《锅炉原理》讲稿.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,锅炉原理,第一章 概论,火力发电约占全国总发电量的,70%,左右，锅炉是发电厂的三大主机之一，在火力发电厂中占重要地位。,电厂生产过程：,燃料（煤、油、天然气）,-,热能,-,水,-,蒸汽,-,气轮机膨胀作功,-,带动发电机发电。,1-1,锅炉的一般工作原理,一、煤粉锅炉及辅助设备示意图：,锅：省煤器、汽包、下降管、水冷壁组成的蒸发设备和过热器等组成的汽水系统。,炉：炉膛、烟道、燃烧器、空气预热器等组成的燃烧系统。,辅助设备：制粉设备、送风机、引风机、烟囱、给水设备、除灰设备、除尘设备、输煤系统,。,35,吨链条炉,35,吨煤粉炉,锅炉三大系统：,1,）燃烧供给系统,2,）汽水系统,3,）空气、烟气系统,1-2,锅炉的参数,一、锅炉容量（额定蒸发量）,锅炉在设计蒸汽参数和保证效率下最大连续蒸发量。,Kg/s t/h,二、蒸汽参数,锅炉出口处蒸汽压力（,MP),和温度（,）,三、给水温度,进省煤器的给水温度。,动力中压锅炉给水温度：,150,或,170,动力高压锅炉给水温度：,215,动力亚临界锅炉给水温度：,260,（表,1-1,参数）,目前国内已经使用的火力发电机组为：,汽轮机：,600MW,锅炉：,1950t/h,压力：,25.5MP,国外：,汽轮机：,1300MW,锅炉：,4300t/h,国内较大电厂：,陡河电厂（,155,万,KW,）、谏壁电厂（,162.5,万,KW),、清河电厂（,130,万,KW,）、姚孟电厂（,120,万,KW,）、神头电厂（,130,万,KW,）、徐州电厂（,130,万,KW,）、秦岭电厂（,105,万,KW,）、锦州电厂（,120,万,KW,）、大同二电厂（,120,万,KW,）、富拉尔基二电厂（,100,万,KW,）,1-3,锅炉分类,一、按用途分,工业锅炉、船舶锅炉、电站锅炉、机车锅炉,二、按蒸汽参数（压力）分,低压锅炉,:1.3MP,以下,中压锅炉,:2.53.9MP,（,20,世纪,2040,年代）,高压锅炉,:1014MP,（,50,年代）,超高压锅炉,:1417MP,（,60,年代）,亚临界锅炉,:1722.5MP,（,70,年代）,超临界锅炉,:22.5MP,以上（,70,年代后）,三、按使用燃料分,燃煤锅炉,燃油锅炉,燃气锅炉,电锅炉,四、按燃烧方式分,1.,层燃炉,(,火床炉,),燃烧特点,:,燃料在炉排上燃烧,。,2,、,室燃炉,燃烧特点：燃料在炉膛内悬浮燃烧。,3.,旋风炉,(,卧式和立式两种,),粗煤粒贴旋风筒内壁燃烧,.,细煤粉随筒内气流一起运动悬浮燃烧,.,特点,:a),燃烧猛烈,(,燃烧与风的相对速度很高,).,因供氧条件好,炉温高,猛烈程度比煤粉炉高,.,b),燃烧在炉内停留时间长,可烧粗煤粉,(,制粉设备简单,).,c),排渣率高,(90%,以液态渣形式排出,烟气飞灰少,为,10%,有利于提高烟气速度,(,飞灰对设备有磨损,),加强传热,.,缺点,:1),制造工艺比较复杂,对耐火材料要求高,.,2),风机电耗大,.,3),液态渣带走的热损失大,4),有害气体,NO,2,排放量大,。（,很少采用,）,四、沸腾炉,(,燃料在沸腾床内进行燃烧,).,介于层燃炉和室燃炉之间,.,特点,:,a).,适应煤种广,.,煤矸石也能燃烧,矿区应用广,.,b).,强化传热,.,埋,管,(,布置于沸腾床内的受热面管子,),不积灰,但磨损严重,.,同样容量炉膛可减少一半,(,与普通炉比,).,c).,低温燃烧,.,燃烧温度,900950.,（若温度高,则会结渣,.,）,NO,x,量少,环境污染少,.,A.,气包,B.,炉内槽型分离器,C.,水冷耐火层,D.,蒸发屏,E.,水冷耐火层,F.,分隔,G.,煤包,H.,重力给煤机,I.,水冷耐火层,J.,二次风喷嘴,K.,给煤槽,L.,冷渣器,M.,过热器,N.,外槽型分离器,O.,飞灰斗,P.,省煤器,Q.,多管旋风分离器,R.,管式空气预热器,S.,再循环系统,T.,鼓风机,U.,床上燃烧器,V.,一次风,这是美国巴威的内循环炉型,其特点是采用高速床和两级分离器。在炉膛出口前后的高温区装有两组槽型,(,惯性,),分离器作为第一级分离，而分离下来的飞灰将在炉膛内部形成循环。在锅炉尾部省煤器之后还有一多管,(,旋风,),分离器作第二次分离。这种锅炉的结构相对简单，布置更接近传统的煤粉锅炉，不仅锅炉整体紧凑、简单，而且也更便于采用传统锅炉成熟可靠的受热面结构。