【正文】 成分計算標(biāo)準(zhǔn)及計算(1) 由于煤中水分和灰分含量易受外界條件的影響而發(fā)生變化,水分或灰分的含量變化了，其他元素成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)也會隨之而變化。所以不能簡單地只用各成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示煤的成分組成特性。有時為了使用或研究工作的需要，在計算煤的各成分百分含量時，可將某種成分不計算在內(nèi)。這種根據(jù)煤存在的條件或根據(jù)需要而規(guī)定的“成分組合”稱為基準(zhǔn)。如果所用的基準(zhǔn)不同，同一種煤的同一成分的百分含量便不一樣。常用的基準(zhǔn)有以下四種：1. 收到基(應(yīng)用基)：以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)計算煤中全部成分的組合稱為收到基。對進(jìn)廠原煤或爐前煤都應(yīng)按收到基計算各項成分。2. 空氣干燥基（分析基）：以與空氣溫度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)。即供分析化驗的煤樣在實驗室一定溫度條件下，自然干燥失去外在水分，其余的成分組合便是空氣干燥基。3. 干燥基：以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)。干燥基中因無水分，故灰分不受水分變動的影響，灰分含量百分?jǐn)?shù)相對比較穩(wěn)定。4. 干燥無灰基（可燃基)：以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)。干燥無灰基因無水、無灰，故剩下的成分便不受水分、灰分變動的影響，使表示碳、氫、氧、氮、硫成分百分?jǐn)?shù)最穩(wěn)定的基準(zhǔn)。（2）煤的計算基準(zhǔn)的換算由于煤質(zhì)分析所使用的煤樣式空氣干燥基煤樣，分析結(jié)果的計算是以空氣干燥基為基準(zhǔn)得出的，但是在鍋爐設(shè)計、計算時，是按實際進(jìn)入鍋爐的爐前煤、即收到基為計算標(biāo)準(zhǔn)的，所以一方面要測定爐前煤的收到基成分，同時還要對煤的各種成分進(jìn)行基準(zhǔn)的換算。 換算公式為： （2—1）式中 —按原基準(zhǔn)計算的某一成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，% X—按新基準(zhǔn)計算的同一成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，% K—換算系數(shù)換算系數(shù)可由表21查出 　　　 表 21XoKX收到基空氣干燥基干燥基干燥無灰基收到基1空氣干燥基1干燥基1干燥無灰基1 煤的發(fā)熱量煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時所釋放出的熱量。單位是kj/kg。常用下列三種規(guī)定值表示：（1）彈筒發(fā)熱量 Qb：彈筒發(fā)熱量是在實驗室中用氧彈式量熱計測定的實測值。（2）高位發(fā)熱量Qgr：每樣在氧彈內(nèi)燃燒時產(chǎn)生的熱量（即彈筒發(fā)熱量Qb）減去硫和氮生成酸的校正之后所得的熱量，成為高位發(fā)熱量。（3）低位發(fā)熱量Qnet：煤的高位發(fā)熱量減去煤樣中水和氫燃燒時生成的水的蒸發(fā)潛熱后的熱值，稱為低位發(fā)熱量，這是在鍋爐運行中煤的有效發(fā)熱量。 由彈筒發(fā)熱量換算成高位發(fā)熱量公式，即 　　　 （2—2） 由高位發(fā)熱量換算成低位發(fā)熱量公式，即 　　　　　?。?