第二章、锅炉燃烧系统及其设备1

第二章、锅炉的燃烧系统及其设备沙鹏能源与动力工程学院定义：通过燃烧释放热能的可燃物质为燃料。

锅炉燃用的燃料亦称为动力燃料。重要性：燃料的种类和特性对锅炉的安全经济运行、锅炉设计和燃烧器形式、制粉系统选择等有重要的关键性影响。一、燃料的定义与重要性第一节、煤的成分及其主要特性

常规燃料固体燃料（以煤炭为主）液体燃料（以原油、重油和渣油为主）气体燃料（以煤气和天然气为主）二、燃料分类核燃料裂变燃料：铀、钍资源聚变燃料：氘、氚、锂、氦31、煤的成分分析及方法煤是由多种有机物质和无机物质混合组成的复杂的固体碳氢燃料。由于埋入地下的深度和时间不同，就会形成不同类型的煤种。元素分析和工业分析三、煤的成分及分析碳:

是煤中主要发热成分纯碳发热量32,866KJ/Kg

特点：含碳量高的煤，发热量较高，但不易着火。2、元素分析定义：分析煤的成分：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M），各元素成分用质量百分数表示，即：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%

由两部分组成挥发分碳、固定碳。煤中的碳一部分与氢、氧、氮和硫结合成有机化合物，称为挥发性碳，其燃点较低。而其余呈单质状态的称为固定碳，其燃点较高，不容易着火和燃尽。氢：是煤中最有利元素发热量120,520KJ/Kg，发热量大约是碳的4倍，煤中氢的含量较少。

特点：燃点低，易着火，无污染。氧：不可燃物质,虽可助燃，但其含量较少,可视为杂质。氮：不可燃物质，其含量也较少，被视为有害元素。一部分N高温条件下易与氧化合而生成NOx，造成大气污染。硫：虽然在燃烧时也放出热量，但其燃烧产物SO2和SO3会设备腐蚀和大气污染，也是有害元素。

三种存在形式：有机硫、硫化铁硫（黄铁矿FeS2)和硫酸盐硫。其中有机硫、硫化铁硫（黄铁矿FeS2)称为可燃硫，硫酸盐硫不可燃并入到灰分，称为固定硫。

危害：

燃烧产物SO2、SO3污染大气；腐蚀设备；磨损磨煤部件。灰分—不可燃物质，为有害成分危害：使单位质量燃料发热量降低，着火推迟；熔融灰吸热，燃烧温度降低，难以燃尽，排渣热损失和机械未完全燃烧热损失增加；

积灰、结渣，磨损的根源；

增加制粉系统能耗；污染环境。水分—有害元素危害：降低发热量，着火推迟；燃烧温度降低，排烟损失增加，锅炉效率降低；

加剧受热面腐蚀和堵灰；在自然干燥条件下失去的水分部分称为外部水分，而剩余部分称为内部水分，两部分之和称为全水分（也就是收到基水分）。3、工业分析煤水分挥发分固定碳灰分焦碳（1）工业分析成分挥发分是煤有机分解后的气体物质，由可燃气体：（碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等组成。）不可燃气体：（少量的氧、二氧化碳、氮）组成。挥发分含量是煤的分类的主要依据。外部水分和内部水分之和称为全水分。煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦碳，它包括固定碳和灰分。（2）工业分析过程水分（外部水分和内部水分）全水分测定：将1g原煤样置于105℃～110℃（褐煤温度应为145℃）的干燥箱内2h，使之干燥至恒重，所失去的重量。②挥发分将失去水分的煤样，在（900±10℃）的温度下，隔绝空气加热7min，冷却至室温称重，失去的重量为挥发分。③固定碳和灰分原煤失去水分和挥发分之后，剩余为焦炭。将焦炭放在箱形电炉中，在（815±10℃）的温度下灼烧2h，失去重量为固定碳，剩余部分为灰分。随着煤的碳化程度的不同，挥发分的析出温度不相同，挥发分的成分及含量也不同。四、煤的成分分析基准及其换算●定义：根据煤存在的条件和根据需要而规定的“成分组合”称为分析基准。收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基1、收到基（原应用基）以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称为收到基，其中包括全部水分.收到基以下角标ar(asreceive)表示。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%

FCar+Var+Aar+Mar=100%

固定碳挥发分

☆收到基一般用于锅炉热力计算2、空气干燥基煤样在实验室规定的温度下自然干燥失去外部水分后，其余的成分组合便是空气干燥基。并以下角标用ad(airdry)表示。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%

FCad+Vad+Aad+Mad=100%

☆空气干燥基一般用于煤实验分析

3、干燥基以假想无水状态煤为基准。以下角标用d(dry)表示。

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%

FCd+Vd+Ad=100%☆

由于已不受水分的影响，灰分含量百分数相比较稳定，可用于比较两种煤的含灰量。4、干燥无灰基以假想无水、无灰状态的煤为基准。以下角标用daf(dryashfree)表示。

