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锅 炉原理课件ppt
浏览: 发布日期:2019-09-23

  锅炉原理课件ppt_工学_高等教育_教育专区。主 讲:周 守 军山东建筑大学热能工程学院 《锅炉原理》课程简介 一、课程的性质和任务 本课程是热能与动力工程专业的主要专业课

  主 讲:周 守 军 Email:.cn 山东建筑大学热能工程学院 《锅炉原理》课程简介 一、课程的性质和任务 本课程是热能与动力工程专业的主要专业课之一,通过 本门课程的学习,使学生掌握锅炉的工作原理以及炉内和锅 内过程的基本理论;对锅炉结构和工作状况有一定的分析能 力。培养训练学生具有一定的计算能力和实验技能,掌握锅 炉机组安全,经济运行的基本知识,并为学习热力发电厂、 热工仪表等课程提供必要的专业知识。 二、课程的教学内容 以电站煤粉锅炉为主干,全面系统地阐述了锅炉的工作 原理:包括锅炉的构成和工作过程,锅炉用燃料,煤粉制备, 燃烧基本理论及燃烧设备,各对流受热面的主要运行问题, 各类型锅炉的水动力工况,蒸汽净化,锅炉机组的布臵及热 力计算方法等。 2 《锅炉原理》课程简介 三、考核形式 闭卷笔试 四、教材与参考书目 1《锅炉原理》,樊泉桂主编,中国电力出版社,2008; 2《电站锅炉原理》,容銮恩等合编,中国电力出版社,1997; 3《锅炉原理》(第二版),周强泰主编,中国电力出版社, 2009; 4《锅炉原理》,陈学俊、陈听宽主编,机械工业出版社。 3 第一章 概述 ? 锅炉机组的工作过程及组成 ? 锅炉机组的容量、参数 ? 锅炉的分类 ? 锅炉的主要型式 4 5 锅炉的工作过程及系统 煤、风、烟系统 冷空气 烟气 烟气 烟气 烟囱 空气预热器 (二次风) 原煤 引风机 除尘器 细微灰粒 灰渣沟 排粉风机 (一次风) 烟气 烟气 给煤机 磨煤机 风、粉 燃烧器 炉膛 水平烟道 尾部烟道 原煤 风、粉 未燃煤粒 灰渣 灰渣 灰渣 灰渣沟 未燃煤粒 排渣装置 未燃煤粒 冷灰斗 6 锅炉的工作过程及系统 汽 汽机主凝结水 水 水 系 统 水 汽水混合物 给水泵 化学补充水 省煤器 汽包 汽水分离器 汽水混合物 ① 下降管 水 水 下联箱 水 水冷壁 上联箱 汽水混合物 导汽管 汽水混合物 ① 饱和蒸汽 过热蒸汽 过热器 汽轮机调节级 7 锅炉的组成 锅炉机组 锅炉本体 辅助设备 送风机、引风机、燃料供应 及制备、除灰、除渣、测量 锅 炉 与控制等 锅炉的汽水系统,用以完成水变 成蒸汽的吸热过程。由汽包、下 降管、联箱、导管及各热交换受 锅炉的燃烧系统,用以完成煤的 燃烧过程。由炉膛、燃烧器、烟 道、炉墙构架等非承压部件组成 8 热面等承压部件组成 锅炉的容量和参数 锅炉容量 ? 额定蒸发量(BRL-boiler rated load)在额定蒸 汽参数,额定给水温度和使用设计燃料,保证热 效率时所规定的蒸发量,单位为t/h(或kg/s) 注:热水锅炉容量为单位时间的产热量。单位为MW(或 万大卡/时) ? 最 大 连 续 蒸 发 量 ( BMCR-boiler maximum continuous rating )在额定蒸汽参数,额定给水 温度和使用设计燃料,长期连续运行所能达到的 最大蒸发量,单位为t/h(或kg/s ) 9 锅炉的容量和参数 额定蒸汽参数 在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出 口蒸汽参数。 ? 额定蒸汽压力(对应规定的给水压力),单位 是MPa; ? 额定蒸汽温度(对应额定蒸汽压力和额定给水 温度),单位是0C 10 锅炉的容量和参数 我国电站锅炉参数、容量系列 压力级别 蒸汽压力 (MPa) 3.9 9.9 参 蒸汽温度 (℃) 450 540 数 给水温度 (℃) 150 172 205-225 220-250 250-280 267-302 267-277 锅炉容量 BMCR (t/h) 发电功率 (MW) 中压 高压 35,65 130 220,410 420,670 1025 2008 1900-3033 6,12 25 50,100 125,200 300 600 超高压 亚临界 超临界 13.8 16.8-18.6 25-27.6 25 540/540 540/540 545/545605/605 545/545 600 1000 1650-2650 500,800 11 锅炉的容量和参数 亚临界压力自然、控制循环锅炉参数 机组功率 MW 300 MW 300 MW 300 MW 600 MW 600 MW 循环方式 过热蒸汽流量 MCR 自然循环 1025 控制循环 自然循环 1025 1025 自然循环 2026.8 控制循环 2008 再热蒸汽流量,t/h 过热蒸汽压力,MPa 再热蒸汽压力,MPa 860 18.2 4/3.79 834.8 18.3 3.83/3.62 823.8 18.3 3.82/3.66 1704.2 18.19 4.176/4.3 1634 18.22 3.49/3.31 锅炉的容量和参数 亚临界压力自然、控制循环锅炉参数 机组功率 MW 300 MW 300 MW 300 MW 600 MW 600 MW 过热蒸汽温度,℃ 540 541 540 540.6 540.6 再热蒸汽温度,℃ 330/540 322/541 316/540 313/540 313.3/540.6 给水温度,℃ 燃煤量,t/h 燃烧方式 276 136.61 四角燃烧 281 139.89 四角燃烧 278 122.6 对冲燃烧 276 264.4 对冲燃烧 278.33 269.9 四角燃烧 锅炉的容量和参数 超临界、超超临界直流锅炉参数 机组功率,MW 过热蒸汽流量 MCR 再热蒸汽流量,t/h 过热蒸汽压力,MPa 再热蒸汽压力,MPa 600 1900 1613 25.4 4.77/4.57 500 1650 1481 25 4.15/3.9 800 2650 2151.5 25 3.86/3.62 500 1650 1481 17.46 4.21/4 过热蒸汽温度,℃ 541 545 545 540 锅炉的容量和参数 超临界、超超临界直流锅炉参数 机组功率,MW 再热蒸汽温度,℃ 给水温度,℃ 燃煤量,t/h 燃烧方式 水冷壁型式 600 338/566 286 - 500 295/545 270 208 800 283/545 277 336.5 500 333/540 255 - 四角燃烧 螺旋管圈 对冲燃烧 垂直管屏 对冲燃烧 垂直管屏 对冲燃烧 垂直管屏 锅炉的容量和参数 国外超临界参数机组的发展方向 主蒸汽压力,bar 290 305 335 400 主蒸汽温度,℃ 再热蒸汽压力,bar 再热蒸汽温度,℃ 循环热效率,% 582 582 610 700 80 74 93 112 580 600 630 720 47 49 50 52~55 锅炉的分类 分类方式 按出口工质 物态 锅炉工质按 用途 锅炉类型 蒸汽锅炉 热水锅炉 有机热载体炉 电站锅炉 简要说明 锅炉出口工质为蒸汽 锅炉出口工质为热水 有机热载体(导热油) 发电厂带动汽轮机发电 用于工业生产 用于日常生活 采用火床燃烧方式 采用火室燃烧方式 采用流化床燃烧方式 采用旋风燃烧方式 按锅炉的燃 烧方式 工业锅炉 生活锅炉 火床炉 室燃炉 流化床锅炉 旋风炉 锅炉的分类 燃煤锅炉 按燃料 的种类 燃油锅炉 燃气锅炉 其他燃料 锅炉中使用的燃料为煤 锅炉中使用的燃料为燃油 锅炉中使用的燃料为燃气 木材、垃圾 利用下降管与上升管之间的介质密度 自然循环锅炉 差建立循环。 控制循环锅炉 按工质 循环方 式 直流锅炉 主要依靠锅水循环泵的压头进行循环 给水靠给水泵的压头,一次通过锅炉 各受热面产生蒸汽 依靠锅水循环泵将蒸发受热面出口的 低倍率复合循 全部或部分工质进行再循环的锅炉。 18 锅炉的分类 1-给水泵 2-省煤器 3-汽包 4-下降管 5-联箱 6-蒸发受 热面 7-过热器 8-循环泵 9-节流圈 19 锅炉的分类 分类方式 锅炉类型 简要说明 按燃烧室 内的压力 压力(和微正 炉膛出口烟气静压大于大气压力 压)燃烧锅炉 固态排渣锅炉 燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排除 按排渣方 式 液态排渣锅炉 燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣 口流除 不大于2.45MPa 低压锅炉 中压锅炉 按锅炉的 蒸汽压力 高压锅炉 超高压锅炉 亚临界锅炉 2.94-4.90 MPa 7.84-10.8 MPa 11.8-14.7 MPa 15.7-19.6 MPa 20 负压燃烧锅炉 炉膛出口烟气静压小于大气压力 锅炉的分类 当压力升高到22.1MPa时, t=373.99℃,如图中C点 所示。