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1、烟尘、烟气监测讲义,周伟峰 2010年4月,1 基础知识,蒸发量（出力） 锅炉出力对于蒸气炉来讲就是生产蒸气的量，叫蒸发量，单位是t/h。 对热水锅炉来讲锅炉出力即是锅炉生产热水放出的热量，单位为kJ/h，采用法定计量单位制后，热水炉的出力，改用热功率来表示，单位为MW。小时供热量和热功率的单位换算如下： 1kcal/h1.163W 1W0.86 kcal/h 1MW106W 蒸气炉和热水炉折算大约为1t气炉可按60104 kcal换算水暖炉的出力，其热功率相当于0.7 MW。,水和水蒸气的性质 1标准大气压下，水的冰点为0，沸点为99.975。在4时，水的密度最大，为1。水的沸点随着大气压的
2、增大而增高。 当水被加热到沸腾时，水逐渐的变成水蒸气。水由液体变为气态水蒸气的过程叫做汽化过程。 当把水加热到沸腾时，沸水汽化所生成的蒸汽温度与沸水温度相同。始终保持在饱和温度的蒸汽叫做饱和蒸汽。这种始终保持饱和温度的水叫饱和水。 1kg饱和水完全汽化为饱和蒸汽时所需的热量，叫做汽化潜热，简称汽化热。用表示，单位kJ/kg。汽化潜热的数值是随压力升高而降低。 当饱和水全部被汽化，而蒸汽温度仍等于该压力下的饱和温度时的状态，也就是不含水分的饱和蒸气叫干饱和蒸气。 当饱和水汽化过程中带有饱和水，处于气与水共存的状态，也就是含有水分的饱和蒸气叫湿饱和蒸气。 若在等压下继续加热干饱和蒸气，蒸气温度便会
3、逐渐升高。这种温度高于饱和温度的蒸气叫做过热蒸气。,燃料和燃烧 凡是在燃烧过程中能释放大量热量的物质，称为燃料。燃料种类很多，按物理形态可分为固体燃料、液体燃料、气体燃料。我国工业锅炉以煤为燃料的居多。,煤的主要成分 碳（C）：是燃料中的主要成分，含碳量越高，发热量越高，但碳本身要在比较高的温度下才能燃烧，纯碳是很难燃烧的。所以，含碳量越高的燃料，越不容易着火和燃烧。 氢（H）：是燃料中的又一种主要成分，一般与碳形成化合物存在，称碳氢化合物，这些化合物在加热时能以气体状态挥发出来，所以含氢量越多的燃料越容易着火燃烧。氢在燃烧时能放出大量的热量，年代越久的煤含氢量越少。,硫（S）：燃料中的硫由两
4、部分组成，一部分为不可燃烧部分，如无机硫，它不参加燃烧；一部分为可燃烧部分，如挥发硫，它可以燃烧放出热量。但硫燃烧后生成二氧化硫（SO2）和三氧化硫（SO3），当烟温低于露点时，二氧化硫及三氧化硫与烟气中的水分化合成亚硫酸（H2SO3）和硫酸（H2SO4），对锅炉尾部受热面起腐蚀作用。另外含硫的烟气排入大气，对人体和动植物都有害，因此，燃烧中含硫量越少越好。 氧（O）：燃料中的氧不参加燃烧，是不可燃物质，它的量越多，燃料中的可燃物质就相对减少，从而降低了燃料燃烧时放出的热量，煤中的氧分游离态和化合态两部分，游离态的可助燃。煤生成的时间越长，氧的含量就越降低。,氮（N）：是惰性气体，不参加燃烧，
5、是不可燃物质，煤中的含氮量很少，一般为0.52.0%。 灰分（A）：是燃料中不可燃烧的固体矿物杂质，它是在燃料形成时期，开采以及运输中掺入燃料中的，各类燃料的灰分含量相差很大，气体燃料几乎无灰，燃料油中含灰量也极少，相比之下，固体燃料灰分含量较多，燃料中灰分多了，可燃成分就少，燃料燃烧时放出的热量也就少，但灰分带走热量多，使热损失增加。此外，灰分中一部分（飞灰）在锅炉中随烟气流经各受热面和引风机时，造成磨损，排入大气又污染环境，在炉膛内由于灰分的熔化还会引起结焦。,水分（W）：是燃料中有害成分，它吸收燃料燃烧时放出的热量而汽化，因而直接降低燃料放出的热量，使炉膛燃烧温度降低，造成燃料着火困难。
6、它还增加烟气体积，使得排烟带走的热量损失增加。但固体燃料中，保持适当的水分，可以有利于通风，减少固体不完全燃烧损失，在液体燃料中掺水乳化，可以改善燃烧，节约燃料。 煤的这些组成物质是以复杂的有机化合物、矿物质和水份等形式存在，一部分化合物在被加热到一定温度时，便以气态状态从煤中逸出，这种气体可以燃烧，通常叫做挥发份。挥发份在煤燃烧时最先形成火焰，而固定碳燃烧的时间最长。固定碳在全部燃烧后剩下的物质就是灰分。所以煤的可燃成分主要是挥发份和固定碳两项。,煤的分类 我国煤的分类主要是依据煤的挥发份含量来区分的，挥发份含量多少与煤龄长短、碳化程度有关。我国的煤炭一般可以分为无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤、石
