60024.2；25.3；26.4541/566*545/545*270～2901900；16506002/5我国电站锅炉参数、容量系列参锅炉机组经济性指标3/5

热效率（>90%）

净效率

燃烧效率式中Q1—

锅炉有效利用热，kJ/kg；

Q

r—

锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg；

—

锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg；

—

锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kg；、—

锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%锅炉机组经济性指标3/5热效率（>90%）

锅炉连续运行小时数（>5000）锅炉在两次检修之间的运行小时数4/5

锅炉可用率（约90%）（总运行小时数+总备用小时数）/统计期间总小时数（一年）

锅炉的事故率（约1%）锅炉总事故停炉小时数/（总运行小时数+事故停炉小时数）锅炉机组安全性指标锅炉连续运行小时数（>5000）4/5锅炉可用率（约90烟尘及有害气体排放标准项目烟尘/mg.m-3SO2/mg.m-3NOX(以NO2计)/mg.m-3中国200（城市）500（其他）1200（煤的含硫量>1%时）2100(其他)650(固态排渣炉)1000(液态排渣炉)美国40(PM10)1480560～620德国50400200日本100K值法确定410英国1004006505/5烟尘及有害气体排放标准项目烟尘/mg.m-3电站锅炉发展趋势

加快发展大容量、高参数机组

大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、设备和运行费用降低；但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在500～800MW1/1

强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术燃煤的燃气-蒸汽联合循环(燃煤硫化床燃烧联合循环及整体煤气化联合循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤、高效、低污染要求

提高运行可靠性和灵活性锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造及安装、运行维护和生产管理等各个方面；运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要（低负荷，两班制运行）；提高机组的监控水平电站锅炉发展趋势加快发展大容量、高参数机组1/1强化煤电

煤的常规特性

煤的常规特性对锅炉工作的影响

煤的分类

燃料的燃烧计算

烟气分析

锅炉热平衡

习题第二章锅炉燃料及

热力辅助计算煤的常规特性第二章锅炉燃料及

热力辅助计算

煤的工业分析成分水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)、固定碳(FC)煤的组成特性

煤的元素分析成分碳(C)、氢(H)、硫(S)、氧(0)、氮(N)

可燃元素C（固定碳和挥发分中的C）、H、S（可燃硫和硫酸盐硫）

不可燃元素（内部杂质）O、N

不可燃成分（外部杂质）M（内、外）、A

可燃气体挥发份

煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解,形成气体挥发出来1/8煤的工业分析成分水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)、过剩空气系数β与漏风系数△α造成烟通的局部堵塞，增加烟道阻力和引风机的负荷，使厂用电增大降低污染物Nox的排放式中：ηq、ηF和ηG分别为吸热、结构和流量不均匀系数设计时将整面水冷壁划分为若干个独立的循环回路；压差法水循环计算Em随出力Bm的降低而增高，在低负荷下运行不经济Vtf过大筒内风速过大，磨煤机出口煤粉过粗，粗粉分离器回粉量增大，通风电耗增大第一项为加热煤粉和一次风所需热量W形火焰炉膛由下部的拱型着火炉膛（燃烧室）和上部的辐射炉膛（燃尽室）组成。汽包筒体下部有给水管管座，连续排污管管座12和给水调节器管座管子的排列方式烟气横冲错列第二排管子磨损最大直流蜗壳式双蜗壳式轴向可动叶轮式干燥出力Bg在单位时间内将煤由原有水分干燥到所要求的煤粉水分对应的煤粉量。锅炉负荷下降，再热汽温下降，燃烧器向上摆动，过热汽温随之上升，需要增加减温水量。过大或过小，q4大采用低过量空气系数燃烧，减少SO3的生成量，降低烟气露点烟气容积二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起气流的扰动和混合的作用煤的成分基准

收到基（ar）

（原应用基y）以入炉煤（包括煤的全部成分）为基准

空气干燥基（ad）

（原分析基f）

以风干状态煤（除外部水分）为基准

干燥基（d）

（原干燥基g）

以去掉全部水分煤为基准干燥无灰基（daf）（原可燃基r）

以去掉全部水分及灰分煤为基准2/8过剩空气系数β与漏风系数△α煤的成分基准收到基（ar）（煤成分基准间的换算

不同基准之间的换算公式

X=KX0

…（2-9）

式中X0、X—

某成分原基准及新基准质量百分比，%K—

换算系数（见表2-1）例:

3/8煤成分基准间的换算不同基准之间的换算公式煤的发热量

煤的发热量（kJ/kg)单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量

低位发热量（Qnet）

烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热无法被利用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）小于高位发热量

高位发热量(Qgr)

煤的理论发热量，由实验测得的弹筒发热量（Qb）减去校正值确定（式2-10）4/8煤的发热量煤的发热量（kJ/kg)单位质量的煤完全燃烧

干燥基高、低位发热量之间的换算

式中r——水的汽化潜热，通常取r=2510kJ/kg

收到基高、低位发热量之间的换算

高、低发热量间的换算5/8干燥基高、低位发热量之间的换算发热量各基准间的换算

高位发热量(Qgr)各基准间的换算采用表（2－1）换算系数低位发热量(Qnet)各基准间的换算分三步进行已知基准的Qnet→已知基准的Qgr(式2-12等)已知基准的Qgr→所求基准的Qgr(采用上述换算系数)所求基准的Qgr→所求基准的Qnet(式2-12等)6/8发热量各基准间的换算高位发热量(Qgr)各基准间的换算采发热量相关值

标准煤收到基低位发热量为29270kJ/kg的燃料为标准煤标准煤耗量

式中、——分别为标准煤耗量与实际煤耗量

折算成分相对于每4182kJ/kg收到基低位发热量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称为折算水分、折算灰分和折算硫分

