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1l电站锅炉原理电站锅炉原理Boiler Principle for Thermal Power Boiler Principle for Thermal Power StationStationl任课教师：任课教师：李李 瑛瑛 吕国强吕国强 l昆明理工大学电力学院昆明理工大学电力学院2电站锅炉原理电站锅炉原理前言前言第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 锅炉燃料锅炉燃料第三章第三章 燃烧过程的物质平燃烧过程的物质平 衡和锅炉热平衡衡和锅炉热平衡第四章第四章 煤粉制备煤粉制备第五章第五章 燃烧过程的基本理燃烧过程的基本理论论第六章第六章 煤粉炉及燃烧设备煤粉炉及燃烧设备第七章第七章 锅炉受热面及工作锅炉受热面及工作特点特点第八章第八章 锅炉受热面烟气侧运锅炉受热面烟气侧运行问题行问题第九章第九章 锅炉水动力特性与传锅炉水动力特性与传热热第十章第十章 汽包及蒸汽净化汽包及蒸汽净化第十一章第十一章 电站锅炉本体的布电站锅炉本体的布置和设计置和设计第十二章第十二章 锅炉传热计算锅炉传热计算第十三章第十三章 对流受热面计算对流受热面计算3前 言l学时安排：学时安排：48hrl参考资料参考资料锅炉原理锅炉原理上、下册上、下册陈学进、陈听宽主编陈学进、陈听宽主编锅炉原理锅炉原理范丛振范丛振主编主编锅炉原理锅炉原理樊泉桂樊泉桂主编主编4前 言一、专业课学习方法一、专业课学习方法专业课的重要性专业课的重要性l专业课是一线知识。专业课是一线知识。l通过专业课的学习，可对工程问题进行分析通过专业课的学习，可对工程问题进行分析和解决。和解决。l基础理论是通过专业知识来体现。基础理论是通过专业知识来体现。l本专业与其它专业的区别就在于专业课的不本专业与其它专业的区别就在于专业课的不同同5前 言二、专业课的特点二、专业课的特点实践性实践性综合性综合性复杂性复杂性专业课三多三少专业课三多三少l（1）结构多，数据多，符号多）结构多，数据多，符号多l（2）理论少，定义少，数学推导少）理论少，定义少，数学推导少6前 言三、电力工业概况三、电力工业概况（一）世界电力工业状况一）世界电力工业状况煤发电占煤发电占44.0%油发电占油发电占10.0%气发电占气发电占8.5%水力发电占水力发电占20.0%核电占核电占17.0%其它能源占其它能源占0.5%7前 言（二）全国电力工业状况（二）全国电力工业状况装机容量装机容量l（至（至2004年底）总装机容量年底）总装机容量4亿亿KWl（至（至2005年底）总装机容量年底）总装机容量5.08亿亿KW；年发电量年发电量2415TWh其中：其中：火电装机容量占火电装机容量占75%；火电发电量占；火电发电量占82%l到到2020年全国装机容量约年全国装机容量约11亿亿KW，火电约，火电约为为7亿亿KW（煤电（煤电6亿亿KW，气电，气电0.6亿亿KW），），仍占总装机容量的仍占总装机容量的65%以上。以上。8前 言(三三)云南省电力工业状况云南省电力工业状况1、水能、煤炭资源、水能、煤炭资源l水能资源经济可开发装机容量约水能资源经济可开发装机容量约9570万万KWl煤炭保有储量煤炭保有储量275亿吨亿吨2、装机容量、装机容量1）至）至1998年底，年底，l总装机容量总装机容量456.1万万KWl火电火电198.2万万KWl水电水电257.9万万KW9前 言2）至）至2005年底年底总装机容量总装机容量1824.81万万KW3）2006年年火电装机超过火电装机超过500万万KW；水电装；水电装机达到机达到496.2万万MW4）2006年，全省新增装机容量达年，全省新增装机容量达593万万KW，（是，（是现有发电总装机容量的现有发电总装机容量的48%。）。）10前 言四、工业锅炉状况四、工业锅炉状况全省各行各业拥有大量工业锅炉，耗用大量的煤。全省各行各业拥有大量工业锅炉，耗用大量的煤。工业锅炉存在的问题：工业锅炉存在的问题：1、设备配套差；、设备配套差；2、设备与煤种不相适应；、设备与煤种不相适应；3、运行、维护管理水平差；、运行、维护管理水平差；4、运行效率低。、运行效率低。11v 锅炉的作用及类型锅炉的作用及类型v 电站煤粉锅炉机组的构成电站煤粉锅炉机组的构成v 锅炉机组的工作过程锅炉机组的工作过程v 锅炉参数及技术、锅炉参数及技术、经济性指标经济性指标 v 电厂锅炉发展趋势电厂锅炉发展趋势第一章第一章 绪论绪论12锅炉的作用锅炉的作用 锅炉锅炉是利用燃料的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一是利用燃料的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。