1、1讲稿讲稿2 课程的性质、目的与任务课程的性质、目的与任务 这门课程是建筑环境与设备的一门专业必修课程，这门课程是建筑环境与设备的一门专业必修课程，该课程系统的阐述了锅炉工作过程的基本理论和设计计该课程系统的阐述了锅炉工作过程的基本理论和设计计算及基本方法。算及基本方法。任务：通过学习，掌握有关锅炉的工作原理、燃料任务：通过学习，掌握有关锅炉的工作原理、燃料使用、设备构造、选型、设计和维护等有关知识。使用、设备构造、选型、设计和维护等有关知识。31.1 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
2、1.5 锅炉发展趋势锅炉发展趋势第一章第一章 基本知识基本知识4 1.1 概述概述一、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第一章51.1 概述概述三、锅炉的分类三、锅炉的分类1根据用途的不同分为：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(供热锅炉)用于工
3、业及采暖动力锅炉驱动蒸汽动力装置2按输出工质的不同分为：按输出工质的不同分为：蒸汽锅炉热水锅炉第一章61.1 概述概述3按燃料和能源不同分为：按燃料和能源不同分为：燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 废热锅炉 4按燃烧方式分按燃烧方式分-为层燃炉、为层燃炉、室燃炉、流化床炉室燃炉、流化床炉；5按蒸汽压力分；按蒸汽压力分；按蒸汽压力的高低，可将锅炉分为：低压锅炉按蒸汽压力的高低，可将锅炉分为：低压锅炉(P=221MPa)等。6按锅炉容量大小分按锅炉容量大小分-按照蒸发量的大小，锅炉有小型、中型和大按照蒸发量的大小，锅炉有小型、中型和大型之分型之分；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
4、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71.2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 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、安全阀二、锅炉的工作过程二、
5、锅炉的工作过程 1.燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程第一章81.2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设备内，正常燃烧应具备的条件：在一定的燃烧设备内，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 燃料的供应及灰渣和烟气的排放燃料的供应及灰渣和烟气的排放第一章
6、91.2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 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）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101.3 锅炉基本特性锅炉基本特性 一、
7、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)和温度和温度,压力单位压力单位MPa,，温，温度单位为度单位为，对于饱和蒸汽锅炉，只标注压力。，对于饱和蒸汽锅炉，只标注压力。锅炉设计时规定的蒸汽压力和温度称为额定蒸汽压力和额定蒸汽锅炉设计时规定的蒸汽压力和温度称为额定蒸汽
8、压力和额定蒸汽温度。温度。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111.3 锅炉基本特性锅炉基本特性三、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受热面：汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积。受热面：汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积。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；单位单位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k
9、J/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）所能发出的热量中有百分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百分之几被用来产生蒸汽或加热水。供热锅炉，之几被用来产生蒸汽或加热水。供热锅炉，606085%85%，油气锅炉，油气锅炉，858592%92%。五、锅炉的金属耗率及耗电率五、锅炉的金属耗率及耗电率金属耗率金属耗率-每吨蒸发量所耗用的金属材料的重量（每吨蒸发量所耗用的金属材料的重量（t t）,2-6t/t,2-6t/t耗电率耗电率-产生产生1t1t蒸汽用电的度数蒸汽用电的度数 （kWh/tkWh/t）,10kWh/t,10kWh/t第一章121
10、.3 锅炉基本特性锅炉基本特性五、锅炉型号表示方法五、锅炉型号表示方法1 1、供热锅炉、供热锅炉 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131.3 锅炉基本特性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)