目前最大容量的这种锅炉是装在美国宾夕法尼亚州的燃高灰分尾煤的,210t/h,高压循环流化床锅炉。,芬兰奥斯隆循环流化床,这是奥斯隆炉型,其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器，在炉膛内可布置少量受热面但不设外置流化床热交换器。这种循环流化床锅炉的大型化问题也已顺利解决，已有各种容量的大型电站锅炉在世界各地 运行。最大容量的这种锅炉是装在美国宾夕法尼亚州约克郡的,783t/h(,配,250MW),亚临界压力循环流化床锅炉，该锅炉已于,1997,年上半年投入商业运行。,德国鲁齐循环流化床锅炉,1,、炉膛,2,、旋风分离器,3,、过热器,4,、外置式换热器,5,、煤仓,6,、返料装置,7,、石灰石进料口,8,、灰冷却器,9,、省煤器,10,、空气预热,11,、除尘器,12,、引风机,13,、尾部烟道,14,、汽包,其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器和外置流化床热交换器。虽然外置流化床热交换器的采用使这种锅炉略显复杂，但也使这种锅炉的床温调节更加简便，过热器,/,再热器的布置更为灵活。目前这种循环流化床锅炉最大容量的锅炉是法国阿尔斯通斯登工业公司制造的，装在普罗旺斯电厂配,250MW,机组的,700t/h,亚临界压力循环流化床锅炉。,意志巴高克循环流化床锅炉,1,、下降管,2,、省煤器,3,、过热器,4,、煤 仓,5,、加料口,6,、炉 膛,7,、返料装置,8,、引风机,9,、除尘器,10,、空气预热器,11,、旋风分离器,这是德巴,(,德国巴高克,),型，是德巴在欧共体资助下开发的一种低速,(,低倍率,),循环流化床锅炉，其设计意图是尽可能将鼓泡床和高速循环床的优点很好地结合起来。其特点是采用低的循环倍率和中温,(400-500,o,C),旋风分离这种锅炉的结构相对简单，但大型化，特别是再热器的布置，有一定困难。目前最大容量的这种锅炉是装在捷克的燃褐煤的,350t/h,高压电站锅炉。,五,.,按工质在锅炉内的流动方式分,1.,自然循环锅炉,加热水,省煤器 蒸发,水冷壁 加热蒸汽,过热器,下降管：不受热,管中全部是水,上升管：受热,管中为汽和水的混合物,2,、强制循环锅炉,3,、直流锅炉,4,、复合循环锅炉,1-4,锅炉的安全和经济指标,一,.,安全指标,(,锅炉的可靠性。三种指标衡量,),1.,连续运行小时数,=,两次检修之间运行的小时数,.4000h,2.,事故率,=,事故停用小时数,/(,运行总时数,+,事故停用小时数,),100%90%,二,.,经济性指标,1.,锅炉效率：锅炉的有效利用热量与输入热量的百分比,.,gl,=Q,1,/Q,r,100%,(30,万机组,设计效率,92%,保证效率,89%,一般为,90%),2.,钢材使用率,锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材吨数,.2.5-5,t/t/h,1-5,锅炉发展的趋势,发展趋势：,1,、大容量：容量增大一倍,每,t/h,的金属用量减少,520%,。,2,、高参数：参数提高一档,经济性提高,2%.,3,、再热机组：一次再热,提高经济性,45%.,目前我国多采用亚临界压力,温度多采用,540,主要是考虑设备工作的可靠性,.,1-6,工业锅炉型号表示方法,按照标准规定方法编制：,（,1,）（,2,）,(3)(4)(5)(6),（,1,）：总体型式代号,（,2,）：燃烧设备代号,（,3,）：额定热功率或额定蒸发量,（,4,）：额定争气压力或允许工作压力,（,5,）：过热蒸汽温度或出,/,进水温度,（,6,）：燃料种类代号,锅壳锅炉总体型式代号,锅炉总体型式,代号,立式水管,LS,立式火管,LH,卧式外燃,WW,卧式内燃,WN,水管锅炉总体型式代号,锅炉总体型式,代号,单锅筒立式,DL,单锅筒纵置式,DZ,单锅筒横置式,DH,双锅筒纵置式,SZ,双锅筒横置式,SH,纵横锅筒式,ZH,强制循环式,QX,锅炉燃烧设备代号,燃烧设备,代号,燃烧设备,代号,固定炉排,G,抛煤机,P,固定双层炉排,C,（层）,振动炉排,Z,活动手摇炉排,H,下饲炉排,A(,下）,链条炉排,L,沸腾炉,F,往复炉排,W,室燃炉,S,燃料种类代号,燃料种类,代号,燃料种类,代号,类烟煤,A,柴油,YC,类烟煤,A,重油,YZ,类烟煤,A,天然气,QT,类无烟煤,W,焦炉煤气,QJ,类无烟煤,W,液化石油气,QY,类无烟煤,W,褐煤,H,型号举例,WNG1-0.7-A,DZL4-1.25-W,QXW2.8-1.25/95/70-A,QXW2.8-1.25/145-A,第二章 