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1、第二章第二章第二章第二章 燃烧系统及其设备燃烧系统及其设备燃烧系统及其设备燃烧系统及其设备自动化工程学院自动化工程学院自动化工程学院自动化工程学院 陈立军陈立军陈立军陈立军 锅炉部分第二章燃烧系统课件主要内容燃料及燃烧制粉系统及其设备锅炉机组的热平衡 燃烧设备辅助设备锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件第二节 制粉系统和设备一、煤粉的特性 2050um颗粒、不规则流动性流动性 干燥而疏松，与空气的混合物具有良好的流动性，便于管道输送。若制粉系统的设备不严密，容易泄露，造成环境的污染；自燃性自燃性 长期储存因缓慢氧化放热，在散热不良时，煤粉温度自行升高而着火；锅炉部分第二章燃烧系
2、统课件爆炸性爆炸性 煤粉自燃或其他火源引燃后，大面积的着火燃烧，使压力骤然上升而发出巨大的响声，危及人身设备安全； 影响因素影响因素 煤粉性质（挥发分、水分）、细度、煤粉浓度和温度；保证流速及温度，设置防爆门等措施；锅炉部分第二章燃烧系统课件二、煤粉细度 用具有标准筛孔尺寸的筛子通过筛分来测定； 取一定数量的煤粉样放入某一尺寸的筛子上进行筛分，当有a克煤粉留在筛面上，b克煤粉通过筛孔落下，则筛子上剩余的煤粉的重量占原煤粉样总重量的百分数即为煤粉细度： 角标x表示筛子的编号或筛孔的尺寸（内边长）；显然，值愈大煤粉愈粗。锅炉部分第二章燃烧系统课件 煤粉细度对着火、燃尽以及磨制费用影响很大； 经济细
3、度经济细度（最佳细度） 选择合适的细度，使燃烧与制粉的总损失为最小； 影响因素影响因素 煤的挥发分及磨煤机和粗粉分离器的性能；不同的煤种及燃烧设备经济细度亦不同； 经济细度由锅炉燃烧试验确定；锅炉部分第二章燃烧系统课件制粉损耗与锅炉的不完全燃烧热损失之和最小的煤粉细度 锅炉部分第二章燃烧系统课件1、中间储仓式中间储仓式 煤粉煤粉仓，经排粉机锅炉燃烧。送粉的介质不同，分为干燥剂送粉和热风送粉。优点：优点：磨煤机经济工况运行；锅炉不受磨煤机影响，可靠性高；调节灵活；负荷调节延迟小； 但系统复杂、管道多、部件多、初投资大，制粉电耗大三三 、 制粉系统制粉系统锅炉部分第二章燃烧系统课件(1)(1)干燥
4、剂干燥剂（乏气）送粉系统（乏气）送粉系统锅炉部分第二章燃烧系统课件(2)(2)热风热风送粉系统送粉系统锅炉部分第二章燃烧系统课件2、直吹式直吹式 气粉混合物锅炉去燃烧，制粉量是随着锅炉负荷的变化而改变。 按排粉机所处位置，分为正压和负压（在磨煤机之后）直吹制粉系统，多选用中速磨或风扇磨。优点：优点： 系统简单、布置紧凑、制粉电耗较低。锅炉部分第二章燃烧系统课件（1）负压直吹式制粉系统 排粉机装在磨煤机之后，整个制粉系统处于负压下运行，煤粉全部通过排粉机。 优点优点 不向外漏粉，环境干净。 常见问题 排粉机磨损严重，电耗增加，可靠性降低； 漏风较大，过量空气系数增大，锅炉效率减低。锅炉部分第二章
5、燃烧系统课件中速磨煤机中速磨煤机负压负压直吹式制粉系统直吹式制粉系统锅炉部分第二章燃烧系统课件 （2）正压直吹式制粉系统 排粉机装在磨煤机之前，整个制粉系统处于送风机的正压头运行，煤粉不通过排粉机或送风机。 又分为带热一次风机（在空预器之后）和带冷一次风机（在空预器之前）正压系统； 优点优点 不磨不漏，可靠性和经济性高于负压系统。 常见问题 漏粉； 高温热风经过风机，容易出现轴承润滑问题。锅炉部分第二章燃烧系统课件中速磨煤机正压直吹式制粉系统中速磨煤机正压直吹式制粉系统锅炉部分第二章燃烧系统课件（3）风扇磨风扇磨煤机直吹式系统 风扇磨代替了排粉机，系统简化，多用热风作干燥剂； 二介质直吹式系统