11、参数，共分两段，中间一斜线分开。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)温度温度;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：:表示为双锅筒横置式锅炉，采用链条炉表示为双锅筒横置式锅炉，采用链条炉排，蒸发量为排，蒸发量为10t/h，额定工作压力为，额定工作压力为125MPa，出口过热蒸汽温度，出口过热蒸汽温度为为350度，燃用二
12、类烟煤。度，燃用二类烟煤。：表示为单锅筒纵置式，往复推动炉排：表示为单锅筒纵置式，往复推动炉排炉，额定热功率为炉，额定热功率为14MW，允许工作压力为，允许工作压力为0.7MPa，出水温度为，出水温度为95度，进水温度为度，进水温度为70度，燃用二类烟煤的热水锅炉。度，燃用二类烟煤的热水锅炉。第一章141.3 锅炉基本特性锅炉基本特性第一章3、电站锅炉2、电热锅炉由两部分组成，第一部分表示锅炉本体形式、电加热锅炉代号（DR）的锅炉容量；第二部分表示锅炉的介质参数。如LDR0.50.4锅炉，表示它是立式电加热锅炉，额定蒸发量0.5t/h，额定工作压力为0.4MPa的蒸汽锅炉。151.3 锅炉基本
13、特性锅炉基本特性第一章161.3 锅炉基本特性锅炉基本特性第一章燃料品种代号171.4 锅炉房设备的组成锅炉房设备的组成 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、省煤器和空气预锅炉本体设备包括：汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器。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(见图见图1-2)-1-2)-其作用是连续供给锅
14、炉燃烧所需其作用是连续供给锅炉燃烧所需的燃料，及时排走灰渣的燃料，及时排走灰渣.2送引风系统送引风系统(见图见图1-2)-其作用是供给锅炉燃料燃烧所需要的空其作用是供给锅炉燃料燃烧所需要的空气量，排走燃料燃烧所产生的烟气。气量，排走燃料燃烧所产生的烟气。3水、汽系统水、汽系统(包括排污系统包括排污系统)(见图见图1-2)-其作用是不断向锅炉供其作用是不断向锅炉供给符合质量要求的水，将蒸汽或热水分别送到各个热用户。给符合质量要求的水，将蒸汽或热水分别送到各个热用户。4仪表控制系统仪表控制系统-为了使锅炉安全经济地运行，除了锅炉本体上为了使锅炉安全经济地运行，除了锅炉本体上装有的仪表外，锅护房内还
15、装设各种仪表和控制设备，如蒸汽流装有的仪表外，锅护房内还装设各种仪表和控制设备，如蒸汽流量计、压力表、风压计、水位表以及各种自动控制设备。量计、压力表、风压计、水位表以及各种自动控制设备。第一章181.4 锅炉房设备的组成锅炉房设备的组成第一章191.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势 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 二、水管锅炉二、水管锅炉 三、
16、快装锅炉三、快装锅炉 第一章201.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势方向一：增加锅内受热面烟管锅炉单锅筒锅炉特点：结构紧凑，占地不大容量不一般不大，当烟管为光管时，传热效率不高。211.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势内筒火筒炉胆外筒锅内水循环烟囱外筒烟管烟室内筒221.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势方向二：水管锅炉增加锅外受热面直、横水管水筒锅炉整联箱横水管锅炉分联箱横水管锅炉特点：1、水平管，水循环不好2、直水管，热膨胀缓冲差，集箱安全性差。231.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势弯水管水管锅炉特点：1、烟气横向冲刷水管热热面，传热效率高；2、炉膛空间容积
17、不受锅筒直径限制，适用于大中容量锅炉。241.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势锅筒集箱锅外水循环直流锅炉251.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势261.5 锅炉发展简史及趋势锅炉发展简史及趋势从锅炉的演变过程说明，锅炉结构的变化是要达到以下目的：1、制造和安装经济，设计结构紧凑轻巧，节省钢材，节省基建投资；2、正常运行经济性高，锅炉热效率高，能充分利用热能，节约燃料，辅助设备所消耗的动力较少；3、运行时安全可靠，经久耐用，检修方便。要解决的问题：1、提高燃烧效率和热效率，节能降耗；2、采用新的燃烧技术，降低污染物排放；3、提高自动化程度，减轻劳动强度。271.5 锅炉发展简史及
18、趋势锅炉发展简史及趋势 锅炉发展的推动力锅炉发展的推动力1、燃料价格上涨，供应短缺问题。需求增大，储量减少。、燃料价格上涨，供应短缺问题。需求增大，储量减少。2、燃用劣质煤推动了燃烧技术的发展。、燃用劣质煤推动了燃烧技术的发展。3、环境保护的要求。、环境保护的要求。4、基础科学的发展。尤其是计算机及计算技术的发展。、基础科学的发展。尤其是计算机及计算技术的发展。第一章281.5 锅炉发展趋势锅炉发展趋势 增大锅炉容量和提高蒸汽参数是电厂锅炉的主要发展方向。增大锅炉容量和提高蒸汽参数是电厂锅炉的主要发展方向。(一一)锅炉容量和蒸汽参数锅炉容量和蒸汽参数1、提高锅炉容量：、提高锅炉容量：单机容量单
