锅炉及锅炉房设备课件

燃料與燃燒計算第一節燃料的化學成分一、燃料的元素分析成分《煤的元素分析方法》GB/T476-20011、碳可燃元素熱值為32866kJ/kg2、氫可燃元素熱值為120370kJ/kg3、氧及氮雜質4、硫可燃元素熱值為9050kJ/kg有機硫無機硫硫鐵礦硫硫酸鹽硫可燃第一節燃料的化學成分5、灰分雜質6、水分雜質外在水分Mf內在水分

Minh固有水分全水分M=Mf+Minh第一節燃料的化學成分二、燃料成分分析多數據的基準與換算1、“基”的概念－－－計算基準、條件2、基的種類收到基ar

空氣乾燥基ad乾燥基d

乾燥無灰基daf第一節燃料的化學成分3、各種基之間的關係灰分固定碳水分乾燥無灰基基數100％-A-MACHOSNMMf

Minh收到基基數100％空氣乾燥基基數100％-Mf乾燥基基數100％-M

揮發分焦炭第一節燃料的化學成分4、基之間的換算同一種燃料各基準之間可以進行換算x=Kx0x－－欲求基數K－－換算係數查表2－1x0－－已知基數第二節煤的燃燒特性一、發熱量標態下，單位品質（體積）的燃料完全燃燒時的放熱量kJ/kg

。1、種類高位發熱量Qgr(氣體燃料kJ/m3)

低位發熱量Qnet2、換算同基高、低位發熱量之間不同基高位發熱量之間表2－1不同基低位發熱量之間第二節煤的燃燒特性3、發熱量的測定《煤的發熱量測定方法》GB/T213-20034、標準煤的概念《煤的工業分析方法》GB/T212-2001假想的煤，Qnet=

29308kJ/kg以根據鍋爐的耗煤量判別鍋爐的運行經濟性鍋爐的標準耗煤量：第二節煤的燃燒特性5、折算水分、折算灰分和折算硫分的概念Mzs,ar、Azs,ar、Szs,ar

相應於每4186.8kJ/kg收到基低位發熱量的燃料所含有的收到基水分、灰分和硫分。當Mzs,ar＞8%時稱為高水分燃料;當Azs,ar＞4%時高灰分燃料;當Szs,ar＞0.2%時高硫分燃料.第二節煤的燃燒特性

第二節煤的燃燒特性二、揮發分Vdaf

《煤的工業分析方法》GB/T212-2001

乾燥基煤樣在高溫（900±10℃）缺氧情況下加熱時（7min），煤中有機質分解析出的氣態物質，包括CmHnH2,CO,

H2S,O2,CO2,N2等氣體.的Vdaf代表煤的碳化程度。第二節煤的燃燒特性三、焦結性——煤的焦結狀況隔絕空氣加熱後的剩餘物---焦炭。焦炭=固定炭+灰分粉狀，粘結，弱粘結，不熔融粘結，不膨脹熔融粘結，微不膨脹熔融粘結，膨脹熔融粘結，強膨脹熔融粘結。第二節煤的燃燒特性四、灰熔點測定方法－－角錐法2%半還原性氣氛：O2＜

2%，CO、H2、CO4占10%~70%。第二節煤的燃燒特性四個特徵溫度變形溫度t1軟化溫度t2半球溫度t3流動溫度t0第三節煤的分類按乾燥無灰基揮發分的多少－－接近煤化程度進行分類一、褐煤外觀成褐色，煤化程度低，

Vdaf高37％～50％但析出溫度低，易著火，易風化，易自燃發熱量低，1150～2100kJ/kg第三節煤的分類二、煙煤易著火，含碳高揮發分高Vdaf＞20％～40％發熱量較高，對Qnet，ar≤15500kJ/kg為劣質煙煤第三節煤的分類三、貧煤（瘦煤）與煙煤相比不易著火，含碳高揮發分高Vdaf＞10％～20％發熱量介於無煙煤和一般煙煤之間。第三節煤的分類四、無煙煤（白煤）煤化程度高含碳高可達95％～98％揮發分低Vdaf≤10％，難著火發熱量較高Qnet，ar=20930～25120kJ/kg第三節煤的分類五、其他煤種油葉岩---易燃，Vdaf=

