燃煤锅炉原理..

• 蒸汽锅炉的额定蒸汽参数是指额定蒸汽压力和额定 蒸汽温度.
– 额定蒸汽压力是指蒸汽锅炉在规定的给水压力和规定的负 荷范围内,长期连续运行时应予保证的出口蒸汽压力,单位 是MPa. – 额定蒸汽温度是指蒸汽锅炉在规定的负荷范围,额定蒸汽
压力和额定的给水温度 长期连续运行所必须保证的出口
蒸汽温度,单位是oC – 给水温度是指进入省煤器的水温，对无省煤器的锅炉则指 进入锅筒的水温。
3）灰分Ash (A)
来源于：形成煤的植物本身的矿物质和成煤过程中进入 的外来矿物质；开采、运输过程中掺杂进来的杂质
大多数煤的灰分含量7%~40%
一次灰分—成煤前植物中含有的矿物质，均匀分布在可燃质中 二次灰分—在煤形成过程中，外界带入的杂质，呈粒状分布 外在灰分—产生于开采、运输、贮藏过程中
内在灰分
•
由上特征，链条炉燃烧的合理工况可以通过调节各区 段的空气供给量来实现，称之为分区配风。从燃烧需要看， 原则性的配风量特征是前后两端少，中间多。炉排前后端 送风量的减少可有效降低炉膛中总的过量空气系数，保证 炉膛内的平均烟气温度，减少排烟损失；中间区段增大送 风量，可强化燃烧。 • 由于燃烧过程沿炉排长度分区段进行，造成炉膛内气 流沿长度方向的分片流动，前部气体成分中有数量相当的 可燃气体，中间部分有还原气体，为能让这些成分燃尽， 应加强炉膛内的空气扰动及混合；另外，燃料的着火比较 困难，要设法采取适当的引燃措施，提高着火区的温度。 因此，炉膛的没计应采用合理的炉拱、水冷壁面积。
灰分
常用煤种
• 烟煤分类：一类、二类、三类
挥发分 Ⅰ类 Ⅱ类 ≥20% ≥20%
水分 7～15% 715%
灰分 ＞25 25～40
发热量 11000～ 15500 15500～ 19700 ＞ 19700
Ⅲ类
≥ 20%
7～15%
AⅡ
＜40
设计煤种：二类烟煤
煤的发热量
燃料的发热量是指单位物量的燃料完全燃烧时 放出的热量。
本质是一种特殊的化学反应
燃烧过程
1）预热、干燥(吸热) 2）挥发分析出(热解)，并着火 3）燃烧(挥发分、Βιβλιοθήκη Baidu炭)(保证O2、足够温度) 4）燃尽(残余焦炭灰渣)
锅炉内煤炭的燃烧，四个阶段往往交错进行。
二、锅炉原理
分类 民用炉 工业炉
层燃方式链条炉
电站锅炉(煤-劣质煤、重油、天然气、垃圾)
锅炉的组成(炉内、锅内)
锅炉虽是一个整体，但从功能上可分成“炉侧”、“锅侧”
炉
煤、空气、烟 给 煤 系 统
锅
水、汽 汽 水 系 统
燃 烧 系 统
风 烟 系 统
本体与辅机
本体：炉膛、烟道、汽水系统（包括受热面、 汽包、联箱和连接管道）、炉墙和构架等； 辅助设备：送风机、引风机、给煤系统、给 水设备和除灰除尘设备。
焦炭燃烧
灰分
固定碳
余下的
燃烧掉的
1）水分Moisture (M) 含量一般在1~30%，多在10%左右 外部水分(Mf)＋内部水分(Mad)＝全水分(Mar) 外部水分：自然干燥 内部水分：须加热干燥 失去 (free moisture) 失去（也称分析水分）
外部水分容易受季节、湿度的影响
2）挥发分Volatile (V) 将失去水分的煤，隔绝空气，加热至920℃，使燃料 中的有机物分解而释放出的气体 主要成份：CmHn、H2、CO、H2S等可燃气体； O2、CO2、N2等不可燃气体 挥发分一般用干燥无灰基表示Vdaf 失去水分、挥发分后所余即焦炭（固定碳＋灰分）
锅炉设备的任务是使燃料通过燃烧将化学
能转变为热能，并以此热能加热水，使其成为
一定数量和质量的高温热水或者水蒸汽。
锅炉的工作过程
★ 煤的流程 输煤 除灰
除渣
燃料输送碎煤机除铁器给煤机送入炉 内燃烧烟气、灰、渣 ★ 风烟系统 送风机引风机烟气
★
汽水系统
省煤器锅筒水冷壁主蒸汽管道分汽包/管网
• 自然循环锅炉: 蒸发受热面内的工质,依靠下降管 中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差所产 生的压力差进行循环的锅炉。
– 强制循环锅炉: 环的锅炉。 – 直流锅炉: 只依靠给水泵的压头,一次通过锅炉各受热 由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展来 蒸发受热面内的工质除了依靠水与汽水
