珠江電廠全能值班培訓專用系列教材大型鍋爐設備及其運行珠江電廠目 錄第一章緒論 1第一節(jié)鍋爐構(gòu)成 1第二節(jié)大型鍋爐類型 21.2.1自然循環(huán)鍋爐 31.2.2強制循環(huán)鍋爐（又稱輔助循環(huán)鍋爐） 9第三節(jié)鍋爐設備的基本特征 161.3.1電廠鍋爐的特性 161.3.2鍋爐的安全和經(jīng)濟指標 17第二章鍋爐燃料與燃燒 18第一節(jié)燃料的成分和主要特性 182.1.1煤的分類及成分 182.1.2珠江電廠用煤的煤質(zhì)分析 21第二節(jié)燃料成分對鍋爐工作的影響 232.2.1揮發(fā)分的影響 232.2.2水分的影響 242.2.3灰分的影響 252.2.4灰的熔化性質(zhì)的影響 262.2.5硫分的影響 26第三章煤粉燃燒和運行調(diào)整 29第一節(jié)煤粉燃燒器布置結(jié)構(gòu)及工作原理 293.1.1設備的布置 293.1.2燃燒器風箱 31第二節(jié)爐內(nèi)的流體動力特性 333.2.1煤粉氣流著火和熄火的熱力條件 333.2.2影響煤粉氣流著火的主要因素 343.2.3燃燒良好的條件 37第三節(jié)鍋爐滅火與煙道再燃燒 383.3.1原因分析與預防 393.3.2現(xiàn)象與處理 40第四節(jié)鍋爐結(jié)渣 423.4.1結(jié)渣對鍋爐運行的危害 423.4.2焦渣的形成 433.4.3結(jié)渣的原因 443.4.4預防和消除結(jié)焦的方法 45第五節(jié)運行調(diào)整 473.5.1燃燒調(diào)整 473.5.2風量的調(diào)整 483.5.3負荷調(diào)節(jié) 483.5.4低負荷運行 493.5.5主汽壓力的調(diào)整 493.5.6過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度的調(diào)整 50第四章大型鍋爐汽水流動過程 52第一節(jié)自然循環(huán)原理 524.1.1自然循環(huán)的概述 524.1.2自然循環(huán)回路的總壓差 52第二節(jié)蒸發(fā)受熱面安全工作問題 554.2.1蒸發(fā)受熱面安全工作與水循環(huán)關(guān)系 554.2.2汽液兩相流的流型 564.2.3蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱 57第三節(jié)自然水循環(huán)的可靠性指標 604.3.1自然水循環(huán)工作的可靠性指標 60第四節(jié)自然循環(huán)常見故障及防止措施 634.4.1自然循環(huán)的常見故障 644.4.2提高水循環(huán)安全性的措施 68第五節(jié)直流鍋爐蒸發(fā)受熱面的安全性問題 714.5.1直流鍋爐的水動力特性 714.5.2直流鍋爐中流體的脈動 764.5.3蒸發(fā)受熱面中的熱偏差及其防止措施 80第一章緒論第一節(jié)鍋爐構(gòu)成鍋爐是一種將化石燃料（煤炭、石油、可燃氣體等）和有機燃料（木材、甘蔗渣等）所儲藏的化學能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱或其他的熱源，轉(zhuǎn)化為一定溫度和壓力的熱水、蒸汽或其他工質(zhì)熱能的熱交換設備。鍋爐所生產(chǎn)的高溫熱水和蒸汽直接應用在人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，我國現(xiàn)階段70％以上的電和工農(nóng)業(yè)（如紡織、化工、造紙、機械等）的生產(chǎn)過程、供熱通風、空氣調(diào)節(jié)等都離不開蒸汽。因此，鍋爐已經(jīng)成為現(xiàn)代化社會生產(chǎn)和人民生活不可缺少的重要設備。鍋爐設備是由鍋爐本體和輔助設備兩大部分構(gòu)成。（一）鍋爐本體鍋爐本體是由“鍋”（接受高溫煙氣的熱量并將其傳給工質(zhì)的受熱面系統(tǒng)）和“爐”（將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿娜紵到y(tǒng)）兩大部分組合在一起構(gòu)成的?！板仭笔侵赋惺軆?nèi)部裝滿水及汽、外部承受火焰和煙氣作用的構(gòu)成封閉系統(tǒng)的各種部件，包括汽包（鍋筒）、水冷壁、凝渣管、鍋爐管束、蒸汽過熱器、省煤器、集箱、下降管、汽水分離器、排污裝置、汽溫調(diào)節(jié)裝置等?！盃t”是指構(gòu)成燃料燃燒場所的各組成部件，包括爐膛（燃燒室）、燃燒器、點火裝置、除渣等設備。（二）鍋爐輔助設備1．燃料供應設備燃料供應設備的作用是保證供應鍋爐連續(xù)運行所需要的符合質(zhì)量要求的燃料。燃料供應設備包括煤場、貯煤斗、煤粉倉、給煤機、輸煤機、單斗提升機、磨煤機、粗粉分離器以及油泵、輸油管道等。2．送、引風設備送、引風設備的作用是給爐子送入燃料所需要的空氣或給制粉系統(tǒng)輸送空氣干燥劑，并從爐膛內(nèi)引出燃燒產(chǎn)物——煙氣，以保證鍋爐正常燃燒。送、引風設備包括送風機、引風機、冷風道、熱風道、煙道等。3．給水設備給水設備的作用是將經(jīng)過水處理后的符合鍋爐水質(zhì)要求的水送入鍋爐，以保證鍋爐正常運行。給水設備包括水泵、水箱、給水管道、給水閥門、水的軟化設備、除氣設備等。4．除渣設備除渣設備的作用是將鍋爐的燃燒的灰渣，連續(xù)不斷地除去，并運送到灰渣場。除渣設備包括除渣機、渣場、渣斗等。5．煙氣凈化設備除塵、脫硫、脫氮設備的作用是除去鍋爐煙氣中夾帶的固體微?！w灰和二氧化硫和氮氧化物等有害物質(zhì)，改善大氣環(huán)境。除塵、脫硫、脫氮設備包括除塵器、吸收塔等。6．自動控制設備自動控制設備的作用是對運行的鍋爐進行自動檢測、程序控制、自動保護和自動調(diào)節(jié)。自動控制設備包括微型計算機、溫度計、壓力表、水位計、流量表、煙氣氧量表、自動調(diào)節(jié)閥以及控制系統(tǒng)等。第二節(jié)大型鍋爐類型大型鍋爐主要區(qū)別在鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動方式，這也使得大型鍋爐一般也是按循環(huán)方式進行分類的。鍋爐蒸發(fā)受熱面（水冷壁）內(nèi)工質(zhì)的流動方式與其他受熱面是有差異的。例如省煤器內(nèi)的工質(zhì)是單相的水，水的流動是靠給水泵的壓頭來強制流動的；過熱器和再熱器中的工質(zhì)是單相的蒸汽，蒸汽的流動也是靠進口蒸汽的壓力來強制流動的，所以這些受熱面內(nèi)的工質(zhì)流動都是強制流動，一次通過，并不往返循環(huán)。而蒸發(fā)受熱面的工質(zhì)是兩相的汽水混合物，它在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的流動可以是循環(huán)的，也可以是一次通過的。因此，按工質(zhì)在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的流動方式，大型鍋爐可以將鍋爐分成：1.2.1自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)，依靠下降管中的水與上升管中的汽水混合物之間的密度差所產(chǎn)生的壓力差進行循環(huán)的鍋爐。圖1-1（a）是自然循環(huán)鍋爐的示意圖。給水經(jīng)給水泵送入省煤器，受熱后進入汽包，水從汽包流向不受熱的下降管，下降管的工質(zhì)是單相的水。當水進入蒸發(fā)受熱面后，因不斷受熱而使部分水變?yōu)檎羝收舭l(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)為汽水混合物。由于汽水混合物的密度小于水的密度，因此，下聯(lián)箱的左右兩側(cè)因工質(zhì)密度不同而形成壓力差，推動蒸發(fā)受熱面的汽水混合物向上流動，進入汽包，并在汽包內(nèi)進行汽水分離。分離出的蒸汽由汽包頂部送至過熱器，分離出的水則和省煤器來的給水混合后再次進入下降管，繼續(xù)循環(huán)。這種循環(huán)流動完全是由于蒸發(fā)受熱面受熱而自然形成的，故稱自然循環(huán)。