在定温度和压力的换热设备。在锅炉内锅炉内实现下叙过程：实现下叙过程：电站锅炉是火力发电厂三大主机之一，又称为蒸汽发生器。电站锅炉是火力发电厂三大主机之一，又称为蒸汽发生器。火力发电厂火力发电厂能量转换能量转换的基本过程：的基本过程：燃烧燃烧 热交换热交换 燃料的化学能燃料的化学能 烟气的热能烟气的热能 蒸汽蒸汽(或热水或热水)的热能的热能 锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 发电机发电机 燃料的化学能燃料的化学能 蒸汽的热能蒸汽的热能 转轴的机械能转轴的机械能 电能电能 13锅炉的作用锅炉的作用l水在锅炉中的汽化过程水在锅炉中的汽化过程四个阶段l 预热预热 汽化汽化 过热过热 再过热再过热l（省煤器）（省煤器）（蒸发受热面：（蒸发受热面：（过热器）（过热器）（再热器）（再热器）水冷壁等）水冷壁等）14锅炉的类型锅炉的类型l锅炉的分类根据不同的标准，可有多种分类方法，如表所示：分类方式分类方式锅炉类型锅炉类型简要说明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15锅炉的类型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16锅锅 炉炉 类类 型型 锅炉用途锅炉用途 电站锅炉、工业锅炉（热水锅炉）电站锅炉、工业锅炉（热水锅炉）锅炉参数锅炉参数 低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力、低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力、超超临界压力锅炉超超临界压力锅炉层燃炉层燃炉 室燃炉室燃炉 流化床炉流化床炉 锅炉燃烧方式锅炉燃烧方式17锅锅 炉炉 类类 型型 锅炉蒸发受热面中工质流动方式锅炉蒸发受热面中工质流动方式v 自然循环汽包锅炉自然循环汽包锅炉 具具有有汽汽包包，利利用用下下降降管管和和上上升升管管中中工工质质密密度度差差产产生生工工质质循循环环v 强制循环强制循环 具具有有汽汽包包和和循循环环泵泵，利利用用循循环环回回路路中中工工质质密密度度差差和和循循环环泵泵压头工质循环压头工质循环18锅锅 炉炉 类类 型型v 直流锅炉直流锅炉 无无汽汽包包，给给水水靠靠给给水水泵泵压压头头一一次次通通过过各各受受热热面产生蒸汽面产生蒸汽v 低倍率循环锅炉低倍率循环锅炉 无无汽汽包包，具具有有汽汽水水分分离离器器和和再再循循环环泵泵，主主要要靠靠再再循循环环泵泵实实现现工工质质 再循环再循环19锅锅炉炉锅炉本体锅炉本体辅助设备辅助设备锅炉机组锅炉机组电站煤粉锅炉机组框图电站煤粉锅炉机组框图2021亚临界参数自然循环燃煤锅炉亚临界参数自然循环燃煤锅炉1-1-汽汽包包；2-2-下下降降管管；3-3-分分隔隔屏屏；4-4-后后屏屏；5-5-高高温温过过热热器器；6-6-高高温温再再热热器器；7-7-水水冷冷壁壁；8-8-燃燃烧烧器器；9-9-燃燃烧烧带带；10-10-空空气气预预热热器器；11-11-省省煤煤器器进进口口集集箱箱；12-12-省省煤煤器器；13-13-低低温温再再热热器器；14-14-低低温温过过热热器器；15-15-折折焰焰角角；16-16-排排渣渣装置装置22冷空气冷空气烟气烟气烟气烟气烟气烟气烟囱烟囱引风机引风机除尘器除尘器空气预热器空气预热器细微灰粒细微灰粒飞灰飞灰（二次风二次风）灰渣沟灰渣沟原煤原煤排粉风机排粉风机（一次风一次风）烟气烟气烟气烟气给煤机给煤机磨煤机磨煤机燃烧器燃烧器炉膛炉膛水平烟道水平烟道尾部烟道尾部烟道原煤原煤风、粉风、粉风、粉风、粉未燃煤粒未燃煤粒灰渣灰渣灰渣灰渣灰渣灰渣灰渣沟灰渣沟排渣装置排渣装置冷灰斗冷灰斗未燃煤粒未燃煤粒未燃煤粒未燃煤粒煤、风、烟系统煤、风、烟系统 1/223汽机主凝结水汽机主凝结水水水水水汽水混合物汽水混合物给水泵给水泵省煤器省煤器汽包汽包汽水分离器汽水分离器化学补充水化学补充水汽水混合物汽水混合物下降管下降管下联箱下联箱水冷壁水冷壁上联箱上联箱导汽管导汽管水水水水水水汽水混合物汽水混合物汽水混合物汽水混合物饱和蒸汽饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽过热器过热器汽轮机调节级汽轮机调节级汽、水汽、水 系系 统统 2/224锅炉的容量和参数锅炉的容量和参数额额定定蒸蒸发发量量 