6、 采用热风和高温炉烟混合物作干燥剂； 三介质直吹式系统 采用热风、高温和低温炉烟混合物作干燥剂； 采用炉烟和热风作干燥剂使氧浓度，有利于防止发生爆炸；热风和炉烟混合物可燃烧区域的温度，防止炉内结渣生成。锅炉部分第二章燃烧系统课件风扇磨风扇磨单介质单介质（热风）干燥直吹式系统（热风）干燥直吹式系统锅炉部分第二章燃烧系统课件风扇磨风扇磨双介质双介质（热风、炉烟）干燥（热风、炉烟）干燥直吹式系统直吹式系统锅炉部分第二章燃烧系统课件风扇磨煤机风扇磨煤机三介质三介质（热风、高、低温炉烟）（热风、高、低温炉烟）干燥直吹式制粉系统干燥直吹式制粉系统锅炉部分第二章燃烧系统课件（一）磨煤机磨煤机 干燥、破碎并磨
7、制，通常按转速分：1、低速磨煤机 转速为15 25r/min，常用单进单出、双进双出的钢球筒式磨煤机；2、中速磨煤机 转速为50300r/min，常用辊盘式（平盘磨），辊碗式（碗式磨），球环式（中速钢球磨或E型磨），辊环式（MPS磨）；3、高速磨煤机 工作转速高达7501500r/min，常用风扇式磨煤机。四、制粉系统的主要设备四、制粉系统的主要设备锅炉部分第二章燃烧系统课件 结构结构 由一个直径由一个直径2 24m4m、长为、长为3 310m10m。筒体两端是架筒体两端是架, ,筒筒内装有占筒体总内装有占筒体总容积容积20%20%30%30%、直、直径径252560mm60mm的锰钢的锰钢球
8、，内衬波浪形球，内衬波浪形护甲。护甲。低速磨煤机低速磨煤机锅炉部分第二章燃烧系统课件工作原理 筒体转动将钢球和原煤提升到一定的高度后再落下将煤击碎的。挤压研磨、摩擦研磨、撞击粉碎。优点优点 煤种适应性强，磨煤能力强，工作可靠；缺点缺点 金属耗量大，占地大，耗电量大，特别是低负荷时单位电耗很高。 锅炉部分第二章燃烧系统课件中速磨煤机中速磨煤机结构 不同形式的辊+磨盘；工作原理 以碾压为主，压力靠弹簧或液压机构。锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件中速磨煤机中速磨煤机优点 结构紧凑，占地小，金属耗量低，煤粉均匀性好；缺点 磨煤部件易磨损，不宜磨硬煤和水分多、灰分大的煤。锅炉部分第二
9、章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件高速磨煤机结构 叶轮（冲击板）、外壳护甲、轴及轴承箱等；工作原理 进入的煤被高速旋转的冲击板击碎后抛到护甲上撞击，煤粒间撞击。锅炉部分第二章燃烧系统课件高速磨煤机高速磨煤机优点 结构简单，占地小，初投资低，内存煤量小，适应负荷变化快；缺点 磨损严重，不宜磨硬煤和水分多的煤，煤粉的均匀性差。锅炉部分第二章燃烧系统课件（二）（二）给煤机给煤机 将原煤定量地、均匀地根据锅炉的负荷或磨煤机的出力调节给煤量的设备。主要采有圆盘式、电磁振动式、刮板式和电动式皮带给煤机。1、圆盘式给煤机 煤从进煤管落到圆盘上，刮板刮
10、到磨煤机中。 调节煤量：1、刮板位置；2、调节套筒位置；3、调节圆盘转速。锅炉部分第二章燃烧系统课件 2 2、电磁振动式电磁振动式给煤机给煤机 由给煤槽与电磁制动器组成。落入给煤槽的煤在制动器的作用下，沿抛物线轨迹向前跳动，均匀的落到落煤管中。 调节煤量：1、调节给煤闸门的位置；2、用调节器调节电压；3、用晶闸管（可控硅）调节电流。锅炉部分第二章燃烧系统课件 3 3、刮板式式刮板式式给煤机给煤机 原煤在刮板推力和自身内摩擦力作用下，形成一股高于刮板自身高度的连续物料流，不时地从入料口输送到出料口，实现物料的输送。调节煤量：1、煤层厚度调节板；2、调节链条转速；锅炉部分第二章燃烧系统课件刮刮板板
11、式式给给煤煤机机锅炉部分第二章燃烧系统课件 4 4、电子重力式电子重力式皮带皮带给煤机给煤机 带有电子称重装置和微机控制装置的皮带式给煤机，通过自动调速装置可以将煤精确地定量送入磨煤机，其误差仅为1%。锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件( (三三) )粗粉分离器粗粉分离器 将磨煤机磨制的粗细不等的煤粉进行分离，即允许磨制合格的煤粉通过分离器，不合格的煤粉被分离出来送回磨煤机重磨。 工作原理 利用粗、细粉的重力、惯性力、和离心力的不同而工作的。锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件（四）（四）细粉分离器细粉分离器（旋风分离器）（旋风分离器
