燃燒理論與優(yōu)化運(yùn)行PPT課件

1、各個(gè)階段的作用燃燒理論 認(rèn)識(shí)燃燒過程本質(zhì) 掌握燃燒過程規(guī)律 控制燃燒過程各個(gè)階段鍋爐設(shè)計(jì) 遵循燃燒傳熱規(guī)律 根據(jù)燃料特性 保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化 理論結(jié)合實(shí)踐 守住安全底線 做好節(jié)能減排第1頁(yè)/共26頁(yè) 煤的元素分析：炭、氫、氧、氮、硫、灰分及水分。 煤的工業(yè)分析：灰分、水分、揮發(fā)分及固定碳。 水分增大時(shí)，著火熱也隨之增大。同時(shí)由于一部分燃燒熱消耗在加熱水分并使之汽化和過熱上，也降低爐內(nèi)煙氣溫度，從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對(duì)煤粉氣流的輻射熱都相應(yīng)降低，這對(duì)著火是不利的。 灰分在燃燒過程中不但不能放出熱量，而且還要吸收熱量。燃料性質(zhì)第2頁(yè)/共26頁(yè)煤種Vdaf100著火及燃燒情況無煙煤9

2、難著火及燃燒完全貧煤919較難著火及燃燒完全中揮發(fā)分煙煤1930易著火及燃燒完全高揮發(fā)分煙煤3040易著火及燃燒完全褐煤4050易著火及燃燒完全動(dòng)力用煤分類第3頁(yè)/共26頁(yè)燃燒反應(yīng)兩大定律 化學(xué)反應(yīng)速度與燃料性質(zhì)及溫度的關(guān)系：阿累尼烏斯定律：kk0(E/RT)k0 單位濃度中，反應(yīng)物質(zhì)分子間的碰撞頻率及有效碰撞次數(shù)的 系數(shù)E反應(yīng)活化能R通用氣體常數(shù)T反應(yīng)溫度k反應(yīng)速度常數(shù)（濃度不變）煤種daf活化能%KJ/mol無煙煤5.1585.212貧煤15.1855.098煙煤33.4045.452煙煤41.0238.911質(zhì)量作用定律：一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速度與參加反應(yīng)的各反應(yīng)物的濃度乘積成正比（煤粉

3、、氧濃度）第4頁(yè)/共26頁(yè) 根據(jù)研究和實(shí)測(cè)結(jié)果，煤粉氣流著火熱的7090，來源于卷吸高溫?zé)煔鈺r(shí)的對(duì)流換熱，1030來源于爐膛四壁及高溫火焰的輻射。煤粉獲得了足夠的熱量并達(dá)到著火溫度后就開始著火燃燒。在實(shí)際燃燒設(shè)備中，希望煤粉離開燃燒器噴口后適當(dāng)位置能穩(wěn)定地著火。如果著火過早，可能使燃燒器噴口過熱而被燒壞，也易使噴口附近結(jié)渣；如果著火過遲，就會(huì)推遲整個(gè)燃燒過程，致使煤粉燃盡度差，增大機(jī)械未完全燃燒熱損失。而且著火推遲，還會(huì)使火焰中心上移。煤粉著火理論第5頁(yè)/共26頁(yè)良好燃燒的要素燃燒三要素第6頁(yè)/共26頁(yè)第7頁(yè)/共26頁(yè)風(fēng)煤比的解析制粉系統(tǒng)的風(fēng)煤比定義：進(jìn)入磨煤機(jī)的冷風(fēng)和熱風(fēng)與煤的比值。作用：a

4、、滿足輸送煤粉的需要 b、滿足煤粉中揮發(fā)分著火燃燒所需的氧量 c、對(duì)煤粉進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)煤比定義：進(jìn)入鍋爐的總風(fēng)量與總煤量的比值。（過量空氣系數(shù)）作用：a、保證煤粉的充分燃燒 b、實(shí)現(xiàn)不完全燃燒最小 損失下的最小風(fēng)量第8頁(yè)/共26頁(yè)制粉系統(tǒng)的風(fēng)煤比煤質(zhì)特性一次風(fēng)量一次風(fēng)速一次風(fēng)溫著火速度著火位置著火穩(wěn)定性煤粉沉積回火、超溫爆炸、結(jié)渣脫火、電耗不完全燃燒盤上參數(shù)影響性能可能后果 一次風(fēng)量主要取決于煤的揮發(fā)分含量和揮發(fā)分的發(fā)熱量。當(dāng)煤質(zhì)一定時(shí)，一次風(fēng)量是影響煤粉氣流著火速度和著火穩(wěn)定性的主要因素。一次風(fēng)量愈大，煤粉氣流加熱至著火所需的熱量就越多，即著火熱愈多，使著火推遲，燃料在爐內(nèi)的有效