在在额额定定蒸蒸汽汽参参数数，额额定定给给水水温温度度和和使使用用设设计计燃燃料料，保保证证热热效率时所规定的蒸发量，单位为效率时所规定的蒸发量，单位为t/ht/h（或（或kg/skg/s）1/5 最最大大连连续续蒸蒸发发量量（大大型型锅锅炉炉）在在额额定定蒸蒸汽汽参参数数，额额定定给给水水温温度度和和使使用用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/ht/h（或（或kg/s kg/s）蒸汽锅炉额定蒸汽参数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，口蒸汽参数，额定蒸汽压力额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是（对应规定的给水压力），单位是Mpa Mpa；额定蒸汽温度额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0 0C C。25我国电站锅炉参数、容量系列我国电站锅炉参数、容量系列 参参 数数 容容 量量 (t.h(t.h-1-1)发发 电电 功功 率率 MWMW 蒸汽压力蒸汽压力 Mpa Mpa 蒸蒸 汽汽 温度温度 给给 水水 温度温度 9.8 9.8 540 540 205 205225225 220 220；410410 50 50；100100 13.7 13.7 540/540*540/540*555/555*555/555*220 220250250 420 420；670670 125 125；200200 16.7 16.7 541/541*541/541*555/555*555/555*250 250280280 1025 1025；1000 1000 300 30017.317.3；18.118.1；18.318.3 541/541*541/541*260 260290290 1025 1025；20082008 300 300；60060024.224.2；25.325.3；26.426.4 541/566*541/566*545/545*545/545*270 270290290 1900 1900；16501650 600 6002/526锅炉机组经济性指标锅炉机组经济性指标3/5 热效率热效率（90%90%）净效率净效率 燃烧效率燃烧效率 式中式中 Q Q 1 1 锅炉有效利用热，锅炉有效利用热，kJ/kgkJ/kg；Q Q r r 锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg,kJ/kg；锅炉机组自身所需的热量，锅炉机组自身所需的热量，kJ/kgkJ/kg；锅炉机组自身电耗对应的热量，锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kgkJ/kg；、锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%27 锅炉连续运行小时数锅炉连续运行小时数（50005000）锅炉在两次检修之间的运行小时数锅炉在两次检修之间的运行小时数4/5 锅炉可用率锅炉可用率（约（约90%90%）（总运行小时数（总运行小时数 +总备用小时数）总备用小时数）/统计期间总小时数（一年）统计期间总小时数（一年）锅炉的事故率锅炉的事故率（约（约1%1%）锅炉总事故停炉小时数锅炉总事故停炉小时数/（总运行小时数（总运行小时数 +事故停炉小时数）事故停炉小时数）锅炉机组安全性指标锅炉机组安全性指标28烟尘及有害气体排放标准烟尘及有害气体排放标准项项 目目烟尘烟尘 /mg.m/mg.m-3-3 SO SO2 2/mg.m/mg.m-3-3NONOX X(以以NONO2 2计计)/)/mg.m mg.m-3-3中国中国200200（城市）（城市）500 500（其他）（其他）12001200（煤煤 的的 含含 硫硫 量量1%1%时）时）2100(2100(其他其他)650(650(固态排渣炉固态排渣炉)1000(1000(液态排渣炉液态排渣炉)美国美国40(PM40(PM1010)14801480560560620620德国德国5050400400200200日本日本100100K K值法确定值法确定410410英国英国1001004004006506505/529电站锅炉发展趋势电站锅炉发展趋势 加快发展大容量、高参数机组加快发展大容量、高参数机组 大大容容量量、高高参参数数机机组组可可适适应应生生产产发发展展的的需需要要，电电站站热热效效率率高高，基基建建投投资资、设备和运行费用降低；设备和运行费用降低；但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在500500800MW 