第三章( 锅炉).ppt

,,,DepartmentofPowerandMechanicalEngineering,JiangxiVocationalTechnicalcollegeofelectricity,电厂锅炉,,,江西电力职业技术学院动力机械系,本章重点1、过量空气系数2、烟气成分,第一节燃烧所需空气量及过量空气系数,※慨念理想气体→标准状态→22.4Nm3/kg,一、理论空气量,定义1㎏收到基燃料完全燃烧、无剩余氧表示V0Nm3/kg推导以碳的完全燃烧为例,1kg收到基燃料含有碳，完全燃烧时需要的氧量为同样可得到1kg燃料中含有氧量为由此可得,所以，1kg应用基燃料完全燃烧的理论空气量为,当量碳量,※以上所计算的空气量都是干空气量,定义,二、实际供给空气量及过量空气系数,表示,“过量空气系数”、“过量空气量”,炉膛出口过量空气系数的作用及最佳值,与燃料种类、燃烧方式以及燃烧设备的完善程度有关,,,炉膛出口a,固态排渣煤粉炉中，无烟煤和贫煤的炉膛出口过量空气系数为1.25，而烟煤与褐煤则为1.20。,第二节烟气成分及其烟气量的计算,一、烟气成分,⑴当1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N2和H2O组成，其容积为,⑵当1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2、N2和H2O组成，其容积为,⑶当≥1且不完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、CO、O2、N2和H2O组成，其容积为,二、根据燃烧化学反应计算烟气容积,※计算思路实际烟气容积干烟气容积水蒸气容积实际烟气容积理论干烟气容积过量空气容积（干）过量空气带入的水蒸气容积理论水蒸气容积或实际烟气容积干烟气容积水蒸气容积,（一）理论烟气容积,定义1并且燃料完全燃烧,（1）VRO2的计算,（2）理论氮容积的计算,（3）理论水蒸气容积的计算,计算,（1）VRO2的计算,,（2）理论氮容积的计算理论氮容积理论空气中的氮燃料中的氮,,（3）理论水蒸气容积的计算,①燃料中的氢生成的水蒸气,②燃料中的水分生成的水蒸气,③理论空气量带入的水蒸气,“空气含湿量dk”是指1kg干空气带入的水蒸气量，单位为g/kg干空气。每标准立方米干空气带入的水蒸气容积为,理论空气量带入的水蒸气容积为,对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即,（二）实际烟气容积,或者,三、运行锅炉的烟气分析及计算,成分CO2、SO2、O2、CO、N2,CO2＋SO2＋O2＋CON2100,其中CO2＝VCO2/VgyVSO2＝VSO2/Vgy..,烟气分析,分析设备奥氏分析仪,顺序RO2、O2、CO,吸收瓶1KOH，吸收RO2。吸收瓶2焦性没食子酸，吸收O2，也能吸收RO2。吸收瓶3氯化亚铜氨溶液，吸收CO，也能吸收O2。,第三节燃烧方程式,一、完全燃烧方程式及RO2最大值定义1、CO0完全燃烧方程式为,燃料特性系数与燃料特性有关，仅取决于燃料元素分析成分。,燃料特性系数,二、不完全燃烧方程式定义燃料不完全燃烧时，各烟气成分之间的关系。表达燃料的元素成分、烟气分析所得各烟气成分。,第四节根据烟气成分求过量空气系数及烟气焓,一、运行时过量空气系数的计算运行时过量空气系数可以由烟气分析结果加以确定。经验公式如下,※氧公式与二氧化碳公式的比较,当燃料成分改变时，二氧化碳的含量也随着发生变化，同一含量对应的过量空气系数差别较大，不能正确指导锅炉运行，容易引起误操作。而用烟气中过剩氧量来监视过量空气系数大小，则燃料成分改变的影响就很小。,二、漏风系数的计算※锅炉的通风方式（1）锅炉通风的任务送入燃料燃烧需要的空气，排出燃烧产生的烟气。（2）锅炉通风的方式主要采用“平衡通风”，即同时使用送风机和引风机，炉膛保持微负压的方式；另外还有“负压通风”和“正压通风”的方式。（3）平衡通风的特点锅炉不向外喷火焰和冒烟气，但会有空气从未密封处或密封不严密处漏入炉膛内，从而使烟气沿烟气流程的过量空气系数不断增大。,“漏风系数”的定义漏风系数的表达式及其确定方法,某级受热面的漏风系数，可以根据烟气分析结果，利用以下公式进行计算。