1、锅炉原理第一章第一章 基本知识基本知识 第二章第二章 燃料及燃烧计算燃料及燃烧计算 第三章第三章 锅炉热平衡锅炉热平衡 第四章第四章 燃烧原理及燃烧设备燃烧原理及燃烧设备 第五章第五章 锅炉本体布置及热力计锅炉本体布置及热力计算算 第六章第六章 锅炉设备的空气动力计锅炉设备的空气动力计算算 第七章第七章 锅炉受压元件的强度计锅炉受压元件的强度计算算第八第八章章 锅炉水循环及汽水分离锅炉水循环及汽水分离退退 出出第九章第九章 锅炉化学水处理锅炉化学水处理 第十章第十章 锅炉房设备及其布置锅炉房设备及其布置 1.1 概述概述1.2 锅炉的基本结构及其工作过程锅炉的基本结构及其工作过程 1.3 锅炉
2、基本特性锅炉基本特性1.4 锅炉房设备的组成锅炉房设备的组成1.5 锅炉发展简史锅炉发展简史返返 回回第一章 基本知识1.1 概述发电厂锅炉部分示意图发电厂锅炉部分示意图第一章 1.1 概述一、什么是锅炉一、什么是锅炉生产蒸汽或热水的换热设备任务：燃料（煤、油、天然气等）的化学能转化为热能二、锅炉的重要性二、锅炉的重要性1锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备2锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动 力及供热设备3锅炉是能源工业发展的主要组成部分火力发电站三大主机之一第一章1.1 概述4锅炉及锅炉房设备在节能、环保等科技改造及研究方面具有重要地位三、锅炉的分类三、锅炉的分类1根
3、据用途的不同分为：根据用途的不同分为：电站锅炉在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电工业锅炉用于工业及采暖动力锅炉驱动蒸汽动力装置2按载热工质的不同分为：按载热工质的不同分为：蒸汽锅炉热水锅炉第一章1.1 概述3按能源分为：按能源分为：燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 废热锅炉 太阳能锅炉4按燃烧方式分；按燃烧方式分； 5按出口介质压力分；按出口介质压力分； 6按锅炉容量大小分；按锅炉容量大小分； 7按介质流动方式分；按介质流动方式分； 8按组装方式分；按组装方式分； 9按换热方式分按换热方式分四、锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点四、锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点节能降耗，提高效率防止和降低环境
4、污染，开发新的洁净燃烧技术合理有效地利用地方燃料,提高机械化、自动化水平重点在于基本原理的理解和学习，方法的应用 第一章1.2锅炉的基本结构及其工作过程 一、基本结构一、基本结构 1. 锅炉本体锅炉本体构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，由汽锅、炉子及安全附件组成。1）汽锅）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）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）安全附件）安全附件水位计、压力表、安全阀 2锅炉金属钢架及平台楼梯锅炉金属钢架及平台楼梯第一章链条锅炉煤粉锅炉循环流化床锅炉系统按介质流动方式分1
5、.2锅炉的基本结构及其工作过程 二、锅炉的工作过程二、锅炉的工作过程 第一章 锅炉存在 汽水系统 三个系统： 煤灰系统 风烟系统 燃烧过程 三个过程： 传热过程 锅内过程（流动过程）1.2锅炉的基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，并排出灰渣的过程的过程 高温烟气高温烟气 给煤斗给煤斗燃料（煤）燃料（煤） 炉排面（燃烧室）炉排面（燃烧室） 除渣板（入灰渣斗）除渣板（入灰渣斗） 空气空气在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件：在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件： 高温环境高温环境 必需的空气量及空气与
6、燃料的良好混合必需的空气量及空气与燃料的良好混合 燃料的供应机灰渣和烟气的排放燃料的供应机灰渣和烟气的排放第一章1. 燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程1.2锅炉的基本结构及其工作过程 2. 烟气向水烟气向水(汽等工质汽等工质)的传热过程的传热过程 辐射辐射 辐射辐射+对流对流 对流对流 高温烟气高温烟气 水冷壁水冷壁 过热器（凝渣管）过热器（凝渣管） 对流管束对流管束 对流对流 尾部受热面尾部受热面(省、空省、空) 除尘除尘 引风机引风机 烟囱烟囱 3. 工质工质(水水)的加热和汽化过程的加热和汽化过程蒸汽的生产过程蒸汽的生产过程 1）给水：水）给水：水 省煤器省煤器 汽锅汽锅 2）水循环：汽锅）