此时饱和水和饱和 蒸汽已不再有分别,此点 称为水的临界点,其压力, 温度和比容分别称为临界 压力,临界温度和临界比 容。 水定压汽化过程的T-s图 当温度大于临界温度时,不论压力多大,再也不能 使蒸汽液化。 21 亚临界自然循环锅炉 哈锅330MW亚临界自然循环锅炉 型号:HG-1065/18.5-YM1。亚临界参数、一次中间 再热、紧身封闭、自然循环汽包炉,采用平衡通风、 直流燃烧器、四角切圆燃烧方式。炉膛断面尺寸:宽 ×深=14048×14019 mm;炉架外形尺寸:宽×深 =35600×44500 mm。过热蒸汽出口温度543℃,压力 18.5Mpa;再热蒸汽进口/出口蒸汽压力4.53/4.3MPa, 进口/出口蒸汽温度345.83/543℃;锅炉最大连续蒸发 量1065t/h。 汽包 分隔屏 末再 末过 垂直低过 锅 炉 汽 水 流 程 后屏过 墙再 屏再 汽机房 前水冷壁 侧水冷壁 省煤器悬吊 管 水平低过 低过入 口集箱 省煤器 侧包墙 下水管 后水冷壁 水冷壁下集箱 23 超(超)临界直流锅炉 东锅1000MW超超临界直流锅炉 超(超)临界直流锅炉 复习思考题 1、试述电站燃煤锅炉的主要工作过程。 2、什么是最大连续蒸发量?300MW机组和 600MW机组对应的锅炉最大连续蒸发量是多 少? 3、自学第4、5节的内容,了解各种亚临界和 超临界锅炉的主要特点和组成。 第二章 燃料及其燃烧特性 ? 电站锅炉燃料 ? 煤的常规特性 ? 煤的常规特性对锅炉工作的影响 ? 煤的分类 ? 燃油和燃气的特性 ? 习题 电站锅炉燃料 通过燃烧释放热能的可燃物质 燃料分类 ? 在自然界所处的状态:固体(煤);液体(原 油、重油和渣油);气体(煤气和天然气) ? 获得方法:天然燃料(未加工);人工燃料 (木炭、焦炭和石油制品) ? 用途:工艺燃料(炼焦、锻造和化工,焦结性 好,杂质少);动力燃料 29 煤的常规特性 煤的元素分析与工业分析 煤的元素 分析成分 煤的工业 分析成分 碳(C)、氢(H)、氧(0)、氮(N)、硫(S) 水分(M)、灰分(A) 水分(M)、挥发分(V)、灰分(A)、 固定碳(FC) 煤中的氢、氧、氮、硫 与部分碳所组成的有机 ? 可燃元素 C (固定碳和挥发分中的 C )、 H 、 化合物加热后分解,形成 S(可燃硫 S r 和硫酸盐硫 S ly) 气体挥发出来 ? 不可燃元素(内部杂质) O、N ? 不可燃成分(外部杂质) ? 可燃气体 挥发分 30 M(内、外)、A 煤的常规特性 煤的成分计算基准 收到基(ar) (原应用基y) 以入炉煤(包括煤的全部成分)为基 准 空气干燥基(ad)(原分析基f) 以风干状态煤(除外部水分)为基准 干燥基(d) (原干燥基g) 以去掉全部水分煤为基准 干燥无灰基(daf)(原可燃基r) 以去掉全部水分及灰分煤为基准 31 煤的常规特性 煤成分基准间的换算 Car ? H ar ? Oar ? N ar ? S ar ? M ar ? Aar ? 100% Cad ? H ad ? Oad ? N ad ? S ad ? M ad ? Aad ? 100% Cd ? H d ? Od ? N d ? S d ? Ad ? 100% Cdaf ? H daf ? Odaf ? N daf ? S daf ? 100% 例题:已知Mar、Mad,试将空气干燥基的各种成分 换算成收到基。即推导换算系数K。 32 煤的常规特性 例题 解:∵同种燃料去除全部水分其干燥基成分不变 ∴可以分别用收到基和空气干燥基表示干燥 基,也就是说用干燥基将收到基和空气干燥基联系 起来。 33 煤的常规特性 例题 ∵ Cd ? Car Car ? 100 ? ? 100 Car ? Har ? Oar ? Nar ? Sar ? A ar 100? Mar Cad Cad Cd ? ? 100 ? ? 100 Cad ? Had ? Oad ? Nad ? Sad ? A ad 100? Mad Car Cad ? ? 100? Mar 100? Mad 即 Car ? 100? Mar Cad 100? Mad 100 ? M ar ∴ K? 100 ? M ad 34 煤的常规特性 煤成分基准间的换算 不同基准之间的换算公式:X = KX0 式中 X0 、 X — 某成分原基准及新基准质量 百分比,% K — 换算系数(见表2-1) 对于水分: Mar ? M f ? Mad 100? M f 100 煤的常规特性 煤的发热量 煤的发热量(kJ/kg) 时所释放的热量 单位质量的煤完全燃烧 高位发热量 (Qgr) 煤的理论发热量。由实验测 得的弹筒发热量(Qb)减去硫和氮生成酸的校正值 确定(式2-9) 低位发热量(Qnet) 高位发热量减去水蒸气凝结 放出的汽化潜热后,称为低位发热量(燃料在锅炉 中的实际发热量)。 36 煤的常规特性 氧弹式量热计 37 煤的常规特性 高、低位发热量间的换算 收到基高、低位发热量之间的换算? 9 H ar M ar ? ? Qar . gr ? r ? ? ? ? Qar . gr ? 206 H ar ? 23M ar ? 100 100 ? 干燥基高、低位发热量之间的换算 Qd .net ? Qd . gr ? 9H d ? r? ? 100 ? ? ? Qd . gr ? 206 H d ? 38 煤的常规特性 发热量各基准间的换算 高位发热量(Qgr)各基准间的换算采用表(2 -1)换算系数 低位发热量(Qnet)各基准间的换算分三步进行 1. 已知基准的 Qnet → 已知基准的 Qgr 2. 已知基准的 Qgr → 所求基准的 Qgr 3. 所求基准的 Qgr →所求基准的 Qnet 39 煤的常规特性 相关概念 折算成分 相对于每4187 kJ/kg收到基低位发热 量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分,称为折 算水分、折算灰分和折算硫分 M ar M ar . zs ? ? 4187,% ? 8% Qar .net Aar Aar . zs ? ? 4187,% ? 4% Qar .net S ar S ar . zs ? ? 4187,% ? 0.2% Qar .net 煤的常规特性 相关概念 标准煤 收到基低位发热量为29310 kJ/kg 的燃料为标准煤 标准煤耗量 Qar .net Bb ? Bs ? 29310 B s ——分别为标准煤耗量与实际煤耗量 式中 B b、 煤的常规特性 煤灰的熔融特性 高温下煤灰的熔融性 ? 用灰熔点表示,煤灰的角锥法确定 变形温度 DT(原t1) 软化温度 ST(原t2) 流动温度 FT(原t3) ? 温度间隔200-400℃,•☆■▲称为长渣 温度间隔100-200℃,称为短渣 判断锅炉运行中是否会结渣的主要因素之一。 煤的常规特性 煤灰的熔融特性 影响因素 煤灰的化学组成 煤灰中酸性氧化物(SiO2、Al2O3等)使灰熔点提高; 碱性氧化物(Fe2O3、CaO、MgO等)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;弱还原性介质中,灰 熔点较低 43 煤的常规特性 煤灰的结渣和积灰特性 炉内灰的沉积一般可分为结渣和沾污 结渣 ? 定义:炉内软化或熔化的灰粒碰撞并粘附在水 冷壁和主要受热面上生成的渣层。 ? 煤灰结渣性的常规判别准则 弱还原性气氛下的软化温度ST 煤灰成分比例:碱酸比,硅铝比,硅比,铁钙比 44 煤的常规特性 煤灰的结渣和积灰特性 沾污 ? 定义:煤灰中挥发物质在受热面表面凝结并 粘结灰粒形成的沉积灰层。 ? 煤灰沾污性的常规判别准则 煤灰成分沾污指数 煤灰和飞灰烧结强度:直观的沾污判别指数 45 煤的常规特性对锅炉工作的影响 煤中V对锅炉工作的影响 挥发分 V V的含量代表了煤的地质年龄,地质年龄越短,煤的碳化程 度越浅,V含量越多 ? V含量越多(C含量越少),V中含O量亦多,其中的可燃 成分相应减少,这时,煤的热值低 ? V含量越多,煤的着火温度低,易着火燃烧 ? V 多,V着火燃烧造成高温,有利于碳的着火、燃烧 ? V 多,V挥发使煤的孔隙多,反应表面积大,反应速度加快 ? V 多,煤中难燃的固定碳含量少,煤易于燃尽 46 煤的常规特性对锅炉工作的影响 煤中M、A对锅炉工作的影响 水分M、灰分A ? ? ? ? M、A 高,煤中可燃成分相对减少,煤的热值低 M、A 高,M 蒸发、A熔融均要吸热,炉膛温度降低 M、A 高,增加着火热或包裹碳粒,使煤着火、燃烧 与燃尽困难; M、A 高,q2、q3、q4、q6 增加,热效率下降 ? ? ? M、A 高,过热器易超温 M、A 高,受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重 M、A 高,煤粉制备困难或增加能耗 煤的常规特性对锅炉工作的影响 煤中S、ST对锅炉工作的影响 硫分 S ? ? ? 