锅炉及锅炉房设备课件

第二章燃料与燃烧计算一、主要内容：第一节燃料的化学成分第二节煤的燃烧特性第三节煤的分类*第四节液体燃料*第五节气体燃料第六节燃料的燃烧计算第七节锅炉烟气分析及其结果的应用第二章燃料与燃烧计算二、要求掌握燃料的基本组成各分析基准的概念燃料的燃烧特性煤的发热量测定原理燃料燃烧计算原理锅炉烟气分析及其结果的应用第一节燃料的化学成分一、燃料的元素分析成分《煤的元素分析方法》GB/T476-20011、碳可燃元素热值为32866kJ/kg2、氢可燃元素热值为120370kJ/kg3、氧及氮杂质4、硫可燃元素热值为9050kJ/kg有机硫无机硫硫铁矿硫硫酸盐硫可燃第一节燃料的化学成分5、灰分杂质6、水分杂质外在水分Mf内在水分

Minh固有水分全水分M=Mf+Minh第一节燃料的化学成分二、燃料成分分析多数据的基准与换算1、“基”的概念－－－计算基准、条件2、基的种类收到基ar

空气干燥基ad干燥基d

干燥无灰基daf第一节燃料的化学成分3、各种基之间的关系灰分固定碳水分干燥无灰基基数100％-A-MACHOSNMMf

Minh收到基基数100％空气干燥基基数100％-Mf干燥基基数100％-M

挥发分焦炭第一节燃料的化学成分4、基之间的换算同一种燃料各基准之间可以进行换算x=Kx0x－－欲求基数K－－换算系数查表2－1x0－－已知基数第二节煤的燃烧特性一、发热量标态下，单位质量（体积）的燃料完全燃烧时的放热量kJ/kg

。1、种类高位发热量Qgr(气体燃料kJ/m3)

低位发热量Qnet2、换算同基高、低位发热量之间不同基高位发热量之间表2－1不同基低位发热量之间第二节煤的燃烧特性3、发热量的测定《煤的发热量测定方法》GB/T213-20034、标准煤的概念《煤的工业分析方法》GB/T212-2001假想的煤，Qnet=

29308kJ/kg以根据锅炉的耗煤量判别锅炉的运行经济性锅炉的标准耗煤量：第二节煤的燃烧特性5、折算水分、折算灰分和折算硫分的概念Mzs,ar、Azs,ar、Szs,ar

相应于每4186.8kJ/kg收到基低位发热量的燃料所含有的收到基水分、灰分和硫分。当Mzs,ar＞8%时称为高水分燃料;当Azs,ar＞4%时高灰分燃料;当Szs,ar＞0.2%时高硫分燃料.第二节煤的燃烧特性

第二节煤的燃烧特性二、挥发分Vdaf

《煤的工业分析方法》GB/T212-2001

干燥基煤样在高温（900±10℃）缺氧情况下加热时（7min），煤中有机质分解析出的气态物质，包括CmHnH2,CO,

H2S,O2,CO2,N2等气体.的Vdaf代表煤的碳化程度。第二节煤的燃烧特性三、焦结性——煤的焦结状况隔绝空气加热后的剩余物---焦炭。焦炭=固定炭+灰分粉状，粘结，弱粘结，不熔融粘结，不膨胀熔融粘结，微不膨胀熔融粘结，膨胀熔融粘结，强膨胀熔融粘结。第二节煤的燃烧特性四、灰熔点测定方法－－角锥法2%半还原性气氛：O2＜

2%，CO、H2、CO4占10%~70%。第二节煤的燃烧特性四个特征温度变形温度t1软化温度t2半球温度t3流动温度t0第三节煤的分类按干燥无灰基挥发分的多少－－接近煤化程度进行分类一、褐煤外观成褐色，煤化程度低，

