锅炉原理__第2章燃料及燃烧产物解析
循环流化床锅炉原理-第二章-流体动力学
摩擦阻力＝ C D •
4.气固分离装置 从CFBB炉膛出来的烟气中含有大量未燃煤颗粒，若不 把这些未燃燃料从烟气中分离出来，不仅影响燃烧效率， 而且会对尾部烟道及尾部受热面造成十分严重的磨损。 因此，CFBB在常规流化床锅炉的基础上增加了气固分离 装置及返料装置,以把未燃颗粒从烟气中分离出来并送 入炉膛继续燃烧。
5. 排渣装置 CFBB正常运行时要求维持一定的床层厚度。床层 太厚不利于燃料进入流化状态，同时也加大了送风电 耗。相反，床层太薄又容易把床料及燃料吹跑，无法 形成床层。CFBB是通过排渣装置来控制床层厚度的， 床层增厚则加大排渣，床层减薄则减少排渣量。
as 为颗粒表面积和体积之比。 对于球形颗粒:
as = 4π R 2
4 π 3
R3
=
6 Dp
4 ε Dh = (1 − ε ) D p 6
因此对于层流:
∆p = 72µ Lu 0 (1 − ε )2 D2 p
ε3
床层压降的计算
实际上，上式没有考虑曲折路径∆L比较长。实验数 据获得的常数150应替代72. 获得Blake-Kozeny 等式.
2.密相区 布风板上部，床层下部的炉膛空间称为密相区。密相 区中煤及石灰石的浓度很大，燃料与空气的反应主要 发生在密相区。为了达到脱硫效果，密相区的温度一 般控制在850℃－900℃。由于密相区中只送入部分助 燃空气，故该区燃烧反应处于还原性气氛中。燃料中 的大颗粒物质在重力的作用下在密相反应区进行上、 下往返运动，不断地与空气发生反应，当颗粒尺寸减 小到一定程度时，气流对颗粒的气动力大于颗粒的重 力及运动阻力，颗粒进入稀相区继续燃烧。
锅炉结构及原理
荷,使烟道余热锅炉平 稳运行.
2.4 燃气联合循环余热锅炉
2.4 燃气联合循环余热锅炉
你的丑和你的脸没有关系。 自己打败自己是最可悲的失败，自己战胜自己是最可贵的胜利。 读书破万卷，下笔如有神。——杜甫 成功的道路上充满荆棘，苦战方能成功。 世上所有美好的感情加在一起，也抵不上一桩高尚的行动。 带着知识走向学生，不如带着学生走向知识。——牛传明 情执是苦恼的原因，放下情执，你才能得到自在。 立志欲坚不欲锐，成功在久不在速。——张孝祥 人若软弱就是自己最大的敌人；人若勇敢就是自己最好的朋友。 崇高的理想就象生长在高山上的鲜花。如果要搞下它，勤奋才能是攀登的绳索。 以解决自己的问题为目标，这是一个实实在在的道理，正视自己的问题，设法解决它，这是成功的捷径。谁能塌下心来把目光凝集在一个个小漏洞 、小障碍上，谁就先迈出了一大步。 努力向上的开拓，才使弯曲的竹鞭化作了笔直的毛竹。
2.3 转炉烟道余热锅炉
2.3 转炉烟道余热锅炉
蓄热器 往复式炉• 排垃圾蓄焚烧热炉的器余热是锅炉一介绍种变压湿
烧结余热锅炉技术参数
式蓄热装置,其工作原 二 恶 英 排 出 控 制 的 ３Ｔ
从炉排之间落下来的铝很少、以及高速空气让它冷却而细粒化。 焚烧炉的卧式布置余热锅炉结构图
T2 ： 2 秒 滞理留为通过改变工作压力
第2章 锅炉燃料及热力辅助计算=锅炉原理 =华中科技大学
挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近 无烟煤；
劣质烟煤 挥发份20～30%；但水分高，灰分更高的烟煤 发热 量低，为11000～12500 kJ/kg
这两种烟煤着火及燃烧均较困难
燃料的燃烧工况
理论工况 燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧
燃烧产物（烟气）组成成分
理论烟气量
CO2、SO2、N2和H2O
煤 的 灰 分 特 性
煤的灰分特性
用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定 灰的变形温度 DT（原t1） 灰的软化温度 ST（原t2） 灰的流动温度 FT（原t3）
灰分特性影响因素
煤灰的化学组成
煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低
煤灰周围高温介质的性质 氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低
燃烧所需要的空气量
理论空气量 V
0
1kg 燃料完全燃烧时所需要的最小空气量(无剩余
氧)可通过燃料中可燃元素（C、H、S）的燃烧化学反应方程式求得
