鍋爐原理及運(yùn)行ch理論基礎(chǔ)

1、鍋爐原理及運(yùn)行1鍋爐原理及運(yùn)行內(nèi)容教材：王世昌 主編 鍋爐原理基礎(chǔ)內(nèi)容：煤粉鍋爐的結(jié)構(gòu)、原理、性能、計(jì)算2第一章 導(dǎo)讀1，基本要求：掌握傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、工程流體力學(xué)基本知識(shí)；掌握異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論；掌握氣固兩相流動(dòng)的基本概念；2，重點(diǎn)：鍋爐機(jī)組與基本理論之間的關(guān)系3，難點(diǎn)：鍋爐機(jī)組3，關(guān)鍵詞：本體、輔機(jī)3第一章 理論基礎(chǔ)概述第一節(jié) 傳熱學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié) 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié) 工程流體力學(xué)基礎(chǔ)第四節(jié) 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第五節(jié) 蒸汽凈化理論第六節(jié) 氣固兩相流動(dòng)理論基礎(chǔ)第七節(jié) 電站鍋爐機(jī)組構(gòu)成與工作原理41.1 傳熱學(xué)基礎(chǔ)1，導(dǎo)熱2，對(duì)流3，輻射4，換熱器51.1 傳熱學(xué)基礎(chǔ)1，導(dǎo)熱傅立葉定律t2t

2、1q 當(dāng)兩側(cè)壁溫恒定時(shí)，垂直于溫度場(chǎng)方向上的，單位面積上的導(dǎo)熱量與兩側(cè)壁溫之差t、材料的導(dǎo)熱系數(shù)、壁厚的倒數(shù)1/三者的乘積成正比。一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度的變化非線性地變化61.1 傳熱學(xué)基礎(chǔ)2，對(duì)流換熱牛頓冷卻定律tf 假設(shè)流體的溫度為常數(shù)tf，壁面的溫度為tb， t=tf-tb0。在溫度場(chǎng)法線方向上，單位面積上對(duì)流換熱量與溫差t、對(duì)流換熱熱系數(shù)的倒數(shù)的乘積成正比。tbq71.1 傳熱學(xué)基礎(chǔ)2，對(duì)流換熱牛頓冷卻定律tf 煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)1與煙氣速度的n次冪成正比，n=0.60.8。 由于水和水蒸汽的對(duì)流換熱系數(shù)2 1 ，因此，鍋爐鍋側(cè)受熱面的主要熱阻集中在煙氣一側(cè)。tbq81.1 傳熱學(xué)

3、基礎(chǔ)3，輻射換熱斯蒂芬-玻爾茲曼定律tf 假設(shè)熱源溫度為T1(K)，冷源溫度為T2(K)，單位面積上輻射換熱量與斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)0、系統(tǒng)黑度、(T41-T42)的乘積成正比。tbq斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù) 0=5.6710-8 W/(m2K4)91.1 傳熱學(xué)基礎(chǔ)4，換熱器定義：進(jìn)行熱交換的工業(yè)裝置。換熱器的類型：（1）間壁式換熱器；（2）混合式換熱器；（3）蓄熱式換熱器鍋爐：燃燒微分反應(yīng)器與換熱器的一體化蒸汽發(fā)生工業(yè)裝置。鍋爐中使用的的換熱器：爐側(cè)：空氣預(yù)熱器鍋側(cè)：水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器101.1 傳熱學(xué)基礎(chǔ)4，換熱器111.1 傳熱學(xué)基礎(chǔ)4，換熱器說(shuō)明：空氣預(yù)熱器是爐側(cè)受熱面。12

4、1.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)1，理想氣體狀態(tài)方程2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)3，鍋爐涉及的水和水蒸汽的熱力過(guò)程4，汽包與直流鍋爐的工質(zhì)熱力過(guò)程區(qū)別131.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)1，理想氣體狀態(tài)方程p壓力，PaV容積，m3n摩爾數(shù)T絕對(duì)溫度，KR通用氣體常數(shù)， J/(molK)141.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)1，理想氣體狀態(tài)方程理想氣體：分子之間發(fā)生彈性碰撞的氣體?？梢员唤飘?dāng)作理想氣體的氣體：（1）空氣： 79%N2+21% O2 二次風(fēng)（2）煙氣：N2, CO2, O2, H2O, SO2, NOx, 飛灰顆粒151.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)鍋爐HPIPLPLP161.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水