—3） 　　由空氣干燥基高位發(fā)熱量Qar,gr換算為收到基高位發(fā)熱量Qar,gr的公式為 　　　　　　　　　　　　　　　　 　 （2—4） 煤質(zhì)對鍋爐設(shè)備的影響 煤質(zhì)對制粉設(shè)備以及制粉系統(tǒng)的影響煤中水分會直接影響磨煤機的出力、鍋爐的效率，同時會為低溫受熱面的積灰、腐蝕創(chuàng)造條件；煤粉細(xì)度影響煤在鍋爐中的燃燒情況，大顆粒煤粉會造成結(jié)渣、不完全燃燒損失加大，高過氧量需求和腐蝕等；煤的可磨性影響磨煤機的出力和電耗量，如果煤耐磨，磨煤機研磨不見磨損大；揮發(fā)分高，還容易引起磨煤機的著火和爆炸，造成嚴(yán)重后果。灰分多，增加煤粉設(shè)備的能耗。 煤質(zhì)對鍋爐及輔助設(shè)備的影響 (1) 著火提前，使得燃燒器周圍結(jié)渣,嚴(yán)重時容易燒損。(2) 著火延遲，影響火焰監(jiān)測。(3) 燃燒不穩(wěn)定，鍋爐效率降低，主蒸汽溫度和負(fù)荷達(dá)不到設(shè)計值。(4) 火焰太長，不完全燃燒損失增加。(5) 水冷壁容易被高溫腐蝕，省煤器、再熱器、過熱器可能出現(xiàn)超溫、爆管等。(6) 灰分多，可能磨損受熱面（如果煙速高），如果煙速低，會形成受熱面積灰，降低傳熱效果，并使排煙溫度升高，增加排煙熱損失，降低鍋爐熱效率；灰分多，也會產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)渣，同時會腐蝕金屬；灰分還是造成環(huán)境污染的根源。(7) 灰渣是造成爐膛結(jié)渣和高溫對流受熱面沾污和結(jié)渣的主要來源，降低鍋爐的出力，熔化的灰渣堆爐膛耐火襯磚也有很大的侵蝕性。(8) 燃煤含硫，會產(chǎn)生硫酸蒸汽冷卻后變成硫酸，對低溫受熱面形成酸腐蝕，以及伴隨而來的堵灰和煙道堵塞問題。而過熱器和再熱器的高溫腐蝕和沾污，也與含硫有關(guān)。 第三章 燃燒過程的特性分析 概述煤在空氣中的燃燒過程,可以分為四個階段：(1) 預(yù)熱干燥階段。主要是將煤中水分蒸發(fā)出來，在這個階段中，燃料不但不能發(fā)熱，而且要大量吸收爐膛煙氣中的熱量。(2) 揮發(fā)分析出并著火階段。主要是煤中的高分子碳?xì)浠衔锛訜?，進(jìn)行熱分解，分解出包含可燃?xì)怏w、二氧化碳和水蒸汽所組成的揮發(fā)分。揮發(fā)分一經(jīng)析出，便馬上著火。(3) 燃燒階段。首先是揮發(fā)分燃燒，放出大量的熱量，為焦炭燃燒提供溫度條件。隨之焦炭燃燒，這個階段需要大量的氧氣，以滿足燃燒的需要，這樣就能放出大量熱量，使溫度急劇上升。(4) 燃盡階段：這個階段主要是殘余的焦炭最后燃盡，成為灰渣。因為殘余的焦炭常被灰分和煙氣所包圍，空氣很難與之接觸，使燃盡階段的燃燒反應(yīng)進(jìn)行得十分緩慢，容易造成不完全燃燒損失。將燃燒過程分成上述四個階段是為了分析問題方便。實際上，以上各階段是交錯進(jìn)行的。 影響煤粉氣流穩(wěn)定著火的因素煤粉空氣混和物經(jīng)燃燒器以射流方式被噴入爐膛后，通過湍流擴散和回流，卷吸周圍的高溫?zé)煔?，同時又受到爐膛四壁及高溫火焰的輻射，被迅速加熱，熱量達(dá)到一定溫度后就開始著火。將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量稱為著火熱。著火熱隨燃料性質(zhì)、燃燒設(shè)備以及運行工況的變化而變化。影響因素有：（1）燃料性質(zhì)（2）爐內(nèi)散熱條件（3）煤粉氣流的初溫（4）一次風(fēng)量和一次風(fēng)速 （5）燃燒器結(jié)構(gòu)特性（6）鍋爐負(fù)荷。