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%

FCdaf+Vdaf=100%☆由于不受水分、灰分影响，常用于比较两种煤中的固有成分碳、氢、氧、氮、硫成分含量的多少。

☆Vdaf一般作为煤分类的主要依据。元素分析成分和工业分析成分的关系

收到基

空气干燥基

干燥基

干燥无灰基CMfMadSrNOHSlyAChfCgd

水分挥发分固定碳灰分

焦炭煤成分基准间的换算不同基准之间的换算公式表2-1

未知成分X=换算系数K×已知成分X0例:

所求

X

已知X0收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基收到基1空气干燥基1干燥基1干燥无灰基1煤的成分基准换算系数水分换算1、煤的发热量高位发热量低位发热量当发热量中包括煤燃烧后所产生的水蒸汽凝结放出的汽化潜热时，称为高位发热量，用Qgr表示。

当发热量中不包括水蒸汽凝结放出的汽化潜热时，称为低位发热量，用Qnet表示。我国锅炉设计一般采用低位发热量？二、煤的主要特性（一）煤的发热量：煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时放出的全部热量。不同基准高位发热量之间的换算可以利用表2-1低位发热量如何进行换算呢？可以利用高位发热量与低位发热量之间的关系：若煤中不含水分，发热量就没有高位低位之分？2、发热量的测量：测量原理：取1g左右的煤样放在氧弹5中，氧弹中充满氧气后点火燃烧，测得的单位质量的煤放出的热量即弹筒发热量。测量设备：氧弹式量热仪弹筒发热量高于煤的高位发热量？由于S和N在过剩氧的作用下生成的SO3和NOX与氧弹中的水形成硫酸和硝酸，而生成酸的反应会放出热量。计算公式：其中：折算水分(%)折算灰分(%)

折算硫分(%)3、煤的折算成分：定义：对应于每4190KJ/kg收到基低位发热量的…问题？假如两种同型号机组用煤，其中一种燃料的Aar=27.4%，另一种Aar=25.8%，相同负荷时哪种燃料带入炉内的灰分大？根据折算成分，煤的分类：当煤中的Mar,zs＞8%时称为高水分煤；当Aar,zs＞4%时称为高灰分煤；当Sar,zs＞0.2%时，称为高硫分煤。4、标准煤目的：为了对燃用不同煤种的锅炉机组或电厂进行燃料消耗分析。定义：收到基发热量为29310KJ/kg（7000Kcal/kg）的煤为标准煤实际燃料消耗量折合成标准煤问题？假如两种同型号机组，其中一台机组的标准煤耗率为：330g/KW·h，另一台标准煤耗率为：338g/KW·h，哪台机组的经济性好？（二）煤灰的熔融性1、定义：煤灰的熔融性也称灰熔点，是煤灰由固态向液态转化的特性。2、特点：煤灰不是单晶体，是由各种矿物质成分组成的混合物，它没有固定的由固相转为液相的熔融温度，煤灰组分决定了煤灰的熔融性。一般采用三个特征温度来表示煤灰的熔融性。3、测量灰熔融性的意义：判别锅炉运行中是否会结渣。4、灰分熔融温度的测定方法：角锥法和柱体法。国内采用角锥法。选择排渣方式；●特性温度：变形温度DT软化温度ST流动温度FT角锥法测量原理：将煤灰制作成底边长为7mm的等边三角形，高为20mm的角锥。将锥体放入半还原性气体的灰熔点测定仪中，以规定的速度升温，观测灰锥在熔融过程中的三个特征温度，来标示煤灰的熔融特性。熔融性的三个特性温度：DT（t1）ST（t2）FT（t3）ST—软化温度，灰锥尖端弯曲到托板上或整个灰锥变成半球形时对应的温度；DT—变形温度，灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度；FT—流动温度，锥体熔化成液体并在托板上流动（厚度在1.5mm以下）时对应的温度；ST<1200℃煤灰称为易熔灰。ST>1400℃煤灰称为难熔灰。宜采用固态排渣。ST-DT>200℃时，说明灰渣的液态与固态共存的时间长。称为长渣。ST-DT<100℃时，说明灰渣的液态与固态共存的时间短。称为短渣。对固态排渣，为减轻炉内结渣，应燃用具有短渣性质的煤。为避免炉膛出口受热面结渣，应使炉膛出口烟温比DT低50～100℃影响灰熔性的因素：（1）煤的化学组成：酸性氧化物：SiO2、Al2O3和TiO2等，碱性氧化物：CaO、MgO、Na2O和K2O等特殊氧化物：Fe2O3煤灰中熔点高的酸性氧化物增加会使灰熔点提高；而熔点较低的碱性氧化物增多则会使灰熔点降低。（2）周围介质的性质

当炉内处于氧化性气氛时，灰中铁呈氧化状态（Fe2O3），熔点较高。在还原性和半还原性气氛中，Fe2O3会还原成FeO，并可能与其它氧化物形成共熔体，灰熔点随含铁量的增加将迅速下降。