可燃硫的热值低,含量少,对煤的着火、燃烧无明显影响 高、低温腐蚀;易造成受热面的堵灰 形成酸雨,污染环境 ? 燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损 灰熔点(ST) 灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣,危及锅 炉运行的安全性和经济性。 对于固态排渣炉, ST 1350℃ 可能结渣 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% ) 为实现能源的综合利用,考虑各种工艺(炼焦、 燃烧、气化或液化等)对煤质的要求,每一类煤 还要进一步划分为小类 煤的分类 为反映煤的燃烧特性,电厂用煤还以收到基低 位发热量Qar,net 、收到基水分、干燥基灰分、干 燥基硫分及灰的熔融特性DT、ST、FT作为参考指 标,分为五大类和十小类 其中低(劣)质煤单独燃烧有困难,或燃烧不 稳定,或燃烧经济性差,或煤中有害杂质含量高 的煤,可分为五小类 煤的分类 电厂锅炉用煤分类 分 大类别 小类别 挥发份 类 指 灰分 标 水分 M ar (%) 硫分 Vdaf(%) 无烟煤 超低挥发 份煤 贫煤 烟煤 低挥发份煤 中挥发份煤 高挥发份煤 超高挥发份 煤 6.5~9 9~19 19~27 27~40 40 Ad (%) S (%) d 发热量 Qar,net (MJ/kg) 21.0 18.5 16.5 15.5 11.5 灰融 特性 ST(0C) 褐煤 煤的分类 电厂锅炉用煤分类 分 大类别 小类别 挥发份 Vdaf(%) ≤9 9~19 19~27 27~40 40 Ad 类 指 标 灰 分 水 M ar 分 硫 S d 分 发热量 灰熔融 (%) (%) Qar,net (%) 特性 (MJ/kg) ST(0C) 21.0 18.5 16.5 15.5 11.5 40 12 3 12.5 1350 低质煤 低发热 量煤 超高灰分煤 超高水分煤 40 ≤40 高硫煤 易结渣煤 46 煤的分类 发电厂煤的分类及燃烧特性 无烟煤 ? 碳化程度高,含碳量很高,达95%,杂质很 少,发热量很高,约为25000~32500 kJ/kg; ? 挥发分很少,小于10%,Vdaf析出的温度较高 (可达400℃),着火和燃尽均较困难,储存时不 易自燃 煤的分类 发电厂煤的分类及燃烧特性 褐煤 ? 碳化程度低,含碳量低,约为40~50%,水 分及灰分很高,发热量低, 约10000~21000 kJ/kg; ? 挥发分含量高,约40~50%,甚至60%,挥发 分的析出温度低(<200℃),着火及燃烧均较 容易 煤的分类 发电厂煤的分类及燃烧特性 烟煤 碳化程度次于无烟煤,含碳量较高,一般为 40~60%,杂质少,发热量较高, 约为20000~ 30000 kJ/kg; 挥发分含量较高,约10~45%,着火及燃烧均 较容易 煤的分类 发电厂煤的分类及燃烧特性 ? 贫煤 挥发分含量10~20%的烟煤 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 燃油和燃气的特性 燃料油 以轻柴油为主,重油和轻柴油常作为锅炉点火 和稳燃用油。 ? 重油:根据80℃时不同的运动粘度而分成20、60、100、 200四种牌号,其质量指标如表2-9所示。 ? 渣油:石油炼制过程中排出的残余物不经处理,直接作为 燃料油时称为渣油。 燃料油成分和煤一样,也是由碳、氢、氧、氮、 硫以及水分、灰分等组成。但主要成分是碳和氢,一 般碳含量在84%一87%,氢含量为11%一14%.发热 量常在37700—44000kJ/kg,且变化不大。 燃油和燃气的特性 燃料油的物理特性 ? 凝固点:燃料油是各种烃的复杂混合物,没有 固定的凝固点。 ? 粘度:恩氏粘度°E。 ? 闪点:油气和空气的混合物与明火接触而发生 短促闪光时的油温称为燃油的闪点。 ? 燃点:燃点是油面上的油气和空气的混合物遇 到明火能着火燃烧并持续5s以上的最低油温。 58 燃油和燃气的特性 ? 含硫量:石油中的硫以硫化氢、单质硫和各种 硫化物的形式存在。按含硫量的多少,分为低硫 油(Sar<0.5%)、中硫油(Sar=0.5-2%)和高硫油 (Sar>2%)三种,当含硫量高于0.3%时,就应 注意低温腐蚀问题。 ? 灰分:重油的灰分很少,但含有钒、钠、钾、 钙等元素的化合物。钒酸钠的熔点约为600℃, 对壁温高于610℃的受热面会产生高温腐蚀。 59 燃油和燃气的特性 气体燃料 通常以各种气体的容积百分数来表示其成分 ? 天然气:气田煤气和油田伴生煤气。主要成分 都是甲烷(CH4),气田煤气的甲烷含量高达75%98%,油田伴生煤气的甲烷含量为30%一70%, 而CO含量达5%。两者的发热量均很高,可达 35000-54400kJ/m3。 ? 人工气体燃料:高炉煤气、焦炉煤气、发生炉 煤气和液化石油气。 作业 1. 某锅炉燃用煤种的空气干燥基成分为: Cad=60.5%;Had=4.2%; Sad=0.8%;Aad=25.5%;Mad=2.1%; 和风干水分Mf=3.5%;试计算上述各种成分的收到基含量。 2.若已知风干水分Mf和空气干燥基水分Mad,试推导收到基 水分Mar的计算式: Mar ? M f ? Mad 100 3. 某种煤收到基含碳量为41%。由于受外界条件的影响, 其收到基水分由15%减少到10%,收到基灰分由25%增加 到35%,试求其水分和灰分变化后的收到基含碳量(要求先 推导换算公式,后计算)。 61 100? M f 复习思考题 1. 煤的元素分析与工业分析成分是什么? 挥发 分、水分及灰分对锅炉工作有什么影响? 2. 煤的高、低位发热量的定义及其关系。 第三章 燃料燃烧计算和 锅炉机组热平衡 ? 燃料的燃烧计算 ? 烟气分析 ? 空气和烟气的焓 ? 锅炉机组的热平衡 ? 习题 燃料的燃烧计算 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 CO2、SO2、N2和H2O 0 Vy 理论烟气量 设计工况 实际送入的空气量大于理论空气量,以 保证燃料完全燃烧 燃烧产物(烟气)组成成分 CO2、SO2、N2、H2O和 剩余O2 实际烟气量 Vy 64 燃料的燃烧计算 燃料的燃烧工况 实际工况 实际送入的空气量大于理论空气量, 但为不完全燃烧 燃烧产物(烟气)组成成分 CO2、SO2、N2 、 H2O、 剩余O2 和未完全燃烧气体CO 实际烟气量 Vy 燃料的燃烧计算 燃烧过程的化学反应 燃烧计算的物理模型 ? 以1kg燃料为计算基础 ? 所有气体均视为理想气体(22.4Nm3/kmol) ? 假定完全燃烧 ? 略去空气中的稀有成分,认为空气只由N2和O2 组成,且二者容积比为79:21 燃料的燃烧计算 燃烧过程的化学反应 煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础, 1kg收到基燃料包括 C ar H ar S ar Kg的碳、 kg的氢、 kg的硫 100 100 100 三种可燃元素(C、H、S)完全燃烧反应方程式 C + O2 → CO2 2H2+ O2 → 2H2O S + O2 → SO2 燃料的燃烧计算 三种可燃元素(C、H、S)完全燃烧反应方程式 12 kg C + 22.4 Nm3 O2 → 22.4 Nm3 CO2 4×1.008 kg H2+ 22.4 Nm3 O2 → 2× 22.4 Nm3 H2O 32 kg S + 22.4 Nm3 O2 → 22.4 Nm3 SO2 1kg C + 1.866 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO2 1kg H + 5.56 Nm3 O2 1kg S + 0.7 Nm3 O2 → 11.1 Nm3 → 0.7 Nm3 H 2O SO2 燃料的燃烧计算 燃烧所需要的空气量 理论空气量 V0 1kg 燃料完全燃烧时所需要的最 少空气量(无剩余氧)。 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 ? 0.0889(Car ? 0.375S ar ) ? 0.265 H ar ? 0.0333Oar ? 0.0889Rar ? 0.265( H ar ? Oar / 8) 实际空气量 Vk Vk ? (? ) ? 0 V Vk ? ? ( ? ) ? V 0 式中 α、β—分别为烟气侧和空气侧的过量空 气系数 燃料的燃烧计算 过量空气系数α与漏风系数△α ?? ? ?V V0 ? ?? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ??为炉膛出口处过量 ?? 空气系数,表征炉内燃 烧状况的重要物理量,○▲ 在推荐值范围内选取。 