Vdaf高37％～50％但析出温度低，易着火，易风化，易自燃发热量低，1150～2100kJ/kg第三节煤的分类二、烟煤易着火，含碳高挥发分高Vdaf＞20％～40％发热量较高，对Qnet，ar≤15500kJ/kg为劣质烟煤第三节煤的分类三、贫煤（瘦煤）与烟煤相比不易着火，含碳高挥发分高Vdaf＞10％～20％发热量介于无烟煤和一般烟煤之间。第三节煤的分类四、无烟煤（白煤）煤化程度高含碳高可达95％～98％挥发分低Vdaf≤10％，难着火发热量较高Qnet，ar=20930～25120kJ/kg第三节煤的分类五、其他煤种油页岩---易燃，Vdaf=

70％～80％

Qnet，ar=4200～8400kJ/kg泥煤---含水高达75％～85％

Qnet，ar=8370～10470kJ/kg煤矸石---含灰量高，50%以上Qnet，ar=4000～11300kJ/kg石煤---同煤矸石第三节煤的分类第三节煤的分类第四节液体燃料第四节液体燃料一、燃料油的来源于分类1、来源2、分类第四节液体燃料二、燃料油的物理特性1、密度2、黏度3、凝点4、比热容5、闪点6、燃点7、爆炸极限第四节液体燃料三、锅炉常用燃料油1、柴油2、重油3、渣油第五节气体燃料一、气体燃料的分类1、天然气2、人工气体

气化炉煤气

焦炉煤气高炉煤气油制气液化石油气沼气第五节气体燃料二、气体燃料的发热量三、气体燃料的特点1、基本无公害，环保2、运输方便，使用性能优良3、易于燃烧调节四、锅炉常用的气体燃料第六节燃料的燃烧计算1、燃烧：燃料中可燃元素在高温下进行的剧烈氧化过程，同时放出反应热。2、燃料燃烧的条件：高温环境－－达到燃料的燃点充足适量的氧气燃料于氧气充分混合及时排除燃烧产物－－烟气、灰渣第六节燃料的燃烧计算3、燃料燃烧计算的量1）燃烧时所需要的空气量2）燃烧时产生的烟气量3）空气的焓值4）烟气的焓值第六节燃料的燃烧计算4、燃料燃烧计算的假设条件1）所涉及的气体视为理想气体2）认为在标准状态下3）空气中只有氮气和氧气，体积比为：氮气：氧气＝79：214）针对1公斤燃料而言第六节燃料的燃烧计算

一、燃烧所需要的空气量1、理论空气量（固、液燃料）VK01kg收到基燃料完全燃烧，而又无过剩的氧存在时所需要的空气量。2、实际空气量VKVK=

α·VK0第六节燃料的燃烧计算3、过量空气系数---αα随烟气的流动而变化，

层燃炉炉膛出口αl〃一般为1.3~1.6之间燃油燃气炉控制在1.05~1.2之间VK0VKα=第六节燃料的燃烧计算4.固体、液体燃料的VK0

（m3/kg燃料）思路：燃料中C、H、S、燃烧需要O2燃料中有一部分O2，空气中有21%的O2，风机提供100%的空气。

从反应方程式出发来求解。（板书）

第六节燃料的燃烧计算C+O2=CO2

12kgC+22.4m3O2=22.4m3CO21kgC+1.866m3

O2=1.866m3CO2S+O2=SO232kgS+22.4m3O2=22.4m3SO21kgS+0.7m3

O2=0.7m3SO22H2+O2=2H2O4kgH2+22.4m3O2=2×22.4m3H2O1kgH2+5.55

m3

O2=11.1m3H2O

燃烧产物第六节燃料的燃烧计算（板书）VK0

——P42式（2-31）经验公式式（2-32）~（2-35）第六节燃料的燃烧计算5.气体燃料燃烧需要的理论空气量VK0

（m3/m3燃料）（自学）6.实际空气量VK

VK=αVK0

第六节燃料的燃烧计算二、燃烧所产生的烟气量（板书）思路：完全燃烧情况下的生成物CCO2SSO2HH2OHM燃料中的带入的H2OVK0带入的

Gwh带入的

N

VK0中的N

燃料中的N第六节燃料的燃烧计算1、理论烟气量P45式（2-48）2、经验公式

P45式（2-49）~（2-51）3、实际烟气量实际烟气量=理论烟气量+过量空气量+过量空气量中的水蒸气量P46式（2-55a）第六节燃料的燃烧计算RO2三原子气体体积：VRO2=VCO2+