因此，介质气氛不同，会使灰熔点变化200~300℃。锅炉运行中应尽量保证火焰充满度，避免出现还原性燃烧气氛。（3）灰的含量

灰分的含量越多，成分越复杂，越易产生共晶体等物质，导致灰熔点下降（三）煤的可磨性系数和磨损指数

1、煤的可磨性系数概念：由于煤的机械性质不同，有的煤较难破碎，有的却容易破碎，煤被磨成一定细度煤粉的难易程度称为煤的可磨性。用可磨性系数来表示煤的可磨性。测定公式：目前国内采用哈德格罗夫（Hardgrove）法测定的哈氏可磨性系数，即：式中：——为通过孔径为74μm的筛子的煤粉量。哈氏可磨性系数的测定方法为：

将空气干燥后，粒度为0.63~1.25mm的50g煤样放入哈氏可磨性试验机中。在钢球上施加284N的总作用力，驱动电机进行研磨，旋转60转后，将磨制好的煤粉放入孔径74μm（200目）的筛子上进行筛分。

测定公式：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2、煤的磨损指数概念：煤在碾磨的过程中，煤对碾磨设备的研磨部件磨损的强烈程度，称为煤的磨损性。煤的磨损性用磨损性指数表示。我国目前采用的是冲刷磨损指数。（冲刷实验条件下的）磨损指数定义：某种煤每分钟对纯铁的磨损量与相同条件下标准煤每分钟对纯铁的磨损量之比。这里的标准煤指的是每分钟能使纯铁磨损10mg的煤。若在τ（min）时间内，某种煤对纯铁的磨损量为m（kg），则：计算公式：煤的冲刷磨损指数Ke

<1.0=1.0~2.0=2.0~3.5=3.5~5.0≥5.0磨损性轻微不强较强很强极强表2-3煤的磨损性和冲刷磨损指数的关系1、我国煤的分类我国煤的分类方法是采用煤的干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类指标进行划分的：

无烟煤：Vdaf

≤10%

贫煤：为10%<Vdaf<20%

烟煤：为20%≤Vdaf≤40%

褐煤：Vdaf>40%三、发电厂煤的分类更为详细的分类方法：VAMST及Q，见表2-5

燃烧概念燃料的燃烧是指燃料中的可燃元素与氧气在高温条件下进行的强烈化学反应过程。当燃烧产物中不含可燃物质时称为完全燃烧，否则称为不完全燃烧。目的燃料燃烧计算主要是计算燃料燃烧所需空气量、燃烧生成的烟气量和烟气的热焓等。第二节燃料燃烧计算燃烧计算几点假定1）空气和烟气的所有组成成分，包括水蒸气都是理想气体。即：每一千摩尔气体在标准状态下的容积是22.41Nm3；2）所有气体容积的计算单位都是标准状态下的体积单位。即以0℃一标准大气压（0.1013Mpa）状态下的立方米为单位Nm3。（一）燃烧过程的化学反应煤的可燃成分包括：碳（C）、氢（H）、硫（S）一、燃烧所需空气量及过量空气系数1.碳的燃烧：C+O2→CO2+407000kJ/kmol12.1kgC+22.41Nm3O2→22.41Nm3CO2

完全燃烧（反应方程式）1kgC+1.866Nm3O2→1.866Nm3CO21Kg收到基燃料中含有Car/100Kg。因而1Kg燃料中C完全燃烧时需要1.866Car/100Nm32C+O2→2CO+123100kJ/kmol（C）即：1kgC+0.5×1.866Nm3O2→1.866Nm3CO也即：每1kg的C不完全燃烧需要0.5×1.866Nm3的O2并产生1.866Nm3的CO。不完全燃烧：（反应方程式）1Kg收到基燃料中含有Car/100Kg。1Kg燃料中C不完全燃烧时需要0.5×1.866Car/100Nm32H2+O2→2H2O+241200kJ/kmol（H2）即：1kgH2+5.56Nm3O2→11.1Nm3H2O也即：每1kg的H燃烧需要5.56Nm3的O2并产生11.1Nm3的H2O。2.氢的燃烧:（反应方程式）1Kg收到基燃料中含有Har/100Kg。1Kg燃料中H完全燃烧时需要5.56Har/100Nm33、硫的燃烧：

