《锅炉原理》讲稿2004级-4

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1、锅炉原理,第四次课2007.10.8,本次课的安排,第一章的回顾与小结 第二章 燃料,笔式讨论的情况,没有预想的好:A- 2,B+ 10; 主要问题是：思维不够开阔，如“特点” 第一题“节约2.4亿tce”:仅8位同学定量! 答题的“哲学语言”多,点睛之笔少 以终为始:“特点,贡献,主线”将贯穿始终,有9位同学提问,黄兵勇:超临界,超超临界结构上区别? 殷亚州:旋风炉中锅炉分离,热量怎样传递? 郭帅:使用超临界,如何获得高压?压力如何控制? 张文征:“锅炉课”能学到什么？ 刘健：煤烧完了,还会有锅炉这个设备吗? 闫美辰：层燃炉、室燃炉区别？ 倪康君:怎样保证蒸汽开至一定温度和压力?,锅炉的特点

2、？,综合性强，除一般产品外，还要能适应.，多了一个.,电站锅炉还要适应 刘奇,董军 陶舒畅:燃料性质,经济性,安全性 赵学政:高T,高P,持续工作时间长,结构复杂 黄兵勇:高效,高压,复杂 “工程”， “安全”，100万kW锅炉有10万多个焊口,锅炉必须具备哪些条件呢?,一个承压系统，将水变为蒸汽 容纳燃烧又便于传热和支承的结构 送入燃料、空气，排出废弃物的手段 调控系统,能调节和监督运行,电站锅炉参数,容量（t/h） 蒸汽参数 汽机功率(MW) 炉型 420 13.8Pa(540/540 ) 125 超高压煤粉炉670 13.8Pa(540/540 ) 200 超高压煤粉炉 1025 16.

3、8Pa(540/540 ) 300 亚临界煤粉炉2008 16.8Pa(540/540 ) 600 亚临界煤粉炉亚临界压力锅炉:15.7-19.6 超临界压力锅炉:22.0-26.0 超超临界压力锅炉:=28.0,电站锅炉发展趋势,容量和参数:丹麦28Mpa,47%;欧洲40,700,55% 据推算，超超临界机组供电煤耗可降低到279gkWh 单机容量最大（美）1300MW,26.5MPa,538/538，69年 参数最高的是（美国西屋公司制造）325MW，34.3MPa, 649/566/566，二次再热, 1959年投产 燃烧技术:低NOx 超细化煤粉,10多倍;流化床 金属材料:可用于3

4、00Mpa,630的蒸汽参数 可靠性技术:设计技术;制造技术;在线检测 洁净煤发电技术:美国预计21世纪能源工厂:煤电60%,粉尘和SO2接近零排放;CO2减少50%,超临界、超超临界机组的特点,机组热效率高(与同容量亚临界火电机组比较，超临界机组可提高效率2-2.5%，超超临界机组可提高效率约5%,供电煤耗可降低到279g/kW.h)，可靠性好，环保指标先进 可复合变压运行，调峰性能好；（1）在低负荷时效率高；（2）具有良好的启动性能；（3）具有良好的负荷适应性 蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短，加之级间压差大，影响内效率，因而超临界及超超临界参数更适于大容量机组,垃圾电站,煤整体气化燃

5、气蒸汽联合循环发电技术IGCC,燃气-蒸汽联合循环系统 50%55%，60%61%；,热电联合循环,热电联产,由于实现了热能的梯级利用，其总的能源利用率为7080。热电联产比热电分产可节约能源30左右。我国有50万台工业锅炉，年耗煤4亿吨，平均容量228吨时，如果其供热量的一半由热电联产供给，则年可节煤12亿吨。,热电冷联产系统图,生物质气化发电工艺流程,第二章 燃料,重点：以煤为主，掌握各成分尤其是A、S、M以及V对锅炉设计以及运行的影响。,第二章 燃料,2-1 燃料的化学成分和性质 2-2 燃料的成分基准与换算 2-3 燃料的某些特性 2-4 煤的分类,大港电厂,每天燃煤量1.3-1.4万

6、吨，发热量19MJ/kg，折合多少标准煤？ 每台锅炉120，煤差时150-160t/h 在线实时显示：固定碳40%多，发热量，17,18,19MJ/kg,电站煤粉锅炉 “食粮”,“病从口入”,第二章 燃料,2-1 燃料的化学成分和性质 一、何为燃料 二、锅炉用燃料 三、煤的成分,2-1 燃料的化学成分和性质,一、何为燃料在燃烧过程中能够产生大量热能的物质。 注：世界上所用的燃料：一是核燃料，二是有机燃料。后者是可以与氧化剂发生强烈化学反应（燃烧）而放出大量热量的物质。 工程上：必具技术上的可行性及经济上的合理性我国燃料政策:优先作业冶金及化学工业的原料 燃料特性是锅炉设计运行的基础,只有掌握好

7、,才能保证运行的安全性和经济性,二、锅炉用燃料,2. 液体 石油及其产品（重油、渣油）、点火时用柴油、轻油,1. 固体 煤、木材、油页岩,3. 气体 天然气、高炉煤气、焦炉煤气及发生炉煤气,三、煤的成分,(一)煤的元素分析成分 C、H、O、N、S、A、M 1.碳(C)a. 主要可燃元素,含量多少与地质年龄有关，20-70%无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤、泥煤、煤矸石b.形式:固定碳(FC)+与HOS结合成有机物（V）c.运行:固定碳不易着火，燃烧缓慢d.发热量: 32700kJ/kg（32866）2.氢(H)a.含量:26% 随地质年龄升高而降低b.形式:多以碳氢化合物状态存在c.运行:含量越高，愈

