燃烧器设计讲义.
《燃气燃烧器理论》课件
性能优化主要包括燃气与空 气混合的均匀性、火焰传播 速度、热量释放的稳定性等 方面。通过调整燃烧器结构 、优化燃料和空气的流动和 混合,可以提高燃烧效率, 降低能耗和污染物排放。
性能优化还可以通过采用先 进的控制技术和智能算法来 实现,例如PID控制、模糊 控制等,以提高燃烧器的响 应速度和稳定性。
详细描述
在结构设计过程中,还需要考虑制造工艺、材料选择、维 修保养等方面的因素,以确保设计的可行性和经济性。
燃烧器材料选择
总结词
燃烧器材料选择是燃气燃烧器理论中的关键环节 ,它直接影响到燃烧器的性能和寿命。
总结词
选择合适的材料可以保证燃烧器的稳定性和可靠 性,提高其抗磨损、抗腐蚀等性能,从而延长其 使用寿命。
远程监控与诊断系统
通过互联网和通讯技术,实现对燃气燃烧器的远程监控、数据采集和故障诊断 ,提高设备运行可靠性。
新材料的应用
高温耐热材料
采用新型高温陶瓷、复合材料等耐热材料,提高燃气燃烧器在高温环境下的可靠 性和寿命。
轻质材料
利用轻质材料如碳纤维复合材料等,减轻燃气燃烧器的重量,方便运输和安装。
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高效低污染燃烧技术
高效燃烧技术
通过改进燃烧器设计、优化燃料和空 气的混合比例,提高燃气燃烧效率, 减少能源浪费。
低污染排放技术
采用先进的燃烧控制技术、排放后处 理技术和清洁燃料,降低燃气燃烧产 生的污染物排放。
智能化控制技术
智能控制系统
利用传感器、控制器和执行器等设备,实现燃气燃烧器的自动化和智能化控制 ,提高燃烧稳定性。
燃烧稳定性与火焰传播速度、燃气流 量、空气流量和燃烧器结构等因素有 关。
燃烧产物与污染物排放
燃气燃烧产生的产物包括二氧化碳、水蒸气、氮气和少量的一氧化碳、硫化物等。
燃气燃烧器知识上课讲义
燃气燃烧器知识燃气燃烧器知识气体燃烧器气体燃烧器种类较多, 以下按空气供给方式介绍几种工业锅炉上应用较多的燃烧器。
1. 自然供风燃烧器如图3-45 所示, 按炉膛形状可以选择圆形或矩形燃烧器, 低压燃气通过管子上的火孔流出, 与空气事先元预混合, 是一(1)次空气系数α l=0 的扩散燃烧方式, 因而也称为扩散文燃烧器。
这种燃烧器燃烧稳定, 运行方便, 而且结构简单, 可以利用300~400Pa 的低压燃气。
但炉膛过量空气系数较大,α= 、1.2~1.6; 排烟热损失q2 和气体不完全燃烧热损失q3 偏大; 火焰较长, 要求炉膛容积大; 燃烧速度低, 只用于很小容量的锅炉。
2. 引射式燃烧器它的种类繁多。
按燃烧方式分, 它有部分空气预混合的本生燃烧方式和空气预混合的无焰燃烧方式两种。
所用的引射介质可以是空气, 也可以是一定压力的燃气, 前者需要鼓风装置。
(1) 大气式引射燃烧器如图3-46 所示。
燃气以一定流速自喷嘴进入引射器, 在引射器的缩口处将一次空气( α1=0.45~(2)0.65) 引入, 两者经混合后流向燃烧器头部, 由直径为2~10mm 的火孔流出, 以本生火焰形式燃烧。
这种燃烧器也只用于小型锅炉, 它适用于各种低压燃气, 而且不需要鼓风装置。
但热负荷太大, 结构笨重。
(2) 空气引射式燃烧器如图3-47 所示。
压头为5000~600OPa 的空气经喷嘴通过引射器的缩口处时, 形成负压, 把低压的燃气从四个管孔吸人, 两种气体在混合管中混合形成均匀的气体混合物, 它流向火孔出口, 并在与出口处相连接的稳焰火道中燃(4)烧。
图中所示的燃烧器是与全部燃烧空气预混合的无焰燃烧器, 炉膛出口过量空气系数小, 燃烧强度高, 但需要鼓风装置, 耗电大, 适用于带有空气预热器的阻力较大的正压锅炉。
3. 鼓风式燃烧器鼓风式燃烧器一般由分配器、燃气分流器和火道组成。
种类较多, 常用的有旋流式和平流式两种。
燃烧器设计资料