70 燃料的燃烧计算 过量空气系数β与漏风系数△α ? ? ?? ?? ky ky ? ?? ky ? ? ? ??? ? ?? ? ? ?? zf ?? ky 71 燃料的燃烧计算 燃烧产生的烟气量 理论烟气量 1kg C + 1.866 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO2 1kg H + 5.55 Nm3 O2 → 11.1 Nm3 α=1、完全燃烧: O2 H= 2O 1kg S + 0.7 Nm3 O2 → 0.7 Nm3 SO2 0 Vy 0;CO = 0 0 0 O 0 0 V y0 ? VCO2 ? VSO2 ? VN02 ? VH ? V ? V ? V ? V ? V RO2 N2 H 2O gy H 2O 2O (Car ? 0.375S ar ) N ar ? 1.866 ? 0 .8 ? 0.79V 0 100 100 H ar M ar ? 11.1 ? 1.24 ? 0.0161V 0 ? 1.24Wwh , Nm 3 / kg 100 100 理论空气带入的水蒸气: =1.24×1.293×0.01V0 =0.0161V0 燃料的燃烧计算 燃烧产生的烟气量 实际烟气量 Vy α1、完全燃烧:O2 ≠0;CO=0 Vy ? VCO 2 ? VSO 2 ? VN 2 ? VH 2O ? VO 2 ? 0 Vy 0 y 0 0 ? ? ? ? ? ? ? 1 V ? 0.0161 ? ? 1 V 0 3 ? V ? 1.0161(? ? 1)V , Nm / kg 燃料的燃烧计算 燃烧产生的烟气量 实际烟气量 Vy α1、不完全燃烧:O2 ≠0;CO ≠ 0 V y ? VCO2 ? VCO ? VSO2 ? VN 2 ? VO2 ? VH 2O ? Vgy ? V 1kg C + 1.866 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO2 1kg C + 0.933 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO H 2O Car VCO2 ? VCO ? 1.866 100 燃料的燃烧计算 不完全燃烧时烟气中氧的体积 VO2 ? 0.21?? ? 1?V ? 0.5 ? 1.866 0 Car ,co 100 ?VCO ? 1.866 Car ,co 0 0 ? ? 从上式中解出?? ? 1?V 0,带入VN 2 ? VN ? 0 . 79 ? ? 1 V ,得 2 100 VO2 ? 0.21?? ? 1?V 0 ? 0.5VCO , 则上式可写成 VN 2 ? V 0 N2 将上式带入Vgy ? VRO2 0.79 ? VO2 ? 0.5VCO 0.21 ? VCO ? VO2 ? VN 2 , 得 0 N2 ? ? Vgy ? VRO2 ? VCO ? VO2 ? V 0.79 ? (VO2 ? 0.5VCO ) 0.21 75 燃料的燃烧计算 影响锅炉辐射换热的几个参数 三原子气体、水蒸气的容积份额与分压力 1)容积份额 r ? V 2)分压力 RO 2 RO 2 pRO ? rRO p 2 2 Vgy 2 rH O ? 2 VH O Vgy pH O ? rH O p 2 2 飞灰浓度:每千克烟气中的飞灰质量。 ?? Aar a fh ? 100 m y a fh -烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量份额。 烟气的质量: my=1-Aar/100+(1+dk)ρ α V0 =1-Aar/100+(1+0.01)1.293α V0 =1-Aar/100+1.306α V0 燃料 灰渣 炉膛空气 76 烟气分析 烟气分析成分 烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积为基 础,采用奥氏烟气分析仪进行的。 烟气分析可得到 RO 2、O 2、CO、N 2 在干烟气Vgy 中所占的容积百分比 RO2 ? O2 ? CO ? N 2 ? 100,% RO2 ? VRO2 Vgy VCO CO ? ? 100,% Vgy ? 100,% O2 ? VO2 Vgy VN 2 ? 100,% N2 ? Vgy ? 100,% 烟气分析 奥氏烟气分析仪 ? 工作原理:利用不同的吸 收剂吸收不同的气体成分 1瓶:氢氧化钾溶液 KOH—RO2 2瓶:焦性没食子酸溶液 C6H3(OH)3—O2、RO2 3瓶:氯化亚铜氨溶液 Cu(NH3)2Cl—CO、O2 ? 分析步骤:依次吸收 ? 为什么分析成分是干烟 气成分? 在实验压力下水蒸气 处于饱和状态,成比例的被 吸收 奥氏烟气分析仪示意图 1,2,3—吸收瓶;4—疏形瓶;5,△6,7— 旋塞;8—过滤器;9—三通旋塞;10—量 管;11—平衡瓶(水准瓶);12—水套管; 13,14,15—缓冲瓶;16—抽气 78 烟气分析 干烟气容积的计算 干烟气容积 RO2 ? CO ? Vco2 ? Vso2 ? Vco V gy ? 100% 1.866(Car ? 0.375S ar ) Vgy ? , Nm 3 / kg RO2 ? CO 烟气容积 Vy ? Vgy ? VH 2O 烟气分析 燃烧方程式 不完全燃烧方程式 RO2 ? 0.605CO ? O2 ? ? ( RO2 ? CO ) ? 21 推导过程 H ar ? 0.125Oar ? 0.038 N ar ? ? 2.35 Car ? 0.375S ar 式中 β为燃料特性系数,其物理意义:燃料 中的自由氢(H-0.125Oar)与C的比值。 21 ? ? RO2 ? ( RO2 ? O2 ) CO ? 0.605 ? ? 烟气分析 燃烧方程式 完全燃烧方程式: ? α>l、且完全燃烧: CO=0 21 ? O2 RO2 ? ,% 1? ? ? α=1、且完全燃烧:CO=0,O2=0 RO max 2 21 ? ,% 1? ? 81 烟气分析 运行中过量空气系数的确定 过量空气系数 不完全燃烧 推导过程 1 ?? O2 ? 0.5CO 79 1? ? 21 100 ? ?RO2 ? O2 ? CO ? 过量空气系数 RO max 2 ?? RO 2 完全燃烧且不计β 21 ?? 21 ? O2 推导过程 82 燃料的燃烧计算 不完全燃烧时的过量空气系数 V V ?? 0 ? ? V - ?Vg V 1 ? ?Vg V 1 ? ? ? 1?V 0 1? ?V 0 0 10 由式 VO2=0.21?? ? 1?V +0.5VCO,可得?? ? 1?V = VO2 -0.5VCO 0.21 固体和液体燃料 N ar 比较小,可忽略不计。 则由式 VN 2 N ar 0 0 0 0 V =0.8 +0.79V ,V N 2 ? V N 2 ? 0.79?? ? 1?V , 得?V = 100 0.79 1 将以上两式代入第一式 ,得?= 0.79 VO2 ? 0.5VCO 1? 0.21V N 2 0 N2 ? ? 83 燃料的燃烧计算 不完全燃烧时的过量空气系数 根据O2 , N 2 , CO的定义式,解出 VO2,V N 2 和VCO,代入上式得 1 ?= 79 ?O2 ? 0.5CO ? 1? ? 21 N2 ? N 2= 100 ? ?RO2+O2+CO ? ,代入上式得 1 ?= O2 ? 0.5CO 79 1? ? 21 100 ? ?RO2+O2+CO ? 84 燃料的燃烧计算 完全燃烧时的过量空气系数 完全燃烧CO ? 0, 则?= 1? 1 79 O2 ? 21 100 ? ?RO2+O2 ? 由完全燃烧方程式 21 ? ? RO2 ? ?RO2+O2 ? =0,可知 整理得 21? ?79+? RO2 ? ?= , ?79 ? ?1+? ?+21? ?RO2 RO2+O2=21 ? ? RO2,O2=21 ? ?1+? ?RO2,代入上式 将分子分母都除以21RO2,得 79 79 +? +? RO2 RO2 ?= = 1+? 79 79 +? +? max 21 RO 85 燃料的燃烧计算 完全燃烧时的过量空气系数 ? ? 值相对较小,可忽略不 计,则上式变为 RO2 21 ?? = ?1+? ?RO2 RO2 21 ?? 21 ? O2 max 由完全燃烧方程式可知 ?1+? ?RO2=21 ? O2,代入上式得 86 燃料的燃烧计算 燃烧方程式的推导 0.79 (VO2 ? 0.5VCO ) 0.21 将上式两边除以 V gy 并乘以100,结合RO2 , CO, O2的定义式,得 0 V gy ? VRO2 ? VCO ? VO2 ? V N ? 2 0 21 =0.21RO2-0.185CO+O2+0.21V N ? 2 100 V gy 将式RO2+CO= VCO2 ? VSO2 ? VCO V gy ? 100, 代入上式整理得 0 ? ? VN 2 21 =RO2+0.605CO+O2+?0.21 ? 