锅炉原理复习资料

锅炉原理

第一章 绪论

一、锅炉的组成

1.主体：锅+炉。（汽包、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空气预热器、燃烧器、及其连接管道、构架、炉墙组成的整体。）

2.辅助：燃料供应系统、煤粉制备系统、给水系统、通风系统、出灰除尘系统、水处理系统、测量及控制系统、脱硫系统、脱硝系统。

二、工作原理

1.汽水系统：

2.燃烧系统：

三、锅炉的分类

1、按用途分：电站锅炉、工业锅炉（pmax=2.45MPa、65t/h)、热水锅炉。

2、按容量分目前分：大（>300MW、1000t/h）；中（50－100MW、220－410t/h）；小（<50MW、220t/h）。

3、按锅炉蒸汽压力分（见p.4）（表压）：低压（<2.45MPa）——工业锅炉；中压（2.94－4.9MPa）；高压（7.84－10.8MPa）；超高压（11.8－14.7MPa）；亚临界压力（15.7－19.6）（> 300MW）；超临界压力（绝对压力>临界压力22.1MPa）（>300MW）。

4、按锅炉燃烧方式分：层燃炉——链条炉（p.5）；室燃炉——煤粉锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉；流化床（沸腾炉）——FBC（第一代鼓泡床）、CFBC（第二代）（p.6，7）。

5、按蒸发受热面内工质流动方式分：自然循环锅炉——靠水和汽水混合物比重差循环；强制循环锅炉——靠循环泵的压头进行循环（下降管中；直流锅炉——靠给水泵压头一次产汽。复合循环锅炉——直流炉+强制炉 。

6、按锅炉排渣的相态分：固态排渣；液态排渣。

7、按锅炉燃烧室内压力分（炉膛出口烟气静压）：负压燃烧锅炉（大气压力）；微正压燃烧锅炉（1.96－4.92MPa＝200－500mmH2O）。

第二章 锅炉受热面

一、锅炉受热面的组成

汽水系统（水冷壁；过热器；再热器；省煤器）；风烟系统（空气预热器）。

二、水冷壁 汽 包省煤器给水给水泵下降管水冷壁下联箱饱和蒸气 汽水混合物炉水顶棚过热器低温过热器屏式过热器高温过热器汽轮机煤煤 斗给煤机磨煤机燃烧器屏式过热器炉 膛煤粉送风机空气空 气热空气预热器排粉风机省煤器低温过热器高温过热器烟 囱引风机大气除尘器排 烟110-160C°灰渣>1400C°高温烟气飞灰1.水冷壁的结构：

水冷壁分光管壁、膜式壁两种。膜式壁炉膛气密性好，可减少漏风，降低热损失，提高锅炉效率；有较大的辐射受热面积，可降低受热面金属耗量；炉墙重量轻，便于采用悬吊结构；可防止管壁超温。

2.水冷壁未燃带：在水冷壁局面区域敷设耐火材料(铬矿砂）。

目的：提高燃烧区域的火焰温度，液态排渣或燃劣质煤时采用.

形式：十销钉；

缺点：容易结渣。

三、过热器与再热器（使饱和蒸汽或低温蒸气加热至过热蒸汽）

1.过热器流程图 2.再热器流程图

3.换热方式:半辐射、辐射。

四、省煤器

1.分类。按材料：铸铁式和钢管式；按加热程度：非沸腾与沸腾。

五、空气预热器

1.类型： 管式、回转式。

回转式优点:

(1) 结构紧凑。相同体积内布置的受热面面积大6～8倍。

(2) 钢材省。是管式空预器的1/3。

(3) 耐腐蚀性能好。可降低排烟温度，提高锅炉效率。

(4) 受热面磨损腐蚀时，不增加漏风量，组装式更换方便

缺点：其结构复杂，漏风系数大

第三章 锅炉燃料

一、煤的元素分析

1.概念：煤中五种元素成分：碳、氢、氧、氮、硫；煤中的有机成分——燃烧后变成气体 2.表示方法：用各种元素的质量百分数表示。%

3.应用：煤质研究，工业利用，环境评价

二、煤的工业分析

1.煤升温过程中成分变化情况：水分，挥发分(H, O, N, S, 部分C化合物)，焦碳（固定碳+灰分）

2.概念：根据煤在锅炉中燃烧的过程划分为：水分、挥发分、固定碳，灰分四个分析项目

3.表示方法：质量百分数 %

三、煤的成分计算基准（重点）

1.收到基（应用基）: Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%

2.空气干燥基（分析基）:Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%

3.干燥基:Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%

4.干燥无灰基（可燃基）:最稳定的基准，燃料分类依据Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%

四、煤的发热量

1.定义：

2.表示方法：

弹筒发热量Qb，实验室氧弹式量热计测得值

高位发热量Qgr，表征煤作燃料使用时的主要质量

低位发热量Qnet，锅炉运行中煤的有效发热量

Qgr=Qad,b-（95Sad,b+αQad,b）

五、煤灰的特性

1.熔融性：当灰分受热时由固态逐渐向液态转化，没有明显的界限温度，这种转化的特性就是熔融性。

用①.变形温度DT (t1)（灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度）、②.软化温度ST (t2)（灰锥椎体至锥顶触及底板或椎体变成球形或高度等于或小于底长的半球形时所对应的温度）、③.流动温度（熔化温度）FT (t3)（椎体熔化成液体或展开成厚度在1.5mm以下的薄层，或椎体逐渐缩小，最后接近消失时对应的温度）这三种特征温度来表示煤灰的熔融性。