19、机容量 发电容发电容量量 基建投资和设备基建投资和设备费费用用，运行费用以及，运行费用以及金金属材料属材料。但超大容量机组的运行灵活性但超大容量机组的运行灵活性较差，可用率较低，每年故障和计划检修停机时间较长较差，可用率较低，每年故障和计划检修停机时间较长.一般较大的火力发电设备单机容量停留在一般较大的火力发电设备单机容量停留在500800MW。2、提高蒸汽参数：压力、温度。可提高循环热效率、提高蒸汽参数：压力、温度。可提高循环热效率 随着机组容量的增大和节约燃料的需要，提高电厂热效率就变随着机组容量的增大和节约燃料的需要，提高电厂热效率就变得更加迫切，提高锅炉所产生蒸汽压力、温度和采用蒸汽再
20、热是得更加迫切，提高锅炉所产生蒸汽压力、温度和采用蒸汽再热是提高热电转换效率的有效方法。例如，对一个提高热电转换效率的有效方法。例如，对一个400MW的单元机的单元机组来说，采用超临界压力组来说，采用超临界压力(2412MPa)蒸汽参数的供电效率比采蒸汽参数的供电效率比采用亚临界压力蒸汽参数高用亚临界压力蒸汽参数高14，可从，可从374提高到提高到388，虽然投资增加了，虽然投资增加了2.4到到35，但经济上仍是合算的。，但经济上仍是合算的。受金属材料限制，蒸汽温度一般限制在受金属材料限制，蒸汽温度一般限制在600度以下。度以下。可以采用蒸汽再热或热电联产。可以采用蒸汽再热或热电联产。第一章2
21、91.5 锅炉发展趋势锅炉发展趋势 (二二)锅炉燃烧技术锅炉燃烧技术能源减少能源减少使用劣质煤，使用劣质煤，环境的要求环境的要求污染物的低排放污染物的低排放低低NOx燃烧器，炉内燃烧中脱硫技术，烟气脱硫技术，循环流化燃烧器，炉内燃烧中脱硫技术，烟气脱硫技术，循环流化床燃烧技术，床燃烧技术，(三三)燃气、蒸汽联合循环燃气、蒸汽联合循环目前燃煤联合循环发电技术主要有这样几种方式：整体煤气化联目前燃煤联合循环发电技术主要有这样几种方式：整体煤气化联合循环，增压流化床联合循环以及为城市既供电又供热，还供应合循环，增压流化床联合循环以及为城市既供电又供热，还供应煤气的所谓三联供技术。煤气的所谓三联供技术
22、。第一章30IGCC 第一章发电效率可望达到42-44%31PFBC-IGCC 第一章发电效率可望达到40-42%32复习思考题复习思考题 1 锅炉的任务是什么？它在国民经济中的重要性如何？2 锅炉与锅炉房设备有何区别？各自起着什么样的作用？3 锅炉是怎样工作的？大致可分为哪几个过程？4 锅炉上装置有哪些必不可少的安全附件？它们的作用是什么？33复习思考题复习思考题5 弄清以下名词的含义:受热面蒸发率；受热面发热率；锅炉的热效率；煤汽比；煤水比；锅炉的金属耗率；锅炉的耗电率，其中哪几个指标用以衡量锅炉的总的经济性？6 会读锅炉铭牌，知道每部分的含义。7 锅炉辅助受热面有哪几部分？各自的作用是什
23、么？342.1 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 煤的分类煤的分类 2.4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体燃料 2.6 锅炉烟气分析及其结果的应用锅炉烟气分析及其结果的应用第二章第二章 燃料及燃烧计算燃料及燃烧计算 2.5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算35前言前言第二章一、锅炉用燃料 1电厂是消耗燃料的大户，越发达的国家电厂消耗的燃料越多。2 2三种状态的燃料：固体、液体、气体。我国煤是主要燃料，占总燃料发热量的90%，其他的燃料很少。石油不到10%，天然气不到10%（石油和天然气之和为10%左右）。而美国的石油和天然气之和高达50%，比
24、我国的条件好。3我国电站锅炉利用燃料的原则：电站锅炉尽量利用比较差的燃料，把好燃料让给其他的部门，因为电站对燃料的燃烧研究最好。36前言前言第二章二、元素分析和工业分析元素分析定义：元素分析定义：元素分析一般指分析燃料中的碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素。这个方法、这个结果叫元素分析。1为什么要用元素分析：现有的分析方法中不能直接分析煤中有机物的各种化合物，很多物质在分析的过程中分解。所以一般用煤的元素分析表示煤的有机物特性。2为什么不是完全彻底的元素分析？有一些化合物在煤的燃烧前后没有改变，就是他们不参与燃烧。分析他们的元素组成对于锅炉燃烧没用。3元素分析成分：碳（C
25、）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分、水分。37前言前言第二章二、元素分析和工业分析4元素分析方法的简单介绍。有这个方面的国家标准，可以查阅。简单说来就是把煤制成煤样（磨成煤粉），在炉子里加热，先失去的是水分，紧接着燃烧煤粉，分析燃烧产物可以知道煤粉的元素分析成分，最后剩下的是灰分。5为什么在定义中只有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种成分。因为这五种成分和燃烧有关。其余的灰分和水分和燃烧无关（不参与燃烧）。但是灰分和水分是煤里面都有的，也占一定的百分比，因此元素分析成分包括七种成分。38前言前言第二章二、元素分析和工业分析工业分析的定义：工业分析的定义：分析煤粉
26、中的灰分、水分、挥发分和固定碳的分析。1为什么发电厂要用煤的工业分析。元素分析比较复杂，一般发电厂不能做，而煤又要进行快速分析，以指导运行，所以用比较简单的工业分析。2工业分析成分：灰分、水分、挥发分和固定碳。3工业分析简单介绍：和元素分析近似，也借助于燃烧，把煤样加热，先失去水分，然后隔绝空气继续加热，再失去的是挥发分，剩下的是焦碳（固定碳和灰分之和），把焦碳燃烧，失去的是固定碳，余下的是灰分。4发电厂每天都要对煤进行工业分析，让运行人员掌握煤种的变化情况，有利于锅炉运行。392.1 燃料的化学成分燃料的化学成分第二章一、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