70％～80％

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

Qnet，ar=8370～10470kJ/kg煤矸石---含灰量高，50%以上Qnet，ar=4000～11300kJ/kg石煤---同煤矸石第三節煤的分類第三節煤的分類第四節液體燃料第四節液體燃料一、燃料油的來源於分類1、來源2、分類第四節液體燃料二、燃料油的物理特性1、密度2、黏度3、凝點4、比熱容5、閃點6、燃點7、爆炸極限第四節液體燃料三、鍋爐常用燃料油1、柴油2、重油3、渣油第五節氣體燃料一、氣體燃料的分類1、天然氣2、人工氣體

氣化爐煤氣

焦爐煤氣高爐煤氣油制氣液化石油氣沼氣第五節氣體燃料二、氣體燃料的發熱量三、氣體燃料的特點1、基本無公害，環保2、運輸方便，使用性能優良3、易於燃燒調節四、鍋爐常用的氣體燃料第六節燃料的燃燒計算1、燃燒：燃料中可燃元素在高溫下進行的劇烈氧化過程，同時放出反應熱。2、燃料燃燒的條件：高溫環境－－達到燃料的燃點充足適量的氧氣燃料於氧氣充分混合及時排除燃燒產物－－煙氣、灰渣第六節燃料的燃燒計算3、燃料燃燒計算的量1）燃燒時所需要的空氣量2）燃燒時產生的煙氣量3）空氣的焓值4）煙氣的焓值第六節燃料的燃燒計算4、燃料燃燒計算的假設條件1）所涉及的氣體視為理想氣體2）認為在標準狀態下3）空氣中只有氮氣和氧氣，體積比為：氮氣：氧氣＝79：214）針對1公斤燃料而言第六節燃料的燃燒計算

一、燃燒所需要的空氣量1、理論空氣量（固、液燃料）VK01kg收到基燃料完全燃燒，而又無過剩的氧存在時所需要的空氣量。2、實際空氣量VKVK=

α·VK0第六節燃料的燃燒計算3、過量空氣係數---αα隨煙氣的流動而變化，

層燃爐爐膛出口αl〃一般為1.3~1.6之間燃油燃氣爐控制在1.05~1.2之間VK0VKα=第六節燃料的燃燒計算4.固體、液體燃料的VK0

（m3/kg燃料）思路：燃料中C、H、S、燃燒需要O2燃料中有一部分O2，空氣中有21%的O2，風機提供100%的空氣。

從反應方程式出發來求解。（板書）

第六節燃料的燃燒計算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

燃燒產物第六節燃料的燃燒計算（板書）VK0

——P42式（2-31）經驗公式式（2-32）~（2-35）第六節燃料的燃燒計算5.氣體燃料燃燒需要的理論空氣量VK0

（m3/m3燃料）（自學）6.實際空氣量VK

VK=αVK0

第六節燃料的燃燒計算二、燃燒所產生的煙氣量（板書）思路：完全燃燒情況下的生成物CCO2SSO2HH2OHM燃料中的帶入的H2OVK0帶入的

Gwh帶入的

N

VK0中的N

燃料中的N第六節燃料的燃燒計算1、理論煙氣量P45式（2-48）2、經驗公式

P45式（2-49）~（2-51）3、實際煙氣量實際煙氣量=理論煙氣量+過量空氣量+過量空氣量中的水蒸氣量P46式（2-55a）第六節燃料的燃燒計算RO2三原子氣體體積：VRO2=VCO2+

