1、鍋爐及鍋爐房設(shè)備,鍋爐及鍋爐房設(shè)備,南 京 師 范 大 學(xué) 動(dòng) 力 工 程 學(xué) 院 二oo四 年 二 月,第一章 基本知識(shí),第二章 燃料及燃燒計(jì)算,第三章 鍋爐熱平衡,第四章 燃燒原理及燃燒設(shè)備,第五章 鍋爐本體布置及熱力計(jì)算,第六章 鍋爐設(shè)備的空氣動(dòng)力計(jì)算,第七章 鍋爐受壓元件的強(qiáng)度計(jì)算,第八章 鍋爐水循環(huán)及汽水分離,退 出,鍋爐及鍋爐房設(shè)備 15章,第九章 鍋爐化學(xué)水處理,第十章 鍋爐房設(shè)備及其布置,1.1 概述,1.2 鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程,1.3 鍋爐基本特性,1.4 鍋爐房設(shè)備的組成,1.5 鍋爐發(fā)展簡史,返 回,第一章 基本知識(shí),1.1 概述,發(fā)電廠鍋爐部分示意圖,第一章,1

2、.1 概述,一、什么是鍋爐 生產(chǎn)蒸汽或熱水的換熱設(shè)備 任務(wù)：燃料（煤、油、天然氣等）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能 二、鍋爐的重要性 1鍋爐及鍋爐房是供熱系統(tǒng)中熱源產(chǎn)生的主要設(shè)備 2鍋爐是化工、石化、冶金、輕紡、造紙等工礦企業(yè)主要?jiǎng)?力及供熱設(shè)備 3鍋爐是能源工業(yè)發(fā)展的主要組成部分火力發(fā)電站三大主機(jī)之一,第一章,1.1 概述,4鍋爐及鍋爐房設(shè)備在節(jié)能、環(huán)保等科技改造及研究方面具有重要地位 三、鍋爐的分類 1根據(jù)用途的不同分為： 電站鍋爐在火電廠，蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電 工業(yè)鍋爐用于工業(yè)及采暖 動(dòng)力鍋爐驅(qū)動(dòng)蒸汽動(dòng)力裝置 2按載熱工質(zhì)的不同分為： 蒸汽鍋爐 熱水鍋爐,第一章,1.1 概述,3按能源分為： 燃煤鍋

3、爐 燃油鍋爐 燃?xì)忮仩t 廢熱鍋爐 太陽能鍋爐 4按燃燒方式分； 5按出口介質(zhì)壓力分； 6按鍋爐容量大小分； 7按介質(zhì)流動(dòng)方式分； 8按組裝方式分； 9按換熱方式分 四、鍋爐工業(yè)的研究方向及本專業(yè)的學(xué)習(xí)重點(diǎn) 節(jié)能降耗，提高效率 防止和降低環(huán)境污染，開發(fā)新的潔凈燃燒技術(shù) 合理有效地利用地方燃料,提高機(jī)械化、自動(dòng)化水平 重點(diǎn)在于基本原理的理解和學(xué)習(xí)，方法的應(yīng)用,第一章,1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程,一、基本結(jié)構(gòu) 1. 鍋爐本體 構(gòu)成鍋爐的基本組成部分稱為鍋爐本體，由汽鍋、爐子及安全附件組成。 1）汽鍋鍋爐本體中汽水系統(tǒng)，高溫燃燒產(chǎn)物煙氣通過受熱面將熱量傳遞給汽鍋內(nèi)溫度較低的水，水被加熱，沸騰汽化

