锅炉及锅炉房设备

供热锅炉供热锅炉第一章根本知识第二章燃料及燃烧计算第三章锅炉热平衡

第四章燃烧原理及燃烧设备

退出锅炉及锅炉房设备

1～5章第五章锅炉水循环及汽水别离§1.1概述§1.2锅炉的根本结构及其工作过程§1.3锅炉根本特性§1.4锅炉房设备的组成§1.5锅炉开展简史返回第一章根本知识§1.1概述锅炉局部示意图第一章

§1.1概述第一章§1.1概述第一章§1.1概述第一章§1.2锅炉的根本结构及其工作过程一、根本结构

1.锅炉本体构成锅炉的根本组成局部称为锅炉本体，由汽锅、炉子及平安附件组成。1〕汽锅——锅炉本体中汽水系统，高温燃烧产物烟气通过受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热，沸腾汽化，生成蒸汽。2〕炉子——锅炉本体中燃烧设备，燃烧将燃料的化学能转化为热能3〕平安附件——水位计、压力表、平安阀2．锅炉金属钢架及平台楼梯二、锅炉的工作过程1.燃料的燃烧过程第一章§1.2锅炉的根本结构及其工作过程定义：燃料在炉内〔燃烧室内〕燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程高温烟气

给煤斗燃料〔煤〕炉排面〔燃烧室〕除渣板〔入灰渣斗〕

空气在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件：

高温环境

必需的空气量及空气与燃料的良好混合

燃料的供给机灰渣和烟气的排放第一章§1.2锅炉的根本结构及其工作过程2.烟气向水(汽等工质)的传热过程辐射辐射+对流对流高温烟气水冷壁过热器〔凝渣管〕对流管束对流尾部受热面(省、空)除尘引风机烟囱

3.工质(水)的加热和汽化过程——蒸汽的生产过程1〕给水：水省煤器汽锅2〕水循环：汽锅下降管下集箱水冷壁

3〕汽水别离第一章§1.3锅炉根本特性一、锅炉容量1．蒸发量〔产热量〕：锅炉每小时所产生的蒸汽〔热水〕流量2．额定蒸发量〔产热量〕：锅炉在额定参数(压力、温度_和保证一定热效率下，每小时最大连续蒸发量(产热量)，符号D(Q)，单位t/h〔kJ/h，MW〕。二、蒸汽(热水)参数1．蒸汽参数锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压)和温度，符号p(t)；单位MPa,℃。2．热水参数锅炉出口处热水的额定压力(表压)和温度及回水温度。第一章§1.3锅炉根本特性三、受热面蒸发率、受热面发热率1．受热面蒸发率每m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号D/H；单位kg/m2·h2．受热面发热率每m2受热面每小时所产生的(热水)热量，符号Q/H；单位kJ/m2·h四、锅炉热效率每小时送进锅炉的燃料〔全部完全燃烧时〕所能发出的热量中有有百分之几被用来产生蒸汽或加热水，以符号或表示。第一章§1.3锅炉根本特性五、锅炉型号表示方法锅炉型号由三局部组成，各局部之间用短横线相连。第一局部：表示锅炉型式，燃烧方式和蒸发量，共分三段：第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式；第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式；第三段用阿拉伯数字表示蒸发量。第一章§1.3锅炉根本特性第二局部：表示蒸汽(或热水)参数，共分两段，中间一斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水)温度，饱和蒸汽二段第三局部：表示燃料种类，以拼音字母和罗马字分别代表燃料类别和分类。举例：:双锅筒横置式链条炉排锅炉，额定蒸发量为10t/h，额定压力为1.25MPa，出口过热蒸汽温度为饱和温度，燃用Ⅱ类烟煤。:强制循环室燃锅炉，额定热功率为120MW，允许工作压力为0.8MPa，出水温度130℃，进水温度为80℃，燃料为油。第一章§1.4锅炉房设备的组成一、锅炉房设备包括锅炉本体及其辅助设备。锅炉本体设备包括：汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器。锅炉附加受热面：蒸汽过热器、省煤器和空气预热器锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器二、锅炉房辅助设备1．运煤、除灰系统2．送引风系统3．水、汽系统(包括排污系统)

4．仪表控制系统第一章§1.4锅炉房设备的组成第一章§1.5锅炉开展简史锅炉沿着两个方向开展：

a)

在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列；b)

在锅筒外部开展受热面，形成水管锅炉系列。——锅炉开展的一大飞跃一、烟管锅炉二、水管锅炉三、快装锅炉第一章§2.1燃料的化学成分及其性质

§2.2煤的燃烧特性

§2.3锅炉燃料

§2.4燃料的燃烧计算

返回第二章燃料及燃烧计算§2.5锅炉运行时烟气分析及其应用§2.1燃料的化学成分及其性质第二章§2.1燃料的化学成分及其性质SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。1〕SO2、SO3排放造成大气污染2〕锅炉尾部受热面造成低温腐蚀4．氧和氮氧和氮是不可燃成分。约占~40%，含氧量随煤化程度增高而明显减少。氮主要以有机氮形态存在，约占0.5~2%。高温燃烧生成NOx，有害。第二章§2.1燃料的化学成分及其性质第二章§2.1燃料的化学成分及其性质二、燃料成分分析数据的基准及换算1．燃料成分表示方法1〕应用基——以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准，以次为100%燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2〕分析基——在实验室条件下〔室温20℃，相对湿度60%〕，风干后的煤样作为分析基准3〕枯燥基——除去全部水分后的煤作为分析基准4〕可燃基——将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准aaa第二章§2.1燃料的化学成分及其性质4〕可燃基——将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准

燃料的可燃基成分不再受水分和灰分变化的影响，是—种稳定的组成成分，常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据，如可燃基挥发分Vr。煤矿提供的煤质成分，通常也是可燃基各组成成分。上述基准的换算关系如图2-12．燃料成分各种表示方法之间的换算1〕换算方法

2〕换算系数k：见平衡4表2-13．全水分计算方法全水分是分析基水分和应用基风干水分之和，由于其基准不同，需换算： %或 %第二章§2.2煤的燃烧特性煤的燃烧特性 一、煤在炉内加热燃烧过程1．预热和枯燥2．挥发物的逸出3．焦炭的形成4．灰渣的形成二、煤的工业分析1.水分(Wy)内在水分外在水分2．挥发分(Vr)——失去水分的枯燥煤样，在隔绝空气的条件下，加热到一定温度时，析出的气态物质的百分含量。1〕挥发

