第二章鍋爐基礎(chǔ)

1、第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)第二章 鍋爐基礎(chǔ) 第一節(jié) 鍋爐燃料及其燃燒 第二節(jié) 鍋爐中的傳熱 第三節(jié) 鍋爐熱平衡 第四節(jié) 鍋爐水循環(huán)和汽水分離第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)第一節(jié) 鍋爐燃料及其燃燒 一、鍋爐燃料 二、煤的成分及分類 三、煤的燃燒 四、燃燒方式及層燃燃燒設(shè)備 五、鍋爐用燃油、燃?xì)饧捌淙紵诙轮袊?guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)一、鍋爐燃料 燃料在鍋爐中燃燒并放出熱量，是鍋爐工作的首要環(huán)節(jié)。燃料性能的好壞對(duì)鍋爐的結(jié)構(gòu)、工作性能，以及鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有直接的影響。因此，要真正了解鍋爐，首先須掌握鍋爐燃料及其燃燒的基本性

2、能及特點(diǎn)。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)一、鍋爐燃料 鍋爐燃料按其物理形態(tài)： 重油 渣油固態(tài)燃料液態(tài)燃料氣態(tài)燃料煤 頁(yè)巖 木柴 甘蔗渣 可燃垃圾等天然氣、煤氣及工業(yè)可燃廢氣等第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)一、鍋爐燃料 鍋爐是燃料耗量巨大的設(shè)備，不同國(guó)家有不同的資源及燃料使用方針，但通常不讓鍋爐(特別是大型鍋爐)燃用優(yōu)質(zhì)燃料，汽油、煤油等輕質(zhì)油不在鍋爐燃料之列。 我國(guó)鍋爐以煤為主要燃料，且一般燃用中等質(zhì)量的煤，而優(yōu)先保證冶金、化工等行業(yè)使用優(yōu)質(zhì)煤，這對(duì)我國(guó)鍋爐設(shè)備的設(shè)計(jì)及運(yùn)行提出了很高的技術(shù)要求。近年隨著環(huán)境保護(hù)的需要，燃用優(yōu)質(zhì)煤的鍋爐及燃油、燃?xì)?/p>

3、鍋爐日漸增多。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)二、煤的成分及分類可燃或參燃元素惰性物碳、氫、氧、氮、硫等灰分(A)(一)煤的成分水分(W)等灰分是多種無機(jī)鹽的組合，在考察煤的成分時(shí)一般不再對(duì)灰分細(xì)分。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（一）煤的成分 用元素符號(hào)及英文字母表示煤的成分碳、氫、氧、氮、硫、灰分(A)及水分(W)等百分?jǐn)?shù)，可寫成： CHONSAW100第二章 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（1 1）碳）碳 主要的可燃成分，其含量一般為40% 90% （一）煤的成分CCO、CO2第二章 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程

4、 倪曉陽(yáng)（2）氫氫的發(fā)熱量比較高但含量較少（3% 6%）氫燃燒后生成H2O,其物態(tài)影響反應(yīng)的發(fā)熱量l2H2+O22H2O(l) +143112 kJ/kgl2H2+O22H2O(g)+120522 kJ/kg（3）硫l煤中硫的組成：可燃硫（有機(jī)硫硫化鐵中的硫）和硫酸鹽中的硫l硫燃燒后生成SOx 低溫腐蝕、大氣污染l煤中的硫化鐵對(duì)磨煤部件的磨損（一）煤的成分第二章 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（4）氧和氮實(shí)際上不可燃，氧的含量與煤的炭化程度有關(guān)，最多可達(dá)40%；氮的含量比較少，只有0.5% 2%。氧的影響：使可燃元素相對(duì)減少，煤的發(fā)熱量降低。氮的影響：在一定條件下生成NOx，

5、對(duì)環(huán)境有害。（一）煤的成分第二章 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（5）水分l不可燃成分、有害成分，含量差別大（2% 60%）l水分的相關(guān)定義：表面水分（外在水分）、固有水分（內(nèi)在水分）和全水分 水分對(duì)鍋爐工作的危害： 降低發(fā)熱量 阻礙著火及燃燒 影響煤的磨制及煤粉的輸送 煙氣流過低溫受熱面產(chǎn)生堵灰及低溫腐蝕 （一）煤的成分第二章 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（6）灰分煤灰分是指煤完全燃燒后剩下來的殘?jiān)?。這些殘?jiān)鼛缀跞縼碜悦褐械牡V物質(zhì)。燃燒前后灰分中的礦物質(zhì)是不同的，我國(guó)煤中的灰分普遍較高，且變化也很大?；曳中∮?0%的特低灰煤全國(guó)僅約占探明儲(chǔ)量的17%左

6、右。（一）煤的成分灰分對(duì)鍋爐工作的危害：l降低發(fā)熱量l阻礙著火及燃燒l煙氣攜帶飛灰流過受熱面產(chǎn)生結(jié)渣、積灰、磨損、腐蝕等有害現(xiàn)象l飛灰對(duì)大氣的污染第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）煤的性能指標(biāo)發(fā)熱量煤煤的的性性能能指指標(biāo)標(biāo)揮發(fā)分灰熔點(diǎn)定義：一千克煤完全燃燒所能放出的熱量。分類：煤的發(fā)熱量有高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量之分，我國(guó)一般以低位發(fā)熱量來計(jì)算煤的發(fā)熱量。作用：發(fā)熱量是區(qū)別煤質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一，在鍋爐出力不變的情況下，燃用發(fā)熱量高的煤時(shí)，耗煤量就小，燃用發(fā)熱量低的煤時(shí)，其耗煤量必然增加。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）煤的性能指標(biāo)發(fā)熱量煤煤

7、的的性性能能指指標(biāo)標(biāo)揮發(fā)分灰熔點(diǎn)定義：指含水的煤樣在隔絕空氣的條件下加熱時(shí)，煤中分解逸出的氣體。組成：主要由碳?xì)浠衔?，以及氫氣、一氧化碳、硫化氫、氧化硫和氮?dú)饨M成。作用：它是表征煤的燃燒性能的重要指標(biāo)。揮發(fā)分含量對(duì)燃燒過程影響很大，揮發(fā)分多的煤，容易著火和燃燒；揮發(fā)分少的煤，著火困難，燃燒也不容易穩(wěn)定和完全。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）煤的性能指標(biāo)發(fā)熱量煤煤的的性性能能指指標(biāo)標(biāo)揮發(fā)分灰熔點(diǎn)定義：指使灰熔融的最低溫度。分 類 ： 煤 的 灰 熔 點(diǎn) 大 致 在1000C1500C范圍內(nèi)，高于1400C的灰為難熔灰，低于1200C的灰為易熔灰，在兩者之間的稱為中熔

8、灰。作用：灰熔點(diǎn)低的煤燃燒后易在受熱面、爐排或爐墻上結(jié)渣，影響鍋爐的正常運(yùn)行。由此看出，煤的灰熔點(diǎn)高低關(guān)系到鍋爐運(yùn)行的安全可靠性。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng) （三）煤質(zhì)分析 煤質(zhì)分析是正確指導(dǎo)鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作； 煤質(zhì)分析通常分為元素分析和工業(yè)分析兩種。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（三）煤質(zhì)分析元素分析煤質(zhì)分析煤質(zhì)分析工業(yè)分析對(duì)煤中各種參燃元素成分及灰分、水分的質(zhì)量百分含量進(jìn)行分析。可以根據(jù)需要在不同的基礎(chǔ)上進(jìn)行元素分析。 收到基分析空氣干燥基分析干燥基分析干燥無灰基分析第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、元