(2)空气干燥基 表示在实验室经过自然干燥,去掉外在水分后煤的 成份。它是将去掉外在水分后其余成份之和当作100%, 用下标“ad” (air dry 的简写)表示,其表达式为: Cad + Had + Oad + Nad+ Sad + Aad + Mad = 100% 空气干燥基常在实验室内作煤的分析时采用。
1.3 氧(O)和氮(N) 氧和氮都是煤中的不可燃元素,因此氧氮元素的存 在会使燃料中可燃元素相对减少,发热量有所下降。燃 料中含氧量变化很大,煤中的含氧量随碳化程度加深而 减少。煤种不同含量变化很大,含量少的只有1~2% (如无烟煤),多的可达40%左右(如泥煤)。煤中氮的含 量一般很少,约为0.5~2.5%。 在煤的燃烧过程中,氮的一部分会与氧化合生成 NOx,排入大气后会造成环境污染,因此在进行锅炉及 其燃烧设备设计时,应重视NOx的排放指标。
2 煤的成分分析基准和换算 2.1 煤的成分分析基准 煤的成分通常用质量百分比来表示: C + H + O + N + S + A + M = 100%
(1)收到基 包括全部水分和灰分在内的煤的各种成分之和为100%, 表示进入锅炉的炉前实际燃用的煤成分,用下标“ar” (as received的简写)表示,其表达式为: Car + Har + Oar + Nar + Sar + Aar + Mar = 100% 在进行煤的燃烧计算和热力计算时均采用收到基 (ar)。
1.6 水分(M) 水分也是煤中的不可燃成分。煤中水分以三种不同 的形态存在,即外在水分、内在水分(吸附和凝聚在煤 块内部毛细孔中的水分)和结晶水分(存在于煤的矿物 质中的结晶水)。外在水分易于蒸发,变化很大;内在 水分不易蒸发,在一定温度下(105~110℃)可以风干; 结晶水分需在200℃以上才能析出,通常工业分析时不 予测定。煤中水分含量变化极大,少则百分之几,如无 烟煤约2%~9%;多则可达40%~60%,如高水分褐煤。
家用燃气灶具设计指导书燃烧器课程设计
家用燃气灶具设计指导书燃烧器课程设计燃烧器课程设计指导书一、课程设计题目:——燃烧器设计二、课程设计目的及要求课程设计是专业课教学的重要组成部分,是理论学习的深化和应用。
通过课程设计,使学生自觉地树立精心设计的思想,理论联系实际的学风,掌握一般民用燃气灶具的设计程序、方法和步骤。
了解和熟悉本领域的新材料、新设备、新方法和新技术。
熟悉国家和地方的有关规定和技术措施,学会使用有关的技术手册和设计资料,提高计算和绘图技能, 提高对实际工程问题的分析和解决能力。
三、设计步骤与方法。
根据设计任务书中给定的设计题目及具体要求,按照收集资料f确定方案f设计计算f绘制图纸的步骤进行设计,并将各步骤的主要依据成果与结论写入设计说明书。
设计主要内容及注意事项指示如下:(一)设计的原始资料1、来气压力;2、气源种类;3、气源物性参数。
(二)设计计算1、大气式燃烧器头部设计计算头部设计以稳定燃烧为原则,保证灶具在使用过程中,在0・5至1・5倍燃气额定压力范围使用燃具和燃气成分在一定波动范围内,火焰燃烧应稳定,不得出现离焰、回火、黄焰等现象,同时火焰应当满足加热工艺需要。
1)选取火孔①选取火孔热强度你根据给定的气源种类及其相关物性参数确定火孔热强度。
②选取火孔直径心根据选定的火孔热强度确定燃烧器头部的火孔尺寸。
③计算火孔总面积按我国现行标准规定,家用燃气灶主火燃烧器的额定热负荷不得小于2.9KW,但不得大于4.07KVVoqp耳一火孔总面积;Q—灶具额定热负荷2)计算火孔数目4-« 一火孔数目;3)确定火孔深度①增加孔深,有利于提高灶具的脱火极限,使燃烧器更加稳定,工作范围增大。
②增大孔深,在一定范围内,回火极限降低,气流阻力加大,不利于一次空气吸入。
③孔深一般设定为燃烧器火孔直径的2~3倍4)确定火孔间距火孔间距太大,不利于顺利传火;火孔间距太小,容易出现火焰合并,影响二次空气供给,出现黄焰现象。
因此一般取火孔间距为火孔直径的2~3 倍5)设计火孔排列型式①设计排数小于四排,对选择燃烧器设计参数无影响,对脱火极限无影响。