7、水循环：汽锅 下降管下降管 下集箱下集箱 水冷壁水冷壁 3）汽水分离）汽水分离第一章1.3 锅炉基本特性 一、锅炉容量一、锅炉容量1蒸发量（产热量）：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）：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、蒸汽二、蒸汽(热水热水)参数参数1蒸汽参数蒸汽参数锅炉出口处蒸汽的额定压力锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压表压)和温度，符号和温度，符号p(t)；单位单位MPa,。2热水参数热水参数锅炉出口处热水的额定压力锅炉出口处热水的额定
8、压力(表压表压)和温度及回水温度。和温度及回水温度。第一章1.3 锅炉基本特性三、受热面蒸发率、受热面发热率三、受热面蒸发率、受热面发热率1受热面蒸发率受热面蒸发率每每m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号D/H；单单位位kg/m2h2受热面发热率受热面发热率每每m2受热面每小时所产生的受热面每小时所产生的(热水热水)热量，符号热量，符号Q/H；单位单位kJ/m2h四、锅炉热效率四、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，以符号热量中有有百分之几被用
9、来产生蒸汽或加热水，以符号或表示。或表示。第一章1.3 锅炉基本特性五、锅炉型号表示方法五、锅炉型号表示方法 锅炉型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。锅炉型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。 第一部分：表示锅炉型式，燃烧方式和蒸发量，共分三段：第一部分：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。第三段用阿拉伯数字表示蒸发量。第一章1.3 锅炉基本特性第二部分：表示蒸汽第二部分：表示蒸汽(或热水或热水)参
10、数，共分两段，中间一斜线分参数，共分两段，中间一斜线分开。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第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水或热水)温度，饱和蒸汽二温度，饱和蒸汽二段段第三部分：表示燃料种类，以拼音字母和罗马字分别代表燃料第三部分：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。类别和分类。举例：举例： : : 双锅筒横置式链条炉排锅炉，额定蒸发双锅筒横置式链条炉排锅炉，额定蒸发量为量为10t/h，额定额定 压力为压力为1.25MPa，出口过热蒸汽温度为饱和出口过热蒸汽温度为饱
11、和温度，燃用温度，燃用类烟煤。类烟煤。 : : 强制循环室燃锅炉，额定热功率为强制循环室燃锅炉，额定热功率为120MW，允许工作压力为允许工作压力为0.8MPa，出水温度出水温度130，进水温，进水温度为度为80，燃料为油。，燃料为油。 YQXS80/130/8 . 0120AHL3 . 110第一章1.4 锅炉房设备的组成 一、锅炉房设备一、锅炉房设备包括锅炉本体及其辅助设备。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。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附加受热面：蒸汽过
12、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锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器二、锅炉房辅助设备二、锅炉房辅助设备1运煤、除灰系统运煤、除灰系统2送引风系统送引风系统3水、汽系统水、汽系统(包括排污系统包括排污系统)4仪表控制系统仪表控制系统第一章1.4 锅炉房设备的组成第一章1.5 锅炉发展简史 锅炉沿着两个方向发展：锅炉沿着两个方向发展： a) 在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列；在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列； b) 在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列。在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列。 锅炉发展的一大飞跃锅炉发展的一大飞跃 一、烟管锅炉一、烟管锅炉