5、和水蒸汽的熱力循環(huán)省煤器：是高壓加熱器在鍋爐側(cè)的延伸；亞臨界鍋爐省煤器出口水溫沒有達(dá)到飽和溫度，超臨界鍋爐省煤器出口水溫沒有達(dá)到374.15。低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器是省煤器在汽輪機(jī)一側(cè)的延伸。低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器、省煤器都是加熱給水的設(shè)備。171.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)（1）水的臨界參數(shù)：臨界壓力 pcr=22.125 MPa臨界溫度 tcr=374.15 （2）亞臨界與超臨界熱力循環(huán)過(guò)程見下面的幻燈片。181.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)：朗肯循環(huán)亞臨界鍋爐熱力過(guò)程：過(guò)程7-8：低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器過(guò)程8-1：省煤器過(guò)程1-2：水

6、冷壁過(guò)程2-3：過(guò)熱器過(guò)程4-5：再熱器亞臨界鍋爐：流過(guò)水冷壁時(shí)，一部分工質(zhì)被加熱成飽和蒸汽，循環(huán)倍率K=4.3左右191.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)：朗肯循環(huán)超臨界鍋爐熱力過(guò)程：過(guò)程6-1：低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器過(guò)程1-2：省煤器、水冷壁、過(guò)熱器過(guò)程3-4：再熱器超臨界鍋爐：流過(guò)水冷壁時(shí)，所有工質(zhì)被加熱成超臨界壓力蒸汽，循環(huán)倍率K=1.0201.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)：朗肯循環(huán)在T-s圖上，給水加熱過(guò)程線在飽和水線的左側(cè)，偏移量非常小。211.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)：朗肯循環(huán)在T-s圖上，壓力越高，給水加熱過(guò)程線距離飽和水線左側(cè)

7、偏移量越大。221.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)：朗肯循環(huán)飽和水線、飽和蒸汽線、擬臨界溫度線。231.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)：朗肯循環(huán)i - p 圖飽和水線、飽和蒸汽線241.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)：朗肯循環(huán)i - p 圖飽和水線、飽和蒸汽線亞臨界直流鍋爐過(guò)熱蒸汽（First Steam）和再熱蒸汽（Second Steam）251.2 工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2，水和水蒸汽的熱力循環(huán)：朗肯循環(huán)i - p 圖飽和水線、飽和蒸汽線亞/超臨界直流鍋爐過(guò)熱蒸汽（First Steam）和再熱蒸汽（Second Sream）261.3 工程流體學(xué)基礎(chǔ)不可壓縮

8、單相流體總流能量方程伯努力方程的意義：流速高的位置靜壓低p靜壓，Pa流體密度，kg/m3w 流體速度，m/sh 高度，mg 重力加速度，9.80665m/s2271.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1，質(zhì)量作用定律2，阿累尼烏斯定律3，氣體、液體、固體燃料火焰的特點(diǎn)4，燃燒所處的區(qū)域5，煤塊、煤粉燃燒反應(yīng)、脫硫脫硝反應(yīng)281.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1，質(zhì)量作用定律化學(xué)反應(yīng) aA+bB=gH+hH kA反應(yīng)速率常數(shù)CA反應(yīng)物A的濃度質(zhì)量作用定律的意義：反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越快。291.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2，阿累尼烏斯定律化學(xué)反應(yīng) aA+bB=gH+hH kB反應(yīng)速率常數(shù)； CB反應(yīng)物A的濃度f(wàn)A固

9、體反應(yīng)物參與反應(yīng)的表面積質(zhì)量作用定律的意義：固體反應(yīng)物表面積越大，反應(yīng)速率越快。因此，要將原煤磨制成煤粉，將煤塊的體相盡可能多地轉(zhuǎn)化成表面相，煤粉鍋爐的燃燒原理就在于此。301.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)3，氣體、液體、固體燃料火焰的特點(diǎn)（1）氣體燃料火焰：預(yù)混火焰部分預(yù)混火焰擴(kuò)散火焰311.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)321.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)3，氣體、液體、固體燃料火焰的特點(diǎn)（2）液體、固體燃料火焰的類型擴(kuò)散火焰O2CO2C331.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)4，燃燒所處的區(qū)域（1）動(dòng)力區(qū)：低溫下：燃燒反應(yīng)速度氣體擴(kuò)散速度341.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)5，煤塊、煤粉燃燒反應(yīng)、脫硫脫硝反應(yīng)（1）煤塊反應(yīng)