4、，生成蒸汽。 2）爐子鍋爐本體中燃燒設(shè)備，燃燒將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能 3）安全附件水位計(jì)、壓力表、安全閥 2鍋爐金屬鋼架及平臺(tái)樓梯 二、鍋爐的工作過程 1. 燃料的燃燒過程,第一章,1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程,定義：燃料在爐內(nèi)（燃燒室內(nèi)）燃燒生成高溫?zé)煔?，并排出灰渣的過程 高溫?zé)煔?給煤斗 燃料（煤） 爐排面（燃燒室） 除渣板（入灰渣斗） 空氣 在一定的燃燒燒設(shè)備內(nèi)，正常燃燒應(yīng)具備的條件： 高溫環(huán)境 必需的空氣量及空氣與燃料的良好混合 燃料的供應(yīng)機(jī)灰渣和煙氣的排放,第一章,1.2鍋爐的基本結(jié)構(gòu)及其工作過程,2. 煙氣向水(汽等工質(zhì))的傳熱過程 輻射 輻射+對(duì)流 對(duì)流 高溫?zé)煔?水冷壁

5、過熱器（凝渣管） 對(duì)流管束 對(duì)流 尾部受熱面(省、空) 除塵 引風(fēng)機(jī) 煙囪 3. 工質(zhì)(水)的加熱和汽化過程蒸汽的生產(chǎn)過程 1）給水：水 省煤器 汽鍋 2）水循環(huán)：汽鍋 下降管 下集箱 水冷壁 3）汽水分離,第一章,1.3 鍋爐基本特性,一、鍋爐容量 1蒸發(fā)量（產(chǎn)熱量）：鍋爐每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽（熱水）流量 2額定蒸發(fā)量（產(chǎn)熱量）：鍋爐在額定參數(shù)(壓力、溫度_和保證一定熱效率下，每小時(shí)最大連續(xù)蒸發(fā)量(產(chǎn)熱量)，符號(hào)D(Q)，單位t/h（kJ/h，MW）。 二、蒸汽(熱水)參數(shù) 1蒸汽參數(shù) 鍋爐出口處蒸汽的額定壓力(表壓)和溫度，符號(hào)p(t)；單位MPa,。 2熱水參數(shù) 鍋爐出口處熱水的額定壓力(

6、表壓)和溫度及回水溫度。,第一章,1.3 鍋爐基本特性,三、受熱面蒸發(fā)率、受熱面發(fā)熱率 1受熱面蒸發(fā)率 每m2蒸發(fā)受熱面每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量，符號(hào)D/H；單位kg/m2h 2受熱面發(fā)熱率 每m2受熱面每小時(shí)所產(chǎn)生的(熱水)熱量，符號(hào)Q/H；單位kJ/m2h 四、鍋爐熱效率 每小時(shí)送進(jìn)鍋爐的燃料（全部完全燃燒時(shí)）所能發(fā)出的熱量中有有百分之幾被用來產(chǎn)生蒸汽或加熱水，以符號(hào)或表示。,第一章,1.3 鍋爐基本特性,五、鍋爐型號(hào)表示方法 鍋爐型號(hào)由三部分組成，各部分之間用短橫線相連。,第一部分：表示鍋爐型式，燃燒方式和蒸發(fā)量，共分三段： 第一段用兩個(gè)漢語拼音字母代表鍋爐本體型式； 第二段用一個(gè)漢語拼音代

7、表燃燒方式； 第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸發(fā)量。,第一章,1.3 鍋爐基本特性,第二部分：表示蒸汽(或熱水)參數(shù)，共分兩段，中間一斜線分開。 第一段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示額定蒸汽壓力或允許工作壓力； 第二段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示過熱蒸汽(或熱水)溫度，飽和蒸汽二段 第三部分：表示燃料種類，以拼音字母和羅馬字分別代表燃料 類別和分類。 舉例： : 雙鍋筒橫置式鏈條爐排鍋爐，額定蒸發(fā)量為10t/h，額定 壓力為1.25MPa，出口過熱蒸汽溫度為飽和溫度，燃用類煙煤。 : 強(qiáng)制循環(huán)室燃鍋爐，額定熱功率為120MW，允許工作壓力為0.8MPa，出水溫度130，進(jìn)水溫度為80，燃料為油。,第一章,1.4 鍋爐房設(shè)備的組