燃料,2-1,燃料的化学成分和性质,一,.,燃料,:,在燃烧过程中能够产生热量的物质,.,二,.,锅炉用燃料,1.,固体,:,煤油、页岩,.,2.,液体,:,重油、渣油,(,石油炼制后的残余物,),、点火时用柴油、轻油,.,3.,气体,-,天然气、高炉煤气、焦炉煤气,三,.,煤的成分,C,、,H,、,O,、,N,、,S,、,A,、,W,1.,碳,(,C,),a.,含量,:5090%.,是主要可燃元素,含量多少与地质年龄有关,.,无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤、泥煤、煤矸石,b.,形式,:,固定碳,(,单质状态,).,c.,对运行的影响,:,含碳高的煤不易着火,.,d.,发热量,:32700,kj/kg.,2.,氢,(,H,),a.,含量,:36%,随地质年龄升高而降低,.,b.,形式,:,与氧结合生成水,或成为有机物,.,c.,运行,:,含量越高,越容易燃烧,.,d.,发热量,:12010,3,kj/kg.,3.,硫,(,S,),a.,含量,:,一般为,11.5%.,无烟煤、贫煤、劣质烟煤可达,38%,b.,形式,:,可燃硫,:,有机硫、黄铁矿硫（,FeS,2,),灰分中硫,:,硫酸盐硫,c.,运行,:,二氧化硫,三氧化硫腐蚀设备,含有氧化硫的烟对人畜有害,.,对水冷壁、过热器的腐蚀,对空气预热器的低温腐蚀,.,当金属壁温低于酸露点温度时会在金属壁上凝结成硫酸,腐蚀金属,.,d.,发热量,:,低,9040,kj/kg,4.,氧,(,O),和氮,(N),a.,含量,:,O:,140%.,无烟煤,12%.,泥煤,40%,N:,0.52%.,b.,形式,:,O,与,H,或,C,结合,使可燃成分下降,.,5.,灰份,-,燃料完全燃烧后形成的固态残余物的统称,a.,含量,:535%,b.,运行,:,使燃料发热量下降,妨碍可燃物质与氧气的接触,.,烟气速度高时会引起飞灰对受热面的磨损,.,烟气速度低时会引起积灰,.,灰分是影响燃煤质量的主要成分,.,6.,水分,(,W),a.,含量,:250%,b.,形式,:,外部水分,(,表面水分,)-,煤由于自然干燥所失去的水分,.,内部水分,(,固有水分,)-,空气风干状态下仍残留煤中的水分,.,分析水分,:,煤在,规定温度,和,相对湿度,下进行自然干燥,干燥后煤样中所含有的内部水分,.,c.,运行,:,不利燃烧,燃烧温度下降,引起低温受热面的积灰和腐蚀,煤粉制备困难,烟气量上升,电耗上升,.,2-2,燃料的成分分析基础与换算,一,.,燃料的成分分析基础,煤中水分和灰分的含量会随外界条件而变化，其他成分的百分量也随之变化，所以，在说明煤中各种成分的百分含量时，必须同时注明百分数的基准，常用的基准有以下四种：,1.,应用基,-,锅炉燃料的实际应用成分,.,以包括全部水分和灰分的燃料作,100%,的成分,.,用,y,表示,.,C,y,+H,y,+O,y,+N,y,+A,y,+W,y,+S,y,=100%,（作锅炉热力计算时采用，原煤水分也用应用基表示。,）,2.,分析基,实验室进行燃料,(,除去自然干燥水分后,),分析时的燃料成分,用,f,表示,.,C,f,+H,f,+O,f,+N,f,+S,f,+A,f,+W,f,=100%,不用煤种的水分常用,W,f,表示,可排除开采,运输和储存等对煤的水分含量的影响,.,3.,干燥基,去掉全部水分的燃料成分,用,g,表示,.,C,g,+H,g,+O,g,+N,g,+S,g,+A,g,=100%,用,A,g,来表示不同煤的灰分大小,可确切地反映出煤的灰分杂质含量,而不受水分变化的影响,.,4.,可燃基,可燃基即去掉水分和灰分的燃料成分,用,r,表示,.,C,r,+H,r,+O,r,+N,r,+S,r,=100%,可燃基常用来表示煤的有机物中各种元素的成分和煤的挥发分,(,用,V,r,表示,.),二,.,燃料分析基础的换算,如表,2-1.,2-3,燃料的某些特性,一,.,挥发分,:V,r,它是指一定温度下,(900,+,10,）,隔绝空气加热煤（,7,分钟）,煤中有机物分析出的气态物质,.(,包括,:H,2,C,m,H,n,CO,少量,O,2,N,2,CO,2,),1.,挥发分,=f(,加热湿度,时间,煤量,).,2.,挥发分与煤质关系,:,煤的碳化程度越深,(,如无烟煤,),V,r,越小,无烟煤,:V,r,=2-10%.(,最小,),褐煤,:V,r,=37-60%.