7/8发热量相关值标准煤收到基低位发热量为29270kJ/煤的灰分特性

灰分特性影响因素煤灰的化学组成

煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低煤灰周围高温介质的性质

氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低

煤的灰分特性用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定灰的变形温度DT（原t1）灰的软化温度ST（原t2）灰的流动温度FT（原t3）

8/8煤的灰分特性灰分特性影响因素煤的灰分特性8/8煤中V对锅炉工作的影响

挥发分VV的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度越浅,V含量越多。

V含量越多（C含量越少），V中含O量亦多，其中的可燃成分相应减少，这时，V的热值低

V含量越多，煤的着火温度低，易着火燃烧

V多，V挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快

V多，煤中难燃的固定碳含量便少，煤易于燃尽

V多，V着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧1/3煤中V对锅炉工作的影响挥发分V1/3煤中M、A对锅炉工作的影响

水分M、灰分A

M、A高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低

M、A高，M蒸发、A熔融均要吸热，炉膛温度降低

M、A高，增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧与燃尽困难；

M、A高，q2、q3、q4、q6

增加，效率下降

M、A高，过热器易超温

M、A高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重

M、A高，煤粉制备困难或增加能耗

2/3煤中M、A对锅炉工作的影响水分M、灰分A2/3煤中C、S、ST对锅炉工作的影响

灰熔点（ST）灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危及锅炉运行的安全性和经济性。对于固态排渣炉，ST<1350℃

可能结渣

含碳量CC高，热值高；但不易着火、燃烧

硫分S

可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响易造成受热面的堵灰；高、低温腐蚀形成酸雨，污染环境燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损3/3煤中C、S、ST对锅炉工作的影响灰熔点（ST）含碳量C有较好的燃料适应性和负荷调节范围汽水混合物在水平管中流动q、F、G分别为管外壁热负荷、受热面积及工质流量进入煤粉炉燃烧器的空气不是一次集中送进的，按对着火、燃烧有利而合理组织、分批送入，按作用不同，可分为三种计算密度w0i→Gi、Di→Xi→βi→φi→ρi质量流速单位时间流经单位流通截面的工质质量过小，Hf过小，锅炉达不到出力3）α=1.锅炉中使用的燃料为燃气w1过高，通过单位截面积的流量增大，降低煤粉气流的加热速度，着火距离加长，着火推迟干燥基（d）（原干燥基g）对无烟煤、贫煤，可取=1.在一定范围内减小，q2降低，但q3、q4会增加R、T、E－通用气体常数、热力学温度、活化能（Mar、Aar）大，q4大；锅炉中工质带有一定压力半辐射、辐射式过、再热器分级（空气）燃烧的类型固体未完全燃烧热损失q405，此时供给炉膛的实际空气量是多少？煤的分类

我国煤的主要分类指标

干燥无灰基挥发分Vdaf含量

可分为三大类：褐煤（Vdaf含量＞37%）、烟煤（Vdaf含量＞10%）、无烟煤（Vdaf含量≤10%）

为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以收到基低位发热量Qar,net

、收到基水分、干燥基灰分、干燥基硫分及灰的熔融特性DT、ST、FT作为参考指标，分为五大类和十小类其中低（劣）质煤单独燃烧有困难，或燃烧不稳定，或燃烧经济性差，或煤中有害杂质含量高的煤，可分为五小类

为实现能源的综合利用，考虑各种工艺（炼焦、燃烧、气化或液化等等）对煤质的要求，每一类煤还要进一步划分为小类1/5有较好的燃料适应性和负荷调节范围煤的分类我国煤的主要分类大类别小类别分类指标挥发份Vdaf(%)灰分

(%)水分

(%)硫分

(%)发热量Qar,net(MJ/kg)灰融特性ST(0C)无烟煤超低挥发份煤>6.5～10

>21.0

贫煤低挥发份煤>10～19

>18.5

烟煤中挥发份煤高挥发份煤>19～27>27～40

>16.5>15.5

褐煤超高挥发份煤>40

>11.5

电厂锅炉用煤分类2/5大类别小类别分类指标挥发份电厂锅炉用煤分类大类别小类别分类指标挥发份Vdaf(%)灰分

(%)水分

(%)硫分

(%)发热量Qar,net(MJ/kg)灰融特性ST(0C)低质煤低发热量煤超高灰分煤超高水分煤高硫煤易结渣煤≤10>10～19>19～27>27～40>40

>40≤40>46>40>12>3>12.5<21.0<18.5<16.5<15.5<11.5<13503/5电厂锅炉用煤分类大类别小类别分类指煤的类型4/5

无烟煤

碳化程度高，含碳量很高，达95%，杂质很少，发热量很高,约为25000～32500kJ/kg；

挥发份很少，小于10%，Vdaf析出的温度较高（可达400℃），着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃

褐煤

碳化程度低，含碳量低，约为40～50%，水分及灰分很高，发热量低,约10000～21000kJ/kg；挥发分含量高，约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度低（＜200℃），着火及燃烧均较容易煤的类型4/5无烟煤褐煤

烟煤

碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，一般为40～60%,杂质少，发热量较高,约为20000～30000kJ/kg；挥发分含量较高，约10～45%，着火及燃烧均较容易

贫煤

挥发分含量10～20%的烟煤挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤；

劣质烟煤

挥发份20～30%；但水分高，灰分更高的烟煤发热量低，为11000～12500kJ/kg

这两种烟煤着火及燃烧均较困难

煤的类型5/5烟煤煤的类型5/5燃料的燃烧工况

理论工况燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2和H2O

理论烟气量

设计工况实际送入的空气量大于理论空气量，以保证燃料完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2、H2O和剩余O2