课程设计(燃烧器设计)
燃烧器设计一、课程设计题目:-----燃烧器设计二、课程设计目的及要求课程设计是专业课教学的重要组成部分,是理论学习的深化和应用。
通过课程设计,使学生自觉地树立精心设计的思想,理论联系实际的学风,掌握一般民用燃气灶具的设计程序、方法和步骤。
了解和熟悉本领域的新材料、新设备、新方法和新技术。
熟悉国家和地方的有关规定和技术措施,学会使用有关的技术手册和设计资料,提高计算和绘图技能,提高对实际工程问题的分析和解决能力。
三、设计步骤与方法。
根据设计任务书中给定的设计题目及具体要求,按照收集资料→确定方案→设计计算→绘制图纸的步骤进行设计,并将各步骤的主要依据成果与结论写入设计说明书。
设计主要内容及注意事项指示如下:(一)设计的原始资料1、来气压力;2、气源种类;3、气源物性参数。
(二)设计计算1、大气式燃烧器头部设计计算头部设计以稳定燃烧为原则,保证灶具在使用过程中,在0.5至1.5倍燃气额定压力范围使用燃具和燃气成分在一定波动范围内,火焰燃烧应稳定,不得出现离焰、回火、黄焰等现象,同时火焰应当满足加热工艺需要。
1) 选取火孔①选取火孔热强度p q根据给定的气源种类及其相关物性参数确定火孔热强度。
②选取火孔直径p d根据选定的火孔热强度确定燃烧器头部的火孔尺寸。
③计算火孔总面积按我国现行标准规定,家用燃气灶主火燃烧器的额定热负荷不得小于2.9KW ,但不得大于4.07KW 。
pp q Q F = p F —火孔总面积; Q —灶具额定热负荷2) 计算火孔数目24ppd F n π= n —火孔数目;3) 确定火孔深度①增加孔深,有利于提高灶具的脱火极限,使燃烧器更加稳定,工作范围增大。
②增大孔深,在一定范围内,回火极限降低,气流阻力加大,不利于一次空气吸入。
③孔深一般设定为燃烧器火孔直径的2~3倍4) 确定火孔间距火孔间距太大,不利于顺利传火;火孔间距太小,容易出现火焰合并,影响二次空气供给,出现黄焰现象。
燃气燃烧器ppt课件
• 分类
– 按一次空气分:扩散式、大气式、完全预混式
– 按空气供给方法分:引射式、鼓风式、自然引 风式
– 按燃气压力分:低压、高(中)压
– 按火焰形状分:直焰、平焰、可调焰
– 按火道处烟气出口速度分:低速(<50m/s)、 高速(200~300m/s)、
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2.2 扩散式燃烧器
• 定义:按照扩散式燃烧方法设计的燃烧器 • 分类:燃烧所需空气供给的动力
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• 设计计算
2.2.2 鼓风扩散式燃烧器
• 工作原理
– 燃气燃烧所需全部空气均由鼓风机一次供给,但燃烧 前燃气与空气并不顶混——燃烧过程属扩散燃烧。
• 结构形式
– 选择原因:为了强化燃烧过程和缩短火焰长度,常采
用各种措施来加速燃气与空气的混合。
– 具体形式:套管式、旋流式、平流式等。
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• 套管式燃烧器
– 装置分类 • 在一次空气吸入口外面安装调风板
通过转动调风板来改变一次空气吸入口的有效流通 截面,从而调节一次空气的吸入量——广泛应用。
• 在引射器混合管内安装调节螺丝或弯曲钢条
借助螺丝或钢条的上下运动来改变燃气射流的能量 损失,从而调节一次空气吸入量。
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• 引射器
– 结构:
– 工作原理
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• 适用
– 各种工业炉及锅炉中
• 设计计算
– 要求:空气、燃气两股气流在有限空间内充分混合。 – 包括:空气系统、燃气系统的计算。
