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热源及热源设备

第一节 锅炉的基本知识 1.

1概述1.2 锅炉的基本构造和工作过程1.3锅炉基本特性的表示1.4锅炉房设备的组成 1.1概述

一、什么是锅炉生产蒸汽或热水的换热设备任务:燃料(煤、油、天然气等)的化学能转化为热能

二、锅炉的重要性1.锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备2.锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动力及供热设备3.锅炉是能源工业发展的主要组成部分――火力发电站三大主机之一4.锅炉及锅炉房设备在节能、环保等科技改造及研究方面具有重要地位

三、锅炉的分类1.根据用途的不同分为: 工业锅炉(供热锅炉)――用于工业及采暖方面的锅炉 动力锅炉――用于动力、发电方面的锅炉2.按载热工质的不同分为: 蒸汽锅炉 热水锅炉3.按锅炉燃用的燃料不同分为: 燃气锅炉 燃油锅炉 汽油两用锅炉 燃煤锅炉 1.1概述 1.1概述

四、锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点节能降耗,提高效率防止和降低环境污染,开发新的洁净燃烧技术合理有效地利用地方燃料,提高机械化、自动化水平重点在于基本原理的理解和学习,方法的应用 1.2 锅炉的基本构造和工作过程

一、基本结构 气锅锅炉最根本的组成 炉子 燃料在炉子里进行燃烧,将它的化学能转化为热能;

高温的燃烧产物――烟气则通过汽锅受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水,水被加热、进而沸腾汽化,生成蒸汽. 1.2 锅炉的基本构造和工作过程 图5-1 锅炉的基本构造图 1.2 锅炉的基本构造和工作过程 汽锅――包括锅筒,管束、水冷壁、集箱 和下降管等组成的一个封闭汽水系统炉子――包括煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风 装置等组成的燃烧设备.安全附件――水位计、压力表、安全阀、主汽阀 、排污阀、止回阀等. 1.2 锅炉的基本构造和工作过程

二、锅炉的工作过程1.燃料的燃烧过程2.烟气向水的传热过程3.水的受热和汽化过程 燃料的燃烧过程 定义:燃料在炉内(燃烧室内)燃烧生成高温 烟气,并排出灰渣的过程 高温烟气 给煤斗燃料(煤)炉排面(燃烧室)除渣板(入灰渣斗)空气在一定的燃烧烧设备内,正常燃烧应具备的条件?高温环境? 必需的空气量及空气与燃料的良好混合??? 燃料的供应及灰渣和烟气的排放 烟气向水的传热过程 辐射 辐射+对流 对流高温烟气 水冷壁 过热器(凝渣管) 对流管束对流 尾部受热面(省、空)除尘 引风机 烟囱? 水的受热和汽化过程 1)给水:水 省煤器 汽锅 2)水循环:汽锅 下降管 下集箱 水冷壁 3)汽水分离 1.3锅炉基本特性的表示

一、蒸发量、热功率蒸发量:锅炉每小时所产生的额定蒸汽量,用以表征锅炉容量的大小.蒸发量常用符号D来表示,单位是t/h,供热锅炉蒸发量一般从0.1到65t/h. 锅炉在额定参数(压力、温度和保证一定热效率下,每小时最大连续蒸发量 1.3锅炉基本特性的表示 2.供热锅炉,可用额定热功率来表征容量的大小,常以符号Q来表示,单位是MW. 3.热功率与蒸发量之间的关系,可由下式表示:Q=0.000278D(iq-igs) 对于热水锅炉:Q=0.000278G(irs″-irs′) 1.3锅炉基本特性的表示

二、蒸汽(热水)参数1.蒸汽参数 锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压)和温度,符号p(t);

单位MPa,℃.2.热水参数 锅炉出口处热水的额定压力(表压)和温度及回水温度. 蒸汽锅炉参数系列 Δ Δ

65 Δ Δ Δ Δ Δ Δ

35 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ

20 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ

15 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ

10 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ

8 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ

6 Δ Δ Δ Δ Δ

4 Δ Δ Δ Δ

2 Δ Δ Δ

1 Δ Δ 0.5 Δ 0.2 Δ 0.1

400 350 饱和

350 饱和

350 250 饱和 饱和 饱和 饱和 额定出口蒸汽蒸汽温度℃ 2.5 1.6 1.25 1.0 0.7 0.4 额定出口蒸汽压力 MPa(表压) 额定蒸发量t/h 热水锅炉参数系列 Δ Δ 116.0 Δ Δ 58.0 Δ Δ 46.0 Δ Δ Δ Δ 29.0 Δ Δ Δ Δ 14.0 Δ Δ Δ 10.5 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ 7.0 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ 4.2 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ 2.8 Δ Δ Δ 1.4 Δ Δ Δ 0.7 Δ Δ 0.35 Δ 0.2 Δ 0.1 2.5 1.6 1.25 1.25 1.0 1.0 0.7 1.0 0.7 0.4 允许工作压力MP(表压) 180/110 150/90 139/70 115/70 95/70 额定出口/进口水温度℃ 额定热功率MW 1.3锅炉基本特性的表示