5、燃燒時(shí)間減少，導(dǎo)致燃燒不完全。第9頁(yè)/共26頁(yè)制粉系統(tǒng)的最佳風(fēng)煤比l對(duì)不同煤種有不同的配比，不同負(fù)荷下有不同風(fēng)煤比?；曳莞撸L(fēng)量要求就大，只有這樣才能保證攜粉量，但是，灰份高時(shí)常常煤質(zhì)又差要求風(fēng)量又小，這樣才有利安全穩(wěn)定燃燒；不同的負(fù)荷下，爐膛溫度不一樣，燃燒工況不一樣，為了更好的讓煤進(jìn)行完全燃燒，就要有不同的煤粉細(xì)度，對(duì)磨組的風(fēng)煤比要求也不一樣。 05100102030405060708090 100磨機(jī)負(fù)荷 t/H壓力與給煤量曲線系列1系列2第10頁(yè)/共26頁(yè)煤種無煙煤貧煤煙煤褐煤一次風(fēng)速m/s2025203025352540二次風(fēng)速m/s4055455540604060三次風(fēng)速m/s50

6、60556035453545規(guī)程規(guī)范中對(duì)風(fēng)速與風(fēng)溫的要求對(duì)風(fēng)速的要求對(duì)風(fēng)溫的要求第11頁(yè)/共26頁(yè)三要素：煤粉濃度：0.3-0.6kg/m3; 氧量12%(啟動(dòng)停止時(shí)吹掃) 溫度：沉積自燃、陰燃、回火 褐煤：160、細(xì)度30-60m 煙煤：300、細(xì)度30m制粉系統(tǒng)的防爆防爆設(shè)計(jì)：避免沉積、控制流速、限制溫度 吹掃 惰化 防爆門爆炸易發(fā)期：?jiǎn)?dòng)、停止階段（氧含量高）第12頁(yè)/共26頁(yè)典型案例 磨出口粉管內(nèi)壓力由2.74 18.76Kpa 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓由6.44 12.75Kpa 空氣預(yù)熱器出入口最高煙氣壓力0.15Kpa煤量過大未著火沒有吹掃減少煤量繼續(xù)點(diǎn)火瞬間引爆某660MW機(jī)組制粉系

7、統(tǒng)及爐膛爆炸三處違章：等離子點(diǎn)火煤量超過設(shè)計(jì)值；未著火連續(xù)給煤3分多；沒有停磨進(jìn)行爐膛吹掃第13頁(yè)/共26頁(yè)制粉系統(tǒng)運(yùn)行中需注意事項(xiàng)1、盡可能減少磨煤機(jī)的啟停次數(shù)，每次停運(yùn)后、啟動(dòng)前必須進(jìn)行吹掃。2、直吹式制粉系統(tǒng)，同一臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒器，應(yīng)盡可能都投入，不宜長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)單只。帶有吹掃風(fēng)門的應(yīng)每次啟停時(shí)進(jìn)行一次風(fēng)粉管道的吹掃。3、倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的吸潮門應(yīng)定時(shí)檢查防止堵塞，每次大小修粉倉(cāng)必須排空。4、停止制粉系統(tǒng)時(shí)，嚴(yán)禁不減煤直接停止給煤機(jī)，必須將給煤機(jī)及磨煤機(jī)內(nèi)煤粉排空。5、運(yùn)行中嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)出口風(fēng)粉混合物溫度及流速。第14頁(yè)/共26頁(yè)鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)煤比 風(fēng)量大：排煙熱損失增大、風(fēng)機(jī)等電耗增

8、大、爐膛溫度降低、燃燒弱化，鍋爐效率降低，尾部受熱面低溫腐蝕可能加??； 風(fēng)量小：機(jī)械與化學(xué)不完全燃燒熱損失增大，爐內(nèi)還原性氣氛增加，如貼壁燃燒的話，高溫腐蝕會(huì)加劇。 空預(yù)器入口氧量設(shè)定一般應(yīng)符合過量空氣系數(shù)的設(shè)計(jì)： 1.2-1.3對(duì)應(yīng)氧量3.5-4.85%，應(yīng)在這個(gè)范圍內(nèi)，且根據(jù)負(fù)荷、CO含量及飛灰等參數(shù)選取合適值。 第15頁(yè)/共26頁(yè)正確混合方式的解析 煤粉受熱水分析出揮發(fā)分析出揮發(fā)分首先著火引燃焦碳揮發(fā)分與焦碳一道燃盡形成灰渣。 揮發(fā)分著火，燃盡時(shí)間僅占整個(gè)燃燒過程的10，約為0.20.5秒；而焦碳燃盡程度達(dá)到98的過程所占的時(shí)間很長(zhǎng)，約為90，燃盡時(shí)間為12.8秒。從燃燒放熱量來看，焦碳