（反应方程式）S+O2→SO2+334900kJ/kmol（S） 即：1kgS+0.7Nm3O2→0.7Nm3SO2也即：每1kg的S燃烧需要0.7Nm3的O2并产生0.7Nm3的SO2。1Kg收到基燃料中含有Sar/100Kg。1Kg燃料中S完全燃烧时需要0.7Sar/100Nm31．理论空气量概念：1kg（或1Nm3）燃料完全燃烧时而又无过剩氧存在时所需的空气量称为理论空气量，其代表符号为V0。也可以说成:1kg（或1Nm3）燃料完全燃烧所需的最低空气量。二、燃烧所需的空气量求理论空气量的一般过程：1kg收到基燃料中C、H、S的量C、H、S完全燃烧所需的O2量1kg燃料完全燃烧真正需由空气提供的O2量1kg燃料燃烧所需的理论氧气量理论空气量：考虑空气中氧的容积成分为21%计算层燃炉烧煤块，流化床炉烧煤粒，而煤粉炉烧煤粉，假如同一种燃料选择不同燃烧方式，哪一个所需理论空气量大呢？※上式有三点说明：1）V0是不含水蒸汽的干空气；2）V0只决定于燃料的成分，当燃料一定时V0即为一常数；3）V0与燃烧方式无关2．实际空气量和过量空气系数在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为过量空气量。称为过量空气系数（用于烟气量计算，用于空气量计算）。实际空气量Vk与理论空气量V0之比，即太小，燃烧不完全；太大，增加排烟热损失炉内过量空气系数α，一般是指炉膛出口处的过量空气系数

对于固态排渣煤粉炉：当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时约为1.20～1.25，当燃用烟煤和褐煤时约为1.15～1.20。显然，1kg燃料完全燃烧时需要的实际空气量Vk为：过量空气量ΔVg等于：对于电站煤粉锅炉，在各烟道所监测的过量空气系数是否相同？3．漏风系数和空气平衡对于负压运行的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中的过量空气增加。相对于1kg燃料而言，漏入的空气量ΔV与理论空气量V0之比称为漏风系数，以Δ表示，即：烟道内的过量空气系数：式中ΣΔα—炉膛出口与计算烟道截面间，各段烟道漏风系数的总和。漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程是逐渐增大的。从炉膛出口开始，烟道内任意截面处的过量空气系数为：空气预热器中的过量空气系数：空气预热器中，空气侧压力比烟气侧高，所以会有部分空气漏入烟气侧，该级的漏风系数△ky要高些。式中：β′Ky、β″Ky分别为空气预热器进口和出口的过量空气系数。在空气预热器中：考虑到炉膛及制粉系统的漏风，β″Ky与α″1之间关系为:设制粉系统为负压式中:Δαl——炉膛漏风系数Δαzf——制粉系统漏风系统例：某锅炉尾部受热面采用双级布置如图示，负压制粉系统。假定Ⅰ、Ⅱ级空气预热器、炉膛和制粉系统（负压）的漏风系数以及炉膛出口过量空气系数均已知。试写出第Ⅰ级空气预热器入口处的过量空气系数

。高温空气预热器低温空气预热器制粉系统送风机高温省煤器低温省煤器炉膛出口1、理论烟气容积当α=1且完全燃烧时，生成的烟气容积称为理论烟气容积。用符号Vy0表示，三、燃烧产生的烟气容积计算理论烟气的组成成分为：CO2、SO2、N2、H2O1）、理论烟气的组成成分其相应的体积分别记为：各组成成分体积均可根据燃烧反应求出2、理论烟气量的计算理论烟气量：理论干烟气量VVVVVOHNSOCOy0002222+++=（1）二氧化碳和二氧化硫的体积VCO2、VSO2根据C、S的燃烧反应可求出：（2）理论氮气体积（V0N2）燃料中的氮所占体积理论空气量中的氮所占的体积则理论氮气容积：由两部分组成：（3）理论水蒸气体积（V0H2O）

四部分组成：燃料中的氢完全燃烧生成的水蒸气体积：燃料中的水汽化生成的水蒸气体积：理论空气量带入的水蒸气体积：采用蒸汽雾化等设备带入的水蒸气体积：3）随同理论空气量V0带入的水蒸汽4）蒸汽雾化燃油带入的水蒸汽体积理论水蒸汽量：理论烟气量：●实际烟气的组成成分为：从成分上看比理论烟气量多了一项自由氧O2。从烟气的总量上看，多了过量空气，以及随其带入的水蒸气。其中：四、完全燃烧时的实际烟气量其相应的体积分别记为：CO2、SO2、N2、O2、H2O第三节、烟气分析方法1、烟气分析目的：（1）监测炉内的燃烧状况。（2）了解燃烧的完全程度（即q3大小）。（3）燃烧的条件（即炉膛出口的过量空气系数大小）。（4）了解烟道的漏风情况。方法：化学吸收法、电气测量法、红外吸收法及色谱分析法一、烟气分析