分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃气体和少量O2、CO2和N2组成；2)挥发分时煤分类的主要依据℃第二章§2.2煤的燃烧特性煤

种Vr逸出温度（℃）着火温度（℃）褐

煤>40130~170250~450烟

煤20~40170~320400~500贫煤10~20370~390600~700无烟煤<10380~400>700

3)煤中挥发分逸出后，如与空气混合不良，在高温缺氧条件下易化合成难以燃烧的高分子复合烃，产生碳黑，造成大量黑烟，3．灰分(Ag)——焦炭燃烧后的残留物质4．固定碳(Cgd)——焦炭中的可燃物质，焦炭燃烧主要是固定碳的燃烧

第二章§2.2煤的燃烧特性

三、焦炭的性质——焦结性焦炭——煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后固体剩余物质。焦结性——由于煤种不同，焦炭的物理性质、外观等各不相同焦结性状1．焦炭结构特征1〕

粉状2〕

粘结3〕

弱粘结4〕

不熔融粘结5〕

不膨胀熔融粘结6〕

微膨胀熔融粘结7〕

膨胀熔融粘结8〕

强膨胀熔融粘结第二章§2.2煤的燃烧特性第二章§2.2煤的燃烧特性

t1——变形温度：测试角锥开始变园或弯曲时的温度1.t2——软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度

t3——流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度易熔性灰分——2.可熔性灰分——难熔性灰分——3．为防止炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时，℃第二章§2.2煤的燃烧特性五、煤的可磨性——衡量煤的机械强度的特性可磨性系数：以风干状态下的硬质标准煤〔一般以难磨的无烟煤Kkm=1为基准〕与待磨煤在相同颗粒度的情况下，磨制成相同细度的煤粉，各自电耗量之比。

为易磨煤为难磨煤六、发热量1．燃料的发热量Q：单位质量的固体、液体燃料，在完全燃烧时所放出的热量(kJ/kg)；单位容积的气体燃料在完全燃烧时所发出的热量〔kJ/Nm3〕2．高位发热量：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，含所生产水蒸汽汽化潜热，(kJ/kg)第二章§2.2煤的燃烧特性3．低位发热量：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，扣除随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量，(kJ/kg)水分来自：①H与氧的反响；②燃料中的含水量Wy4．各成分分析的高、低位发热量间的关系1〕2〕3〕4〕5．发热量的测定采用氧弹测热仪 p16图2-26．发热量的计算

kJ/kgkJ/kgkJ/kgkJ/kg第二章§2.2煤的燃烧特性1)门捷列夫经验计算公式kJ/kg2〕煤碳科学研究院〔p16式2-12〕3〕计算值与实测值的误差当时，kJ/kg当时，kJ/kg7．标准煤——国际上法定的能量折算单位，即kJ/kg kg/h8．折算灰分和折算水分在讨论杂质(水分、灰分)对锅炉工作的影响时,使用其折算值更合理第二章§2.2煤的燃烧特性

1〕折算水分——煤低位应用基发热量中每4186.8kJ热量所对应的水分。 %；为高水分燃料2〕折算灰分——煤低位应用基发热量中每4186.8kJ热量所对应的灰分 %；为高灰分燃料3〕折算硫分——煤低位应用基发热量中每4186.8kJ热量所对应的硫分 %；为高硫分燃料第二章§2.2煤的燃烧特性

9．发热量作为煤种细分类的依据之一挥发分和应用基低位发热量第二章§2.3锅炉燃料二、燃料油锅炉燃用的液体燃料主要是重油和渣油。重油——是石油提炼汽油、煤油和柴油后的剩余物，渣油——是进一步提炼后的剩余物。

1．重油重油的成分与煤一样，也是由碳、氢、氧、氮、硫和灰分、水分组成。它的主要元素成分是碳和氢，其含量甚高(Cr=81~87%，Hr=11~14%)，而灰分、水分的含量很少，其发热量高而稳定,通常

一、煤炭分类见§2.2，介绍各种煤的特性1.褐煤2.烟煤3.贫煤4.无烟煤第二章§2.3锅炉燃料第二章§2.3锅炉燃料

第二章§2.3锅炉燃料第二章§2.3锅炉燃料第二章§2.3锅炉燃料2．气体燃料的主要成分1〕天然气甲烷约占80~98%，其次是烷属重碳氧化合物和H2S，还含有少量N2、CO2、H2O和矿物杂质，发热量很高，=33490~37680kJ/Nm3。天然气是一种优质燃料，也是优质的重要化工原料。2〕高炉煤气是炼铁的副产品，产量大。可燃气体CO约占20~30%，H2约占5~15%；惰性气体CO2约占5~15%，N2约占45~55%，=4200~6300kJ/Nm3。含量高达60~80g/Nm3；通常作为工业炉或锅炉掺加燃料。3〕焦炉煤气是冶金企业炼焦的副产品，H2月占46~61%，CH4=21~30%，N2=7~8%，CO2=2~3%,=16300~17200kJ/Nm3。第二章§2.3锅炉燃料4〕液化石油气3．气体燃料的发热量kJ/Nm3式中等为气体成分低位发热量，见表2-9〔p24〕第二章§2.4燃料的燃烧计算根本假设：

1.空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm3；2.空气中只有O2和N2成分，其容积比为：；

3.每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。一、理论空气量及过量空气系数1.理论空气量的计算第二章§2.4燃料的燃烧计算理论空气量的经验计算公式：pp262．过量空气系数、实际空气量和漏风系数1〕过量空气系数——燃烧时实际供给空气量与理论空气量之比。炉膛出口处过量空气系数为平均值，与燃烧设备、燃料种类、燃烧方式等有关。层燃炉；室燃炉2〕实际空气量： Nm3/kg3〕漏风系数锅炉运行时，炉中处于负压工作状态，炉外冷空气从炉墙、门孔几个受热面贯穿墙处漏入炉内，使炉内过量空气系数烟烟气流程逐第二章§2.4燃料的燃烧计算渐增大，其值为：

各受热面漏风量：

Nm3/kg二、燃烧生成烟气量完全燃烧时烟气成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N21．理论烟气量的计算(α=1)——不含有O2

Nm3/kgNm3/kg〔四个来源〕

Nm3/kg第二章§2.4燃料的燃烧计算理论烟气量的经验计算公式：pp.27~28

2．实际烟气量的计算(α>1)——含有过量O21〕过量空气中氧容积：Nm3/kg2〕过量空气中氮容积：Nm3/kg3〕过量空气中水蒸汽容积：Nm3/kg4〕实际烟气量——理论烟气量与过量空气之和Nm3/kg三、空气和烟气的焓