圖1－1鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流動的幾種類型（a）自然循環(huán)鍋爐；（b）強制循環(huán)鍋爐；（c）控制循環(huán)鍋爐；（d）直流鍋爐1一給水泵；2一省煤器；3一汽包；4一下降管；5一聯(lián)箱；6一蒸發(fā)受熱面；7一過熱器；8一循環(huán)泵；9一節(jié)流圈自然循環(huán)的推動力，即運動壓頭取決于飽和水密度、飽和蒸汽密度、上升管含汽率和循環(huán)回路高度等因素。隨著鍋爐工作壓力的提高，飽和水和飽和蒸汽的密度差逐漸減小，直到臨界壓力，其密度差為零。所以自然循環(huán)的推動力，即運動壓頭是隨鍋爐工作壓力的升高而逐漸減小的，到達一定壓力后，所產(chǎn)生的運動壓頭就不足以維持汽水的自然循環(huán)了。如果單純依靠水汽的密度差，自然循環(huán)只能用于工作壓力低于16MPa的鍋爐。但因自然循環(huán)的運動壓頭不但取決于水、汽的密度差，而且與循環(huán)回路高度及上升管的含汽率有關(guān)?，F(xiàn)代大型煤粉鍋爐很高大，發(fā)電功率為300MW煤粉鍋爐的循環(huán)回路高度近60m，而且上升管的含汽率也較大，所以在鍋爐壓力高達19MPa時仍能保證自然循環(huán)的可靠和安全。自然循環(huán)鍋爐的主要特點是有一個直徑較大的汽包，由于有汽包，使自然循環(huán)鍋爐有如下的特點：（1）汽包是鍋爐中省煤器、過熱器和蒸發(fā)受熱面的分隔容器。有了汽包，給水的加熱、蒸發(fā)和過熱等相應的各個受熱面有明顯的分界，因而汽水流動特性相應比較簡單，較容易掌握。（2）由于自然循環(huán)的推動力主要依靠水汽的密度差，因而自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)受熱面就是由許多垂直管子組成的水冷壁，并且盡量減少彎頭，以減少流動阻力，保證水循環(huán)的安全。（3）汽包中裝有汽水分離裝置，從水冷壁上升管進入汽包的汽水混合物，可以在汽包中的汽空間，也可以在汽水分離裝置中進行汽水分離，以減少飽和蒸汽的帶水。（4）鍋爐的水容量及其相應的蓄熱能力較大，因此，當負荷變化時，汽包水位及蒸汽壓力的變化速度較慢，對機組的調(diào)節(jié)要求可以低一些；但由于水容量大，加上大直徑的汽包壁較厚，因此，加熱、冷卻不易均勻，使鍋爐的啟、停速度受到限制。（5）水冷壁上升管出口的含汽率比其他型式鍋爐要低一些，可以允許稍大的鍋水含鹽量，而且自然循環(huán)鍋爐可以排污，因此對給水品質(zhì)的要求可以低些。（6）由于汽包直徑及壁厚都較大，所以自然循環(huán)鍋爐的金屬消耗量較大。由于自然循環(huán)鍋爐以上這些特點，特別是結(jié)構(gòu)比較簡單、運行容易掌握而且比較安全可靠，我國積累的運行經(jīng)驗也比較豐富，所以我國在亞臨界壓力以下（包括亞臨界壓力）的鍋爐，多數(shù)采用自然循環(huán)鍋爐。圖1-2是一臺發(fā)電功率為300MW的1025t／h亞臨界壓力自然循環(huán)煤粉爐的本體結(jié)構(gòu)示意圖。1025t／h自然循環(huán)鍋爐的鍋爐本體采用單爐膛Π型布置，亞臨界壓力，一次中間再熱，燃用煤粉，燃燒制粉系統(tǒng)為鋼球磨煤機中間儲倉式熱風送粉，四角切圓燃燒方式，并采用直流式寬調(diào)節(jié)比擺動燃燒器（筒稱WR燃燒器），用分隔煙道擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)機械除渣，可燃用無煙媒和貧煤。如圖1-2所示，在爐膛上方布置了四大片分隔屏過熱器。在分隔屏過熱器之后，爐膛折焰角上方，分別布置有后屏過熱器和高溫過熱器，在水平煙道中，布置有高溫再熱器。水平煙道的底部，不是采用水平結(jié)構(gòu)，而是向前傾斜，可以減少水平煙道的積灰。尾部垂直煙道為并聯(lián)雙煙道，即尾部垂直煙道中間用一排過熱器管子形成分隔墻，將尾部煙道分為前煙道和后煙道兩個并聯(lián)煙道，在前煙道中安排了四組低溫再熱器，后煙道上方安排了三組低溫過熱器，在低溫過熱器下方有單級省煤器。在尾部煙道的前煙道和后煙道的下方，都布置有分隔煙道擋板，用以調(diào)節(jié)過熱汽溫。圖1-21025t／h亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐本體結(jié)構(gòu)圖1一汽包；2一下降管；3一分隔屏過熱器；4一后屏過熱器；5一高溫過熱器；6一高溫再熱器；7一爐膛，8一燃燒器；9一衛(wèi)燃帶；10一低溫過熱器；11一低溫再熱器；12一省煤器；13一空氣預熱器，14一排渣裝置；15一給水進口，16一折焰角為了保護爐墻，在爐膛頂部、水平煙道四周爐墻和尾部垂直煙道四周都布置了內(nèi)通過熱蒸汽的管子，分別為頂棚過熱器和爐墻包覆管過熱器，尾部煙道的分隔墻也形成分隔墻過熱器。低溫再熱器、低溫過熱器及省煤器的懸吊管內(nèi)均通以過熱蒸汽。在尾部垂直煙道設置了二臺回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。煙氣在空氣預熱器冷卻后，通過除塵器，然后由引風機排出煙囪外。珠江電廠300MW機組鍋爐系哈爾濱鍋爐廠制造的型號為HG－2008／18.2—YM3亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用全鋼架結(jié)構(gòu)、單爐膛、平衡通風、四角切圓燃燒固態(tài)除渣煤粉爐。圖1-1為珠江電廠#!自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐示意圖。鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量（MCR）為2008t／h，過熱蒸汽壓力為18.2MPa（表壓），過熱蒸汽溫度為540.6℃，再熱蒸汽溫度為540.6℃，發(fā)電功率為600MW。這臺鍋爐的設計特點是可以根據(jù)用戶需要，采用控制循環(huán)方式，也可取消循環(huán)泵，采用自然循環(huán)方式。圖1－3珠江電廠300MW鍋爐本體及蒸汽系統(tǒng)圖1.2.2強制循環(huán)鍋爐（又稱輔助循環(huán)鍋爐）蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)除了依靠水與汽水混合物的密度差以外，主要依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭進行循環(huán)的鍋爐，稱為強制循環(huán)鍋爐。其循環(huán)系統(tǒng)示意圖見圖1-1（b）。在水冷壁上升管的入口處加裝了節(jié)流圈的強制循環(huán)鍋爐，則稱為控制循環(huán)鍋爐。其循環(huán)系統(tǒng)示意圖見圖1-1（c）。控制循環(huán)鍋爐在水冷壁每根上升管中入口處加裝不同直徑的節(jié)流圈，主要是為了調(diào)整各根上升管中的流量分配，避免在蒸發(fā)系統(tǒng)中出現(xiàn)水的多值性、脈動、停滯及倒流等循環(huán)故障，以及減輕水冷壁管子的熱偏差。所以現(xiàn)代大容量的強制循環(huán)鍋爐都是控制循環(huán)鍋爐。強制循環(huán)鍋爐和控制循環(huán)鍋爐都是在自然循環(huán)鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此，它們在結(jié)構(gòu)和運行特性等許多方面都與自然循環(huán)鍋爐有相似之處，其主要差別只是在循環(huán)回路的下降管中加裝了鍋水循環(huán)泵。隨著鍋爐工作壓力的提高，水汽的密度差減小，自然循環(huán)的可靠性降低，但強制循環(huán)鍋爐（包括控制循環(huán)鍋爐）因為有了鍋水循環(huán)泵，就可以主要依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭使工質(zhì)在蒸發(fā)受熱面內(nèi)強制流動，而不受鍋爐工作壓力的限制，既能增大運動壓頭，又便于控制各個循環(huán)回路中的流量。圖1-41025t／h控制循環(huán)鍋爐l一汽包；2一下降管；3一分隔屏過熱器；4一后屏過熱器；5一屏式再熱器；6一高溫再熱器（末級）；7一再熱器進口聯(lián)箱；8一墻式再熱器；9一高溫（末級）過熱器；10一燃燒器；11一鍋水循環(huán)泵；12一衛(wèi)燃帶；13一除渣裝置；14一再熱蒸汽出口；15一過熱蒸汽出口；16一省煤器懸吊管；17一低溫過熱器；18一省煤器；19一空氣預熱器強制循環(huán)鍋爐（包括控制循環(huán)鍋爐），雖然比自然循環(huán)鍋爐多用了一個或幾個鍋水循環(huán)泵，但用了鍋水循環(huán)泵，可以給鍋爐的結(jié)構(gòu)布置和運行帶來一系列重大的變化，使其有如下的特點：（1）由于裝有鍋水循環(huán)泵，其循環(huán)推動力比自然循環(huán)大好幾倍。