0.79? ?RO2 ? CO ? (VCO2 ? VCO ) ? VSO2 ? ? ? ? N ar C ar S ar 0 0 ? V N 2 ? 0 .8 ? 0.79V , VCO2 ? VCO ? 1.866 , VSO2 ? 0.7 ,且 100 100 100 V 0 ? 0.0889?C ar ? 0.375S ar ? ? 0.265 H ar ? 0.0333Oar , 则 87 燃料的燃烧计算 燃烧方程式的推导 ? H ar ? 0.125Oar ? 0.038 N ar ? 21=RO2+0.605CO+O2+?2.35 ? ?RO2 ? CO ? C ar ? 0.375S ar ? ? H ar ? 0.125Oar ? 0.038 N ar 令? =2.35 ,则上式可写成 C ar ? 0.375S ar 21=RO2+0.605CO+O2+? ?RO2 ? CO ? 88 空气和烟气的焓 空气的焓值 空气和烟气的焓 定压条件下,1kg燃料燃 烧所需的空气或生成的烟气在从0(℃)加热到 ?(℃)时所需要的热量,单位为kJ/kg。 理论空气焓 实际空气焓 hk0 ? V 0 ?c? ?k hk ? ? hk0 ? ? V 0 ?c? ?k 89 空气和烟气的焓 烟气的焓值 理论烟气焓 0 0 0 ? ? hy ? VRO2 ?c? ?RO2 ? VN c ? ? V H 2O ?c? ?H 2O N2 2 实际烟气焓 0 hy ? hy ? ?? ? 1?hk0 ? h fh 飞灰焓 Aar h fh ? a fh ?c? ?h 100 4187 a fh Aar Qar .net ? 6时才计算 空气和烟气的焓 焓 温 表 烟气的焓值 及烟气温度 取决于燃料种类、过量空气系数 焓温表 对给定的燃料和各受热面前、后的过 量空气系数,计算出该受热面对应烟气温度范围 内的烟气焓,制成的烟气焓温表。 由( hy 、α)查焓温表可很快确定烟气温度 ? ; 由( ? 、α)查表可很快确定烟气焓 hy 91 锅炉热平衡 锅炉热平衡方程式 Qr ? Q1 ? Q2 ? Q3 ? Q4 ? Q5 ? Q6 100% ? q1 ? q2 ? q3 ? q4 ? q5 ? q6 qi = Q i / Qr ×100% 式中 Q r 输入热量 Q1 Q2 Q4 Q5 Q6 有效利用热 排烟热损失 Q3 气体未完全燃烧热损失 固体未完全燃烧热损失 散热损失 其他热损失 锅炉热平衡 锅炉输入热量 Qr Qr ? Qar .net ? ir ? Qwr ? Qzq , kJ / kg 式中 ir —燃料的物理显热; Qwr —外来热源加热空气时带入的热量; Qzq —雾化燃油所用蒸汽带入的热量 对于燃煤锅炉,若燃料和空气没有利用外界热 量进行预热,且燃煤水分满足 M ar ? Qar .net / 628(%) 则 Q ?Q r ar .net 锅炉热平衡 固体未完全燃烧热损失q4 燃煤锅炉主要热损之一,一般仅次于排烟 损失。 ? ? Vdaf小;(Mar、Aar )大,q4 大; R90大, q4 大; 煤粉在炉膛停留时间τ过小, q4 大 设计时:q4根据煤种不同按推荐数据选取。 ? 过大或过小,q4 大 ? ?? ? ? 锅炉热平衡 固体未完全燃烧热损失q4 运行试验时 灰平衡:锅炉燃料中的总灰量等于排出锅 炉各种灰渣的总和。 煤粉炉灰平衡方程为: ? 100 ? C fh ? ? 100 ? Ccjh ? Aar ? 100 ? Clz ? ? ? B ? G fh ? ? Glz ? ? ? Gcjh ? ? ? ? ? 100 100 100 100 ? ? ? ? ? ? a fh ? alz ? acjh ? 1 95 锅炉热平衡 气体未完全燃烧热损失q3 设计时 q3根据燃料种类和燃烧方式选取:煤粉炉 q3=0 最佳过量空气系数 使q2+ q3 + q4之和最 小的过量空气系数。 96 锅炉热平衡 排烟热损失q2 锅炉热损失中最大的一项,大中型锅炉正常运 行时的 q2 约为4~8%。影响因素主要是排烟温度和 排烟容积。 100 ? q4 q2 ? (h py ? ? h ) ,% Qr 0 py lk 式中 h py -- 排烟焓, 取决于 ? py 与 ? py ,kJ/kg 0 -- 进入锅炉的冷空气焓 , kJ/kg ,冷空气温度 hlk 按tlk=30℃计算。 ? py-- 排烟处过量空气系数 97 锅炉热平衡 排烟热损失q2 影响因素 ? 排烟温度? py 由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量 综合确定,电站锅炉 ? py 约在110~160℃之间。 ? ? py 取决于? ??? 及烟道漏风Δα,后者同时影响 ? py ? 燃料性质(水分) ? 受热面的积灰、结渣或结垢 98 锅炉热平衡 散热损失q5 额定负荷下的散热损失是外部冷却损失, 可根据锅炉尾部受热面的布臵查图确定 ? q5 与锅炉运行负荷 近似成反比变化 q5 ? q5,ed Ded D 额定容量下锅炉的散热损失 99 锅炉热平衡 灰渣物理热损失q6 Aar ahz ?c? ?hz q ? ,% Qr hz 6 ?c? ?hz —1kg渣在温度为θ时的焓,可查表3-1, kJ/kg。对固态排渣炉,灰渣温度取600℃。 ? 对固态排渣煤粉炉,当燃煤的折算灰分小于 10%时,可忽略该项损失。 Azs ? 4187 Aar ? 10% Qar ,net 锅炉热平衡 锅炉有效利用热 Q1 Q1 ? 1 ? ?? ? ? Dgr ?i? gr ? i gs ? ? ? Dzr ?i zr ? i zr ? ? Dzy (i zy ? i gs ) ? D pw (i ? i gs ) B Q ? , kJ/kg B ? ? 式中 Q B 工质总吸热量, kJ/ s 燃料消耗量, kg/s 空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛,属 锅炉内部热量循环,锅炉热平衡中不予考虑。 锅炉热平衡 热效率ηgl与燃料消耗量 B 热效率 Q1 ? q1 ? ? 100,% Qr ? 正平衡 ? g? ? 反平衡 ? g? ? 100 ? (q 2 ? q 3 ? q 4 ? q 5 ? q 6 ),% 燃料消耗量 Q 100Q B? ? , kg / s Q1 ? g? Qr q4 计算燃料消耗量 B j ? B(1 ? ), kg / s 100 102 锅炉热平衡 锅炉机组的热平衡试验 目的 ? 确定锅炉机组热效率; ? 确定锅炉机组各项热损失的大小; ? 确定过量空气系数、排烟温度、过热蒸汽 温度等参数与锅炉负荷的关系。 方法 (1)正平衡法; (2)反平衡法 锅炉热平衡 锅炉机组净效率 考虑了锅炉机组自身需用的热耗和电耗后的效率 ηj ? ? gl Qr b Qr ? ? Q fy ? 29310? P B ? 100,% 式中 ∑Qfy—锅炉机组自身所需的热量,kJ/kg; P—锅炉机组自身电耗,kW; b—电厂发电标准煤耗,kg/(kw·h)。 104 作业 4. 某锅炉燃用煤种的收到基成分为: Car=59.6%;Har=2.0%; Sar=0.5%; Oar=0.8%;Nar=0.8%;Aar=26.3%; Mar=10.0%; Qar.net=22186kJ/kg 烟气中的飞灰份额afh=95% 计算:1)V0 2) Vy 及α =1.45时的Vy 0 3)α =1.45,θ =300℃时的Iy 5. 已知Vy=Vgy+VH O ,试推导Vy= V0y+1.0161(α -1) V0。 2 6. 如果碳是唯一可燃元素,燃料完全燃烧,测得α =1,问烟气分析 的结果是什么(干烟气中各种成分的含量)? 7. 某锅炉燃用无烟煤,计算得到完全燃烧所需理论空气量V0为 5.81Nm3/kg,实测得到炉膛出口过剩氧量O2为4.846(%),如果炉膛 的漏风系数 ?? ? 为0.05,此时供给炉膛的实际空气量是多少? 105 第四章 ? ? ? 煤粉制备及系统 煤粉特性 磨煤机 制粉系统 煤粉特性 煤粉的一般特性 较好的流动性:气力输送,也易泄漏污染环境 自燃与爆炸性: 影响爆炸的因素:煤粉性质(水分、挥发分、 细度)、煤粉浓度、风粉混合温度 堆积特性:自然压紧的煤粉表观堆积密度 700 kg/m3 107 煤粉特性 煤粉的一般特性 108 煤粉特性 煤粉的一般特性 水分的影响:对煤粉流动性与爆炸性有较大的影 响,运行中应严格控制磨煤机的出口工质温度、出 口煤粉细度和出口煤粉水分。 ? 磨煤机出口煤粉水分 烟煤: 0.5-1.0Mad 无烟煤: ≤Mad 褐煤: 8+Mad 109 煤粉特性 110 煤粉特性 煤粉细度 Rx a Rx ? ? 100,% a?b a—筛子上余质量;b—过筛质量; Rx 越小,则煤粉越细。电厂常用R90和R200表示 煤粉细度。 111 煤粉特性 煤粉经济细度 使锅炉机械不完全 燃烧热损失、磨煤电 耗和金属磨损的总和 最小的煤粉细度。 