800MW 强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术 燃燃煤煤的的燃燃气气-蒸蒸汽汽联联合合循循环环(燃燃煤煤流流化化床床燃燃烧烧联联合合循循环环及及整整体体煤煤气气化化联联合合循环）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提高运行可靠性和灵活性 锅锅炉炉的的可可靠靠性性涉涉及及到到设设计计、设设备备制制造造及及安安装装、运运行行维维护护和和生生产产管管理理等等各各个方面；个方面；运运行行灵灵活活性性要要求求大大力力发发展展中中间间负负荷荷机机组组，适适应应电电网网调调峰峰需需要要（低低负负荷荷，两班制运行）；提高机组的监控水平两班制运行）；提高机组的监控水平 30v 煤的常规特性煤的常规特性v 煤的常规特性对锅炉工作的影响煤的常规特性对锅炉工作的影响v 煤的分类煤的分类v 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算v 烟气分析烟气分析v 锅炉热平衡锅炉热平衡v 习题习题第二章第二章 锅炉燃料锅炉燃料31 煤的工业分析成分煤的工业分析成分 水分水分(M)(M)、灰分、灰分(A)(A)、挥发分、挥发分(V)(V)、固定碳、固定碳(FC)(FC)一、煤的组成特性一、煤的组成特性 煤的元素分析成分煤的元素分析成分 碳碳(C)(C)、氢、氢(H)(H)、硫、硫(S)(S)、氧、氧(0)(0)、氮、氮(N)(N)可燃元素可燃元素 C C（固定碳和挥发分中的（固定碳和挥发分中的C C）、H H、S S（可燃硫（可燃硫 和硫和硫 酸盐硫酸盐硫 ）不可燃元素不可燃元素（内部杂质）（内部杂质）O O、N N 不可燃成分不可燃成分（外部杂质）（外部杂质）M M（内、外）、（内、外）、A A 可燃气体可燃气体 挥发份挥发份 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,形成气体挥发出来形成气体挥发出来1/832煤的成分基准煤的成分基准 收到基（收到基（arar）（原应用基（原应用基y y）以入炉煤（包括煤的全部成分）以入炉煤（包括煤的全部成分）为基准为基准 空气干燥基（空气干燥基（ad ad）（原分析基（原分析基f f）以风干状态煤（除外部水分）为基准以风干状态煤（除外部水分）为基准 干燥基（干燥基（d d）（原干燥基（原干燥基g g）以去掉全部水分煤为基准以去掉全部水分煤为基准 干燥无灰基（干燥无灰基（dafdaf）（原可燃基（原可燃基r r）以去掉全部水分及灰分煤为基准以去掉全部水分及灰分煤为基准2/833煤成分基准间的换算煤成分基准间的换算 不同基准之间的换算公式不同基准之间的换算公式 X=K XX=K X0 0 （2-92-9）式中式中 X X0 0、X X 某成分原基准及新基准质量百分比，某成分原基准及新基准质量百分比，%K K 换算系数（见表换算系数（见表2-12-1）例例:3/834二、煤的发热量二、煤的发热量 煤的发热量（煤的发热量（kJ/kg)kJ/kg)单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量。单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量。低低位位发发热热量量（Q Qnetnet）烟烟气气中中的的水水蒸蒸汽汽在在锅锅炉炉中中一一般般不不会会凝凝结结，形形成成水水蒸蒸汽汽所所吸吸收收的的汽汽化化潜潜热热无无法法被被利利用用，使使煤煤的的发发热热量量降降低低，降降低低后后的的发发热热量量称称为为低低位位发发热热量量。低低位位发发热热量量（燃燃料料在在锅锅炉炉中中的的实实际际发发热热量量）小小于于高高位发热量。位发热量。高高位位发发热热量量(Q(Qgrgr)煤煤的的理理论论发发热热量量，由由实实验验测测得得的的弹弹筒筒发发热热量量（Q Qb b）减去校正值确定减去校正值确定 书上书上p57p57，（式，（式3-83-8）。4/835 干燥基干燥基高、低位发热量之间的换算高、低位发热量之间的换算 式中式中 r r水的汽化潜热，通常取水的汽化潜热，通常取r=2510 kJ/kg r=2510 kJ/kg 收到基收到基高、低位发热量之间的换算高、低位发热量之间的换算 高、低高、低发热量间的换算发热量间的换算5/836发热量各基准间的换算发热量各基准间的换算 高高位位发发热热量量(Q(Qgrgr)各各基基准准间间的的换换算算采采用用表表（2 21 1）换换算系数算系数低位发热量低位发热量(Q(Qnetnet)各基准间的换算分三步进行各基准间的换算分三步进行1.1.