9、素分析收到基分析元素分析以用戶收到狀態(tài)的煤為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，過去叫應(yīng)用基分析。分析結(jié)果體現(xiàn)為下式：CarHar Oar Nar Sar A ar War=100式中：左邊各項(xiàng)是煤中相應(yīng)成分的百分含量；下角標(biāo)“ar”表示收到基（as received basis）。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、元素分析空氣干燥基分析元素分析以實(shí)驗(yàn)室條件下自然風(fēng)干后的煤為基礎(chǔ)進(jìn)行分析。分析結(jié)果體現(xiàn)為下式：CadHad Oad Nad Sad A ad Wad=100式中：下角標(biāo)“ad”表示空氣干燥基（air dried basis）?？諝飧稍锘梢员苊饷涸陂_采、運(yùn)輸、貯存堆放中水分變化造

10、成的影響。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、元素分析干燥基分析元素分析以假想去掉全部水分、完全干燥態(tài)的煤為基礎(chǔ)進(jìn)行的分析。分析結(jié)果體現(xiàn)為下式：CdHd Od Nd Sd A d Wd=100式中：下角標(biāo)“d”，表示干燥基（dry basis）第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、元素分析干燥無灰基分析元素分析對(duì)假想除去全部水分和灰分的煤進(jìn)行分析，即對(duì)煤中參與燃燒的元素進(jìn)行質(zhì)量百分含量分析，過去也叫可燃基分析。分析結(jié)果體現(xiàn)為下式：CdafHdaf Odaf Ndaf Sdaf A daf Wdaf=100式中：下角標(biāo)“daf”表示干燥無灰基（dry a

11、sh-free basis）第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、元素分析 顯然，同一種煤以不同基礎(chǔ)進(jìn)行分析，所得元素百分含量數(shù)是不同的。基礎(chǔ)越小，參與分析的元素所占的百分比越大，即對(duì)同一種煤有： CdafCdCadCar 元素分析用于鍋爐的設(shè)計(jì)計(jì)算，以此為基礎(chǔ)確定鍋爐燃燒需要的風(fēng)量、產(chǎn)生的煙氣量及鍋爐風(fēng)機(jī)的容量等。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（三）煤質(zhì)分析元素分析煤質(zhì)分析工業(yè)分析作用：用以確定煤中水分、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量，以鑒定煤的質(zhì)量，正確進(jìn)行鍋爐的燃燒調(diào)整。適用性：工業(yè)分析常用于中、大型鍋爐。方法：測(cè)定收到基水分War，收到基灰分Aar、干

12、燥無灰基揮發(fā)分Vdaf及收到基發(fā)熱量Qar。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（四）煤的分類 根據(jù)煤中揮發(fā)分的含量，工業(yè)鍋爐用煤可分為石煤及煤矸石、褐煤、無煙煤、貧煤和煙煤五大類。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（四）煤的分類煤種干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf/%收到基低位發(fā)熱量Qar,net/kJkg-1石煤及煤矸石I類II類III類540054008400840011300褐煤40840014700無煙煤I類II類III類51014700209002090020900貧煤102018800煙煤I類II類III類2020201300015500155001

13、970019700第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（四）煤的分類石煤：是一種劣質(zhì)無煙煤，外觀像黑色石頭，密度大，質(zhì)硬，含灰量高，揮發(fā)分及發(fā)熱量低難于點(diǎn)燃及燃燒。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（四）煤的分類煤矸石：是采煤時(shí)帶出的廢料或原煤篩選后的副產(chǎn)品，發(fā)熱量很低，難于單獨(dú)燃燒。石煤及煤矸石可用作沸騰爐的燃料。 第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（四）煤的分類褐煤：呈棕褐色，揮發(fā)分Vdaf高達(dá)40或更高，水分War約在20以上，發(fā)熱量低，容易著火，但有時(shí)并不容易燃燒。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（四）煤的

14、分類無煙煤：質(zhì)硬，色黑，有光澤，揮發(fā)分少，著火困難，燃燒時(shí)有短藍(lán)色火焰。其焦炭呈粉末狀，焦結(jié)性差，灰熔點(diǎn)一般較低，燃燒不容易完全。無煙煤含碳量高。含氫量少，發(fā)熱量較高。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（四）煤的分類貧煤：其揮發(fā)分含量及發(fā)熱量介于煙煤與無煙煤之間，較難著火與燃燒，燃燒時(shí)火焰短，焦結(jié)性差。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（四）煤的分類煙煤：其揮發(fā)分及含碳量都高，容易著火及燃燒；但也有灰分高、發(fā)熱量低的所謂劣質(zhì)煙煤，其著火、燃燒都較困難，一般中、小鍋爐難以燃用。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒 1、燃燒過程

15、 煤分燃燒器空燃爐磨煤機(jī)碎煤機(jī)煤：煤場(chǎng)混合燃燒層燃爐煤渣燃燒層爐排渣斗燃?xì)廨椛涿涸膺\(yùn)空氣外運(yùn)空氣底部送上第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒圖2-1 煤的燃燒過程第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒 1 、燃燒過程：預(yù)熱干燥和干餾階段燃燒過程燃燒過程揮發(fā)分著火和燃燒階段焦炭燃燒階段燃盡階段第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒預(yù)熱干燥和干餾階段 也叫準(zhǔn)備階段。該階段煤需被外部加熱，當(dāng)受熱升溫至100以上時(shí)，煤中水分即汽化析出；當(dāng)升溫至130400時(shí)，即分解析出可燃性揮發(fā)分，并形成焦炭。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（

16、武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒揮發(fā)分著火和燃燒階段 揮發(fā)分析出并被加熱升溫至一定溫度時(shí)，它就著火燃燒并放出大量的熱。通常把煤中揮發(fā)分著火溫度視做煤的著火溫度，但此階段焦炭并未燃燒。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒焦炭燃燒階段 揮發(fā)分的燃燒加熱和引燃了焦炭。焦炭是固定碳與灰分的混合體，是煤的主要可燃質(zhì)載體，它的燃燒放出大量熱量。但焦炭的燃燒是氣固兩相反應(yīng)，是在焦炭表面進(jìn)行的，反應(yīng)速度較慢，時(shí)間較長(zhǎng)，且內(nèi)層焦炭的燃燒還受外層灰殼的阻礙，需要及時(shí)撥火及合理送風(fēng)，加強(qiáng)空氣向焦炭表面的擴(kuò)散。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃

17、燒燃盡階段 即維持較高的爐溫及一定時(shí)間，使殘留的氣體及固體可燃物完全燃燒。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒 2 、燃燒條件一定的時(shí)一定的時(shí)間和空間間和空間適量的適量的空氣空氣足夠高足夠高的爐溫的爐溫燃燒燃燒第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒 1）足夠高的爐溫。 向煤提供足夠的熱量使之干燥分解，析出揮發(fā)分，并升溫至著火溫度。首先使揮發(fā)分著火燃燒，并為焦炭燃燒創(chuàng)造條件。 不同燃料揮發(fā)分含量及析出溫度不同，著火溫度也不同。煙煤的著火溫度為400500，褐煤為250450；貧煤為600700；無煙煤的著火溫度高于700。對(duì)于無煙煤及灰分