第二章§2.4燃料的燃烧计算1．理论空气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧时所需理论空气量，在等压下，从0℃加热到

℃所需要的热量，单位kJ/kgkJ/kg〔查表2－10〕2．理论烟气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧后所生成理论烟气量，在等压下，从0℃加热到℃所需要的热量，单位kJ/kgkJ/kg式中等由表2-10查取〔pp.29〕3．实际烟气焓1〕烟气中过量空气的焓： kJ/kg2〕实际烟气的焓：kJ/kg 第二章§2.4燃料的燃烧计算afh——入炉燃料灰分随烟气带出的灰分重量比，称飞灰份额，层燃炉afh＝0.2~0.3，煤粉炉afh＝0.85~0.9。只有当燃料中灰分很大时，才需加以考虑，即：

例题：作业：2，3，5第二章§2.5锅炉运行时烟气分析及其应用一、烟气分析的目的在锅炉运行时，通过烟气取样分析，计算出CO、、，从而了解和掌握锅炉实际燃烧情况，便于制定合理的燃烧调整及燃烧设备的改进方案，从而提高燃烧效率和锅炉热效率。炉膛出口过量空气系数有一最正确值：qmin=q2+q3+q4二、理论上烟气分析成分

1．每kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O；第二章§2.5锅炉运行时烟气分析及其应用2．燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、O2；3．燃料不完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、O2、CO；三、烟气分析仪器及测定1．烟气分析仪

1〕奥氏分析仪

KOH或NaOH溶液吸收RO2，(%)焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收O2及RO2，〔%〕氯化亚铜氨溶液吸收CO及O2，〔%〕第二章§2.5锅炉运行时烟气分析及其应用2〕色谱层析仪

3〕红外线烟气分析仪2．测定：〔由锅炉实验完成〕四、烟气成分测定的计算

1.； 2.3.；4.五、烟气分析结果的应用1．烟气量的计算第二章§2.5锅炉运行时烟气分析及其应用Nm3/kg2．烟气中CO含量的计算1〕燃料特性系数——只与燃料的可燃成分有关，与燃料的水分、灰分无关，也不随应用基、分析基、枯燥基即可燃基等而变化。2〕不完全燃烧方程式3〕CO含量的计算%第二章§2.5锅炉运行时烟气分析及其应用4〕不完全燃烧RO2的计算%

5〕完全燃烧方程式6〕在理论空气下完全燃烧时，，，那么 %3．过量空气系数的计算1〕不完全燃烧时α的计算第二章§2.5锅炉运行时烟气分析及其应用2〕完全燃烧时α的计算3〕完全燃烧时α的近似计算在锅炉实际运行时，CO的含量一般都不高，可是为完全燃烧，而干烟气中的氮气接近79%，即N2=79%，那么：在锅炉实际运行中，常采用O2和RO2表监控第二章§2.5锅炉运行时烟气分析及其应用习题课：

1.成分分析基准

2.燃烧计算

3.温焓表作业：7，8第二章§3.1锅炉热平衡及锅炉热效率

§3.2固体不完全燃烧热损失§3.3气体不完全燃烧热损失§3.4排烟热损失

返回第三章锅炉热平衡§3.5散热损失§3.6其它热损失§3.1锅炉热平衡及锅炉热效率第三章锅炉热平衡是研究燃料的热量在锅炉中利用的情况，有多少被有效利用，有多少变成了热量损失，这些损失又表现在哪些方面以及它们产生的原因。研究的目的是为了有效地提高锅炉热效率为了全面评定锅炉的工作状况，必须对锅炉进行测试，这种试验称为锅炉的热平衡(或热效率)试验。通过测试进行分析概括了解锅炉热效率的影响因素得出较先进的运行经验数据，作为设计锅炉和改进运行的可靠依据。一、锅炉热平衡1．锅炉热平衡方程式锅炉热平衡是以lkg固体燃料或液体燃料(气体燃料以1Nm3)为单位组成热量平衡的。1kg燃料带入炉内的热量及锅炉有效利用热量和损失热量之间的关系可参考图

§3.1锅炉热平衡及锅炉热效率锅炉热平衡的公式可写为：

kJ／kg(3-la)Qr——每公斤燃料带入锅炉的热量，kJ/kg；Q1——锅炉有效利用热量kJ/kg；Q2——排出烟气带走的热量，称为锅炉排烟热损失，kJ/kgQ3——未燃完可燃气体所带走的热量，称为气体不完全燃烧热损失〔化学不完全烧热损失〕，kJ/kg；Q4——未燃完的固体燃料所带走的热量，称为固体不完全燃烧热损失〔机械不完全燃烧热损失〕，kJ/kg；Q5——锅炉散热损失，kJ/kg；Q6——灰渣物理热损失及其他热损失，kJ/kg。Qr

Q5

Q2

Q6

Q3

Q4

Q1

第三章§3.1锅炉热平衡及锅炉热效率如果在等式(3-la)两边分别除以Qr，那么锅炉热平衡就以带入热量的百分数来表示，即：2．燃料带入锅炉的热量Qr它由以下几个局部组成：1〕燃料的物理显热ir（1）固体燃料应用基比热：kJ/kg•℃

（2）液体燃料应用基比热：kJ/kg•℃

2〕蒸汽带入热Qzq——当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑式中2500——排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg第三章§3.1锅炉热平衡及锅炉热效率3）外来热量Qwl——当用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空气时考虑

一般情况下：

二、锅炉热效率1．锅炉正平衡热效率1〕锅炉有效利用热量Qgl2〕锅炉每小时有效利用热量QglkJ/kgkJ/h（1）饱和蒸汽焓：

〔2〕热水锅炉每小时有效利用热量Qglr--汽化潜热，kJ/kgW--蒸汽湿度

kJ/h第三章§3.1锅炉热平衡及锅炉热效率1〕锅炉有效利用热量Qgl2〕锅炉每小时有效利用热量QglkJ/kgkJ/h（1）饱和蒸汽焓：

r--汽化潜热，kJ/kgW--蒸汽湿度

kJ/h式中igs，ips——锅炉给水和排污水焓， kJ/kg； ——干饱和蒸汽的焓，kJ/kg；

i1，i2——锅炉进、出热水的焓，kJ/kg；所以，

2．锅炉反平衡热效率

%

锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率，不能据此研究和分析影响锅炉热效率的种种因素，以寻求提高热效率的途径。而反平衡那么是依据对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。对小型锅炉而言，一般以正平衡为主，反平衡为辅。对于大型锅炉，由于不易准确测定燃料消耗量，其锅炉热平衡主要靠反平衡求得。第三章§3.1锅炉热平衡及锅炉热效率r--汽化潜热，kJ/kgW--蒸汽湿度