化学吸收法，它是将一定容积的烟气试样顺序和某些化学吸收剂相接触，对烟气的各组成气体逐一进行选择性吸收，每次减少的容积即是被测成分在烟气中所占的容积。2、奥氏烟气分析仪●测量原理：●吸收剂：第一个吸收瓶放氢氧化钾（KOH）溶液，吸收RO2；第二个吸收瓶放焦性没食子酸C6H3(OH)3的碱性溶液，吸收O2（同时也吸收RO2）；第三个吸收瓶放氯化亚铜氨溶液Cu(NH3)2Cl，吸收CO（同时也吸收O2）。※注意：由于后两瓶的吸收剂有双重吸收功能，故操作时必须按1、2、3瓶的次序依次进行，不可颠倒。●测量步骤：烟气U形管过滤器除去灰和杂质取出100ml烟气吸收瓶1吸收瓶2吸收瓶3测量出RO2测量出O2测量出CO1、奥氏气体分析仪测得的是干烟气的组成成分：测定时饱和烟气中水蒸汽比例是一定的，某种气体成分析出时，水蒸汽也成比例析出。2、烟气分析顺序不能颠倒：主要由于后两个吸收瓶都具有双重吸收功能，即：焦性没食子酸的碱性溶液，即吸收O2同时也吸收RO2；氯化亚铜氨溶液，即吸收CO同时也吸收O2，所以顺序不能颠倒。※几点说明：3、由于CO的含量太少，同时试剂易分解，一般采用计算方法。4、不适用在线监测

因为奥氏分析仪测量气体成分需要时间较长（大约2小时）。※几点说明：二、运行时烟气容积和CO含量的计算不完全燃烧时烟气中氧的体积※不完全燃烧反应方程式其中：系数β称为燃料的特性系数。它只取决于燃料中C、H、O、N、S，而与M和A无关。由β的计算式可知，β是一个无因次的比例系数，因此它与燃料分析成分的表示基准也无关。

一般用来计算干烟气中一氧化碳的含量,而利用CO含量的多少可以判断燃烧的完全程度。CO=0，燃烧完全CO>0，燃烧不完全不完全燃烧方程式的应用完全燃烧，CO=0（三）完全燃烧反应方程式及RO2最大值完全燃烧α=1（O2=0）注：RO2max只决定于燃料的特性系数β，所以也是一个表征燃料特性的特征值。※完全燃烧方程式（四）运行中过量空气系数和漏风系数的确定意义：过量空气系数和漏风系数对锅炉的燃烧和经济运行影响很大；在锅炉运行中，可根据烟气分析测量过量空气系数及漏风系数。据过量空气系数的定义，有：其中利用干烟气容积成分O2、N2和CO的定义式

化简上式得到不完全燃烧时的过量空气系数：则完全燃烧时的过量空气系数：得到：2221ORO-»计，所以值相对较小，可略去不而b22,121ORO+-=根据完全燃烧方程式：b2221ORO-»计，所以值相对较小，可略去不而b22,121ORO+-=根据完全燃烧方程式：b锅炉运行中即可以采用O2来监测过量空气系数，也可以采用RO2监测过量空气系数。实际运行中采用哪个更好呢？☆说明：锅炉运行中一般采用O2来监测过量空气系数，而不采用RO2监测过量空气系数。因为，RO2max取决于燃料的性质，因此用RO2监测过量空气系数受煤种变化影响较大；而过量空气系数与O2基本为一一对应的关系，基本不受煤种变化影响，所以一般采用O2来监测过量空气系数。运行中只要知道了烟气中的含氧量O2，就可以知道运行中的过量空气系数。目前，锅炉采用磁性氧量计或氧化锆氧量计来测量烟气中的含氧量O2。第二节、制粉系统和设备一、煤粉的一般特性1、煤粉的流动性：刚磨制好的煤粉干燥而疏松，煤粉和空气的混合物并具有良好的流动性，便于管道输送。但是，如果制粉系统的设备不严密时，煤粉容易泄露，造成环境的污染。2、自燃与爆炸性：时间较长则使积粉层内温度升高，达到着火温度后发生自燃。爆炸性：氧气浓度、煤粉浓度、气粉混合物温度、细度、煤粉性质（挥发分、水分、灰分）。温度达到70～130℃时，遇到火源或发自燃情况时则可能发生爆炸。二、煤粉细度煤粉细度一般用具有标准筛孔尺寸的筛子通过筛分来测定。取一定数量的煤粉样放入某一尺寸的筛子上进行筛分，当有a克煤粉留在筛面上，b克煤粉通过筛孔落下，则筛子上剩余的煤粉的重量占原煤粉样总重量的百分数即为煤粉细度：上式中角标x表示筛子的编号或筛孔的尺寸（内边长）。显然，值愈大煤粉愈粗。煤粉越细越容易着火和完全燃烧。使机械不完全燃烧热损失q4和制粉能耗之和最小的煤粉细度，即最佳煤粉细度或经济煤粉细度。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；