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2.3 大气式燃烧器
• 定义:按照部分预混燃烧方法设计的燃烧器。 • 结构
调风板
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• 工作原理:
实际应用: 一次空气系数=0.45~0.75; 过量空气系数=1.3~1.8
《燃气燃烧器》课件
燃气燃烧器的工作原理主要涉及燃气和空气的混合、点火和火焰传播三个过程。在混合 阶段,燃气和空气在燃烧器内充分混合,形成可燃混合物;在点火阶段,火花塞产生的 高压电弧将可燃混合物点燃;在火焰传播阶段,火焰传播至整个混合物,将混合物完全
燃烧。
燃气燃烧器的种类与特点
按燃烧方式分类
分为扩散式燃烧器、部分预混式燃烧器、全预混式燃烧器等。扩散式燃烧器火焰较长,适 用于小负荷;部分预混式燃烧器火焰短而强,适用于中负荷;全预混式燃烧器火焰温度高 、燃烧稳定,适用于高负荷和大容量燃烧装置。
CHAPTER 05
案例分析:某品牌燃气燃烧 器的应用
产品介绍与特点
总结词
详细介绍该品牌燃气燃烧器的设计、功能和特点,突出其独特性和优势。
详细描述
该品牌燃气燃烧器采用了先进的技术和材料,具有高效、安全、环保等特点。其设计简洁大方,操作方便,能够 满足各种不同的烹饪需求。此外,该产品还具有智能控制和节能环保的功能,为用户带来更加舒适和便捷的使用 体验。
商业领域
商业用燃气燃烧器主要用 于宾馆、酒店、餐厅等商 业设施的厨房设备,如灶 具、烤炉等。
家用领域
家用燃气燃烧器主要用于 家庭厨房设备,如燃气灶 、热水器等,为家庭提供 热水和烹饪热源。
CHAPTER 02
燃气燃烧器的设计与制造
设计原则与要求
安全可靠
燃气燃烧器的设计应遵 循安全可靠的原则,确 保在使用过程中不会发
以确保长期稳定运行。
制造工艺
燃气燃烧器的制造工艺应精细 严谨,确保产品质量和性能。
焊接技术
焊接是燃气燃烧器制造中的关 键技术,应采用先进的焊接工 艺,确保焊缝质量和强度。
热处理工艺
适当的热处理工艺可以提高燃 气燃烧器的硬度和耐腐蚀性。
燃烧设备专题知识讲座
动,这时叶轮旳外缘就出现了间隙,经过间 隙旳二次风是一股直流二次风,这股直流二 次风和叶轮中流出旳旋转二次风混合在一起,
使二次风旳旋流减弱。叶轮向外移动旳距离
越大旋流强度越小;叶轮向内移动旳距离越 大,旋流强度越大。
在运营中可经过调整叶轮位置来变化二 次风旳旋流强度,从而到达调整燃烧工况旳 目旳。
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旋转气流由燃烧器出口喷入较大炉 膛空间后,因为离心力旳作用,便扩散 开来形成旋转空心圆锥形自由射流,如 下图所示。
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1、旋转射流旳速度分布
旋转射流中任一点旳空间速度均可分解 成轴向速度wa、切向速度wt和径向速度wr, 如上图所示。因为径向速度比轴向速度和切 向速度小得多,所以,气流旳流动工况就可 用相互垂直旳轴向速度和切向速度来描述。
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气流在炉膛中心强烈旋转燃烧,使炉 膛中心形成一种高温火球,而且煤粉与空气 旳混合也很好.这就加速了煤粉旳燃烧,
因为旋转上升气流既改善了炉内气流 旳充斥度,又延长了煤粉在炉内停留旳时间, 这对于煤粉旳燃尽是有利旳。
因为切圆燃烧具有良好旳炉内空气动 力场,因而对煤种具有较广泛旳适应性,但 应注意气流偏斜冲击炉墙带来旳结渣问题。
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四角布置旳直流燃烧器射出旳四股气 流在炉膛中心形成一种稳定旳强烈旋转火炬。 气流由四角喷入炉内后,一方面因为气流在 炉膛中心发生旋转,另一方面因为引风机吸 力,迫使气流上升,成果在炉膛中心形成一 股螺旋上升旳气流。