7、煤（油母页岩）和煤矸石等。,1烟煤：又称长烟煤，呈灰黑色或黑色，表面无光泽或有油润的光泽。挥发分较多，可达40%，容易着火，燃烧时火焰长，结焦性较强。 2无烟煤：又称白煤或柴煤，呈黑色，有时也带灰色，质硬而脆，断面有光泽。挥发分少，在10%以下，不容易着火，初燃阶段发出短蓝色的火焰，没有煤烟，燃烧速度缓慢，燃烧过程长，结焦性差，储藏时不宜自燃。 3贫煤：贫煤性质介于烟煤和无烟煤之间，挥发分为1020%，比较容易着火。 4褐煤：呈褐色或黑色，外表似木质，无光泽。挥发分较高，超过40%，容易着火，燃烧时火焰长，不结焦。,5煤矸石：它是煤层中具有可燃质的夹石，灰分较高，达到50%以上，发热量较低，不
8、易着火，需将煤块破碎成细小颗粒，采用沸腾燃烧方式才能燃烧。 6油母页岩：是一种含油的矿石，灰分很高，达到5070%，挥发分也高达8090%，很容易着火。 个别地区因资源情况也有选用木柴、稻糠、甘蔗渣等作燃料的。 木柴：它比起煤来说，灰分少，挥发分高，燃烧速度快，但发热量低。根据我国资源情况，一般在林区就近就地选择一些不能加工用的废材作为燃料。 稻糠、甘蔗渣是作为废物利用，把它当作燃料，发热量很低。,煤的燃烧 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般要经过加热干燥、逸出挥发分形成焦炭、挥发分着火燃烧、焦炭燃烧形成灰渣这四个阶段。 加热干燥阶段：煤进入炉膛加热，煤中水分开始气化蒸发，当温度升到100105以后
9、，蒸发完毕，煤被完全烘干。水分越多，干燥阶段延续越久。 逸出挥发分形成焦炭阶段：温度继续升高时，烘干的煤开始分解，放出可燃气体，称为挥发分逸出。不同的煤种，挥发分开始逸出的温度也不同，褐煤和高挥发分的烟煤约为150180，低挥发分的烟煤约为180250，贫煤和无烟煤约为300400。挥发分逸出后，剩下的固体物称为焦炭，它除了灰分以外几乎全部是碳，有时还有少量硫，也有把这部分碳和硫称为固定碳。,挥发分着火阶段：当挥发分逸出与空气混合达一定浓度时，挥发分开始着火燃烧放出大量热，把焦炭加热，为焦炭燃烧创造条件。通常把挥发分着火燃烧的温度粗略地看作煤的着火温度。不同的燃料着火温度不同，烟煤400500
10、、褐煤250450、贫煤600700、无烟煤700以上。 焦炭燃烧形成灰渣阶段：挥发分接近烧完时，焦炭开始燃烧，它是固体燃料和空气中的氧之间的燃烧化学反应。焦炭燃烧的速度缓慢，燃尽时间较长，约占全部燃烧时间的90%，当焦炭外壳先烧掉的部分形成灰，妨碍了氧扩散进焦炭中心时，燃烧就要终止，从而形成了灰渣。,煤燃烧后的产物 煤燃烧后的产物主要是烟气和灰渣。 烟气中主要有下列几种气体： CO、CO2、SO2。煤中碳、硫和碳氢化合物燃烧后产生的气体。 O2。来自参加燃烧空气中过剩的氧。 N2、NO。来自参加燃烧空气中的氮。 水蒸气。一部分是煤带来的水分，一部分是煤中氢燃烧后的生成物。 其它。微量的苯并芘
11、、氟化物等有害物质。 同时烟气中还夹带大量固体物质，未燃尽的碳粒和飞灰，这一部分称之为烟尘。 灰渣的主要成分是硅酸盐等不可燃的矿物质。,2 锅炉,概述 锅炉是一种能量转换设备。它是把燃料中的化学能量通过燃烧（剧烈的氧化反应）转换热能，加热给水，以获得需要的热水或蒸汽的设备。 锅炉包括“锅”、“炉”和“附属设备、附件与仪表”三大部分。“锅”是指锅炉设备中盛装水和气并承受压力的部分，如锅筒、沸水管、过热器等，他的作用是吸收“炉”放出的热量，把水加热到一定温度和压力或蒸发为蒸气。“炉”是指锅炉设备中燃料与空气发生化学反应产生高温火焰和烟气的部分，如炉膛、炉墙、烟道等，他的作用是最大限度地把燃料热能释