(,最多,),3.,挥发分易着火燃烧,:V,r,越大,着火越容易,.,二,.,焦碳,煤中水分与挥发分逸出后留下的固体物质叫焦碳,.,焦碳,=,灰分,+,固定碳,三,.,煤的发热量,1.,定义,-,单位量的燃料完全燃烧时所放出的热量,.,对气体,:1Nm,3,.,对固,液体,:1kg.,2.,高位,/,低位发热量,.,高位发热量,:1kg,燃料完全燃烧时放出的全部热量中包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量,.,低位发热量,:1kg,煤完全燃烧时放出的全部热量中不包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量,.,3.,同一基准,高低位发热量的换算,4.,各种基发热量的换算,（,1,）、不同基准高位发热量换算,换算系数采用表,2-1,中系数。,例：已知,Q,g,r,求,Q,g,y,Q,g,y,=Q,g,r,(100-A,y,-W,y,)/100,（,2,）、不同基准低位发热量换算,例：已知,Q,d,r,求,Q,d,y,途径：先由,Q,d,r,求,Q,g,r,再由,Q,g,r,求,Q,g,y,，由,Q,g,y,求出,Q,d,y,。,5.,折算成分,对应于每,4190kj/kg,发热量的成分,由于各种煤的发热量差别很大，有的煤发热量仅有,8370kJ,kg(2000 kcal,kg),左右，有的高达,293l 0 kJ/Kg(7000 kcal,kg),。为了计算电厂煤耗和厂矿编制计划的方便，规定低位发热量为,29310KJ/Kg(7000 kcal/Kg),的煤为标准煤。,四,.,灰的性质,害处,:,1.,管子上积灰影响传热效率,使,gl,下降,.,2.,灰尘排入大气污染环境,.,3.,含灰量大不易燃烧,.,4.,灰多使磨煤的电耗增加,.,5.,灰在温度较高时会熔化,引起结渣。（轻则影响运行,严重时被迫停炉,）,灰的性质,1.,熔化性,变形温度,t,1,、软化温度,t,2,、熔化温度,t,3,2.,烧结性,产生高温烧结性积灰,2-4,煤的分类,1.,无烟煤,:V,r,1,的条件下进行的,.,V,y,=V,y,0,+1.016(-1,）,V,0,3-3,烟气分析,常用烟气分析方法：化学吸收法，电气测量法，色谱分析法。,奥氏气体分析仪原理：,用某种吸收剂与烟气接触，该种吸收剂能够吸收烟气中某种成分，而不能吸收其他成分。,1.KOH,溶液,-,吸收,CO,2,SO,2,.,2.,焦性没食子酸的碱溶液,-,吸收,O,2,3.,氧化亚铜的氨溶液,-,吸收,CO,以上吸收剂有双重吸收作用,测量时秩序不能颠倒,利用量筒可以测得每次吸收后烟气减少的容积,此减少的容积就是被吸收的气体容积,这样利用烟气分析仪可以方便的测出各组成气体在烟气容积中的百分比,.,3-4,不完全燃烧方程式,一,.,完全燃烧方程式,.,燃料在炉膛中完全燃烧,烟气分析所得到的,RO,2,O,2,与燃料的元素分析之间必然存在一定的关系式,这个关系式就叫做完全燃烧方程式,.,二,.,不完全燃烧方程式,.,在实际运行锅炉中,燃烧剩余物中有,CO,和,O,2,不完全燃烧情况下,燃烧满足的方程。,3-6,空气和烟气焓的计算,在进行锅炉设计计算,校核计算以及整理锅炉实验结果时,都需要知道空气和燃烧产物的焓,.,一,.,空气焓的计算,1.,理论空气焓,2.,实际空气焓,二,.,烟气焓,烟气是由多种成分组成的混合气体,同时还夹带一定数量的飞灰,.,当,1,烟气温度为,时,烟气焓等于理论烟气焓,过量空气焓和飞灰焓三部分之和,.,即：,其中：,3-7,热平衡,锅炉机组热平衡,-,指输入锅炉机组的热量与锅炉机组输出热量之间的平衡,.,热平衡意义,-,表明了燃料的热量有多少被有效利用,有多少变为热量损失,这些损失又表现在哪些方面,.,目的,:,找出引起热量损失的原因,提出减少损失的措施,有效地提高锅炉效率,以节约能源,.,一,.,热平衡方程式,:,输入,=,输出,Q,r,=Q,1,(,有效）,+Q,2,(,排烟）,+Q,3,(,化学）,+Q,4,(,机械）,+Q,5,(,散热）,+Q,6,（其他）,相对热损失（输入热量的百分率）,100=q,1,+q,2,+q,3,+q,4,+q,5,+q,6,锅炉效率为：,二、输入热量,低位发热量,燃料带入物理热,空气预先加入热（暖风机）,雾化热,三、损失,1,、,q,4,：,机械未完全燃烧损失,设计时按经验推荐数值选取,运行时通过热平衡测定，但飞灰量难以准确收集，一般采用灰平衡法计算：,影响,q,4,的因素：,燃料性质,燃烧设备、方式,负荷,过量空气系数,运行水平,2,、,q,3,:,化学不完全燃烧损失,也叫可燃气体不完全燃烧损失,是指锅炉排烟中残留的可燃气体和重碳氢化合物等未放出其燃烧热而造成的热损失,.,(1),气体燃料,:,(2),固体燃料,:,测试时采用：,q,3,=3.2,py,CO,影响,q,3,因素：,燃料性质,炉膛过量空气系数,炉内温度,炉内空气动力场组织,计算时选取：,煤粉炉：,q,3,=0,气体、液体锅炉：,q,3,=0.5%,层燃炉：,q,3,=,（,0.51.0,）,%,3.,排烟热损失,q,2,高温烟气离开最后受热面，造成的损失。