实际烟气量Vy

实际工况实际送入的空气量大于理论空气量，仍为不完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2、

H2O、剩余O2和未完全燃烧气体CO

实际烟气量Vy

1/8燃料的燃烧工况理论工况燃料在没有过剩空气的情况下完全燃煤的燃烧反应

煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础，1kg收到基燃料包括

Kg的碳、kg的氢、kg的硫2/8

碳完全燃烧反应方程式

C+O2→

CO212kgC+22.41Nm3O2→

22.41Nm3CO2

1kg

C+1.866Nm3O2

→

1.866Nm3

CO2

1kgH+5.56Nm3

O2

→

11.1Nm3H2O1kgS+0.7Nm3O2

→0.7Nm3SO2煤的燃烧反应煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础，1k燃烧所需要的空气量3/8

理论空气量V01kg燃料完全燃烧时所需要的最小空气量(无剩余氧)可通过燃料中可燃元素（C、H、S）的燃烧化学反应方程式求得

实际空气量V

式中

α、β—分别为烟气侧和空气侧的过剩空气系数燃烧所需要的空气量3/8理论空气量V01kg过剩空气系数α与漏风系数△α4/8Δα各受热面处烟气侧漏风系数，查表2-7确定；△V为烟道漏风量为炉膛出口处过剩空气系数，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取过剩空气系数α与漏风系数△α4/8Δα各受热面处烟气侧漏过剩空气系数β与漏风系数△α

为空气预热器出、进口处空气侧过剩空气系数分别为炉膛、制粉系统和空预器漏风系数，查表2-7确定5/8过剩空气系数β与漏风系数△α为空气预B点工质欠焓不考虑下降管受热和带汽下一次风口两侧各装1个直径为Φ6～8mm的高速蒸汽射流管但一次风速受着火条件限制，不能相应提高；上升管引入汽包水空间当管组压差Δp小于受热弱管子液柱重Hsg时，受热管中的水就自上往下流，称为倒流煤、风、烟系统一部分二次风在煤粉着火后及时送入(<1），在火焰根部形成富燃区；Π型布置锅炉占地较大；与成正比，将受热面分成多级，每一级工质的平均焓增减小，偏差管出口汽温及管组平均汽温的偏差就会减小管子的排列方式烟气横冲错列第二排管子磨损最大工质比容υ并列管受热不均时，受热强的管吸热量多、工质温度高、比容υ增大，蒸汽流量减小866Nm3O2→1.煤中含有水分煤的燃烧过程中，水蒸气很易和C及燃烧产物CO作用，生成CO2和H2，H2再与CO或CO2反应。主要有旋涡式、多孔喷管式两种提高自然循环安全性措施蜗壳式旋流燃烧器采用蜗壳作旋流器中速磨布置紧凑，投资省，单位电耗小，Vtf过小筒内风速过小，出口端钢球能量没有被充分利用，只能带出的少量的细煤粉，磨煤出力下降，单位磨煤电耗大普通筒式钢球磨的圆筒通过齿轮由电动机带动低速转动，燃料和干上升-上升型（b）炉膛下部高热负荷区域布置两个串联回路，用于提高管内工质质量流速以避免流动异常和传热恶化中速磨直吹式制粉系统有正压和负压系统；烟气容积

理论烟气容积

α=1、完全燃烧：O2=0；CO=06/8

实际烟气容积α>1、完全（不完全）燃烧：O2≠0；CO=0（CO≠0）

B点工质欠焓不考虑下降管受热和带汽烟气容烟气的焓值7/8

烟气焓

1kg燃料燃烧生成的烟气在定压下从0（℃）加热到（℃）时所需要的热量

为1Nm3空气、烟气各成分和1kg灰在温度为℃时的焓值，见表2-9；为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，取为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓烟气的焓值7/8烟气焓1kg燃料燃烧生成的烟焓温表8/8

烟气的焓值取决于燃料种类、过剩空气系数及烟气温度

由（、α）查焓温表可很快确定烟气温度；由（、α）查表可很快确定烟气焓

焓温表对给定的燃料和各受热面前、后的过剩空气系数α计算出该受热面对应烟气温度范围内的烟气焓，制成的烟气（—

）表焓温表8/8烟气的焓值取决于燃料种类、过烟气分析成分1/4

烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气（除去水分后的烟气）容积为基础，采用奥氏分析仪进行的烟气分析可得到在干烟气Vgy中所占的容积百分比烟气分析成分1/4烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气判断燃烧状况2/4

不完全燃烧方程式

式中β为燃料特性系数判断燃烧状况2/4不完全燃烧方程式式中β为α=1、且完全燃烧：CO=0，O2=0

完全燃烧方程式：α＞l、且完全燃烧：CO=0

锅炉常用燃料的β值和RO2max值见表2-8。为保持炉内良好的燃烧工况,运行中应监测并维持炉内一定的RO2，使其尽量靠近RO2max

判断燃烧状况3/4α=1、且完全燃烧：CO=0，O2=0运行中过剩空气系数及

烟气容积的确定4/4RO2、O2

可由烟气分析或相关仪表测定

过剩空气系数完全燃烧且不计β

烟气容积

干烟气容积运行中过剩空气系数及

烟气容积的确定4/4RO2、O2可由锅炉热平衡方程式q1=Qi/Qr×100式中输入热量

Q1

有效利用热

Q2

排烟损失

Q3

化学不完全燃烧热损失

Q4

机械不完全燃烧热损失

Q5

散热损失

Q6

其他热损失1/7锅炉热平衡方程式q1=Qi/Qr锅炉输入热量Qr

对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分满足则2/7式中—燃料的物理显热；—外来热源加热空气时带入的热量；—雾化燃油所用蒸汽带入的热量锅炉输入热量Qr对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界锅炉有效利用热Q13/7