綜上所述，組織強烈的煙氣回流和燃燒器出口附近煤粉一次風(fēng)氣流與煙氣的強烈混合，使保證著火熱量和穩(wěn)定著火過程的首要條件；提高煤粉氣流初溫，采用適當(dāng)?shù)囊淮物L(fēng)量和風(fēng)速是降低著火熱的有效措施；提高煤粉細(xì)度和敷設(shè)衛(wèi)燃帶是燃用無煙煤穩(wěn)定著火的常用方法。 燃燒完全的分析要組織良好的燃燒過程，其標(biāo)志就是盡量接近完全燃燒，也就是在爐內(nèi)不結(jié)渣的前提下，燃燒速度快而且燃燒完全，得到最高的燃燒效率。要做到完全燃燒，條件為： （1） 供應(yīng)充足而又合適的空氣量。 （2） 適當(dāng)高的爐溫。 （3） 空氣和煤粉的良好擾動和混合。 （4） 在爐內(nèi)要有足夠的停留時間。首先燃料組成成分也就是自身的燃燒特性直接影響著燃盡程度。煤中的含碳量高，需要的燃盡時間就比較長。同時爐膛的結(jié)構(gòu)也是影響燃盡的主要因素，爐膛結(jié)果參數(shù)對燃盡的一些反映在爐膛容積熱強度和燃料在爐內(nèi)的最短停留時間，最短停留時間要能保證燃料燃燒效率達(dá)到98%以上。其次爐膛容積熱強度qv也影響燃盡，從理論上講，qv值選取的低，煤粉在爐膛內(nèi)停留時間長，燃盡率也越高。爐膛容積熱強度qv可用來說明燃料在爐內(nèi)的停留時間，但是單純用qv表示燃料在爐內(nèi)的停留時間有不足之處。因為大型鍋爐的燃燒器高度達(dá)10米以上，燃燒器區(qū)域所占容積很大，要保證最上層一次風(fēng)中煤粉完全燃燒，起決定作用的是上排一次風(fēng)噴口中心至爐膛出口（大屏下端）的距離。然后是爐膛形狀，即與爐膛斷面積、燃料量、煙氣量有關(guān)。燃料在爐內(nèi)的最小停留時間可用下述關(guān)系來表示： 　 （3—1）式中 L——燃燒器上一次風(fēng)中心至屏下端距離，m ——煙氣在爐內(nèi)的平均上升速度， m/s ?。?—2）式中 — 計算燃料消耗量， Kg/h；— 煙氣體積，/Kg—煙氣平均溫度 （3—3） 式中 ——爐膛出口煙溫， ——理論燃燒溫度，對于 100MW～300MW 的鍋爐機組，在規(guī)定的煤粉細(xì)度下，燃盡時間一般為 ～ 秒之間，其中煙煤的燃盡時間大約為 ～ 秒。 優(yōu)化鍋爐燃燒提高運行經(jīng)濟性 煤粉的燃盡程度對經(jīng)濟性的影響煤粉燃盡程度對運行經(jīng)濟性的影響主要表現(xiàn)在飛灰和爐渣的含碳量，當(dāng)飛灰和爐渣含碳量增加時，鍋爐效率降低。煤粉的燃盡程度主要取決于爐內(nèi)溫度，煤粉和空氣的混合程度、煤粉細(xì)度、煤粉在爐內(nèi)的停留時間和煤本身的燃燒特性。一般而言，對于低灰分，高熱值的煙煤，提高燃盡程度主要應(yīng)從改善爐內(nèi)煤粉和空氣的混合著手；對于無煙煤、貧煤和高灰分、低熱值的劣質(zhì)煙煤，提高燃盡程度主要從改善爐內(nèi)空氣動力結(jié)構(gòu)，提高爐內(nèi)溫度和煤粉細(xì)度，配風(fēng)方式等方面進(jìn)行全面的分析，才能找出提高煤粉燃盡程度的具體方法和措施。 過量空氣系數(shù)對經(jīng)濟性的影響過量空氣系數(shù)對運行經(jīng)濟性的影響主要表現(xiàn)在鍋爐排煙損失上。當(dāng)過量空氣系數(shù)增加時，排煙損失增加，但是過量空氣增加時，一般飛灰或爐渣的含碳量將會減少。因此，一臺鍋爐的最佳運行過量空氣系數(shù)，應(yīng)根據(jù)機械不完全燃燒損失和排煙溫度熱損失之和最小的原則，通過試驗來確定，大型電站鍋爐爐膛出口的過量空氣系數(shù)一般控制在 。 煤粉細(xì)度對經(jīng)濟性的影響煤粉細(xì)度是指煤粉顆粒尺寸的大小，它是衡量煤粉品質(zhì)的重要指標(biāo)。