热平衡试验在精度上有一定要求：

(1)只进行正平衡试验，要求应进行两次测试偏差在4%以内

(2)同时进行正、反平衡实验时，两种方法测试偏差应在5%以内(3)只以反平衡法进行测定时，两次测试偏差应在6%以内

3．锅炉的毛效率及净效率锅炉的毛效率——通常所指的锅炉效率都是毛效率锅炉的净效率——是在毛效率基础上扣除锅炉自用汽和电能消耗后的效率。

式中——自用汽和自用电能消耗所相当的锅炉效率降低值

Dz——自用汽消耗量，t/h；Nz——自用电耗量，kWh/h

b——生产每度电的标准煤，kg/kWh，取0.407kg/kWh

第三章§3.2固体不完全燃烧热损失一、形成

灰渣损失：未参与燃烧或未燃尽的碳粒与灰渣一同落入灰斗所造成的损失。

漏煤损失：部分燃料经炉排落入灰坑造成的损失。对于煤粉炉，则

飞灰损失：——未燃尽的碳粒随烟气带走所造成的损失二、影响因素第三章§3.2固体不完全燃烧热损失2．燃烧方式对q4的影响：不同燃烧方式的q4数值差异很大，如机械威风力抛煤机炉的飞灰损失就较链条炉大。煤粉炉没有漏煤损失，但它的飞灰损失却比层燃炉大得多。沸腾炉在燃用石煤或煤矸石时，飞灰损失将更大。3．炉子结构对q4的影响层燃炉的炉拱，二次风以及炉排的大小，长短和通风孔隙的大小等对燃烧都有影响。如炉排的通风孔隙较大面又燃用细末多的燃料时，漏煤损失就会有较大的增加。煤粉炉炉膛的上下、燃烧器布置的位置等也对燃烧有影响。如炉膛尺寸过小，烟气在炉内的流程及停留时间过短，燃料来不及燃尽而被烟气带走，使飞灰损失增大。4．锅炉运行工况对q4的影响运行时锅炉负荷增加，相应地穿过燃料层和炉膛的气流速度迅速增加，以致飞灰损失也加大。此外，层燃炉运行时的煤层厚度、链条炉炉排速度以及风量分配，煤粉炉运行时的煤粉细度及配风操作等对q4也有影响。过量空气系数对q4也有影响，如太低，q4会增加，而随稍增，则q4会有所降低。

第三章§3.2固体不完全燃烧热损失三、固体不完全燃烧热损失的测定和计算1．测定数据在锅炉正常运行工况下，定时收集：、、（kg/h）取样分析：(1)可燃物百分数：Rhz、Rlm、Rfh(%)；(2)可燃物的发热量：

（kJ/kg）

2．计算公式

（kJ/kg）

%（kJ/kg）

（kJ/kg）

（kJ/kg）

第三章§3.2固体不完全燃烧热损失3．灰平衡方程热平衡试验中，飞灰量很难准确测定，一般通过灰平衡方法解决灰平衡：进入炉内燃料的总灰量应等于灰渣、漏煤及飞灰之和

令：,则：灰平衡方程为：上式两边分别乘以

第三章§3.2固体不完全燃烧热损失%

第三章§3.3气体不完全燃烧热损失q3一、气体不完全燃烧热损失的形成q3是由于局部CO、H2、CH4等可燃气体未燃烧放热就随烟气排出所造成的。二、影响因素

1．炉子结构的影响炉膛高度不够或炉膛体积太小，烟气流程过短，使烟气中一些可燃气体未能燃尽而离开炉子，增大q3损失。当炉内水冷壁布置过多时，会使炉膛温度过低，不利于燃烧反响，也会增大q3损失。2．燃料特性的影响一般挥发份高的燃料，在其它条件相同时，q3损失相对要大一些。

3．燃烧方式的影响炉子的过量空气系数、二次风的引入和分布以及炉内气流的混合与扰动等都影响q3的大小。a取得过小；a取得过大；层燃炉燃料层过厚；当负荷增加时……第三章§3.3气体不完全燃烧热损失q3三、气体不完全燃烧热损失的测定及计算1．测定用烟气分析方法测出（Nm3/kg燃料）

2．计算公式

%式中：，Nm3/kg燃料 ：是考虑固体不完全燃烧的修正；实际燃烧的燃料量

CO2、H2、CH4：干烟气中CO、H2、CH4的容积百分数，由热平衡试验通过验器分析仪测得。由于实际运行中，烟气中H2、CH4的含量极少，可忽略不计，计算简化：

第三章§3.3气体不完全燃烧热损失q33．缺少元素成分资料时

第三章§3.4排烟热损失排烟热损失：是指由排烟所带走的热量损失，烟气离开锅炉排入大气时，其温度比进入锅炉的空气温度高很多。

一、形成及其影响因素影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟容积第三章§3.4排烟热损失2．排烟容积影响排烟容积大小的因素有炉膛出口过量空气系数，烟道各处漏风量及燃料所含水分。如炉墙及烟道漏风严重，过量空气系数大，燃料水分高，那么排烟容积就大，排烟损失就增加。为了—减少排烟损失，必须尽力设法减少炉墙烟道各处的漏风，在锅炉安装施工时应重视炉墙，烟道等砌筑的严密性。3．锅炉最正确过量空气系数确实定炉膛出口过量空气系数的大小，应注意到它不仅与q2有关，还与q3、q4有关。减小出口过量空气系数，q2可以降低，但q3、q4会增加。所以合理的值应使q2、q3、q4三项热损失的总和最小，即：所对应的出口过量空气系数第三章§3.4排烟热损失经验公式：%

二、计算公式%第三章§3.5散热损失二、影响因素炉体外表积炉体外表温度炉墙结构形式〔光管式比水膜式大〕炉墙保温层性能周围环境温度锅炉负荷大小第三章§3.5散热损失三、计算公式1．计算式中：——锅炉散热外表积，m2； ——锅炉散热外表的放热系数，W/m2•℃——锅炉散热外表的温度，℃2．查图当锅炉实际蒸发量与额定量相差超过25%时，实际散热损失为： %其中：——查图值，%