13、二、水管锅炉二、水管锅炉 三、快装锅炉三、快装锅炉 第一章2.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性 2.3 锅炉燃料锅炉燃料 2.4 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算 返返 回回第二章 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一、燃料的化学成分及其性质一、燃料的化学成分及其性质燃料（燃料（s、l、g） 可燃基：高分子化合物，成分可燃基：高分子化合物，成分C、H、O、N、S 惰性基：多种矿物质惰性基：多种矿物质 灰分灰分1碳碳(C)：主要的燃烧成分，约占5095%， kJ/kg。纯碳
14、燃点高，燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在2 氢 氢 ( H ) ： 重 要 的 燃 烧 成 分 ， 煤 中 约 占 2 8 % ， kJ/kg。十分容易着火，燃烧迅速，易爆。液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之十几到几十不等，燃烧室易析出碳黑而冒黑烟。3硫硫( (S)S)：是燃料中的有害成分，约占可燃成分的8%，kJ/kg，燃烧后的产物是SO2 、SO3125600ydwQ33704ydwQ2.1 燃料的化学成分及其性质sptSSS硫酸盐中硫硫铁矿中硫无机硫有机硫全硫 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
15、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0.52%。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5水分(Water、Moisture)：燃料中的主要杂质，约占560%。1） 水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽，对燃烧不利；2）在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸，造成低温腐蚀；3） 6灰分(Ash)燃料中主要不可燃的矿物杂质成分，与成煤条件、开采方式、运输条件1） 可燃物减少， ，着火困难，灰渣量增加，运行操作繁重；2） ，炉内易结渣，使受热面传热恶化，3）lydwQW2qVVWpyyAydwQ2tA且 DDKww
16、wAyyy,，传热系数对流受热面及灰、堵灰对流受热面磨损严重，烟气流速第二章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二、燃料成分分析数据的基准及换算1燃料成分表示方法燃料成分表示方法1）应用基）应用基以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准 燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于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。锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2）分析基）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）干燥基）干燥基除去全部水分后的煤作为分析基准%100yyyyyyyAW
17、NOSHC%100fffffffAWNOSHC%100ggggggANOSHC第二章2.1 燃料的化学成分及其性质4）可燃基）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表2-12燃料成分各种表示方法之间的换算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： %
18、 或%100100yffyfyWWWW100100wfwyWWWW换算系数已知基准成分欲求基准成分第二章2.2 煤的燃烧特性 煤的燃烧特性煤的燃烧特性一、煤在炉内加热燃烧过程一、煤在炉内加热燃烧过程1预热和干燥 2挥发物的逸出3焦炭的形成 4灰渣的形成二、煤的工业分析二、煤的工业分析1. 水分水分(Wy) 内在水分 外在水分2挥发分挥发分(Vr)失去水分的干燥煤样，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 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) 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