自然循環(huán)的運動壓頭一般只有0.05～0.10MPa，而強制循環(huán)鍋爐則可達到0.25～0.50Mpa。因此，一方面可用直徑較小的管子作為水冷壁管，因管徑小，管子的壁厚也小，可以減小鍋爐的金屬消耗量；另一方面可以任意布置鍋爐的蒸發(fā)受熱面，管子直立、平放都可以，因此使鍋爐的形狀和受熱面都可以采用比較好的布置方案。（2）蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)可以采用較高的質(zhì)量流速，一般可用質(zhì)量流速1000～1500kg／（m?！），因此，強制循環(huán)鍋爐的循環(huán)倍率可以比自然循環(huán)鍋爐小一些，循環(huán)水流量減小，流動阻力減小。因而可用鍋水循環(huán)泵來充分克服汽水分離設備的阻力，可以選用蒸汽負荷較高、阻力較大的旋風分離裝置，充分利用離心分離的效果，可以減少汽水分離器的數(shù)量和尺寸。因而可采用較小的汽包直徑，汽包壁厚也相應減小。（3）由于蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)保持較高的質(zhì)量流速，可使循環(huán)穩(wěn)定，蒸發(fā)受熱面內(nèi)受熱較弱的管子不易發(fā)生循環(huán)停滯或倒流等循環(huán)故障，特別是控制循環(huán)鍋爐的水冷壁管子進口處裝有節(jié)流圈，更是避免出現(xiàn)循環(huán)故障和受熱偏差的有效措施。（4）在鍋爐啟停期間，由于可以利用水的強制流動，而可使各承壓部件得到均勻的加熱或冷卻，因而可提高升降負荷的速度，縮短鍋爐的啟、停時間。啟動時汽包壁的溫升速度允許值較大，一般可達100℃／h，而自然循環(huán)鍋爐則只為50℃／h。（5）控制系統(tǒng)的要求雖比自然循環(huán)鍋爐高一些，但卻比直流鍋爐的要求低。（6）與自然循環(huán)鍋爐相比，由于要增加鍋水循環(huán)泵，不但增加了鍋爐的投資和運行費用，而且鍋水循環(huán)泵長期在高溫（250～300℃）和高壓下運行，需采用特殊的結(jié)構(gòu)和材料，才能保證鍋爐運行的安全性。圖1－8所示1025t／h控制循環(huán)鍋爐的受熱面布量示意圖。該爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為1025t／h，額定蒸發(fā)量為931.8t／h，過熱蒸汽出口壓力為18.3MPa，過熱蒸汽與再熱蒸汽的出口溫度均為541℃，設計煤種是Vdaf＝38.07％的煙煤，也可以燃用貧煤。這臺鍋爐采用國內(nèi)外通常采用的單汽包、單爐膛的∏型總體布量型式，爐前布置三臺鍋水循環(huán)泵，爐后布量二臺回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。爐膛截面為矩形，深度為12330mm，寬度為14022mm。爐膛四角布量了寬調(diào)節(jié)比擺動式直流燃燒器（WR燃燒器），在燃燒器區(qū)域敷設了衛(wèi)燃帶。爐膛上部懸吊著4排分隔屏過熱器，在分隔屏過熱器后、爐膛折焰角上方布量了20排后屏過熱器和30排屏式再熱器（第二級再熱器）。在爐膛上方左、右側(cè)墻靠近前墻的地方布置了墻式（輻射式）再熱器，作為第一級再熱器。在水平煙道中布置了高溫（末級）再熱器和高溫過熱器。在尾部垂直煙道內(nèi)，自上而下布置了低溫過熱器和省媒器。尾部煙道的下方布置了兩臺三分倉式回轉(zhuǎn)空氣預熱器。⒊直流鍋爐如圖1-1（d）所示，給水靠給水泵的壓頭，一次通過鍋爐各受熱面產(chǎn)生蒸汽的鍋爐，稱為直流鍋爐。直流鍋爐的特點是沒有汽包，整臺鍋爐由許多管子并聯(lián)，然后用聯(lián)箱連接串聯(lián)組成。在給水泵壓頭的作用下，工質(zhì)依順序一次通過加熱、蒸發(fā)和過熱等受熱面。進口工質(zhì)是水，出口工質(zhì)則為符合設計要求的過熱蒸汽。由于所有各受熱面內(nèi)的工質(zhì)運動都是靠給水泵的壓頭來推動的，所以在直流鍋爐中，一切受熱面中工質(zhì)都是強制流動。直流鍋爐由于沒有汽包，其工作過程有如下的特點：（1）由于沒有汽包進行汽水分離，也就是蒸發(fā)受熱面和過熱器、省煤器沒有中間容器隔開，因此水的加熱、蒸發(fā)和過熱的受熱面沒有固定的分界，而是隨著鍋爐負荷和工況的變動而變動，過熱汽溫往往也隨著負荷的變化而有較大的波動。（2）由于沒有汽包，直流鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)不構(gòu)成循環(huán)，也無汽水分離問題，因此當工作壓力增高，汽水密度差減小，以至在超臨界壓力時，直流鍋爐仍能可靠地工作。（3）由于沒有汽包，直流鍋爐中的水容量及相應的蓄熱能力比汽包鍋爐大為降低，一般為同參數(shù)汽包鍋爐的50％以下，因此，直流鍋爐對負荷變化較敏感，鍋爐工作壓力也交化得比較快。如果燃料、給水等比例失調(diào)，就會嚴重影響鍋爐的出力及蒸汽參數(shù)，這就要求直流鍋爐有更靈敏可靠的調(diào)節(jié)控制手段。（4）由于沒有汽包，直流鍋爐一般不能連續(xù)排污，給水帶入鍋爐的鹽類，除由蒸汽帶走一部分外，其余都將沉積在受熱面管子中，為了保證工作可靠，所以直流鍋爐對給水品質(zhì)的要求很高。（5）由于沒有汽包，在直流鍋爐蒸發(fā)受熱面中會出現(xiàn)流動不穩(wěn)定、脈動等問題，會直接影響鍋爐的安全運行。（6）在直流鍋爐中，蒸發(fā)受熱面中的水從開始汽化一直到完全汽化，都是在高壓、高含汽率的條件下進行的，鍋爐蒸發(fā)受熱面管內(nèi)的換熱有可能處于膜態(tài)沸騰狀態(tài)，受熱面的金屬壁溫就會急劇升高，容易過熱損壞。因此，防止膜態(tài)沸騰是直流鍋爐設計和運行中必須注意的問題。（7）由于沒有厚壁的汽包，直流鍋爐在啟、停過程中，各部件的加熱和冷卻都容易達到均勻，所以啟動和停爐都比較快。冷爐點火后約40～45min就可供給額定壓力和溫度的蒸汽，而自然循環(huán)鍋爐則大約需要2～4h。（8）在啟動過程中，要有專門的系統(tǒng)，以便有足夠的水量通過蒸發(fā)受熱面，以保護它不致被燒壞。除上述工作過程的特點外，在布置方面，由于直流鍋爐是強制流動，因而蒸發(fā)受熱面可以任意布置，管子垂直或平行布置均可以，因而容易滿足爐膛結(jié)構(gòu)的要求。在制造方面，由于沒有汽包，又可不用或少用下降管，因此與汽包爐相比，可節(jié)省鋼材20％～30％。只是在消耗給水泵壓頭方面，因自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流動是依靠汽水密度差形成的壓力差而流動，不需消耗水泵壓頭，而直流鍋爐則全靠給水泵壓頭推動汽水流動，故要消耗較多的水泵功率。國內(nèi)外的大容量燃煤直流鍋爐多采用塔式或半塔式布置，而根據(jù)我國國情，則多采用半塔式布量。圖1-5為一臺半塔式布置的924t／h蘇爾壽盤旋管直流鍋爐的本體結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-51002t／h蘇爾壽盤旋管直流鍋爐1一盤旋管水冷璧2一燃燒器；3一盤旋管水冷壁出口聯(lián)箱；4一第一級過熱器；5一第二級過熱器；6一第二級再熱器；7一第一級再熱器；8一第二級省煤器；9一第一級省煤器；10一垂直管屏水冷壁出口聯(lián)箱；11一爐內(nèi)懸吊管出口聯(lián)箱；12－爐頂煙罩；13一下行姻道；14一垂直煙道；15一空氣預熱器；16一空氣預熱器出口的熱風管道；17一爐內(nèi)懸吊管迸口聯(lián)箱；18一預熱器后煙氣管道這臺鍋爐是由比利時生產(chǎn)的直流煤粉鍋爐。額定蒸發(fā)量為924t／h，過熱器出口壓力為18.2MPa，過熱蒸汽及再熱蒸汽出口溫度均為543℃。燃用的煤種是Vdaf＝33％的煙煤。其發(fā)電功率為300MW。爐膛的橫截面為四邊均為13084mm的正方形。在爐膛內(nèi)布置了951×5的盤旋管水冷壁。爐膛四角布置了直流式燃燒器，每角燃燒器高度為13m。爐膛出口上方緊接著垂直煙道，垂直煙道四壁布置了垂直管屏式水冷壁。在垂直煙道內(nèi)，自下而上依次布量了第一級過熱器、第二級過熱器、第二級再熱器、第一級再熱器、第二級省煤器和第一級省煤器，這些對流受熱面均由爐內(nèi)懸吊管支吊。