D、D’——锅炉的额定蒸发量和实际蒸发量，t/h3．推荐值 p101表2-20第三章§3.5散热损失四、保温系数保温系数——表示烟气在烟道中的放热量有多少被烟道中的受热面所吸收，也就是说烟气在烟道中的放热量和保温系数的乘积等于烟道受热面的吸热量。第三章§3.6其它热损失一、组成%

二、灰渣物理显热损失由于锅炉中排出的灰渣及漏煤的温度一般在600~800℃造成的热损失。层燃炉：℃；煤粉炉：固态排渣当，℃，液态排渣：；沸腾炉：℃

kJ/kg

%第三章§3.6其它热损失三、冷却热损失是锅炉冷却部件所用的冷却水未进入锅炉汽水系统时造成的热损失。 %式中：Hlq：面向炉膛的水冷面积；m2； 116×103：无测定数据时，假定每m2水冷面积所吸收的热量，W/m2

Qgl：锅炉每小时有效吸热量，W。

第三章第四章燃烧原理及燃烧设备§4.1燃料燃烧的根本概念§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点§4.3煤粉炉§4.4煤气燃烧原理

返回§4.5重油燃烧原理§4.1燃料燃烧的根本概念第四章锅炉燃烧是个复杂的化学—物理过程，其影响因素很多。

一、燃烧设备的分类1.层燃炉——固体燃料被层铺在炉排上进行层状燃烧的炉子，如：手烧炉、链条炉、抛煤机炉等；2.室燃炉——燃料呈雾状细颗粒随空气喷入炉内呈悬浮状燃烧的炉子，如：煤粉炉、油炉、气炉等；3.沸腾炉——燃料被气流托起携带呈上下翻滚沸腾状燃烧的炉如：流化床、鼓泡床、循环流化床、增压流化床等；

二、固体燃料的燃烧过程1.燃料燃烧的几个阶段：§4.1燃料燃烧的根本概念二、固体燃料的燃烧过程1.燃料燃烧的几个阶段：2.燃料完全燃烧的必备条件保持一定的高温环境；供给足够而适度的空气量，并确保燃料与空气有良好的接触和充分混合的气氛；燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；及时排出低温燃烧产物〔如：低温烟气和灰渣〕。第四章§4.1燃料燃烧的根本概念三、燃料的燃烧反响速度锅炉燃烧过程是个复杂的化学—物理过程，燃烧速度取决于化学条件和物理条件。

单相反响；多相反响〔异相反响〕对单相反响，反响速度为：第四章§4.1燃料燃烧的根本概念影响反响速度的因素：反响物质〔燃料〕的特性，E降低，反响速度提高；温度，温度提高，分子平均动能增加，碰撞时机增加。浓度：提高，碰撞时机增加压力：提高，单位体积分子数增加，碰撞时机增加l

其中温度是最重要的燃烧反响影响因素，1.温度对燃烧速度的影响遵循阿累尼乌斯定律：

式中：K——表征化学反响速度的常数；K0——频率因子；R——通用气体常数，R＝8.314kJ/(mol.K)；E——化学反响活化能，T─绝对温度，K。第四章§4.1燃料燃烧的根本概念2.气流扩散能力对燃烧速度的影响气流扩散能力决定于氧气浓度，遵循如下关系式：M——表征气流扩散速度的量；Dk——扩散速度常数，主要取决于气流速度；Cql，Cjt、——气流和焦炭外表的氧气浓度。温度和气流扩散速度在燃料燃烧不同区段有着不同的影响。由此燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域：燃烧速度取决于温度亦即取决于化学反响速度的工况，动力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区动力燃烧区：扩散燃烧区：过渡燃烧区：燃烧速度取决于气流的扩散速度的工况，扩散燃烧工况所在的燃烧区域为扩散燃烧区动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过度燃烧区第四章§4.1燃料燃烧的根本概念第四章§4.1燃料燃烧的根本概念五、混合

扩散;自由射流;平行射流;相交射流;

旋转射流;一次风和二次风

第四章§4.1燃料燃烧的根本概念六、燃烧设备特性的主要参数

1.层燃炉⑴炉排面积可见热强度：单位面积的炉排，在单位时间内所燃烧的煤的放热量

⑵炉膛容积可见热强度：单位面积的炉膛，在单位时间内所燃烧的煤的放热量kw/m2

kw/m2

2.室燃炉⑴炉膛截面可见热强度：kw/m2⑵炉膛容积可见热强度：kw/m2

第四章§4.1燃料燃烧的根本概念3.炉膛设计步骤

〔1〕根据给定参数〔D、T、P和燃料种类〕，估计燃料消耗量〔2〕查表选取qv,qR

〔3〕利用公式计算炉排面R和炉膛体积V〔4〕根据炉排面积，设具体情况选定炉子宽度和深度〔5〕确定炉膛高度〔6〕对室燃炉相应计算第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

二、手烧炉燃烧特性炉排长度不超过2.2m,一般为铸铁板状炉排20%~40%大块高挥发分的烟煤褐煤条状炉排8%~12%低挥发分、低灰熔点的煤勤、快、少、匀三、双层炉排结构第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

一、链条炉

1．链条炉的构造

炉排重力煤斗运动炉排的有效长度冷却煤闸门送风除渣板（老鹰铁）升降控制渣斗燃烧1〕链条炉排有效长度：煤闸门到除渣板的炉排长度，实际参与燃烧的炉排有效面积的深度。2〕防焦箱：纵向安装在炉膛两侧，一般嵌入炉墙，一般贴近运动着的炉排，主要作用有：保护炉墙防止侧墙粘渣结瘤，确保炉排上煤的横向均布

第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

2.链条炉排结构1〕炉排通风截面比：炉排通风孔隙总截面积与炉排有效面积的百分比。2〕结构型式

鳞片式：p58

链带式：p593.链条炉燃烧层结构及其特性(1)煤在链条炉排层面上，燃料燃烧层的各个燃烧阶段分界面与炉排面有一定的倾斜角。(2)煤在排层面上的燃烧过程分四个燃烧区段：第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

Ⅲ—焦炭燃烧区：Ⅲa—焦炭氧化燃烧区；Ⅲb—焦炭燃烧复原区；Ⅳ—灰渣形成、余燃、冷却区〔在挡渣器尖端之前400~500mm范围内〕。(4)机械化连续上煤，克服了手烧炉间断上煤的周期性；(5)沿炉排有效长度方向的上方空间气体成分变化情况〔呈不均匀的变化〕。

4.链条炉燃烧改善措施：

第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

1〕分段送风：a-b—曲线为统仓送风时炉内空气量分布情况；c-d—曲线为链条炉燃烧理论空气量分布情况；1-4为链条炉分段送风后各个燃烧区段实际空气量分布情况。4.链条炉燃烧改善措施：