19、种Vr逸出温度（） 着火温度（）褐 煤40130170250450烟 煤2040170320400500贫煤1020370390600700无烟煤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灰分灰分(Ag)焦炭燃烧后的残留物质4固定碳固定碳(Cgd)焦炭中的可燃物质，焦炭燃烧主要是固定碳的燃烧3q第二章2.2 煤的燃烧特性 三、焦炭的性质三、焦炭的性质焦结性焦结性焦炭煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后固体残 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焦炭结构特征焦炭结构特征
20、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2焦结性对层燃炉燃烧过程的影响焦结性对层燃炉燃烧过程的影响1）粉状焦炭）粉状焦炭堆积紧密，妨碍空气流动 烟气流速过大，易被气流携带，形成火床火口； 烟气流速过小，燃烧通风不畅，易从通风孔隙中漏入灰坑2）强焦结性煤）强焦结性煤挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片成片 内部固定碳难于空气接触而燃尽； 燃烧层通风不畅四、灰分的熔融特性四、灰分的熔融特性灰熔点灰熔点灰分：焦炭燃烧后的残留物质。灰分的组成：Si
21、O2、Al2O3、各种氧化铁、CaO、MgO、K2O、Na2O等，不是单一物质，无固定熔点，采用角锥法测定特征温度第二章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软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度度 t3流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度温度 易熔性灰分易熔性灰分2. 2. 可熔性灰分可熔性灰分 难熔性灰分难熔性灰分3为避免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时，为避免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时， 120
22、02t142512002t14252t1002 tl第二章2.2 煤的燃烧特性五、煤的可磨性五、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、发热量六、发热量1燃料的发热量燃料的发热量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 2高位发热量高位发热量 ：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) xbzkmEEK6 . 1kmK
23、2 . 1kmKgwQ第二章2.2 煤的燃烧特性3低位发热量低位发热量 ：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：H与氧的反应；燃料中的含水量Wy4各成分分析的高、低位发热量间的关系各成分分析的高、低位发热量间的关系1） 2）3）4）5发热量的测定发热量的测定采用氧弹测热仪p16 图2-26发热量的计算发热量的计算dwQ)25226)1001009(2512yyyqwyyyqwydwWHQWHQQkJ/kg)25226fffqwfdwWHQQkJ/kg)226ggqwgdwHQQkJ/kg)226rrqwrdwHQQkJ/kg第二章2.
24、2 煤的燃烧特性 1) 1) 门捷列夫经验计算公式门捷列夫经验计算公式 kJ/kg 2）煤碳科学研究院（煤碳科学研究院（p16 式式2-12） 3 3）计算值与实测值的误差）计算值与实测值的误差 当 时， kJ/kg 当 时， kJ/kg7 标 准 煤标 准 煤 国 际 上 法 定 的 能 量 折 算 单 位 ， 即 kJ/kgkg/h8折算灰分和折算水分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yyyyyydwWSOHCQ25)(1091030339WAWAWkOkSkHkCkQyyyyyyyyydw25)10100100(10010054321%25g
25、A%25gA600ydwQ800ydwQ29308ydwQ29308ydwbBQB 第二章%25gA%25gA2.2 煤的燃烧特性 1）折算水分）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）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）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ydwyydwyyzsQWQWW8 .41868 .4186%8yzsWydwyydwyyzsQAQAA8 .41868 .4186%4yzsAydwyyzsQSS8 .4186