,一般，空气预热器出口处的过量空气系数，即锅炉排烟处的过量空气系数为,三、空气和烟气焓的计算,在进行锅炉热力计算以及整理锅炉热平衡试验结果时，都需要知道空气焓和烟气焓。计算基础1kg燃料，规定0℃时的焓值等于零，用符号h表示。一、空气焓的计算（一）理论空气焓的计算定义表示理论空气焓可用下式计算,（二）实际空气焓的计算定义表示实际空气焓可用下式计算式中在空气量计算时表示过量空气系数的符号。二、烟气焓的计算定义计算方法①按燃料燃烧的化学反应计算，一般在设计锅炉时使用；②按运行时烟气分析的结果计算，一般在实际运行时使用。,（一）设计锅炉时烟气焓的计算设计锅炉时，按燃料完全燃烧计算，计算式如下理论烟气焓为,（二）锅炉运行时烟气焓的计算,,四、烟气焓温表及焓温图烟气焓的特点①燃料不同，同一条件下，烟气焓不同②同一燃料，过量空气系数不同，同一温度下的焓不同；③同一燃料，同一过量空气系数，不同温度下的焓不同。烟气焓温表及焓温图的作用①简化计算；②方便使用。,烟气焓温表的格式见表3-6〔按式（3-50）制〕注意①温度的取值一般为1001200℃、19002100℃；每100℃为一间隔单位；②过量空气系数对应于各受热面。,一、锅炉热平衡概念输入锅炉的热量有效利用热量输出锅炉的热量未完全燃烧的热损失其它热损失,,锅炉热平衡的计算基础1kg固体燃料锅炉热平衡方程式为,第五节锅炉热平衡及其意义,图3-1锅炉热平衡示意图,Qr,Q4lz,※式（3-1）不利于对燃用不同燃料及不同锅炉容量的锅炉之间进行经济性比较。将式（3-1）变成以百分数表示的热平衡方程式，即,,二、锅炉热平衡的意义1、知道锅炉有效利用热量的大小和燃料热量的利用程度；2、更重要的是知道各项热损失的大小，可以判断锅炉的设计和运行水平，寻找提高锅炉运行水平的措施。锅炉热平衡必须通过试验求得，该试验即“热平衡试验”，也称为热效率试验。,正平衡求效率法通过测定锅炉输入热量和有效利用热量，计算锅炉热效率。计算公式为一、锅炉输入热量对应于1kg固体或液体燃料，其输入锅炉的热量可用下式计算,第六节锅炉正平衡求效率,二、锅炉有效利用热量过热蒸汽的吸热锅炉有效利用热量再热蒸汽的吸热饱和蒸汽的吸热排污水的吸热当锅炉不对外供应饱和蒸汽时，锅炉每小时有效利用热量可用下式计算，即,,当锅炉排污量不超过蒸发量的2时，排污水的热量可以忽略,反平衡求效率法通过测定锅炉的各项热损失，从而计算出锅炉热效率的方法。计算公式如下,第七节锅炉反平衡求效率及各项热损失,,某锅炉蒸发量D为1110t/h，过热蒸汽出口焓h0为3400kJ/kg，再热蒸汽流量Dr为878.8t/h，再热蒸汽入口焓为3030kJ/kg，再热蒸汽出口焓为3520kJ/kg，给水焓hgs为1240kJ/kg，每小时燃料消耗量B为134.8t/h，燃煤收到基低位发热量Qar,net为23170kJ/kg，试求锅炉的热效率。,,一、锅炉的各项热损失（一）机械不完全燃烧热损失在煤粉炉中，它是由烟气带出的飞灰和冷灰斗排出的灰渣中的未燃尽碳造成的。,1.机械不完全燃烧热损失的计算在锅炉设计时，机械不完全燃烧热损失只能按经验数据来选取。对于运行中的锅炉，机械不完全燃烧热损失可通过热平衡试验来测定。热平衡试验时，测定的项目包括锅炉每小时的飞灰量、灰渣量以及飞灰和灰渣中残余碳的含量。此时，机械不完全燃烧热损失可按以下方法计算，即,,在进行锅炉设计时，q4可参照表3-7的推荐数据选取。一般，对于固态排渣煤粉炉，燃用无烟煤时q44～6；贫煤q42；烟煤q41～1.5；褐煤q40.5～1。2.影响机械不完全燃烧热损失的主要因素机械不完全燃烧热损失是锅炉热损失中的一个主要项目，通常仅次于排烟热损失。影响机械不完全燃烧热损失的主要因素有燃料性质、煤粉细度、燃烧方式、炉膛结构、锅炉负荷、炉内空气动力场以及运行情况等。,①燃料性质灰分、水分越大，挥发分越小，机械不完全燃烧热损失越大；②炉膛结构炉膛结构决定了煤粉在炉内停留的时间和风粉混合的质量，从而影响到q4。③锅炉负荷锅炉负荷过高时，单位时间送入炉内的煤粉量和空气量都增加，风粉运动速度升高，煤粉停留时间缩短，使机械不完全燃烧热损失增大；锅炉负荷较低时，炉膛温度降低，燃烧反应速度减小，使机械不完全燃烧热损失增大。,④运行时的过量空气系数当较小时，随着的增大，机械不完全燃烧热损失不断减小；当较大时，随着的增大，机械不完全燃烧热损失会逐渐增加。