V 0 1 (1.866 C a r 5.56 H a r 0.7 S a r - 0.7 O a r ) 0.21 100 100 100 100
煤 的 分 类
我国煤的主要分类指标 干燥无灰基挥发分Vdaf含量
可分为三大类：褐煤（ Vdaf含量＞37% ）、烟煤（ Vdaf含量＞10% ）、 无烟煤（ Vdaf含量≤10% ）
锅炉第二章题库答案
第二章燃料与燃烧计算
一、名词解释
1、发热量：单位质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量。
2、高位发热量：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，包括燃料燃烧时所生成的水蒸气的汽化潜热。
3、低位发热量：高位发热量中扣除全部水蒸气的汽化潜热后的发热量。
4、标准煤：规定收到基低位发热量Qnet，ar =29308kJ/kg的煤。
6、煤的挥发分：失去水分的干燥煤样置于隔绝空气的环境下加热至一定温度时，煤中的有机物分
解而析出的气态物质的百分数含量。
7、油的闪点：油气与空气的混合物与明火接触发生短暂的闪光时对应的油温。
8、完全燃烧：燃烧产物中不再含有可燃物的燃烧。
9、不完全燃烧：指燃料的燃烧产物中还含有某些可燃物质的燃烧。
10、理论空气量：1kg收到基燃料完全燃烧，而又无过剩氧存在时所需的空气量。
11、过量空气系数：实际供给的空气量与理论空气量的比值。
12、理论烟气量：供给燃料以理论空气量，燃料达到完全燃烧，烟气中只含有二氧化碳、二氧化
硫、水蒸气及氮气四中气体时烟气所具有的体积
13、烟气焓：1kg固体、液体燃料或标准状态下1m³气体燃料燃烧生成的烟气在等压下从0℃加热到
某一温度所需的热量。
二、填空
1、煤的元素分析法测定煤的组成成分有碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分，其中碳、氢、硫是可燃成分，硫是有害成分。
2、煤的工业分析成分有水分、挥发分、固定碳和灰分。
3、表征灰的熔融特性的四个特征温度为变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。
4、煤的炭化程度越深，其挥发分含量越少，着火温度越高，点火与燃烧就越困
难。
5、煤的成分分析基准常用的有收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。
第二章：燃料与燃烧计算
4.实际烟气量的焓
沈阳建筑大学教案用纸
教学内容及过程
0 Iy = Iy + 0 I k = I y +（ α -1） I k0
第
页
备 注
在计算 α 应该注意 α 是变化 则在漏风系数的含义 而 α 的选取遵循如下原则
？？？
α = α 2 - α1
1.求 Vy 烟气燃烧系数 α 平 =（ α1 + α 2 ）/2 2.求 I y 采用受热面？？的 α 3.在计算 I y 时应估计受热面的烟气的温度范围。 例如：炉膛 800-900 0 C 烟道 θ y ≤ 300
100 − W fy 100 )
设风干后留在煤中的水分为 Wny ，用分析基表示， 但 W fy ≠ W f 。直观上看有如下关系：即（1） W y = W fy + Wny 设法用 W f 表示 Wny ，则有 W f ＝
Wny 100 − W fy ×100% 100 − W fy 100
所以 Wnf ＝ W f
1.293*d/1000*22.4=0.00161d
Nm3 / Nm3 干空气
1.293kg/ Nm3 干空气
d 克水蒸汽/kg 干空气
水蒸汽比容 v=1.24 Nm3 水蒸汽/kg 水汽
沈阳建筑大学教案用纸
教学内容及过程
Gwh 水汽/kg =22.4 Gwh /18=1.24 Gwh
第二章 燃料及燃料燃烧计算
23
（二）灰的熔融特性
灰熔点对锅炉工作的影响
软化温度ST<12000C 称为易熔灰，宜采用液态排渣方式；
软化温度ST>14000C 称为难熔灰，宜采用固态排渣； 软化温度12000C<ST<14000C 采用固态排渣； ST－DT<1000C 称为短渣，适于固态排渣煤粉炉； ST－DT>2000C 称为长渣，适于液态排渣炉。
力氧的氧弹中并使其燃烧，氧
弹沉没于水中，根据水温升计 算出煤的干燥基定容高位发热 量Qar,gr。
换算为低位发热量：