VSO2理論幹煙氣量：Vgy0=VRO2+VN20+VH2O0實際幹煙氣量：Vgy

=VRO2+VN2+VH2O第六節燃料的燃燒計算煙氣體積的組成第六節燃料的燃燒計算三、空氣、煙氣的焓值（板書）1m3氣體、空氣及1kg灰的焓第六節燃料的燃燒計算

煙氣焓溫表表2-16煙氣焓溫表第七節煙氣分析及其結果的應用1、目的：為驗證和判斷鍋爐的實際運行工況為調整燃燒、提出相應的燃燒措施提供依據第七節煙氣分析及其結果的應用一、煙氣分析1.煙氣入口2.三通旋塞3.梳形管4.吸收幾瓶5.量筒6.水準瓶142第七節煙氣分析及其結果的應用二、煙氣分析結果的應用（板書）1、煙氣量的計算2、煙氣中一氧化碳量的計算3、過量空氣係數計算第三章鍋爐的熱平衡一、鍋爐熱平衡試驗為全面評定鍋爐的工作狀況，對鍋爐進行的能量測試。（新產品測定、鍋爐運行調整、比較改進前後效果）第三章鍋爐的熱平衡二、學習目的：掌握燃料在鍋爐中的－－利用與損失情況熱損失產生的方面及原因尋求提高鍋爐熱效率的途徑為設計和改造鍋爐提供依據第三章鍋爐的熱平衡三、主要內容:鍋爐熱平衡的組成鍋爐的正反平衡熱效率的計算鍋爐各種損失的測定與計算方法第三章鍋爐的熱平衡第一節鍋爐熱平衡的組成1、熱平衡方程熱平衡：鍋爐在正常穩定工況下建立的熱量收支平衡關係。建立的條件：鍋爐正常穩定工況下。以1kg固體、液體燃料或1m3

氣體燃料為單位。第三章鍋爐的熱平衡熱平衡方程：kJ/kgQr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/kg各成分的意義：（板書）鍋爐熱平衡示意第二節鍋爐熱效率

（板書）

一、正平衡法

《工業鍋爐熱工試驗規程》（GB/T10180-2003）

《生活鍋爐熱效率及熱工試驗方法》（GB/T10820-2002）二、反平衡法三、鍋爐的毛效率及淨效率四、熱平衡試驗的要求五、試驗時間、次數和誤差

第三節固體不完全燃燒熱損失Q4

進入爐膛的燃料有一部分沒參與燃燒或未燃盡而排出爐外造成。Q4一、Q4的測定與計算灰平衡：進入爐內的總灰量

=（灰渣+漏煤+飛灰）中的灰量二、Q4影響因素

1、燃料特性

2、燃燒方式

3、爐子結構

4、運行工況一次風與二次風的概念：見P69下注解①。第四節氣體不完全燃燒熱損失Q3

CO、CH4、H2

等可燃氣體未燃燒排出爐外造成。一、Q3的測定與計算(板書)二、Q3的影響因素1、爐子的結構2、燃料特性3、燃燒過程的組織4、運行操作水準第五節排煙熱損失排煙溫度高於進入鍋爐的空氣溫度，排煙帶走的熱量造成的損失。一、Q2的測定與計算(板書)

水管鍋爐裝省煤器的q2約為6%--12%

不裝省煤器的q2約為20%。二、Q2的影響因素1、排煙溫度排煙溫度提高12℃—15℃，q2增加1%。2、排煙體積

第六節散熱損失一、Q5的計算(板書)二、保熱係數第七節灰渣物理熱損失及其他熱損失一、灰渣物理熱損失(板書)

二、及其他熱損失第八節燃料消耗量(板書)