是锅炉损失中最大的一项。,影响,q,2,的因素：,排烟温度,过量空气系数与漏风系数,燃料性质,运行水平,q,q,2,q,3,q,4,Q2+q3+q4,4.,散热损失,由于锅炉炉墙,锅筒,集箱,汽水管道,烟风管等部件温度高于周围大气温度而向四周散失的热量,.,5.,灰渣热损失,由灰渣排出炉外带走的热损失,.,4-8,锅炉效率及燃料消耗量的确定,实际燃料消耗量,:,计算燃料消耗量,:,保热系数,=,烟道受热面吸热量,/,烟气在烟道中放热量,=,受热面传给工质热量,/(,受热面传给工质热量,+,散热,),第四章 煤粉制备,现代中型和大型锅炉一般均采用煤粉燃烧,原煤先经碎煤机打碎,然后在磨煤机中制成煤粉,.,4-1,煤粉,一、煤粉特性,1.,煤粉细度,(,即煤粉颗粒大小,).,1),定义,-,用某筛子上筛后的煤粉剩余量占筛分煤粉总量的百分比定义为煤粉细度,.,电厂锅炉用煤多为,2060m,。,2,),经济细度,:,使不完全燃烧损失和制粉能耗最小时的煤粉细度,.,3),影响经济细度的主要因素,:,a.,与煤种有关,b.,磨煤机和分离器的性能,性能决定煤粉颗粒的均匀程度,.,c.,燃烧方式,:,旋风炉可烧粗些的煤粉,甚至碎煤屑,.,4,）经济细度的确定,使,q,4,与,q,m,之和为最小。,2.,煤粉的颗粒组成特性,.,用一套筛孔尺寸不同的标准筛子进行筛分得到的煤粉颗粒组成曲线,称为筛分曲线,D,：通过筛子煤粉量。,R,：流在筛子的煤粉量。,筛分曲线用途：,1,、直观比较煤粉的相对细度。,2,、比较煤粉的均匀程度。,对曲线用公式描写；,Rx,筛子上煤粉剩余量。,b,煤粉细度系数,n,煤粉均匀性指标,讨论：保持,R,90,不变，,n,增加，则,R,200,减小，即过粗粉少。,保持,R,200,不变，,n,增加，则,R,90,增加，即过细粉少。,显然,n,越大，过粗粉、过细粉都少，煤粉均匀。,3,.,煤粉水分,水分过大,要影响煤粉流动性和着火,.,煤粉过于干燥,褐煤、烟煤与空气接触易自燃和爆炸。,煤粉的水分,W,mf,接近分析水分,W,f,时比较合适,.,4.,煤粉的爆炸性,.,1).V,r,100m,时,爆炸可能性很小,.,2).,遇到明火时会爆炸,.,3).,严格控制制粉系统末端气粉混合物的温度,.,4).,装防爆门,.,二,.,煤的可磨系数,K,km,1.,定义,:,将质量相等的标准燃料和试验燃料由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时,消耗能量的比值称为试验燃料的可磨性系数,以,K,km,表示：,K,km,=E,b,/E,s,E,b,：,标准煤能耗,E,s,：,实验煤能耗,2.K,km,的测定和计算公式,a.BT-,全苏热工研究所的测量方法,.,粒度,2.36,3.33mm,的空气干燥煤样,500g,，用小型瓷制成的球磨机磨,15,分钟，测定,R,90,s,值代如公式：,K,km,BT,2,（,ln100/R,90,s,),2/3,我国范围：,0.8,2.0,；,1.5,为易磨煤。标准煤为,1,。,b.,哈氏法,.,粒度,0.59,1.19mm,，,50g,，中速磨磨,3,分钟，取出后筛分,20,分钟。,K,km,ha,=13+6.93D,74,D,74,：通过孔径为,74m,筛子的煤粉量。,K,km,BT,0.034,（,K,km,ha,）,1.25,+0.61,三、煤的磨损指数,1,、定义：表示煤对磨煤机金属研磨部件磨损的轻重程度的指数。用,K,e,表示。