华北电力大学锅炉原理复试资料.pdf

《锅炉原理》备课笔记2 第二章燃料§2-1 锅炉用燃料1． 电厂是消耗燃料的大户，越发达的国家电厂消耗的燃料越多2． 三种状态的燃料：固体、液体、气体我国煤是主要燃料，占总燃料发热量的90%，其他的燃料很少石油不到10%，天然气不到10%（石油和天然气之和为10%左右）而美国的石油和天然气之和高达50%，比我国的条件好3． 我国电站锅炉利用燃料的原则：电站锅炉尽量利用比较差的燃料，把好燃料让给其他的部门，因为电站对燃料的燃烧研究最好4． 我们这个锅炉原理课程介绍的是燃煤锅炉§2-2 煤的成分一．元素分析和工业分析元素分析定义：元素分析一般指分析燃料中的碳（C） 、氢（ H） 、氧（ O） 、氮（ N） 、硫（ S）五种元素这个方法、这个结果叫元素分析1． 为什么要用元素分析：现有的分析方法中不能直接分析煤中有机物的各种化合物，很多物质在分析的过程中分解所以一般用煤的元素分析表示煤的有机物特性2．为什么不是完全彻底的元素分析？有一些化合物在煤的燃烧前后没有改变，就是他们不参与燃烧分析他们的元素组成对于锅炉燃烧没用这里指的就是煤的水分和煤的灰分3．元素分析成分：碳（C） 、氢（ H） 、氧（ O） 、氮（ N） 、硫（ S） 、灰分、水分。

4．元素分析方法的简单介绍有这个方面的国家标准，可以查阅简单说来就是把煤制成煤样（磨成煤粉），在炉子里加热先失去的是水分紧接着燃烧煤粉分析燃烧产物可以知道煤粉的元素分析成分最后剩下的是灰分5．为什么在定义中只有碳（C） 、氢（ H） 、氧（ O） 、氮（ N） 、硫（ S）五种成分因为这个五种成分和燃烧有关其余的灰分和水分和燃烧无关（不参与燃烧）但是灰分和水分是煤里面都有的，也占一定的百分比，因此元素分析成分包括七种成分工业分析的定义：分析煤粉中的灰分、水分、挥发分和固定碳的分析1．为什么发电厂要用煤的工业分析元素分析比较复杂，一般发电厂不能做而煤又要进行快速分析，以指导运行所以用比较简单的工业分析2．工业分析成分：灰分、水分、挥发分和固定碳3．工业分析简单介绍：和元素分析近似，也借助于燃烧把煤样加热，先失去水分，然后隔绝空气继续加热，再失去的是挥发分剩下的是焦碳（固定碳和灰分之和）把焦碳燃烧，失去的是固定碳，余下的是灰分4．发电厂每天都要对煤进行工业分析，让运行人员掌握煤种的变化情况，有利于锅炉运行二．煤的成分常将各个成分用百分比表示1．碳是煤的各个成分中含量最多的元素，有的高达90%，最少也有50%。

是煤的发热量的主要来源其中一部分与其他元素化合，其余是单质状态，称为固定碳固定碳多了不容易着火所以含碳多的煤不好着火2．氢大部分含量在3～6%的范围内 一部分和氧结合成水；另一部分在有机物中， 我们在元素分析中的氢就是这一部分在加热的时候形成氢气或各种碳氢化合物，容易着火和燃烧氢的发热量很高3．氧一部分和氢化合成水，不能燃烧；另一部分和碳化合成碳氢化合物，可以燃烧含量差距很大，最高达40%随着煤化程度的提高，含量降低4．氮煤中的氮的含量不多，只有0.5～2.0%在燃烧的时候有很少一部分与氧化合成氧化氮（xNO） 5．硫煤中的硫有三种形态存在：有机硫、黄铁矿硫（FeS2）和硫酸盐硫（CaSO4、MgSO4、FeSO4等） 一般来说，硫酸盐是灰分，不参与燃烧6．水分把煤样在102～ 105℃条件下干燥带恒重，失去的就是水分一般地质年代增加， 水分减少 还和运输、 贮藏的方法有关两个概念： 内在水分 （固有水分、 分析水分）和外在水分（外部水分）长期放在阴凉的地方，使水分的逸出和水分的吸收平衡时的水分叫内在水分用自然干燥法失去的水分为外在水分两部分之和叫全水分7．灰分把煤样加热到800±25℃，灼烧二小时，余下的就是灰分。

