1、鍋爐原理,第四次課 2007.10.8,本次課的安排,第一章的回顧與小結(jié) 第二章 燃料,筆式討論的情況,沒有預(yù)想的好:A- 2,B+ 10; 主要問題是：思維不夠開闊，如“特點(diǎn)” 第一題“節(jié)約2.4億tce”:僅8位同學(xué)定量! 答題的“哲學(xué)語言”多,點(diǎn)睛之筆少 以終為始:“特點(diǎn),貢獻(xiàn),主線”將貫穿始終,有9位同學(xué)提問,黃兵勇:超臨界,超超臨界結(jié)構(gòu)上區(qū)別? 殷亞州:旋風(fēng)爐中鍋爐分離,熱量怎樣傳遞? 郭帥:使用超臨界,如何獲得高壓?壓力如何控制? 張文征:“鍋爐課”能學(xué)到什么？ 劉?。好簾炅?還會(huì)有鍋爐這個(gè)設(shè)備嗎? 閆美辰：層燃爐、室燃爐區(qū)別？ 倪康君:怎樣保證蒸汽開至一定溫度和壓力?,鍋爐的特

2、點(diǎn)？,.綜合性強(qiáng)，除一般產(chǎn)品外，還要能適應(yīng).，多了一個(gè).,電站鍋爐還要適應(yīng) 劉奇,董軍 陶舒暢:燃料性質(zhì),經(jīng)濟(jì)性,安全性 趙學(xué)政:高T,高P,持續(xù)工作時(shí)間長,結(jié)構(gòu)復(fù)雜 黃兵勇:高效,高壓,復(fù)雜 “工程”， “安全”，100萬kW鍋爐有10萬多個(gè)焊口,鍋爐必須具備哪些條件呢?,一個(gè)承壓系統(tǒng)，將水變?yōu)檎羝?容納燃燒又便于傳熱和支承的結(jié)構(gòu) 送入燃料、空氣，排出廢棄物的手段 調(diào)控系統(tǒng),能調(diào)節(jié)和監(jiān)督運(yùn)行,電站鍋爐參數(shù),容量（t/h） 蒸汽參數(shù) 汽機(jī)功率(MW) 爐型 420 13.8Pa(540/540 ) 125 超高壓煤粉爐 670 13.8Pa(540/540 ) 200 超高壓煤粉爐 1025

3、16.8Pa(540/540 ) 300 亞臨界煤粉爐 2008 16.8Pa(540/540 ) 600 亞臨界煤粉爐 亞臨界壓力鍋爐:15.7-19.6 超臨界壓力鍋爐:22.0-26.0 超超臨界壓力鍋爐:=28.0,電站鍋爐發(fā)展趨勢,容量和參數(shù):丹麥28Mpa,47%;歐洲40,700,55% 據(jù)推算，超超臨界機(jī)組供電煤耗可降低到279gkWh 單機(jī)容量最大（美）1300MW,26.5MPa,538/538，69年 參數(shù)最高的是（美國西屋公司制造）325MW，34.3MPa, 649/566/566，二次再熱, 1959年投產(chǎn) 燃燒技術(shù):低NOx 超細(xì)化煤粉,10多倍;流化床 金屬材料

4、:可用于300Mpa,630的蒸汽參數(shù) 可靠性技術(shù):設(shè)計(jì)技術(shù);制造技術(shù);在線檢測 潔凈煤發(fā)電技術(shù):美國預(yù)計(jì)21世紀(jì)能源工廠:煤電60%,粉塵和SO2接近零排放;CO2減少50%,超臨界、超超臨界機(jī)組的特點(diǎn),機(jī)組熱效率高(與同容量亞臨界火電機(jī)組比較，超臨界機(jī)組可提高效率2-2.5%，超超臨界機(jī)組可提高效率約5%,供電煤耗可降低到279g/kW.h)，可靠性好，環(huán)保指標(biāo)先進(jìn) 可復(fù)合變壓運(yùn)行，調(diào)峰性能好；（1）在低負(fù)荷時(shí)效率高；（2）具有良好的啟動(dòng)性能；（3）具有良好的負(fù)荷適應(yīng)性 蒸汽壓力高，蒸汽比容小，汽輪機(jī)葉片短，加之級間壓差大，影響內(nèi)效率，因而超臨界及超超臨界參數(shù)更適于大容量機(jī)組,垃圾電站,煤