第4章鍋爐設備的通風計算

一、學習目的1、掌握煙風道通風阻力計算的方法2、掌握應用線算圖計算後進行修正的內容二、重點煙風道通風阻力計算的原理和方法一、通風包括

通風是鍋爐的“呼吸”器官，是調整鍋爐出的手段，是鍋爐正常運行的保證。二通風方式：

1.自然通風：由密度差形成的自生風力克服鍋爐煙風道的阻力。僅用於小型、立式、無尾部受熱面的鍋爐。

2.機械通風：由風機給煙氣或空氣加壓，克服爐內的阻力。

用於通風計算的目的：確定鍋爐煙風系統的全壓降，為選擇送、引風機提供可靠的依據。注：在通風阻力計算中，煙風系統各部分介質流量、t、流通截面等數據均以鍋爐額定負荷下的熱力計算數據確定。我國工業鍋爐煙風道阻力計算的方法用原蘇聯1977版體系。第一節通風的作用和方式

一、通風：是一個連續將鍋爐所需的空氣送入，不斷補給鍋爐以燃燒之用，不斷把煙氣排走的過程。二、機械通風方式

1.負壓通風在煙囪前設引風機克服煙風道阻力。

特點：爐膛內負壓高，煙風道風均為負壓，鍋爐房衛生好。2.正壓通風在空氣預熱器入口處設置風機，無引風機特點：風機經過的空氣是潔淨的，而爐子煙風道為正壓，無漏風，但若爐牆、煙道不嚴，造成冒煙，鍋爐房的衛生條件不好。3.平衡通風同時設送、引風機，克服兩者的弱點。送風道煙道的阻力分別由送、引風機承擔。特點：a.送風道正壓，但不很大b.爐膛及煙道負壓，負壓值也不很大優點：有效地送入空氣，又使爐膛及全部煙道在合理的負壓下運行；鍋爐房的安全衛生條件好；漏風量小。

這種通風方式在目前供熱鍋爐中最常見。三、通風計算的目的：克服煙風道中的阻力,給煙、風增加能量，選擇合適的風機,

圖8-1平衡通風沿程的風壓變化第二節

通風計算的原理和基本方法原理：伯努利方程不可壓縮流體元流能量方程（1）

整理得：（2）

——相對截面處的絕對壓力——相對截面處海拔高度或距離基準面的高度

——相對截面處的介質流速

——相對截面處的平均介質密度圖8-2任意煙風道簡圖則兩截面的總壓降為：

——兩截面間介質的流動阻力Pa

——由於介質密度變化而產生的流動壓頭，又叫自生風力

——由於通道截面變化或介質溫度變化所致。而截面變化歸於局部阻力，而實際上有溫度變化導致的是很小的，可以忽略。介質速度變化可正、可負、可為零。二.阻力計算（一）沿程摩擦阻力若介質溫度變化不大或沒有變化時：（二）橫向沖刷管束阻力基本公式：阻力係數根據管束結構而定。橫向沖刷光管管束，順列：ζ=ζ0Z2

ζ0——單排管子的阻力係數，與s1/d、s2/d、雷諾數Re、比值（s1-d）/（s2-d）有關；Z2——管束的縱向排數錯列：ζ=ζ0（Z2＋１）

ζ0——單排管子的阻力係數；與s1/d、s2/d、雷諾數Re、比值（s1-d）/（s2-d）有關；

Z2——管束的縱向排數表8-1沿程摩擦阻力係數8-3縱向沖刷光管束的摩擦阻力係數圖8-4標準大氣壓（101325Pa）下空氣的動壓頭圖8-5空氣預熱器縱向沖刷時的摩擦阻力圖8-7橫向沖刷順列管束的阻力係數圖8-7橫向沖刷順列管束的阻力係數圖8-9橫向沖刷錯列管束的阻力係數圖8-9橫向沖刷錯列管束的阻力係數(三)局部阻力氣流通過截面或方向變化的通道時產生的阻力，同時也有沿程摩擦阻力。兩者應分別計算。ζ——局部阻力係數。其他符號同前ζ——局部阻力係數。局部阻力可以分為如下幾種：

1.截面改變----截面變化，ζ在表4-2查得。

截面突然變化，ζ由4-11查得

擴散管

---擴散係數4-12查得；

---局部阻力係數，按突擴求得4-11查得。擴散角的計算表8-2截面變化時的阻力係數表8-2截面變化時的阻力係數續表續表圖8-11圖8-122.轉彎阻力通道中所有轉彎的阻力係數按下式通式：

