大容量锅炉变工况运行研究毕业论文(编辑修改稿)

大容量锅炉变工况运行研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

煤的形成、开采和运输过程中，加入的水分和矿物质 (燃烧后成为灰分），也成为煤的组成成分。 煤的元素分析是指对煤中 C、 H、 O、 N、 S 五种元素的分析的总称。 煤的元素分析结果用各种元素的质量百分数表示。 在锅炉设计、热工试验和燃烧控制等方面都需掌握煤的元素分析成分组成，元素分析结果对煤质研究、工业利用和环境评价等极为有用。 (2) 在煤的着火、燃烧过程中，煤中各种成分的变化情况是：将煤加热到一定温度时，首先 水分被蒸发出来；接着再加热，煤中的 H、 O、 N、 S 及部分碳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；挥发分析出后，剩下的就是焦炭，焦炭就是固定碳和灰分。 分析煤中水分、挥发分、固定碳和灰分等四种成分的质量百分数，成为煤的工业分析。 煤的成分计算标准及计算 (1) 由于煤中水分和灰分含量易受外界条件的影响而发生变化 ,水分或灰分的含量变化了，其他元素成分的质量百分数也会随之而变化。 所以不能简单地只用各成分的质量百分数来表示煤的成分组成特性。 有时为了使用或研究工作的需要，在计算煤的各成分百分 含量时，可将某种成分不计算在内。 这种根据煤存在的条件或根据需要而规定的“成分组合”称为基准。 如果所用的基准不同，同一种煤的同一成分的百分含量便不一样。 常用的基准有以下四种： 1. 收到基 (应用基 )：以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称为收到基。 对进厂原煤或炉前煤都应按收到基计算各项成分。 2. 空气干燥基（分析基）：以与空气温度达到平衡状态的煤为基准。 即供分析化验大容量锅炉变工况运行研究 河北工程大学毕业设计（论文） 5 的煤样在实验室一定温度条件下，自然干燥失去外在水分，其余的成分组合便是空气干燥基。 3. 干燥基：以假想无水状态的煤为基准。 干燥基中因无水分，故灰分不受水 分变动的影响，灰分含量百分数相对比较稳定。 4. 干燥无灰基（可燃基 )：以假想无水、无灰状态的煤为基准。 干燥无灰基因无水、无灰，故剩下的成分便不受水分、灰分变动的影响，使表示碳、氢、氧、氮、硫成分百分数最稳定的基准。 （ 2）煤的计算基准的换算 由于煤质分析所使用的煤样式空气干燥基煤样，分析结果的计算是以空气干燥基为基准得出的，但是在锅炉设计、计算时，是按实际进入锅炉的炉前煤、即收到基为计算标准的，所以一方面要测定炉前煤的收到基成分，同时还要对煤的各种成分进行基准的换算。 换算公式为： 0X=KX （ 2— 1） 式中 0 X — 按原基准计算的某一成分的质量百分数， % X— 按新基准计算的同一成分的质量百分数， % K— 换算系数 换算系数可由表 21 查出 表 21 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基 收到基 1 100Mad100 Mar 100100 Mar 100100 Mar Aar 空气干燥基 100 Mar100 Mad 1 100100Mad 100100MadAad 干燥基 100Mar 100 100 Mad100 1 100100 Aad 干燥无灰基 100 MarAar100 100 MarAar100 100 Aad100 1 煤的发热量 煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所释放出的热量。 单位是 kj/kg。 常用下列三种规定值表示：（ 1）弹筒发热量 Qb：弹筒发热量是在实验室中用氧弹式量热计 X K Xo 大容量锅炉变工况运行研究 河北工程大学毕业设计（论文） 6 测定的实测值。 （ 2）高位发热量 Qgr：每样在氧弹内燃烧时产生的热量（即弹筒发热量Qb）减去硫和氮生成酸的校正之后所 得的热量，成为高位发热量。 （ 3）低位发热量 Q：煤的高位发热量减去煤样中水和氢燃烧时生成的水的蒸发潜热后的热值，称为低位发热量，这是在锅炉运行中煤的有效发热量。 