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1、电站锅炉原理1 锅炉的基本知识1.1概述锅炉的定义利用燃料燃烧释放的热能（或其他热能），将工 质加热到一定（温度和压力）的设备。锅炉是一种在高温高压下运行的承压设备，一旦 发生事故，特别是，将造成设备本身和周围设备的巨大破坏，不但伤及操作者，还会伤 及他人。锅炉作用就是安全、可靠、经济有效地将 燃料地化学能转化为热能，进而将热能传 递给水，以产生热水或蒸汽，或将燃料地 化学能传递给其他工质，以产生其他高温 工质。锅炉的分类:锅炉的分类方法很多，按照不同的方法可以有不同 的分类按使用方殳分类：国定茂锅命和移动式锅炉。按用途分类：电站锅护，工业锅炉，米暖锅炉，机车锅炉，船 舶锅炉。按出口介质状态分
2、类： 蒸汽锅炉，热水锅炉，汽水两用锅炉。按压力分类：低压锅炉：P<25kgf/cm2 中压锅炉：25<P<39kgf/cm2 高压锅炉：39<P<100kgf/cm2 超咼压，亚临界，超临界。 1kgf/cm2=0.1MPa按蒸发量分类：小型锅炉D<20t/h中型锅炉20<D<75Vh大型锅炉D>75t/h按结构分类：火管锅炉，水火管锅炉，水管锅炉按燃料分类：，燃油锅炉，燃气锅炉，电加热锅炉， 原子能锅炉。按燃烧分类：层燃炉，沸腾炉，室燃炉按循环分类：,多次强制循环，直流锅炉按锅炉内介质分类： 水，导热油按安装分类.快装锅炉，组装锅炉，散装
3、锅炉本专业人员任务力求节约能源消耗，以降低生产成本，提 高锅炉热效率；有效地燃用地方性劣质燃料, 减少烟尘及各种污染，保护自然环境；提高 操作水平，减轻工人地劳动强度，改善工作 环境，保证锅炉额定出力及运行效率，安全 可靠地供热。（2）锅炉房设备的组成锅炉本体：“锅”、“炉” “锅”一吸热容纳水和蒸汽的受压部件，包括锅筒（汽 包）、对流管束、水冷壁、集箱（联箱）、 蒸汽过热器、省煤器和管道组成的一个封 谕的汽永萦统。 “炉”一放热锅炉中使燃料进行燃烧产生高温烟气的场 所，是由煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送 风装置等组成的燃烧设备。1.3锅炉的主要性能指标(1) 蒸发量蒸汽锅炉每小时生 产的额定蒸
4、汽量。热功率(QMW):热水锅炉（2）E力和温度锅炉的额定工作压力（MPa）：蒸汽锅炉 出汽口处蒸汽的额定压力或热水锅炉出水 口处热水的额定压力。温度（t）:蒸汽锅炉蒸汽过热器岀口处的 蒸汽温度或热水铜炉的额定出水口供水温 度和进口回水温度。（3）受热面蒸发率或受热面发热率受热面蒸发率（D/H）：蒸汽锅炉每平方 米受热帘每小时所产生的蒸汽量。受热面发热率（Q/H）:热水锅炉每半方 米受热面每小时所产生的热量。4)锅炉热效率锅炉热效率是指送入锅炉的全部热量中被 有效利用的百分数，也称锅炉效率们)O(5)锅炉的金属耗率及耗电率锅炉的金属耗率：相应于锅炉每吨蒸发量 所耗用金属材料的重量，也称钢水比。
5、锅炉的耗电率：生产1t蒸汽，锅炉房设备 耗用电的总度数。第二章锅炉燃料及热平衡 1 煤的特性：化学成分（1）煤元素分析成分：C、H、0、N、S、A（灰）、M（水）碳(C)燃料中主要的可燃成分。1kg碳完全燃烧时可释 放33900kJ的热量。含碳量高的煤，发热量也高。 但碳的着火点也高，所以含碳量高的煤着火和燃 烧均较困难。煤的含碳量随地质年代增长而增加。 煤的含碳量约为可燃成分总量的3090%之间。氢(H)燃料中重要的可燃成分。1kg氢完全燃烧时可释 放125600kJ的热量。氢极易着火燃烧，煤 中氢的含量只有24%左右。地质年代愈久的煤, 含氢量愈少。硫(S)固体燃料中的硫包括三种形态，即有
6、机硫、 硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种硫能参加燃 烧，称为可燃硫，后一种硫不参加燃烧， 算在灰分中。可燃硫虽然能够燃烧，但其 放热量很少，仅为9050kJ/kgo硫是-.种有害成羽氧(0)和氮(N)燃料中的不可燃成分。其存在使得燃料中的可燃 成分相对减少，使燃烧放岀的热量降低。氧的含量随燃料地质年代的增长而降低，氧在无 烟煤中仅有13%,在泥煤中最高可达35%。氮是一种有害元素。煤燃烧时，部分氮与氧化合 生成有害气体，污染大气。氮在煤中的含量占可 燃成分的0.52.5%。天然气中含氮量较少。液 体燃料氮含量通常在0.2 %以下。水分（M）燃料中的主要杂质。由于它的存在，不仅灰分(A)灰分是燃料中不