Q Q 94 . 2 S 0 . 0063 Q 25 . 1 9 H M a , n , p d et a , g d r a d a , g d r a d a d
第二章 燃料及燃料燃烧计算
燃料的成分及其主要特性 燃料燃烧计算 烟气分析方法 空气和烟气焓的计算
1
§2.1 燃料的成分及其主要特性
燃料:
核燃料 有机燃料 固体燃料（煤、木料、油页岩等）
有机燃料 :
液体燃料（石油及其产品） 气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气等）
电厂锅炉以煤为主要燃料，并尽量利用水分和灰分含
折算水分
M ar M 4190 % ar ,zs Q ar ,net ,p
Mar,zs>8% Aar,zs>4% Sar,zs>0.2%
第二章 燃烧与大气污染
实际烟气量＝理论烟气量＋过剩空气量 Vfg=Vfg0+(α-1)Va0 理论烟气量可由燃烧方程计算，如CH4燃烧：
CH4 2O2 7.56N2 CO2 2H2O 7.56N2
1mol的CH4完全燃烧产生10.56mol的烟气。根据理 想气体定律，近似认为烟气中各组分的摩尔比等于体 积比，所以1m3的甲烷完全燃烧产生10.56m3的烟气， 假设空气过剩系数为1.05，则 Vfg=Vfg0+(α-1)Va0=10.56+(1.05-1)×9.56 =11.04 m3
非常规燃料
城市固体废弃物；
商业和工业固体废弃物； 农业废物及农村废物； 水生植物和水生废物； 污泥处理厂废物； 可燃性工业和采矿废物； 天然存在的含碳的和含量碳氢的资源； 合成燃料
第二节 燃料燃烧过程
燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量 （光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化成为 相应的氧化物。
燃烧所需时间
燃料与空气的混合条件（Turbulence ）：混合条件即燃 料与空气的混合程度，一般取决于空气的湍流度。若混 合不充分，部分燃料在富燃条件下燃烧，将导致不完全 燃烧产物的产生 。 对于固体燃料的燃烧，湍流有助于
破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层，从而提高表 面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。
锅炉结构、原理与操作
天津杨柳青热电厂
大唐宁德电厂 2*600+2*660+2*1000
2006年11月28日，我国首台国产百万千瓦超超临界发电机组——华能玉环电厂一号机组，顺利经过 (2004年6月）土建、安装、调试、并网试运行阶段，正式投入商业运行。
一期工程建设两台100万千瓦超超临界燃煤机组，总投资约96亿元。机组主蒸汽压力达到26.25兆帕， 主蒸汽和再热蒸汽温度达到600度，机组热效率高达45%以上，供电煤耗设计值为285.6克/千瓦时， 比全国平均水平低84.4克/千瓦时，达到了国际先进水平，是目前国内单机容量最大、运行参数和效 率最高的燃煤发电机组。该工程在热效率高，排放少的同时，同步建设脱硫装置，脱硫效率为95%， 二氧化硫排放量为0.134克/千瓦时；工程设有除尘效率为99.7%的静电除尘器，使烟尘排放量达到 0.114克/千瓦时；采用低氮燃烧技术，氮氧化合物排放量仅为1.09克/千瓦时，上述指标均远低于 2005年全国火电厂单位发电量二氧化硫（6.49克/千瓦时）、烟尘（1.76克/千瓦时）和氮氧化物 （3.18克/千瓦时）的排放水平。
垃圾电厂
临海垃圾发电厂 电厂选用二台350t/d焚烧 炉，发电装机容量12,000 千瓦，设计日处理生活垃 圾700吨。。
燃料
• 燃料:燃烧时能发出热量的物质.电厂锅炉是耗用大 量燃料的动力设备，其工作的安全性和经济性与 燃料性质密切相关，因此，了解燃料的性质及其 对锅炉运行的影响是十分必要的。 • 按其形态有固态/液态/气态. 电厂以煤为主. • 煤的成分:一 元素分析 C 炭H 氢O 氧N氮 S硫 M水 A灰
锅炉学 第二章燃料及特性
不同基准高位发热量之间的换算可以利用表2-1 我国在锅炉的有关计算中采用低位发热量。
高位发热量与低位发热量之间的关系为：
9 H ar M ar Qar ,net Qar ,gr 2510 Qar ,gr 25.19 H ar M ar 100 100 KJ ； 式中： 2510－水的汽化潜热， Kg 9 H ar — 1Kg煤中的氢燃烧生成的水 蒸气的质量， 100 2 H 2 O2 2 H 2O ( 1KgH 2 9 KgH 2O );