10、：中溫：過(guò)渡燃燒，著火熱低（2）煤粉燃燒：高溫：擴(kuò)散燃燒，著火熱高燃盡時(shí)間：1.82.5s（3）脫硫反應(yīng)：低溫：反應(yīng)速度非常慢。對(duì)于濕法煙氣脫硫工藝，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，脫硫劑顆粒粒徑增加。351.4 異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)5，煤塊、煤粉燃燒反應(yīng)、脫硫反應(yīng)（4）煙氣脫硝反應(yīng)：均相（氣相）反應(yīng)：煙氣脫硝工藝需要消耗液氨。361.5 蒸汽凈化理論1，亨利定律揮發(fā)性溶質(zhì)的稀溶液中，溶質(zhì)在稀溶液中的分壓與溶質(zhì)在溶液中的濃度成正比。要降低蒸汽中的含鹽量，必須對(duì)給水進(jìn)行凈化。除去給水中的各種雜質(zhì)，從而使蒸汽含鹽量降低。2，分配定律鹽在蒸汽中的溶解度與飽和水中的溶解度之比等于常數(shù) 。371.5 蒸汽凈化理論3，蒸汽

11、凈化原理用來(lái)自省煤器的含鹽量很低的清潔水清洗含鹽的飽和蒸汽，就可以使蒸汽中的大部分鹽轉(zhuǎn)移到水中。汽包鍋爐通過(guò)在汽包內(nèi)設(shè)置連續(xù)排污管降低汽包中水的鹽濃度。381.6 氣固兩相流動(dòng)理論基礎(chǔ)背景介紹：循環(huán)流化床（CFB）鍋爐已經(jīng)成為燃燒無(wú)煙煤和各種生物質(zhì)的電站鍋爐爐型之一。1，基本概念2，氣固兩相流動(dòng)的類型3，床層阻力特性4，大型CFB鍋爐容易出現(xiàn)的故障391.6 氣固兩相流動(dòng)理論基礎(chǔ)1，基本概念臨界流化速度Geldart A類顆粒 2090微米循環(huán)流化床內(nèi)循環(huán)分離器回料器401.6 氣固兩相流動(dòng)理論基礎(chǔ)2，氣固兩相流動(dòng)的類型（1）固定床（2）鼓泡床（3）湍流流態(tài)化（4）快速流態(tài)化CFB鍋爐（5）氣

12、力輸送 煤粉鍋爐411.6 氣固兩相流動(dòng)理論基礎(chǔ)3，床層阻力特性窄篩分物料：存在解鎖現(xiàn)象寬篩分物料：不存在解鎖現(xiàn)象ug(m/s)p (Pa)421.6 氣固兩相流動(dòng)理論基礎(chǔ)4，大型CFB鍋爐容易出現(xiàn)的故障4.1 溝流；4.2 節(jié)涌；4.3 翻床CFB鍋爐可以設(shè)計(jì)成燃用任何固體燃料。對(duì)于某一臺(tái)現(xiàn)役CFB鍋爐來(lái)說(shuō)，燃料適應(yīng)性也是存在局限性的。431.7 電站鍋爐機(jī)組構(gòu)成與工作原理1，電站鍋爐基本結(jié)構(gòu)和工作原理原煤經(jīng)過(guò)制粉系統(tǒng)被磨成煤粉煤粉+空氣燃燒形成高溫?zé)煔飧邷責(zé)煔饧訜峤o水，成為溫度、壓力、流量合格的過(guò)熱蒸汽；同時(shí)加熱來(lái)在中壓缸的低壓低溫蒸汽，成為溫度、壓力、流量合格的再熱蒸汽；441.7 電站

13、鍋爐機(jī)組構(gòu)成與工作原理2，電站鍋爐的熱源分類2.1 煤粉鍋爐：大約占 95%2.2 CFB鍋爐：大約占 23%2.3 余熱鍋爐：大約占 0.51%451.7 電站鍋爐機(jī)組構(gòu)成與工作原理3，電站鍋爐的蒸發(fā)受熱面工質(zhì)流動(dòng)方式分類3.1 自然循環(huán)鍋爐3.2 控制循環(huán)鍋爐3.3 低倍率循環(huán)鍋爐3.4 復(fù)合循環(huán)鍋爐3.5 直流鍋爐（本生鍋爐，超臨界鍋爐唯一形式）4，鍋爐機(jī)組鍋爐本體+鍋爐輔助機(jī)械461.7 電站鍋爐機(jī)組構(gòu)成與工作原理G471.7 電站鍋爐機(jī)組構(gòu)成與工作原理sT123456789亞臨界自然循環(huán)鍋爐的水和水蒸汽加熱過(guò)程臨界點(diǎn)C.P.x0=0.23部分水被加熱成飽和蒸汽481.7 電站鍋爐機(jī)組構(gòu)成與工作原理sT123456789亞臨界