18、多、水分大、發(fā)熱量低的劣質(zhì)煤，維持較高的爐溫更是必要的。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒2）適量的空氣 適量的空氣，并使空氣與燃料充分地接觸與混合。在爐溫足夠高的情況下，化學(xué)反應(yīng)速度很快，燃燒速度主要取決于氧氣向燃料表面擴(kuò)散的速度，即呈現(xiàn)擴(kuò)散燃燒形態(tài)。向爐膛內(nèi)提供充分而適量的空氣，并使空氣與燃料充分接觸與混合，這是確保燃燒充分完全的技術(shù)關(guān)鍵。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒3）保證燃燒所需的時(shí)間和空間。 燃料在鍋爐中的受控燃燒一般在爐膛(燃燒室)完成。由于燃燒是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，需要一定時(shí)間，加上爐排或煙氣運(yùn)動(dòng)造成燃料的

19、運(yùn)動(dòng)，就要求燃料運(yùn)動(dòng)與燃燒反應(yīng)協(xié)調(diào)。在燃料移出爐膛之前完成燃燒，保證燃燒時(shí)間就轉(zhuǎn)化為需要足夠的爐膛空間；同時(shí)，為使燃燒充分和傳熱良好，應(yīng)使煙氣在爐膛內(nèi)有較好的充滿度。鍋爐的燃燒裝置和爐膛是否合理，就看是否能滿足上述三個(gè)條件。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)3 、燃燒的空氣供應(yīng)1）理論空氣量 以1kg煤為基礎(chǔ)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，算出其可燃成分碳(C)、氫(H)、硫(S)完全燃燒所必需的氧氣量和空氣量，這樣的空氣量叫理論空氣量。理論空氣量用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣體積來表示，可用下式計(jì)算：三、煤的燃燒含量。分析各成分的質(zhì)量百分分別是燃料收到基元素和，式中：ararararararar

20、arkOSHCkgNmOHSCV)/(0333. 0265. 0)375. 0(0889. 030第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒2）過?？諝庀禂?shù)。 在燃燒過程中，按理論空氣量向燃料供應(yīng)空氣，不能保證燃燒完全。為保證燃料燃燒完全、充分，必須使供應(yīng)的空氣量大于理論空氣量。 多于理論空氣量供應(yīng)的這部分空氣量叫過?？諝饬?，理論空氣量與過?？諝饬恐?，就是向1kg燃料供應(yīng)的實(shí)際空氣量，以Vk表示。實(shí)際空氣量與理論空氣量之比，叫過?？諝庀禂?shù)或過量空氣系數(shù)，以表示，即：00kkkkVVVV第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒過?？諝庀禂?shù)的大小

21、與燃料種類、鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒方法及鍋爐負(fù)荷大小有關(guān)。過剩空氣系數(shù)過小，燃料在鍋爐中燃燒不完全，煙囪冒黑煙，鍋爐效率降低。過剩空氣系數(shù)過大，爐膛溫度降低，影響燃燒，煙氣量增多，排煙熱損失和引風(fēng)機(jī)電耗都增加。故控制爐膛出口的過?？諝庀禂?shù)在1.101.50之間。煤質(zhì)越差，過剩空氣系數(shù)越大。由于多數(shù)鍋爐爐膛采用負(fù)壓燃燒、爐膛及煙道中煙氣壓力小于空氣壓力，在煙氣由爐膛經(jīng)煙道流向煙囪的過程中，周圍空氣會(huì)不斷漏進(jìn)煙氣中，使過剩空氣沿?zé)煔饬鞒滩粩嘣黾?，?duì)鍋爐傳熱及排煙有顯著影響。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)三、煤的燃燒3）空氣預(yù)熱 足夠高的爐溫和適量的空氣是燃料在鍋爐中燃燒時(shí)需要的條件

22、。將環(huán)境條件下的較低溫度的空氣，供入爐膛會(huì)降低爐溫、不利于燃料著火燃燒。當(dāng)燃用揮發(fā)分低的煤和劣質(zhì)煤時(shí)，更不利于著火燃燒。 既供入空氣又不降低爐溫的常用措施是在空氣進(jìn)入爐膛前將其預(yù)先加熱。通常是在鍋爐尾部煙道裝設(shè)空氣預(yù)熱器，利用煙氣的余熱加熱空氣，將預(yù)熱升溫后的空氣送入爐膛。這樣既有利于燃燒，又降低了排煙溫度，從總體上提高了鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。 鍋爐容量大于6t/h，燃用無煙煤、劣質(zhì)煙煤的層燃爐及各種室燃爐，都可以設(shè)置空氣預(yù)熱器；但層燃爐的熱風(fēng)溫度一般不超過150。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)四、燃燒方式及層燃燃燒設(shè)備 （一）鍋爐中的燃燒方式 （二）層燃燃燒設(shè)備第二章中國(guó)地質(zhì)

23、大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（一）鍋爐中的燃燒方式通常將鍋爐中燃料的燃燒方式分為三類：層燃室燃沸騰燃燒第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、層燃爐 層燃爐只燃用固態(tài)燃料。把粒徑在10mm以上的煤粒及煤塊放在爐排上鋪成一層，從爐排下部經(jīng)爐排孔隙通入空氣，使煤粒及煤塊燃燒。燃燒中煤粒及煤塊之間沒有或很少相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只有空氣穿過燃料層的運(yùn)動(dòng)；大部分燃料在燃料層中燃燒，小部分細(xì)粉和可燃?xì)怏w在燃料層以上的空間燃燒。燃燒完成后，灰渣由人工或機(jī)械從爐排上清除。小型燃煤鍋爐絕大部分是層燃爐。 層燃爐所燒的煤塊較大，一般不易燒送，在鏈條爐上燃料還不易著火。層燃爐通常要燒較好的煤，煤

24、矸石等劣質(zhì)燃料無法在層燃爐中燃燒。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)2、室燃爐 室燃爐燃料與空氣一起由燃燒器送入爐膛，在爐膛空間邊運(yùn)動(dòng)邊燃燒。氣體、液體、固體燃料均可以在室燃爐中燃燒。 氣體燃料在送入爐前不需處理；液體燃料需加熱、霧化再配風(fēng)送入爐中；固體燃料需先磨制成細(xì)粉煤粉，再隨風(fēng)入鍋爐，煤粉在爐膛中懸浮燃燒，因而燃煤的室燃爐也叫煤粉爐。煤粉是大部分粒徑小于0.1mm的細(xì)粉，煤被磨成細(xì)粉后，表面積大大增加，便于和空氣充分接觸，這對(duì)固體燃燒是非常有利的。煤粉爐能燒無煙煤、貧煤、劣質(zhì)煙煤、褐煤等，但有時(shí)燃燒不穩(wěn)定對(duì)運(yùn)行操作要求很高，難于間斷運(yùn)行。煤矸石等劣質(zhì)燃料也無法在煤粉爐