图表第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点注：链条炉燃用高挥发份优质烟煤时，一般采用开式炉膛。

褐煤烟煤无烟煤h11400～2200mm1600～2600mm1600～2600mmα1(0.3～0.4)l(0.1～0.2)l(0.1～0.25)lh2800～1100mm800～1100mm900～1300mmα2(0.25～0.35)l(0.25～0.35)l(0.6～0.7)lh400～550mm400～550mm400～550mmα12°～18°12°～18°8°～10°第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

(2)链条炉炉拱的作用(3)炉拱设置原那么第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

对挥发分高，热量高的烟煤和局部褐煤：采用短而较高的前拱对于难燃煤〔无烟煤、贫煤、发热量低的劣质煤〕：除设置前拱外，还需采用低而长的后拱3〕增设二次风：作用:链条炉二次风(热空气、蒸汽)一般布置在前、后拱喉口部位向下倾斜5~10°〔严禁二次风在有效射程内直接吹射到煤的燃烧层面上〕，主要用来加速炉内高温烟气的扰动：使烟气中的焦炭粒子和CO延长了在炉内的燃烧时间，与过量氧充分混合完全燃烧降低、提高；调节控制炉内高温烟气流动力场，改善炉膛充满度，防止水冷壁局部结渣及局部烟气短路，造成升高，增大。第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

二次风的风压一般为2000～4000Pa；二次风的风量及风速：

褐煤烟煤无烟煤占总给风量（％）875出口风速（m/s）6560～6550～60二次风的布置方法和原那么:前墙布置——产生旋转四角切园5．链条炉的运行1〕燃料性质对链条炉燃烧的影响第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

5．链条炉的运行1〕燃料性质对链条炉燃烧的影响2〕链条炉的燃烧调节出力主要取决于燃料层厚度、送风量和炉排速度。(1)燃料层厚度的调节：100～150mm(2)给料速度(3)送风量调节：对适应负荷的变动最为灵敏当锅炉负荷变化时，总是先调节送风量，随即调节炉排速度与之配合

第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

二、抛煤机链条炉1.抛煤机链条炉的结构及工作原理抛煤机链条炉是由炉子前墙布置2~3台机械、风力抛煤机，将煤自前而后地均匀抛撒在倒转链条炉排上燃烧2.抛煤机链条炉的燃烧过程及其特点第四章§4.2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点

3.抛煤机链条炉的炉膛结构及其二次风

第四章§4.3煤粉炉一、煤粉炉特点

煤粉炉的燃煤磨制成煤粉，并与空气混合成雾状气粉混合物喷射到炉内呈悬浮状态燃烧。煤粉炉的容量和燃烧率的提高，不受炉排面积可见热强度的限制；燃烧效率高；炉膛体积较大;燃烧调节和运行管理易实现自动化。(1)(3)(2)(4)二、煤粉的基本性质

第四章§4.3煤粉炉1.煤粉的性质(1)由煤粉制备系统磨制成1000μm以下(20～50μm居多)不规那么的细小颗粒组成；(2)刚磨制的煤粉，有较强的吸附空气的能力，其流动性便于管道输送；干煤粉疏松性好，轻轻堆放时的自然倾角为25~30°，堆积重度为0.45~0.5t/m3；(4)影响煤粉爆炸的因素有：高Vdaf、过细的煤粉细度Rx、煤粉浓度、雾状气粉混合物的含氧浓度、及其温度、流速、湿度等。

•

高Vdaf的煤粉易自燃自爆，而Vdaf<10%的煤粉无爆炸危险•煤粉浓度的危险浓度下限：泥煤0.16~0.18kg/m3、褐煤0.16~0.25kg/m3、烟煤0.32~0.4kg/m3；而煤粉浓度在1.2~2kg/m3范围内为爆炸危险浓度；

第四章§4.3煤粉炉•输粉气流的含氧浓度〔其体积比〕降低到15%~16%时，一般不易引起爆炸；•煤粉制备系统中煤粉管道应有一定的倾斜角度，使管内的气粉混合物有适当的流速16~30m/s：流速过高易引起爆炸；流速过低易造成气粉别离，煤粉在管内沉积而失去流动性；•

Vdaf高而细度又细的煤粉极易引起爆炸，对0.1mm细度的烟煤粉不会引起爆炸；•Vdaf高的褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时，一般不会自燃自爆。2.煤粉的细度

1)煤粉细度Rx

将磨制的煤粉用标准筛孔尺寸的筛子进行筛分，筛分后残留在筛面上粗煤粉的重量与煤粉筛分前总重量的百分比：第四章§4.3煤粉炉式中：x—标准筛孔的内边长度μm；a—残留在筛面上的粗煤粉重量,g；b—通过标准筛孔筛分后的细煤粉重量,g；

筛号每cm2的筛孔数筛孔的内边长度(μm)金属丝直径d(μm)309002001307049009055对于磨矿产品，汽颗粒分布符合分布：

式中：b——反映颗粒粗细程度，在相同n条件下，b越大，Rx越小

n——均匀性系数，n越大，煤粉越均匀，n=0.8~1.32)煤粉的均匀度

煤粉颗粒的品质特性只用煤粉细度表示还不够全面，还应以煤粉的均匀度表述。如：有甲、乙两种煤粉，其R90值相等，但甲种煤％第四章§4.3煤粉炉粉留在筛面上的煤粉中较粗的颗粒比乙种煤粉要多，而通过标准筛孔的煤粉中较细的颗粒也比乙种煤粉多，那么甲种煤粉就不均匀。粗颗粒多不完全燃烧热损失大；细颗粒多，磨制时的电耗和金属消耗增大，故均匀性不好的煤粉燃烧和煤粉制备时的经济性差。煤粉的均匀性一般以煤粉颗粒的均匀性指数n表示，n值一般接近于1，n值越大，煤粉的均匀性就越好。

3)煤的经济细度

经济细度：与所对应的煤粉的细度。褐煤的经济细度：R90=40%~60%；

烟煤的经济细度：R90=25%~40%

无烟煤的经济细度：R90=6%~14%。

第四章§4.3煤粉炉三、煤粉的燃烧过程〔以D=670t/h煤粉炉为例〕2.在挥发份逸出燃尽的同时，高温的焦炭颗粒在二次风的及时混合下，一般到10~20m处才燃烧完全或接近完全燃烧；4.煤粉气流中一次风量只要能把煤粉受热析出的挥发份燃烧完即可。因此,一次风量应近似地等于枯燥无灰基中的挥发份含量Vdaf：第四章§4.3煤粉炉不同煤种煤粉燃烧的一次风率r1