8、易着火和燃尽d.发热量:120103kJ/kg（120370）,元素分析 煤的有机物：C、H、O、N、S五种元素组成 工业分析 测出煤的组成成分为M、V、FC和A,3.硫(S),a.含量:一般11.5%，个别高达810% b.形式:可燃硫:有机硫、黄铁矿硫（FeS2)灰分中硫:硫酸盐硫（不能燃烧，计入灰分）c.运行:炉膛高温下炉内结渣;对过热器的高温腐蚀;对空气预热器的低温腐蚀 (低于酸露点温度时会在金属壁上凝结成硫酸);含有氧化硫的烟对人畜有害黄铁矿硫质地坚硬,在煤粉磨制过程加将加速磨煤部件的磨损d.发热量: 低,9040kJ/kg(完全燃烧,9050),4.氧(O)和氮(N),a.含量:

9、O: 140%. 无烟煤12%. 泥煤40%N: 0.52.5%. b.形式: O与H或C结合,使可燃成分下降,使发热量降低 c.运行:N是有害元素, 高温下燃烧,生成NOX,造成大气污染 5.灰分 燃料完全燃烧后形成的固态残余物的统称 a.含量:535% b.运行:使燃料发热量下降,妨碍可燃物质与氧气的接触.烟气速度高时会引起飞灰对受热面的磨损.烟气速度低时会引起积灰.灰分是影响燃煤质量的主要成分.,6.水分(M),a.含量 :250%b.形式:外部水分(表面水分)-煤由于自然干燥所失去的水分内部水分(固有水分)-空气风干状态下仍残留煤中的水分分析水分:煤在规定温度和相对湿度下进行自然干燥,

10、干燥后煤样中所含有的内部水分c.运行:不利燃烧,燃烧温度下降,引起低温受热面的积灰和腐蚀,煤粉制备困难,烟气量上升,电耗上升,(二) 煤的工业分析成分煤的元素分析及水分、灰分含量是锅炉燃烧计算的依据，但它们并不能直接反映出煤的燃烧特性，也不能充分确定煤的性质。另外也比较复杂。M、V、FC、A等四种成分的质量百分 数，称为煤的工业分析。既能反映煤在燃烧方面的某些特性，又是我国电厂用煤分类的重要依据。煤的工业分析要在一定条件下进行。,煤的工业分析实验,是锅炉设计、灰渣系统设计和锅炉燃烧调整的重要依据，是燃料分析的基础性实验 它通过规定的实验条件测定煤中水分灰分挥发分和固定碳质量含量的百分数，并观察

11、评判焦碳的粘结特征 通过煤的工业分析实验巩固概念，使学生掌握煤的工业分析方法 在明确规定的实验条件下（GB/T212-2001煤的工业分析方法）测定煤中水分灰分挥发分,并由此计算得到固定碳的质量含量百分数。,M：外在（表面）；内在（固有） V：将分析煤样放入带盖的坩埚内， 在900+10的马弗炉恒温区中，隔绝空气加热7min,所失去的质量减去该样水分的质量即为挥发分质量。 不同碳化程度的煤，挥发分析出的温度和数量不同。不同种类的煤，其V燃烧时放出的热量相差很大，低的只有17000，高的71000kJ/kg。 是煤的重要成分特性，分类的主要依据。同时，对煤的着火、燃烧影响很大。 无烟煤: Vda

12、f=2-10%(最小)褐煤: Vdaf=37-60%(最多)为什么说V愈多的煤，愈容易着火，燃烧也易于完全？,焦 碳,煤中水分与挥发分逸出后留下的固体物质叫焦碳：焦碳=灰分+固定碳 将焦炭质量减去灰分质量便是固定碳质量 焦碳的黏结性与强度称为煤的焦结性，重要特性，对层燃炉的燃烧过程影响较大,2-2 燃料的成分基准与换算,一、燃料的成分基准煤中水分和灰分的含量会随外界条件而变化，其他成分的百分量也随之变化，所以，在说明煤中各种成分的百分含量时，必须同时注明百分数的基准，常用的基准有以下四种： 1. 收到基（应用基）即以运送到厂内时的煤为基准的各种成分含量.用角码“ar”表示。以包括全部水分和灰分

13、的燃料作100%的成分。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% （锅炉热力计算时，原煤水分用收到基表示）,2.空气干燥基（分析基,air dry）,煤在室温大于20，相对湿度60%的条件下，会失去外部水分，以此样品为基准测得的各种成分含量称为，以角码“ad”表示。实验室进行燃料分析(除去自然干燥水分后)时的燃料成分。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%不用煤种的水分常用Mad（Wf ）表示,可排除开采,运输和储存等对煤的水分含量的影响,3.干燥基(dry),将煤中水分全部去掉，以此样品为基准测得的各种成分含量称为，以角码“d”表示。Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%用Ad来表示不同煤的灰分大小，可确切地反映出煤的灰分杂质含量，而不受水分变化的影响。,4.干燥无灰基（可燃基）去掉煤中的水分和灰分，以可燃质为基准测得的各种成分 含量称为, 即用角码“daf”表示。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%FCdaf+Vdaf=100% 常用来表示煤的有机物中各种元素的成分和煤的挥发分(用Vdaf表示.),