12、放出来，供“锅”使用。,锅炉的分类 1按用途分类有：工业锅炉、电站锅炉 蒸汽主要用于工业生产和采暖的锅炉称为工业锅炉。用锅炉产生的蒸汽带动汽轮机发电用的锅炉称电站锅炉。 2按蒸发量分类有：小型锅炉、中型锅炉、大型锅炉 蒸发量小于20t/h的锅炉称小型锅炉，蒸发量为2075t/h的锅炉为中型锅炉，蒸发量大于75t/h的锅炉为大型锅炉。 3按压力分类有：低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉 工作压力不大于2.5MPa（25kgf/cm2）的锅炉为低压锅炉，工作压力为3.05.0MPa（3050kgf/cm2）的锅炉为中压锅炉，工作压力为8.011.0MPa（80110kgf/cm2）的锅炉为高压锅炉。 4
13、按介质分类有：蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉 锅炉出口介质为饱和蒸汽或过热蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，出口介质为高温水（120）或低温水（120以下）的锅炉称热水锅炉，汽水两用锅炉是既产生蒸汽又可用于热水的锅炉。,5按燃烧室布置分类有：内燃式锅炉、外燃式锅炉 内燃式锅炉的燃烧室布置在锅筒（炉胆）内，外燃式锅炉的燃烧室布置在锅筒外。 6按使用燃料分类有：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉 7按锅筒位置分类有：立式锅炉、卧式锅炉 8按锅炉本体形式分类有：锅壳锅炉（火管锅炉）、水管锅炉 9按安装方式分类有：整装锅炉（快装锅炉）、散装锅炉 锅炉在制造厂组装后，到使用单位只需接外管路阀门即可投入运行的锅炉称整装
14、锅炉也叫快装锅炉。锅炉主要受压部件散装出厂，到使用单位进行现场组装的锅炉称散装锅炉。,锅炉参数 锅炉出力也叫容量，蒸气锅炉用“蒸发量”表示，热水炉用“热功率”表示。 蒸发量：每小时所能产生的蒸气数量，称为这台锅炉的蒸发量，用符号“D”表示，常用单位为t/h，蒸发量可根据公式“锅炉蒸发量受热面积平均蒸发率” 热功率：每小时输出热水的有效热量，称为这台锅炉的额定供热量，用符号“Q”表示，单位是kcal/h。,锅炉系列与型号 锅炉型号由三部分组成，表示方法如下： 第一部分第二部分第三部分型式代号燃烧方式代号额定蒸发量或额定热功率允许工作压力过热蒸汽温度或出水温度/回水温度燃料种类代号设计次数第一部分
15、的型式代号、燃烧方式代号以及第三部分的燃料种类代号可通过下列各表查出代号所表明的内容。,锅壳锅炉代号：,水管锅炉代号：,燃烧方式代号：,锅炉附属设备,1 运煤设备 运煤系统 制备系统：包括碎煤机、筛选设备、磁选设备。 提升和水平运输设备：包括电动葫芦吊煤罐、单斗提升机、多斗提升机。 埋刮板输送机 带式输送机,2 给水设备 给水设备是锅炉房的关键设备，只要锅炉运行，就必须由给水设备连续或间歇地向锅炉给水，才能使锅炉在正常水位范围内安全运行。 常用给水设备有蒸汽注水器、电动泵、蒸汽往复泵。 3 通风设备 通风方式：包括自然通风、机械通风 风机（单炉配置时，风量的裕量不小于10%，风压裕量不小于20
16、%）、烟囱：作用产生抽力、将烟气和飞灰排到室外高空扩散。,除尘设备,按作用机理：分机械除尘器、电力除尘器、过滤式除尘器和湿式除尘器四大类。 根据安装形式分立式和卧式除尘器 根据除尘过程中有无液体参与，分成无液体参与的干式除尘器和有液体参与的湿式除尘器两类,1、机械式除尘器 一般作用于除尘器内，含尘气体的作用力是重力、惯性力及离心力，这类除尘器又可分为： （1）重力除尘设施-重力沉降室； （2）惯性力除尘设施-惯性除尘器（又称惯性分离器） （3）离心力除尘设施-旋风除尘器（又称离心分离器） 2、湿式除尘器（又称湿式洗涤器） 湿式除尘器是以水或其它液体为捕集粉尘粒子介质的除尘设施，按耗能的高低分为： （1）低能耗湿式除尘器-喷雾塔、水膜除尘等； （2）高能耗湿式除尘器-文丘里除尘器 湿式除尘器也还有其它分类方法这里不再赘述,3、过滤式除尘器 过滤式除尘器是含尘气体与过滤介质之间依靠惯性碰撞、扩散、截留、筛分等作用，实现气固分离的除尘设施。根椐所采用过滤介质和结构形式的不同可以分为： （1）袋式除尘器（又称为布袋除尘器）； （2）颗粒层除尘器等； 4、电除尘器 利用高压电场产生的静电力使粉尘从气流中分离出来的除尘设施称为静电除尘器简称电除尘器。按照电除尘器的结构特点，可以有多种分类，这里只列举按集尘型式不同的分类： （1）、管式静电除尘器； （2）、板式静电除尘器,