,K,e,m/10,K,e,5.0,磨损性极强,4-2,磨煤机,分类（按转速分）,1.,低速：,1525,转,/,分 筒式钢球磨煤机（,DTM,型）,2.,中速,:50300,转,/,分 中速平盘磨,E,型磨,碗式磨,3.,高速,:7501500,转,/,分 风扇磨,锤击磨,一,.,球磨机,1.,结构,:,磨煤部分直径,2-4,M,长,3-10,M,的圆桶,内装大量钢球,(,直径,2560,mm,).,从内到外分为五层,:,护甲,-,波浪型锰钢,石棉,-,绝热,筒体,-,钢板,毛毡,-,隔音,外壳,-,铁皮,2.,原理,:,利用低速旋转的滚筒带动筒内钢球运动,通过钢球对原煤的,撞击,挤压,研磨,碾压,将煤磨成煤粉,.,特点,:,干燥与磨煤同时进行,采用热空气作为干燥剂,.,3.,影响磨煤机工作的主要因素,(1),临界转速与工作转速,nn,lj,n0.15,(4),通风量,通风量大，磨煤出力大，煤粉粗，磨煤电耗低但通风电耗高。,最佳通风量应使磨煤与通风电耗之和最小。,P63,公式,(4-13),4.,磨煤机的磨煤出力,磨煤出力,:,保证煤粉细度,每小时所磨制的原煤的吨数,.,干燥出力：单位时间内将煤由最初水分,W,f,干燥为磨煤水分,W,mf,的能力。,P64,公式,(4-14),磨煤机的磨煤出力受磨煤与干燥条件的限制。,5.,评论,:,优点,:,1),通用性广,可用于所有煤种,(,包括无烟煤,高灰分劣质煤,).,2),工作可靠性高,连续工作时间长,.,3),满载运行,.,缺点,:,1),磨煤电耗大,为中速磨的,2,倍多,.,2),设备笨重,投资大占地大,.,3),均余指数,n,值低,.,4,）在低负荷或变负荷时运行不经济。,二,.,中速磨煤机,分类,:,平盘式磨 碗式磨,E,型磨,1.,平盘磨,(1),工作原理,:,原煤在两个碾磨部件的表面之间,在压紧力的作用下受到挤压和碾磨而被粉碎成煤粉,.,(2),特点,:,干燥能力受限制,(,煤的干燥基本上是在磨盘上方的空间内进行,在磨盘上的干燥作用不大,).,(3),优点,:,省钢材,耗电少,占地面积小,噪音小,煤粉均余指数,n,高,.,三,.,高速磨,1.,风扇式磨煤机,:,结构与风机相似,由一个工作叶轮及蜗壳组成,.,工作原理,:,原煤随干燥剂进入磨煤机,被转动的冲击板打碎,抛到护甲上的煤再次被击碎,合格的煤粉经分离器送入燃烧器,不合格的粗粉返回磨煤机重磨,.,特点,:(1),干燥条件好,(,磨在磨煤机中处于悬浮状态,通风强烈,),(2),磨煤,干燥,输粉一体,(,制粉系统简化,减少了排粉机,),(3),干燥剂,:,热风,+,烟气,(,但磨损严重,煤粉粗,),适用煤种,:,烟煤（可磨系数大于,1.5,）,褐煤,.,4-3,制粉系统,分类：直吹式，储仓式,一,.,直吹式,:,是指煤经磨煤机磨成煤粉后直接吹入炉膛燃烧,.,磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧,制粉量在任何时候均等于锅炉的燃烧消耗量,即制粉是随锅炉负荷的变化而变化的,.,（多选用中速磨）,系统简单,对可靠性、运行水平要求很高,.,正压式：排粉机装在磨煤机前。,负压式：排粉机装在磨煤机后。,负压直吹系统流程,正压直吹系统流程,二,.,储仓式制粉系统,1.,适用煤种,:,无烟煤,K9,的劣质烟煤,.,2.,乏气送粉系统,:,(1),磨煤机入口有四根管子,:,原煤,热风管,回粉管,再循环管,.,(2),旋风分离器,(,细粉分离器,):,约,90%,的煤粉被分离出来,经锁气器,切换挡板送入煤粉仓,或经螺旋输粉机送入煤粉仓,.,上部出来的磨煤乏气,(,含,10%,的极细煤粉,),被排粉机吸收,作为一次风输送煤粉进入炉膛,.,(3),排粉机,:,a.,抽吸乏气,b.,直接抽吸热风,(4),锁气器,:,不允许气体倒流,.,(5),吸潮管,:,防止煤粉仓受潮,煤粉结块,.,(6),防爆门,:,爆炸时,首先被爆破,释放高压,.,3.,热风送粉系统,当燃用无烟煤,贫煤和劣质煤时,为稳定着火燃烧，常利用热空气作为一次风输入煤粉,.,三次风,:,磨煤乏气经燃烧器中专门的喷口送入炉内燃烧,.,三,.,两种制粉系统比较,1.,直吹式,:,系统简单,设备部件少,电耗大,.,储仓式,:,部件多,管路长,初投资大,磨煤机出力不受锅炉负荷影响,.,2.,负压直吹式排粉机磨损较快,.,储仓式,:,含少量细粉的乏气经过排粉机,工作安全,.,3.,直吹式,:,可靠性差,.,储仓式,:,可靠性高,(,磨煤机的工作对锅炉影响较小,),4.,仓储式,:,锅炉负荷变动时,只要调节给粉机,方便灵活,.,直吹式,:,锅炉负荷变动时,要以改变给煤量开始,惰性较大,.,第五章 