三、受热面蒸发率、受热面发热率 受热面是指汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积,即烟气与水(或蒸汽)进行热交换的表面积.受热面的大小,工程上一般以烟气放热的一侧来计算,用符号H表示,单位为m2.1.受热面蒸发率 每m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量,符号D/H;

单位kg/m2・h2.受热面发热率 每m2受热面每小时所产生的(热水)热量,符号Q/H;

单位kJ/m2・h 1.3锅炉基本特性的表示 受热面蒸发率或发热率越高,则表示传热好,锅炉所耗金属量少,锅炉结构也紧凑.这一指标常用来表示锅炉的工作强度,但还不能真实反映锅炉运行的经济性;

如果锅炉排出的烟气温度很高,D/H值虽大,但未必经济. 1.3锅炉基本特性的表示

四、锅炉热效率 每小时送进锅炉的燃料(全部完全燃烧时)所能发出的热量中有有百分之几被用来产生蒸汽或加热水,以符号ηgl表示.它是一个能真实说明锅炉运行的热经济性的指标.目前生产的供热锅炉,其效率ηgl≈60~80%. 1.3锅炉基本特性的表示

五、锅炉的金属耗率及耗电率金属耗率:相应于过滤每吨蒸发量所耗用的金属材料的重量(t)目前生产的供热锅炉为2~6t/t耗电率:产生一吨蒸汽耗用电的度数(kwh/t)热效率金属耗量 衡量锅炉经济性耗电量 1.3 锅炉基本特性的表示

五、锅炉型号表示方法 锅炉型号由三部分组成,各部分之间用短横线相连. 第一部分:表示锅炉型式,燃烧方式和蒸发量,共分三段:第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式;

第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式;

第三段用阿拉伯数字表示蒸发量. 1.3 锅炉基本特性的表示 第二部分:表示蒸汽(或热水)参数,共分两段,中间一斜线分开. 第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力;

第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水)温度,饱和蒸汽二段第三部分:表示燃料种类,以拼音字母和罗马字分别代表燃料 类别和分类.举例:双锅筒横置式链条炉排锅炉,额定蒸发量为10t/h,额定 压力为1.25MPa,出口过热蒸汽温度为饱和温度,燃用Ⅱ类烟煤.强制循环室燃锅炉,额定热功率为120MW,允许工作压力为0.8MPa,出水温度130℃,进水温度为80℃,燃料为油. SH(双、横)ZH(纵、横)QX(强、循) 双锅筒横置式纵横锅筒式强制循环式 WN(卧、内) 卧式内燃 DH(单、横)SZ(双、纵) 单锅筒横置式双锅筒纵置式 LH(立、火) 立式火管 DL(单、立)DZ(单、纵) 单锅筒立式单锅筒纵置式 LS(立、水) 立式水管 代号 锅炉本体型式 代号锅炉本体型式 水管锅炉 火管锅炉 锅炉本体型式代号 Z(振)A(下)W(往)F(沸)B(半)X(旋) 振动炉排下饲式炉排往复推饲炉排沸腾炉半沸腾炉旋风炉 S(室)G(固)C(层)H(活)L(链)P(抛)D(倒) 室燃炉固定炉排固定双层炉排活动手摇炉排链条炉排抛煤机倒转炉排加抛煤机 代号 燃烧方式 代号 燃烧方式 燃烧方式代号 T 其它燃料 AⅡ Ⅱ类烟煤 G 甘蔗渣 AⅠ Ⅰ类烟煤 烟煤 D 稻糠WⅢ Ⅲ类无烟煤 M 木柴WⅡ Ⅱ类无烟煤 X 型煤WⅠ Ⅰ类无烟煤 无烟煤 P 贫煤LⅡ Ⅱ类劣质煤 H 褐煤LⅠ Ⅰ类劣质煤 劣质煤 Ym 油母页岩 Qy 液化石油气 Yz 重油Qs 焦炉煤气 Yc 柴油QT 天然气代号燃料品种 代号燃料品种 燃料品种代号 1.4 锅炉房设备的组成

一、锅炉房设备包括锅炉本体及其辅助设备.锅炉本体设备包括:汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器.锅炉附加受热面:蒸汽过热器、省煤器和空气预热器锅炉尾部受热面:省煤器和空气预热器 1.4 锅炉房设备的组成

二、锅炉房辅助设备1.运煤、除灰系统2.送引风系统3.水、汽系统(包括排污系统4.仪表控制系统 §2.1 燃料的成分及其分析基础 §2.2 燃料的种类及特性 §2.3 燃料的发热量 §2.4 燃料的燃烧计算