27、）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)：主要的可燃元素，煤中约占可燃成分总量的5095%，1kg纯碳完全燃烧可释放热量约32866kJ/kg。纯碳燃点高，燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在。2 氢 氢(H)：重要的可燃元素，煤中约占26%，120370 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)：是燃料中的有害元素，煤中约占可燃成分的8%，9050kJ/kg，燃烧后的产物是 402.1 燃料的化学成分及其
28、性质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氧和氮氧和氮是不可燃成分。含氧量随煤化程度增高而明显减少，泥煤35%，无烟煤只有约1%2%。煤中氮主要以有机氮形态存在，约占0.32.5%。高温燃烧生成NOx，有害。液体和气体燃料中氧和氮含量更少。第二章412.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质5水分(Water、Moisture)：燃料中的主要杂质，固体燃料的水分由外水分和内水分组成，约占560%。1）水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽，对燃烧不
29、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、运输条件有关。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 DDKwwwAyyy,，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422.1 燃料的化学成分及其性质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）收到基）收到基以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准，以
30、它为100%燃料的收到基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃料的收到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。燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2）空气干燥基）空气干燥基在实验室条件下（室温20，相对湿度60%），风干后的煤样作为分析基准3）干燥基）干燥基以假想元水状态的煤力基准,其余的成分组合便是干燥基，干燥基中因无水分，故灰分不受水分变动的影响，灰分含量百分数相对比较稳定4）干燥无灰基）干燥无灰基将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准第二章432.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质由于干燥无灰基无水、无灰，
31、故剩下的成分便不受水分、灰分变动由于干燥无灰基无水、无灰，故剩下的成分便不受水分、灰分变动的影响，是表示碳氢、氧、氮、硫成分百分数最稳定的基准，常用的影响，是表示碳氢、氧、氮、硫成分百分数最稳定的基准，常用来表示煤的挥发分含量。来表示煤的挥发分含量。煤的成分及各种分析基准之间的关系，如下图所示。煤的成分及各种分析基准之间的关系，如下图所示。第二章442.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质2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由于煤质分析所使用的煤样是空气干燥基煤样，分析结果的计算是以空气干燥基为基准得出的，但在锅炉设计、计算时，是按实际进入锅炉的炉前煤、即
32、收到基进行计算的，所以一方面要测定炉前煤的收到基水分，同时还要对煤的各种成分进行基准的换算换算系数k：见表2-1第二章452.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性煤的燃烧特性：主要指煤的发热量、挥发分、焦结性和灰熔点煤的燃烧特性：主要指煤的发热量、挥发分、焦结性和灰熔点一、发热量一、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)gwQ第二章462.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特
33、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M4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5发热量的测定发热量的测定采用氧弹测热仪第二章472.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性6标准煤标准煤以收到基低位发热量为以收到基低位发热量为29308kJkg(7000kcal/kg)的的燃料，称为标准煤。燃料，称为标准煤。-在工业上为核算企业对能源的消耗量，便于比较和管理，统一计算标准，采用标淮煤的概念。7 7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