4、工业分析
• （二）、工业分析过程 1、水分（外部水分和内部水分） 全水分测定：将原煤样置于105℃～110℃（褐煤 温度应为145 ℃）的烘箱内2h，使之干燥至恒重， 所失去的重量。
2、挥发分
将失去水分的煤样，在（900±10 ℃）的温度下， 隔绝空气加热7min，失去的重量。 3、固定碳和灰分
3、干燥基
以假想无水状态煤为基准，以下角称 d 表示。由 于已不受水分的影响，灰分含量百分数相比较稳 定，可用于比较两种煤的含灰量。 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% FCd+Vd+Ad=100% 4、干燥无灰基 以假想无水、无灰状态的煤为基准，以下角称 daf表示。由于不受水分、灰分影响，常用于比较 两种煤中的碳、氢、氧、氮、硫成分含量的多少。 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100% FCdaf+Vdaf=100%
第二章 燃料及燃料燃烧计算
挥发份对煤的着火、燃烧的影响
焦炭的性质——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
焦炭结构特征 1） 粉状 3） 弱粘结 5） 不膨胀熔融粘结 7） 膨胀熔融粘结
2） 4） 6） 8）
粘结 不熔融粘结 微膨胀熔融粘结 强膨胀熔融粘结
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） M Vy Vpy q2
挥发份： 失去水分的煤样在隔绝空气的条件下加热到一定温度时， 煤分解逸出的部分可燃质和矿物质。 主要成分是CO、CO2、CmHn、H2等。 收到基挥发份含量在5%~40%之间。 挥发份的测定
1.收到基ar； 表示燃料中全部成分的质量百分数总和 是锅炉燃料燃烧计算的原始依据。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 2.空气干燥基ad； 表示在不含外在水分的条件下，燃料各组成成分的质量 百分数总和， 是实验室煤质分析所用煤样的成分组成。
Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
气体燃料 气体燃料的种类
气田气(纯天然气) — —从气井开采出来 天然气 石油气(石油伴生气) — —伴随石油一起开采出来 凝析气田气 — —含石油轻质馏分 煤矿矿井气 — —从井下煤层抽出 干馏煤气 — —利用焦炉、炭化炉等对煤进行干馏而得到 人工燃气气化煤气 — —煤在高温下与气化剂反应所生产的燃气。如水煤气、发生炉煤气、压力气化 油制气 — —用石油系原料经热加工制成的燃气总称。采用重油或渣油，作掺混气或缓冲气 高炉煤气和转炉煤气 — —冶金企业炼铁、炼钢的副产气 液化石油气 — —从油、气开采或石油加工过程中获得。炼油厂催化裂化气中提取。 主要组分C3 H 8、C3 H 6等 — —各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物作用下产生的可燃气体 生物气（沼气）
锅炉题和答案
第一章：绪论
1、计算1台1025t/h 亚临界压力自然循环锅炉的年耗煤量、灰渣排放量。已知，锅炉每年的运行小时数为6000h ，每小时耗煤128t ，煤的收到基灰分为A ar =8%。答：解：（1）每年的煤耗量
Ba=6000×128=76.8×104×8/100=6.144×104（t/a ）
（2）每年的灰渣（飞灰、沉降灰、底渣之和）排放量
44hz 8
76.810 6.14410(/)100100
ar a
A M
B t a ==⨯⨯=⨯ 计算结果分析与讨论：
（1）燃煤锅炉是一种煤炭消耗量很大的发电设备。
（2）1台300MW 机组每年排放的灰渣总量达到6.144万t ，应当对电厂燃煤锅炉排放的固体废弃物进行资源化利用，以便降低对环境的污染。
2、分析煤粉炉传热过程热阻的主要构成及提高煤粉炉容量的技术瓶颈。 答：传热系数的倒数
2
111()()()g m h K δδδαλλλα=++++ 其中，蒸汽或者水侧的对流放热系数α2=2000~4000W/(m2•K)，烟气侧的对流放热系数α1=50~80W/(2m •K)。导热热阻相对较小，可以忽略不计。因此锅炉的主要热阻出现在烟气侧。