第二章 燃料及燃烧计算 §2.5 锅炉烟气分析及其结果的应用 §2.1 燃料的成分及其分析基础

一、气体燃料的成分 指它所含有的每一种组成气体 可燃部分有:氢(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)、丁烷(C4H10)、戊烯(C5H10)、戊烷(C5H12)、苯(C6H6)和硫化氢(H2S);

不可燃部分有:氮(N2)、氧(O2)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和水蒸气.上述各种成分的含量比例不同形成了不同的燃气. §2.1 燃料的成分及其分析基础

二、液、固燃料的元素分析成分通过元素分析方法测得可燃基:高分子化合物,成分C、H、O、N、 S惰性基:多种矿物质 灰分1.碳(C):主要的燃烧成分,完全燃烧释放33704 kJ/kg的热量,是决定煤的发热量的主要元素.约占可燃基成分总量的50~95%,纯碳燃点高,燃烧缓慢.燃料中的碳多以化合物形式存在. §2.1燃料的成分及其分析基础 2.氢(H):重要的燃烧成分,煤中约占2~8%,燃烧时释放125600 kJ/kg热量.十分容易着火,燃烧迅速,易爆.液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之十几到几十不等,燃烧室易析出碳黑而冒黑烟.3.硫(S):是燃料中的有害成分,约占可燃成分的0.1~8%,9050kJ/kg,燃烧后的产物是 SO

2、SO3,与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸.1)SO

2、SO3排放造成大气污染2)锅炉尾部受热面造成低温腐蚀 §2.1燃料的成分及其分析基础 4.氧和氮 氧和氮是不可燃成分. 含氧量随煤化程度增高而明显减少.氮主要以有机氮形态存在,约占0.5~2%.高温燃烧生成NOx,有害. §2.1燃料的成分及其分析基础 5.水分(Water、Moisture):燃料中的主要杂质,约占5~60%.1) 水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽,对燃烧不利;

2)?在烟气露点时,水蒸气与SO

2、SO3生成亚硫酸和硫酸,造成低温腐蚀;

3)? §2.1燃料的成分及其分析基础 6.灰分(Ash)燃料中主要不可燃的矿物杂质成分,与成煤条件、开采方式、运输条件1) 可燃物减少, ,着火困难,灰渣量增加,运行操作繁重;

2)炉内易结渣,使受热面传热恶化,3) §2.1燃料的成分及其分析基础

三、燃料成分分析数据的基准及换算1.燃料成分表示方法1)应用基――以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准,以此为100% 燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分,用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算. §2.1燃料的成分及其分析基础 2)分析基――在实验室条件下(室温20℃,相对湿度60%), 风干后的煤样作为分析基准3)干燥基――除去全部水分后的煤作为分析基准 §2.1燃料的成分及其分析基础 4)可燃基――将变化较大,对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准 燃料的可燃基成分不再受水分和灰分变化的影响,是―种稳定的组成成分,常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据,如可燃基挥发分Vr.煤矿提供的煤质成分,通常也是可燃基各组成成分. §2.1燃料的成分及其分析基础 2.燃料成分各种表示方法之间的换算1)换算方法2)换算系数k:见表6-13.全水分计算方法 全水分是分析基水分和应用基风干水分之和,由于其基准不同,需换算:或%§2.2燃料的种类及特性

一、气体燃料1.气体燃料的种类 常用的有天然气、液化石油气、发生炉煤气和焦炉 煤气等 §2.2燃料的种类及特性 2.气体燃料的主要成分1)天然气 (优质燃料)甲烷约占80~98%,其次是烷属重碳氧化合物和H2S,还含有少量N

2、CO

2、H2O和矿物杂质,发热量很高, 33490~37680kJ/Nm3.天然气是一种优质燃料,也是优质的重要化工原料. 2)高炉煤气(低级燃料)是炼铁的副产品,产量大.可燃气体CO约占20~30%,H2约占5~15%;

惰性气体CO2约占5~15%,N2约占45~55%,=4200~6300 kJ/Nm3.灰分含量高达60~80g/Nm3;

通常作为工业炉或锅炉掺加燃料. §2.2燃料的种类及特性 3)焦炉煤气(优质燃料)是冶金企业炼焦的副产品,H2月占46~61%,CH4=21~30%,N2=7~8%,CO2=2~3%16300~17200 kJ/Nm3.4)液化石油气 §2.2燃料的种类及特性

三、液体燃料锅炉燃用的液体燃料主要是重油和渣油.重油――是石油提炼汽油、煤油和柴油后的剩余物,渣油――是进一步提炼后的剩余物. §2.2燃料的种类及特性 1.重油 重油的成分与煤一样,也是由碳、氢、氧、氮、硫和灰分、水分组成.它的主要元素成分是碳和氢,其含量甚高(Cr=81~87%,Hr=11~14%),而灰分、水分的含量很少,其发热量高而稳定. §2.2燃料的种类及特性 2.燃料油的特性指标 1)粘度 粘度是液体对其自身流动具有的阻力,是表征流动性能的特性........