煤粉細(xì)度一般用一組標(biāo)準(zhǔn)篩來測定，將一定數(shù)量的煤粉式樣放在篩子上篩分，篩分后留在篩子上的煤粉質(zhì)量占篩前煤粉總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，就稱為煤粉細(xì)度。電廠常用篩孔尺寸為90 μm 和 200 μ m的兩種篩子測量煤粉細(xì)度，用符號 R90和R200表示。在其他條件相同時，煤粉細(xì)度 R90和R200越大，煤粉燃盡所需要的時間越長，煤粉的燃盡程度往往越差。因此，提高煤粉細(xì)度，可提高燃盡程度；但是提高煤粉細(xì)度，則制粉電耗增加，這可能會抵消因提高燃盡程度而得到的好處。 鍋爐煤種和負(fù)荷適應(yīng)性鍋爐具有較好的煤種和負(fù)荷適應(yīng)性對提高鍋爐運行的經(jīng)濟性和安全性具有重要意義，這是因為：（1）根據(jù)我國能源政策，鍋爐盡量燃燒質(zhì)量較差的煤，而將優(yōu)煤用于化工、冶金等領(lǐng)域。我國煤種繁多，煤炭供應(yīng)渠道多樣化，鍋爐所燒煤質(zhì)多變，且呈不斷下降趨勢。（2）隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差增大，許多中小型機組的調(diào)峰以低負(fù)荷運行方式為主。第四章 過熱器和再熱器的汽溫特性分析 概述 過熱蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度直接影響電廠的經(jīng)濟性與安全性。%。過熱器與再熱器長期在超溫10－20℃下運行，其壽命會縮短一半，而且會影響汽輪機的壽命。通常規(guī)定汽溫偏離額定值的范圍為－10～＋5。因為鍋爐不可能始終在設(shè)計工況下運行，汽溫變化不可避免，所以，掌握汽溫變化特性，運行時及時調(diào)節(jié)，十分重要。 汽溫特性 鍋爐負(fù)荷變化時，過熱器與再熱器出口的蒸汽溫度跟隨變化的規(guī)律，稱為汽溫特性。隨著鍋爐負(fù)荷的增加，過熱器中蒸汽流量和燃料消耗量都相應(yīng)增大，但爐內(nèi)火焰溫度升高甚少。輻射式過熱器吸收的爐膛輻射熱增加不多，不及過熱器蒸汽流量增加的比例大，因此輻射式過熱器中蒸汽的焓增減少，出口蒸汽溫度下降。同時，由于爐內(nèi)火焰溫度升高甚少，爐內(nèi)水冷壁的吸熱量也增加甚微，多耗燃料產(chǎn)生的熱量將使得爐膛出口煙溫升高。燃料耗量增加還使得爐內(nèi)高溫?zé)煔饬髁吭龃?。由于煙氣溫度及流速的增高，布置在水平與尾部煙道的對流式過熱器的換熱量增大許多，過熱蒸汽焓增增大，出口煙溫升高。對流式過熱器的出口煙溫是隨著負(fù)荷的增加而增加的。過熱器離爐膛出口越遠(yuǎn)，過熱器進(jìn)口煙溫降低，煙氣對過熱器的輻射換熱份額減少，汽溫隨負(fù)荷增加而上升的趨勢更明顯。再熱蒸汽溫度隨鍋爐負(fù)荷變化規(guī)律與過熱器相同。只是，鍋爐負(fù)荷降低時，汽輪機高壓缸排氣溫度降低，再熱器入口汽溫下降。與過熱汽溫相比，對流式再熱器汽溫隨負(fù)荷降低而降低要嚴(yán)重些。相反，輻射式再熱器汽溫隨負(fù)荷升高而降低要平緩些。由于輻射式和對流式的汽溫特性正好相反，同時采用輻射式和對流式聯(lián)合布置的過熱器與再熱器系統(tǒng)，它的汽溫特性介于輻射式和對流式汽溫特性之間，汽溫特性變化比較平穩(wěn)。現(xiàn)代大型電站鍋爐汽溫調(diào)節(jié)方法常用的有噴水減溫、汽汽熱交換、蒸汽旁通、煙氣再循環(huán)、分隔煙道擋板調(diào)節(jié)和改變火焰中心位置等。前三種屬蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)方法，后三種屬煙氣側(cè)調(diào)節(jié)方