最少为10%，最多可以达到50%以上灰分由多种元素组成，和开采方法、运输、贮存方法有关三．煤中某些成分对锅炉工作的影响1．硫分与氧气作用有一部分形成SO3，进而形成硫酸，腐蚀尾部受热面；在炉膛 里形成H2S 对水冷壁产生高温腐蚀；形成的SO2对环境造成危害；硫化铁很硬，造成严重的磨损2．灰分挡住氧气和可燃成分接触，影响着火；造成结渣、积灰、磨损；污染大气环境3．水分影响煤粉着火（使着火困难）；降低炉膛温度，增大未完全燃烧损失；排入大气，增加排烟损失；增加烟气体积，使吸风机电耗增加；增加烟气的水蒸气分额，增加烟气的腐蚀；原煤水分多，制粉系统工作困难；磨煤机出力下降；原煤仓容易堵塞、给煤机粘结等4．挥发分定义：在隔绝空气的条件下加热850± 20℃，使得煤粉中的有机物分解而析出，称为挥发分主要成分：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体；少量的氧气、 二氧化碳、 氮气等不可燃气体 释放挥发分的温度： 煤化程度比较低的煤，1350℃炉内结渣的可能性不大，为了避免结渣炉膛出口烟气温度要留出50～100℃的余量4．灰分的烧结性指灰分在高温对流受热面生成高温烧结性积灰的能力烧结性和熔化性没有直接的关系，但是和灰分的成分有关。

碱性物质含量多，烧结性越强§2-4 煤的分类一．煤的分类方法可以按照很多指标进行分类，分完大类再细分1． 通常把煤分成三个阶段：褐煤、烟煤和无烟煤2． 在无烟煤中根据挥发分的多少，分为1 号（ 6.5～10%） 、2 号(3.5～6.5%)和 3 号(<3.5%) 3． 在烟煤中根据挥发分和粘结指数分类分为贫煤、瘦煤、焦煤、亚焦煤、弱焦煤、不粘煤、肥煤、肥气煤、气煤和长焰煤具体见P154． 褐煤用目视透光率来表征年轻煤的煤化程度的比较好的指标二．几种主要动力煤的特点1． 无烟煤有光泽、机械强度高、焦结性差、含碳高、发热量高、难点燃、燃尽困难2． 贫煤是变质程度最高的烟煤、介于无烟煤和烟煤之间、挥发分少、 燃烧接近无烟煤3． 烟煤挥发分多、水分和灰分少、发热量高容易着火和燃尽4． 褐煤外表呈褐色，似木质、挥发分高、好着火、发热量低5 在两种煤的分界处，有的烟煤的挥发分比有的贫煤低，但是是烟煤同时有的贫煤挥发分比有的烟煤高，但是是贫煤这是因为这个贫煤的着火性质（着火和燃尽）是贫煤的，这个烟煤的着火性质（着火和燃尽）是烟煤的§2-5 和§ 2-6 同学们自己看《锅炉原理》备课笔记3 第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡§3-1 燃烧所需空气量和过量空气系数1．理论空气量定义：1kg 受到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在，此时所需的空气 量称为理论空气量。

2．标准状态0℃、一个物理大气压在标准状态下，1kmol 气体的容积为22.41Nm33．1kg 固体或液体燃料完全燃烧所需的理论空气量为：ararararOHSCV0333.0265.0)375.0(0889.00（3-1）4．过量空气系数的定义：实际供给的空气量与理论空气量的比值5．最佳过量空气系数的定义：不完全燃烧热损失最小，燃烧效率最高的过量空气系数6．漏风系数的定义：漏入的空气量与理论空气量的比值排烟的过量空气系数等于炉膛出口的过量空气系数加上烟道漏风系数之和7．漏风的害处，炉膛漏风使得炉膛温度降低，增加机械未完全燃烧损失、增加烟气流 量；烟道漏风，影响受热面的传热、排烟温度升高（具体要看什么地方漏风：离炉膛出口近的地方漏风往往使得排烟温度升高；远离炉膛出口的地方漏风使得排烟温度降低）；排烟温度升高和排烟体积增大都增加排烟损失，增加风机电耗§3-2 燃烧产物（烟气量）的计算一．理论烟气容积1．理论烟气容积的定义：如果燃烧时供给的是理论空气量（即1） ，而且又达到完 全燃烧，这时烟气所具有的容积称为理论烟气容积2．理论烟气容积的成分：二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、氮气 N2、水蒸气H2O。