式中Q工质总吸热量，kJ/sB燃料消耗量，kg/sDgr、Dzr、DPw

过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，kg/s

、、hgs过热蒸汽焓、饱和蒸汽焓和给水焓，kJ/kg

、再热蒸汽出口和进口焓，kJ/kg

空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑锅炉有效利用热Q13/7式中及其工作特点锅炉热负荷Q上升，D上升，X上升：调节布置在受热面后的烟气挡板开度，可改变流经两烟道的烟气量达到调节再热汽温的目的燃烧器前后墙或两侧墙布置沿高度方向采用多个小功率燃烧器；氧化性介质中，灰熔点较高；管子的排列方式烟气横冲错列第二排管子磨损最大还原性介质中，灰熔点较低燃烧器的类型与布置炉膛出口结渣时，炉膛的负压值减小，严重时甚至会出现正压有效压头Syx在数值上等于下降管的阻力高灰粘度的煤灰一旦在炉内形成结渣，会自动加剧w1过高，通过单位截面积的流量增大，降低煤粉气流的加热速度，着火距离加长，着火推迟式中输入热量射流的初始动量越大，刚度越大愈大，说明火焰愈集中，燃烧器区域的温度水平就愈高，对燃料的稳定着火有利，但易造成燃烧器区域的壁面结渣式中Br―每台燃烧器的燃料消耗量，kg/h锅炉受热面管内流动的一部分为工质、一部分为烟气影响炉膛设计的主要因素

固体未完全燃烧热损失q4

q4锅炉主要热损之一，取失决于燃料种类、燃烧方式、炉膛型式与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况

Vdaf小；（Mar、Aar）大，q4大；

R90大，q4大；过大或过小，q4大煤粉在炉膛停留时间τ过小，q4大未完全燃烧热损失q44/7设计时,q4、按推荐数据选取（表2-10）对固态排渣煤粉炉取q4=0.5～5%

未完全燃烧热损失包括q4、q3及其工作特点固体未完全燃烧热损失q4未完全燃烧热损失q4未被完全利用热损失q2

排烟热损失q2式中--排烟焓,取决于与，kJ/kg--进入锅炉的冷空气焓,

kJ/kg

--排烟处过剩空气系数

由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定。电站锅炉约在110～160℃之间。取决于及烟道漏风Δα，后者同时影响

5/7对大中型锅炉q2约为4～8%未被完全利用热损失包括q2、q5、q6未被完全利用热损失q2排烟热损失q2未被完全利用热损失q5图2-8额定容量下锅炉的散热损失

散热损失q5额定负荷下的散热损失是外部冷却损失，可根据锅炉尾部受热面的布置查图2-8确定

--锅炉额定容量、运行容量下的散热损失--锅炉额定容量、运行容量q5与锅炉运行负荷近似成反比变化6/7未被完全利用热损失q5图2-8额定容量下锅炉的散热损失热效率ηgr与燃料消耗量B

热效率正平衡反平衡

燃料消耗量

计算燃料消耗量7/7热效率ηgr与燃料消耗量B热效率燃料消耗量计算燃料消习题1.某锅炉燃用煤种的收到基成分为：Car=59.6%；Har=2.0%；Sar=0.5%；Oar=0.8%；Nar=0.8%；Aar=26.3%；Mar=10.0%；Q=22186kJ/kg烟气中的飞灰份额afh=95%计算：1）V02）及α=1.45时的Vy3）α=1.45，θ=300℃时的Hy2.某锅炉燃用无烟煤，计算得到完全燃烧所需理论空气量V0为5.81Nm3/kg，实测得到炉膛出口过剩氧量O2为4.846（%），如果炉膛的漏风系数为0.05，此时供给炉膛的实际空气量是多少？1/1laD习题1.某锅炉燃用煤种的收到第三章煤粉制备

煤粉特性

磨煤机

制粉系统第三章煤粉制备煤粉特性煤粉细度Rx1/3

煤粉的细度Rx（Dx）用具有标准筛孔尺寸的筛子进行筛分测定。如筛孔边长为xμm，煤粉过筛后，漏下去的煤粉质量为b，留在筛子上的煤粉质量为a，则煤粉细度可用筛子上的剩余率或通过率表示，即

Rx越小或Dx越大，则煤粉越细或

煤粉经济细度热损失q4、制粉电耗qdh、磨煤设备金属部件磨损qms之和为最小时的煤粉细度其中n是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数煤粉细度Rx1/3煤粉的细度Rx（Dx）用具有标准筛煤粉均匀性系数nR200<R90，

n为正值；当R90一定时，n值越大，则R200越小，说明煤粉中过粗的煤粉较少；当R200一定时，n值越大，则R90越大，说明煤粉中过细的煤粉较少。n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n=0.8～1.2。2/3煤粉均匀性系数nR200<R90，n为正值；2/3煤的可磨性系数

哈氏可磨性指数HGIHGI<62为难磨煤；HGI>86为易磨煤煤的可磨性系数表示煤磨成一定细度的煤粉的难易程度。

与HGI之间关系

全苏热工研究所（BTH）

在风干状态下将质量相等的标准煤和试验煤由相同的粒度磨制成相同的细度时，消耗的能量之比（式3－7）

<1.2为难磨煤

>1.5为易磨煤3/3煤的可磨性系数哈氏可磨性指数HGI煤的可磨性系数表示煤单进单出钢球磨(低速磨)