112 煤粉特性 煤粉均匀性指数n 煤粉颗粒组成特性: Rx ? 100 exp?? bx n ? 2 ? lg R200 n ? 2.88 lg 2 ? lg R90 R200 R90, n为正值; 1 100 b ? n lg R90 90 R90一定时,n值越大,▲★-●则R200越小,煤粉中过粗的煤粉较少; R200一定时,n值越大,则R90越大,煤粉中过细的煤粉较少。 n值越大,□▼◁▼煤粉中过粗和过细的煤粉均较少,即煤粉粒度分布 较均匀。 n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式,一般取n = 0.8~1.2。 113 煤粉特性 煤的可磨性系数 煤的可磨性系数表示煤 磨成一定细度的煤粉的难 易程度。 哈氏可磨性指数 哈德格罗夫(Hardgrove)法 Ha K km ? 13 ? 6.93D74 式中, D74- 通过孔径为 74μm的 筛子的煤粉量。 114 煤粉特性 煤的磨损指数 煤的磨损指数表示该煤 种对磨煤机的研磨部件磨 损的强烈程度。 电力行业标准DL465-92《煤 的冲刷磨损指数试验方法》: ? 冲刷式磨损试验: K e ? A? 根据冲刷磨损指数Ke大小可划 分为轻微、不强、较强、很强和 极强。 磨煤机 磨煤机的分类 ? 低速磨煤机:15-25r/min,单进单出与双进双 出钢球磨 ? 中速磨煤机:50-300r/min,MPS、RP(或HP) 与MBF中速磨煤机 ? 高速磨煤机:750-1500r/min,风扇式磨煤机 116 磨煤机 单进单出钢球磨(低速磨) 单进单出钢球磨的圆筒通过齿轮由电动机带动 低速转动,燃料和干燥剂(热空气)从一端进入 圆筒,在圆筒内煤被干燥、打碎并研磨成粉,随 后被干燥剂从另一端带出。 117 磨煤机 双进双出钢球磨(低速磨) 带热风空心管: 两端的空心轴既 是热风和原煤的 进口,又是煤粉 气流混合物的出 口。从而形成两 个相互对称又彼 此独立的磨煤回 路。 118 双进双出钢球磨 119 磨煤机 双进双出钢球磨(低速磨) 不带热风空心 管:圆筒两端各 装有一个中间隔 开的进出口料斗, 一个进原煤和热 风,一个送出气 粉混合物。 120 磨煤机 钢球磨筒体最佳转速 nzj n 影响磨煤出力 和电耗 n 过小,筒内钢球与煤靠与筒壁的摩擦力带上 去,形成一个斜面,然后沿斜面滑落 n 过大,离心力很大,球与煤随筒壁一同旋转, 产生这种状态的最低转速称为临界转速nlj 没有撞击作用,磨煤效果差。 121 磨煤机 钢球磨筒体最佳转速 nzj n 处于上述两者之间,钢球被带到一定高度,沿 抛物线落下,钢球对筒底的煤发生强烈撞击作用, 辅以研磨 磨煤作用最大时的转速称为最佳工作转速nzj : 前苏联(波浪形护甲)nzj =(0.74-0.8)nlj 引进的欧美磨煤机 nzj =(0.72-0.9)nlj 磨煤机 钢球磨最佳通风量 zj Vtf Vtf 直接影响燃料沿筒体长度的分布和磨煤出力 Vtf 过小 筒内风速过小,出口端钢球能量没 有被充分利用,只能带出少量的细煤粉,磨煤出 力下降,单位磨煤电耗大 Vtf 过大 筒内风速过大,磨煤机出口煤粉过 粗,粗粉分离器回粉量增大,通风电耗增大 zj 最佳通风量Vtf 的通风量 磨煤和通风电耗之和最小时 磨煤机 影响钢球磨工作的其他因素 钢球充满系数ψ:钢球容积占筒体容积的百分数 ? zj ? 0.12 /(n / nlj )1.75 (磨煤电耗最小的)最佳充满系数: 护甲:护甲的形状对 钢球的提升高度有较大的 影响。 随着护甲的磨损,磨 煤出力会逐渐下降,磨煤 电耗也逐渐增加。 阶梯式 波浪式 齿式 磨煤机 单进单出钢球磨的优缺点 缺点 ? 单台金属消耗量 大,电耗相对较大 ; ? 噪音大,煤粉均 匀性差 适用于带基本负荷,运行中保持最佳通风量, 通过调整进口热风温度来满足煤粉的干燥出力, 常用于中储式制粉系统。 125 优点 ? 煤种适应性强; ? 单机容量大; ? 对杂质不敏感, 可靠性高。 磨煤机 双进双出钢球磨的特点 ? 其出力不是靠调整给煤机来控制,而是靠调整一 次风量控制。加大一次风阀门的开度,风量及带出的 煤粉流量同时增加,因此,在任何负荷下,煤粉浓度 变化不大。 ? 低负荷时,通过增加旁通 风量,保持最佳风速 ,防止 煤粉沉积,同时可以保持风 粉比不变,出力稳定;负荷 变化时,既可全磨运行 ,也 可半磨运行。 126 磨煤机 双进双出钢球磨的优点 保持了钢球磨煤种适应性强等所有优点,同时 大大缩小了体积,降低了磨煤机的能耗,增强了适 应锅炉负荷变化的能力(响应快, 10s 内 20%/min ; 储粉量大,运行灵活)。 127 工 作 50 00 0 小 时 后 的 研 磨 区 护 瓦 128 进 /出 室 内 螺 杆 螺 叶 的 更 换 129 磨煤机 中 速 磨 中速磨主要有:MPS型、 MPF型和RP(HP)碗型。 结构分三部分:下部 的基座和减速器、中部的 磨煤机本体和上部的分离 器。 130 磨煤机 中 速 磨 工作过程:原煤经落煤管进入两 组相对运动的碾磨件之间,在压紧 力的作用下被挤压、研磨成粉,被 甩至四周风环处。 热风经风环进入磨煤机,对煤粉 进行干燥并将煤粉带入粗粉分离器 进行分离,不合格的煤粉返回磨煤 机重磨,细粉则送出磨外 石子煤经风环的孔落入风室,由 刮板刮入石子煤储箱。 131 磨煤机 中 速 磨 共同点:圆弧形凹 槽滚道的磨盘,磨 辊120度均布,水平 具有一定的摆动量 区别:MPF型无磨辊 上面的压力托架、 弹簧和加载弹簧架, 每个磨辊配有单独 的加压载荷装臵 MPS型磨煤机 MPF型磨煤机 132 磨煤机 中 速 磨 RP(HP)共同点:浅碗形磨 盘;三个独立的磨辊120 度均布 区别:传动装臵和磨辊。 HP型磨煤机采用伞形齿轮, 传动力矩大;磨辊长度小, 直径大,磨煤出力较大 133 磨煤机 中 速 磨 优点:启动迅速,调节灵活;磨煤电耗低;结 构紧凑;金属磨损量小。 缺点:对杂质敏感;结构复杂;不能磨制磨损指 数高的煤种;要求水分低(外在水分≤15%)。 134 磨煤机 高 速 磨(风扇磨) 高速磨由叶轮、带护甲的蜗壳和粗粉分离器组成,装 有冲击板的叶轮由电动机带动高速旋转。原煤和干燥剂 一起被吸入磨煤机内,煤被转动的冲击板打碎,甩到护 甲上再次被撞击成煤粉,在风机压头的作用下由干燥剂 携带经粗粉分离器带出。 135 磨煤机 高 速 磨(风扇磨) 高速磨结构简单,金属耗量小,负荷适应能力强, 特别适宜磨水分高的煤种;但部件磨损大,不宜磨 制较硬的煤种。大多用于燃用褐煤的锅炉。 136 制粉系统 中速磨直吹式正压热一次风系统 直吹式制粉系统有正压和负压系统;正压系统又 有热一次风和冷一次风系统 正压系统:一次风机 布臵在磨煤机之前,系 统处于正压状态下工作 无漏风;叶片磨损小 煤粉易外泄,系统需 设专门的密封风机 4-磨煤机;11-热一次风机;19-密封风机 137 制粉系统 中速磨直吹式正压热一次风系统 热一次风系统:配臵 二分仓回转式空预器。 一次风机布臵在空预 器与磨煤机之间,输 送的是热空气 空气温度高,比容 大,风机体积大,电 耗高,易发生高温侵 蚀,运行效率及可靠 性低 138 4-磨煤机;11-热一次风机;19-密封风机 制粉系统 中速磨直吹式正压冷一次风系统 冷一次风系统:配臵三 分仓回转式空预器。一、 二次风各自由单独风机输 送,风机处于空预器之前, 输送干净的冷空气 空气温度低,比容小, 风机体积小,电耗低,效 率高;高压头冷一次风机 可兼作密封风机,简化系 统;热风温度不受一次风 机的限制,可满足磨制较 高水分煤种的要求。 139 4-磨煤机;10Ⅰ-一次风机;10Ⅱ-二次风机 制粉系统 双进双出磨煤机直吹式制粉系统 整 体 布 置 制粉系统 双进双出磨煤机直吹式制粉系统 分 体 布 置 141 制粉系统 高速磨直吹式系统 适用于水分较高的褐煤,采用热风掺炉烟作为干燥剂 二介质:热风+高温炉烟 三介质:热风+高、低温炉烟 制粉系统 钢球磨中储式热风送粉系统 钢球磨中储式制粉系统有热风送粉和乏气送粉两种 空气经送风机→空预 器→一次风机→一次风 箱→混合器(热气与煤 粉)→一次风喷口 乏气经细粉分离器→ 排粉机→乏气风箱→三 次风喷口 适用无烟煤、贫煤及 劣质煤 制粉系统 钢球磨中储式乏气送粉系统 乏气经细粉分离 器→排粉机→一次 风箱→混合器(乏 气与煤粉)→ 一 次风喷口 适用于烟煤等挥 发分含量高的煤种 144 制粉系统 钢球磨中储式系统再循环管 再循环管 将部分磨煤乏气从排粉风机后返回到磨煤 机,然后再回到排粉风机进行循环 再循环风 温度低,既可以调节磨煤机入口干燥剂的 温度,又能增加磨煤的通风量,并能兼顾燃烧所需一次风 的要求,从而协调磨煤、干燥和燃烧三方面所需的风量 燃用挥发分高而水分不大的烟煤 要求磨煤通风量大, 但干燥风量小或干燥剂温度低,出现磨煤、干燥和燃烧所 需风量的矛盾 运用再循环风,既可降低磨煤机入口干燥剂的温度,增 加磨煤通风量,又能兼顾燃烧所需一次风的需要 145 制粉系统 两种制粉系统的比较 直吹式系统 系统简单、设备部件少,管路短、 阻力小,初投资和系统的建筑尺寸小,输粉电耗较 小;但磨煤机的工作直接影响锅炉的运行,锅炉机 组的可靠性相对低些 中储式系统 设有煤粉仓,磨煤机可一直维持在 经济工况下运行,磨煤机的工作对锅炉影响较小, 系统的可靠性高;但系统复杂、设备部件多,初投 资及运行费用高 复习思考题 1. 