VSO2理论干烟气量：Vgy0=VRO2+VN20+VH2O0实际干烟气量：Vgy

=VRO2+VN2+VH2O第六节燃料的燃烧计算烟气体积的组成第六节燃料的燃烧计算三、空气、烟气的焓值（板书）1m3气体、空气及1kg灰的焓第六节燃料的燃烧计算

烟气焓温表表2-16烟气焓温表第七节烟气分析及其结果的应用1、目的：为验证和判断锅炉的实际运行工况为调整燃烧、提出相应的燃烧措施提供依据第七节烟气分析及其结果的应用一、烟气分析1.烟气入口2.三通旋塞3.梳形管4.吸收几瓶5.量筒6.水准瓶142第七节烟气分析及其结果的应用二、烟气分析结果的应用（板书）1、烟气量的计算2、烟气中一氧化碳量的计算3、过量空气系数计算第三章锅炉的热平衡一、锅炉热平衡试验为全面评定锅炉的工作状况，对锅炉进行的能量测试。（新产品测定、锅炉运行调整、比较改进前后效果）第三章锅炉的热平衡二、学习目的：掌握燃料在锅炉中的－－利用与损失情况热损失产生的方面及原因寻求提高锅炉热效率的途径为设计和改造锅炉提供依据第三章锅炉的热平衡三、主要内容:锅炉热平衡的组成锅炉的正反平衡热效率的计算锅炉各种损失的测定与计算方法第三章锅炉的热平衡第一节锅炉热平衡的组成1、热平衡方程热平衡：锅炉在正常稳定工况下建立的热量收支平衡关系。建立的条件：锅炉正常稳定工况下。以1kg固体、液体燃料或1m3

气体燃料为单位。第三章锅炉的热平衡热平衡方程：kJ/kgQr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/kg各成分的意义：（板书）锅炉热平衡示意第二节锅炉热效率

（板书）

一、正平衡法

《工业锅炉热工试验规程》（GB/T10180-2003）

《生活锅炉热效率及热工试验方法》（GB/T10820-2002）二、反平衡法三、锅炉的毛效率及净效率四、热平衡试验的要求五、试验时间、次数和误差

第三节固体不完全燃烧热损失Q4

进入炉膛的燃料有一部分没参与燃烧或未燃尽而排出炉外造成。Q4一、Q4的测定与计算灰平衡：进入炉内的总灰量

=（灰渣+漏煤+飞灰）中的灰量二、Q4影响因素

1、燃料特性

2、燃烧方式

3、炉子结构

4、运行工况一次风与二次风的概念：见P69下注解①。第四节气体不完全燃烧热损失Q3

CO、CH4、H2

等可燃气体未燃烧排出炉外造成。一、Q3的测定与计算(板书)二、Q3的影响因素1、炉子的结构2、燃料特性3、燃烧过程的组织4、运行操作水平第五节排烟热损失排烟温度高于进入锅炉的空气温度，排烟带走的热量造成的损失。一、Q2的测定与计算(板书)

水管锅炉装省煤器的q2约为6%--12%

不装省煤器的q2约为20%。二、Q2的影响因素1、排烟温度排烟温度提高12℃—15℃，q2增加1%。2、排烟体积

第六节散热损失一、Q5的计算(板书)二、保热系数第七节灰渣物理热损失及其他热损失一、灰渣物理热损失(板书)