要提高锅炉的容量，必须设法增加烟气侧的对流换热系数或者受热面面积。煤粉炉提高容量的技术瓶颈就是烟气侧对流放热系数太小。
3、分析随着锅炉容量增加，锅炉给水温度提高的原因。
答：（1）锅炉的容量越大（即蒸汽流量D 越大），水蒸气的压力就会越高。根据水的热力学性质，压力越高，水的饱和温度越高。
（2）为了保证水冷壁的系热量主要用于蒸发，而不是用于未饱和水的加热。进入水冷壁的水的温度与对应压力下的饱和温度之间的差值基本上是常数。 （3）水在省煤器中吸热提高温度基本上是常数。
燃料和燃烧部分习题答案解析
收到基的计算
100
干燥基的计算:
A d = 10.35
《燃料与燃烧》习题解答
第一篇燃料概论
1. 某种煤的工业分析为：M 「=3.84, A d =10.35, gf=41.02,试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰 基的工业分析组成
解：干燥无灰基的计算：V daf =41.02
FC daf
=100 -V daf
- 58.98 ;
FC ar
= 100 - A
ar
- M ar -V ar
100 一 M ar 一 A ar
V ar 二 V daf
巴 巴
=35.36 A ar = 9.95
FC r = 50.85
W = 36.77;
FC d =100 -V d - A d =52.88
2. 某种烟煤成分为：
O af =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0; 试计算各基准下的化学组成。 解：干燥无灰基： S daf = 100 _ C daf _ H daf - °daf _ N daf = 3.80 收到基：
A ar =A d 100
_M ar =8.33
100
C =c
X 100
一
A ar 一 M ar =72 95
3.人工煤气收到基组成如下:
计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值;
解：干煤气中：H 2,d = 48.0 >100/ (100-2.4 ) ]=49.18
CO ,d = 19.3 >.025=19.77
CH 4, d = 13.31
O 2, d = 0.82
N 2 ,d = 12.30
重庆大学锅炉原理总结
第1章绪论
锅炉构成：锅炉本体（燃烧系统、汽水系统）和辅助设备。
锅炉的工作过程：锅炉内部同事进行着燃料燃烧、烟气想工质传热、工质受热汽化三过程。
锅炉分类：
用途生活，工业，电站
蒸汽压力低压锅炉（出口蒸汽压<=2.45）、中压锅炉（表压2.94-
4.9）、高压锅炉（7.84-10.8）、超高压锅炉（11.8-14.7）、亚临界压力锅炉（1
5.7-19.6）、超临界压力锅炉（24.0-28.0）、超超临界机组（表压28.0以上，或主蒸汽温度和再热蒸汽温度为593℃以上）。
锅炉主要形式：层燃燃烧锅炉、循环流化床锅炉、自然循环锅炉、控制循环锅炉、超临界直流锅炉、预热锅炉、导热油锅炉。
锅炉额定蒸发量：锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度和使用设计燃料，并保证热效率是的蒸发量。
锅炉最大连续蒸发量：锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行是所能达到的最大蒸发量。
热效率（锅炉效率一般指锅炉热效率）
有效利用的热量Q1与燃料输入热量Qr的百分比
锅炉净效率：有效利用热量Q1与燃料输入热加锅炉自用热耗和锅炉辅助设备消耗功率之比。
第2章锅炉燃料
1. 煤的元素分析成分
2. 煤的工业分析成分
3. 燃料的发热量的三种表示方法：弹筒发热量、高位发热量和低位
发热量。
4. 折算成分
5. 煤的工业分类
6. 煤灰熔性
7. 灰熔性地狱锅炉影响
8. 常用液体燃料
第3章燃料燃烧计算及锅炉平衡
理论空气量：1kg（或标况下1m3）燃料完全燃烧且燃烧产物中又没有氧气存在时所需的空气量。
实际空气量：一般燃烧设备很难保证氧气和燃料完全燃烧，通常实际空气量大于理论空气量。
(郝吉明)大气污染控制工程第二章02课解析
2.燃料燃烧的理论空气量
例题：
wk.baidu.com
2.燃料燃烧的理论空气量
空气过剩系数