34、分)对锅炉工作的影响时,使用其折算值更合理规定把相对于每4186.8kJ/kg(即1000kcal/kg)收到基低位发热量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、折算灰分和折算硫分，其计算公式为：第二章482.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性二、二、挥发分挥发分(V)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)挥发分含量的多少常做为煤分类的主要依据。3）释放挥发分的温度：煤化程度比较低的煤，40130170250450烟 煤20401703204
35、00500贫煤1020370390600700无烟煤700第二章502.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性 三、焦结性三、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512.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性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
36、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，粘结成片挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片 内部固定碳难于空气接触而燃尽；燃烧层通风不畅四、灰熔点（灰分的熔融性）四、灰熔点（灰分的熔融性）灰分：焦炭燃烧后的残留物质。灰分的组成：SiO2、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522.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性 t1变形温度：测试角锥开始变形或弯曲时的温度变形温度：测试角锥开始变形或弯曲时的温度t2软化温度：灰锥顶弯曲锥尖触及到平盘上时的温度软化温度：灰锥顶弯曲锥尖触及
37、到平盘上时的温度 t3半球温度：当灰锥变形至呈半球体，高度等于底长的半球温度：当灰锥变形至呈半球体，高度等于底长的一半时的温度一半时的温度 t4流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度流动温度：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对固态排渣煤粉炉，为了避免炉膛出口附近的受热面结渣，应使对固态排渣煤粉炉，为了避免炉膛出口附近的受热面结渣，应使炉膛出口烟温比灰的软化温度低炉膛出口烟温比灰的软化温度低100度。度。12002t142512002t14252t第二章532.3 2.3 煤的分类煤的分类一、煤炭一、煤炭
38、分类见2.3，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542.2.4 4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体燃料一、液体燃料一、液体燃料燃料油的来源石油蒸馏燃料油的来源石油蒸馏燃料油的分类是否形成产品商用、自用；加工工艺的不同分常压燃料油的分类是否形成产品商用、自用；加工工艺的不同分常压、减压、裂化和混合的多种；根据用途不同分船用内燃机燃料油和炉、减压、裂化和混合的多种；根据用途不同分船用内燃机燃料油和炉用燃料油。用燃料油。燃料油的物理特性燃料油的物理特性密度密度20度燃料油密度相对于度燃料油密度相对于4度水的密度。度水的密度。粘度恩式粘度，与温度关系。粘度
39、恩式粘度，与温度关系。凝点测定方法，柴油牌号凝点测定方法，柴油牌号闪点和燃点闪点和燃点爆炸极限上下限爆炸极限上下限第二章552.2.4 4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体燃料一、液体燃料一、液体燃料锅炉燃用的液体燃料主要是柴油、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 第二章56 2.2.4 4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体燃料 =4060043100k
40、J/kg。特点：特点：1)氢含量多，发热量高，极易着火与燃烧，2)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57 2.2.4 4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体燃料 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。
41、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200ml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 (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100度以上，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。EEtt20第二章58 2.2.4 4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体燃料