经济细度由锅炉燃烧试验确定；煤粉的均匀性指标：煤粉颗粒组成特性曲线（颗粒分布特性）：表示均匀程度Rx:孔径为X的筛子上的全筛余量百分数，%。b:细度系数；n：均匀性指数；n>0,R90一定时，n↑,则R200↓，即大于200μｍ的颗粒少。R200一定时，n↑,则R90↑，即小于90μｍ的颗粒少。R90↑,则b↓，煤粉粗；R90↓,则b↑，煤粉细；三、煤的可磨性与磨损性1、哈德格罗夫法（Hardgrove法），煤被磨成一定细度的煤粉的难易程度称为煤的可磨性系数。测定哈氏可磨性指数HGI：将经过空气干燥、粒度为0.63～1.25mm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74μm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。2、全苏热工所：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+0.613、煤的磨损指数煤的磨损指数表示，煤在碾磨的过程中，煤对碾磨设备的研磨部件磨损的强烈程度。我国目前采用的是冲刷磨损指数四、磨煤机发电厂使用的磨煤机大致分为以下三种。1、低速磨煤机：转动速度为15～25r/min，目前常用的是双进双出的钢球筒式磨煤机、单进单出的钢球筒式磨煤机。2、中速磨煤机：转动速度为50～300r/min，目前常用的是MPS中速磨煤机、RP（或HP）中速磨煤机、MBF中速磨煤机。3、高速磨煤机：工作转速高达750～1500r/min，目前常用的是风扇式磨煤机。（一）低速磨煤机1、钢球筒式磨煤机由一个直径2～4m、长为3～10m。筒体两端是架筒内装有占筒体总容积20%～25%、直径60mm的锰钢球。

钢球式球磨机工作原理动画影响钢球筒式磨煤机工作的主要因素（1）磨煤机的筒体转速钢球筒式磨煤机是通过筒体转动将钢球和原煤提升到一定的高度后再落下将煤击碎的。临界转速:对紧贴筒壁的钢球，在不考虑钢球与筒壁的相对位移时，临界状态下钢球所受的离心力和重力相等，可以推出筒体的临界转速为：r/min式中；D——磨煤机筒体的直径。当磨煤机的工作转速n<<nlj时:当磨煤机的工作转速n≥nlj时:当工作转速n<nlj时:筒体的最佳工作转速应是筒体内钢球有最大提升高度时的转速，记为nzj。

前苏联磨煤机最佳工作转速：引进欧美磨煤机最佳工作转速：

（2）护甲护甲的形状决定于钢球和护甲之间的摩擦系数的大小。（3）钢球充满系数

钢球筒式磨煤机内装载的钢球量通常用钢球容积占筒体容积的百分数来表示，并称为钢球充满系数，用下列的公式表示：式中：G——钢球的装载量，t；V——磨煤机筒体的容积，m³；——钢球的堆积密度，取为。钢球的装载量将直接影响磨煤出力和磨煤电耗的大小。在通风量和煤粉细度不变时，的范围内，磨煤出力和磨煤电耗与钢球充满系数的有如下关系；

前苏联根据试验研究的结果，得出在磨煤出力不变、护甲形状和钢球尺寸不变，而磨煤机的钢球装载量最少，磨煤电耗最少的最佳钢球充满系数。（4）磨煤机的筒体通风量磨煤机的通风量应选择在保证磨煤出力和煤粉细度合理的条件下，使磨煤电耗和通风电耗最小的通风量，即最佳通风量。钢球筒式磨煤机的优点和缺点（1）单进单出球磨机：煤种的适应性强，几乎可以磨制各种煤；单机容量大，适用于大容量的锅炉机组；对煤中的杂物不敏感，工作的可靠性高；单台设备金属消耗量大，工作电耗相对较大，只适用于带基本负荷；工作中噪音大，煤粉的均匀性较差。（2）双进双出的球磨机：煤种适应性强；对杂物不敏感，可靠性高，事故率低；磨煤机维护费用低，筒体的利用率高，出力大、电耗低、噪音小、适用于大容量机组；负荷变化时反应速度快，运行时磨煤机中的储粉量大，低负荷时出力稳定。负荷变化时，即可以全磨运行也可以半磨运行，并可以磨制混合物料，灵活性高。（二）中速磨煤机MPS型中速磨煤机