2.结渣性：在气化或燃烧过程，煤灰受热、软化、熔融而结渣的性质。

①.长短：短渣容易结渣。

②.碱酸比B/A(结渣指标)

B/A=0.4～0.7 结渣煤，B/A=0.1～0.4 轻微结渣煤，B/A＜0.1不结渣煤

第四章 燃烧产物平衡、锅炉平衡

一、燃烧产物

1.空气量计算

每kg或每Nm3燃料完全燃烧时所需的最少空气量称为理论空气量——V0

理论空气量V0=燃料各个可燃元素完全燃烧所需的空气量之和 - 燃料自身的含氧量折算量

2.烟气量计算

完全燃烧后的烟气体积称为理论烟气量

实际烟气量为

含水蒸气的烟气为湿烟气，如扣除水蒸气，则称为干烟气。理论干烟气量

二、锅炉热平衡(指在稳定运行状态下，锅炉输入热量与输出热量及各项热损失之间的热kg/kJ 煤的质量量煤完全燃烧所放出的热发热量23222232TiOOAlSiOOKONaMgOCaOOFeAB0202NROgyVVV0002OHgyyVVVkgNmVVVVyy/,)1(0161.0)1(3000量平衡。)

1.正平衡法：锅炉效率即为汩罗的有效利用热与锅炉送入热量之比。,%100r1glQQ

2.反平衡法：求出各项热损失后，用式),%(10065432glqqqqq求得gl。

第五章 煤粉制备

一、煤粉特点

1.煤粉细度

表示方式：筛子上剩余量占筛分煤粉总量的百分数，P96

Ｒx=100a/(a+b)，Rx越大，煤粉越粗。

2.煤的可磨性系数：煤被磨成一定细度煤粉的难易程度。

煤的磨损指数：某煤种对磨煤机研磨部件的磨损程度。（Ke大越难磨，HGI大好磨）

二、制粉系统

1.中速磨煤机，目前电厂应用最多：RP磨（HP）、MPS磨、E型磨(中速）

组成：驱动装置、碾磨部件、干燥分离空间及煤粉分离、分配装置四部分。

工作过程：由电动机驱动，通过减速装置和垂直布置的主轴带动磨盘或磨环转动。

2.中速磨煤机直吹式制粉系统

特点：系统简单、设备少、电耗低、

节省钢材、投资少、爆炸性

小等，大电厂普遍采用。

类型：负压直吹、正压热一次风直

吹、正压冷一次风直吹。

3.储仓式制粉系统

磨煤机出力不受负荷限制，始终在最佳状态下

工作，经济性高，锅炉符合变动响应速度快，满足

调峰机组运行。

优点：① 响应负荷变化速度快； 四角煤粉均匀性好；

③ 出力不受锅炉负荷限制，可在经济出力运行

缺点：①系统复杂，设备部件多，钢材消耗多，占有

空间大，投资大；②运行电耗高；③爆炸危险性大

第六章 燃烧过程的基本理论

一、概念

1.燃烧反应是一种能发光的高速化学反应。

2.化学反应速度可用反应物浓度的减少或生成物浓度的增加表示。

化学反应速度不仅取决于参加反应的原始反应物的性质，还与反应系统的条件有关。

影响化学反应的条件：反应物的浓度、温度、压力、是否有催化或连锁反应。

3.质量作用定律:在温度不变时，化学反应速度与该瞬间各反应物浓度幂的乘积成正比。

4.阿累尼乌斯定律:反映温度对化学反应速度的影响。并不是所有碰撞的分子都参加反应，只有活化了的分子才能参加反应。

5.活化分子E：具有的能量比反应系统里分子的平均能量大一个数量。

6.活化能：使分子接近和破坏反应分子化学键所必须消耗的能量，即发生反应所需要的能量。

7.着火热：—将煤粉气流加热到着火温度所需的热量。

二、煤、碳燃烧过程

1.煤燃烧过程的四个阶段

1）预热干燥阶段：煤中水分蒸发，属吸热阶段

2）挥发分析出及着火阶段：高分子碳氢化和物吸热分解出可燃气体（挥发分），挥发分一经析出，立刻着火。

3）燃烧阶段：包括挥发分和焦炭的燃烧，首先挥发分燃烧，放出热量，温度升高，然后焦炭燃烧。此阶段需氧量增加。

4）燃尽阶段：残余焦炭最后燃尽，该阶段焦炭常被灰分包围，与空气接触难，进行十分缓慢。

2.碳的燃烧反应

碳的燃烧与气化总结性的化学反应过程：

1）一次反应：碳与氧的反应

2）二次反应：

3）附从反应：C及CO2与空气中水蒸气反应

三、影响煤粉气流着火的因素

1. 燃料的性质

挥发分 ：Vdaf↑—着火温度↓—着火热↓，有利着火

水分：Mar ↑——着火热↑——不利着火

灰分：需吸热，Aar↑——着火热↑——不利着火

煤粉细度：细—表面积大—吸热、升温快—易着火

2. 炉内散热条件

减少散热——有利着火（加卫燃带，提高炉壁温度）

3. 煤粉气流初温：

初温↑—着火热↓（无烟煤需热风送粉）

4. 一次风量和一次风速

1）一次风比率r1↑—着火热↑—对着火不利，一次风率r1太低—着火初期燃烧缺氧，燃烧不完全

通常是：满足挥发分燃烧所需风量（烟煤）

对于无烟煤是：满足煤粉输送要求的风量

2）一次风速↑—卷吸高温烟气多—加热升温快，一次风速太高，大于煤粉火焰传播速度RTE0ekkCOO21C222COOC222COO21CO2COCOC22222222HCOOHCO2HCOO2HCHCOOHC