5、整體氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)IGCC,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)50%55%，60%61%；,熱電聯(lián)合循環(huán),熱電聯(lián)產(chǎn),由于實(shí)現(xiàn)了熱能的梯級利用，其總的能源利用率為7080。熱電聯(lián)產(chǎn)比熱電分產(chǎn)可節(jié)約能源30左右。我國有50萬臺(tái)工業(yè)鍋爐，年耗煤4億噸，平均容量228噸時(shí)，如果其供熱量的一半由熱電聯(lián)產(chǎn)供給，則年可節(jié)煤12億噸。,熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)圖,生物質(zhì)氣化發(fā)電工藝流程,第二章 燃料,重點(diǎn)： 以煤為主，掌握各成分尤其是A、S、M以及V對鍋爐設(shè)計(jì)以及運(yùn)行的影響。,第二章 燃料,2-1 燃料的化學(xué)成分和性質(zhì) 2-2 燃料的成分基準(zhǔn)與換算 2-3 燃料的某些特性 2-4 煤的分類,大港電廠,每天燃煤量1.3

6、-1.4萬噸，發(fā)熱量19MJ/kg，折合多少標(biāo)準(zhǔn)煤？ 每臺(tái)鍋爐120，煤差時(shí)150-160t/h 在線實(shí)時(shí)顯示：固定碳40%多，發(fā)熱量，17,18,19MJ/kg,電站煤粉鍋爐“食糧”,“病從口入”,第二章 燃料,2-1 燃料的化學(xué)成分和性質(zhì) 一、何為燃料 二、鍋爐用燃料 三、煤的成分,2-1 燃料的化學(xué)成分和性質(zhì),一、何為燃料 在燃燒過程中能夠產(chǎn)生大量熱能的物質(zhì)。 注：世界上所用的燃料：一是核燃料，二是有機(jī)燃料。后者是可以與氧化劑發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)（燃燒）而放出大量熱量的物質(zhì)。 工程上：必具技術(shù)上的可行性及經(jīng)濟(jì)上的合理性 我國燃料政策:優(yōu)先作業(yè)冶金及化學(xué)工業(yè)的原料 燃料特性是鍋爐設(shè)計(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)

7、,只有掌握好,才能保證運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性,二、鍋爐用燃料,2. 液體 石油及其產(chǎn)品（重油、渣油）、點(diǎn)火時(shí)用柴油、輕油,1. 固體 煤、木材、油頁巖,3. 氣體 天然氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣及發(fā)生爐煤氣,三、煤的成分,(一)煤的元素分析成分 C、H、O、N、S、A、M 1.碳(C) a. 主要可燃元素,含量多少與地質(zhì)年齡有關(guān)，20-70% 無煙煤、煙煤、貧煤、褐煤、泥煤、煤矸石 b.形式:固定碳(FC)+與HOS結(jié)合成有機(jī)物（V） c.運(yùn)行:固定碳不易著火，燃燒緩慢 d.發(fā)熱量: 32700kJ/kg（32866） 2.氫(H) a.含量:26% 隨地質(zhì)年齡升高而降低 b.形式:多以碳?xì)浠衔餇?/p>

8、態(tài)存在 c.運(yùn)行:含量越高，愈易著火和燃盡 d.發(fā)熱量:120103kJ/kg（120370）,元素分析 煤的有機(jī)物：C、H、O、N、S五種元素組成 工業(yè)分析 測出煤的組成成分為M、V、FC和A,3.硫(S),a.含量:一般11.5%，個(gè)別高達(dá)810% b.形式:可燃硫:有機(jī)硫、黃鐵礦硫（FeS2) 灰分中硫:硫酸鹽硫（不能燃燒，計(jì)入灰分） c.運(yùn)行: 爐膛高溫下爐內(nèi)結(jié)渣;對過熱器的高溫腐蝕;對空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕 (低于酸露點(diǎn)溫度時(shí)會(huì)在金屬壁上凝結(jié)成硫酸);含有氧化硫的煙對人畜有害 黃鐵礦硫質(zhì)地堅(jiān)硬,在煤粉磨制過程加將加速磨煤部件的磨損 d.發(fā)熱量: 低,9040kJ/kg(完全燃燒,905

9、0),4.氧(O)和氮(N),a.含量: O: 140%. 無煙煤12%. 泥煤40% N: 0.52.5%. b.形式: O與H或C結(jié)合,使可燃成分下降,使發(fā)熱量降低 c.運(yùn)行:N是有害元素, 高溫下燃燒,生成NOX,造成大氣污染 5.灰分 燃料完全燃燒后形成的固態(tài)殘余物的統(tǒng)稱 a.含量:535% b.運(yùn)行:使燃料發(fā)熱量下降,妨礙可燃物質(zhì)與氧氣的接觸. 煙氣速度高時(shí)會(huì)引起飛灰對受熱面的磨損. 煙氣速度低時(shí)會(huì)引起積灰. 灰分是影響燃煤質(zhì)量的主要成分.,6.水分(M),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 內(nèi)部水分(固有水分)-空氣風(fēng)干狀態(tài)下仍殘留煤中