普通筒式钢球磨的圆筒通过齿轮由电动机带动低速转动，燃料和干燥剂（热空气）从一端进入圆筒，在圆筒内煤被干燥、打碎并研磨成粉，随后被干燥剂从另一端带出。低速磨主要有普通筒式钢球磨、双进双出筒式钢球磨1/9单进单出钢球磨(低速磨)普通筒式钢球磨的圆筒通过齿轮由焦碳燃烧按下述程序进行再热器受热面较多且处于低温烟道，再热汽温调节反应灵敏性较差，汽温达到稳定的时间比摆动燃烧器调温时间略长储仓式系统调节给粉机转数改变煤粉量，既方便又灵敏；锅炉中使用的燃料为燃油后者可减低tld(7-4式)循环倍率K循环回路中水流量G与回路中产生的蒸汽量D之比，即1kg水全部变成蒸汽需在回路中循环多少次多次垂直上升管屏的特点热水段Hrs从下联箱到A点是热水段，其中Hrq为热前段。运用再循环风，既可降低磨煤机入口干燥剂的温度，增加磨煤通风量，又能兼顾燃烧所需一次风的需要调节布置在受热面后的烟气挡板开度，可改变流经两烟道的烟气量达到调节再热汽温的目的式中h—为下降管进口以上到正常水位的高度；以去掉全部水分及灰分煤为基准C+2H2O→CO2+2H2复合循环包括低循环倍率复合循环和部分负荷复合循环两种循环倍率K衡量锅炉水循环可靠性的指标之一炉墙重量轻，便于采用悬吊结构；循环倍率K循环回路中水流量G与回路中产生的蒸汽量D之比，即1kg水全部变成蒸汽需在回路中循环多少次循环倍率K衡量锅炉水循环可靠性的指标之一Tb=Tb1（很低），散热线燃烧器前后墙或两侧墙布置双进双出钢球磨(低速磨)

双进双出筒式钢球磨圆筒两端的空心轴内有一空心圆管，圆管外装有螺旋输送装置。两端的空心轴既是热风和原煤的进口，又是煤粉气流混合物的出口。从而形成两个相互对称又彼此独立的磨煤回路的两个回路，同时使用时磨煤机出力最大；也可以单独使用一个，这时可使磨煤出力降至50％以下

轴颈内带热风空心管轴颈内无热风空心管2/9焦碳燃烧按下述程序进行双进双出钢球磨(低速磨)双进双出筒

n过小，筒内钢球与煤靠与筒壁的摩擦力带上去，形成一个斜面，然后沿斜面滑落钢球磨筒体最佳转速nzj

n处于上述两者之间，钢球被带到一定高度，沿抛物线落下，钢球对筒底的煤发生强烈撞击作用，辅以研磨磨煤作用最大时的转速称为最佳工作转速nzj经验表明：

nzj=（0.75-0.78）nlj

3/9没有撞击作用，磨煤效果差。n影响磨煤出力和电耗

n过大，离心力很大，球与煤随筒壁一同旋转，产生这种状态的最低转速称为临界转速nlj

n过小，筒内钢球与煤靠与筒壁的摩擦力带上去，形成一个斜面钢球磨最佳通风量

Vtf过小筒内风速过小，出口端钢球能量没有被充分利用，只能带出的少量的细煤粉，磨煤出力下降，单位磨煤电耗大Vtf过大筒内风速过大，磨煤机出口煤粉过粗，粗粉分离器回粉量增大，通风电耗增大

最佳通风量磨煤和通风电耗之和最小时的通风量，的大小与煤的种类、煤粉细度、筒体容积及钢球充满系数等有关。4/9Vtf直接影响燃料沿筒体长度的分布和磨煤出力钢球磨最佳通风量Vtf过小筒内风速过小，出口端钢球钢球磨出力

磨煤出力Bm在电耗一定并保证所需的煤粉细度的条件下，磨煤机在单位时间磨制的煤粉量。由磨煤机的结构尺寸、被研磨的燃料特性以及磨煤机的运行状况确定5/9

干燥出力Bg在单位时间内将煤由原有水分干燥到所要求的煤粉水分对应的煤粉量。由磨煤机的干燥条件确定对高水分和较软的煤，Bm>Bg，而对于干和硬的煤，则Bg>Bm磨煤机的运行出力（具有一定细度和干燥程度的煤粉流量Bm=Bg）可以通过调节进入磨煤机的干燥剂流量和温度来实现钢球磨出力磨煤出力Bm在电耗一定并保证所需的煤粉钢球磨特性磨煤的单位电耗Em

取决于磨煤出力Bm

和消耗的电网功率Ndw

筒体和钢球的质量比其中的燃料大许多倍，Ndw主要消耗在转动筒体和升举钢球上，与磨煤出力Bm

几乎无关

Em随出力Bm

的降低而增高，在低负荷下运行不经济

钢球磨特性：结构简单，对煤种适应性强，出力大，运行可靠；但初投资大，对锅炉负荷适应性差；单位电耗大，噪音大6/9钢球磨特性磨煤的单位电耗Em取决于磨煤出力Bm和消耗双进双出钢球磨的特点

双进双出钢球磨可扩大钢球磨的负荷调节范围

双进双出钢球磨煤机响应锅炉负荷变化的时间非常短，有利于低挥发分煤的稳燃其出力不是靠调整给煤机来控制，而是靠调整一次风量控制。加大一次风阀门的开度，风量及带出的煤粉流量同时增加，因此，在任何负荷下，煤粉浓度变化不大，且煤粉细度降低

双进双出钢球磨煤机设有微动装置磨煤机在停机或维修操作时以额定转速的1／100转速旋转，可使筒内存煤及时散热防止自燃。故短时间停机时不必将筒内的剩煤排空

双进双出钢球磨煤机应用检测制粉噪声或进出口差压的方法来控制筒内的存煤量

双进双出钢球磨煤机保持了钢球磨煤种适应性广等所有优点，同时大大缩小了体积，降低了磨煤机的能耗，增强了适应锅炉负荷变化的能力7/9双进双出钢球磨的特点双进双出钢球磨可扩大钢球磨的负荷调节范中速磨

原煤经落煤管进入两组相对运动的碾磨件之间，在压紧力的作用下被挤压、研磨成粉，被甩至四周风环处。8/9

中速磨主要有盘式中速磨（辊-盘式）、碗式中速磨(辊-碗式RP、HP型)、环式中速磨(辊-环式MPS型、球-环式E型)

热风经风环进入磨煤机，对煤粉进行干燥并将煤粉带入粗粉分离器进行分离，不合格的煤粉返回磨煤机重磨，细粉则送出磨外。

中速磨布置紧凑，投资省，单位电耗小，适宜变负荷运行；但结构复杂,不宜磨水分太大及太硬的煤种中速磨原煤经落煤管进入两组相对运动的碾磨件8/9高速磨(风扇磨)