从着火角度来看,每股煤粉气流除依 托本身卷吸高温烟气和接受炉膛辐射热外, 因为每只燃烧器都能将一部分高温火焰吹向 相邻燃烧器旳根部,形成相邻煤粉气流相互 引燃。
方面即内回流区和外回流区卷吸高温烟气,这对 煤粉气流旳着火是十分有利旳
武汉理工大学燃烧器讲义
2.1、一次空气量与轴向喷射(pēnshè)速度
燃烧器的作用首先是保证火焰的长度。火焰长度主要取决于煤粉与燃烧空 气的混合速率,而混合速率主要由燃烧器单位推力(即一次空气的动量和 单位时间输送(shū sònɡ)空气的流量)所决定。如果推力大,火焰短,煤粉 的潜热就会在一个小的体积内释放,因而火焰温度变得很高;如果减小推 力而使火焰长度延长,火焰温度将会下降。 火焰是经喷射气流形成的,确定气流喷射量的大小是动量(M)。 M=A×V 式中:
精品资料
一次风输出(shūchū)方式
利用多个通道输出一次风,不仅可以降低一次风率而且高速的外 轴流风还可以大量的引射高温的二次风,内部的旋流输出风可以 增大火焰内部回流区,改善燃料着火条件,中心风调节黑火头以 避免燃烧(ránshāo)器由于高温被烧坏。同时,各个风道的出口形 状也影响着燃烧(ránshāo),相比与环隙式出口,如果外轴流净风 采用数个环绕的圆型孔出风,这不仅减小出口面积,而且在保证 了出口动量的基础上,增加了火焰刚度,减少了一次风量,更多 的吸卷了二次风。国外某公司的新型双通道燃烧(ránshāo)器,一 次风基本上由一组环绕着燃烧(ránshāo)器的软管输出,不仅大大 降低一次风率而且可以简便地调节旋流强度
EPIC
煤进口
风进口
精品资料
精品资料
配件(pèijiàn)
喷嘴总成:选用优质耐热钢,对部分部件进行了表面(biǎomiàn)材质处 理,提高了硬度和耐磨性能;
旋转框架:能旋转调整3℃; 直流风压力表:0—0.06MPa; 煤风压力表:0—0.06MPa; 旋流风压力表:0—0.06MPa; 中心风压力表:0—0.06MPa; 配重压力杆;配合安装回转装置; 旋流风风管调整机构:旋转调整螺母可移动+15/-15mm,以补偿由温
第三节鼓风式扩散式燃烧器
以周边供气蜗壳式燃烧器为例的设计 步骤如下:
1、计算火孔直径Dp
根据喷头(火孔)热强计算Dp:
Fp qp
Dp
4 Fp
2、计算空气配风器的直径及 蜗壳结构比
设:(1)空气配风器的直径 等于火孔直径Dp;
(2)蜗壳结构比ab/Dp 蜗壳的结构比决定空气的旋转 程度。结构比越小,旋转程度 越大,混合越快,火焰也越短, 但阻力损失将增大,因此通常 取=0.35~0.4。
直径d g及燃气喷射速度υ
g
设大直径燃气孔占总面 积的70%: 0.7 F Z 2 4 F qV , g 燃气孔口总面积:F
d 22
则:g 0.9
F qV , g
2 Z2 d2
g
所以联合上两式可得大 直径燃气孔的直径:
F qV , g d 2 0.9 K s Z 2 h2a
第三节 鼓风式扩散燃烧器的设计原理
一、鼓风式扩散燃烧器的结构 二、鼓风式扩散燃烧器的设计原理
鼓风式燃烧器的特点如下:
1.结构紧凑,占地面积小。特别是当热负荷较大时 ,该优点更为突出。 2.燃烧稳定,不会回火。 3.可根据需要组织燃气与空气的混合,满足各种工 艺需要。 4.可以预热空气,有利于提高燃烧温度和节省耗气 量。 5.需要鼓风,耗费电能。 6.本身不具备燃气与空气比例的自动调节特性,需 配置自动比例调节装置。
0.53D p
1.375 h
h 0.5 0.36 h2 1.375 1.375
max 2
3、在空气通道的空气气流中分配燃气射流
h
max 1
0.8(h
燃烧器课件
预吹扫阶段:伺服马达驱动风门到大火开度状态,同时风机
马达启动,以吹入空气进行预吹扫,根据程控器的不同,约
吹扫20~40秒后,伺服马达驱动风门到点火开度状态,准备 点火。整个预吹扫阶段,空气压力开关测量空气压力,只有 空气压力保持在一个足够高的水平上,预吹扫过程才能持续 进行。