煙氣從爐膛出口一路向上，通過垂直煙道的最上方受熱面——第一級省煤器后立即向雷轉(zhuǎn)彎，通過下行煙道流向布置在下方的回轉(zhuǎn)式空氣預熱器，再通過布量在地面上的除塵器和引風機，最后排至煙囪。這臺直流鍋爐采用敷管爐墻，用礦渣棉作保溫材料。鍋爐本體采用全懸吊結(jié)構(gòu)，除回轉(zhuǎn)式空氣預熱器由單獨的鋼架支承外，其他各受熱面均懸吊在爐頂?shù)拇蟀辶荷?，整個受熱面均向下自由膨脹。924t／h蘇爾壽盤旋管直流鍋爐采用帶中速磨煤機的直吹式制粉系統(tǒng)，其回轉(zhuǎn)式空氣預熱器是采用雙流道風罩轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。4．復合循環(huán)鍋爐復合循環(huán)鍋爐是由直流鍋爐和強制循環(huán)鍋爐綜合發(fā)展起來的，也是對直流鍋爐的一種改進。它是依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭將蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質(zhì)進行再循環(huán)的鍋爐。圖1－6復合循環(huán)鍋爐（a）全負荷復合循環(huán)鍋爐；（b）部分負荷復合循環(huán)鍋爐1一來自給水泵；2一省煤器；3一汽水分離器；4一混合器；5一蒸發(fā)受熱面；6一循環(huán)泵；7一控制閥；8一節(jié)流圈；9一去過熱器現(xiàn)用的復合循環(huán)鍋爐有二種：一種是全負荷復合循環(huán)鍋爐，另一種是部分負荷復合循環(huán)鍋爐。全負荷復合循環(huán)鍋爐用于亞臨界壓力，其蒸發(fā)系統(tǒng)在整個負荷范圍內(nèi)都實行工質(zhì)的再盾環(huán)。這種鍋爐的特點是無汽包，蒸發(fā)受熱面中的工質(zhì)流動都采用強制循環(huán)，如圖1-6（a）所示。從爐膛蒸發(fā)受熱面出來的汽水混合物進入汽水分離器，分離出的蒸汽送至過熱器，而分離出的水則和從省煤器來的給水，在混合器混合后，經(jīng)再循環(huán)泵送入爐膛蒸發(fā)受熱面。因而蒸發(fā)受熱面中的流量大于蒸發(fā)量，但其循環(huán)倍率較低，在額定負荷下只有1.2～2.0，故又稱低循環(huán)倍率鍋爐。圖1－6（b）是部分負荷復合循環(huán)鍋爐的系統(tǒng)圖。這種鍋爐的蒸發(fā)系統(tǒng)在部分負荷（低負荷）時，按再循環(huán)原理工作，但在高負荷時，控制閥關(guān)閉，按純直流原理工作。從純直流工況切換到再循環(huán)工況時的負荷，由不同情況而定。一般在額定負荷的65％～80％之間，鍋爐容量大的可取低值。這種型式的鍋爐可用于亞臨界壓力，但多數(shù)用于超臨界壓力。在超臨界壓力時，圖1－11（b）的系統(tǒng)中則取消了汽水分離器。第三節(jié)鍋爐設備的基本特征1.3.1電廠鍋爐的特性電廠鍋爐存在這樣幾個明顯特點：電廠鍋爐一般都是蒸發(fā)量400t/h以上，汽壓為超高壓以上的鍋爐，且大都進行中間再熱，即鍋爐容量大、蒸汽參數(shù)高。大容量、高參數(shù)電廠鍋爐熱效率都很高，多數(shù)穩(wěn)定在90％以上?，F(xiàn)大型電廠鍋爐為實現(xiàn)安全、經(jīng)濟運行，都設置一套高度可靠的自動化控制系統(tǒng)，即自動化程度高。表征鍋爐的主要特征參數(shù)有：鍋爐容量、鍋爐蒸汽參數(shù)和鍋爐效率等。鍋爐容量：鍋爐的容量用蒸發(fā)量表示，一般是指鍋爐在額定蒸汽參數(shù)(壓力、溫度)、額定結(jié)水溫度和使用設計燃料時，每小時的最大連續(xù)蒸發(fā)量，常用符號Da表示，單位為t/h。習慣上，電廠鍋爐容量也用與之配套的汽輪發(fā)電機組的電功率來表示，如300MW鍋爐。鋼材使用率是鍋爐生產(chǎn)1t/h蒸汽所用鋼材的噸數(shù)。鍋爐的容量越小、蒸汽參數(shù)越高，則鋼材使用率越大。蒸汽參數(shù)：鍋爐的蒸汽參數(shù)是指鍋爐出口處的蒸汽溫度和蒸汽壓力。蒸汽溫度常用符號t表示，單位為℃或K。蒸汽壓力常用符號P表示，單位為MPa。鍋爐設計時所規(guī)定的蒸汽溫度和壓力稱為額定蒸汽溫度和額定蒸汽壓力。鍋爐效率：鍋爐效率是指鍋爐有效利用的熱量占輸入鍋爐的熱量的百分數(shù)，用符號表示。鍋爐效率是說明鍋爐運行經(jīng)濟性的特征數(shù)據(jù)。1.3.2鍋爐的安全和經(jīng)濟指標除了上述表征鍋爐設備的基本特征外，鍋爐特征還可以用鍋爐的安全和經(jīng)濟指標來表示。在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在火力發(fā)電廠中，鍋爐是重要設備之一，它的安全性和經(jīng)濟性對生產(chǎn)十分重要。而鍋爐又是高溫高壓的大型設備，一旦發(fā)生爆炸或破裂事故，將是非常危險的。鍋爐的安全性常用下述幾種指標來衡量：1．連續(xù)運行小時數(shù)＝兩次檢修之間運行的小時數(shù)；2．事故率＝×100％；3．可用率＝×100％；事故率和可用率按一適當長的周期來計算，我國通常以—年為一個統(tǒng)計周期。連續(xù)運行小時數(shù)越長，事故率越低，可用率越高，鍋爐的安全可靠性就越高。鍋爐的經(jīng)濟性可用鍋爐效率和鍋爐的投資來說明。鍋爐在運行中需要耗用一定量燃料，但燃料燃燒所放出的熱量不能完全被利用，有些燃料未能完全燃燒，鍋爐排出的煙氣也帶走一定熱量等。因此，鍋爐效率是一項重要的經(jīng)濟指標。而鍋爐本身投資在很大程度上取決于制造時的鋼材使用率。 鍋爐效率的定義為：鍋爐每小時的有效利用熱量(即水和蒸汽所吸收的熱量)占輸入鍋爐全部輸入熱量的百分數(shù)，常用符號η表示，即η=×100％；第二章鍋爐燃料與燃燒第一節(jié)燃料的成分和主要特性2.1.1煤的分類及成分我國動力用煤的分類主要是根據(jù)煤的揮發(fā)份多少來確定，并參考煤的水分和灰份含量。一般把煤分成無煙煤、貧煤、煙煤和褐煤四類。（一）煤的分類無煙煤可燃基揮發(fā)份含量不大于10%，含碳量高，含雜質(zhì)少，發(fā)熱量較高，約為21000—25000KJ/kg。由于揮發(fā)份含量少，故難以點燃。無煙煤儲存時不會自燃。貧煤貧煤實際上是煙煤中揮發(fā)份較少的一種煤。其揮發(fā)份含量為10—20%，作為動力燃料，它的性質(zhì)介于無煙煤和煙煤之間。煙煤其可燃基揮發(fā)份含量約為20—48%，水分和灰份含量較少，發(fā)熱量較高，煙煤容易著火燃燒，對于揮發(fā)份含量超過25%的煙煤，要防止儲存時發(fā)生自燃，制粉系統(tǒng)要考慮防爆措施。褐煤揮發(fā)份含量大于40%，易于著火。水分和灰份含量較高，發(fā)熱量較低，一般小于16750KJ/kg。對于褐煤應特別注意儲存中自燃問題。（二）煤的成分分析煤是包括有機成分和無機成分等物質(zhì)的混合物，其分子結(jié)構(gòu)十分復雜。為了實用方便，都通過元素分析和工業(yè)分析來測定各種物質(zhì)的百分含量。煤的元素分析成分：煤的元素分析成分為：碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、水分（W）、灰份（A），其含量用質(zhì)量百分數(shù)表示。各種成分的特點如下：（1）碳碳是煤中含量最多的元素。每千克碳完全燃燒放出的熱量約32700KJ，碳是煤的發(fā)熱量的主要來源。煤中一部分碳與氫、氮、硫等成分組成揮發(fā)份性有機物，其余部分呈單質(zhì)狀態(tài)，稱為固定碳。固定碳要在較高的溫度下才能著火燃燒，因此煤中固定碳的含量越高，煤就越難燃燒。（2）氫氫也是煤中的一種可燃元素，而且是煤燃燒最有利的因素。煤中一部分氫與氧結(jié)合成穩(wěn)定的化合物，不能燃燒；另一部分則存于有機物中，在加熱時揮發(fā)出氫氣和各種碳化合物，這些揮發(fā)性氣體比較容易著火和燃燒。氫的發(fā)熱量很高，每千克氫燃燒可放出120×103KJ的熱量（當燃燒產(chǎn)物是水蒸氣時）。（3）氧煤中的氧是不利因素，它不但不能燃燒，而且往往和碳、氫結(jié)合成化合物存在，使燃料的發(fā)熱量降低。（4）氮氮也是煤中的不可燃成分，而且是一種有害元素。氮在燃燒后會有少量轉(zhuǎn)化為氧化氮，造成大氣污染。（5）硫硫是一種可燃元素，但也是一種極為有害的元素。燃料中的硫有三種形態(tài)：一種是有機硫，它和碳、氫、氧結(jié)合成復雜的化合物，均勻的存在于燃料中；另一種是黃鐵礦硫（FeS2），它存在于混入煤的黃鐵礦中，因黃鐵礦比重、硬度都比煤大，故必要時可用物理方法從煤中分離出來，加以清除；第三種是硫酸鹽硫，存在于CaSO4、MgSO4、FeSO4等鹽類中。