1）二氧化碳CO2容积：100/866.12ar COCV（3-5）（2）二氧化硫SO2容积：100/7.02ar SOSV(3-6) 100375.0866.12ararROSCV(3-7) (3)理论氮气容积：100/8.079.0002ar NNVV（3-8）（4）理论水蒸气容积：000161.0100/24.1100/1 .112VWHVarar OH（3-10）（5）理论烟气容积：000002222OHGYOHNROyVVVVVV（3-11）（6）理论干烟气容积：0022NROGYVVV二．实际烟气容积实际烟气容积比理论烟气容积多过量空气中的氧气、氮气和水蒸气 公式除了下面的公式以外还有公式，见P231．过量空气中氧气的容积：0)1(21.02VVO（3-14）2．过量空气中氮气的容积：00)1(79.022VVVNN（3-15）3．过量空气中的水蒸气容积：00)1(0161.022VVVOHOH（3-16）4．实际烟气容积：000)1(0161.0)1(VVVVYY（3-17）5．还有按照重量计算的实际烟气容积的公式；二氧化碳、二氧化硫、水蒸气份额以及灰粒浓度的公式，在P24。

进行锅炉热力计算的时候需要§3-3 烟气分析（不完全燃烧情况的公式或者说实际的公式）1． 奥氏分析仪用的是吸收的方法，见P252． 干烟气容积的公式，见（3-33） §3-4 不完全燃烧方程式（烟气中一氧化碳含量计算）1．不完全燃烧的时候烟气中的成分：二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氧气、氮气和水蒸气（只考虑一氧化碳）2． 不完全燃烧方程式：arararar arSCNOH375.0038.0837.2（3-40）3．是燃料特性系数，见上式4．完全燃烧方程式：02 2121ORO02m a x 2121ORO（3-43）5．由于烟气中或多或少含有氧气和一氧化碳，所以三原子气体的含量不可能达到它的 最大值§3-5 锅炉运行状态下过量空气系数的确定1．过量空气系数的计算公式：2max 222121ROROO（3-51）2．由于后一个公式涉及到燃料成分，因而准确性比较差3． 现在应用的氧化锆氧量表（不错的）准确性不是很好要精确（1）购买进口仪表，价格是国产仪表的5～10 倍 （2）每半年要校正一次，价格几千元§3-6 空气和燃烧产物的焓的计算1．理论空气和烟气的焓的定义：每公斤固体或液体燃料燃烧所需理论空气量和生成的烟气量在等压（通常为大气压力）下从0℃加热到 θ℃所需的热量。

2．理论空气和烟气的焓不是1kg 物质的焓，而是1kg 燃料燃烧所需要的那么多理论空气量和生成的那么多烟气量的焓3． 从定义来看，计算理论空气和烟气的焓的时候是等压过程4．计算空气和燃烧产物的焓的公式：kkcVI)(00（3-52）5随着温度的升高，气体的定压比热是增大的因此要通过查表来查出气体的定压比热，然后代入计算公式在燃料含灰量很少的情况下，可以忽略飞灰的热焓《锅炉原理》备课笔记3-2 § 3-7 锅炉机组的热平衡计算1． 锅炉机组的热平衡是输入锅炉机组的热量与锅炉机组输出热量之间的平衡2． 锅炉机组的输入热量主要是燃料燃烧放出的热量锅炉机组输出的热量是锅炉有效利用热量和锅炉机组的各项热损失3． 热平衡式：654321Qr（3-57）4． 用百分比来表示的热平衡式：654321100（ 3-58）5． 锅炉效率：)(100100654321 1rgl（3-59）一．输入热量rQ1．输入热量包括几部分：燃料的低位发热量、燃料的物理显热、外来热量加热空气的热量、蒸汽雾化燃料油的热量2．输入热量的计算公式：whwrrar dri(3-60) 3.为什么要用低位发热量，因为排烟温度一般不低于110～120℃，烟气中的水蒸气不会凝结，所以用低位发热量。

4．燃料的物理显热的计算公式：rrrtci（3-61）5．上式中比热另有计算公式对于燃煤锅炉只有燃料水分很大的时候才计算6． 雾化燃料油热量的公式，只有锅炉低负荷运行，必须要煤油混烧的情况才计算7． 用外来蒸汽加热空气指的是在使用暖风器等。