12、） 把粗粉分离器送出的气粉混合物中的煤粉分离出来（完成风粉分离），将煤粉放入煤粉仓。 工作原理 利用气流旋转所产生的惯性离心力使气粉混合物中的煤粉与空气分离出来。锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件( (五五) )给粉机给粉机 根据锅炉负荷，将煤粉送到一次凤管，常用的有叶轮式给粉机。 优点 给粉均匀、调节方便、不易发生煤粉自流等优点。 调节 改变叶轮转速改变给粉量 锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件第三节 锅炉热平衡一、锅炉的热平衡一、锅炉的热平衡 热平衡 锅炉的热量收支平衡关系 研究目的 定量计算与分析各项能量的大小，找出引起热量损
13、失的原因，提出减少损失的措施，提高锅炉效率，降低发电成本。 讨论各种能量时，均以1kg燃料为基础，其单位为kJkg。锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件根据能量平衡原理，得： Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6将式两边都除以Qr乘100%，则得 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6 式中 分别表示有效利用热或各项热损失占输入热量的百分比。 由以上两式可得锅炉效率即为： 锅炉部分第二章燃烧系统课件二、各项热损失二、各项热损失1、机械不完全热损失Q4 0.56% 排烟带走的飞灰和炉底排出的炉渣中含有未燃尽的碳造成的热损失。飞灰占总灰量的9095%，其损失为主要损失，也称
14、为固体不完全热损失； 仅次于排烟损失，与燃料性质、燃烧方式、炉膛结构、锅炉负荷及运行操作水平等有关； 锅炉部分第二章燃烧系统课件2 2、化学不完全热损失化学不完全热损失Q Q3 3 0.5% 0.5% 排烟中含有可燃气体（CO、H2、CH4等）引起的热损失。与燃料性质、炉膛结构、过量空气系数、炉膛温度、炉内燃料和空气的混合情况有关；3 3、排烟热损失排烟热损失Q Q2 2 5 58%8% 由于排烟烟温高于大气而形成的热损失。是锅炉热损失中最大的一项。 与排烟温度（受限低温腐蚀）和排烟量（负荷与过量空气系数）有关，保证受热面清洁是降低排烟损失的有效措施；锅炉部分第二章燃烧系统课件过量空气系数的影
15、响： 过量空气系数大小，对机械未完全燃烧热损失、化学未完全燃烧热损失、排烟热损失均有影响。只要增大过量空气系数，排烟热损失肯定增加；适当增大过量空气系数，可使q3、q4下降； 而过量空气系数过大时将引起炉温下降，又导致q3、q4增大。因此，必然有一个最合理的过量空气系数存在。最合理的过量空气系数，应使q2+q3+q4为最小，这个过量空气系数，称最佳过量空气系数。锅炉部分第二章燃烧系统课件 运行锅炉的最佳过量空气系数，是通过燃烧调整试验确定的。试验时选用不同的过量空气系数，求出对应的各项热损失，然后作出如图4所示的过量空气系数与热损失的关系曲线，曲线的最低点应的即为最佳过量空气系数最佳过量空气系