硫化鹽一般不氧化，被記入灰份。故元素分析的硫、只包括可燃硫，即前種狀態(tài)，每千克硫燃燒可放出9040KJ的熱量。硫燃燒后生成SO2，其中一部分再氧化成SO3，SO3容于水生成硫酸。硫酸會腐蝕受熱面，含有氧化硫的煙氣排入大氣會造成環(huán)境污染。燃料中的硫化鐵質(zhì)地堅硬，不易研磨，在制粉過程中會加劇磨煤機部件的損耗，并增大磨煤電耗。（6）水分煤中水分的存在不利于燃燒。煤在試驗室條件下自然干燥就會失去一部分水分，這部分水分稱為外部水分或表面水分，煤中剩余的水分稱為內(nèi)部水分或固有水分。固有水分是不能靠自然干燥除去的，必須加熱到102-105℃才能除去。外部水分與內(nèi)部水分的總和稱為全水分。燃煤中的水分會降低燃燒溫度，水分多的燃料會使著火困難。燃料燃燒后，燃料中的水分吸熱變成水蒸氣并隨煙氣排入大氣，使鍋爐效率降低；水蒸氣增加了煙氣的體積，使吸風機的電耗增加；水分給低溫受熱面的腐蝕創(chuàng)造了外部條件。此外，原煤中過多的水分會給煤粉制備增加困難，水分多的煤會造成原煤倉、給煤機和落煤管粘結(jié)和堵塞及磨煤機出力下降等不良后果。(7)灰分灰分是燃料完全燃燒后形成的固體殘余物的統(tǒng)稱，其主要成分是由鋁、硅、鐵、鈣以及少量鎂鈦、鈉和鉀等元素組成的化合物。燃料中的灰分不但不能燃燒，而且還妨礙可燃質(zhì)與氧的接觸，增加了燃料著火和燃盡的困難，使燃燒損失增加，多灰的質(zhì)燃料往往著火困難，燃燒不穩(wěn)定；燃料中灰分的存在，是爐膛結(jié)渣、受熱面積灰和磨損的根源；灰分還會造成大氣和環(huán)境污染。(三)煤的工業(yè)分析成分煤的元素分析過程較為復雜，一般電廠在廠內(nèi)只做工業(yè)分析，即按規(guī)定的條件將煤進行干燥、加熱和燃燒，以測定煤中的水分、揮發(fā)份、灰分和固定碳的含量。（1）水分將試樣放在102—105℃的條件下，干燥兩小時到恒重，失去的重量就是水分。（2）揮發(fā)份失去水分的煤樣在隔絕空氣的情況下加熱至850（正負20℃），時間為7分鐘，使燃料中有機物分解而析出的氣體產(chǎn)物，稱為揮發(fā)份。揮發(fā)份主要由各種碳氫化合物、氫、一氧化碳、硫化氫等可燃氣體組成。此外，還有少量得氧、二氧化碳、氮等不可燃氣體。燃料揮發(fā)份含量的多少與燃料性質(zhì)有關(guān)。一般來說，揮發(fā)份含量隨炭化程度的提高而減少。褐煤揮發(fā)份Vdaf很大，可達37—60%。炭化程度最高的無煙煤，Vdaf只有2—10%。揮發(fā)份燃燒時放出的熱量取決于揮發(fā)份的成分。不同燃料的揮發(fā)份發(fā)熱量差別很大，低的只有17000KJ/kg(4000KCaL/kg)，高的可達71000KJ/kg(17000KCaL/kg)，它與揮發(fā)份中氧的含量有關(guān)，因熱也與煤的炭化程度有關(guān)。含氧量少，質(zhì)量高的無煙煤和貧煤的揮發(fā)份發(fā)熱量很高，褐煤揮發(fā)份的發(fā)熱量很低。揮發(fā)份是燃料的重要特性，它對鍋爐的工作有很大影響。揮發(fā)份高的煤容易著火。例如，褐煤著火溫度約為370℃，煙煤為470—500℃。揮發(fā)份多的煤也容易燃盡，燃燒損失也較小。因為在揮發(fā)份析出后，燃料表面呈多孔狀，與助燃空氣接觸的機會增多。相反，揮發(fā)份少的煤著火困難，也不容易燃燒完全。（3）灰份和固定碳去掉水分和揮發(fā)份后，煤的剩余部分稱為焦碳。焦碳是由固定談和灰分組成的。將焦碳在空氣中加熱到800℃左右，灼燒二小時，剩下的重量就是灰份，失去的重量則是固定碳。2.1.2珠江電廠用煤的煤質(zhì)分析珠江電廠300MW機組設計煤種和校核煤種見表。鍋爐燃煤特性名稱符號單位設計煤種校核煤種元素分析法收到基碳Car%63.1055.66收到基氫Har%3.583.69收到基硫Sar%0.520.91收到基氧Oar%9.218.46收到基氮Nar%0.900.89工業(yè)分析法收到基揮發(fā)份Var%24.7426.5干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf%3238.07空氣干燥基固定碳Fcad%52.5743.11灰份Aar%1122.39全水份Mt%11.698高位發(fā)熱量Qgr,arkJ/kg2492622668低位發(fā)熱量Qnet,arkJ/kg2381421631灰的特性變形溫度DT°C10601160軟化溫度ST°C11101250半球流動溫度FT°C13001330此煤種揮發(fā)份適當，易于著火；發(fā)熱量較高。二氧化氮和氧化鉀含量不大，燒結(jié)性不大?；业能浕瘻囟葹?110℃，小于1350℃，爐膛出口容易結(jié)焦。對磨煤機需經(jīng)常檢查維持正常運行狀態(tài)，保證磨煤機出口溫度不超過規(guī)定的溫度；維持氣粉混和物溫度和煤粉濃度適當，保證其不自燃和爆炸。保證煤粉適當流速和流量，以免速度低引起死角和磨內(nèi)及管道積粉自燃；速度高引起靜電火花自燃。本機組用煤屬于可磨性煤種。燃料的主要特性1、燃料的發(fā)熱量單位質(zhì)量或容積的燃料完全燃燒時所放出的熱量，稱為燃料的發(fā)熱量。燃料的發(fā)熱量有高位和低位之分。高位發(fā)熱量包括了燃燒產(chǎn)物中全部水蒸氣凝結(jié)成水所放出的汽化潛熱。但是，在一般的鍋爐排煙溫度（110-160℃）下，煙氣中的水蒸氣通常不會凝結(jié)，在這種情況下，燃料所放出的熱量為低位發(fā)熱量。兩者之間關(guān)系為：Qar,net=Qar,gr-r(9Har/100+War/100)式中：Qar,net、Qar,gr燃料收到基低位和高位發(fā)熱量KJ/kgHar、War燃料收到氫基和水分含量，%r水的汽化潛熱，通常取r=2510KJ/kg各種煤的發(fā)熱量差別很大，低的約8370KJ/kg，高的可達29310KJ/kg或更高。為了便于計算和經(jīng)濟性比較，規(guī)定以低位發(fā)熱量Qar,net=29310KJ/kg（7000kcal/kg）的煤作為標準煤。電廠煤耗常用標準煤計算。本廠煤Qar,net＝23814kJ/kg，每1.231kg可折合1kg標準煤。2、灰的性質(zhì)灰的性質(zhì)主要是指它的熔化性和燒結(jié)性。熔化性影響鍋爐內(nèi)的運行工況，燒結(jié)性則影響對流受熱面，特別是過熱器的積灰性能。當燃料在爐內(nèi)燃燒時，在高溫火焰中心，灰分一般處于熔化或軟化狀態(tài)，具有粘性。這種粘性的熔化灰粒，若接觸到受熱面管子或爐墻，就會粘結(jié)于其上，既所謂結(jié)渣，并影響固態(tài)排渣爐的正常運行。關(guān)于灰分的熔化性質(zhì)，目前都用實驗方法來確定三個溫度指標，既變形溫度DT、軟化溫度ST、熔化溫度FT。實踐表明，對固態(tài)排渣爐，當灰的軟化溫度ST>1350℃時，造成爐內(nèi)結(jié)渣的可能性不大。為了避免爐膛出口處結(jié)渣，爐膛出口煙氣溫度應低于ST，并至少保留50—100℃的余量。灰分的燒結(jié)性是指灰分在高溫對流受熱面生成高溫燒結(jié)性積灰的能力?；业臒Y(jié)性與灰分的熔化性并沒有直接關(guān)系。煤灰的成分，按其化學性質(zhì)，可分為酸性氧化物和堿性氧化物。酸性氧化物包括SiO2，AL2O3和TiO2;堿性氧化物則有Fe2O3，CaO，MgO，Na2O和K2O等。灰中酸性成分增加，會使灰熔點增加。當酸性成分超過80—85%時，灰往往是難熔的，相反，灰中MgO型金屬氧化物增加，則使灰熔點下降。該廠設計煤種和校核煤種灰的性質(zhì)和成分見下表：灰的熔化性質(zhì)項目符號單位設計煤種校核煤種變形溫度DT°C10601160軟化溫度ST°C11101250半球流動溫度FT°C13001330該煤種灰的熔點溫度較低，運行中應預防結(jié)焦第二節(jié)燃料成分對鍋爐工作的影響燃料的種類和特性對鍋爐機組燃燒設備的結(jié)構(gòu)選型、受熱面布置以及對運行的安全性和經(jīng)濟性都有很大的影響。依照目前對燃料的常規(guī)分析項目來看，煤燃燒時，除部分固定碳和游離氫外，煤中各元素成分大都不是單質(zhì)狀態(tài)燃燒，而是組成復雜的有機化合物參與燃燒，其燃燒過程與工業(yè)分析中成分分析出過程大致相同。因此，直接影響鍋爐燃燒及運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的因素，主要是煤的工業(yè)分析成分，即揮發(fā)分、水和灰分的影響。