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正文內(nèi)容

大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-08-24 11:29 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 煤的形成、開采和運(yùn)輸過程中,加入的水分和礦物質(zhì) (燃燒后成為灰分),也成為煤的組成成分。煤的元素分析是指對(duì)煤中 C、 H、 O、 N、 S 五種元素的分析的總稱。煤的元素分析結(jié)果用各種元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。在鍋爐設(shè)計(jì)、熱工試驗(yàn)和燃燒控制等方面都需掌握煤的元素分析成分組成,元素分析結(jié)果對(duì)煤質(zhì)研究、工業(yè)利用和環(huán)境評(píng)價(jià)等極為有用。 (2) 在煤的著火、燃燒過程中,煤中各種成分的變化情況是:將煤加熱到一定溫度時(shí),首先 水分被蒸發(fā)出來;接著再加熱,煤中的 H、 O、 N、 S 及部分碳所組成的有機(jī)化合物便分解,變成氣體揮發(fā)出來,這些氣體稱為揮發(fā)分;揮發(fā)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、揮發(fā)分、固定碳和灰分等四種成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),成為煤的工業(yè)分析。 煤的成分計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)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(huì)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(shí)為了使用或研究工作的需要,在計(jì)算煤的各成分百分 含量時(shí),可將某種成分不計(jì)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(jì)算煤中全部成分的組合稱為收到基。對(duì)進(jìn)廠原煤或爐前煤都應(yīng)按收到基計(jì)算各項(xiàng)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(yàn)大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 5 的煤樣在實(shí)驗(yàn)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(dòng)的影響,灰分含量百分?jǐn)?shù)相對(duì)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(dòng)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(jì)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(jì)算是以空氣干燥基為基準(zhǔn)得出的,但是在鍋爐設(shè)計(jì)、計(jì)算時(shí),是按實(shí)際進(jìn)入鍋爐的爐前煤、即收到基為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的,所以一方面要測(cè)定爐前煤的收到基成分,同時(shí)還要對(duì)煤的各種成分進(jìn)行基準(zhǔn)的換算。 換算公式為: 0X=KX ( 2— 1) 式中 0 X — 按原基準(zhǔn)計(jì)算的某一成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù), % X— 按新基準(zhǔn)計(jì)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 21 收到基 空氣干燥基 干燥基 干燥無灰基 收到基 1 100Mad100 Mar? 100100 Mar? 100100 Mar Aar?? 空氣干燥基 100 Mar100 Mad?? 1 100100Mad 100100MadAad 干燥基 100Mar 100 100 Mad100? 1 100100 Aad? 干燥無灰基 100 MarAar100? 100 MarAar100? 100 Aad100? 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(shí)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(shí)驗(yàn)室中用氧彈式量熱計(jì) X K Xo 大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 6 測(cè)定的實(shí)測(cè)值。( 2)高位發(fā)熱量 Qgr:每樣在氧彈內(nèi)燃燒時(shí)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 Q:煤的高位發(fā)熱量減去煤樣中水和氫燃燒時(shí)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(yùn)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 Q a d , g r = Q s d , b ( 9 5 S a d , b + Q a d , b )? ( 2— 2) 由高位發(fā)熱量換算成低位發(fā)熱量公式,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 1 0 0 M a rQ a r , g r Q a d , g r1 0 0 M a d?? ? ( 2— 4) 煤質(zhì)對(duì)鍋爐設(shè)備的影響 煤質(zhì)對(duì)制粉設(shè)備以及制粉系統(tǒng)的影響 煤中水分會(huì)直接影響磨煤機(jī)的出力、鍋爐的效率,同時(shí)會(huì)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(huì)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(jī)的出力和 電耗量,如果煤耐磨,磨煤機(jī)研磨不見磨損大;揮發(fā)分高,還容易引起磨煤機(jī)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(duì)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(shí)容易燒損。 (2) 著火延遲,影響火焰監(jiān)測(cè)。 (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(jì)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(huì)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(huì)產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)渣,同時(shí)會(huì)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(duì)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(huì)產(chǎn)生硫酸蒸汽冷卻后變成硫酸,對(duì)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)。 大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 7 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(gè)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(gè)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衔锛訜幔M(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(gè)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(gè)階段主要是殘余的焦炭最后燃盡,成為灰渣。因?yàn)闅堄嗟慕固砍1换曳趾蜔煔馑鼑?,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(gè)階段是為了分析問題方便。實(shí)際上,以上各階段是交錯(cuò)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(kuò)散和回流,卷吸周圍的高溫?zé)煔猓瑫r(shí)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(yùn)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(qiáng)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(qiáng)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 概述 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: 大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 8 ( 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(dòng)和混合。 ( 4) 在爐內(nèi)要有足夠的停留時(shí)間。 燃燒完全影響因素的分析 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(shí)間就比較長。同時(shí)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(duì)燃盡的一些反映在爐膛容積熱強(qiáng)度和燃料在爐內(nèi)的最短停留時(shí)間,最短停留時(shí)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(qiáng)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(shí)間長,燃盡率也越高。爐膛容積熱強(qiáng)度 qv 可用 來說明燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間,但是單純用 qv 表示燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間有不足之處。因?yàn)榇笮湾仩t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(shí)間可用下述關(guān)系來表示: min LWy? ? ( 3— 1) 式中 L—— 燃燒器上一次風(fēng)中心至屏下端距離, m Wy —— 煙氣在爐內(nèi)的平均上升速度, m/s ( 2 7 3 )273yjy VBABw ? ?? ?? ( 3— 2) 式中 jB — 計(jì)算燃料消耗量, Kg/h; yV — 煙氣體積, 3Nm /Kg p? — 煙氣平均溫度 39。ll lp? ? ?? ( 3— 3) 式中 39。39。l? —— 爐膛出口煙溫, C? ll? —— 理論燃燒溫度, C? 對(duì)于 100MW~ 300MW 的鍋爐機(jī)組,在規(guī)定的煤粉細(xì)度下,燃盡時(shí)間一般為 ~ 秒之間,其中煙煤的燃盡時(shí)間大約為 ~ 秒。 大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 9 優(yōu)化鍋爐燃燒提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 煤粉的燃盡程度對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響 煤粉燃盡程度對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)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(shí),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(shí)間和煤本身的燃燒特性。一般而言,對(duì)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(duì)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(dòng)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(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響 過量空氣系數(shù)對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)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(shí),排煙損失增加,但是過量空氣增加時(shí),一般飛灰或爐渣的含碳量將會(huì)減少。因此,一臺(tái)鍋爐的最佳運(yùn)行過量空氣系數(shù),應(yīng)根據(jù)機(jī)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(yàn)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(duì)經(jīng)濟(jì)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(cè)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 μ m 和 200 μ m 的兩種篩子測(cè)量煤粉細(xì)度,用符號(hào) R90 和 R200 表示。 在其他條件相同時(shí),煤粉細(xì)度 R90 和 R200 越大,煤粉燃盡所需要的時(shí)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(huì)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(duì)提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重要意義,這是因?yàn)椋海?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(shì)。( 2)隨著國民經(jīng)濟(jì)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(jī)組的調(diào)峰以低負(fù)荷運(yùn)行方式為主。 大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 10 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(jì)性與安全性。汽溫每降
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