8、成,一、鍋爐房設(shè)備 包括鍋爐本體及其輔助設(shè)備。 鍋爐本體設(shè)備包括：汽鍋、爐子、蒸汽過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。 鍋爐附加受熱面：蒸汽過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器 鍋爐尾部受熱面：省煤器和空氣預(yù)熱器 二、鍋爐房輔助設(shè)備 1運(yùn)煤、除灰系統(tǒng) 2送引風(fēng)系統(tǒng) 3水、汽系統(tǒng)(包括排污系統(tǒng)) 4儀表控制系統(tǒng),第一章,1.4 鍋爐房設(shè)備的組成,第一章,1.5 鍋爐發(fā)展簡史,鍋爐沿著兩個(gè)方向發(fā)展： a)在鍋筒內(nèi)部增加受熱面，形成煙管鍋爐系列； b)在鍋筒外部發(fā)展受熱面，形成水管鍋爐系列。 鍋爐發(fā)展的一大飛躍 一、煙管鍋爐 二、水管鍋爐 三、快裝鍋爐,第一章,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),2.2 煤的燃燒特性,2

9、.3 鍋爐燃料,2.4 燃料的燃燒計(jì)算,返 回,第二章 燃料及燃燒計(jì)算,2.5 鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣分析及其應(yīng)用,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),第二章,一、燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì) 燃料（s、l、g） 可燃基：高分子化合物，成分C、H、O、N、S 惰性基：多種礦物質(zhì) 灰分 1碳(C)：主要的燃燒成分，約占5095%， kJ/kg。純碳燃點(diǎn)高，燃燒緩慢。燃料中的碳多以化合物形式存在 2氫(H)：重要的燃燒成分，煤中約占28%， kJ/kg。十分容易著火，燃燒迅速，易爆。液體和氣體燃料氫含量較高約占從百分之十幾到幾十不等，燃燒室易析出碳黑而冒黑煙。 3硫(S)：是燃料中的有害成分，約占可燃成分的8%，k

10、J/kg，燃燒后的產(chǎn)物是,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),SO2、SO3，與水蒸汽相遇會(huì)生成亞硫酸和硫酸。 1）SO2、SO3排放造成大氣污染 2）鍋爐尾部受熱面造成低溫腐蝕 4氧和氮 氧和氮是不可燃成分。約占40%，含氧量隨煤化程度增高而明顯減少。 氮主要以有機(jī)氮形態(tài)存在，約占0.52%。高溫燃燒生成NOx，有害。,第二章,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),5水分(Water、Moisture)：燃料中的主要雜質(zhì)，約占560%。 1） 水分進(jìn)入爐內(nèi)吸熱汽化成水蒸汽，對(duì)燃燒不利； 2）在煙氣露點(diǎn)時(shí)，水蒸氣與SO2、SO3生成亞硫酸和硫酸，造成低溫腐蝕； 3） 6灰分(Ash) 燃料中主要不可燃的

11、礦物雜質(zhì)成分，與成煤條件、開采方式、運(yùn)輸條件 1） 可燃物減少， ，著火困難，灰渣量增加，運(yùn)行操作繁重； 2） ，爐內(nèi)易結(jié)渣，使受熱面?zhèn)鳠釔夯?3）,第二章,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),二、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)及換算 1燃料成分表示方法 1）應(yīng)用基以進(jìn)入鍋爐房準(zhǔn)備燃燒的煤為分析基準(zhǔn)，以次為100% 燃料的應(yīng)用基成分是鍋爐燃用燃料的實(shí)際應(yīng)用成分，用于鍋爐的燃燒、傳熱、通風(fēng)和熱工試驗(yàn)的計(jì)算。 2）分析基在實(shí)驗(yàn)室條件下（室溫20，相對(duì)濕度60%）， 風(fēng)干后的煤樣作為分析基準(zhǔn) 3）干燥基除去全部水分后的煤作為分析基準(zhǔn) 4）可燃基將變化較大，對(duì)燃燒不利的雜質(zhì)灰分和水分除去后的煤作為分析基準(zhǔn) aa