二、及其他热损失第八节燃料消耗量(板书)

第4章锅炉设备的通风计算

一、学习目的1、掌握烟风道通风阻力计算的方法2、掌握应用线算图计算后进行修正的内容二、重点烟风道通风阻力计算的原理和方法一、通风包括

通风是锅炉的“呼吸”器官，是调整锅炉出的手段，是锅炉正常运行的保证。二通风方式：

1.自然通风：由密度差形成的自生风力克服锅炉烟风道的阻力。仅用于小型、立式、无尾部受热面的锅炉。

2.机械通风：由风机给烟气或空气加压，克服炉内的阻力。

用于通风计算的目的：确定锅炉烟风系统的全压降，为选择送、引风机提供可靠的依据。注：在通风阻力计算中，烟风系统各部分介质流量、t、流通截面等数据均以锅炉额定负荷下的热力计算数据确定。我国工业锅炉烟风道阻力计算的方法用原苏联1977版体系。第一节通风的作用和方式

一、通风：是一个连续将锅炉所需的空气送入，不断补给锅炉以燃烧之用，不断把烟气排走的过程。二、机械通风方式

1.负压通风在烟囱前设引风机克服烟风道阻力。

特点：炉膛内负压高，烟风道风均为负压，锅炉房卫生好。2.正压通风在空气预热器入口处设置风机，无引风机特点：风机经过的空气是洁净的，而炉子烟风道为正压，无漏风，但若炉墙、烟道不严，造成冒烟，锅炉房的卫生条件不好。3.平衡通风同时设送、引风机，克服两者的弱点。送风道烟道的阻力分别由送、引风机承担。特点：a.送风道正压，但不很大b.炉膛及烟道负压，负压值也不很大优点：有效地送入空气，又使炉膛及全部烟道在合理的负压下运行；锅炉房的安全卫生条件好；漏风量小。

这种通风方式在目前供热锅炉中最常见。三、通风计算的目的：克服烟风道中的阻力,给烟、风增加能量，选择合适的风机,

图8-1平衡通风沿程的风压变化第二节

通风计算的原理和基本方法原理：伯努利方程不可压缩流体元流能量方程（1）

整理得：（2）

——相对截面处的绝对压力——相对截面处海拔高度或距离基准面的高度

——相对截面处的介质流速

——相对截面处的平均介质密度图8-2任意烟风道简图则两截面的总压降为：

——两截面间介质的流动阻力Pa

——由于介质密度变化而产生的流动压头，又叫自生风力

——由于通道截面变化或介质温度变化所致。而截面变化归于局部阻力，而实际上有温度变化导致的是很小的，可以忽略。介质速度变化可正、可负、可为零。二.阻力计算（一）沿程摩擦阻力若介质温度变化不大或没有变化时：（二）横向冲刷管束阻力基本公式：阻力系数根据管束结构而定。横向冲刷光管管束，顺列：ζ=ζ0Z2

ζ0——单排管子的阻力系数，与s1/d、s2/d、雷诺数Re、比值（s1-d）/（s2-d）有关；Z2——管束的纵向排数错列：ζ=ζ0（Z2＋１）

ζ0——单排管子的阻力系数；与s1/d、s2/d、雷诺数Re、比值（s1-d）/（s2-d）有关；

Z2——管束的纵向排数表8-1沿程摩擦阻力系数8-3纵向冲刷光管束的摩擦阻力系数图8-4标准大气压（101325Pa）下空气的动压头图8-5空气预热器纵向冲刷时的摩擦阻力图8-7横向冲刷顺列管束的阻力系数图8-7横向冲刷顺列管束的阻力系数图8-9横向冲刷错列管束的阻力系数图8-9横向冲刷错列管束的阻力系数(三)局部阻力气流通过截面或方向变化的通道时产生的阻力，同时也有沿程摩擦阻力。两者应分别计算。ζ——局部阻力系数。其他符号同前ζ——局部阻力系数。局部阻力可以分为如下几种：