实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常>1
实际空气量Va 理论空气量Va0
部分炉型的空气过剩系数
3.燃烧过程中产生的污染物
燃烧可能释放的污染物：
CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等
空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低 炉温，增加热损失
温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料
燃烧所需时间 燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分
混合
1.影响燃烧过程的主要因素
典型燃料的着火温度
温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响
3.燃烧过程中产生的污染物
燃烧产物与温度的关系：
3.燃烧过程中产生的污染物
燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW电站为例）：
3.燃烧过程中产生的污染物
典型固态燃料的燃烧产物：
3.燃烧过程中产生的污染物
典型液态燃料的燃烧产物：
3.燃烧过程中产生的污染物
典型气态燃料的燃烧产物：
4.热化学关系式
锅炉结构及工作原理
锅炉结构及工作原理
一、锅炉结构
锅炉是一种用于产生蒸汽或加热水的设备，广泛应用于工业、能源、建筑等领域。锅炉的结构通常包括以下几个主要部分：
1. 炉膛：炉膛是燃烧燃料的空间，通常由耐高温材料构成。燃料在炉膛中燃烧，产生高温燃烧气体。
2. 锅筒：锅筒是锅炉的主体部分，用于容纳水和蒸汽。锅筒内部通常分为上下
两个区域，上部为蒸汽区，下部为水区。
3. 管束：管束是连接锅筒和炉膛的管道系统，用于传输燃烧气体和热能。管束
通常由多根水管或火管组成。
4. 过热器：过热器位于锅筒的上部，用于将饱和蒸汽加热至高温蒸汽。过热器
通过吸收燃烧气体的热量，提高蒸汽的温度和压力。
5. 出口烟道：出口烟道是燃烧气体从锅炉排出的通道，通常连接烟囱或烟气处
理设备。
二、锅炉工作原理
锅炉的工作原理基于热力学和热传导的基本原理，主要包括以下几个步骤：
1. 燃料燃烧：燃料（如煤、油、天然气等）在炉膛中燃烧，产生高温燃烧气体。燃料的燃烧过程涉及燃料的氧化和燃烧产物的生成。
2. 热能传递：燃烧气体通过管束，将热能传递给水。在管束中，燃烧气体的高
温热量被水吸收，水温升高，并逐渐转化为蒸汽。
3. 蒸汽产生：水在锅筒中被加热，温度升高到饱和温度时，开始产生蒸汽。蒸汽的压力取决于锅炉的工作压力。
4. 蒸汽过热：部分饱和蒸汽进入过热器，通过吸收燃烧气体的热量，使蒸汽温度进一步升高，变为高温蒸汽。
5. 蒸汽利用：高温蒸汽可以用于驱动蒸汽轮机、发电机或供应工业生产中的热能需求。蒸汽在利用过程中会逐渐失去热量，变为饱和水。
6. 烟气排放：燃烧气体在过热器后继续通过锅炉的出口烟道，最终排出到大气中。在烟气排放过程中，通常需要进行烟气处理，以减少对环境的污染。
第02章燃烧与大气污染1
• Element Wt %
mol/100g
mol/mol(碳)
C
77.2 12 = 6.43 6.43 = 1.00
H
5.20 1 = 5.20 6.43 = 0.808
N
1.20 14 = 0.0857 6.43 = 0.013
S
2.60 32 = 0.0812 6.43 = 0.013
4.煤的分类和组成 煤的工业分析（续）
固定碳
• 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的环境 中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固 定碳
灰分：
• 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳
4.煤的分类和组成
煤中灰分的组成：
我国煤炭的平均灰分含量为25％ 灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量
xCO2=8/64.25=0.125=12.5% xH2O=9/64.25=0.140=14.0% xN2=47.25/64.25=0.735=73.5%
4.煤的分类和组成 煤的元素分析
碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定 氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定 硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SO42-，滴定
4.煤的分类和组成 煤中硫的形态
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不可燃（O2，CO2，N2）
重要指标：煤炭分类、着火与燃烧，含量随煤种变化很大
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固定碳和灰分（FC＋A） 焦炭 失去水分和挥发分形成的物质→? 焦炭燃烧后失去的重量→固定碳 剩余的重量→灰分
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挥发分 可燃成分 工业 分析 不可燃成分
固定碳
＋
灰分 水分
焦炭
工业分析的意义 ◆估算发热量 ◆煤基本性质
德米特里· 伊万诺维奇· 门捷列夫
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3.分类
分类1：物态和获得方法
天然
固体燃料 液体燃料 气体燃料
人工
动力燃料
工艺燃料
煤、木柴 焦炭、木炭 原油 天然气 汽油、煤油 高炉煤气
分类2：用途
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锅炉用燃料 ⑴固体燃料
天然
生物质 原煤 天 然
？
垃圾 污泥
页岩
煤矸石 煤粉 焦炭 型煤
含量随煤种变化大（1~40%），助燃
氮（N）（有机物） 含量0.5~2.5 %，几乎不燃，少量生成NOx，有害
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硫（S）(有机硫＋硫铁矿＋硫酸盐) 含量不固定（~2%）；有机硫、硫铁矿硫发热量9.0MJ/kg 有害（低温腐蚀）， 灰（A）（金属氧化物、非金属氧化物、盐类） 常量元素（>0.5%）：铝、硅、铁、钙 少量元素（0.02~0.5%）：钾、镁、钠、钛
煤的元素分析成分
1.煤的元素分析成分（ultimate，技术分析）
碳（C）(有机碳＋游离碳) 氢（H）（有机物）
固定碳
随煤种变化(50~90%) ，主要发热元素，发热量32.7MJ/kg 含量1~6%，发热量大，发热量120MJ/kg，
氧（O）（有机物）
不完全燃烧时 9282kJ/kg
原则：质量守恒 换算：已知收到基，求干燥无灰基
设收到基煤的质量为P，变为干燥无灰基煤的质量为Q，则
P（Mar/100＋Aar/100）＝P－Q
P （Car/100 ）＝Q（Cdaf/100 ） Cdaf＝（100/（100－Mar－Aar））Car
核算：校核100％
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例1、已知：某种煤的组成成分如下： Mar=5.00%，Ad=20.00%，Cdaf=90.80%，Hdaf=3.80%， Odaf=3.10%，Ndaf=1.30%，Sdaf=1.00%， 求：该煤的收到基组成。 解：由干燥基换算到收到基的换算系数为 k1=（100-Mar）/100=（100-5.0）/100=0.95 则煤的收到基灰分Aar=k1Ad=0.95×20.00=19.00% 由干燥无灰基换算到收到基的换算系数为 k2=（100-Aar-Mar）/100=（100-5.0-19.00）=0.76 则煤的收到基组成为 Car=k2Cdaf=0.76×90.80=69.01% Har=k2Hdaf=0.76×3.80=2.89% Oar=k2Odaf=0.76×3.10=2.36% Nar=k2Ndaf=0.76×1.30=0.99% Sar=k2Sdaf=0.76×1.00=0.76% 验算：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar =69.01+2.89+2.36+0.99+0.76+5.00+19.00=100.01%
Fra Baidu bibliotek
煤的发热量测定方法GB/T213
煤中全硫的测定方法GB/T214