煤

种Vdaf(％)一次风率r1(%)直流燃烧器旋流式燃烧器无烟

煤2~815~20

贫

煤8~19

15~20烟

煤20~30

25~30

30~40≈30

30~40褐

煤40~5035~40第四章§4.3煤粉炉四、磨煤机其工作性能对煤粉细度、煤粉出力、磨煤电耗、磨煤机金属耗量和枯燥煤粉的能力等有影响。破碎机理：压碎、击碎和研碎1.竖井式磨煤机750~1500rpm，多排高速旋转的重锤，其粗粉别离主要靠转子上方的竖井。产生微弱的通风力,与阻力小的燃烧器配合，多用于中小型锅炉.锤头磨损很快，即使用耐磨合金钢制造或耐磨合金堆焊，一般寿命都不到600h。2.风扇式磨煤机750~1500rpm，风扇式磨煤机本身就是排粉机，其叶轮很厚，叶轮和外壳护板都用锰钢制成；能产生1500~3500Pa的压头，因此它既能磨煤粉又能克服煤粉系统的阻力，完成输送煤粉及一次风的任务,适合磨制高水份、高挥发份的褐煤和高可磨度(Kkm)的烟煤。第四章§4.3煤粉炉3.球磨机（低速磨煤机）：1)筒式球磨机是中间储仓式煤粉制备系统中主要设备，其筒体内壁装设波浪形铸钢护板，内径Dn=2~4m，筒长l=3~8m，筒内装有d=30~60mm的锻钢球。2)筒式球磨机转速随筒体直经的不同而变化，转速一般为16~25rpm。转速过快时，钢球在离心力作用下会紧贴筒壁运动而不下落，起不到磨煤的作用。因此，筒式球磨机的工作转速必须小于临界转速。⑴临界转速：⑵最正确转速：，一般取。3)影响磨煤出力的主要因素：(1)筒体的直径和长度愈大，单位时间内磨出的合格煤粉愈多，磨煤出力愈大。(2)钢球装载量和钢球直径的影响：第四章§4.3煤粉炉1.旋流煤粉燃烧器1〕双蜗壳旋流煤粉燃烧器：2〕单蜗壳—扩锥型燃烧器：2.直流煤粉燃烧器第四章§4.3煤粉炉六、煤粉制备系统直吹式制粉系统2.中间储仓式制粉系统乏气送粉和温风送粉系统乏气：由细分别离器流出的含有大量水蒸气和细煤粉的气体第四章§4.3煤粉炉第四章§4.3煤粉炉第四章§4.4煤气燃烧原理一、煤气的分类

高热值煤气(天然气)：，惰性气体(CO2、N2)含量少

2．低热值煤气(高炉气)：，惰性气体含量多。由于煤气的种类不同，其性质差异的存在，所以在燃烧器的结构和原理有根本的不同二、扩散型燃烧和预混型燃烧

第四章§4.4煤气燃烧原理2.扩散型燃烧

煤气与空气在燃烧器外部的燃烧过程中，相互扩散均匀混合的燃烧方式，其燃烧速度主要取决于气流扩散与混合速度

第四章§4.4煤气燃烧原理第四章§4.4煤气燃烧原理4.燃烧室容积热负荷：

第四章§4.4煤气燃烧原理第四章§4.5重油燃烧原理

一、重油的一般特性

重油的发热量与原油的发热量较接近，，且Mar和Aar的含量很少。

重油较煤粉运输方便，经济；除了一个加热系统外，省却了庞大的燃料系统、煤粉制备系统和灰渣处理系统，并且容易实现DCS控制管理系统。

1.粘度⑴

恩格尔粘度E—在实验室温度下，200ml的重油流经恩氏粘度计的时间与20℃，200ml的蒸馏水流经恩氏粘度计的时间之比。⑵运动粘度v与恩氏粘度E的关系：二、重油的特性指标第四章§4.5重油燃烧原理

三、燃油燃烧特点及燃烧过程

1．燃油的燃烧特点第四章§4.5重油燃烧原理

三、燃油燃烧特点及燃烧过程

1．燃油的燃烧特点燃油在蒸气状态下，与空气充分混合后完全燃烧；重油通过雾化器雾化后的油滴直径d=100~300μm，使油滴气化外表积增大至上万倍；雾化后的细小油滴在炉内不断吸收气化热，使细小油滴外表温度升高到气化饱和温度2．燃油的燃烧过程〔1〕燃油的燃烧阶段一般分：⑴油滴；⑵油蒸发气化区；⑶油蒸气与空气相互扩散区；⑷外层空气区。〔2〕燃油的燃烧过程：三个同时发生的连续过程

第四章§4.5重油燃烧原理

第四章§4.5重油燃烧原理

〔3〕尽量使燃油雾化的油滴细而均匀，油滴受热迅速蒸发气化，并与空气的混合扩散速度加快，以防止高温缺氧区大。第四章§4.5重油燃烧原理

四、重油的雾化

1.衡量重油雾化质量的主要指标：1)雾化细度：雾化后油滴直径d的大小，常用油滴体面积平均直径表示d=0~200μm；2)雾化角：雾化炬投影面两切线的夹角；

αx——条件雾化角；雾化角的大小取决于喷嘴出口处的切向速度与轴向速度之比

3)流量密度：单位时间内流过单位面积的油量；要求雾化器出口流量密度沿圆周方向分布均匀，以利于均匀配风和油气混合；

雾化锥的中心处流量密度较小，使得该处形成适当的回流区4)影响雾化质量的主要因素：第四章§4.5重油燃烧原理

4)影响雾化质量的主要因素：①燃油种类：油的恩氏粘度；②运行条件：油压、油温及负荷高、低③

雾化器类型及其加工精度。

2.重油雾化器：

1)机械雾化器(离心式)：借助于油压来实现重油雾化

简单压力式离心喷油嘴—主要依靠油的高压()

将油雾化

回油式喷油嘴：在简单压力式离心喷油嘴的旋流室底部开有回流孔，并接上回油管道，进入喷油嘴的油流量Q0分成两股流出即：喷油量Q1和回油量Q2

特点：主要通过回油调节阀来控制喷油量Q1适用于负荷的变化

第四章§4.5重油燃烧原理

2)双流体式雾化器：如蒸汽雾化喷油嘴——以高速蒸汽的动能实现重油的雾化。特点：①蒸汽使油温提高，降低了燃油粘度，同时提高了燃油的雾化质量；②调节性能好；③蒸汽消耗量比较大。3)纯蒸汽雾化喷油嘴：油压低，汽耗大，噪音大，容量小。4)蒸汽机械喷油嘴(Y型喷油嘴)：汽耗小(0.3%D)，噪音小，容量大。