---粗糙度影響修正；---轉彎的原始阻力係數，取決於形狀和相對曲率半徑；B---彎頭角度有關的係數C---彎頭截面形狀參數C=1

圖8-144-3煙囪的計算一、自然通風時煙囪的高度煙囪的計算包括如圖，煙囪工作示意圖：設煙囪高度為HYZ在自然通風的鍋爐房內，克服煙道的阻力來自於自生風力:則由（4-45）可以推導如下式二、煙囪中煙氣溫度的計算煙氣在煙囪流動過程中煙氣溫度是變化的。1.煙氣在煙道中的溫度降（有良好保溫時不考慮）

——煙道中煙氣溫降℃

——煙道自然冷卻散熱損失,W2.煙氣在煙囪中的溫度降

——煙氣在煙囪中的溫度降

——煙氣在每米高度的溫度降℃/m

℃/m3.煙囪出口煙氣溫度℃

℃

——鍋爐排煙溫度——煙氣在煙道中和煙囪中的溫度降——煙囪的出口溫度4.煙囪中煙氣平均溫度二、機械通風時煙囪高度的確定考慮環保要求，要有足夠的高度。新建鍋爐房只設一個煙囪，並根據鍋爐房容量而定，《鍋爐大氣污染物排放標準》GB13271-2001.新建鍋爐房煙囪周圍半徑200m距離有建築物時，煙囪應高出最高建築物3以上。當D＞28（40）時，煙囪高度不低於45m.三、煙囪高度確定原則1自然通風，克服煙、風道阻力，同時考慮排放。

2機械通風，主要是排放要求《工業“三廢”排放試行標準》《工業設計衛生標準》《鍋爐大氣污染物排放標準》《大氣環境品質標準》四、煙囪的直徑4.4風機的選型和煙風道佈置一、送、引風選型原則滿足鍋爐在全負荷情況下

要求，並考慮一定的裕度。

設備工況裕度係數風量裕量係數

壓頭裕量係數

送風機1.11.2引風機1.11.2帶尖峰負荷時1.031.05二、選型參數

轉數

n——風機轉數Q——設計流量——工作介質的密度P——風機設計壓頭2.設計計算流量3.設計計算全壓4.風機的功率5.設計計算全壓

7.風機的功率或——風機中的介質壓縮係數應使風機的工況點落在風機最高效率的90﹪以上區域。風機運行中最大出力工況是：煙風道特性曲線與導向器全開時風機特性曲線的交點。

1對離心風機：計算工況點應盡可能接近導向器全開的風機特性。

2對軸流風機：計算工況點相應於最高效率工況再大10～15°，導向器開度以保證低負荷時風機仍能在高效區運行。三、選擇風機和煙風道佈置的一般要求

1.單爐配置

2.單爐配置的風量裕量為10％，風壓裕量為20％。

3.集中配置時，風機不少於2臺，一用一備。並聯後工況與單機相同。

4.選用高效率、低雜訊、節能的風機。風道佈置《設計手冊》第5章供熱鍋爐水處理第一節水中的雜質和水質質標一、水中的雜質按顆粒大小分懸浮物

d＞10-4

膠體d=10-6～10-4離子和分子d＜10-6

第一節水中的雜質和水質質標二、水質質標1、懸浮固形物mg/L2、溶解固形物mg/L3、硬度Hmmol/L

暫時硬度永久硬度

4．鹼度(A)：是指水中含有能接受氫離子的物質的量。Ex:

天然水中鹼度主要由 的鹽類組成mmol/L水中硬度和鹼度的關係5．相對鹼度：鍋水中游離的NaOH和溶解固形物含量之比值。相對鹼度=鍋水中游離的NaOH/溶解固形物=0.2以防止脆化6．pH值，它是表示水的酸鹼性指標鍋爐給水鍋水PH=10~127．溶解氧O2mg／1對壓力高，容量打的鍋爐要求給水必須降氧8．磷酸根為消除給水帶入的殘留硬度，防止汽鍋結垢9、亞硫酸根化學除氧常帶入亞硫酸鹽Ex：不穩定而趨於10．含油量：天然水一般不含油，通常是蒸汽凝結水帶的其他指標的具體要求見表10-310-4三、