已知基准的已知基准的 Q Qnet net 已知基准的已知基准的 Q Qgr gr (式式2-122-12等等)2.2.已知基准的已知基准的 Q Qgr gr 所求基准的所求基准的 Q Qgr gr (采用上述换算系数采用上述换算系数)3.3.所求基准的所求基准的 Q Qgr gr 所求基准的所求基准的 Q Qnet net (式式2-122-12等等)6/837发热量相关值发热量相关值 标准煤标准煤 收到基低位发热量为收到基低位发热量为29270 kJ/kg29270 kJ/kg的燃料为标准煤的燃料为标准煤 标准煤耗量标准煤耗量 式中式中 、分别为标准煤耗量与实际煤耗量分别为标准煤耗量与实际煤耗量 折算成分折算成分 相对于每相对于每4182 kJ/kg4182 kJ/kg收到基低位发热量的煤中所含的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 7/838三、高温下煤灰的熔融性三、高温下煤灰的熔融性 2 2、灰分特性影响因素、灰分特性影响因素 （1 1）煤灰的化学组成）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。煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低。（2 2）煤灰周围高温介质的性质）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。氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低。1 1、煤的灰分特性、煤的灰分特性 用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定 灰的变形温度灰的变形温度 DTDT（原（原t t1 1）灰的软化温度灰的软化温度 STST（原（原t t2 2）灰的流动温度灰的流动温度 FTFT（原（原t t3 3）8/839四、焦炭的特性四、焦炭的特性l焦炭焦炭的外型特征与煤种有关，可作为煤碳分类的一项参考的外型特征与煤种有关，可作为煤碳分类的一项参考指标。一般把焦炭特征分为指标。一般把焦炭特征分为8 8类，用来初步鉴定煤的熔融类，用来初步鉴定煤的熔融性、粘结性和膨胀性。性、粘结性和膨胀性。l（1 1）粉状。）粉状。l（2 2）粘着状。）粘着状。l（3 3）弱黏结。）弱黏结。l（4 4）不熔融黏结。）不熔融黏结。l（5 5）不膨胀熔融黏结。）不膨胀熔融黏结。l（6 6）微膨胀熔融黏结。）微膨胀熔融黏结。l（7 7）膨胀熔融黏结。）膨胀熔融黏结。l（8 8）强膨胀熔融黏结。）强膨胀熔融黏结。402-2 2-2 煤的常规特性对锅炉工作的影响煤的常规特性对锅炉工作的影响 挥发分挥发分 V V V V的含量代表了煤的地质年龄，的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度地质年龄越短，煤的碳化程度越浅越浅,V,V含量越多。含量越多。V V含量越多（含量越多（C C含量越少），含量越少），V V中含中含O O量亦多，其中的可燃成分量亦多，其中的可燃成分相应减少，这时，相应减少，这时，V V的热值低的热值低 V V含量越多，含量越多，煤的着火温度低煤的着火温度低，易着火燃烧，易着火燃烧 V V 多，多，V V挥发使挥发使煤的孔隙多，反应表面积大煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快，反应速度加快 V V 多，煤中难燃的多，煤中难燃的固定碳含量便少固定碳含量便少，煤易于燃尽，煤易于燃尽 V V 多，多，V V着火燃烧造成高温着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧，有利于碳的着火、燃烧1/3412-2 2-2 煤的常规特性对锅炉工作的影响煤的常规特性对锅炉工作的影响 水分水分M M、灰分、灰分A A M M、A A 高，煤中可燃成分相对减少，高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低煤的热值低 M M、A A 高，高，M M 蒸发、蒸发、A A熔融均要吸热，熔融均要吸热，炉膛温度降低炉膛温度降低 M M、A A 高，高，增加着火热或包裹碳粒增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧，使煤着火、燃烧与燃尽困难；与燃尽困难；M M、A A 高，高，q q2 2、q q3 3、q q4 4、q q6 6 增加，增加，效率下降效率下降 M M、A A 高，高，过热器易超温过热器易超温 M M、A A 高，高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重 M M、A A 高，高，煤粉制备困难或增加能耗煤粉制备困难或增加能耗 2/3422-2 2-2 煤的常规特性对锅炉工作的影响煤的常规特性对锅炉工作的影响 灰熔点（灰熔点（STST）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。