26、%2 . 0yzsS第二章2.3 锅炉燃料二、燃料油二、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 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=8187%，Hr=1114%)，而灰分、水分的含量很少，其发热量高而稳定,通常一、煤炭一、煤炭分类见2.2，介绍各种煤的特性1. 褐煤褐煤 2. 烟煤烟煤3. 贫煤贫煤 4. 无烟煤无烟煤第二章2.3 锅炉燃料 = 4060043100kJ/kg。特点：特点： 1) 氢含量多，发热量高，极易着火与燃烧， 2)
27、可以方便地实现管道输送，便于运行调节，贮存和管理都较简便。 3) 由于重油的灰含量甚低，既不需装置除渣设备，锅炉受热面也很少积灰和腐损。 4) 由于重油中氢含量高，燃烧后会生成大量水蒸汽，容易在尾部受热面的低温部位凝结，这样使重油中所含硫分要比煤中含等量硫分对锅炉受热面的低温腐蚀更为有害。 5) 在贮存和燃用重油时，必须重视防火、防爆，避免意外事故。 2 2燃料油的特性指标燃料油的特性指标 1 1）粘度）粘度 ydwQ第二章2.3 锅炉燃料 粘度是液体对其自身流动具有的阻力，是表征流动性能的特性指标。粘度大，流动性能差，在管内输送时阻力就大，装卸和雾化都会发生困难。 恩氏粘度恩氏粘度是以200
28、ml试验重油在温度为t时，从恩氏粘度计中流出的时间与200ml温度为20的蒸馏水从同一粘度计中流出的时间之比，即 式中 为粘度计常数或K值， =51l s。 (1)重油的粘度和它的成分、温度、压力有关。加热温度愈高，重油的粘度愈小。因此，重油在运输、装卸和燃用时都需要预热。(2)通常要求油喷嘴前的重油温度在100C以上，粘度不大于42）闪点和燃点）闪点和燃点 闪点闪点在大气压下，重油表面油气和空气的混合物在标准条件下接触明火时，发生短暂的闪光(一闪即灭)现象的最低油温。 EEtt202020第二章2.3 锅炉燃料 燃点燃点当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火持续燃烧( 持续时间不少于5s)
29、的最低油温。重油的上闪点为80130，燃点比闪点高1030。 闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，因此燃料油的预热温度必须低于闪点。对于敞口容器中的油温至少应比闪点低10，对于封闭的压力容器和管道内的油温则可不受此限。 3）凝固点）凝固点重油在倾斜45的试管中，经过1min不发生流动变化的最低温度。重油凝固点与所含石蜡含量有关,含蜡量越高,油的凝固点越高。三、气体燃料三、气体燃料1气体燃料的种类气体燃料的种类第二章2.3 锅炉燃料可燃气体在微生物作用下产生的空气的条件下发酵，并各种有机物质在隔绝生物气（沼气）等、主要组分厂催化裂化气中提取。加工过程中获得。炼油从油、气开采或石油液化石油气的副产
30、气冶金企业炼铁、炼钢高炉煤气和转炉煤气气或缓冲气用重油或渣油，作掺混工制成的燃气总称。采用石油系原料经热加油制气压力气化水煤气、发生炉煤气、反应所生产的燃气。如煤在高温下与气化剂气化煤气对煤进行干馏而得到利用焦炉、炭化炉等干馏煤气人工燃气从井下煤层抽出煤矿矿井气含石油轻质馏分凝析气田气来伴随石油一起开采出石油伴生气石油气从气井开采出来纯天然气气田气天然气6383)()(HCHC第二章2.3 锅炉燃料2气体燃料的主要成分气体燃料的主要成分1）天然气）天然气 甲烷约占8098%，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，= 3349037680kJ/Nm
31、3。 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）高炉煤气 是炼铁的副产品，产量大。可燃气体CO约占2030%，H2约占515%；惰性气体CO2约占515%，N2约占4555%，=42006300 kJ/Nm3。 含量高达6080g/Nm3；通常作为工业炉或锅炉掺加燃料。 3）焦炉煤气）焦炉煤气 是冶金企业炼焦的副产品，H2月占4661%，CH4=2130%，N2=78%，CO2=23% , =1630017200 kJ/Nm3。 yAydwQ第二章2.3 锅炉燃料4）液化石油气）液化石油气3气体燃料的发热量（气体燃料的发热量（ kJ/Nm3） 式中 等为气体成分低位发热量，
32、见表2-9（p24）)(01. 02222nmHCHCOSHydwHCQHQCOQSHQQnmSHQ2第二章2.4 燃料的燃烧计算基本假设：基本假设： 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。 79. 021. 022NO第二章2.4 燃料的燃烧计算 一一 、理论空气量及过量空气系数、理论空气量及过量空气系数 1. 理论空气量理论空气量 的计算的计算10055. 51007 . 0100866. 14 .2224 .22016. 22; 4 .224 .2232;4 .