7、可燃的固体矿物杂质。它不仅使 固体燃料的发热量降低，燃烧困难，而且增加运 煤、岀灰的工作量和运输费用。此外，固体燃料中灰分含量变化很大，一般为550%。 液体燃料中灰分很少，在0.1%以下。气体燃料基 本不含灰分。（2）燃料成分分析基准固体燃料和液体燃料的组成成分均用质量分数来表示：C + H + O + N + S + M + A = 100%四种分析基：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基用准备燃烧的燃料成分总量为基准进行分析得出的各种成 分，称为收到基成分（旧标准称为应用基成分）。其组成 易：Car + Har + Oar + Nar + Sar + Mar + Aar = 100 %
8、用经自然风干除去水分的燃料成分总量为基准进行分析得 出的成分， 2.3煤的工业分析（1）煤的工业分析为:将煤加热到一定温度时，水分（M）被蒸发出来，再加热，煤中的H、0、N、S及部分C所组成的有机化 合物便分解，变成气体挥发出来，这些气体称为挥发分（V）,挥发分析出后，的是焦炭，焦炭就是固定碳（C）和灰分（A） o再将焦炭加热灼烧至其质量不发生 变化时取出冷却，剩余部分即灰分（A） o（2）燃料的发热量定义燃料的发热量是指1kg燃料（气体燃料为 1m3）完全燃烧时所放出的热量，单位为 kJ/kg （或kJ/Nm3）。燃料的发热量分为高位发热量和低位发热量。高位发热量（Qgr）:燃料完全燃烧时放
9、岀的全部热量。它包含燃料燃 烧时产生的水蒸气的汽化潜热，即认为烟气中的 水蒸气完全凝结成水并放出汽化潜热。但是，锅 炉实际运行时，烟气离开锅炉时还具有160 200 °C的温度，烟气中的水蒸气不可能凝结成水 而放岀汽化潜热，故锅炉实际能利用的热量不包 捂永蒸气帥耗花潜热。低位发热量（Qnet）：从高位发热量中扣除水蒸气汽化潜热后的发热量。 实际工程中常用收到基低位发热量Qar, neto 2.4煤的分类(1)煤的分类采用表征煤的煤化程度的参数，即干燥无 灰基挥发分Vdaf作为分类依据，将煤分为 无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤四类。理论空气量当1kg收到基燃料中可燃成分完全燃烧，烟气中 又无
10、剩余氧存在时，这种理想情况下燃烧所需的 空气量称为理论空气量。实际空气量在锅炉实际运行时，由于锅炉燃烧技术条件的限 制，不可能做到空气与燃料理想的混合。为使燃 料尽可能的燃尽（完全燃烧），实际供给的空气 量要比计算出的理论空气量多。过量空气系数是锅炉运行的重要指标 之一。 ，不能保证完全燃烧，,不参与燃烧的大量冷空气进 入炉内吸热，并随烟气排入大气而带走热 量，使热损失增大，同时使风机耗电量增 加。燃料燃烧产生的烟气量完全燃烧：C02、S02、N2、02、H20不完全燃烧：除上述成分外，还有co、微量的CH4和H等（可忽略）二锅炉的热平衡 3.1锅炉的热平衡方程锅炉的输入热量=锅炉有效利用热量
11、+各项热损失之和，即:其中，Qr锅炉的输入热量；Q1锅炉的有效利用热量；Q2排烟热损失；Q3 可燃气体不完全燃烧热损失（化学不完全燃烧热损失）；Q4固体不完全燃烧热损失（机械不完全燃烧热损失）；Q5锅炉散热损失；Q6其他热损失（包括灰渣物理热损失及冷却热损失等）。热平衡方程的另一种形式:3.2锅炉的各项热损失（1）固体不完全燃烧热损失（q4）燃用固体燃料的锅炉，部分固体可燃物在炉内 没有参与燃烧或没有燃尽被排除炉外而造成的热 损失。包括部分燃料经炉排掉入灰斗的漏煤损失; 未燃尽的可燃物包裹在灰渣中被排出，落入灰斗 造歳的灰癢损失；耒艇尽的襪*立陆烟气带走的弋 灰损失。q4是燃用固体燃料锅炉热损
12、失中较大的一项。对 于燃用气体或液体燃料的锅炉，正常燃烧时可认 jq4 = 0o影响固体不完全燃烧热损失的主要因素有锅炉的 燃烧方式、燃料特性、锅炉运行情况等。（2）排烟热损失（q2）烟气的温度比进入锅炉的空气温度要高。 烟气离开锅炉排入大气所带走的热量损失。 它是锅炉热损失中较大的一项。影响排烟热损失的因素主要是排烟温度和 排烟容积。（3）气体不完全燃烧热损失（q3）由于一部分可燃气体（CO、H2等）未能 燃烧放热，随烟气排岀造成的热量损失。（4）炉体散热损失（q5）锅炉运行时，由于炉墙、锅筒、钢架、管道及其 他附件等表面温度高于周围空气温度，部分热量 从炉体表面向外界散失，形成炉体散热损失。其 大小主要取决于锅炉散热表面面积的大小、外表 面温度以及周围空气的温度。（5）其他热损失（q6）灰渣物理热损失7 67 冷却热损失3.3锅炉热效率锅炉热效率可以通过 热平衡试验的方法测 定，测定方法有正平 衡、反平衡两种。(1)正平衡法(3) 锅炉的毛效率口和净效率rj锅炉设备运行时要消耗自用蒸汽和自用电 能。不扣除自用蒸汽和不考虑自耗动力折 算的热量，所计算出的锅炉热效率称为毛扣除自用蒸汽和考虑自耗动力折算的热量, 所计算岀的锅炉热效率称为锅炉的净效率。