行的安全性和经济性。对于固态排渣炉，对于固态排渣炉，ST 1350ST6.56.5101021.021.0贫煤贫煤 低挥发份煤低挥发份煤1010191918.518.5烟煤烟煤 中挥发份煤中挥发份煤 高挥发份煤高挥发份煤191927272727404016.516.515.515.5褐煤褐煤 超高挥发份超高挥发份 煤煤404011.511.5电厂锅炉用煤分类电厂锅炉用煤分类2/545电厂锅炉用煤分类电厂锅炉用煤分类大类别大类别 小类别小类别分分 类类 指指 标标挥发份挥发份V Vdafdaf(%)(%)灰灰 分分 (%)(%)水水 分分 (%)(%)硫硫 分分 (%)(%)发热量发热量Q Qar,netar,net(MJ/kg)(MJ/kg)灰灰融融特特性性ST(ST(0 0C)C)低质煤低质煤 低发热量煤低发热量煤 超高灰分煤超高灰分煤 超高水分煤超高水分煤 高硫煤高硫煤 易结渣煤易结渣煤10101010191919192727272740404040404040404646404012123312.512.521.021.018.518.516.516.515.515.511.511.5135011、完全（不完全）燃烧：、完全（不完全）燃烧：O O2 2 0 0；CO=0CO=0（CO0CO0）1/753烟气分析成分烟气分析成分2/7 烟气分析烟气分析是以是以1kg1kg燃料燃烧生成的干烟气（除去水分后的烟气）容积为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基础，采用奥氏分析仪进行的 烟气分析烟气分析可得到可得到 在干烟气在干烟气V Vgygy中所占的容积百分比中所占的容积百分比 54判断燃烧状况判断燃烧状况3/7 不完全燃烧方程式不完全燃烧方程式 式中式中 为燃料特性系数为燃料特性系数 55=1=1、且完全燃烧：、且完全燃烧：CO=0CO=0，O O2 2=0 =0 完全燃烧方程式：完全燃烧方程式：l l、且完全燃烧：、且完全燃烧：CO=0 CO=0 锅炉常用燃料的锅炉常用燃料的值和值和 RORO2 2max max 值见表值见表4-14-1。为保持炉内良好的燃烧。为保持炉内良好的燃烧工况工况,运行中应监测并维持炉内一定的运行中应监测并维持炉内一定的 RORO2 2，使其尽量靠近，使其尽量靠近 RORO2 2maxmax 判断燃烧状况判断燃烧状况4/756运行中过剩空气系数及运行中过剩空气系数及烟气容积的确定烟气容积的确定5/7RORO2 2、O O2 2 可由烟气分析或相关仪表测定可由烟气分析或相关仪表测定 过剩空气系数过剩空气系数 完全燃烧且不计完全燃烧且不计 烟气容积烟气容积 干烟气容积干烟气容积57过剩空气系数过剩空气系数与漏风系数与漏风系数6/7 各受热面处烟气侧漏风系数，各受热面处烟气侧漏风系数，查表查表4-24-2确定；确定；V V为烟道漏风量为烟道漏风量 为炉膛出口处过剩空气系数，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，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取在推荐值范围内选取 58过剩空气系数过剩空气系数与漏风系数与漏风系数 为空气预热器出、为空气预热器出、进口处空气侧过剩空气系数进口处空气侧过剩空气系数 分别为炉分别为炉膛、制粉系统和空预器漏风系数，膛、制粉系统和空预器漏风系数，查表查表4-34-3确定确定7/759空气的焓值空气的焓值l空气焓空气焓1kg燃料燃烧所需的空气量在定压下从燃料燃烧所需的空气量在定压下从0（）加热到）加热到（）时所需要的热量）时所需要的热量1/360烟气的焓值烟气的焓值 2/3 烟气焓烟气焓 1kg1kg燃料燃烧生成的烟气在定压下从燃料燃烧生成的烟气在定压下从0 0（）加热到）加热到 （）时所需要的热量时所需要的热量 为为1Nm1Nm3 3空气、烟气各成分和空气、烟气各成分和1kg1kg灰在温度为灰在温度为 