硬度鹼度的單位換算德國度=0.357mmol/l=17.9ppm1mmol/l=50.1ppm鈉離子交換器結構單級鈉離子交換系統並聯H-Na離子交換系統串聯H-Na離子交換系統綜合式鈉離子交換器電滲析原理鍋爐電化學腐蝕鐵屑除氧第6章運煤、除灰渣及煙氣淨化第一節鍋爐房運煤系統一、煤的貯存1、形式露天煤場、覆蓋煤場

貯煤倉2、貯煤量火車、船舶運輸10~25天汽車運輸5~10天

3、爐前煤倉：一班運煤16~20h耗煤量二班運煤10~12h耗煤量三班運煤1~6h耗煤量煤倉壁面傾角不宜小於60°。第一節鍋爐房運煤系統4、落煤管斷面積Q—煤的輸送量V—煤的流動速度取2m/sΦ--充滿係數0.3~0.35第一節鍋爐房運煤系統二、煤的製備破碎、篩分、磁選、稱量三、煤的運輸1、運輸設備電動葫蘆吊煤罐、單鬥提升機、多鬥提升機埋刮板輸送機、皮帶輸送機第一節鍋爐房運煤系統第一節鍋爐房運煤系統第二節鍋爐房除灰渣系統一、除灰方式1、人工除灰2、機械除灰二、除灰設備刮板輸送機、螺旋除渣機、馬丁除渣機、斜輪、低壓水力除灰渣三、灰渣場第二節鍋爐房除灰渣系統第三節鍋爐煙氣淨化一、燃燒造成的大氣污染二、鍋爐大氣污染物排放標準三、鍋爐煙塵的防治1、提高燃燒技術、完善燃燒過程2、裝設除塵設備3、鍋爐常用除塵設備第三節鍋爐煙氣淨化第三節鍋爐煙氣淨化第三節鍋爐煙氣淨化第三節鍋爐煙氣淨化除塵器的選擇1、煙氣量2、煙氣的含塵濃度3、煙塵的分散度第三節鍋爐煙氣淨化第三節鍋爐煙氣淨化鍋爐及鍋爐房設備緒論一、本課程的地位二、主要內容三、教學目的四、教學安排五、教學要求一、本課程的地位是建築環境與設備工程專業的一門主要的專業課（熱源）二、主要內容1、鍋爐及鍋爐房設備的基本知識2、鍋爐本體的相關計算方法3、鍋爐房工藝設計的內容於程式4、鍋爐房相關設備的選擇與工藝佈置三、教學目的1、瞭解鍋爐、鍋爐房設備的基本結構和工作原理2、掌握鍋爐房工藝設計的相關計算3、掌握鍋爐房佈置的方法

為今後從事專業設計、施工、及運行管理奠定基礎四、教學安排與講授方法1、總學時數：32＋6（實驗）2、學時分配3、以課堂講授為主現場教學（實物＋模型）為輔自學為輔章內容學時1鍋爐及鍋爐房設備的基本知識

22燃料與燃燒計算

43鍋爐熱平衡

64鍋爐設備的空氣動力計算

65供熱鍋爐的水處理

66運煤、除灰渣和除塵

27鍋爐房工藝設計及汽水系統

68燃燒設備

自學(2)

9供熱鍋爐及其附加受熱面

自學(2)

10鍋爐水迴圈及汽水分離

自學(2)

總計

32學時分配1、課上聽講2、課後作業3、課程實驗4、期末閉卷考試五、教學要求及考核第一章鍋爐及鍋爐房設備的基本知識

第一節概述第二節鍋爐基本構造和工作過程