混合物的密度差之外,主要依靠锅水循环泵的压头进行循
2．工业锅炉的型号表示
由三部分代码表示。
第一部分中，锅炉总体形式代号用两个汉语拼音字母 表示含义，额定蒸发量或额定热功率用阿拉伯数字代表t／ h或MW。 第二部分表示锅炉出口蒸汽(或热水)的参数，共分两 段中间用斜线相连。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压
力或允许的工作压力(MPa)；第二段用阿拉伯数字表示过热
一、燃料与燃烧
燃
料
煤—无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤等 固体燃料 油页岩
木材，生物质
锅炉燃料
液体燃料—石油及其制品—轻油、柴油、重油
天然气、液化石油气
气体燃料 煤气—城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气
沼气
我国常用燃料的特性
(一)煤的分类简介 煤的种类繁多，分类方法也各有不同。新的 煤炭分类国家标准按煤的煤化程度由高到低分为 无烟煤、烟煤和褐煤，分为14大类和17小类。
锅炉的工作原理
1．燃烧过程 燃料在锅炉炉膛内燃烧。 2．传热过程 锅炉受热面有两大部分，炉膛 受热面和对流受热面。 3．水的受热和汽化过程 该过程是饱和蒸汽 的生产过程。
•
链条炉的加煤是从炉前由煤斗靠煤的自重下落于链条 炉排上，炉排缓缓自前向后移动。煤层在炉排上随之移动 依次完成燃烧的不同阶段。燃尽的灰渣由装置在炉排末端 的除渣板(老鹰铁)铲落于灰渣斗。由于其加煤、清渣、除 灰等主要操作都由机械完成，且运行可靠稳定，因此在我 国得到普遍使用。 • 煤层的厚度由煤斗上的煤闸门控制，链条的运动速度 由调速箱调节。调节煤层厚度和链条运动速度可实现链条 炉的给煤量控制，从而改变锅炉的负荷。通常，煤层的厚 度由燃料种类、成分和颗粒度确定。一般，高挥发分煤， 采用薄煤层、快送煤的方式，以减少煤层上方气体成分沿 炉排长度分布的不均匀性；对低挥发分煤，采用厚煤层、 慢送煤的方式，防止产生前部断火，后部跑火的现象；对 高水分及高灰分的劣质煤，也采用厚煤层、慢送煤的方式， 保证前端着火稳定、后部燃尽良好。
(二)我国工业锅炉用煤分类及具代表煤种 工业锅炉用煤的分类是根据煤的挥发分、水 分、灰分及发热量分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐 煤和石煤煤矸石5大类12小类 。
燃料的成分和成分分析
• 组成煤的有机物的元素主要是碳，其次是氢， 还有氧、氮和硫等元素，煤中无机物元素主要 是硅、铝、铁、钙、镁等。
煤的成分分析
蒸汽温度或出水和进水温度(℃)。
第三部分表示燃料种类，汉语拼音字母代表燃料
类别，附以罗马数字代表燃料品种分类。
锅炉的技术经济指标
热效率 送入锅炉的热量(燃料的热值)中被 有效利用的百分数；如果将锅炉的辅助设备如风 机、水泵、吹灰器等的消耗功率及蒸汽列入，则 称净效率。
锅炉的工作原理
锅炉的基本构造
★ 按锅炉的蒸汽压力分类 按照锅炉出口额定蒸汽压力
300MW的锅炉一般是亚临界压力
600MW的大多为超临界压力
中低压(<3.8MPa) 高压9.8MPa 超高压13.7MPa 亚临界(16.7MPa) 临界点(374.15℃，22.129Mpa) 超临界机组 SC supercritical 超超临界机组 USC ultra-supercritical
悬浮燃烧方式 室燃炉
沸腾燃烧方式流化床锅炉
• 按锅炉的用途分类 固定式锅炉按其用途可分为: (1)电站锅炉 产生的蒸汽主要用于发电的锅炉。 (2)工业锅炉 蒸汽主要用于工业企业生产工艺过 程以及采暖和生活用的锅炉。 (3)热水锅炉 用以产生热水供采暖,制冷和生活用 的锅炉。 • 按锅炉容量分类 按锅炉容量的大小,锅炉有大、中、小型之分,但 它们之间没有固定,明确的分界。
按燃烧方式
1．层燃燃烧 层燃燃烧就是将煤放置在炉排上燃烧，煤
的燃烧包括在煤层中的燃烧和煤层析出的可燃气体在煤 层上方炉膛内的燃烧两部分。 2．煤粉燃烧 在煤粉炉中燃料是在炉膛空间内呈悬浮燃烧，属悬浮 燃烧方式。 3．流化床燃烧 流化床燃烧是一种介于炉排燃烧和煤粉