燃烧过程理论基础,5-1,燃烧化学反应动力学基础,化学反应动力学,-,研究化学反应机理和反应速度的科学,.,一,.,燃烧反应速度,:,燃烧是指燃料与氧的剧烈化学反应,.,锅炉内的燃烧反应包括,:,均相燃烧,(,或单相燃烧,)-,气体燃料在空气中燃烧,.,多相燃烧,-,固体燃料在空气中燃烧,.,1.,反应速度,w.,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,.,2.,按质量作用定律可得,w,与,c,的关系,:,对于均相反应,在一定温度下化学反应速度与参加反应的各反应物的浓度乘积成正比,而各反应物浓度项的方次等于化学反应式中相应的反应系数,.,二,.,影响化学反应速度的因素,:,1.,压力,P,定容时,P,升高,则,C,升高,升高,T=cost,时,反应速度,主要决定于反应物浓度,.,2.,温度,K=k,0,e,-E/RT,四,.,着火温度,.,1.,定义,:,由缓慢的氧化状态转变为反应能自动加速到高速燃烧状态的瞬间过程称为着火,.,着火时反应系统的温度称为着火温度,.,热力着火,-,由于温度不断升高而引起着火,.,2.,着火温度与熄火温度,.,以煤粉空气混合物在燃烧室内的燃烧情况为例,放热量：,Q,1,=k,0,exp,(-E/RT),C,O2,n,VQr,其中,C,O2,n,：煤粉反应表面氧浓度,散热量：,Q,2,=S(T-T,b,),其中,：综合发热系数（,f,+,d,),T,Tb1,Tb2,Tzh,Txh,Q,1,Q,2,Q,1,Q,2,/,Q,2,/,Q,2,/,1,2,3,4,5,5-2,燃烧反应的动力区与扩散,区,块煤,碎煤,煤粉以及碳的燃烧属于固体与气体之间进行的多相燃烧反应,反应是在固相表面进行的,.,一,.,固相表面上的多相燃烧过程,.,1,、碳粒燃烧模型,2,、,5,个燃烧过程,(1),参加燃烧的氧气从周围环境扩散到反应表面,.,氧的扩散速度,:,(2),氧气被燃料表面吸附,.,(3),在燃料表面进行燃烧化学反应,.,(4),燃烧产物由燃料表面解吸附,.,(5),燃烧产物离开燃料表面,扩散到周围环境中,.,二,.,多相燃烧反应速度,多相燃烧反应速度取决于,5,个过程中进行得最慢的过程,研究指出,取决于,(1),(3),两个过程,.,在碳粒表面上发生反应的氧量应该等于经由边界层扩散进来的氧,这样,就可以利用化学反应速度和汽流的扩散速度来表示燃烧速度,.,按照氧向反应表面的输送速度以及它在反应表面的消耗速度,两者随温度变化情况,可以明显区分出碳粒子的燃烧有三个截然不同的区域,.,(1),动力区,(2),扩散区,(3,),过渡区,5-3,煤和煤粉的燃烧,一,.,煤粉燃烧,:,燃烧过程,:,析出水分,析出挥发分,挥发分燃烧,加热焦碳,挥发分火焰消失后,焦碳燃烧,形成灰渣,从燃烧过程来看,挥发分的着火发生在焦碳之前,它们分两个阶段,但又是连续进行的,焦碳燃烧是主要过程,(,占全部燃烧时间的,90%).,近代学者提出,:,a.,挥发分析出贯穿燃烧的全过程,.,b.,挥发分和焦碳同时着火燃烧,.,二,.,碳粒的燃烧,以碳粒的燃烧作为焦碳燃烧理想的物理模型,.,碳粒的燃烧是个复杂的物理化学过程,.,(1),一次反应与二次反应,.,还伴随有二次反应,.,在不同,温度下,上述反应以不同的方式组合成不同的燃烧过程,.,：,碳粒在静止的空气中,碳粒受到空气流冲刷,其他因素,第六章 燃烧设备,6-1,直流燃烧器,一,.,直流射流,W,0,C,0,T,0,射流等速核心区,射流内边界,对流边界层,初始段,主体段,转折截面,w,0,射流外边界,2Ra,1.,基本概念,(1),等速核心区：射流的中心部位有一核心区,区内的速度均与初始速度,W,0,相同,.,(2),射流内边界,:,维持流速等于初速,W,0,的边界,.,(3),射流外边界,:,射流与周围静止介质的边界面,.,(4),射流转折截面,:,核心区消失处截面,.,(5),射流的主体段,:,中心速度开始衰减,.,(6),射流的初始段,:,主体段左面,.,(7),扩展角,:,射流外界线的交角,.,二,.,基本特征,:,1.,扩展角,.,圆型：,a=0.0733(,紊流系数）,2.,无因次速度,表明主体段内射流轴线速减规律。,轴心线上速度随射流的轴向距离,X,的变化,3.,射程,.,指由喷口治射流轴线到某一截面的距离,L,，该截面内最大轴向速度,W,m,=0.05W,0,对圆形喷口：,R,0,越大，射程,L,越远。大喷口比小喷口有更大的射程。,4.,无因次流量,.,由于射流不断卷吸周围介质，所以沿射流流动方向流量是逐渐增加的,.,当,R,0,由大变小时，,Q,增加，即相对卷吸周围介质的量增加。