主要用于以烟煤为燃料的直吹式制粉系统的锅炉。MPS磨煤机是引进德国Babcock公司的技术制造的中速磨煤机。MPS-225摆辊型磨煤机可与300~600MW火力发电机组配套，MPS为德文磨煤机、摆动式磨辊、磨盘的缩写。磨辊磨辊磨盘风环中速磨煤机中速磨液压加压系统2、RP（HP）碗型磨煤机中速磨煤机工作原理动画1、影响中速磨煤机工作的主要因素（1）转速：（2）通风量：中速磨煤机在运行中允许通风量从最低的不发生煤粉沉积的通风量至最大通风量之间随磨煤机的出力改变，并始终维持风煤比不变，风煤比与磨煤出力成线性关系。（3）风环气流速度：风环气流速度应保证研磨区具有良好的空气动力特性，应能将大部分煤粒托起，但只将少量煤粉带入分离器，其余大部分煤粒返回研磨区并在研磨部件周围形成一定厚度的循环煤层，以便保证足够的磨煤出力，减少石子煤的排放量。风环流速值应合理，速度过高则煤粉变粗。（4）研磨压力：（5）燃料性质：一般中速磨煤机适于磨制<40%、哈氏可磨性系数>50的烟煤和贫煤。MPS磨煤机常用于冲刷磨损指数在1.2～2.0范围的煤，HP（RP）磨煤机甚至可以磨制<1.2的煤。2、中速磨煤机的特点：⑴中速磨煤机结构紧凑、单台磨煤机金属消耗量低、占地面积小、初投资小、运行中噪音低、电耗低。⑵中速磨煤机空载功率小、运行控制灵敏、能适应锅炉负荷的变化、煤粉的均匀性好。缺点①它的结构复杂、运行和检修要求的技术水平高、对煤种有选择性、对杂物较为敏感。②中速磨煤机不能空磨启动。（三）高速磨煤机国内使用的高速磨煤机主要是风扇式磨煤机。它的结构形式与风机相似，风扇磨煤机本身就是排粉风机，结构非常紧凑。磨煤、干燥、粗粉分离和煤粉输送一次完成。风扇式磨煤机中的煤粒几乎总是处于悬浮状态，与高温介质的混合十分强烈，干燥能力强，还可以配用高温炉烟做干燥剂。非常适用于水分大、冲刷磨损指数Ke<3.5、水分Mar>35%的软褐煤和木质褐煤。风扇式磨煤机的主要缺点是，叶轮、叶片和护板磨损快，检修周期短，经常更换部件使运行费用增加。但是，由于结构简单，更换备用部件所用的时间较短。风扇磨煤机工作原理动画五、制粉系统直吹式制粉系统：磨煤机中磨成煤粉后直接将气粉混合物送入锅炉去燃烧的制粉系统。中间储仓式制粉系统：将磨制成的煤粉储存在煤粉仓中，再用排粉机后送入锅炉去燃烧，这样的系统，称为中间储仓式制粉系统。（一）煤粉制备系统：1、直吹式制粉系统直吹式制粉系统制粉量是随着锅炉负荷的变化而改变的。直吹式制粉系统可以分为正压系统和负压系统两种。（1）、中速磨煤机直吹式制粉系统正压直吹式制粉系统的排粉机装在磨煤机之前，整个制粉系统处于送风机的正压头运行，煤粉不通过排粉机或送风机。常见问题：①漏粉；②高温热风经过风机，容易出现轴承润滑问题。负压直吹式制粉系统的排粉机装在磨煤机之后，整个制粉系统处于负压下运行，煤粉全部通过排粉机。常见问题：①漏风，过量空气系数增大；②排粉机磨损严重。中速磨煤机正压直吹式制粉系统正压系统磨煤机密封风机A中速磨煤机负压直吹式制粉系统原煤仓（2）、双进双出磨煤机直吹式制粉系统采用正压直吹式制粉系统，（3）、风扇磨煤机直吹式系统风扇磨煤机适用于水分较高的褐煤。常用热风和高温炉烟混合物作干燥剂，这种系统称为二介质直吹式系统采用热风、高温炉烟和低温炉烟混合物作干燥剂的系统称为三介质直吹式系统。采用炉烟和热风作干燥剂使干燥剂中的氧的浓度降低，有利于防止发生爆炸。热风和炉烟混合物可以降低燃烧区域的温度，防止炉内结渣的生成。在原煤水分较大时，在不改变总风量的条件下，可以通过调节高、低温烟气的比例来满足干燥煤的需要。风扇磨双介质（热风、炉烟）干燥

直吹式系统风扇磨煤机三介质（热风、高温炉烟、低温炉烟）干燥直吹式制粉系统2、中间储仓式制粉系统中间储仓式制粉系统是将磨制好的煤粉先储存在煤粉仓中，再根据锅炉燃烧的需要通过给粉机将煤粉送入炉膛燃烧。因此，系统中增加了煤粉仓、细粉分离器、给粉机、排粉机和螺旋输粉机等设备。中间储仓式制粉系统的工作过程为：给煤机将原煤送入磨煤机，热空气和原煤一同进入磨煤机，热空气一边干燥一边将煤粉带出磨煤机进入粗粉分离器，分离器将不合格的粗粉分离出来送回磨煤机重磨，合格的煤粉进入细粉分离器将煤粉和空气分开，煤粉进入煤粉仓。制粉系统中分离出的乏气中则含有约10%的极细煤粉，可以直接作为一次风和煤粉仓中落下的煤粉混合后送入锅炉去燃烧，这种将乏气当作一次风直接使用的系统称为干燥剂送粉或乏气送粉系统。适用于挥发分较高的煤。将制粉系统的乏气通过燃烧器中的专门喷口直接送入锅炉燃烧时，则乏气称为三次风，而热空气作为一次风输送煤粉。这种系统称为热风送粉系统，适用于挥发分较低的煤。