16、数。q, 100%q2+q3+q4 100%q2 100%q3 100%q4 100%op锅炉部分第二章燃烧系统课件4 4、散热损失散热损失Q Q5 5 0.10.10.5%0.5% 锅炉运行时，炉墙、金属结构以及锅炉机组范围内的烟风道、汽水管道和联箱等的外表面温度会高于周围环境温度，锅炉会通过自然对流和辐射传热的方式向周围散热，从而形成散热损失； 与锅炉容量、负荷、外表面积、外壁温度、周围温度、炉墙结构等有关。锅炉部分第二章燃烧系统课件5 5、灰渣物理热损失灰渣物理热损失Q Q6 6 0.50.51%1% 锅炉排出的炉渣、飞灰与沉降灰所携带的热量未被利用而引起的热损失。锅炉部分第二章燃烧系统
17、课件 对应于1kg燃料输入锅炉的热量为： Qr=Qar,net+ir+Qwr+Qzq 式中，Qar,net燃料收到基低位发热量，kJ/kg； ir燃料物理显热，kJ/kg； Qwr外来热源(暖风器)加热空气时带入的热量kJ/kg； Qzq雾化燃油所用蒸汽带入的热量，kJ/kg。 三、锅炉输入热量三、锅炉输入热量Qr锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉的有效利用热与锅炉送入热量之比，即： 四、锅炉效率四、锅炉效率锅炉部分第二章燃烧系统课件 注意在计算时，须对B进行修正，即按所谓的计算燃料量Bj来进行计算。1、正平衡法 上述求锅炉效率的方法。适用于中小锅炉；2、反平衡法 通过求出各项损失求效率，适用于大
18、型锅炉，现代大锅炉一般8595%锅炉部分第二章燃烧系统课件热平衡试验热平衡试验目的目的1、确定锅炉机组的热效率；2、确定锅炉机组各项热损失的大小，分析热损失的原因并寻求降低的方法，以提高锅炉机组的热效率； 反平衡法不但可以确定锅炉的效率，而且可以确定锅炉的各项热损失，因而可以了解锅炉的工作情况并能找出提高锅炉效率的途径。锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件（2 2）、双）、双进双出磨煤进双出磨煤机直吹式制机直吹式制粉系统粉系统采用正压直采用正压直吹式制粉系吹式制粉系统，统，锅炉部分第二章燃烧系统课件锅炉部分第二章燃烧系统课件2 2、中间储仓式制粉系统、中间储仓式制粉系统中间储仓
19、式制粉系统是将磨制好的煤粉先储中间储仓式制粉系统是将磨制好的煤粉先储存在煤粉仓中，再根据锅炉燃烧的需要通过给存在煤粉仓中，再根据锅炉燃烧的需要通过给粉机将煤粉送入炉膛燃烧。因此，系统中增加粉机将煤粉送入炉膛燃烧。因此，系统中增加了了煤粉仓、细粉分离器、给粉机、排粉机和螺煤粉仓、细粉分离器、给粉机、排粉机和螺旋输粉机等设备。旋输粉机等设备。中间储仓式制粉系统的工作过程为中间储仓式制粉系统的工作过程为：给煤机：给煤机将原煤送入将原煤送入磨煤机磨煤机，热空气和原煤一同进入磨，热空气和原煤一同进入磨煤机，热空气一边干燥一边将煤粉带出磨煤机煤机，热空气一边干燥一边将煤粉带出磨煤机进入进入粗粉分离器粗粉分
20、离器，分离器将不合格的粗粉分离，分离器将不合格的粗粉分离锅炉部分第二章燃烧系统课件出来送回磨煤机重磨，合格的煤粉进入出来送回磨煤机重磨，合格的煤粉进入细粉细粉分离器分离器将煤粉和空气分开，煤粉进入将煤粉和空气分开，煤粉进入煤粉仓煤粉仓。制粉系统中分离出的乏气中则含有约制粉系统中分离出的乏气中则含有约10%10%的极的极细煤粉，可以直接作为一次风和煤粉仓中落下细煤粉，可以直接作为一次风和煤粉仓中落下的煤粉混合后送入锅炉去燃烧，这种将乏气当的煤粉混合后送入锅炉去燃烧，这种将乏气当作一次风直接使用的系统称为干燥剂送粉或作一次风直接使用的系统称为干燥剂送粉或乏乏气送粉系统气送粉系统。适用于挥发分较高的煤适用于挥发分较高的煤。锅炉部分第二章燃烧系统课件将制粉系统的乏气通过燃烧器中的专门喷将制粉系统的乏气通过燃烧器中的专门喷口直接送入锅炉燃烧时，则乏气称为三次风，口直接送入锅炉燃烧时，则乏气称为三次风，而热空气作为一次风输送煤粉。这种系统称而热空气作为一次风输送煤粉。这种系统称为为热风送粉系统热风送粉系统，适用于挥发分较低的煤适用于挥发分较低的煤。 锅炉部分第二章燃烧系统课件双进双进双出双出的钢的钢球筒球筒式磨式磨煤机煤机锅炉部分第二章燃烧系统课件