①油压：比机械喷嘴低；②

汽压：比纯蒸汽喷嘴低；

第四章§4.5重油燃烧原理

③

负荷调节比可达1：6；④

额定油压为1.5MPa；额定汽压为1.0MPa；平均雾化颗粒直径为20~30μm。5)蒸汽机械混合式喷油嘴3.配风器

第四章

主要型式：鼓泡床、湍动床、快速床、循环流化床等应用领域：石油、化工、冶金、能源、环保等主要优点：

燃料适应性广；

低温燃烧，NOx排放低

可实现炉内脱硫；

燃烧效率高强化燃烧和传热一、流态化根本原理流态化过程：固体粒子与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程沸腾燃烧〔流化燃烧〕：将流态化过程用于燃料燃烧沸腾炉〔流化床炉〕：燃烧设备第四章

固定床流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过

料层高度不变

实际流速线形增长

通风阻力随风速的平方关系增大2.流化床颗粒不再由布风板所支持，而全部由流体的磨擦力所承托。此时，对于单个颗粒来讲，可在床层中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质—流态化。此时：

料层膨胀，床高增加颗粒间实际空气流速保持不变料层阻力变化不大，由托起的颗粒质量决定

第四章

空截面气流速度w：以布风板界面积作为计算截面的气流速度临界流化速度wlj：颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度。极限流化速度wjx：颗粒床层从流态化状态转变为气力输送时的最低速度。

二、床内颗粒的运动规律

1.颗粒的受力分析1〕

重力2〕

浮力3〕

流体阻力4〕

颗粒旋转时的Magnus升力5〕

颗粒间的碰撞力6〕

湍流脉动力2.宽筛分颗粒流化时的流体动力特性

第四章

2.宽筛分颗粒流化时的流体动力特性

⑴在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量；⑵无论床层如何倾斜，床外表总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状；⑶床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；⑷密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上；⑸床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度根本均匀。3.流化风速——运行时的空截面气流速度，一般为3.5~4.5wlj

三、流化床的燃烧与传热

第四章

2．流化床的传热1)

具有良好的扰动和混合，床温很均匀，传热系数高；2)埋管外表不积灰，吸热比一般辐射受热面强4～5倍，达230~350kW/cm2.℃；第四章

3)热负荷均匀，对水循环等有利。四、流化床的型式与结构1．链带式流化床2．鼓泡式流化床1)

给煤2)

布风板3)

风室4)

炉膛5)

埋管3．循环流化床4.流化床燃烧设备的常用类型常压鼓泡流化床锅炉：流化速度1~2.5m/s；截面热负荷1.5MW/m2

常压循环流化床锅炉：流化速度3.5~5m/s；截面热负荷5MW/m2

增压鼓泡流化床锅炉：流化速度0.9~1m/s；截面热负荷10~17MW/m2压循环流化床锅炉：流化速度3.5~5m/s；截面热负荷20~50MW/m2第四章

五、循环流化床的原理和特点

1.组成炉膛、加料〔含石灰石加料〕、排渣、高温除尘、返料、布风板等2.循环流化床的原理不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态是不同的：随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和气力输送状态。循环流化床的上升段通常运行在快速流化床状态下。快速流态化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的，此时，固体颗粒被速度大于单颗物料的终端速度的气流所流化，以颗粒团形式上下运动，产生高度的返混。颗粒团向各个方向运动，而且不断形成和解体。在这种流体状态下，气流还可携带一定数量的大颗粒，尽管其终端速度远大于截面平均气流速度。

第四章

3.循环流化床的特点

⑴

不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间；⑵

有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，；并且向各个方向运动⑶

颗粒与气体之间相对速度大，而且与床层空隙率和颗粒循环流量有关；⑷

运行流化速度为鼓泡流化床的2~3倍；⑸

床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；⑹

颗粒横向混合良好；⑺

强烈的颗粒返混、颗粒的外部循环和良好的横向混合，使整个上升段内温度分部均匀；

⑻

改变上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分第四章

钟到数小时范围调节；⑼流化气体的整体性状呈塞状流；⑽流化气体(二次风)根据需要可在反响器的不同高度参加。五、循环流化床锅炉的特点1.循环流化床锅炉的主要工作条件项

目数

值项

目数

值温

度(℃)850~950床层压降（kPa）11~12流化速度（m/s）4~6炉内颗粒浓度(kg/m3)炉膛上部：150~600床料粒度(μm)100~700炉膛下部：10~40床料密度(kg/m3)1800~2600Ca/S摩尔比1.5~4燃料粒度(mm)<12壁面传热系数W/(m2.K)210~250脱硫剂粒度(mm)1左右第四章

2.循环流化床锅炉的特点

1)低温的动力控制燃烧；炉内温度水平因受脱硫最正确温度的限制，一般850℃左右，低于一般煤的灰熔点，免去了灰熔化带来的种种烦恼。可以组织炉内廉价而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。从燃烧反响动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧反响控制在动力燃烧区及扩散燃烧区〔过度燃烧区〕内，其燃烧速率主要取决于化学反响速率—温度水平。循环流化床锅炉内燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达98~99%以上。第四章

2)高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程；循环流化床锅炉内固体物料(燃料、残炭、脱硫剂和惰性床料等)参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动的动态过程中逐步完成的。

3)高强度的热量、质量和动量传递过程。在循环流化床锅炉中，大量固体物料在强烈的湍流下通过炉膛，通过人为操作可改变物料的循环量，并可改变炉内物料的分布规律，以炉膛适应不同的燃烧工况。由于炉内热量、质量和动量传递过程是十分强烈，使得整个高度的温度分布均匀。4)循环流化床锅炉的优点

1〕燃料适应性广2〕燃烧效率高：燃烧效率通常在97.5%～99.5%范围内。3〕高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加有效。第四章

4〕氮氧化物低：循环流化床锅炉的NOx排放范围为50~150ppm或40~120mg/MJ。5〕其它污染物排放低：循环流化床锅炉其它污染物如CO、HCl、HF等的排放也很低。6〕燃烧强度，炉膛截面积小：截面热负荷为3.5~4.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。7〕给煤点少