钢球磨煤机乏气送粉中间储仓式制粉系统钢球磨煤机热风送粉中间储仓式制粉系统3、中间储仓式制粉系统与直吹式制粉系统比较（1）直吹式结构简单，管道阻力小；中储式负压工作，漏风大，输粉电耗高；（2）直吹式负压系统所有煤粉都经过排粉机，磨损大；而中储式少量通过，磨损轻；（3）中储式磨煤机对锅炉影响小，可靠性好；直吹式需要较大的磨煤设备储备裕量；（4）中储式部件多，管路长，系统复杂，初投资建筑尺寸大，防爆安全性差；（5）中储式灵活，直吹式惰性大；六、制粉系统的主要部件：（一）给煤机给煤机是将原煤定量地、均匀地根据锅炉的负荷或磨煤机的出力调节给煤量的设备。目前主要采用以下两种：1、电子称重式给煤机电子称重式给煤机是引进美国Stock公司的技术制造的一种带有电子称重装置和微机控制装置的皮带式给煤机，通过自动调速装置可以将煤精确地定量送入磨煤机，其误差仅为1%。2、刮板式给煤机皮带给煤机2、翻车机：(1)转子式翻车机（2）侧倾式翻车机3、自卸式底开车厢翻车机煤厂及输煤栈道输煤栈道进入厂房(二)粗粉分离器粗粉分离器是将磨煤机磨制的粗细不等的煤粉进行分离，即允许磨制合格的煤粉通过分离器，不合格的煤粉被分离出来送回磨煤机重磨。粗粉分离器工作原理动画一、锅炉热平衡概念在稳定工况下，输入锅炉的热量应与输出锅炉的热量相平衡，锅炉的这种热量收、支平衡关系，就叫锅炉的热平衡。1、输入锅炉的热量：伴随燃料进入锅炉的热量2、输出锅炉的热量：锅炉有效利用热；锅炉各项热损失。第三节、锅炉热平衡输入输出锅炉的能量见图3－2。在讨论各种能量时，均以1kg燃料为基础，所以其单位都为kJ／kg。Qr—输入锅炉热量Q1—有效利用热各项热损失Q2—排烟热损失Q3—化学未完全燃烧热损失Q4—机械未完全燃烧热损失Q5—散热损失Q6—灰渣物理热损失锅炉锅炉能量示意图：锅炉机组的热平衡方程：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/kgq1+q2+q3+q4+q5+q6=100%两边同除Qr乘100%锅炉效率

研究锅炉机组的热平衡目的就在于定量计算与分析各项能量的大小。找出引起热量损失的原因，提出减少损失的措施，提高锅炉效率，降低发电成本。锅炉热平衡目的锅炉输入热量Qr四部分组成：1、燃料的收到基低位发热量Qar,net，kJ/kg；2、燃料物理显热

hr=Cptr，kJ/kg；对于煤粉炉，ir数值相对较小，可以忽略。（一）锅炉输入热量二、锅炉输入热量和有效利用热量☆对于燃煤锅炉，如果燃料和空气都没有利用外界热量进行预热，输入热量Qr=Qar,net。3、外来热源加热空气时带入的热量Qwr，kJ/kg；4、雾化燃油所用蒸汽带入的热量Qwh，kJ/kg。（二）锅炉有效利用热Q1概念：锅炉的有效利用热指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量。空气在空气预热器中吸收的热量是否应计入有效利用热里面？★空气虽然在空气预热器吸热，但随后又回到炉膛，这部分热量属于锅炉内部的热量循环，不应计入锅炉的有效利用热中。●

锅炉的有效利用热Q为其中：相对于每Kg燃料的有效利用热量为★当排污量占锅炉蒸发量不到2%时，排污水热量可忽略。Q2—排烟热损失Q3—化学未完全燃烧热损失Q4—机械未完全燃烧热损失Q5—散热损失Q6—灰渣物理热损失三、锅炉的各项热损失（一）机械不完全燃烧热损失Q4概念：机械不完全燃烧热损失是灰中未燃烧或未燃尽的碳造成的热损失和使用中速磨煤机时排出石子煤的热量损失，也称为固体不完全燃烧损失。机械未完全燃烧热损失是燃煤锅炉的主要热损失之一，一般仅次于排烟热损失。主要影响因素：燃料性质、燃烧方式、过量空气系数、炉膛型式和结构、燃烧器设计和布置；锅炉负荷；运行操作水平等。1、燃料性质煤中灰分和水分越少、挥发分含量越多、煤粉越细，则q4越小。2、燃烧方式不同燃烧方式对q4的影响较大。煤粉炉较小，流化床稍大，层燃炉最大。4、炉膛型式和结构、燃烧器设计和布置适当的高度和容积可以，喷燃器的结构性能好，布置位置适当，使气粉有较好的混合条件和较长的炉内停留时间，减小q4。3、过量空气系数过量空气系数过小：固体燃料不能完全燃烧，q4增大；过量空气系数过大：会使炉温较低，停留时间缩短，q4也会增大；

5、锅炉负荷锅炉负荷过低：炉温降低，则q4增大；锅炉负荷过高：将使煤粉来不及在炉内烧透，则q4增大。6、运行水平运行人员的操控稳定性也会影响q4机械不完全热损失计算机械不完全热损失包括两部分：飞灰中未燃尽的碳和灰渣中的未燃尽的碳造成的损失。计算中假设：以Gfh和Gl