此外，灰的熔化性質(zhì)及煤灰組成成分對爐膛結(jié)渣和受熱面污染關(guān)系密切；煤中含硫會引起低溫受熱面的積灰和腐蝕，以下就這些方面分別予以分析說明。2.2.1揮發(fā)分的影響失去水分的煤樣，在隔絕空氣下加熱至91010℃時使煤中有機物分解而析出的氣體產(chǎn)物，就是揮發(fā)分。揮發(fā)分是由各種碳氫化合物、氫、一氧化碳、硫化氫等可燃氣體所組成，還有少量的氧、二氧化碳和氮等不可燃氣體。固體燃料的揮發(fā)分含量與燃料的地質(zhì)年代有密切的關(guān)系。地質(zhì)年代年代越短，即燃料的炭化程度越淺，揮發(fā)分含量便越高。這是因為煤中所含各種氣體本身就有揮發(fā)性，埋藏時間越短，它受大自然干餾揮發(fā)份少，所以含量大。而且，不同年代燃料開始析出揮發(fā)份的溫度是不同的。地質(zhì)年代較短的燃料，不但揮發(fā)份含量多，而且在較低溫度（200℃）下就迅速析出。例如褐煤。而地質(zhì)年代長，揮發(fā)份含量少的無煙煤則要到400℃左右才能開始析出揮發(fā)份。揮發(fā)份燃燒時放出的熱量取決于揮發(fā)份的組成成分。不同燃料的揮發(fā)份的熱量差別很大，低的有17000KJ/kg（4000CaL/kg），高的可達71000KJ/kg（17000CaL/kg）。它揮發(fā)份中氧的含量有關(guān)，因此，也與煤的地質(zhì)年代有關(guān)，含氧量少的無煙煤的揮發(fā)份，其發(fā)熱量很高，而含氧多的褐煤，其揮發(fā)份的發(fā)熱量較低。所以揮發(fā)分是固體燃料的重要特性，它可以作為固體燃料分類的依據(jù)，同時對燃料的著火和燃燒有很大的影響。揮發(fā)分含量越多的煤，越容易著火，燃燒也易于完全。這是因為：揮發(fā)分是氣體的可燃物，其著火溫度較低，揮發(fā)分越多，其著火溫度越低，使煤易于著火；揮發(fā)分多，相對來說煤中難燃的焦碳便少；大量揮發(fā)分析出，著火燃燒可以放出大量熱量，造成爐內(nèi)高溫，有助于焦碳的迅速著火和燃燒，因而揮發(fā)分多的煤也較容易燃盡；揮發(fā)分是從固體燃料內(nèi)部析出，它析出后使固體燃料具有孔隙性，揮發(fā)分越多，燃料顆粒的孔隙性越多、越大，使燃料與空氣接觸面增加，便于燃燒完全。此外，煤中揮發(fā)分的成分和數(shù)量與加熱溫度和加熱速度有關(guān)。在現(xiàn)代的煤粉爐中，煤粉顆粒很小，且爐內(nèi)高溫，加熱速度很高，揮發(fā)分的成分和數(shù)量可能與常規(guī)的工業(yè)分析方法得出的結(jié)果不同。本鍋爐燃用的校核煤種揮發(fā)分含量較低，為24.74%,屬于種揮發(fā)分煤種。較有利于燃料的著火、燃燒和燃盡。2.2.2水分的影響燃煤的水分含量對鍋爐工作的影響很大。燃煤中水分多，燃燒時放出的有效熱量便減少；水分多，會降低爐內(nèi)燃燒溫度，并增加著火熱，因而可使著火推遲，甚至會使著火發(fā)生困難；在燃料燃燒后，燃料中水分吸熱變成水蒸氣并隨煙氣排入大氣，增加煙氣量而使排煙熱損失增加，降低鍋爐熱效率，且使吸風機電耗增加，水分多，也給低溫受熱面的積灰和腐蝕創(chuàng)造了外部條件；水分增大，對過熱汽溫造成影響，一般經(jīng)驗數(shù)據(jù)為，水分每增加1%，過熱汽溫會增加1.5℃；此外，原煤中過多的水分會使煤粉制備增加困難；水分多會造成原煤倉、給煤機和落煤管中粘結(jié)堵塞及磨煤機出力下降等不良后果。本鍋爐設計煤種及校核煤種的全水分最高為11.69%，折算水分為1.961,屬于低水分燃料，因而對鍋爐工作影響較小。2.2.3灰分的影響各種固體燃料都含有許多不能燃燒的礦物質(zhì)，當燃料完全燃燒以后，礦物質(zhì)便形成灰分。但是灰分的成分和質(zhì)量與燃料中不可燃的礦物質(zhì)并不完全相同，在燃燒過程中它們是變化的。除油頁巖外，固體燃料灰分的主要成分是硅、鋁、鐵和鈣以及少量的鎂和鈦、鉀、鈉等元素的化合物。各種煤中灰分含量差別很大，少的只有10％，而多的可達50％。此外，灰含量也與煤的開采、運輸和貯藏條件有關(guān)。燃料中灰分不但不能燃燒，而且降低燃料的發(fā)熱量，妨礙可燃質(zhì)與氧的接觸，增加燃料著火和燃燒的困難，還使燃燒損失增加。燃料中灰分增加，可以使火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢，影響著火，也會使火焰降低，這是因為用于加熱灰分的熱量消耗隨之增加。煤的發(fā)熱量越低，灰分和水分含量越大，灰分增加而引起的溫度下降幅度越大。高灰分煤由于著火推遲，燃燒溫度下降，燃燒的穩(wěn)定性就較差，因此要求有較高的預熱空汽溫度及其他改善著火條件的措施。灰分含量增加，也會使煤粉燃盡度變差，故機械未完全燃燒熱損失常隨之增加；由于燃煤灰分增加時，煤的可燃質(zhì)組成成分相應減少，雖然會表現(xiàn)在飛灰可燃物含量也常是隨之略有降低，但總的機械未完全燃燒熱損失還是增加的；灰分增加時，其灰渣物理熱損失也成正比地增加。燃煤灰分的增減，會對過熱汽溫產(chǎn)生影響，一般是燃煤灰分每變化10％，過熱汽溫就相應變化5℃。從運行安全性來看，燃料灰分越多，受熱面的沾污和磨損越嚴重。爐膛水冷壁受熱面的起結(jié)渣及過熱器超溫爆管而威脅鍋爐運行的安全。過熱器和再熱器的沾污常引起高溫粘結(jié)灰和高溫腐蝕，而尾部受熱面的沾污則會導致排煙溫度的顯著上升而降低運行的經(jīng)濟性?；曳衷龆啵瑫饘α魇軣崦?，特別是尾部受熱面的嚴重磨損。因此，燃用高灰分燃料的鍋爐，爐膛及對流受熱面都應裝有有效的吹灰裝置，并定期吹灰。為了減輕受熱面的飛灰磨損，必須限制煙氣流速及采取有效的防磨措施，此外，燃料中灰分增加，會增加磨制煤粉的困難；灰分還是造成大氣和環(huán)境污染的根源。因此，對于一般固態(tài)除渣煤粉爐，從燃燒的穩(wěn)定性和運行的安全性考慮，燃煤灰分不宜超過40％。本鍋爐的設計燃料、校核燃料的應用基灰分別為11%、22.39%，設計燃料屬低灰分燃料，而設計燃料灰分稍高，接近高灰分燃料。2.2.4灰的熔化性質(zhì)的影響灰的熔化特性對鍋爐的設計和運行有很大影響，因為它是造成爐膛結(jié)渣和高溫對流受熱面沾污、結(jié)渣的主要根源。為避免高溫對流管束的沾污和結(jié)渣，通常要控制爐膛出口煙溫低于灰的變形溫度DT以下50—100℃。爐膛結(jié)渣的嚴重程度則常認為與灰的軟化溫度ST關(guān)系更大些。實踐表明，對固態(tài)除渣煤粉爐，當灰的軟化溫度ST大于1350℃，就有可能造成爐內(nèi)結(jié)渣，ST>1350℃，造成爐內(nèi)結(jié)渣的可能性就不大。本鍋爐設計燃料和校核燃料的灰軟化溫度都較低，結(jié)渣的可能性較大。如果ST<1350℃，最好限制爐膛容積熱強度qv≤50×104kj/m3.h(12×104kcal/m3.h)，若ST>1350℃，可則提高到qv=（54-67）×104KJ/m3h[（13-16）×104kcal/m3h]。2.2.5硫分的影響燃煤所含硫分以有機硫和黃硫（FeS2）為主，所謂有機硫是指存在于可燃質(zhì)高分子有機化合物中的硫分。另外灰中也常有少量硫酸鹽類，其硫分稱為硫酸鹽硫。有機硫和黃鐵礦硫都可以燃燒，生成SO2和SO3，故合稱可燃硫。硫酸鹽在1000℃以上高溫條件下也可以部分熱解成SO3，可燃硫和可熱解的硫酸鹽硫之和，有時統(tǒng)稱為揮發(fā)硫。這些硫分在各種煤中的含量沒有什么規(guī)律。我國電廠用煤的全硫分多在1—1.5％以下，但也有達到3—3.5％的。黃鐵礦硫在煤中常以個體形態(tài)出現(xiàn)，可通過洗煤和吸附將它從煤中分離出來，而且因其比重較大，也可在磨粉過程中分離出一部分。煤中含硫雖然對著火和燃燒無明顯的影響，但隨著含硫量的增加，煤粉的自燃傾向加大，常會引起煤粉倉內(nèi)溫度自行升高；而當空氣進入時，甚至會自燃。因此，在燃用高硫煤時，倉內(nèi)煤粉不宜久存。燃煤含硫的最大影響，是會產(chǎn)生煙氣對低溫受熱面的酸腐蝕和伴隨而來的煙道積灰和堵塞問題。而且，過熱器和爐膛受熱面的高溫腐蝕和沾污，也與含硫有直接關(guān)系。重要的是低溫腐蝕，其腐蝕機理和影響可以作以下的分析?？扇剂蛟谌紵^程中會被氧化生成SO2和微量SO3，硫酸鹽也會受熱分解出自由SO3，后者的量是很少的。此外，在實際上爐內(nèi)不可能做到全部含硫都產(chǎn)生上述反應，而是隨燃燒方式而異，硫在燃燒過程中參與上述反應的百分比，煤粉爐約80—90％，其余0.05％或甚至高于0.5％。在這兩種硫的氧化物中，SO3所占份額是很小的，SO3轉(zhuǎn)化率（即SO3/SO2+SO3的體積比）也隨燃燒方式和燃燒工況而異，煤粉爐一般為0.5—1％，燃油爐則為0.5—2％，也有高達3—5％的，但無論如何，按多數(shù)資料統(tǒng)計，煙含有的SO3體積百分數(shù)僅在0.0005—0.005％范圍內(nèi)。