时的焓值，见表时的焓值，见表4-64-6；为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，取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为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓61焓焓 温温 表表3/3 烟气的焓值烟气的焓值 取决于取决于燃料种类、过剩空气系数及烟气温度燃料种类、过剩空气系数及烟气温度 由（由（、）查焓温表可很快确定烟气温度）查焓温表可很快确定烟气温度 ；由（由（、）查表可很快确定烟气焓）查表可很快确定烟气焓 焓温表焓温表 对给定的燃料和各受热面前、后的过剩空气系数对给定的燃料和各受热面前、后的过剩空气系数计计算出该受热面对应烟气温度算出该受热面对应烟气温度 范围内的烟气焓范围内的烟气焓 ，制成的烟气，制成的烟气（）表）表 62锅炉热平衡锅炉热平衡热平衡基本概念热平衡基本概念:l锅炉热平衡锅炉热平衡在稳定运行状态下，锅炉输入在稳定运行状态下，锅炉输入热量与输出热量及各项热损失之间的热量热量与输出热量及各项热损失之间的热量平衡。平衡。l热平衡是以热平衡是以1kg1kg固体或液体燃料，或固体或液体燃料，或00、0.1MPa0.1MPa的的1m1m2 2气体燃料为基础进行计算的。气体燃料为基础进行计算的。l通过热平衡可知通过热平衡可知锅炉的锅炉的有效利用热量有效利用热量、各项各项热损失热损失，从而，从而计算锅炉效率和燃料消耗量计算锅炉效率和燃料消耗量。1/1063锅炉热平衡方程式锅炉热平衡方程式 q q1 1=Q=Qi i /Q /Qr r 100 100 式中式中 输入热量输入热量 Q Q1 1 有效利用热有效利用热 Q Q2 2 排烟损失排烟损失 Q Q3 3 化学不完全燃烧热损失化学不完全燃烧热损失 Q Q4 4 机械不完全燃烧热损失机械不完全燃烧热损失 Q Q5 5 散热损失散热损失 Q Q6 6 其他热损失其他热损失2/1064锅炉输入热量锅炉输入热量 QQr r 对于燃煤锅炉，对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界热量进若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分满足行预热，且燃煤水分满足则则 3/10式中式中 燃料的物理显热；燃料的物理显热；外来热源加热空气时带入的热量；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雾化燃油所用蒸汽带入的热量65锅炉有效利用热锅炉有效利用热 QQ1 14/10式中式中Q工质总吸热量，工质总吸热量，kJ/sB燃料消耗量，燃料消耗量，kg/sDgr、Dzr、DPw过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，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，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，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循环，锅炉热平衡中不予考虑66 固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失 q q4 4 这这是是燃燃料料中中未未燃燃烧烧或或未未燃燃尽尽碳碳造造成成的的热热损损失失，这这些些碳碳残残留留在灰渣中，也称为机械未完全在灰渣中，也称为机械未完全燃烧损失或未燃碳损失。燃烧损失或未燃碳损失。q q4 4 锅锅炉炉主主要要热热损损之之一一，取取决决于于燃燃料料种种类类、燃燃烧烧方方式式、炉炉膛膛型式与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况。型式与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况。V Vdafdaf小；（小；（M Marar、A Aar ar）大，）大，q q4 4 大；大；R R9090大，大，q q4 4 大；大；过大或过小，过大或过小，q q4 4 大；大；煤粉在炉膛停留时间煤粉在炉膛停留时间过小，过小，q q4 4 大。大。固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失q q4 45/10设计时设计时,q q4 4按推荐数据选取。按推荐数据选取。对固态排渣煤粉炉取对固态排渣煤粉炉取 q q4 4=0.5=0.55%5%。