10、的水分 分析水分:煤在規(guī)定溫度和相對濕度下進(jìn)行自然干燥,干燥后煤樣中所含有的內(nèi)部水分 c.運(yùn)行:不利燃燒,燃燒溫度下降,引起低溫受熱面的積灰和腐蝕,煤粉制備困難,煙氣量上升,電耗上升,(二) 煤的工業(yè)分析成分 煤的元素分析及水分、灰分含量是鍋爐燃燒計(jì)算的依據(jù)，但它們并不能直接反映出煤的燃燒特性，也不能充分確定煤的性質(zhì)。另外也比較復(fù)雜。 M、V、FC、A等四種成分的質(zhì)量百分 數(shù)，稱為煤的工業(yè)分析。既能反映煤在燃燒方面的某些特性，又是我國電廠用煤分類的重要依據(jù)。 煤的工業(yè)分析要在一定條件下進(jìn)行。,煤的工業(yè)分析實(shí)驗(yàn),是鍋爐設(shè)計(jì)、灰渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和鍋爐燃燒調(diào)整的重要依據(jù)，是燃料分析的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 它通過規(guī)定

11、的實(shí)驗(yàn)條件測定煤中水分灰分揮發(fā)分和固定碳質(zhì)量含量的百分?jǐn)?shù)，并觀察評判焦碳的粘結(jié)特征 通過煤的工業(yè)分析實(shí)驗(yàn)鞏固概念，使學(xué)生掌握煤的工業(yè)分析方法 在明確規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下（GB/T212-2001煤的工業(yè)分析方法）測定煤中水分灰分揮發(fā)分,并由此計(jì)算得到固定碳的質(zhì)量含量百分?jǐn)?shù)。,M：外在（表面）；內(nèi)在（固有） V：將分析煤樣放入帶蓋的坩堝內(nèi)， 在900+10的馬弗爐恒溫區(qū)中，隔絕空氣加熱7min,所失去的質(zhì)量減去該樣水分的質(zhì)量即為揮發(fā)分質(zhì)量。 不同碳化程度的煤，揮發(fā)分析出的溫度和數(shù)量不同。不同種類的煤，其V燃燒時(shí)放出的熱量相差很大，低的只有17000，高的71000kJ/kg。 是煤的重要成分特性，分

12、類的主要依據(jù)。同時(shí)，對煤的著火、燃燒影響很大。 無煙煤: Vdaf=2-10%(最小) 褐煤: Vdaf=37-60%(最多) 為什么說V愈多的煤，愈容易著火，燃燒也易于完全？,焦 碳,煤中水分與揮發(fā)分逸出后留下的固體物質(zhì)叫焦碳：焦碳=灰分+固定碳 將焦炭質(zhì)量減去灰分質(zhì)量便是固定碳質(zhì)量 焦碳的黏結(jié)性與強(qiáng)度稱為煤的焦結(jié)性，重要特性，對層燃爐的燃燒過程影響較大,2-2 燃料的成分基準(zhǔn)與換算,一、燃料的成分基準(zhǔn) 煤中水分和灰分的含量會(huì)隨外界條件而變化，其他成分的百分量也隨之變化，所以，在說明煤中各種成分的百分含量時(shí)，必須同時(shí)注明百分?jǐn)?shù)的基準(zhǔn)，常用的基準(zhǔn)有以下四種： 1. 收到基（應(yīng)用基） 即以運(yùn)送到

13、廠內(nèi)時(shí)的煤為基準(zhǔn)的各種成分含量.用角碼“ar”表示。以包括全部水分和灰分的燃料作100%的成分。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% （鍋爐熱力計(jì)算時(shí)，原煤水分用收到基表示）,2.空氣干燥基（分析基,air dry）,煤在室溫大于20，相對濕度60%的條件下，會(huì)失去外部水分，以此樣品為基準(zhǔn)測得的各種成分含量稱為，以角碼“ad”表示。 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行燃料分析(除去自然干燥水分后)時(shí)的燃料成分。 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100% 不用煤種的水分常用Mad（Wf ）表示,可排除開采,運(yùn)輸和儲(chǔ)存等對煤的水分含量的影響,3.干燥基(dry),將煤中水分全部去掉，以此樣品為基準(zhǔn)測得的各種成分含量稱為，以角碼“d”表示