25、中燃燒?，F(xiàn)代燃煤電站鍋爐絕大部分是煤粉爐。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng) 3、沸騰爐 沸騰爐的燃燒方式介于層燃與室燃兩種方式之間。沸騰爐所燒的煤粒比一般層燃爐的煤粒要小，但比煤粉的粒徑要大，其顆粒度大部分在0.20.3mm之間。這些煤粒也分布在爐排(布風(fēng)板)上方，但它既不固定在爐排上，也不隨空氣流動(dòng)，而是隨著爐排下的鼓風(fēng)上下翻騰跳動(dòng)。 沸騰爐沸騰層的高度約1.01.5m，其內(nèi)的平均溫度為8501050，其中大部分是灰渣，小部分是煤粒，熱容量很大，可以燒煤矸石、油頁(yè)巖等劣質(zhì)燃料。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng) 3、沸騰爐 沸騰爐燃燒，也叫流化床燃燒

26、，近年已由第一代鼓泡床發(fā)展為第二代循環(huán)流化床。后者是在原沸騰爐煙氣出口設(shè)置旋風(fēng)分離器，將煙氣中攜帶的固體顆粒物分離出來，并由分離器底部送回沸騰燃燒室再次參加燃燒。這樣，既降低了煙氣飛灰含量，又提高了燃燒效率。 沸騰爐特別是循環(huán)流化床，近年在國(guó)內(nèi)外均發(fā)展很快，它不但燃燒強(qiáng)度大，傳熱能力強(qiáng)，而且可有效控制NO，和SO2的產(chǎn)生和排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)有利，是一種很有前途的燃燒方式。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng) 3、沸騰爐圖2-2 沸騰爐結(jié)構(gòu)示意圖1-給煤機(jī)；2-料層；3-風(fēng)帽式爐排(布風(fēng)板)；4-風(fēng)室；5-沉浸式熱面；6-灰渣溢流口；7-懸浮段第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院

27、 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）層燃燃燒設(shè)備 層燃燃燒設(shè)備是中小型燃煤鍋爐最常用的燃燒設(shè)備，可分為手燒爐排和機(jī)械爐排。 層燃燃燒的主要操作是加煤、撥火和除渣。這三項(xiàng)操作全部依靠人力完成的，叫手燒爐排。三項(xiàng)操作有兩項(xiàng)或全部由機(jī)械完成的，叫機(jī)械爐排。機(jī)械爐排又分為鏈條爐排、往復(fù)推動(dòng)爐排、振動(dòng)爐排、下飼爐排等。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、手燒爐排 它是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種爐排，一般用于1t/h以下的小型鍋爐。 手燒爐的爐排有固定式及手搖活動(dòng)式兩種。爐排由條狀或板狀的爐排片組成。 爐排通風(fēng)孔隙的總面積叫爐排有效通風(fēng)面積。 有效通風(fēng)面積與爐排總面積之比叫通風(fēng)截面比，是爐排工作性能的重要

28、參數(shù)。通風(fēng)截面比通常在1040之間，自然通風(fēng)時(shí)較大，強(qiáng)制通風(fēng)時(shí)較小。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、手燒爐排煙氣添加燃料空氣渣子圖2-3 手燒爐構(gòu)造簡(jiǎn)圖1-爐門；2-爐排；3-燃燒層；4-爐膛；5-水冷壁；6-汽鍋管束；7-灰坑；8-灰門第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（1）手燒爐排燃燒特點(diǎn)燃料著火條件優(yōu)越 新添加的煤是加在正燃燒的燃料層上部，新煤層上有高溫?zé)煔廨椛洌掠腥紵龑拥募訜?，能夠很快完成預(yù)熱干燥和揮發(fā)分析出等過程，及時(shí)著火燃燒。因而手燒爐的著火也叫無限著火，可適應(yīng)多種燃料的燃燒。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（1

29、）手燒爐排燃燒特點(diǎn)風(fēng)煤供應(yīng)不協(xié)調(diào)，燃燒過程具有周期性 由于著火條件好，當(dāng)燃料加入時(shí)，水分迅速蒸發(fā)，揮發(fā)分很快析出，立即需要大量空氣以使燃料充分燃燒，但此時(shí)新加煤不久，燃料層較厚，從爐排下部進(jìn)入的風(fēng)量因煤層阻力增加反而減少，揮發(fā)分在高溫缺氧狀態(tài)下還原出炭黑微粒，造成冒黑煙。此后，隨著燃燒的進(jìn)行，焦炭逐漸燃盡，燃料層逐漸變薄，燃燒需要的空氣量減小；但由于燃料層進(jìn)風(fēng)阻力的降低，進(jìn)風(fēng)量反而加大，空氣供應(yīng)量過剩，排煙損失增加。這種間斷加煤、周期燃燒，風(fēng)、煤不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，在燃用高揮發(fā)分煙煤時(shí)更為突出。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（2）手燒爐排的缺點(diǎn) 手燒爐排不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，污染環(huán)

30、境，而且熱效率也低。為了改進(jìn)燃燒適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求，近年出現(xiàn)了雙層爐排、明火反燒等改進(jìn)型手燒爐，取得了明顯效果。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)2、雙層爐排工作原理圖2-4 雙層爐排手燒結(jié)構(gòu)示意圖1-下爐門（灰門）；2-下爐排；3-中爐門；4-水冷爐排下集箱；5-上爐門；6-汽鍋；7-水冷爐排（上爐排）；8-爐膛出口；9-煙氣導(dǎo)向板第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（1）雙層爐排的優(yōu)缺點(diǎn) 雙層爐排燃燒較完善。鍋爐熱效率比一般固定爐排提高約1520；消煙除塵效果較好，鍋爐基本上不冒黑煙；但雙層爐排較一般固定爐排著火條件差，燃燒過程緩慢，水冷爐排管有可能產(chǎn)

31、生結(jié)垢及水循環(huán)不良等問題，對(duì)運(yùn)行操作的要求也較一般手燒固定爐排為高。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)3、鏈條爐排它是最常見的一種機(jī)械爐排，容量為265t/h的各種鍋爐都廣泛采用鏈條爐排。圖2-5 鏈條爐排示意圖1-電動(dòng)機(jī)；2-變速手柄；3-變速箱；4-減速蝸輪；5-爐排；6-送風(fēng)室第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（1）鏈條爐排的工作原理圖2-6 鏈條爐排示意圖1-鏈條爐排；2-分段送風(fēng)室；3-二次風(fēng)口；4-煤斗；5-點(diǎn)火拱；6-后拱第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（2）相交供應(yīng)系統(tǒng) 鏈條爐排的風(fēng)箱、風(fēng)室也在爐排下部，由下經(jīng)爐排向

32、上送入爐膛的風(fēng)與水平送入的燃料互相垂直相交，因而這樣的風(fēng)煤供應(yīng)系統(tǒng)叫相交供應(yīng)系統(tǒng)。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（3）鏈條爐排的特點(diǎn) 由于煤的燃燒過程是在連續(xù)移動(dòng)中完成的，所以鏈條爐排避免了手燒爐燃燒周期性的弱點(diǎn)，但卻出現(xiàn)了另外兩個(gè)顯著特點(diǎn)： 鏈條爐排的著火條件較差，通常稱做“有限著火” 燃燒具有區(qū)域性。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（4）“有限著火”的原因 由于新添加的煤不是落在已燃燒的燃料層上，而是落在剛由下部轉(zhuǎn)入爐膛的冷爐排上，從爐排下經(jīng)新煤層鼓入爐膛的是溫度不高的空氣，新煤層無法從下部得到熱量，只能依靠上部高溫?zé)煔饧盃t墻等的輻射，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱

33、、干燥、著火等過程，這就給燃料著火造成了困難，特別是燃用無煙煤或劣質(zhì)煤時(shí)，必須依靠相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行措施，才能保證燃料及時(shí)著火燃燒。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（5）鏈條爐排燃燒的階段及對(duì)應(yīng)的燃燒過程圖2-7 爐排上燃料的燃燒過程第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（5）鏈條爐排燃燒的階段及對(duì)應(yīng)的燃燒過程 在沿爐排前進(jìn)方向的不同位置上，對(duì)應(yīng)著煤燃燒的不同階段，從前到后依次為干燥階段、干餾階段、燃燒階段、燃盡階段。前部的預(yù)熱干燥階段及后部的燃盡階段都只需要很少的空氣，而中部的燃燒階段卻需要大量的空氣。如果沿爐排均勻送風(fēng)，就會(huì)出現(xiàn)兩端空氣過剩、中部空氣嚴(yán)重

34、不足的現(xiàn)象。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（6）為避免鏈條爐的缺點(diǎn)應(yīng)采取的技術(shù)措施 合理設(shè)置爐拱； 爐排下部分區(qū)送風(fēng)； 向爐膛供入二次風(fēng)。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（7）爐 拱 爐拱就是遮蔽一部分爐排面的遮火路，通常由爐膛前后墻的下部向爐膛空間突出而形成，叫前拱和后拱。 爐拱的作用是向爐排新加的煤層上輻射熱量及促進(jìn)爐膛內(nèi)煙氣的混合。 燃用不同的煤種，需要不同形狀 的爐拱，使得鏈條爐爐膛因燃用 煤種不同而有不同的形狀，進(jìn)而 影響到水冷壁的形狀和布置。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（7）爐 拱爐拱的設(shè)計(jì)： 燃用無煙煤、貧煤

35、時(shí)，要高而短的前拱和矮而長(zhǎng)的后拱。前拱是向爐排新加煤層輻射熱量；后拱除輻射熱量外，還能把高溫?zé)煔庖翣t排前部，使之對(duì)新加煤層加熱。另外，還布置有點(diǎn)火拱。圖2-8 燃燒無煙煤的爐拱（一）第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（7）爐 拱爐拱的設(shè)計(jì)： 燃用煙煤、褐煤的鏈條爐采用較高的前拱及矮短的后拱。因其較易著火，前拱及爐膛高溫?zé)煔廨椛涞臒崃靠蓾M足著火要求。而后拱的目的是導(dǎo)引煙氣，促使?fàn)t內(nèi)氣流更好地混合。有時(shí)也設(shè)置點(diǎn)火拱。 無論燃用何種燃料，爐拱的設(shè)置均需注意前后拱的相互配合及相互影響。爐拱的設(shè)計(jì)及砌筑有很高的技術(shù)要求。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（8）爐

36、排下部分區(qū)送風(fēng) 針對(duì)鏈條爐燃燒區(qū)域性的特點(diǎn)，鏈條爐排下的風(fēng)箱一般分成56級(jí)，分段向爐膛內(nèi)送風(fēng)，沿爐排移動(dòng)方向，前端及后端少送，中間多送，使送風(fēng)量與燃燒需要量較好地適應(yīng)。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（9）向爐膛供入二次風(fēng) 對(duì)層燃爐來說，通常把經(jīng)爐排及燃料層供入爐膛的風(fēng)叫一次風(fēng)，把不經(jīng)爐排供入爐膛的風(fēng)叫二次風(fēng)。鏈條爐的二次風(fēng)常和爐拱配合使用。供入二次風(fēng)的目的是加強(qiáng)爐膛中氣流的擾動(dòng)和混合，破壞燃燒區(qū)域性造成的煙氣溫度和成分的不均勻性，強(qiáng)化燃燒，提高煙氣在爐膛中的充滿度。圖2-9爐拱與喉口及二次風(fēng)的關(guān)系1-前拱；2-后拱；3-喉口；4-二次風(fēng)第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)

37、院 安全工程 倪曉陽(yáng)（9）向爐膛供入二次風(fēng) 二次風(fēng)的風(fēng)量約占總風(fēng)量的512，二次風(fēng)的風(fēng)速比較高，可達(dá)40 70m/s其主要起擾動(dòng)混合作用，可用空氣，也可用蒸汽作二次風(fēng)，或兩者配合使用。二次風(fēng)的風(fēng)口一般布置在前墻，燒無煙煤時(shí)可布置在后墻，配合后拱，使煙氣向爐前流動(dòng)。當(dāng)燃料揮發(fā)分較高時(shí)，可以在前、后墻或爐膛四角都布置二次風(fēng)。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（10）鏈條爐排的優(yōu)缺點(diǎn) 鏈條爐排工作穩(wěn)定可靠，燃燒效率較高、消煙除塵效果較好，勞動(dòng)強(qiáng)度低，因而得到廣泛應(yīng)用。但爐排金屬耗量大，加工制造較為麻煩，對(duì)煤質(zhì)的要求也較高。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)五、

38、鍋爐用燃油、燃?xì)饧捌淙紵ㄒ唬╁仩t燃油及其燃燒：1 、鍋爐燃油 指渣油和重油。渣油是石油煉制時(shí)的液體殘留物；重油則由渣油摻入一定比例的煤油或柴油調(diào)制而成。渣油和重油通常合稱重油，因而“鍋爐燃油”與“重油”可以通用。第二章2 、燃油鍋爐燃燒中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（一）鍋爐燃油及其燃燒圖2-11油霧燃燒示意圖-霧化；-蒸發(fā)；-熱解和裂化；-混合；-著火，形成火焰 第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng) （一）鍋爐燃油及其燃燒 3、重油的成分 重油的成分與煤相似，也由碳、氫、氧、氮、硫等元素及灰分、水分構(gòu)成，但各組分含量及組合方式與煤大不相同。重油中的碳、氫

39、以烴的形式存在，是其主要組分及主要發(fā)熱成分，占重油重量百分?jǐn)?shù)的95以上，因而重油的發(fā)熱量也很高，可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量的1.5倍。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)3、重油的成分 重油中的硫同煤中的硫一樣，指可燃硫，一般不超過4。硫燃燒后生成SO2和SO3，是環(huán)境污染的腐蝕性介質(zhì)。特別是重油中氫燃燒后生成大量水蒸氣，當(dāng)重油中硫含量較高時(shí)，燃燒后形成的SO2和SO3與水蒸氣接觸，使煙氣中H2S03及H2S04蒸氣增多，使得燃油鍋爐尾部的低溫硫腐蝕較燃煤鍋爐突出和嚴(yán)重。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)3、重油的成分 一般將含硫量低于0. 5的燃油稱為低硫油，將含