何谓煤粉细度?试述钢球磨中储式制粉系统工质流程。 2. 试析影响钢球磨运行的因素。 3. 直吹式制粉系统与中间仓储式制粉系统相比的优缺点? 4. 煤粉经济细度的意义。 147 第六章 燃烧设备和煤粉燃烧新技术 煤粉燃烧器 ? 燃烧器的作用 ? 直流燃烧器 低负荷稳燃及低NOx煤 粉燃烧技术 ? 低负荷稳燃技术 ? 旋流燃烧器 煤粉炉炉膛 ? 炉膛的要求 ? 评价炉膛结构的参数 ? 低NOx煤粉燃烧技术 W型火焰燃烧技术 ? W型火焰炉膛结构 ? W型火焰燃烧技术的特 点 煤粉燃烧器 燃烧器的作用 燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按 一定的比例、速度和混合方式经喷口送入炉膛 其主要作用为: ? 向锅炉炉膛内输送燃料和空气; ? 组织燃料和空气及时、充分地混合; ? 保证燃料进入炉膛后尽快、稳定地着火,迅 速、完全地燃尽。 149 煤粉燃烧器 通过燃烧器的空气 一次风 携带煤粉送入燃烧器的空气。★△◁◁▽▼主要作 用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要 二次风 待煤粉气流着火后再送入的空气。二 次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气,并起气流 的扰动和混合的作用 三次风 对中间储仓式热风送粉系统,为充分利 用细粉分离器排出的含有10%~15%细粉的乏气,由 单独的喷口送入炉膛燃烧,这股乏气称为三次风 直流燃烧器 直流燃烧器 直流燃烧器的一、二、三次风分别由垂直布臵 的一组圆形或矩形的喷口以直流湍流自由射流的形 式喷入炉膛,根据燃煤特性不同,一、二次风喷口 的排列方式可分为均等配风和分级配风。 直流射流的主要特点: ? 沿流动方向的速度衰减比较慢 ? 具有比较稳定的射流核心区 ? 一次风和二次风的后期混合比较强 151 直流燃烧器 均等配风直流燃烧器 均等配风燃烧器一、二次风喷口相间布 臵,即在二个一次风喷口之间均等布臵一个 或二个二次风喷口,各二次风喷口的风量分 配较均匀 均等配风燃烧器一、二次风口间距较小 ( 80-160mm ),有利于一、二次风的较早混 合,使一次风煤粉气流着火后能迅速获得足 够的空气,达到完全燃烧 均等配风适用于燃用高挥发分煤种, 常称为烟煤、褐煤型配风方式 直流燃烧器 分级配风直流燃烧器 分级配风燃烧器一次风喷口相对集中 布臵,并靠近燃烧器的下部,二次风喷口 则分层布臵,一、二次风喷口间保持较大 的距离 (160-350mm) ,燃烧所需要的二次 风分阶段送入燃烧的煤粉气流中,强化气 流的后期混合,促使燃料燃烧与燃尽 直流燃烧器 分级配风直流燃烧器 分级配风燃烧器一次风喷口高宽比大, 卷吸量大;煤粉气流相对集中,火焰中心 温度高,有利于低挥发分煤的着火、燃烧 分级配风适合于燃用低挥发分煤种或劣 质烟煤,常称为无烟煤、贫煤型配风方式 直流燃烧器 直流燃烧器各层二次风的作用 下二次风 防止煤粉离析,避免未燃烧的煤粉 直接落入灰斗;托住火焰不致过分下冲,避免冷 灰斗结渣,风量较小 中二次风 是均等配风方式煤粉燃烧阶段所需 氧气和湍流扰动的主要风源,风量较大 上二次风 提供适量的空气保证煤粉燃尽,是 分级配风方式煤粉燃烧和燃尽的主要风源,风量 较大 直流燃烧器 直流燃烧器各层二次风的作用 燃尽风 喷口位于整组燃烧器的最上部(三次 风喷口之上),送入剩余15%的空气,实现富氧燃 烧,抑制燃烧区段温度,达到分级燃烧目的,有效 减少炉内NOX生成量,◆●△▼●有利于燃料的燃尽 周界风 位于一次风喷口的四周,周界风的风 层薄;风量小;风速较高。可防止喷口烧坏,适应 煤质的变化 直流燃烧器 直流燃烧器各层二次风的作用 夹心风 位于一次风喷口的中间,风速高于一 次风。补充火焰中心氧气;提高一次风射流刚性, 防止偏斜,增强扰动;减小扩展角,减轻贴壁,防 止结渣;变煤种、变负荷时燃烧调整的手段之一 十字风 燃烧褐煤,作用类似于夹心风 直流燃烧器 直流燃烧器四角布臵切圆燃烧方式 四角切圆燃烧方式直流 燃烧器的布臵 炉膛四角或接近四角布 臵,四个角燃烧器出口气 流的轴线与炉膛中心的一 个或两个假想圆相切,使 气流在炉内强烈旋转。 直流燃烧器 直流燃烧器四角布臵切圆燃烧方式 切圆燃烧方式的特点 ? 煤粉气流着火所需热量, 除依靠本身外边界卷吸烟气 和接受炉膛辐射热以外,主 要是靠来自上游邻角正在剧 烈燃烧的火焰的冲击和加热, 着火条件好 直流燃烧器 直流燃烧器四角布臵切圆燃烧方式 ? 火焰在炉内充满度较好, 燃烧后期气流扰动较强,有 利于燃尽,煤种适应性强 ? 风粉管布臵复杂 直流燃烧器 直流燃烧器四角布臵切圆燃烧方式 直流燃烧器 切圆燃烧方式直流燃烧器的布臵 (a)正四角布 置 (b)正八角布 置 (c)大切角 正四角布置 正四角布臵:中小容量煤粉炉常采用。燃烧器喷口 的几何轴线和炉膛两侧墙的夹角接近相等,射流两侧 的补气条件差异很小,气流向壁面的偏斜较小,因而 煤粉火炬的充满程度较好,热负荷较均匀。 直流燃烧器 切圆燃烧方式直流燃烧器的布臵 (a)正四角布 置 (b)正八角布 置 (c)大切角 正四角布置 大切角正四角布臵:大容量锅炉常采用。除具有 正四角布臵的特点外,还可形成切角形水冷壁。既 可增大燃烧器喷口两侧的空间,使两侧补气条件差 异更小,射流不易偏斜;切角水冷壁形成燃烧器的 水冷套,保护喷口不易被烧坏。 直流燃烧器 (d)同向大小 双切圆 (e)正反双切 圆 (f)两角相切, 两角对冲置 采用同向大小双切圆方式,可改变气流偏斜,防 止实际切圆的椭圆度过大;采用正反双切圆方式, 两股气流反切,可减少实际切圆的椭圆度;采用两 角相切,两角对冲方式,可减少气流相切时实际假 想圆的直径,减低气流的旋转强度,防止气流的过 分偏斜,但却使燃烧后期的混合扰动变差。 直流燃烧器 一次风煤粉气流的偏斜 切圆燃烧方式实际气流并不能完全沿轴线方向前进, 会出现一定的偏斜,严重时会导致燃烧器出口射流冲 墙贴壁。造成炉膛水冷壁结渣 邻角气流的撞击(主要原 因) 撞击点愈接近喷口,射 流偏斜就愈大;撞击动量愈大, 气流偏斜就愈严重。 166 直流燃烧器 一次风煤粉气流的偏斜 射流两侧“补气”条件的 影响 燃烧器射流两侧卷吸 烟气形成负压,向火侧受到 上游邻角气流的撞击,补气 充裕,压力较高;背火侧补 气条件差,压力较低,射流 两侧因此形成压差,迫使射 流偏向压力低的一侧,甚至 迫使气流贴墙,引起结渣。 直流燃烧器 一次风煤粉气流的偏斜 燃烧器的高宽比(hr/b) 对射流弯曲变形影响较大 高宽比愈大,射流形状愈宽 而薄;其“刚性”就愈差, 因而,射流愈容易弯曲变形。 直流燃烧器 一次风煤粉气流的偏斜 假想切圆直径dJX 较大的 dJX可使邻角火炬的高温烟气更 易达到下角射流的根部,扰动 更强烈,有利于煤粉气流着火、 燃尽; 但dJX过大,射流偏斜 增大,容易引起水冷壁结渣; 炉膛出口较大的残余旋转会引 起烟温和过热汽温偏差。 旋流燃烧器 旋流射流的特点 旋流燃烧器出口气流是一股绕燃烧器轴线旋 转的旋转射流 一、二次风用不同管道与燃烧器连接,在燃 烧器内一、二次风通道隔开。二次风射流均为 旋转射流,一次风射流可以是旋转射流,也可以 是直流射流。 旋流燃烧器是一组圆形喷口。 旋流燃烧器 旋流射流的特点 旋流射流具有比直流射流大得多的扩展角, 射流中心形成回流区,射流内、外同时卷吸炉 内高温烟气,卷吸量大 从燃烧器喷出的气流具有很 高的切向速度和足够大的轴向 速度,早期湍动混合强烈 轴向速度衰减较快,射流 射程较短,后期扰动较弱 旋流燃烧器 旋流强度n 表征旋转射流旋转程度的特征参数,随着 n 的不 同,旋流燃烧器形成三种不同的火焰形状 封闭式火焰 n 较小,在火焰根部卷吸高温烟气, 形成回流区;可卷吸火焰自身燃烧放出的热量,具有 一定的自稳定着火能力。但回流量小,不适合燃烧难 燃的煤。 旋流燃烧器 旋流强度n 飞边火焰 n 很大,射流外卷吸作用强烈,使外 侧压力小于中心压力,整个射流向外全部张开,气 流离开燃烧器后,贴墙运动,引起结渣。 开放式火焰 n 较大,射流内、外侧的压力差逐渐 接近,射流中心形成较大回流区,延长到速度很低处 才封闭,其着火稳定性主要依赖于炉内烟气温度 旋流燃烧器 旋流燃烧器的类型 旋流燃烧器 根据旋流器的结构不同,旋流燃 烧器分为蜗壳式、■□可动叶轮式、可动叶片式。 双蜗壳式 直流蜗壳式 蜗壳叶片式 旋流燃烧器 双蜗壳式 直流蜗壳式 蜗壳叶片式 直流蜗壳式和双蜗壳式燃烧器结构简单。