就不能检测到电离电流;
四、燃气出来,但无火焰
1、点火电路故障,方法:检查变压器;
2、绝缘体脏导致电极放电到地面,方法:清洁或更换绝缘体;
3、圆盘与燃烧头之间的空气通道关闭太密,方法:调节圆盘与
燃烧头的开度;
五、燃烧器供气加大时燃烧器报警;
这一般是燃气压力过小,空燃比偏大,燃烧不稳定,导致火焰
信号弱
3、送风系统 送风系统的功能在于向燃烧室里送入一定风速和风、扩散盘。
4、控制系统(燃烧器控制盒LFL1…...型、气阀密封控制盒 LDU11……型),先进一些的是二者合一,比如储运工区的 MPA22程控器;有的是将燃气的气密检查与阀合并。
5、点火系统(点火电极、高压包、火焰探测器、燃烧头),对 于火焰探测器,有的是电极棒,有的是光电管。
燃烧器工作过程介绍
以比例式燃气燃烧器为例,其工作过程有四个阶段:准备阶段、
预吹扫阶段、点火阶段和正常燃烧阶段。
准备阶段:程控器得电后,开始内部程序自检,同时,伺服马
达驱动风门到关闭状态,程序自检完毕后,处于待机状态,当过高
六、燃烧器出力小,设备达不到设计温度;
1、将燃气压力调大,增加燃气量;
2、调节凸轮机构,将第二火焰值调大; 3、缩小燃烧头与圆盘之间的距离,微调,否则燃烧头会烧坏。
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1.2 氢(H) 氢也是燃料中的可燃元素,多以碳氢化合物状态存 在,水分中的氢不计入氢的含量。氢的发热量最高,每 千克氢完全燃烧可以放出120370KJ的热量,约为纯碳 的3.6倍。煤中氢的含量较少,约在2~10%范围内,存 在于挥发分气体中。碳化程度越深,氢的含量越少。另 外,含氢量高的煤在储存时易于风化,含氢量将逐渐减 少。
(2)空气干燥基 表示在实验室经过自然干燥,去掉外在水分后煤的 成份。它是将去掉外在水分后其余成份之和当作100%, 用下标“ad” (air dry 的简写)表示,其表达式为: Cad + Had + Oad + Nad+ Sad + Aad + Mad = 100% 空气干燥基常在实验室内作煤的分析时采用。
四角切圆煤粉锅炉燃烧器设计方法
一、前言 燃烧器是锅炉机组的重要组成部分,是合理组织 燃烧、提高燃料利用率所必须的装置。燃烧器性 能设计的优劣直接关系到电厂运行的安全性和经 济性。因在锅炉燃烧过程中产生的氮氧化物 (NOx)对人体健康有害,严重污染环境,故燃 烧设备的设计应同时考虑如何减少NOx的排放, 满足业主及国家环保标准的要求。
1.3 氧(O)和氮(N) 氧和氮都是煤中的不可燃元素,因此氧氮元素的存 在会使燃料中可燃元素相对减少,发热量有所下降。燃 料中含氧量变化很大,煤中的含氧量随碳化程度加深而 减少。煤种不同含量变化很大,含量少的只有1~2% (如无烟煤),多的可达40%左右(如泥煤)。煤中氮的含 量一般很少,约为0.5~2.5%。 在煤的燃烧过程中,氮的一部分会与氧化合生成 NOx,排入大气后会造成环境污染,因此在进行锅炉及 其燃烧设备设计时,应重视NOx的排放指标。
1、煤的成分及其特性 煤的主要成分是碳(C)、氢(H)、氧(O)、 氮(N)、硫(S),以及灰分(A)和水分 (M)。其中碳、氢、可燃硫为可燃成分,水 分和灰分为不可燃成分。灰的主要成份为各种 矿物质,如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、 MgO、K2O、Na2O、P2O5、TiO2等。
1.1 碳(C) 碳是煤中的主要可燃元素,以各种碳氢化合物和 碳氧化合物的状态存在,含量一般占煤成分的15~90 %。碳元素包括固定碳和挥发分中的碳。埋藏年代越 久的煤,其碳化程度越深,含碳量也越高,而氢、氧、 氮等的含量由于挥发则减少。 通常,含碳量愈多,发热量愈高。碳在完全燃烧时 生成二氧化碳(CO2),每千克纯碳可放出33727KJ的 热量;碳在不完全燃烧时生成一氧化碳(CO),每千 克纯碳仅放出9270KJ的热量。由于纯碳的着火与燃尽 都较困难,因此,含碳量愈高的煤,着火与燃尽愈难。
