燃料与燃烧

燃 料锅炉燃料分为固体燃料：煤—无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤等 油页岩，木材，生物质液体燃料:石油及其制品—轻油、柴油、重油气体燃料:天然气、液化石油气,煤气—城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气,沼气我国常用燃料的特性

一)煤的分类简介

煤的种类繁多，分类方法也各有不同。新的煤炭分类国家标准按煤的煤化程度由高到低分为无烟煤、烟煤和褐煤，分为14大类和17小类。

(二)我国工业锅炉用煤分类及具代表煤种

工业锅炉用煤的分类是根据煤的挥发分、水分、灰分及发热量分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤和石煤煤矸石5大类12小类 。

燃料的成分和成分分析组成煤的有机物的元素主要是碳，其次是氢，还有氧、氮和硫等元素，煤中无机物元素主要是硅、铝、铁、钙、镁等。

煤的成分分析

煤的元素分析： 碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分

煤的工业分析： 水分、挥发分、固定碳、灰分

煤的发热量 燃料的发热量是指单位物量的燃料完全燃烧时放出的热量。高位发热量：高位发热量是指燃料完全燃烧后其烟气中的水蒸气以凝结水状态存在时所放出的热量，用Qgr，表示。低位发热量：低位发热量是指燃料完全燃烧后其烟气中的水仍保持蒸汽状态时所放出的热量，用Qnet表示。

燃烧基本概念

燃烧就是指可燃物质与氧进行激烈化合并伴有放热和发光的物理－化学过程。

在工程实际中，往往采取下列措施来实现燃烧过程：

(1)向燃料中供入足量的空气，并使之充分均匀地混合。

(2)有点火源，利用外部能源，使燃料空气混合物中的一小部分达到着火温度而开始燃烧。

(3)具有发展燃烧过程的条件，包括维持稳定的高温区和一定的停留空间，保证燃烧反应顺利进行。

燃烧过程

1）预热、干燥(吸热)

2）挥发分析出(热解)，并着火

3）燃烧(挥发分、焦炭)(保证O2、足够温度)

4）燃尽(残余焦炭灰渣)

锅炉内煤炭的燃烧，四个阶段往往交错进行。

锅炉原理

分类

民用炉

工业炉 层燃方式链条炉

电站锅炉(煤-劣质煤、重油、天然气、垃圾)

悬浮燃烧方式 室燃炉

沸腾燃烧方式流化床锅炉

按锅炉的用途分类

固定式锅炉按其用途可分为:

(1)电站锅炉 产生的蒸汽主要用于发电的锅炉。

(2)工业锅炉 蒸汽主要用于工业企业生产工艺过程以及采暖和生活用的锅炉。

(3)热水锅炉 用以产生热水供采暖,制冷和生活用的锅炉。

按锅炉容量分类

按锅炉容量的大小,锅炉有大、中、小型之分,但它们之间没有固定,明确的分界。

按锅炉的蒸汽压力分类

按照锅炉出口额定蒸汽压力

300MW的锅炉一般是亚临界压力

600MW的大多为超临界压力

中低压(<3.8MPa) 高压9.8MPa 超高压13.7MPa亚临界(16.7MPa) 临界点(374.15℃，22.129Mpa)超临界机组　SC supercritical 超超临界机组　USC ultra-supercritical

按燃烧方式．

层燃燃烧 层燃燃烧就是将煤放置在炉排上燃烧，煤的燃烧包括在煤层中的燃烧和煤层析出的可燃气体在煤层上方炉膛内的燃烧两部分。

2．煤粉燃烧

在煤粉炉中燃料是在炉膛空间内呈悬浮燃烧，属悬浮燃烧方式。

3．流化床燃烧 流化床燃烧是一种介于炉排燃烧和煤粉燃烧之间的一种燃烧方式。

按锅炉蒸发受热面内工质的流动方式分类

自然循环锅炉: 蒸发受热面内的工质,依靠下降管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉。

强制循环锅炉: 蒸发受热面内的工质除了依靠水与汽水混合物的密度差之外,主要依靠锅水循环泵的压头进行循环的锅炉。

直流锅炉: 只依靠给水泵的压头,一次通过锅炉各受热面产生蒸汽的锅炉,称为直流锅炉。

复合循环锅炉: 由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展来的,也可以说是对直流锅炉的一种改进。

(二)锅炉的参数系列和技术经济指标

1．锅炉的参数系列

锅炉容量即锅炉的蒸发量,是指锅炉每小时所产生的蒸汽量,单位是t/h(或kg/s)

锅炉的额定蒸发量是指在额定参数,额定给水温度和使用设计燃料,并保证热效率时所规定的蒸发量.