9、占煤粉總放熱量的 6095。揮發(fā)分析出120-450著火450-550動(dòng)力區(qū)-過渡區(qū)-擴(kuò)散區(qū)燃燒器斷面區(qū)域的混合:第16頁(yè)/共26頁(yè)正確混合方式的解析合適的一二次風(fēng)速比燃燒器斷面區(qū)域的混合:動(dòng)力區(qū) 化學(xué)反應(yīng)速度小于氧氣擴(kuò)散速度 氧氣充足，溫度起主導(dǎo)（900-1000）過渡區(qū) 提高溫度及氧氣擴(kuò)散速度均可 提高燃燒速度擴(kuò)散區(qū) 化學(xué)反應(yīng)速度大于氧氣擴(kuò)散速度 溫度已足夠高，氧氣擴(kuò)散速度起主導(dǎo)第17頁(yè)/共26頁(yè)合適的一二次風(fēng)速比一次風(fēng)速：22-35m/s 容易測(cè)量控制二次風(fēng)速：30-60m/s 不易精確測(cè)量差壓（Pa）30040050060070080090010001300風(fēng)速(m/s)3136404

10、44750535664風(fēng)箱差壓與風(fēng)速的關(guān)系燃燒器斷面區(qū)域的混合燃燒器斷面區(qū)域的混合第18頁(yè)/共26頁(yè)設(shè)計(jì)對(duì)不同風(fēng)門開度的要求設(shè)計(jì)對(duì)不同風(fēng)門開度的要求第19頁(yè)/共26頁(yè)二次風(fēng)門對(duì)運(yùn)行的影響二次風(fēng)門對(duì)運(yùn)行的影響對(duì)切圓大小的影響風(fēng)速58m/s風(fēng)速30m/s結(jié)焦高溫腐蝕汽溫變化NOX排放不完全燃燒15.014.514.013.513.012.512.0400600800100012001400160018002000溫度(K)爐膛高度(m) 開度0% 開度25% 開度50% 開度75% 開度100%W火焰鍋爐乏氣風(fēng)開度第20頁(yè)/共26頁(yè)二次風(fēng)量的恰當(dāng)分級(jí)分配二次風(fēng)量的恰當(dāng)分級(jí)分配項(xiàng)目符號(hào)單位設(shè)計(jì)煤種一

11、次風(fēng)率R1%17.2二次風(fēng)率R2%22.1三次風(fēng)率R3%20.7燃盡風(fēng)風(fēng)率R0%27周界風(fēng)率Rzj%8一次風(fēng)速度W1m/s24二次風(fēng)速度W2m/s45三次風(fēng)速度W3m/s35/26燃盡風(fēng)速度Wom/s42.85周界風(fēng)速度Wzjm/s31.11一次風(fēng)噴口面積F1m23.44二次風(fēng)噴口面積F2m22.8三次風(fēng)噴口面積F3m22燃盡風(fēng)噴口面積Fom23.59周界風(fēng)噴口面積Fzjm21.46風(fēng)率分配的準(zhǔn)確性？如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)率分配優(yōu)化？如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)門開度的優(yōu)化配置？合適的一二次風(fēng)速控制；風(fēng)量分配的精確計(jì)算及試驗(yàn)校核；爐膛溫度梯度分配的準(zhǔn)確掌握。第21頁(yè)/共26頁(yè)風(fēng)碳比概念的提出相同負(fù)荷，不同煤種充分燃燒所需理論空氣量基本一致；鍋爐入爐碳量是一個(gè)僅隨負(fù)荷變化的量，不隨煤種變化而變化；風(fēng)碳比基本接近于常數(shù)，根據(jù)負(fù)荷控制總風(fēng)量； 鍋爐系統(tǒng)風(fēng)煤比概念的衍伸第22頁(yè)/共26頁(yè)爐膛系統(tǒng)的防爆運(yùn)行中常見爐膛爆炸原因：1、爐內(nèi)已有油氣、煤粉漏入爐碳，達(dá)到可爆燃濃度的空氣混合物，未吹掃即點(diǎn)火；、2、油槍霧化不良，未燃盡油積累在受熱面上；3、鍋爐滅火后吹掃不夠或未吹掃，直接再點(diǎn)火過程中；4、低負(fù)荷、低過量空氣系數(shù)、不完全燃燒較高時(shí)；5、垮焦及掉灰過程中，部分燃燒器失去火焰，燃燒器保護(hù)未投，繼續(xù)投入燃料及空氣，并點(diǎn)火；6、滅火后，燃油、燃?xì)忾T未關(guān)嚴(yán)，漏入爐膛。第23頁(yè)/共26