燃烧之间的一种燃烧方式。
• 按锅炉蒸发受热面内工质的流动方式分类
•
燃煤随链条炉排运动，其燃烧过程呈现沿炉排长度分区的特点， 由前至后的燃烧规律依次有如下特征： • (1)热力准备阶段处于炉排前部，燃料自煤斗下落后，一面随炉排缓 慢移动，一面受炉内烟气从炉墙的辐射加热，水分逐渐蒸发后挥发分 析出。对挥发分低的燃料，着火不容易，这一阶段时间较长，会占有 较长的炉排长度区域；相反，对很容易着火的煤，又会出现烧煤闸的 情况。这一阶段的空气量需求很小。 • (2)炉排中部附近为焦炭猛烈燃烧区域，是链条炉燃烧的主要区段， 温度可达1200—1340℃，调节合理的链条炉，灰中可燃物可降至15％ 以下。此阶段应供给大量的空气，以保证燃烧的需要，减少还原反应 量。 • (3)炉排的后部区域为燃尽区段，炉排上的燃料已基本燃尽并形成灰 渣，随炉排运动而落入灰渣坑。在燃尽阶段的燃料层，上部受热最强， 温度高，容易燃尽并最早形成灰渣，下层燃料空气供给充分，也容易 燃尽而较早形成灰渣，只有中间层未燃尽的焦炭被上下灰渣所夹，使 机械不完全燃烧损失增大。由于只剩下少量的可燃物，空气量的需求 随之减少。但燃尽过程需要较长的时间，所以燃尽区的炉排长度相应 较长。
煤的元素分析 碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分 煤的工业分析 水分、挥发分、固定碳、灰分
煤的成分表示
收到基 空气干燥基 干燥基
干燥无灰基
A
灰分
SP
固定碳 焦炭
C
H O
N Sb Mad
Mf
挥发分
水分
1、收到基as received basis （入炉煤） 下标ar
2、空气干燥基(空干基)air-dried basis
面产生蒸汽的锅炉,称为直流锅炉。
– 复合循环锅炉: 的,也可以说是对直流锅炉的一种改进。
(二)锅炉的参数系列和技术经济指标
1．锅炉的参数系列
锅炉容量即锅炉的蒸发量,是指锅炉每小时所产生的蒸汽量, 单位是t/h(或kg/s)
锅炉的额定蒸发量是指在额定参数,额定给水温度和使用设
计燃料,并保证热效率时所规定的蒸发量. 锅炉最大连续蒸发量是指在额定参数,额定给水温度和使用 设计燃料,长期连续运行时所能达到的最大蒸发量。
• 高位发热量：高位发热量是指燃料完全燃烧后其 烟气中的水蒸气以凝结水状态存在时所放出的热 量，用Qgr，表示。
• 低位发热量：低位发热量是指燃料完全燃烧后其 烟气中的水仍保持蒸汽状态时所放出的热量，用 Qnet表示。
燃烧基本概念
燃烧就是指可燃物质与氧进行激烈化合并伴有放 热和发光的物理－化学过程。 在工程实际中，往往采取下列措施来实现燃烧 过程： (1)向燃料中供入足量的空气，并使之充分均匀 地混合。 (2)有点火源，利用外部能源，使燃料空气混合 物中的一小部分达到着火温度而开始燃烧。 (3)具有发展燃烧过程的条件，包括维持稳定的 高温区和一定的停留空间，保证燃烧反应顺利进行。
3、干燥基dry basis 4、干燥无灰基dry ash-free basis
下标ad
下标d 下标daf
同一煤矿、煤层所采煤的可燃质成分变化很小，而水分、灰分变化会很大
工业分析 Proximate Analysis 按照煤的着火、燃烧过程中各成分的变化，分析煤 中水分、挥发分、固定碳、灰分这四种成分的质量百分 数，即煤的工业分析 自然干燥外部水分 加热干燥至145℃内部水分 隔绝空气加热至920 ℃挥发分
•
炉拱分前拱和后拱。炉拱的作用是加强炉内气 流的混合以及辐射传热，合理的炉拱设计可以帮助烟 气内的可燃成分在炉膛内燃尽，燃料及时而稳定着火， 从而提高锅炉的热效率。燃料特性不同时，所设计炉 拱的作用有所不同：着火比较困难的低挥发分无烟煤， 拱的作用应该保证及时着火，易燃的高挥发分烟煤， 拱的主要作用是增强气流的混合，使可燃气体有更多 的机会与氧混合而完全燃烧。 • 前拱：前拱位于炉排的前端，可加快新燃料的 引燃过程，所以又称引燃拱。前拱设置目的是提高新 燃料区的温度，其引燃机理是将来自火焰和高温烟气 的热量通过辐射方式传递给新燃料，同时通过引导来 自后部的高温烟气进入前拱区并停留尽可能多的时间 以增强对流传热。