高速磨由叶轮、带护甲的蜗壳和粗粉分离器组成，装有冲击板的叶轮由电动机带动高速旋转。原煤和干燥剂一起被吸入磨煤机内，煤被转动的冲击板打碎，甩到护甲上再次被撞击成煤粉，在风机压头的作用下由干燥剂携带经粗粉分离器带出。

高速磨结构简单，金属耗量小，负荷适应能力强，特别适宜磨水分高的煤种；但部件磨损大，不宜磨制较硬的煤种9/9高速磨(风扇磨)高速磨由叶轮、带护甲的蜗壳和粗粉分离钢球磨中储式制粉系统有热风送粉和乏气送粉两种1/8钢球磨中储式热风送粉系统

空气经送风机→空预器→一次风机→一次风箱→混合器（热气与煤粉）→一次风喷口乏气经细粉分离器→排粉机→乏气风箱→三次风喷口适用无烟煤、贫煤及劣质煤1-原煤仓；4-给煤机；7-钢球磨；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；14-空预器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器；24-乏气风箱；25-三次风喷口；28-一次风机；31-再循环管钢球磨中储式制粉系统有热风送粉和乏气送粉两种1/8钢球磨中储钢球磨中储式乏气送粉系统2/81-原煤仓；4-给煤机；7-钢球磨；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；14-空预器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器；28-一次风机；31-再循环管

乏气经细粉分离器→排粉机→一次风箱→混合器（乏气与煤粉）→一次风喷口适用于烟煤等挥发分含量高的煤种钢球磨中储式乏气送粉系统2/81-原煤仓；4-给煤机；7-钢钢球磨中储式系统再循环管

再循环管将部分磨煤乏气从排粉风机后返回到磨煤机，然后再回到排粉风机进行循环

再循环风温度低，既可以调节磨煤机入口干燥剂的温度，又能增加磨煤的通风量，并能兼顾燃烧所需一次风的要求，从而协调磨煤、干燥和燃烧三方面所需的风量

燃用挥发分高而水分不大的烟煤要求磨煤通风量大，但干燥风量小或干燥剂温度低，出现磨煤、干燥和燃烧所需风量的矛盾

运用再循环风，既可降低磨煤机入口干燥剂的温度，增加磨煤通风量，又能兼顾燃烧所需一次风的需要3/8钢球磨中储式系统再循环管再循环管将部分磨煤乏气从排中速磨直吹式负压系统

排粉风机装在磨煤机出口，整个系统在负压下运行

煤粉不会向外泄漏，对环境污染小

漏风大，排粉风机磨损严重，效率低，电耗大，系统可靠性差。

4-磨煤机；6-次风箱；10-送风机；12-空预器；15-排粉风机4/8

中速磨直吹式制粉系统有正压和负压系统；正压系统又有热一次风和冷一次风系统中速磨直吹式负压系统排粉风机装在磨煤机出口，整个系统在负中速磨直吹式正压热一次风系统

正压系统：一次风机布置在磨煤机之前，系统处于正压状态下工作

无漏风；叶片磨损小

煤粉易外泄，系统需设专门的密封风机热一次风系统：配置二分仓回转式空预器。一次风机布置在空预器与磨煤机之间，输送的是热空气

空气温度高，比容大，风机体积大，电耗高，易发生高温侵蚀，运行效率及可靠性低4-磨煤机；6-次风箱；10-送风机；11-热一次风机；12-空预器；19-密封风机5/8中速磨直吹式正压热一次风系统正压系统：一次风机布置在磨煤中速磨直吹式正压冷一次风系统

冷一次风系统：配置三分仓回转式空预器。一、二次风各自由单独风机输送，风机处于空预器之前，输送的是干净的冷空气

空气温度低，比容小，风机体积小，电耗低，效率高；高压头冷一次风机可兼作密封风机，简化系统；热风温度不受一次风机的限制，可满足磨制较高水分煤种的要求。6/84-磨煤机；6-次风箱；10Ⅰ-一次风机；10Ⅱ-二次风机；12-空预器中速磨直吹式正压冷一次风系统冷一次风系统：配置三分仓回转高速磨直吹式系统

（a）热风干燥；（b）热风-炉烟干燥l-原煤仓；3-给煤机；4-下行干燥管；5-磨煤机；6-煤粉分离器；7-燃烧器；8-二次风箱；9-空预器；10-送风机；12-抽烟口；13-混合器7/8

磨制烟煤和水分不高的褐煤

采用热风作为干燥剂磨制高水分的褐煤

采用热风掺炉烟作为干燥剂高速磨直吹式系统（a）热风干燥；两种制粉系统的比较

直吹式系统系统简单、设备部件少，管路短、阻力小，初投资和系统的建筑尺寸小，输粉电耗较小；但磨煤机的工作直接影响锅炉的运行，锅炉机组的可靠性相对低些8/8

储仓式系统设有煤粉仓，磨煤机可一直维持在经济工况下运行，磨煤机的工作对锅炉影响较小，系统的可靠性高；但系统复杂、设备部件多，初投资及运行费用高

锅炉负荷变动时

储仓式系统调节给粉机转数改变煤粉量，既方便又灵敏；

直吹式系统从改变给煤量开始，经过整个系统才能改变煤粉量，惰性较大两种制粉系统的比较直吹式系统系统简单、设备部件少，管第四章燃烧过程的理论基础

化学反应速度

化学反应速度

固体燃料的燃烧

煤燃烧的四个阶段

煤和煤粉的燃烧特点煤粉气流的着火与燃烧

着火与熄火的热力条件

煤粉气流的着火及影响因素

影响反应速度的因素

焦碳的燃烧

煤粉气流着火热源

完全燃烧的条件第四章燃烧过程的理论基础化学反应速度影响反应速度的因素

化学反应速度

在反应系统单位体积中物质（反应物或生成物）浓度的变化率，单位是mol/（cm3·s）

对于反应式A＋B→G＋H

反应速度为

CA、CB、CG、CH分别为反应物A、B和生成物G、H的浓度，mol/cm3

α、β、γ、δ分别为相应的化学计量系数

燃烧反应是一种发光放热的高速化学反应，同时伴随各种物理过程均相燃烧燃料和氧化剂物态相同，如气体燃料在空气中燃烧多相燃烧燃料和氧化剂物态不同，如固体燃料在空气中燃烧