42、 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)的最低油温。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5-10s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59 2.2.4 4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体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
43、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60 2.2.4 4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体燃料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6599%，其次是
44、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，约3600042000kJ/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）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%，发热量约4000 kJ/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和CH4约占7080%，发热量较高,约15000-17200kJ/Nm3。第二章61 2.2.4 4 液体燃料和气体燃料液体燃料和气体燃料4）液化石油气）液化石油气主要是丙烷、丁烷、
45、丙烯和丁烯。加压到主要是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯。加压到0.8MPa0.8MPa即可可将其液化，即可可将其液化，液态的石油气体积缩小了约液态的石油气体积缩小了约270270倍，低位发热量为倍，低位发热量为9000090000120000kJ/m3,120000kJ/m3,爆炸下限仅为爆炸下限仅为2%2%。3气体燃料的发热量气体燃料的发热量 kJ/Nm3式中式中 等为气体成分低位发热量，见表等为气体成分低位发热量，见表2-13（p39）4.4.气体燃料的特点气体燃料的特点环保环保运输方便，燃烧性能优良运输方便，燃烧性能优良易于燃烧调节易于燃烧调节)(01.02222nmHCHCOSHydwHCQH
46、QCOQSHQQnmSHQ2第二章622.2.5 5 燃料的燃烧计算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 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;4.224.221222;2222222yyyHSCkgkgKgOHOHSOOSCOOC燃料每每每摩尔：kg5.551kg0.71
47、kg1.8661kgkg0kVkgNmOHSCVyyyyO/1007.010055.51007.0100866.1302第二章632.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算kgNmOHSCOHSCVyyyyyyyyk/0333.0265.0)375.0(0889.0)1007.010055.51007.0100866.1(21.0130 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）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 与燃烧设备、燃料种类、燃烧方式等有关。层燃炉 ；燃油、气炉
48、0kkVVl6.13.1l2.105.1l2）实际空气量）实际空气量：Nm3/kg0kkVV3）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随烟气流程逐第二章642.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算 渐增大，其值为：各受热面漏风量：Nm3/kgVVVkk)(0 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、N21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
49、/kgwhkyywhkyyOHGVWHGVdWHV24.10161.00124.0111.024.124.1100293.1100184.221001.110002Nm3/kg（四个来源四个来源）ykykNNVNVV008.079.0100284.2279.00002 Nm3/kg第二章652.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算whkyyyyyOHgyNOHROyGVNWSCHVVVVVV24.18061.0008.00124.0)375.0(01866.0111.0000020222 理论烟气量的经验计算公式：pp.45 2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）
50、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(21.0Nm3/kg三、空气和烟气的焓三、空气和烟气的焓 第二章662.2.5 5 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算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/