由弹筒发热量换算成高位发热量公式，即 Q a d , g r = Q s d , b ( 9 5 S a d , b + Q a d , b ) （ 2— 2） 由高位发热量换算成低位发热量公式，即 Q a r , n e t Q a r , g r 2 5 ( 9 H a r M a r )   （ 2— 3） 由空气干燥基高位发热量 Qar,gr 换算为收到基高位发热量 Qar,gr 的公式为 1 0 0 M a rQ a r , g r Q a d , g r1 0 0 M a d  （ 2— 4） 煤质对锅炉设备的影响 煤质对制粉设备以及制粉系统的影响 煤中水分会直接影响磨煤机的出力、锅炉的效率，同时会为低温受热面的积灰、腐蚀创造条件；煤粉细度影响煤在锅炉中的燃烧情况，大颗粒煤粉会造成结渣、不完全燃烧损失加大，高过氧量需求和腐蚀等；煤的可磨性影响磨煤机的出力和 电耗量，如果煤耐磨，磨煤机研磨不见磨损大；挥发分高，还容易引起磨煤机的着火和爆炸，造成严重后果。 灰分多，增加煤粉设备的能耗。 煤质对锅炉及辅助设备的影响 (1) 着火提前，使得燃烧器周围结渣 ,严重时容易烧损。 (2) 着火延迟，影响火焰监测。 (3) 燃烧不稳定，锅炉效率降低，主蒸汽温度和负荷达不到设计值。 (4) 火焰太长，不完全燃烧损失增加。 (5) 水冷壁容易被高温腐蚀，省煤器、再热器、过热器可能出现超温、爆管等。 (6) 灰分多，可能磨损受热面（如果烟速高），如果烟速低，会形成受热面积灰，降低传热效果，并使排烟温度升高，增加排烟热损 失，降低锅炉热效率；灰分多，也会产生炉内结渣，同时会腐蚀金属；灰分还是造成环境污染的根源。 (7) 灰渣是造成炉膛结渣和高温对流受热面沾污和结渣的主要来源，降低锅炉的出力，熔化的灰渣堆炉膛耐火衬砖也有很大的侵蚀性。 (8) 燃煤含硫，会产生硫酸蒸汽冷却后变成硫酸，对低温受热面形成酸腐蚀，以及伴随而来的堵灰和烟道堵塞问题。 而过热器和再热器的高温腐蚀和沾污，也与含硫有关。 大容量锅炉变工况运行研究 河北工程大学毕业设计（论文） 7 第三章 燃烧过程的特性分析 概述 煤在空气中的燃烧过程 ,可以分为四个阶段： (1)预热干燥阶段。 主要是将煤中水分蒸发出来，在这个阶段中，燃料不但不能发热 ，而且要大量吸收炉膛烟气中的热量。 (2)挥发分析出并着火阶段。 主要是煤中的高分子碳氢化合物加热，进行热分解，分解出包含可燃气体、二氧化碳和水蒸汽所组成的挥发分。 挥发分一经析出，便马上着火。 (3)燃烧阶段。 首先是挥发分燃烧，放出大量的热量，为焦炭燃烧提供温度条件。 随之焦炭燃烧，这个阶段需要大量的氧气，以满足燃烧的需要，这样就能放出大量热量，使温度急剧上升。 (4)燃尽阶段：这个阶段主要是残余的焦炭最后燃尽，成为灰渣。 因为残余的焦炭常被灰分和烟气所包围，空气很难与之接触，使燃尽阶段的燃烧反应进行得十分缓慢，容易造成不完全燃烧 损失。 将燃烧过程分成上述四个阶段是为了分析问题方便。 实际上，以上各阶段是交错进行的。 影响煤粉气流稳定着火的因素 煤粉空气混和物经燃烧器以射流方式被喷入炉膛后，通过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四壁及高温火焰的辐射，被迅速加热，热量达到一定温度后就开始着火。 将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热。 着火热随燃料性质、燃烧设备以及运行工况的变化而变化。 影响因素有：（ 1）燃料性质（ 2）炉内散热条件（ 3）煤粉气流的初温（ 4）一次风量和一次风速 （ 5）燃烧器结构特性（ 6）锅炉负荷。 综上所述，组织强烈的烟气回流和燃烧器出口附近煤粉一次风气流与烟气的强烈混合，使保证着火热量和稳定着火过程的首要条件；提高煤粉气流初温，采用适当的一次风量和风速是降低着火热的有效措施；提高煤粉细度和敷设卫燃带是燃用无烟煤稳定着火的常用方法。 燃烧完全的分析 概述 要组织良好的燃烧过程，其标志就是尽量接近完全燃烧，也就是在炉内不结渣的前提下，燃烧速度快而且燃烧完全，得到最高的燃烧效率。 要做到完全燃烧，条件为： 大容量锅炉变工况运行研究 河北工程大学毕业设计（论文） 8 （ 1） 供应充足而又合适的空气量。 （ 2） 适当高的炉温。 （ 3） 空气和煤粉的良好扰动和混合。 （ 4） 在炉内要有足够的停留时间。 燃烧完全影响因素的分析 首先燃料组成成分也就是自身的燃烧特性直接影响着燃尽程度。 煤中的含碳量高，需要的燃尽时间就比较长。 同时炉膛的结构也是影响燃尽的主要因素，炉膛结果参数对燃尽的一些反映在炉膛容积热强度和燃料在炉内的最短停留时间，最短停留时间要能保证燃料燃烧效率达到 98%以上。 其次炉膛容积热强度 qv 也影响燃尽，从理论上讲， qv 值选取的低，煤粉在炉膛内停留时间长，燃尽率也越高。 炉膛容积热强度 qv 可用 来说明燃料在炉内的停留时间，但是单纯用 qv 表示燃料在炉内的停留时间有不足之处。 因为大型锅炉的燃烧器高度达10 米以上，燃烧器区域所占容积很大，要保证最上层一次风中煤粉完全燃烧，起决定作用的是上排一次风喷口中心至炉膛出口（大屏下端）的距离。 然后是炉膛形状，即与炉膛断面积、燃料量、烟气量有关。 燃料在炉内的最小停留时间可用下述关系来表示： min LWy  （ 3— 1） 式中 L—— 燃烧器上一次风中心至屏下端距离， m Wy —— 烟气在炉内的平均上升速度， m/s ( 2 7 3 )273yjy VBABw    （ 3— 2） 式中 jB — 计算燃料消耗量， Kg/h； yV — 烟气体积， 3Nm /Kg p — 烟气平均温度 39。 ll lp   （ 3— 3） 式中 39。 39。 l —— 炉膛出口烟温， C ll —— 理论燃烧温度， C 对于 100MW～ 300MW 的锅炉机组，在规定的煤粉细度下，燃尽时间一般为 ～ 秒之间，其中烟煤的燃尽时间大约为 ～ 秒。 大容量锅炉变工况运行研究 河北工程大学毕业设计（论文） 9 优化锅炉燃烧提高运行经济性 煤粉的燃尽程度对经济性的影响 煤粉燃尽程度对运行经济性的影响主要表现在飞灰和炉渣的含碳量，当飞灰和炉渣含碳量增加时，锅炉效率降低。 煤粉的燃尽程度主要取决于炉内温度，煤粉和空气的混合程度、煤粉细度、煤粉在炉内的停留时间和煤本身的燃烧特性。 一般而言，对于低灰分，高热值的烟 煤，提高燃尽程度主要应从改善炉内煤粉和空气的混合着手；对于无烟煤、贫煤和高灰分、低热值的劣质烟煤，提高燃尽程度主要从改善炉内空气动力结构，提高炉内温度和煤粉细度，配风方式等方面进行全面的分析，才能找出提高煤粉燃尽程度的具体方法和措施。 过量空气系数对经济性的影响 过量空气系数对运行经济性的影响主要表现在锅炉排烟损失上。 当过量空气系数增加时，排烟损失增加，但是过量空气增加时，一般飞灰或炉渣的含碳量将会减少。 因此，一台锅炉的最佳运行过量空气系数，应根据机械不完全燃烧损失和排烟温度热损失之和最小的原 则，通过试验来确定，大型电站锅炉炉膛出口的过量空气系数一般控制在。 煤粉细度对经济性的影响 煤粉细度是指煤粉颗粒尺寸的大小，它是衡量煤粉品质的重要指标。 煤粉细度一般用一组标准筛来测定，将一定数量的煤粉式样放在筛子上筛分，筛分后留在筛子上的煤粉质量占筛前煤粉总质量的百分数，就称为煤粉细度。 电厂常用筛孔尺寸为 90 μ m 和 200 μ m 的两种筛子测量煤粉细度，用符号 R90 和 R200 表示。 在其他条件相同时，煤粉细度 R90 和 R200 越大，煤粉燃尽所需要的时间越长，煤粉的燃尽程度往 往越差。 因此，提高煤粉细度，可提高燃尽程度；但是提高煤粉细度，则制粉电耗增加，这可能会抵消因提高燃尽程度而得到的好处。 锅炉煤种和负荷适应性 锅炉具有较好的煤种和负荷适应性对提高锅炉运行的经济性和安全性具有重要意义，这是因为：（ 1）根据我国能源政策，锅炉尽量燃烧质量较差的煤，而将优煤用于化工、冶金等领域。 我国煤种繁多，煤炭供应渠道多样化，锅炉所烧煤质多变，且呈不断下降趋势。 （ 2）随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电网负荷的峰谷差增大，许多中小型机组的调峰以低负荷运行方式为主。 大容量锅炉变工况运行研究 河北工程大学毕业设计（论文） 10 第四章 过热器和再热器的汽温特性分析 概述 过热蒸汽温度与再热蒸汽温度直接影响电厂的经济性与安全性。 汽温每降。