,三,.,直流式燃烧器,直流燃烧器是由一组圆形,矩形或多边形的喷口所组成,煤粉和空气分别由不同喷口喷进炉膛,1,2,次风都是直流喷射,.,1.,优点,:,(1),着火条件好,.,(2),气流的后期混合强烈,.,(3),可控制二次风混入的迟早,.,(4),煤种适应性较广,.,2.,分类,.,(1),均等配分,(2-1-2-1,型,).,a.,一,.,二次风口间隔布置,且间距相对较近,使着火后二次风能更快混入,及时充分地供应给焦碳的燃烧,.,b.,侧二次风式,.,侧二次风是指在煤粉喷口的外侧,(,喷嘴侧,),与一次风平行布置的二次风,.,特点,:,一次风在炉膛内侧,有利着火,.,二次风在外侧,使与炉墙接触的是一层二次风,利于防止结渣,.,气流高度短,宽度大,刚性好,.,c.,十字风,.,冷却一次风喷口,减少煤粉和气流速度分布不均匀程度。,(2),分级配风,(2-1-1-2,型,)(,无烟煤型,),分级配风：把燃烧所需的二次风分级分阶段送入燃烧的煤粉气流中。,特点：,一次风口相对集中布置,局部煤粉浓度升高,.,采用狭长的一次风喷口,增大煤粉气流的着火周界,.,一,二次风喷口间距较大,两者混合较晚,.,a.,周界风,:,作用,:,冷却一次风喷口,防止结渣,补充空气,防止煤粉离析,.,缺点,:,本身要吸热,.,b.,夹心风,:,优点,:,加强一次风射流刚性,减轻其偏转程度,有助于防止结渣,及时补充空气,一次风射流尾部变狭,使煤粉浓度局部集中,.,3.,二次风,.,相对于一次风喷口的位置分为,:,上、中、下二次风,.,上二次风,:,压住火焰,稳定火焰中心,不使出口烟温升高,.,补充煤粉燃烧和燃尽所需的氧气,.,强化过程所需气流扰动,.,中二次风,:,补充煤粉燃烧和燃尽所需的氧气,.,强化过程所需气流扰动,.,下二次风,:,托住火焰,.,托住煤粉颗粒,.,保证下排燃烧器所需空气,.,4.,三次风,.,当热风送粉时,出现三次风,.,(1),特点,:,三次风含有,1015%,的极细煤粉,.,含有较多的水分,.,温度低,风量大,一般,30,补气差。,(2),措施,:,a.,炉膛最好是正方形的,或,a/b70%,以上,可不采取任何措施,低于此负荷要采取措施,.,五,.,煤粉的点火装置,1,、旋流煤粉预燃室燃烧器点火装置,.,开始时,投油加热预燃室,加热到一定温度再由旋流燃烧器投入煤粉气流,.,2,、半导体高能点火器,.,自动点炉,灭火保护,:,着火后,重油枪和点火器自行退出,火焰熄灭后,切断煤粉等的供应,起保护作用,.,3,、等离子点火器,等离子点火器,一、意义,大型燃煤锅炉的启、停及稳燃都要烧掉大量的燃油。据,97,“,中国能源,”,白皮书公布的数字证实，,1995,年电力系统烧油量为,1120,万吨，,1996,年为,1300,万吨。近几年电力系统强制停掉或改造了发电用油炉和一些柴油发电机后，,98,年和,99,年仅电力系统内电站锅炉的启动和稳燃计划内用油就分别为,288,万吨和,320,万吨，而许多电厂计划用油只占其燃油的一部分，每年还不得不购买大量的难以统计的非计划用油。,近年来，随着电源增加，用电负荷率下降，电网峰谷差不断扩大，特别是在低谷时段，大容量机组被迫频繁起停调峰，这样又大大地增加了电站锅炉点火及稳燃用油。,例如：每台,200MW,和,300MW,的新建机组投产前试运阶段要烧掉平均,5000,吨以上，价值,1500,万元的燃油；燃用贫煤的,200MW,机组每次点火用油平均在,50,吨以上：燃用贫煤的,300MW,机组每次点火要烧掉燃油上百吨，有的甚至达到,300,吨；而在调峰及低负荷时不得不用油伴烧来进行稳燃的耗油量则更大。,等离子点火技术直接点燃煤粉锅炉的原理,一、,等离子点火机理,利用直流电流在一定介质气压的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成,T4000K,的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子,“,火核,”,时，在千分之,秒内迅速释放出挥发物，再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。由于反应是在气固两相混合物中进行，高温等离子体使混合物发生了一系列物理和化学变化，进而使煤粉的燃烧速度加快，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大地减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。,等离子体内含有大量的化学活性粒子，如原子,(C,、,H,、,0),、原子团,(0H,、,H,2,、,0,2,),、离子,(0,-,、,H,-,、,0H,