40、硫量為0.52.0的燃油稱為中硫油，將含硫量高于2.0的燃油稱為高硫油。對(duì)燃用中、高硫油的鍋爐，必須采用適當(dāng)措施以防止低溫硫腐蝕。 重油中氧、氯含量很低，灰分和水分很少，對(duì)鍋爐燃燒及安全影響較小。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)4、重油的主要物性指標(biāo) 粘度：反映流體流動(dòng)時(shí)層間摩擦力的大小。 閃點(diǎn)、燃點(diǎn)及自燃點(diǎn)。 凝固點(diǎn)：指燃油喪失流動(dòng)狀態(tài)的最高溫度。重油的凝固點(diǎn)約為1536。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)粘度 流體的粘度，在流體力學(xué)中以粘度系數(shù)表示流體粘度，有動(dòng)力粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之分。燃油的粘度則常以恩氏粘度表示。 恩氏粘度是指在一定溫度下從恩氏粘度

41、計(jì)流出200mL流體所需時(shí)間與流出同體積20的蒸餾水所需時(shí)間之比，用 表示。EEtt200tE0式中：Et 液體在溫度t時(shí)的恩氏黏度， t液體在溫度t時(shí)，從黏度計(jì)流出200ml所需的時(shí)間，s; 20 黏度計(jì)的蒸餾水值，s。 第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)圖4-2 恩氏黏度計(jì)1鐵三角架；2內(nèi)容器；3溫度計(jì)插孔；4外容器；5木塞插孔；6木塞；7攪拌器；8小針尖；9球面形底；10流出孔；11接受瓶；12水平調(diào)節(jié)螺絲。動(dòng)粘度系數(shù)：?jiǎn)挝籱2/s或cm2/s并規(guī)定：1斯托克斯(St)=1cm2/s=110-4m2/s；1/100St稱為“厘斯”用符號(hào)cSt表示，1cSt=1mm2/

42、s第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)粘度我國(guó)燃油品牌號(hào)碼： 20號(hào)、60號(hào)、100號(hào)、200號(hào)(重油)及250號(hào)（渣油）就是以燃油在50時(shí)的恩氏粘度值表示的，即100號(hào)重油在50的恩氏粘度值為100，重油遠(yuǎn)較輕質(zhì)油粘稠。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)粘度 運(yùn)動(dòng)粘度的法定單位為m2/s，習(xí)慣使用單位為厘斯(cSt,mm2/s)，1cSt=10-6m2/s。恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度厘斯之間、換算關(guān)系，比如對(duì)燃油： 粘度是燃油十分重要的性能指標(biāo)，其大小與燃油輸送及霧化的難易程度有關(guān)，對(duì)燃油的泵送及燃燒非常重要。燃油的粘度隨溫度的升高而減小，因而燃油輸送與霧化前應(yīng)

43、適當(dāng)加熱。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)閃點(diǎn)、燃點(diǎn)及自燃點(diǎn) 閃點(diǎn)燃油蒸氣與空氣的混合物遇明火閃燃而后熄滅的最低溫度。閃點(diǎn)預(yù)示著臨近燃燒與燃爆，表示油品燃燒、爆炸危險(xiǎn)性的大小。閃點(diǎn)只是瞬間現(xiàn)閃點(diǎn)只是瞬間現(xiàn)象，它并不能繼續(xù)燃燒。象，它并不能繼續(xù)燃燒。 燃點(diǎn)燃油蒸氣與空氣的混合物遇明火著火并繼續(xù)燃燒的最低溫度。 自燃點(diǎn)燃油蒸氣與空氣的混合物在沒有外來火焰的情況下自行著火燃燒的溫度。重油的自燃點(diǎn)約為350 380。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)閃點(diǎn)、燃點(diǎn)及自燃點(diǎn)第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)閃點(diǎn)、燃點(diǎn)及自燃點(diǎn)第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武

44、漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)自燃點(diǎn)測(cè)試儀第二章重油性能及質(zhì)量指標(biāo)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)重油性能及質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目重油牌號(hào)20號(hào)60號(hào)100號(hào)200號(hào)恩氏粘度/E 80(不大于)5.011.015.527閃點(diǎn)(開口)/（不低于）80100120130凝固點(diǎn)/（不高于）15202536機(jī)械雜質(zhì)/%（不大于）1.52.22.52.5硫分/%（不大于）1.01.52.02.5灰分/%（不大于）0.30.30.30.3灰分/%（不大于）1.01.52.02.0第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)5、重油的燃燒特點(diǎn)及燃燒過程 燃油的沸點(diǎn)低于其燃點(diǎn)，因而燃油總是先

45、氣化，后著火燃燒。 重油的燃燒過程，先是重油的氣化過程，是油先霧化成細(xì)小的油滴(粒徑約0.10.3mm)，以增大其蒸發(fā)表面積。霧化是燃油是否完全燃燒的首要條件。油滴受熱后，氣化為油蒸氣，隨即與一定數(shù)量的空氣混合，然后著火燃燒。良好的油氣（空氣混合）是燃油完全燃燒的又一條件。燃燒過程是霧化蒸發(fā)適當(dāng)配風(fēng)與油氣混合燃燒并繼續(xù)配風(fēng)。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)五、鍋爐用燃油、燃?xì)饧捌淙紵ǘ╁仩t燃?xì)饧捌淙紵? 、 鍋爐燃?xì)?鍋爐燃燒的氣體燃料主要有天然氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）鍋爐燃?xì)饧捌淙紵?氣體燃料的燃燒過程

46、在燃燒過程中，燃燒熱加熱新鮮混合氣，維持不斷燃燒。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）鍋爐燃?xì)饧捌淙紵扇細(xì)怏w在微生物作用下產(chǎn)生的空氣的條件下發(fā)酵，并各種有機(jī)物質(zhì)在隔絕生物氣（沼氣）等、主要組分廠催化裂化氣中提取。加工過程中獲得。煉油從油、氣開采或石油液化石油氣的副產(chǎn)氣冶金企業(yè)煉鐵、煉鋼高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣氣或緩沖氣用重油或渣油，作摻混工制成的燃?xì)饪偡Q。采用石油系原料經(jīng)熱加油制氣壓力氣化水煤氣、發(fā)生爐煤氣、反應(yīng)所生產(chǎn)的燃?xì)狻Ｈ缑涸诟邷叵屡c氣化劑氣化煤氣對(duì)煤進(jìn)行干餾而得到利用焦?fàn)t、炭化爐等干餾煤氣人工燃?xì)鈴木旅簩映槌雒旱V礦井氣含石油輕質(zhì)餾分凝析氣田氣來伴隨石油一起開采出石

47、油伴生氣石油氣從氣井開采出來純天然氣氣田氣天然氣6383)()(HCHC第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）鍋爐燃?xì)饧捌淙紵仩t燃?xì)獬煞郑?天然氣：主要成分是甲烷（CH4），含量約占其體積百分比的8095；含少量H2S及其他成分，其低位發(fā)熱量約3500040000kJ/Nm3。 高爐煤氣：是煉鐵高爐的副產(chǎn)品，其主要可燃成分是CO，另含有大量N2和CO2，其發(fā)熱量約為天然氣的1/10。 焦?fàn)t煤氣：是煉焦廠的副產(chǎn)品，含有大量的氫與甲烷，發(fā)熱量較高，約為高爐煤氣的4倍，所含惰性質(zhì)及雜質(zhì)遠(yuǎn)少于高爐煤氣。 液化石油氣第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）鍋爐