國內(nèi)對燃料全硫高達5％的煤粉爐、拋煤楊爐和燃油爐的實測結(jié)果表明，煙氣中SO3的最大值也僅占煙氣體積的0.004％左右。煙氣中的SO3對受熱面的沾污沒有明顯的影響。與此相反，SO3含量雖然很少，但由于它與煙氣中的水蒸汽化合形成硫酸蒸汽，會顯著地提高煙氣的酸露點溫度，從而會在低溫受熱面凝聚，造成酸腐蝕和沾污。硫酸蒸汽開始凝結(jié)的溫度為酸露點。煙氣中SO3含量對煙氣露點的影響，國內(nèi)外的試驗數(shù)據(jù)多有差異。但可歸納為：在實際鍋爐上SO3含量達0.001％時，露點即已達120—140℃，其后露點溫度隨SO3的增長漸趨緩慢。SO3的形成機理，除認為是硫酸鹽礦物質(zhì)的高溫分解外，還認為主要是在高溫燃燒區(qū)域內(nèi)存在的自由氧分裂形成具有高反應能力的氧原子，將SO2進一步氧化成SO3。因此，減少火焰區(qū)自由氧，即減少爐膛過量空氣系數(shù)，常會顯著降低SO3的轉(zhuǎn)化率。例如在煤粉爐上的試驗表明，如果過量空氣系由1.35降到1.05，導致SO3含量降低40％，露點下降25—30％。SO3形成的另一個途徑，是煙氣接觸到某些具有催化性質(zhì)的物質(zhì)如Fe2O3、耐火物料及燃油時可能出現(xiàn)的V2O5等灰垢等，促使微量SO2催化成SO3，催化作用的主要溫度是425—625℃。煙氣中水蒸汽含量對SO3形成的影響無一定規(guī)律。水蒸汽分壓力增加，會促進氧原子與SO2的化合，但對SO2的催化作用恰恰相反。實際上煙氣中水蒸汽含量增加，會導致露點溫度略有增加。燃燒溫度對SO3生成及露點溫度的影響，一般認為火焰溫度越高，則SO3轉(zhuǎn)化率越高，露點溫度也相應增高些。但也有人認為煤粉爐內(nèi)的情況似乎并不盡然，認為燃燒水平越高，則露點溫度反而可望低些，這還是有待探討的問題。煙氣中呈分散狀態(tài)的飛灰微粒，對SO3有較強吸附作用。在煤粉爐內(nèi)，每立方米的飛灰顆粒表面積常達幾千平方米，因此煤粉爐煙氣中SO3含量及露點溫度都會比鏈條爐或燃油低些。綜上所述，對于不同燃燒方式，即使燃料含硫量（或折算含硫量）相同，煙氣中的SO3含量及露點都可能出現(xiàn)相當大的差異。一般來說，燃油爐的露點常是最高的，其次是鏈條爐，而煤粉爐對硫含量的敏感性最小。由于煙氣露點溫度的升高，在鍋爐尾部受熱面——主要是低溫段空氣預熱器，會因管壁溫度低于露點而凝結(jié)成酸液，并粘附灰垢，從而不但腐蝕受熱面金屬，而且形成積灰、堵塞煙道。露點溫度越高，煙氣含量越大，此種現(xiàn)象就越嚴重。根據(jù)我國多數(shù)電廠運行經(jīng)驗，對于煤粉爐，當燃煤全硫小于1.5％時，尾部受熱面不會產(chǎn)生明顯的堵灰和腐蝕，雖然排煙溫度和空氣預熱器進風溫度較低時，也會產(chǎn)生堵灰和腐蝕現(xiàn)象，但低溫段空氣預熱器的使用壽命一般也在10年以上，但當全硫為1.5—3％時，如不采取有效措施，則會有較明顯的堵灰和腐蝕，全硫含量大于3％時，即進入嚴重腐蝕范圍，常會因空氣預熱器嚴重堵灰而被迫降低鍋爐荷運行，也會因腐蝕泄漏而造成大量漏風，低溫段空氣預熱器的壽命縮短到2—4年，因而會嚴重影響鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。珠江電廠煤質(zhì)收到基成分為0.52%和0.91%，屬于低硫分燃料，這對預防受熱面腐蝕有很大幫助。第三章煤粉燃燒和運行調(diào)整第一節(jié)煤粉燃燒器布置結(jié)構(gòu)及工作原理3.1.1設備的布置珠江電廠300MW機組鍋爐系哈爾濱鍋爐廠制造的型號為HG－2008／18.2—YM3，亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用全鋼架結(jié)構(gòu)、單爐膛、平衡通風、四角切圓燃燒固態(tài)除渣煤粉爐。鍋爐制粉系統(tǒng)為正壓直吹式,配備6臺RP783中速磨煤機(5臺運行,1臺備用)。燃燒器為四角切圓布置可上下擺動,其特點是同心三切圓燃燒,見圖3－1。一次風(A,B,C,D,E,F層)、油風室二次風(AB,CD,EF層)及下端部二次風(AA層)射流采用逆時針旋轉(zhuǎn)小切圓;中間空氣風室(BC,DE層)及上端部二次風(FG層)射流為逆時針旋轉(zhuǎn)大切圓,以減少NOX生成,防止一次風射流沖刷水冷壁和水冷壁結(jié)焦;頂部風室二次風(G,H層)形成中切圓,但其射流旋向為順時針,與上述切圓旋轉(zhuǎn)方向相反,構(gòu)成反切射流,旨在削弱爐膛出口煙氣殘余旋轉(zhuǎn),減少水平煙道兩側(cè)煙氣溫度差值。燃燒器采用ABB－CE公司傳統(tǒng)的大風箱結(jié)構(gòu),由隔板將大風箱分隔成若干風室,在各風室出口處布置燃燒器噴嘴,單角燃燒器噴嘴布置示意圖見圖3－2。一次風室噴嘴可上下擺動±27°,二次風噴嘴可擺動±30°,燃盡風噴嘴可向上擺動30°,向下擺動5°。鍋爐運行時,過熱汽溫由一、二級噴水減溫調(diào)節(jié),以一級噴水為主。一級噴水設在立式低溫過熱器至前屏過熱器之間,二級減溫器設在后屏過熱器至末級過熱器之間。再熱汽溫以擺動燃燒器調(diào)節(jié)為主,事故噴水調(diào)節(jié)為輔。燃燒器爐內(nèi)四角切園布置和單只燃燒器示意圖見3－1和圖3－2。圖3－1珠江電廠燃燒器四角切園布置示意圖圖3－2珠江電廠燃燒器噴嘴布置示意圖3.1.2燃燒器風箱本燃燒器采用CE傳統(tǒng)的大風箱結(jié)構(gòu)，由隔板將大風箱分隔成若干風室，在各風室的出口處布置數(shù)量不等的燃燒器噴嘴。每角燃燒器集煤粉燃燒器、油燃燒器噴嘴于一體。在燃燒器中，一次風噴嘴可上下擺動27°（15°），二次風及下端部風室噴嘴可作上下各30°的擺動，OFA及上端風室可作上下各15°的擺動，以此改變?nèi)紵行奈恢?，調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)各輻射受熱面的吸熱量，從而調(diào)節(jié)再熱汽溫。每角燃燒器共有上、下端部風室一個，OFA風室二個，中間風室4個，油風室5個。燃燒器風箱是切向擺動式燃燒器的主體部分，由二次熱風道和煤粉管道輸送的二次熱風和風粉混合物（一次風），通過燃燒器風箱對各個噴嘴進行分配以實現(xiàn)燃燒工況所要求的合理配風。同時燃燒器風箱又是噴咀，擺動機構(gòu)，油槍，點火器及其伸縮機構(gòu)的機座。為防止通過燃燒器風箱的二次熱風產(chǎn)生過大的渦流，減少阻力損失，改善由于在燃燒器風箱內(nèi)氣流轉(zhuǎn)向所引起的氣流偏斜，在燃燒器各風室均設置了一塊或二塊導流板，這些導流板和各個噴咀內(nèi)設置的垂直和水平相交的導流板，同爐膛四角的水冷壁大切角結(jié)構(gòu)形成了對切向燃燒系統(tǒng)一，二次風各股射流的綜合控制，以防止進入爐膛的氣流的偏斜，從而保證爐膛內(nèi)形成良好的空氣動力場。整個燃燒器風箱殼體有三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁鋼板，保溫導線和外層護板，為使裝設于燃燒器風箱內(nèi)部的煤粉噴咀裝置等便于維修和更換，在燃燒器風箱的前端和側(cè)面相對于各層風室開設有孔門，使風箱內(nèi)的各機構(gòu)有良好的可接近性。因為燃燒器風箱又是擺動機構(gòu)的機座，為使擺動機構(gòu)動作靈活，必須使各擺動連桿機構(gòu)相互位置正確，這就要求燃燒器風箱在冷熱態(tài)下都要保持設計的幾何形狀，為此燃燒器風箱設計有較大的剛性，風箱前端采用了角鋼，在風箱內(nèi)部設有桁架結(jié)構(gòu)，以確保風箱具有足夠的剛性。同時對燃燒器風箱的膨脹結(jié)構(gòu)進行了精心的設計。燃燒器風箱同水冷壁用螺栓連接的方式固結(jié)在一起，在熱態(tài)時，燃燒器風箱同水冷壁一起向下膨脹。燃燒器風箱同熱風道的相對膨脹由裝設在燃燒器風箱和熱風道之間的大型波紋膨脹節(jié)吸收?？紤]到水冷壁管和燃燒器風箱本體相對的膨脹差，其螺栓連接結(jié)構(gòu)采用風箱中間部分用圓形孔固結(jié)式連接，除中間部分以外的垂直部分和水平兩端采用腰形孔滑動連接方式，使熱態(tài)下風箱本身以其中間固結(jié)部分為膨脹中心向上和向下兩個方向可相對于水冷壁自由膨脹，風箱前端的密封箱采用了雙向波紋的波紋板，以便吸收燃燒器風箱兩個方向的膨脹。燃燒器風箱上的外層孔門的支座同時又作為風箱外護板的支持點，這些支座都是生根于風箱內(nèi)壁板上的?？