化学反应速度1/1化学反应速度在反应系统单位体积中物质（反应均相反应质量作用定律

质量作用定律反映浓度对化学反应速度的影响

对于均相反应，在一定温度下，化学反应速度与参加反应各反应物浓度乘积成正比，各反应物浓度的幂指数等于其相应的化学计量系数1/4

对反应A＋B→

G＋H

质量作用定律可用下式表示

式中：k为反应速度常数，表示单位物质浓度时的反应速度

在温度不变的情况下，反应物的浓度越高，分子的碰撞机会越多，化学反应速度就越快。均相反应质量作用定律质量作用定律反映浓度对化学反应速多相反应质量作用定律2/4

多相燃烧反应在固体表面进行，固体燃料浓度不变（CA=常数），故多相反应速度w是指在单位时间、单位表面上反应物（气相）浓度的变化率

式中

fA－单位容积两相混合物中固相物质的表面积；

CB－气相反应物质的浓度多相反应质量作用定律2/4多相燃烧反应在固体表面进分级配风适合于燃用低挥发分煤种或劣质煤，常称为无烟煤和贫煤配风方式锅炉蒸发受热面及系统下降管进口之上应保证一定的水柱高度，且水速不能过大将炉膛四角上1～2根管子取消或将炉膛设计成八角形上升管进入炉膛（B点），水具有一定欠焓，开始沸腾点A的位置需计算确定—锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kg；q4锅炉主要热损之一，取失决于燃料种类、燃烧方式、炉膛型式与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况蒸汽品质及

对锅炉、汽轮机工作的影响三角形滑块一次风直管段中的三角形滑块可进行煤粉的浓淡分离，在燃烧器出口得到所需的煤粉浓相和淡相进入炉膛燃烧空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑煤粉气流相对集中，火焰中心温度高，有利于低挥发分煤的着火、燃烧煤中V对锅炉工作的影响如灰分软化温度ST与变形温度DT之差小于100，则取中速磨直吹式制粉系统有正压和负压系统；管圈的阻力特性K与管子的结构尺寸、粗糙度等有关，管圈的K值越大，即阻力越大，流量越小容积含汽率蒸汽容积流量与汽水混合物容积流量之比中速磨主要有盘式中速磨（辊-盘式）、蒸发受热面可能出现流动不稳定、脉动、热偏差，危及锅炉安全运行，可采用在蒸发管进口加装节流圈等措施第二级以二次风形式送入剩余空气，使燃料在空气过剩区域燃尽，空气量虽多，但火焰温度较低，生成的NOx也较少同时使烟气到达炉膛出口时被冷却到使其后的对流受热面不结渣和安全工作所允许的温度阿累尼乌斯定律

阿氏定律反映温度对化学反应速度的影响

反应物浓度不变时，反应速度常数k

随温度变化的关系

式中

k0－频率因子，近似为一常数

R、T、E－通用气体常数、热力学温度、活化能

3/4

活化能E

能够破坏原有化学键并建立新化学键所必须消耗的能量，具有活化能的分子为活化分子。活化能E与反应物种类有关，挥发分含量小的煤，E大在一定的温度下，活化能E越大，则反应速度常数k值越小，反应速率越小；而在一定的活化能E下，温度越高，则反应速度常数k值越大，反应速率越大分级配风适合于燃用低挥发分煤种或劣质煤，常称为无烟煤和贫煤配压力对反应速度的影响

在反应容积不变的情况下，反应系统压力增高，就意味着反应物浓度增加，化学反应速度增加

4/4压力对反应速度的影响在反应容积不变的情况下，反应系煤燃烧过程的四个阶段

预热干燥

煤被加热至100℃左右，煤粒表面及煤粒缝隙间的水被逐渐蒸发出来。大量吸热

1/1

挥发份析出并着火

温度升至一定值，煤中挥发分析出，同时生成焦碳（固定碳）。挥发分的释放量及成分主要取决于升温速度。不同的煤，开始析出挥发分的温度不同，达到一定温度，析出的挥发分就着火、燃烧。对应的温度称煤的着火温度，不同煤的着火温度不同。少量吸热

燃烧挥发份首先燃烧造成高温，包围焦炭的挥发分基本烧完且燃烧产物离析后，碳开始着火、燃烧。大量放热

燃尽

残余的焦炭最后燃尽，成为灰渣。少量放热

上述各阶段实际是交叉进行的；其中着火和燃尽是最重要的两个阶段，着火是前提，燃尽放热是目的煤燃烧过程的四个阶段预热干燥煤被加热至100℃左右焦碳的燃烧反应

附加反应

C及CO与空气中的水蒸汽产生的反应

C+H2O→CO+H2

C+2H2O→CO2+2H2CO+H2O→CO2+H21/6

一次反应在一定温度下，碳和氧的化学反应可能有两种

C+O2→CO2

C+O2→CO

二次反应一次反应的生成物CO2、CO与初始反应物碳和氧再次发生反应

C+CO2→2CO

CO+O2→CO2

焦碳的燃烧反应附加反应C及CO与空气中的水蒸汽焦碳燃烧的动力学特性2/6

氧气从外界扩散到炭粒周围，氧气通过灰壳的阻力，到达炭粒的表面；

氧气吸附在炭粒表面；高温下，炭粒和氧进行化学反应，生成CO2和CO，同时不可燃物生成灰渣（灰壳的一部分）；焦碳燃烧按下述程序进行

燃烧产物（CO2和CO）从炭粒表面上解吸析；

燃烧产物通过灰壳阻力向外扩散，其中CO2直接扩散在周围空气中，CO在扩散过程中遇氧气又变成CO2

，然后再向远处空气中扩散焦碳燃烧的动力学特性2/6氧气从外界扩散到炭粒周围，氧气通焦碳燃烧的动力学特性

焦碳的燃烧反应速度的影响因素可以是化学的（反应物的吸附作用、化学反应本身、或生成物的脱附作用）；也可以是物理扩散的（反应物或生成物向容积气相或颗粒气孔内的气相的扩散）