缺 点是:调节性能较差,流动阻力较大,旋流器出 口,沿圆周气流速度分布不均,易引起煤粉浓度 分布不均。我国小型煤粉炉常采用。 176 旋流燃烧器 可动叶片双调风旋流燃烧器:一次风直流射流, 一次风管内装有混合器,消除煤粉浓度不均;二次 风通道分为内环形通道和外环形通道,内、外二次 风分级配风。内二次风通过调节可动旋流叶片的角 度,来改变其旋流强度,并由单独的风门控制风量; 外二次风量由可动叶片控制。 177 旋流燃烧器 旋流燃烧器的布臵与供风方式 旋流燃烧器通常前后墙布臵 不受炉膛截面宽、深比限制,布臵方便,与 磨煤机联接煤粉管道短 旋流燃烧器的供风方式 ? 大风箱供风 ? 分隔风箱供风 旋流燃烧器 常用的旋流燃烧器 旋流燃烧器的布置 燃烧器前后墙或两侧墙布置 两面墙上燃烧器喷出的火炬在炉膛中 央互相撞击后,火焰大部分向炉膛上方 运动,炉内的火焰充满程度较好,▪️•★扰动 性也较强 若对冲的两个燃烧器负荷不相同,则 炉内高温火焰将向一侧偏移,造成结渣 旋流燃烧器炉顶布置只在采用W火焰 燃烧技术的较矮的下炉膛中才应用 旋流燃烧器 单只燃烧器的热功率 大功率燃烧器带来的问题 ? 功率太大,易引起结渣; ? 局部热负荷太高,使水循环恶化; ? 切换或启停燃烧器对炉内火焰稳定性影响大 ? 切换或启停燃烧器对炉膛出口烟温影响较大 ? 一、二次风气流太厚,不利于风粉混合 ? 燃烧调节不太灵活。 旋流燃烧器 单只燃烧器的热功率 为了提高燃烧调节的灵活性和避免水冷壁及 燃烧器喷口结渣,趋向于采用小功率燃烧器 煤粉炉炉膛 燃烧煤粉对炉膛的要求 炉膛是燃料燃烧和热交换(主要是辐射热交换) 的场所 ? 有利于着火、稳燃,并使燃料燃烧完全; ? ? l?? ST-100℃,所有受热面不结渣; ? 水冷壁不发生传热恶化; ? 降低NOx生成量; ? 对煤质和负荷变化有较好的适应性。 煤粉炉炉膛 炉膛结构着火稳定性参数 炉膛截面热负荷 q A 表示单位时间、▲●燃烧器区 域炉膛单位横截面上,燃料燃烧释热的热量。 BQar .net qA ? , kw / m 2 A ? q A 过大,水冷壁少,火焰温度高,有利于稳定 着火,易引起结渣; ? q A 过小,水冷壁多,火焰温度低,不利于稳定 着火,减轻结渣,减少污染物生成。 184 煤粉炉炉膛 炉膛结构着火稳定性参数 燃烧器区域壁面热负荷 q R 表示单位时间、燃 烧器区域单位炉壁面积上,燃料燃烧释热的热量。 BQar .net qR ? , kw / m 2 2?a ? b ?H R? 式中 HR-燃烧器区域高度,一般取上层一次风喷口上 方1.5m处和下层一次风喷口下方1m处的距离 qR 愈大,说明火焰愈集中,燃烧器区域的温 度水平就愈高,对燃料的稳定着火有利,但易造 成燃烧器区域的壁面结渣 185 煤粉炉炉膛 炉膛结构燃尽性参数 炉膛容积热负荷qV 表示单位时间、单位炉膛 容积内,燃料燃烧释热的热量。 BQar .net qv ? , kw / m 3 VL q v 过大 ? VL 过小,Hf 过小,锅炉达不到出力; ? 偏高,易结 ? 炉膛及炉膛出口烟气温度 ? a、? ? ? 渣; ? py 偏高,q2 增大; 186 煤粉炉炉膛 炉膛结构燃尽性参数 q v 过大 ? 煤粉气流在炉膛停留的时间τ过小,(q3、 q4)增大,均使 ? g? 减小 q v 过小 VL 过大, ? a 偏低,着火困难,燃烧不稳定; 造价高 187 煤粉炉炉膛 炉膛结构燃尽性参数 燃料在炉内的停留时间 关键是上排一次风喷 口中心至炉膛出口(大屏下端)的距离。 ? min L ? ,s ?y V y B j ? ? p ? 273 ? ? ?, m / s ?y ? ? ab ? 273 ? ? ?? ? p ? 0.9 ?a? L 188 煤粉炉炉膛 锅炉容量增加,qA与qV值的变化趋势如下图所示 189 煤粉炉的炉膛 煤粉炉炉膛型式 炉膛及燃 烧器 布置方式 Π型炉 切向燃 烧 半开式 Π型炉 切向燃烧 Π型炉 对冲(交错) 燃烧 Π型炉 前墙燃 烧 W型炉 W燃烧 炉膛 型式 排渣方式 燃烧器 型式 固态 直流式 液态 直流式 固态 旋流式 固态 旋流式 固态 旋流式 直流式 190 低负荷稳燃技术 低负荷稳燃技术 提高一次风中煤粉浓度 ? 减少一次风量,可减少着火热; ? 提高挥发分浓度,提高火焰传播速度; ? 燃烧放热相对集中,使着火区保持高温状态。 煤粉浓度过高,着火区严重缺氧,影响挥发分 的充分燃烧,热量不能充分释放,从而影响颗粒 温度的升高,延缓着火;或者挥发分燃烧缺氧, 使火焰不能正常传播,引起着火不稳定。 低负荷稳燃技术 低负荷稳燃技术 最佳煤粉浓度:如右 图,与煤种有关,挥发分 大的烟煤低于挥发分小的 贫煤。 低负荷稳燃技术 低负荷稳燃技术 提高煤粉气流的初温 可减少着火热,并提高炉 内温度水平,使着火提前。 直接办法是提高热风温度。 如右图所示,热风温度升高, 烟温升高很快,煤粉着火提 前。 低负荷稳燃技术 低负荷稳燃技术 降低煤粉颗粒细度 煤粉颗粒越细,单位质量 的煤粉表面积越大,火焰传 播速度越快,如右图所示 燃烧放热速度越快,煤粉 颗粒越容易被加热,从而越 容易稳定着火。 低负荷稳燃技术 低负荷稳燃技术 在难燃的煤中混入易燃燃料 锅炉负荷很低或煤质很差时,投入助燃 燃油或气体燃料,有时为节省燃油,混入 挥发分较大的煤粉,提高着火的稳定性。 低NOx煤粉燃烧技术 低NOx煤粉燃烧技术 NOx生成机理 ? 温度型(热力型)NOx:空气中的氮气在高温下 (1500℃以上)氧化而生成,占NOx总量的10%-20%。 ? 燃料型NOx:燃料中含有的氮化合物(主要是挥发 分中的氮化合物)在燃烧过程中热分解而又接着被氧 化而生成,占NOx总量的80%-90%。 ? 快速型NOx:燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离 子团如CH等反应生成HCN和N,再进一步与氧作用,以 极快的反应速率生成。占NOx总量的5%左右。 低NOx煤粉燃烧技术 低NOx煤粉燃烧技术 影响NOx生成的主要因素 ? 温度 燃烧过程中,温度越 高,生成的NOx量越大 ? 过剩空气系数 ? =1.1 ~ 1.2 范围内, NOx 的生成量最大, 偏离这个范围 NOx 的生成量明显 减少 ? 燃煤性质 燃煤中的含N量越高,燃烧过程中 转化为NOx也就越多 197 低NOx煤粉燃烧技术 低NOx煤粉燃烧器 PM型浓淡燃烧器 ? 通过弯头将煤粉气 流分为浓、淡两股气 流,弯头内侧有调节 装臵,用来调节煤粉 浓度的大小 ? 设臵再循环烟气喷口(SGP喷口),推迟一、二 次风以及浓、淡煤粉气流的混合,从而在浓煤粉气 流喷口附近形成还原性气氛,并降低燃烧中心的温 度,既可稳定燃烧,也抑制了NOx的生成。 低NOx煤粉燃烧技术 低NOx煤粉燃烧器 A-PM燃烧器 将PM型浓、淡燃烧器改为 A-PM型浓、淡、浓燃烧器。 将单个喷嘴的火焰形成同轴对称火焰,使局部过于 集中的浓煤粉气流分解为火焰中心是淡煤粉气流,外 围是浓煤粉气流。这样,不仅降低了局部高热强度, 而且在火焰中心区形成NOx的还原反应,大幅度降低 了NOx的生成量,同时外围的浓煤粉气流区维持了火 焰的稳定性。 199 低NOx煤粉燃烧技术 低NOx煤粉燃烧器 WR燃烧器 又称宽调节比燃烧 器,是一种高浓度煤 粉燃烧器。主要性能 是在低负荷下不投油 仍能稳定燃烧。 ? 煤粉气流通过管道弯头时,受离心力的作用分成 浓淡两股,喷嘴中间的水平肋片将其保持到离开喷 口以后的一段距离,形成煤粉浓淡偏差燃烧 200 低NOx煤粉燃烧技术 低NOx煤粉燃烧器 ? 煤粉喷嘴出口处的 扩流锥,可在喷嘴出口 形成一个稳定的回流区, 将高温烟气不断回流到 煤粉火炬的根部,以维 持煤粉气流的稳定着火 ? 一次风喷嘴设有周界风,可避免一次风喷口烧坏; 由于周界风和一次风首先混合,还可调节一次风煤粉 浓度,以适应煤种变化 低NOx煤粉燃烧技术 低NOx煤粉燃烧器 新型低NOx旋流式燃 烧器 ? 在燃烧器一次风管中 设臵调节杆,可沿轴向 移动,控制火焰位臵; 一次风管出口装有环形 稳焰器,可确保着火区 的高温烟气回流,促使 煤粉快速、稳定着火; 低NOx煤粉燃烧技术 低NOx煤粉燃烧器 新型低NOx旋流式燃烧 器 ? 在环形二次风管内装有 隔板,将二次风分成两股, 从不同位臵送入着火后的 煤粉气流,实际上推迟了 二次风与火焰的混合,以 利于形成还原性气氛和宽 广的还原区,促进NOx的 还原。 低NOx煤粉燃烧技术 炉内脱氮技术 分级(空气)燃烧:将燃烧所需的空气分两 阶段从燃烧器送入 ? 第一级 送入理论空气量的 80% 左右,使燃料在 缺氧、富燃条件下燃烧 ,燃烧速度和炉膛温度降低, 抑制了NOx 的生成 低NOx煤粉燃烧技术 炉内脱氮技术 ? 第二级 以二次风形式送入剩余空气,使燃 料在空气过剩区域燃尽,空气量虽多,但火焰温 度较。秒速时时彩平台

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