67 可燃气体未完全燃烧热损失可燃气体未完全燃烧热损失 q q3 3 这这是是由由于于CO、H2、CH4等等可可燃燃气气体体未未燃燃烧烧放放热热就就岁岁烟烟气气离离开开锅炉而造成的热损失，也称化学不完全燃烧损失。锅炉而造成的热损失，也称化学不完全燃烧损失。正正常常燃燃烧烧时时，q q3 3值值很很小小。取取决决于于燃燃料料的的挥挥发发分分、炉炉膛膛过过量量空空气气系系数数、燃燃烧烧器器结结构构和和布布置置、炉炉膛膛温温度度和和炉炉内内空空气气动动力力工工况等。况等。可燃气体不完全燃烧热损失可燃气体不完全燃烧热损失q q3 36/10设计时设计时,q q3 3值可按燃料种类和燃烧方式选取：值可按燃料种类和燃烧方式选取：煤煤粉粉炉炉q q3 3=0=0，燃燃油油和和燃燃气气炉炉q3=0.5%0.5%，火火床床炉炉q3=（0.5 1.01.0）%。68未被完全利用热损失未被完全利用热损失q q2 2 排烟热损失排烟热损失 q q2 2式中式中 -排烟焓排烟焓,取决于取决于 与与 ，kJ/kgkJ/kg -进入锅炉的冷空气焓进入锅炉的冷空气焓,kJ/kgkJ/kg -排烟处过剩空气系数排烟处过剩空气系数 由由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定。、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定。电站锅炉电站锅炉约在约在110110160160之间。之间。取决于取决于及烟道漏风及烟道漏风，后者同时影响，后者同时影响 7/10对大中型锅炉对大中型锅炉 q q2 2 约为约为4 48%8%未被完全利用热损失未被完全利用热损失 包括包括 q q2 2、q q5 5、q q6 669未被完全利用热损失未被完全利用热损失q q5 5图图4-3 4-3 额定容量下锅炉的散热损失额定容量下锅炉的散热损失 散热损失散热损失 q q5 5 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热面的布置查图4-34-3确定确定 -锅炉额定容量、运行锅炉额定容量、运行 容量下的散热损失容量下的散热损失-锅炉额定容量、运行容量锅炉额定容量、运行容量q q5 5 与锅炉运行负荷近似成反比变化与锅炉运行负荷近似成反比变化8/1070未被完全利用热损失未被完全利用热损失q q6 69/10l其他热损失其他热损失 q6 锅炉的其他热损失锅炉的其他热损失q6主要是灰渣物理显热损失主要是灰渣物理显热损失q6hz，另外，在大容量，另外，在大容量锅炉中，由于某些部件（如尾部受热面的支撑梁等）要用水或空气冷锅炉中，由于某些部件（如尾部受热面的支撑梁等）要用水或空气冷却，而用水或空气所吸收的热量又不能送回锅炉系统中应用时，就造却，而用水或空气所吸收的热量又不能送回锅炉系统中应用时，就造成冷却热损失成冷却热损失q6lq。故。故 q6=q6hz+q6lq。对固态排渣煤粉炉，只有当燃料中灰分满足对固态排渣煤粉炉，只有当燃料中灰分满足AarQar,net/418时才需计算时才需计算q6hz。灰渣物理显热损失灰渣物理显热损失q6hz用下式计算：用下式计算：式中式中 （c）hz1kg灰渣在温度为灰渣在温度为时的焓，可查表时的焓，可查表4-4；hz排灰渣量占入炉燃料总灰分的质量份额。排灰渣量占入炉燃料总灰分的质量份额。71热效率热效率grgr与燃料消耗量与燃料消耗量 B B 热效率热效率 正平衡正平衡 反平衡反平衡 燃料消耗量燃料消耗量 计算燃料消耗量计算燃料消耗量10/1072燃烧效率燃烧效率r r及国外热损失的其他计算方法及国外热损失的其他计算方法l燃烧效率燃烧效率r r反映燃烧的完全程度。反映燃烧的完全程度。r r=100-=100-（q q3+3+q q4 4），），%（4-884-88）l美国美国CECE公司的计算方法：（参看公司的计算方法：（参看p p9292）l日本三菱公司的计算方法：（参看日本三菱公司的计算方法：（参看p p9292 p p9393）73锅炉热效率试验锅炉热效率试验l锅炉热效率试验作为锅炉性能试验的一部分，又称为热平衡试验。目的是测定锅炉的效率和各项热损失。l锅炉热效率的两种求取方法：（1）输入输出热量法。即直接测量锅炉输入和输出热量，求得热效率。又称正平衡法。74锅炉热效率试验锅炉热效率试验（2）热损失法。即由确定各项热量损失求得热效率，又称反平衡法。热平衡关系见图4-4。规定用热损失法测定热效率，输入输出热量法得出的热效率可作为参考。75习习 题题1.1.某锅炉燃用煤种的收到基成分为：某锅炉燃用煤种的收到基成分为：Car=59.6%Car=59.6%；Har=2.0%Har