12、a,第二章,2.1 燃料的化學(xué)成分及其性質(zhì),4）可燃基將變化較大，對(duì)燃燒不利的雜質(zhì)灰分和水分除去后的煤作為分析基準(zhǔn) 燃料的可燃基成分不再受水分和灰分變化的影響，是種穩(wěn)定的組成成分，常用于判斷煤的燃燒特性和進(jìn)行煤的分類的依據(jù)，如可燃基揮發(fā)分Vr。煤礦提供的煤質(zhì)成分，通常也是可燃基各組成成分。上述基準(zhǔn)的換算關(guān)系如圖2-1 2燃料成分各種表示方法之間的換算 1）換算方法 2）換算系數(shù)k：見平衡4表2-1 3全水分計(jì)算方法 全水分是分析基水分和應(yīng)用基風(fēng)干水分之和，由于其基準(zhǔn)不同，需換算： % 或%,第二章,2.2 煤的燃燒特性,煤的燃燒特性 一、煤在爐內(nèi)加熱燃燒過程 1預(yù)熱和干燥 2揮發(fā)物的逸出 3焦

13、炭的形成 4灰渣的形成 二、煤的工業(yè)分析 1. 水分(Wy) 內(nèi)在水分 外在水分 2揮發(fā)分(Vr)失去水分的干燥煤樣，在隔絕空氣的條件下， 加熱到一定溫度時(shí)，析出的氣態(tài)物質(zhì)的百分含量。 1）揮發(fā)分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃?xì)怏w和少 量 O2、CO2和N2組成； 2) 揮發(fā)分時(shí)煤分類的主要依據(jù),第二章,2.2 煤的燃燒特性,3) 煤中揮發(fā)分逸出后，如與空氣混合不良，在高溫缺氧條件下 易化合成難以燃燒的高分子復(fù)合烴，產(chǎn)生碳黑，造成大量黑煙， 3灰分(Ag)焦炭燃燒后的殘留物質(zhì) 4固定碳(Cgd)焦炭中的可燃物質(zhì)，焦炭燃燒主要是固定碳的燃燒,第二章,2.2 煤的燃燒特性,三、焦炭的

14、性質(zhì)焦結(jié)性 焦炭煤在隔絕空氣加熱時(shí)，水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出后固體殘余物質(zhì)。 焦結(jié)性由于煤種不同，焦炭的物理性質(zhì)、外觀等各不相同焦結(jié)性狀 1焦炭結(jié)構(gòu)特征 1） 粉狀 2） 粘結(jié) 3） 弱粘結(jié) 4） 不熔融粘結(jié) 5） 不膨脹熔融粘結(jié) 6） 微膨脹熔融粘結(jié) 7） 膨脹熔融粘結(jié) 8） 強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié),第二章,2.2 煤的燃燒特性,2焦結(jié)性對(duì)層燃爐燃燒過程的影響 1）粉狀焦炭堆積緊密，妨礙空氣流動(dòng) 煙氣流速過大，易被氣流攜帶，形成火床火口； 煙氣流速過小，燃燒通風(fēng)不暢，易從通風(fēng)孔隙中漏入灰坑 2）強(qiáng)焦結(jié)性煤揮發(fā)分逸出后，焦炭呈熔融狀態(tài)，粘結(jié)成片 內(nèi)部固定碳難于空氣接觸而燃盡； 燃燒層通風(fēng)不暢 四、灰分的熔