1.4 硫(S) 煤中的硫以三种形态存在,即有机硫、黄铁矿硫和硫 酸盐硫。前两种参与燃烧,放出少量的热,每千克可燃 硫的发热量仅为9100KJ,第三种不参与燃烧,只转化 成灰份。我国大部分动力用煤含硫量一般在0.3~2%, 有的高达3~5%。 硫也是有害元素,燃烧后生成的SO2和少量SO3, 排入大气后也会造成环境污染。不仅如此,SO3还会使 露点大大升高,同时SO2和SO3能溶解于水中变成H2SO3 (亚硫酸)和H2SO4(硫酸),会造成锅炉低温受热面 (如空气预热器)堵灰和金属腐蚀(即低温腐蚀)。另 外硫的燃烧产物H2S(硫化氢)会对锅炉水冷壁产生高 温腐蚀(生成硫化铁和氧化铁),存在于过热器和再热 器结灰层中的复合硫酸盐(Na3Fe(SO4)3和K3Fe(SO4)3) 会对过热器和再热器产生高温腐蚀。
1.5 灰分(A) 灰分不仅降低燃料的发热量,影响燃料的着火与稳 燃,而且容易导致锅炉受热面的结渣、沾污、积灰、磨 评价燃料质量优劣的指标之一。 另外灰中还含有一些重金属,如砷As、镉Cd、铬Cr、 汞Hg、铅Pb、硒Se等,如果排入大气,会对环境产生 污染。 灰份的含量在各种煤中变化很大,少的只有4~5%, 多的可达60~70%。
(3)干燥基 表示去掉全部水分的煤的成份。它是将除去水分外的煤 的各种成份之和当作100%,用下标“d” (dry的简写) 表示,其表达式为: Cd + Hd + Od + Nd+ Sd + Ad = 100% 干燥基成份不受水分的影响,常用以表示灰份的含量。
(4)干燥无灰基 表示去掉全部水分和灰份的煤的成份。它是将全部 水分和灰份两种含量不稳定的成份去掉,其余的组成 成份之和当作100%,用下标“daf” (dry ash free 的 简写)表示,其表达式为: Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf+ Sdaf = 100% 干燥无灰基组成不受水分、灰分变化的影响,可以 比较准确地表示出煤的实质。常用它来表示挥发份的 含量。煤的挥发份是煤在加热过程中分解出来的气态 物质,其主要组成元素为碳、氢、氧,主要组成气体 为氢气、各类碳氢化合物、一氧化碳,以及少量的二 氧化碳、水蒸汽、氮气等惰性气体。挥发份受热很容 易达到着火温度而燃烧,因此挥发份的干燥无灰基含 量常常用来判别煤种及其属性。
二、煤的认识 在我国,电站锅炉用燃料主要是煤,但煤的种类繁 多,从高水分褐煤、高灰份劣质烟煤、烟煤到低 挥发份的贫煤和极低挥发份的无烟煤都有使用。 所以在进行燃烧器设计之前,首先要对锅炉燃用 煤种进行分析,同时尽可能了解燃用相同或类似 煤种锅炉的运行情况,从而对燃用煤种的特性有 一个比较全面的认识。
1.6 水分(M) 水分也是煤中的不可燃成分。煤中水分以三种不同 的形态存在,即外在水分、内在水分(吸附和凝聚在煤 块内部毛细孔中的水分)和结晶水分(存在于煤的矿物 质中的结晶水)。外在水分易于蒸发,变化很大;内在 水分不易蒸发,在一定温度下(105~110℃)可以风干; 结晶水分需在200℃以上才能析出,通常工业分析时不 予测定。煤中水分含量变化极大,少则百分之几,如无 烟煤约2%~9%;多则可达40%~60%,如高水分褐煤。
2 煤的成分分析基准和换算 2.1 煤的成分分析基准 煤的成分通常用质量百分比来表示: C + H + O + N + S + A + M = 100%
(1)收到基 包括全部水分和灰分在内的煤的各种成分之和为100%, 表示进入锅炉的炉前实际燃用的煤成分,用下标“ar” (as received的简写)表示,其表达式为: Car + Har + Oar + Nar + Sar + Aar + Mar = 100% 在进行煤的燃烧计算和热力计算时均采用收到基 (ar)。