1.截面改变----截面变化，ζ在表4-2查得。

截面突然变化，ζ由4-11查得

扩散管

---扩散系数4-12查得；

---局部阻力系数，按突扩求得4-11查得。扩散角的计算表8-2截面变化时的阻力系数表8-2截面变化时的阻力系数续表续表图8-11图8-122.转弯阻力通道中所有转弯的阻力系数按下式通式：

---粗糙度影响修正；---转弯的原始阻力系数，取决于形状和相对曲率半径；B---弯头角度有关的系数C---弯头截面形状参数C=1

图8-144-3烟囱的计算一、自然通风时烟囱的高度烟囱的计算包括如图，烟囱工作示意图：设烟囱高度为HYZ在自然通风的锅炉房内，克服烟道的阻力来自于自生风力:则由（4-45）可以推导如下式二、烟囱中烟气温度的计算烟气在烟囱流动过程中烟气温度是变化的。1.烟气在烟道中的温度降（有良好保温时不考虑）

——烟道中烟气温降℃

——烟道自然冷却散热损失,W2.烟气在烟囱中的温度降

——烟气在烟囱中的温度降

——烟气在每米高度的温度降℃/m

℃/m3.烟囱出口烟气温度℃

℃

——锅炉排烟温度——烟气在烟道中和烟囱中的温度降——烟囱的出口温度4.烟囱中烟气平均温度二、机械通风时烟囱高度的确定考虑环保要求，要有足够的高度。新建锅炉房只设一个烟囱，并根据锅炉房容量而定，《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2001.新建锅炉房烟囱周围半径200m距离有建筑物时，烟囱应高出最高建筑物3以上。当D＞28（40）时，烟囱高度不低于45m.三、烟囱高度确定原则1自然通风，克服烟、风道阻力，同时考虑排放。

2机械通风，主要是排放要求《工业“三废”排放试行标准》《工业设计卫生标准》《锅炉大气污染物排放标准》《大气环境质量标准》四、烟囱的直径4.4风机的选型和烟风道布置一、送、引风选型原则满足锅炉在全负荷情况下

要求，并考虑一定的裕度。

设备工况裕度系数风量裕量系数

压头裕量系数

送风机1.11.2引风机1.11.2带尖峰负荷时1.031.05二、选型参数

转数

n——风机转数Q——设计流量——工作介质的密度P——风机设计压头2.设计计算流量3.设计计算全压4.风机的功率5.设计计算全压

7.风机的功率或——风机中的介质压缩系数应使风机的工况点落在风机最高效率的90﹪以上区域。风机运行中最大出力工况是：烟风道特性曲线与导向器全开时风机特性曲线的交点。

1对离心风机：计算工况点应尽可能接近导向器全开的风机特性。

2对轴流风机：计算工况点相应于最高效率工况再大10～15°，导向器开度以保证低负荷时风机仍能在高效区运行。三、选择风机和烟风道布置的一般要求

1.单炉配置

2.单炉配置的风量裕量为10％，风压裕量为20％。

3.集中配置时，风机不少于2台，一用一备。并联后工况与单机相同。

4.选用高效率、低噪声、节能的风机。风道布置《设计手册》第5章供热锅炉水处理第一节水中的杂质和水质质标一、水中的杂质按颗粒大小分悬浮物

d＞10-4

胶体d=10-6～10-4离子和分子d＜10-6

第一节水中的杂质和水质质标二、水质质标1、悬浮固形物mg/L2、溶解固形物mg/L3、硬度Hmmol/L

暂时硬度永久硬度

4．碱度(A)：是指水中含有能接受氢离子的物质的量。Ex:

天然水中碱度主要由 的盐类组成mmol/L水中硬度和碱度的关系5．相对碱度：锅水中游离的NaOH和溶解固形物含量之比值。相对碱度=锅水中游离的NaOH/溶解固形物=0.2以防止脆化6．pH值，它是表示水的酸碱性指标锅炉给水锅水PH=10~127．溶解氧O2mg／1对压力高，容量打的锅炉要求给水必须降氧8．磷酸根为消除给水带入的残留硬度，防止汽锅结垢9、亚硫酸根化学除氧常带入亚硫酸盐Ex：不稳定而趋于10．含油量：天然水一般不含油，通常是蒸汽凝结水带的其他指标的具体要求见表10-310-4三、

硬度碱度的单位换算德国度=0.357mmol/l=17.9ppm1mmol/l=50.1ppm钠离子交换器结构单级钠离子交换系统并联H-Na离子交换系统串联H-Na离子交换系统综合式钠离子交换器电渗析原理锅炉电化学腐蚀铁屑除氧第6章运煤、除灰渣及烟气净化第一节锅炉房运煤系统一、煤的贮存1、形式露天煤场、覆盖煤场

贮煤仓2、贮煤量火车、船舶运输10~25天汽车运输5~10天

3、炉前煤仓：一班运煤16~20h耗煤量二班运煤10~12h耗煤量三班运煤1~6h耗煤量煤仓壁面倾角不宜小于60°。第一节锅炉房运煤系统4、落煤管断面积Q—煤的输送量V—煤的流动速度取2m/sΦ--充满系数0.3~0.35第一节锅炉房运煤系统二、煤的制备破碎、筛分、磁选、称量三、煤的运输1、运输设备电动葫芦吊煤罐、单斗提升机、多斗提升机埋刮板输送机、皮带输送机第一节锅炉房运煤系统第一节锅炉房运煤系统第二节锅炉房除灰渣系统一、除灰方式1、人工除灰2、机械除灰二、除灰设备刮板输送机、螺旋除渣机、马丁除渣机、斜轮、低压水力除灰渣三、灰渣场第二节锅炉房除灰渣系统第三节锅炉烟气净化一、燃烧造成的大气污染二、锅炉大气污染物排放标准三、锅炉烟尘的防治1、提高燃烧技术、完善燃烧过程2、装设除尘设备3、锅炉常用除尘设备第三节锅炉烟气净化第三节锅炉烟气净化第三节锅炉烟气净化第三节锅炉烟气净化除尘器的选择1、烟气量2、烟气的含尘浓度3、烟尘的分散度第三节锅炉烟气净化第三节锅炉烟气净化锅炉及锅炉房设备绪论一、本课程的地位二、主要内容三、教学目的四、教学安排五、教学要求一、本课程的地位是建筑环境与设备工程专业的一门主要的专业课（热源）二、主要内容1、锅炉及锅炉房设备的基本知识2、锅炉本体的相关计算方法3、锅炉房工艺设计的内容于程序4、锅炉房相关设备的选择与工艺布置三、教学目的1、了解锅炉、锅炉房设备的基本结构和工作原理2、掌握锅炉房工艺设计的相关计算3、掌握锅炉房布置的方法

为今后从事专业设计、施工、及运行管理奠定基础四、教学安排与讲授方法1、总学时数：32＋6（实验）2、学时分配3、以课堂讲授为主现场教学（实物＋模型）为辅自学为辅章内容学时1锅炉及锅炉房设备的基本知识

22燃料与燃烧计算

43锅炉热平衡

64锅炉设备的空气动力计算

65供热锅炉的水处理

66运煤、除灰渣和除尘

27锅炉房工艺设计及汽水系统

68燃烧设备

自学(2)

9供热锅炉及其附加受热面

自学(2)

10锅炉水循环及汽水分离

自学(2)

总计

32学时分配1、课上听讲2、课后作业3、课程实验4、期末闭卷考试五、教学要求及考核第一章锅炉及锅炉房设备的基本知识

第一节概述