33、224 .221222;2222222yyyHSCkgkgKgOHOHSOOSCOOC燃料每每每摩尔：kg5.551kg0.71kg1.8661kgkg0kVkgNmOHSCVyyyyO/1007 . 010055. 51007 . 0100866. 1302第二章kgNmOHSCOHSCVyyyyyyyyk/0333. 0265. 0)375. 0(0889. 0)1007 . 010055. 51007 . 0100866. 1 (21. 01302.4 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过量空气系数、实际空气量和漏风系数1）过量空气系数
34、）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0kkVVl4 . 13 . 1l1 . 105. 1l第二章2）实际空气量）实际空气量： Nm3/kg0kkVV2.4 燃料的燃烧计算3）漏风系数）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渐增大，其值为：第二章 各受热面漏风量： Nm3/kgVVVkk)(0 2.4 燃料的燃烧计算二、燃烧生成烟气量二、燃烧生成烟气量完全燃烧时烟气成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N2
35、1理论烟气量的计算理论烟气量的计算(=1)不含有不含有O2)375. 0(01866. 01007 . 0100866. 1222yyyySOCOROSCSCVVV Nm3/kgwhkyywhkyyOHGVWHGVdWHV24. 10161. 00124. 0111. 024. 124. 1100293. 1100184 .221001 .110002Nm3/kg（四个来源四个来源）ykykNNVNVV008. 079. 0100184 .2279. 00002 Nm3/kg第二章whkyyyyyOHgyNOHROyGVNWSCHVVVVVV24. 18061. 0008. 00124. 0)
36、375. 0(01866. 0111. 00000202222.4 燃料的燃烧计算 理论烟气量的经验计算公式：pp.27282实际烟气量的计算实际烟气量的计算(1)含有过量含有过量O21）过量空气中氧容积： Nm3/kg0) 1(21. 02kOVV2）过量空气中氮容积： Nm3/kg00) 1(79. 022kNNVVV3）过量空气中水蒸汽容积： Nm3/kg00) 1(0161. 022kOHOHVVV4）实际烟气量理论烟气量与过量空气之和OHONROkykkykyyVVVVVVVVVVVV22220000000) 1(0161. 1) 1(0161. 0) 1(79. 0) 1(21.
37、0Nm3/kg三、空气和烟气的焓三、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/kg)(00cVIkk kJ/kg （查表210）2理论烟气的焓理论烟气的焓每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/kgOHOHNNROROycVcVcVI222222)()()(000kJ/kg式中 等由表2-10查取（pp.29）OHNROccc222)()()(、3实际烟气焓实际烟气焓1）烟气中过量空气的焓： kJ/kg0) 1(kkII2）实际烟
38、气的焓： kJ/kg fhkykyyIIIIII000) 1(fhfhfhcaAI)(100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afh0.20.3，煤粉炉afh0.850.9。只有当燃料中灰分很大时，才需加以考虑，即：43. 11000ydwyfhQAa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 有一最佳值：lqmin=q2+q
39、3+q42qVy34qq气体不完全燃烧固体不完全燃烧二、理论上烟气分析成分二、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；1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；13 燃料不完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、 O2、CO；1三、烟气分析仪器及测定三、烟气分析仪器及测定1烟气分析仪烟气分析仪1）奥氏分析仪）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，（%）COOHONROyVVVVVV2222C
40、OONROgyVVVVV222第二章 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应用 2）色谱层析仪）色谱层析仪3）红外线烟气分析仪）红外线烟气分析仪2测定：（由锅炉实验完成）测定：（由锅炉实验完成）四、烟气成分测定的计算四、烟气成分测定的计算1. ；2. 3. ； 4. %10022gyROVVRO%10022gyOVVO%10022gyNVVN%100gyCOVVCO%100222COONRO五、烟气分析结果的应用五、烟气分析结果的应用1烟气量的计算烟气量的计算第二章2.5 锅炉运行时烟气分析及其应用 COROSCVyygy2)375. 0(866. 1Nm3/kg2烟气中烟气中CO含量的计算含量的计
41、算1）燃料特性系数）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、干燥基即可燃基等而变化。yyyySCOH375. 0126. 035. 22）不完全燃烧方程式）不完全燃烧方程式21)(605. 0222COROCOORO3）CO含量的计算含量的计算605. 0)()21(222OROOCO%第二章2.5 锅炉运行时烟气分析及其应用 4）不完全燃烧）不完全燃烧RO2的计算的计算1)605. 0(2122COORO%5）完全燃烧方程式）完全燃烧方程式21)1 (22ORO6）在理论空气下完全燃烧时，）在理论空气下完全燃烧时， ， ，则，则%02O0COmax