⑤煤粉细度煤粉颗粒越细小，则煤粉细度的数值越小，机械不完全燃烧热损失越小。,（二）化学不完全燃烧热损失,1.化学不完全燃烧热损失的计算对于燃煤锅炉，烟气中H2、CH4等可燃气体的含量极少，可以认为烟气中的可燃气体只是CO。其计算公式为,在进行锅炉设计时，q3可按经验数据选用。一般，固态排渣煤粉炉，q30。2.影响化学不完全燃烧热损失的因素及分析对于煤粉炉，q3一般不超过0.5。影响化学不完全燃烧热损失的主要因素有炉内过量空气系数、燃料的挥发分、炉膛温度、燃料与空气混合情况和炉膛结构等。,1）炉内过量空气系数的影响当炉内过量空气系数较小时，由于氧气供应不足，使q3增大；炉内过量空气系数过大，使炉膛温度降低，一氧化碳燃烧不充分，q3也会增大。因此，炉内过量空气系数应该适当。2）燃料挥发分的影响挥发分较大的燃料在炉内燃烧时，可燃气体增多，如果与空气的混合不充分，炉膛温度降低，会使q3增大。3）炉膛温度的影响炉膛温度降低会影响CO的着火与燃烧，使q3增大。,（三）排烟热损失,1.排烟热损失的计算,2.影响排烟热损失的因素及分析在煤粉炉的五项热损失中，排烟热损失是最大的一项，大约48。影响排烟热损失的主要因素是排烟容积和排烟温度。1）排烟容积的影响对于一定的燃料，排烟容积取决于炉内过量空气系数及漏风系数。,①炉内过量空气系数增大，会使炉膛出口的烟气容积增加，在漏风系数不变时，排烟容积会增大，使排烟热损失增加。②根据关系式可知，当炉膛出口过量空气系数不变时，随着沿烟气流程漏风系数的增大，最终排烟处的过量空气系数增加，使排烟热损失增大。,2）最佳过量空气系数根据前面对q2、q3、q4三项热损失影响因素的分析，炉膛出口过量空气系数对它们都产生影响，实际上决定了锅炉热效率的大小。因此定义“最佳过量空气系数”，即对应于q2、q3、q4之和为最小的炉膛出口过量空气系数（如图3-4所示）。,最佳过量空气系数与燃料种类、燃烧方式和燃烧设备的结构完善程度等因素有关，可通过燃烧调整试验确定。,,3）排烟温度的影响排烟温度升高使排烟焓增大，排烟热损失相应增加。一般排烟温度每升高1520℃，排烟热损失约增加一个百分点。排烟温度的选取涉及燃料、金属价格、低温腐蚀以及引风机电耗，必须通过技术经济比较确定。通常排烟温度在110160℃。,4）锅炉运行的影响①受热面洁净程度当受热面出现结渣、积灰和沾污时，传热热阻大增，使传热减弱，排烟温度上升，排烟热损失增大。②受热面管内结垢③炉膛及烟道漏风如上所述，运行中及时吹灰、防止结渣、减少漏风等，可以降低排烟热损失。,（四）散热损失,D锅炉运行中的实际蒸发量De锅炉额定蒸发量Q5e锅炉额定蒸发量下的散热损失,2.影响散热损失的因素及分析影响散热损失的主要因素有锅炉额定蒸发量（即锅炉容量）、锅炉实际蒸发量（即锅炉负荷）、外表面积、水冷壁和炉墙结构、管道保温以及环境情况等。对于容量较大的锅炉，散热损失一般小于0.5。,散热损失的两个特点①额定蒸发量越大，散热损失的百分数越小。一般，锅炉容量增大，外表面积也相应增加，锅炉散发的热量增大；但由于燃料消耗量与锅炉容量大致成比例地增加，而锅炉的外表面积和炉膛温度却增加得少些，所以散热损失的百分数减小。②锅炉运行时，负荷越小，散热损失的百分数越大。,3.保热系数在锅炉热力计算中，需要知道各段受热面所在烟道的散热损失。通常把某段烟道中，烟气放出的被受热面吸收的程度用保热系数来考虑，即,（五）灰渣物理热损失,2.影响灰渣物理热损失的因素影响因素包括燃料灰分、灰渣份额以及灰渣温度。对于固态排渣煤粉炉，只有当燃料灰分很高时，即,第八节锅炉燃料消耗量和煤耗量,第三章作业1、锅炉的排烟温度是如何确定的2、如何确定最佳过量空气系数3、什么是锅炉热效率4、结合电厂的实际情况，分析提高锅炉热效率的方法。5、已知某锅炉运行时测得q25，q30.5，q41.5，q50.5，q60。过热蒸汽焓hgr3450kj/kg，给水焓hgs900kj/kg，燃料消耗量B50t/h，Qar,net22625kj/kg。试求该锅炉的蒸发量DT/H。,6、某电厂燃煤锅炉性能考核试验中，炉膛出口烟气分析结果RO214.5,O24.7,空气预热器出口测得烟气成分RO212.4,RO2O219.5，试计算排烟的过量空气系数αpy和对流烟道总的漏风系数调试期间认为是完全燃烧,本章结束,