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第二节 1.煤的发热量
（1）定义
燃料的燃烧特性
单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量。
（2）高位发热量与低位发热量 ◆高位发热量：包括烟气中的水蒸汽潜热的发热量 ◆低位发热量：不包括…… 9H M Qar ,net Qar , gr r ( ar ar ) 100 100 ◆换算
微量元素（<0.02）：……
影响燃烧方式，不利（结渣、积灰→影响传热、磨损）
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水（M）
含量随煤种变化很大 外在水分（表面水分）：附着、润湿表面和煤粒大孔 内在水分：吸附、凝聚煤粒小孔 结晶水分：石膏、高岭土
影响着火，带走潜热，低温腐蚀
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可燃元素 元素
C、H、S 内部杂质O、N 外部杂质M（内、外）、A
人工 人 工
？
4
锅炉用燃料 ⑵液体燃料
固体 天然
原油 柴油 重油
？
水煤浆
人工
液体
燃油锅炉
少
燃料油
点火 低负荷稳燃
？
5
锅炉用燃料 ⑶气体燃料
燃气锅炉
天然气
煤层气
天 然
少
燃料气
高炉煤气
焦炉煤气
发生炉煤气
水煤气
人 工
生 活
点 火
窑 炉
液化石油气
燃 气 轮 机
还 原 介 质
6
干燥无灰基（可燃基） Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100
去除全部水分
%
去除全部水分灰分
%
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4.新旧基准的对比
收到基
空气干燥基
ar，as received
ad，air dry
应用基
分析基
y
f
干燥基
干燥无灰基
d，dry
daf，dry ash free
干燥基
可燃基
g
r
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5.各种基准之间的换算
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3.煤的元素分析成分计算基准（计算条件： 4种）
收到基（应用基、工作基）
炉前煤 %
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100
空气干燥基（分析基） Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 干燥基
自然干燥 %
Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100
第二章 燃料及燃烧产物
§1 燃料的成分及其主要特性 §2 燃料的燃烧特性 §3 燃料的燃烧计算 §4 烟气分析方法及其应用 §5 空气和烟气焓的计算
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第一节 1.定义
燃料的成分及其主要特性
为了取得热量而使之燃烧的工质
2.重要性
锅炉设计：炉型、整体结构与布置
锅炉运行：稳定性、结渣、积灰等
辅机选型
分析
不可燃元素
元素分析的意义 ◆计算发热量 ◆燃烧所需空气量 ◆计算燃烧产物组成
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2.煤的工业分析成分（proximate，实用分析）
水（M） 规定条件下（105~110℃），保持一段时间失去的重量
煤的地质年龄，Volatile
挥发分（V） 规定条件（隔绝空气，900 ℃ ），保持一段时间失去的重量 组成：可燃（CmHn，H2，CO，H２S）
6.元素分析和工业分析的关系 以及各种基准的关系
元素分析仪
元素分析
繁
科研机构
马弗炉加热干燥 工业分析 易 电厂
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7.燃料分析
取样：商品煤样采取方法GB475 制样：煤样的制备方法GB474 分析：煤的元素分析方法GB476 煤的工业分析方法GB/T212
煤中全水分的测定方法GB/T211 四分法