48、燃?xì)饧捌淙紵鶕?jù)發(fā)熱量的高低常把燃?xì)夥譃閮深悾?低熱值煤氣：發(fā)熱量Qar,net=600010000kJ/Nm3的燃?xì)?高熱值煤氣：發(fā)熱量Qar,net=1600045000kJ/Nm3的燃?xì)?在燃?xì)獾男阅苤笜?biāo)中，除發(fā)熱量之外，還有燃點(diǎn)、爆炸極限等反映燃爆性能的指標(biāo)。天然氣的燃點(diǎn)約為650，爆炸極限為516；人造煤氣的燃點(diǎn)約為650750，爆炸極限約在5.630.4之間。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）鍋爐燃?xì)饧捌淙紵?2、鍋爐燃?xì)獾娜紵?燃?xì)獾娜紵龑儆跉?氣反應(yīng)，反應(yīng)速度很快，配風(fēng)是其關(guān)鍵問題。要求配風(fēng)迅速、充分、均勻，否則構(gòu)成燃?xì)獾奶細(xì)浠衔锘蚝蓟衔镌诟邷厝?/p>

49、氧狀態(tài)下將熱解或還原出炭黑微粒，降低效率，污染環(huán)境。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)鍋爐燃?xì)獾娜紵^程 燃?xì)馊紵^程大體上是燃?xì)饪諝饣旌?著火-燃燒的過程。燃?xì)馊紵绞酵ǔ７譃閮深悾?（1）預(yù)混燃燒 這是指在著火之前就使燃?xì)夂腿紵枰目諝饩鶆蚧旌系娜紵绞健Ｓ捎诎讶細(xì)馀c空氣預(yù)混并把混合氣體分股向爐膛噴出，爐膛內(nèi)火焰較短甚至無焰，因而爐膛較小，燃?xì)馊紵^充分。高爐煤氣在鍋爐中燃燒時(shí)常用這種燃燒方式。但燃燒組織不當(dāng)時(shí)會(huì)發(fā)生回火、脫火等問題。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)鍋爐燃?xì)獾娜紵^程（2）擴(kuò)散燃燒 這是指在燃燒進(jìn)行過程中使燃?xì)馀c空氣相互擴(kuò)散混合的

50、燃燒方式。擴(kuò)散燃燒要求相互擴(kuò)散的氣流速度高、擾動(dòng)大，具有較長(zhǎng)的火焰，要求較大的爐膛，組織不當(dāng)時(shí)在爐膛內(nèi)可能燃燒不完全，但不存在回火、脫火問題。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)目前常用鍋爐燃?xì)馊紵绞?目前天然氣在鍋爐中的燃燒多采用部分預(yù)混燃燒的方式，即首先使部分燃燒需要的空氣與燃?xì)忸A(yù)混，在燃燒過程中再補(bǔ)入另一部分空氣，使之與燃?xì)鈹U(kuò)散混合，保證燃盡。 相應(yīng)于不同的燃?xì)馊紵绞?，有不同類型的燃?xì)馊紵鳌５诙轮袊?guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)六、鍋爐通風(fēng) 鍋爐運(yùn)行過程中，須連續(xù)地將空氣送入爐膛，并將燃燒產(chǎn)物排出爐膛和煙道，這種連續(xù)輸入空氣及排除煙氣的過程叫通風(fēng)過

51、程。通風(fēng)是維持燃燒的基本條件，且對(duì)傳熱也有重要影響，是鍋爐正常工作必不可少的環(huán)節(jié)之一。空氣及煙氣在鍋爐中流動(dòng)要克服一定的阻力、其動(dòng)力來自煙囪及通風(fēng)機(jī)械。 單純依靠煙囪抽力通風(fēng)的，叫自然通風(fēng)； 主要依靠通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)的，叫強(qiáng)制通風(fēng)。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（一）自然通風(fēng) 鍋爐煙囪具有一定的吸風(fēng)和排煙作用。煙囪內(nèi)是溫度較高的煙氣，密度較小；煙囪外是溫度較低的空氣，密度較大。在煙囪內(nèi)的煙氣柱與煙囪外等高度的空氣柱之間，有一個(gè)由密度差而形成的壓差，這個(gè)壓差就是煙囪的抽力或通風(fēng)力。煙囪抽力取決于煙溫、大氣溫及煙囪高度。煙囪內(nèi)的煙溫越高，周圍大氣的溫度越低，則煙囪抽力越大；煙囪

52、高度越高，其抽力越大。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（一）自然通風(fēng) 確定煙囪高度不僅應(yīng)考慮排煙能力，還應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)的要求。 鍋爐煙囪不能無限制地增高，煙囪增高時(shí)煙氣流經(jīng)煙囪的阻力也相應(yīng)增加，排煙溫度也不宜過高，否則會(huì)明顯降低鍋爐經(jīng)濟(jì)性。因而自然通風(fēng)的通風(fēng)力是有限的，自然通風(fēng)僅適用于小型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無尾部受熱面的鍋爐。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（二）強(qiáng)制通風(fēng)強(qiáng)制通風(fēng)分為以下三種： 機(jī)械引風(fēng)（a）； 機(jī)械送風(fēng)（b）； 平衡通風(fēng)（c）。機(jī)械引風(fēng)機(jī)械引風(fēng)機(jī)械送風(fēng)機(jī)械送風(fēng)平衡通風(fēng)平衡通風(fēng)第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)1、機(jī)械引

53、風(fēng)（負(fù)壓通風(fēng)） 利用鍋爐后、煙囪前的引風(fēng)機(jī)來克服煙、風(fēng)道的阻力，煙氣和空氣都處于被抽吸狀態(tài)，爐膛和煙、風(fēng)道中都呈負(fù)壓。這種方式只適用于煙、風(fēng)道阻力不大的小型鍋爐。如果煙、風(fēng)道阻力較大，采用這種方式必然在爐膛及煙道中造成較高的負(fù)壓，使漏入鍋爐的風(fēng)量增加，降低鍋爐效率。此外，機(jī)械引風(fēng)即機(jī)械排煙，引風(fēng)機(jī)排除的是溫度較高的煙氣，工作條件惡劣，磨損嚴(yán)重，較易損壞。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)2、機(jī)械送風(fēng)（正壓通風(fēng)） 在鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)中只裝送風(fēng)機(jī)，靠送風(fēng)壓頭來克服煙風(fēng)道的全部阻力。其優(yōu)點(diǎn)是消除了漏風(fēng)，提高了燃燒強(qiáng)度和鍋爐效率，送風(fēng)機(jī)輸送的是低溫、潔凈的空氣，工作條件較好。但爐膛和煙

54、道都在正壓下工作，必須密封完好，否則漏煙造成熱損失，污染環(huán)境，甚至噴火傷人。少數(shù)燃油、燃?xì)忮仩t為強(qiáng)化燃燒采用正壓通風(fēng)。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)3、平衡通風(fēng) 在鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)中同時(shí)裝置送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，利用送風(fēng)機(jī)克服風(fēng)道和燃燒裝置的阻力，把風(fēng)送入爐膛，使風(fēng)道在正壓下工作；利用引風(fēng)機(jī)克服全部煙道、受熱面和除塵設(shè)備的阻力，使?fàn)t膛和煙道在負(fù)壓下工作。平衡通風(fēng)既能有效地送風(fēng)和排煙，又能使?fàn)t膛和煙道處于合理的負(fù)壓 (爐膛出口負(fù)壓2030Pa)。與正壓通風(fēng)相比，鍋爐房的安全和衛(wèi)生條件較好；與負(fù)壓通風(fēng)相比，漏風(fēng)量又較小。因而平衡通風(fēng)是采用最為普遍的鍋爐通風(fēng)方式。第二章中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武