焦碳的燃烧反应速度取决于上述连续过程中最慢的某一个阶段:氧向碳粒表面的扩散或在碳表面发生的化学反应3/6焦碳燃烧的动力学特性焦碳的燃烧反应速度的影响因素可以是化学碳的燃烧反应速度

焦碳的燃烧反应速度取决于温度、焦碳颗粒尺寸、氧气浓度、环境压力和气体与焦碳颗粒之间的相对速度等 式中：mp―焦碳颗粒质量；

ρp―焦碳粒颗密度；

P―压力；

χ02―氧气浓度；

d―焦碳颗粒的直径；

k―焦碳颗粒的反应速率常数4/6碳的燃烧反应速度焦碳的燃烧反应速度取决于温度、焦碳颗粒尺碳的燃烧反应速度5/6

反应速度常数k

取决于碳粒表面的化学反应速度常数kC和氧的扩散速度常数kD

其中 式中A为反应前置系数；R为通用气体常数

d为碳粒直径；

D为氧气扩散系数；

为化学当量因子。若主要产物是CO2，则等于1；若主要产物是CO，则等于2；

TP、Ta分别为碳粒温度和边界层中气体平均温度碳的燃烧反应速度5/6反应速度常数k取决于碳粒表面燃烧反应区域6/6

动力区

燃烧反应的温度不高，kC很小，kD非常大，焦碳燃烧处于化学动力控制下，反应速率常数k=kC

燃烧反应速度w

取决于碳粒表面的化学反应速度,是随温度的升高按指数增大。

强化燃烧的措施是提高反应系统的温度

扩散区燃烧反应温度较高，kC非常大，kD很小，焦碳燃烧处于扩散控制下，反应速率常数k=kD

燃烧反应速度w

取决于氧气向碳粒表面的扩散速度。强化燃烧的措施是强化扰动，减小煤粉颗粒

过渡区动力区与扩散区之间区域，强化燃烧的措施是同时提高炉膛温度和扩散速度根据燃烧条件的不同，可将多相燃烧分为三种不同的区域燃烧反应区域6/6动力区燃烧反应的温度不高，kC煤的燃烧特点

煤中含有水分

煤的燃烧过程中，水蒸气很易和C及燃烧产物CO作用，生成CO2和H2，H2再与CO或CO2反应。这种催化作用，使燃烧反应更加复杂并改变化学反应速度1/2

煤中含有挥发分

挥发分对煤的着火燃烧有利；但另一方面，挥发分析出燃烧，消耗了大量氧气，并增加了氧气向煤粒表面的扩散阻力，使燃烧过程的初期焦碳的燃烧速度下降

煤中含有矿物杂质

在燃烧过程会生成灰，灰层包裹着碳粒，会妨碍氧向碳粒表面的扩散，或使碳粒反应表面减少，使燃烧难以进行，燃尽困难

煤是一种多孔性物质它受热时产生的水蒸气和挥发分，不但向煤粒表面四周的空间扩散，而且还会向煤粒的内部空隙扩散煤的燃烧特点煤中含有水分煤的燃烧过程中，水蒸气煤粉的燃烧特点

锅炉燃用煤粉的颗粒很小（30～100μm），炉膛温度又很高，煤粉在炉膛中的加热速度可以达到（104℃/s或更高），总的挥发分释放时间小于1秒，而且挥发分很快地由炭粒表面逸出2/2

煤粉快速加热时，煤中挥发分的含量和成分都与慢速加热的挥发分常规测试方法不同

煤粉快速加热时，挥发分析出、着火和碳的着火燃烧几乎是同时的，其中极小的煤粉甚至可能先着火燃烧煤燃烧的四个阶段不明显，挥发分析出过程几乎延续到燃烧的最后阶段

煤粉快速加热时，焦碳在孔隙结构方面与慢速加热有很大差别煤粉火焰中挥发分的析出曲线

煤粉的燃烧特点锅炉燃用煤粉的颗粒很小（30～100μ

煤粉气流的着火由缓慢的氧化状态转化到快速的燃烧状态的瞬间过程称为着火，转变时的瞬间温度称为着火温度着火和熄火的热力条件1/3

燃烧过程中向周围介质的散热量Q2为式中

V、F―分别为煤粉空气混合物容积和燃烧室壁面面积

α―混合物向燃烧室壁面的综合放热系数

T、Tb―分别为反应系统温度和燃烧室壁面温度

燃烧室内煤粉空气混合物燃烧时的放热量Q1为

煤粉气流着火、熄火的热力条件煤粉气流燃烧时要放出热量，同时又向周围介质散热。这两个互相矛盾过程的发展，可能使燃烧过程发生（着火）或者停止（熄火）煤粉气流的着火由缓慢的氧化状态转化到快速的燃烧煤粉气流的着火温度

放热曲线Q1是一条指数曲线，散热曲线Q2接近于直线2/3点2对应的温度即为着火温度Tzh

Tb=Tb1（很低），散热线与Q1交点1为稳定平衡点，煤粉处于低温缓慢氧化状态

Tb=Tb2，散热线