紤]到風箱內(nèi)壁板和外層孔門及護板的膨脹差，將這些支角座鋼分成若干段，每段中間用一個剛性支點，兩端用兩個柔性支點來吸收膨脹，外層孔板同支座的連接都采用了腰形孔的結(jié)構(gòu)，使外層溫度低的孔門板不因膨脹差而給風箱內(nèi)殼施加外力。燃燒器風箱外側(cè)的外護板是用來保護風箱保溫層和改善風箱外觀而設置的，外護板是用專門沖壓出來的夾板鑲嵌在其支撐輔件上的，外護板可在夾板內(nèi)自由活動。風箱中間部分的護板輔件是一些半圓形的柔性支座支撐的板條，此處與護板的連接也是采用夾板鑲嵌結(jié)構(gòu)。整個外護板同風箱內(nèi)壁板是可以相對滑動的，因而在熱態(tài)情況下，溫度較低的外護板不會給風箱內(nèi)殼體施加外力。所有生根于風箱內(nèi)壁板上并突出于護板外的機構(gòu)，如風檔板軸承座，外擺動機構(gòu)支座等，在穿出護板的地方都采用在護板上開大孔，在穿出護板的零件上焊接活動蓋板的結(jié)構(gòu)，以保證與風箱內(nèi)壁隔板間的相互膨脹自由。在燃燒器風箱同熱風道連接處設置有擋板風箱，在擋板風箱內(nèi)相應于風箱個風室設置有傾斜的非平衡式擋板，以便控制進入燃燒器個風室的二次風量，適應燃燒工況的需要。根據(jù)每個風室的高度不同，分別設計高度不同的單、雙和四擋板結(jié)構(gòu)，這些擋板均為非平衡式。為保證燃燒器切圓位置的正確、簡化安裝以及燃燒器本身結(jié)構(gòu)上的需要，每只燃燒器都是同相應的水冷壁管屏組成一體的，燃燒器本身又同燃燒區(qū)域的剛性梁連為一體，燃燒器風箱的部分風室隔板作為燃燒器區(qū)域剛性梁的角部連接結(jié)構(gòu)，使燃燒區(qū)域水冷壁的防爆能力大為加強。每只燃燒器通過與水冷壁相連的螺栓，以及燃燒器前部和擋板風箱處的水平鉸鏈式拉桿與爐膛水冷壁連為一體，整個燃燒器的荷重全部由水冷壁承擔，燃燒器不設另外的吊掛裝置。作為爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，在相應的燃燒器噴嘴內(nèi)裝設油火焰檢測器、煤粉火焰檢測器，一個火焰檢測器只能檢測一個噴嘴，不能并用，現(xiàn)場安裝火焰檢測器時，找正位置后，在燃燒器風箱前內(nèi)、外屏上開設安裝孔進行安裝，火焰檢測器通有冷卻風。燃燒器的支吊：每只燃燒器都設計有專為在燃燒器安裝、運輸過程中起吊用的專門起吊裝置。立式起吊裝置的起吊耳板是供燃燒器安裝就位時起吊用的，臥式起吊裝置的耳板是供燃燒器運輸裝卸時起吊用的。這些起吊耳板的位置都是通過燃燒器重心的，這樣可以保證在燃燒器起吊時不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，防止燃燒器起吊時因承受扭矩而產(chǎn)生變形，在運輸和安裝時必須按設計的起吊點進行起吊。立式起吊裝置在燃燒器安裝完畢之后可不予去除，將其封閉于燃燒器的保溫層內(nèi)。第二節(jié)爐內(nèi)的流體動力特性鍋爐的燃燒過程要組織得完善良好，除從燃燒機理和熱力條件加以保證，使其能迅速著火和穩(wěn)定燃燒外，還要使煤粉和空氣均勻地混合，即煤粉和空氣要及時接觸，而且要混合擾動，才能以最小的過量空氣系數(shù)達到完全燃燒，提高燃燒效率，而且要爐內(nèi)不結(jié)渣，保護鍋爐安全、經(jīng)濟的運行。在煤粉爐中，這一切都于燃燒器和爐內(nèi)的流體動力特性有關(guān)，即要有結(jié)構(gòu)良好，并能合理組織爐內(nèi)良好氣流結(jié)構(gòu)的燃燒器。3.2.1煤粉氣流著火和熄火的熱力條件通常燃燒過程可分為二個階段進行，即著火階段和燃燒過程本身。著火是燃燒的準備階段，而燃燒又給著火提供必要的熱量來源，這兩個階段是相輔相成的。由緩慢的氧化狀態(tài)轉(zhuǎn)變到反應能自動加速到高速燃燒狀態(tài)的瞬間過程稱為著火，著火時的反應系統(tǒng)溫度稱為著火溫度。鍋爐燃燒設備中，燃料著火的發(fā)生是由于爐內(nèi)溫度不斷升高而引起的，這種著火稱為熱力著火。各種燃料在自然條件下盡管和氧（空氣）長時間接觸，但不能發(fā)生明顯的化學反映。然而隨著溫度的升高，它們之間便會發(fā)生一定的反應速度，同時放出反應熱。隨著反應熱量的積累，又使反映系統(tǒng)溫度進一步提高，這樣反復影響，達到一定溫度便會發(fā)生著火。燃料和空氣的混合物組成的可燃混合物，其燃燒過程的發(fā)生和停止，即著火和或熄火，以及燃燒過程是否穩(wěn)定，都決定于燃燒過程所處的熱力條件。因為在燃燒過程中，可燃混合物在燃燒時要放出熱量，但同時又向周圍介質(zhì)散熱。放熱和散熱這兩個相互矛盾的過程的發(fā)展，對燃燒過程可能是有利的，也可能是不利的，它可能使燃燒發(fā)生（著火）或者停止（熄火）。3.2.2影響煤粉氣流著火的主要因素煤粉空氣混合物經(jīng)由燃燒器以射流方式進入爐膛后，通過紊流擴散和內(nèi)回流卷吸周圍的高溫煙氣，同時又受到爐膛四壁及高溫火的輻射，而將懸浮在氣流中的煤粉迅速加熱，煤粉獲得了足夠的熱量并達到一定溫度后開始著火燃燒。在實際燃燒設備中，希望煤粉離開燃燒器噴口不遠就能穩(wěn)定著火。如果著火過早，可能使燃燒器噴口過熱而被燒壞，也易使噴口附近結(jié)渣；如果著火過遲，就會推遲整個燃燒過程，致使煤粉來不及燒完就離開鍋爐，增大機械不完全燃燒損失。而且著火推遲，還會使火焰中心上移，造成爐膛上部或爐膛出口部位受熱面發(fā)生結(jié)渣。煤粉氣流著火快慢用著火時間或著火速度表示。所謂著火速度就是火焰的傳播速度，也就是指在穩(wěn)定著火后，火焰前沿的擴張（移動）速度。煤粉氣流著火后就開始燃燒，形成火炬。著火以前是吸熱階段，需要從周圍介質(zhì)中吸收一定的熱量來提高煤粉氣流的溫度，著火以后才是放熱過程。將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的的熱量稱為著火熱。它包括加熱煤粉和一次風所需熱量以及煤粉中水分蒸發(fā)、過熱所需熱量。煤粉的著火熱隨著燃料性質(zhì)（著火溫度、燃料水分、灰份）和運行工況（煤粉氣流的初溫，一次風量）的變化而變化。此外，爐內(nèi)的著火情況還與煤粉細度、燃燒器結(jié)構(gòu)、流動工況、鍋爐負荷以及爐膛的散熱條件等有關(guān)。由此可分析影響煤粉氣流著火的主要因素有以下幾個方面：1.燃料的性質(zhì)燃料性質(zhì)對著火過程影響最大的是揮發(fā)份Vr。揮發(fā)份降低時，煤粉氣流的著火溫度顯著升高，著火熱也隨之增大。就是說，必須把煤粉氣流加熱到更高的溫度才能著火。因此，揮發(fā)份低的煤著火要困難些，達到著火所需時間長些，著火點離開燃燒器噴口的距離自然增大些。原煤水份增大時，著火熱也隨著增大。同時由于一部分燃燒熱消耗在加熱水分并使之汽化和過熱上，也降低爐內(nèi)煙氣溫度。從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對煤粉氣流的輻射熱都相應降低，這對著火顯然是不利的。原煤灰份在燃燒過程中不但不能放出熱量，而且還要吸收熱量。特別是當燃用高灰份的劣質(zhì)煤時，由于燃料本身發(fā)熱值很低，燃料消耗量增加幅度較大。大量灰份在著火和燃燒過程中要吸收更多的熱量，因而使得爐膛內(nèi)煙氣溫度降低，同樣使煤粉氣流著火推遲，而且也影響著火的穩(wěn)定性。煤粉氣流的著火溫度也隨著煤粉變細而降低。所以煤粉越細，著火就越容易。這是因為在同樣的煤粉質(zhì)量濃度下，煤粉越細，進行燃燒反應的表面積就越大，而煤粉本身的熱阻卻減小。因而在加熱時，細煤粉的的溫升速度要比粗煤粉快。這樣就可以加快化學反應速度和更快達到著火。一般總是細煤粉首先著火燃燒。由此可知對于難著火的低揮發(fā)分無煙煤，將煤粉磨的細些，無疑會加速它的著火過程。2.爐內(nèi)散熱條件從煤粉氣流著火的熱力條件中可知，如果放熱曲線不變，減少爐內(nèi)散熱量，將有利于著火。因此，在實踐中為了加快和穩(wěn)定低揮發(fā)分無煙煤的著火，常在燃燒區(qū)域用鉻礦砂等耐火涂料將部分水冷壁遮蓋起來，構(gòu)成所謂燃燒帶（或稱衛(wèi)燃帶），其目的是減少水冷壁吸熱量，提高燃燒區(qū)域煙氣溫度水平，以改善煤粉氣流的著火條件。實踐表明，敷設燃燒帶是穩(wěn)定低揮發(fā)分煤粉著火的有效措施。但燃燒帶區(qū)域往往又是結(jié)渣的發(fā)源地。所以只在燃用無煙煤時才敷設。3.煤粉氣流的初溫實踐證明提高煤粉氣流的初溫，可以穩(wěn)定的著火。因此實踐中常采用高溫的預熱空氣作為一次風來輸送煤粉，即采用熱風送粉系統(tǒng)。由于提高了煤粉氣流的初溫，從而減少了把煤粉氣流加熱到著火