锅炉最大连续蒸发量是指在额定参数,额定给水温度和使用设计燃料,长期连续运行时所能达到的最大蒸发量.

蒸汽锅炉的额定蒸汽参数是指额定蒸汽压力和额定蒸汽温度.

额定蒸汽压力是指蒸汽锅炉在规定的给水压力和规定的负荷范围内,长期连续运行时应予保证的出口蒸汽压力,单位是MPa.

额定蒸汽温度是指蒸汽锅炉在规定的负荷范围,额定蒸汽压力和额定的给水温度 长期连续运行所必须保证的出口蒸汽温度,单位是oC

给水温度是指进入省煤器的水温，对无省煤器的锅炉则指进入锅筒的水温。

2．工业锅炉的型号表示 由三部分代码表示。

第一部分中，锅炉总体形式代号用两个汉语拼音字母表示含义，额定蒸发量或额定热功率用阿拉伯数字代表t／h或MW。

第二部分表示锅炉出口蒸汽(或热水)的参数，共分两段中间用斜线相连。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许的工作压力(MPa)；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽温度或出水和进水温度(℃)。

第三部分表示燃料种类，汉语拼音字母代表燃料类别，附以罗马数字代表燃料品种分类。

锅炉的技术经济指标

热效率 送入锅炉的热量(燃料的热值)中被有效利用的百分数；如果将锅炉的辅助设备如风机、水泵、吹灰器等的消耗功率及蒸汽列入，则称净效率。

锅炉的工作原理锅炉的工作过程煤的流程　输煤→　除灰　→除燃料输送→碎煤机→除铁器→给煤机→送入炉内→燃烧→烟气、灰、渣渣风烟系统送风机→引风机→烟气汽水系统省煤器→锅筒→水冷壁→主蒸汽管道→分汽包/管网锅炉的组成(炉内、锅内)锅炉虽是一个整体，但从功能上可分成“炉侧”、“锅侧”炉→煤、空气、烟→（给煤系统，燃烧系统，风烟系统）锅→水、汽→汽水系统

本体与辅机

本体：炉膛、烟道、汽水系统（包括受热面、汽包、联箱和连接管道）、炉墙和构架等；

辅助设备：送风机、引风机、给煤系统、给水设备和除灰除尘设备。

锅炉的工作原理

1．燃烧过程 燃料在锅炉炉膛内燃烧。

2．传热过程 锅炉受热面有两大部分，炉膛受热面和对流受热面。

3．水的受热和汽化过程 该过程是饱和蒸汽的生产过程。

锅炉的热平衡

锅炉的热平衡组成及热效率

锅炉的热平衡是指：锅炉工作中所有热量的收入项和支出项之间的平衡。

通常可简单地认为锅炉热量的收入项即为燃料的低位发热量，其支出项包括产生蒸汽所利用了的热量和未加利用而损失掉的热量。

常见除尘器种类

1、机械式除尘器(如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器)

2、湿式除尘器(如：冲击水淋式除尘器、泡沫除尘器、文丘里麻石水膜除尘器、喷雾式除尘器。

3、过滤式除尘器(如袋式除尘器、颗粒层除尘器)

4、静电除尘器

二氧化硫的生成机理

煤中的硫是以有机硫和无机硫形态存在，还有极少量的单质硫。

在燃料燃烧过程中，除煤中有少部分硫分残留在灰渣中外，其他大部分硫都与氧化合生成S02随烟气排入大气。生成的S02在高温下，当有氧原子存在或有催化剂(Fe203、V205等)存在时，其中一部分会转化为S03。

氮氧化物的生成机理

氮的氧化物NOx，是NO、 N02 、N20和N205等的统称。

燃料燃烧时NOx产生的途径主要有两种：一是燃烧时空气中的氮在高温下被氧化而生成氮氧化物，称为温度型NOx。二是燃料中的含氮化合物在高温下分解出的氮被氧化为氮氧化物，称为燃料型NOx，在燃料中含氮率一定的情况下，过量空气越多时，燃料型NOx的转化率就越高。