42、22RORO 121max2RO3过量空气系数的计算过量空气系数的计算 1）不完全燃烧时a的计算)(1005 . 076. 311222COOROCOO第二章2.5 锅炉运行时烟气分析及其应用 2）完全燃烧时）完全燃烧时的计算的计算)(10076. 311222OROO3）完全燃烧时）完全燃烧时的近似计算的近似计算 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%，则：2222212179217911217911OONO2max2221211212121ROROOO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
43、用 习题课： 1. 成分分析基准 2. 燃烧计算 3. 温焓表作业：作业：7，8第二章3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率锅炉热平衡及锅炉热效率 3.2 固体不完全燃烧热损失固体不完全燃烧热损失3.3 气体不完全燃烧热损失气体不完全燃烧热损失3.4 排烟热损失排烟热损失 返返 回回第三章 锅炉热平衡 3.5 散热损失散热损失 3.6 .6 其它热损失其它热损失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热效率热效率是锅炉的重要技术经
44、济指标，它表明锅炉设备的完善程度和运行管理的水平。提高锅炉热效率以节约燃料，是锅炉运行管理的一个重要方面。 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锅炉的热平衡(或热效率或热效率)试验试验。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。3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率 第三章一、锅炉热平衡一、锅炉热平衡1锅炉热平衡方程式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QrQ5Q2Q6Q3Q
45、4Q13.1 锅炉热平衡及锅炉热效率 锅炉热平衡的公式可写为：锅炉热平衡的公式可写为：654321QQQQQQQrkJkg (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/kg Q3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。第三章3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率 如果在等式(3-l
46、a)两边分别除以Qr，则锅炉热平衡就以带入热量的百分数来表示，即： 654321100qqqqqq2燃料带入锅炉的热量燃料带入锅炉的热量Qr它由以下几个部分组成： wlzqrarvnetrQQiQQ,1）燃料的物理显热）燃料的物理显热ir rarrtCi （1）固体燃料应用基比热：）固体燃料应用基比热： darararCMMC100100100187. 4kJ/kg （2）液体燃料应用基比热：）液体燃料应用基比热： rartC0025. 0738. 1kJ/kg 2）蒸汽带入热）蒸汽带入热Qzq当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑)2500(zqzqzqiGQ式中 2500排烟中蒸汽焓近似值，
47、kJ/kg 第三章3.1 锅炉热平衡及锅炉热效率 3）外来热量）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 )(00lkrkwlIIQ一般情况下： arvnetrQQ,二、锅炉热效率二、锅炉热效率1锅炉正平衡热效率锅炉正平衡热效率%1001rglQQ1）锅炉有效利用热量Qgl 2）锅炉每小时有效利用热量Qgl BQQgl1kJ/kg )(10)(1033gspspsgsqgliiDiiDQkJ/h（1）饱和蒸汽焓： 100rWiiq （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 %1%51电站锅炉工业锅炉)(10123iiGQgl
48、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Qgl 2）锅炉每小时有效利用热量Qgl BQQgl1kJ/kg )(10)(1033gspspsgsqgliiDiiDQkJ/h（1）饱和蒸汽焓： 100rWiiq r - - 汽 化 潜 热 ，kJ/kgW-蒸汽湿度 %1%51电站锅炉工业锅炉)(10123iiGQglkJ/hi 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， i ydwgspspsgsqglBQiiDiiD)(10)(10332锅炉反平衡热效锅炉反平衡热效率率)(10
49、0%1006543211qqqqqqQQrgl%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。而反平衡则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 %1%51电站锅炉工业锅炉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
50、衡法进行测定时，两次测试偏差应在6%以内 glj3锅炉的毛效率及净效率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。 glj%1002930010)(3ydwzgsqzBQbNiiD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0.407 kg/kWh 第三章3.2 固体不完全燃烧热损失 一、形成一、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