55、漢） 工程學(xué)院 安全工程 倪曉陽(yáng)（三）過量空氣與漏風(fēng) 漏風(fēng)指空氣向處于負(fù)壓狀態(tài)的爐膛和煙道內(nèi)滲入。由于漏風(fēng)，鍋爐爐膛和煙道中的過量空氣系數(shù)不是固定不變的，而是沿?zé)煔饬鞒滩粩嘣黾印t膛和煙道漏風(fēng)量的大小通常用漏風(fēng)系數(shù)表示，漏風(fēng)系數(shù)是相應(yīng)于1kg燃料的漏風(fēng)量與理論空氣量的比值。爐膛和煙道各區(qū)段的漏風(fēng)系數(shù)可按鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)確定。 對(duì)于任一受熱面來說，其出口的過量空氣系數(shù)?，應(yīng)為入口的過量空氣系數(shù)?與該受熱面處漏風(fēng)系數(shù)之和。第二章第二節(jié) 鍋爐中的傳熱 一、鍋爐傳熱方式 二、鍋爐中的傳熱分析 三、傳熱與鍋爐安全第二章一、傳熱方式 熱量的傳播方式：有傳導(dǎo)(熱導(dǎo))、對(duì)流、輻射三種，三者傳熱的機(jī)理和規(guī)律各不

56、相同。鍋爐傳熱元件第二章(一)傳導(dǎo) 熱傳導(dǎo)（傳導(dǎo)或熱導(dǎo)）：物體直接接觸的各部分之間由高溫向低溫部分的熱量傳遞。 物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小常用導(dǎo)熱系數(shù)表示。導(dǎo)熱系數(shù)指在單位溫差下，經(jīng)過單位厚度的某種物質(zhì)在單位時(shí) 間 內(nèi) 傳 導(dǎo) 的 熱 量 ， 以 符 號(hào) 表 示 ， 單 位 為W/(m)。不同物質(zhì)傳導(dǎo)熱量的能力不同，金屬的導(dǎo)熱能力比非金屬?gòu)?qiáng)。第二章(一)傳導(dǎo) 鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)約為40 50W/(m)，煙灰的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.06 0.12W/(m)，水垢的導(dǎo)熱系數(shù)約為1.28 3.14W/(m)，即煙灰、水垢的導(dǎo)熱能力顯著低于鋼材。 如果受熱面鋼材上積有煙灰或沉結(jié)水垢，就會(huì)明顯降低熱量傳導(dǎo)，影響鍋爐的安全

57、性及經(jīng)濟(jì)性。第二章(一)傳導(dǎo) 通過平板的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)，導(dǎo)熱量可按下式計(jì)算：tttAqttA)()(2121。，平板材料的導(dǎo)熱系數(shù)；即平板兩面的溫差，差值平板兩面的溫度，其；平板厚度，板面積的熱量，單位時(shí)間傳過單位平的平板面積，垂直于熱量傳導(dǎo)方向；傳導(dǎo)的熱量，單位時(shí)間內(nèi)通過平板式中：)/(,;/;AW2122mWtttmmWqm第二章(一)傳導(dǎo) 鍋爐中的受熱面絕大部分是圓筒或圓管金屬壁面。當(dāng)圓筒或圓管直徑較大，壁厚較簿時(shí)，可以近似地看成平板導(dǎo)熱。而精確計(jì)算時(shí)，通過圓筒或圓管壁穩(wěn)定導(dǎo)熱的導(dǎo)熱量用下式計(jì)算：KRtqln0的比值。圓筒外半徑與內(nèi)半徑；圓筒外半徑，差，；圓筒內(nèi)外壁面的溫度；，圓筒金屬的導(dǎo)熱

58、系數(shù)；熱量，位時(shí)間通過單位面積的以圓筒外表面計(jì)，單式中：KmRtmWmWq02)/(/第二章(二)對(duì)流流體在流動(dòng)中與和它直接接觸的固體壁面間進(jìn)行的熱量傳遞，叫對(duì)流放熱，簡(jiǎn)稱放熱。第二章(二)對(duì)流 1對(duì)流放熱量計(jì)算公式tq第二章 2、影響對(duì)流放熱系數(shù)的主要因素(二)對(duì)流其他因素其他因素流速及流速及流動(dòng)特征流動(dòng)特征流體特性流體特性對(duì)流放對(duì)流放熱系數(shù)熱系數(shù)固體表面的結(jié)構(gòu)形狀、布置方式及流體沖刷固體表面的方式水的對(duì)流放熱能力明顯大于蒸汽同一流體，流速越高，對(duì)流放熱系數(shù)越大第二章(三)輻射物體的熱能不斷地以電磁波的形式向四面八方發(fā)射，這種形式的能量稱為熱輻射能。當(dāng)這種電磁波落到另一物體表面時(shí)，就會(huì)或多或

59、少被它吸收并轉(zhuǎn)變成熱能，熱量就從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。兩個(gè)溫度不同的物體以這種方式交換熱量的過程稱為輻射換熱。電磁波的傳播不需要依靠中間媒介物，因而輻射換熱是真空中唯一的熱傳遞方式。第二章(三)輻射一個(gè)物體向周圍輻射的熱量與該物體絕對(duì)溫度的四次方成正比，即遵循“四次方定律”：具有一定溫度的相關(guān)物體間都在不斷地互相輻射和接收熱量。兩個(gè)物體間輻射換熱量的多少，取決于兩物體的溫度、黑度及幾何相對(duì)位置等因素。40)100(TaCE 第二章二、鍋爐中的傳熱分析鍋爐的受熱面分別布置在爐膛和煙道中。無論是在爐膛中還是煙道中，燃燒產(chǎn)物通過受熱面向介質(zhì)傳熱的過程都是復(fù)雜換熱過程，上述三種傳熱方式同時(shí)都在起作

60、用。第二章1、鍋爐爐膛的換熱 鍋爐爐膛首先是燃料燃燒場(chǎng)所，火焰溫度很高，火焰與受熱面表面的換熱主要是輻射換熱，也有少量對(duì)流換熱。熱量通過金屬壁由火焰?zhèn)葌飨蛩橘|(zhì)側(cè)時(shí)，是通過熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行的；金屬壁與工質(zhì)間的換熱則是對(duì)流放熱。因而從火焰到工質(zhì)的熱量傳遞同時(shí)通過輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流三種方式進(jìn)行。在鍋爐正常工作時(shí)，金屬壁的導(dǎo)熱性能良好，金屬壁面與水之間的對(duì)流放熱也很強(qiáng)烈，此時(shí)火焰與工質(zhì)間換熱量的大小主要取決于輻射換熱。第二章1、鍋爐爐膛的換熱 爐膛內(nèi)火焰的輻射包括高溫?zé)煔獾妮椛浜凸腆w顆粒的輻射兩部分。高溫?zé)煔獾妮椛涫菬煔庵蠧O2，SO2和水蒸氣等三原子氣體的輻射。其基本特點(diǎn)是：對(duì)熱射線的波長(zhǎng)有選擇性；