15、融特性灰熔點(diǎn) 灰分：焦炭燃燒后的殘留物質(zhì)。 灰分的組成：SiO2、Al2O3、各種氧化鐵、CaO、MgO、K2O、Na2O等，不是單一物質(zhì)，無固定熔點(diǎn)，采用角錐法測定特征溫度,第二章,2.2 煤的燃燒特性,t1變形溫度：測試角錐開始變園或彎曲時(shí)的溫度 1. t2軟化溫度：灰錐頂彎曲道平盤上或呈半球形時(shí)的溫度 t3流動(dòng)溫度：灰錐熔融倒在平盤上，并開始流動(dòng)時(shí)的溫度,易熔性灰分 2. 可熔性灰分 難熔性灰分 3為避免爐膛出口結(jié)渣，要求鍋爐設(shè)計(jì)或運(yùn)行時(shí)， ,第二章,2.2 煤的燃燒特性,五、煤的可磨性衡量煤的機(jī)械強(qiáng)度的特性 可磨性系數(shù)：以風(fēng)干狀態(tài)下的硬質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)煤（一般以難磨的無煙煤Kkm=1為基準(zhǔn)）與待

16、磨煤在相同顆粒度的情況下，磨制成相同細(xì)度的煤粉，各自電耗量之比。 為易磨煤 為難磨煤 六、發(fā)熱量 1燃料的發(fā)熱量Q：單位質(zhì)量的固體、液體燃料，在完全燃燒時(shí)所放出的熱量(kJ/kg)；單位容積的氣體燃料在完全燃燒時(shí)所發(fā)出的熱量（kJ/Nm3） 2高位發(fā)熱量 ：每公斤燃料完全燃燒后所放出的熱量，含所生產(chǎn)水蒸汽汽化潛熱，(kJ/kg),第二章,2.2 煤的燃燒特性,3低位發(fā)熱量 ：每公斤燃料完全燃燒后所放出的熱量，扣除隨煙氣帶走的水蒸汽的汽化潛熱的熱量，(kJ/kg) 水分來自：H與氧的反應(yīng)；燃料中的含水量Wy 4各成分分析的高、低位發(fā)熱量間的關(guān)系 1） 2） 3） 4） 5發(fā)熱量的測定 采用氧彈測

17、熱儀p16 圖2-2 6發(fā)熱量的計(jì)算,kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg,第二章,2.2 煤的燃燒特性,1) 門捷列夫經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 kJ/kg 2）煤碳科學(xué)研究院（p16 式2-12） 3）計(jì)算值與實(shí)測值的誤差 當(dāng) 時(shí)， kJ/kg 當(dāng) 時(shí)， kJ/kg 7標(biāo)準(zhǔn)煤國際上法定的能量折算單位，即 kJ/kg kg/h 8折算灰分和折算水分 在討論雜質(zhì)(水分、灰分)對(duì)鍋爐工作的影響時(shí),使用其折算值更合理,第二章,2.2 煤的燃燒特性,1）折算水分煤低位應(yīng)用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對(duì)應(yīng)的水分。 %； 為高水分燃料 2）折算灰分煤低位應(yīng)用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對(duì)應(yīng)的灰分

18、 %； 為高灰分燃料 3）折算硫分煤低位應(yīng)用基發(fā)熱量中每4186.8kJ熱量所對(duì)應(yīng)的硫分 %； 為高硫分燃料,第二章,2.2 煤的燃燒特性,9發(fā)熱量作為煤種細(xì)分類的依據(jù)之一 揮發(fā)分和應(yīng)用基低位發(fā)熱量,第二章,2.3 鍋爐燃料,二、燃料油 鍋爐燃用的液體燃料主要是重油和渣油。 重油是石油提煉汽油、煤油和柴油后的剩余物， 渣油是進(jìn)一步提煉后的剩余物。 1重油 重油的成分與煤一樣，也是由碳、氫、氧、氮、硫和灰分、水分組成。它的主要元素成分是碳和氫，其含量甚高(Cr=8187%，Hr=1114%)，而灰分、水分的含量很少，其發(fā)熱量高而穩(wěn)定,通常,一、煤炭 分類見2.2，介紹各種煤的特性 1. 褐煤 2. 煙煤 3. 貧煤