干熄焦锅炉的基本知识

一、干熄焦锅炉原理干熄焦锅炉主要作用是降低干熄焦系统惰性循环气体的温度并吸收其热量，产生蒸汽用以供热和发电，以达到使惰性循环气体的热量得到有效利用，节省能源的目的。在循环风机的作用下，惰性循环气体在干熄槽内将1000℃左右的赤热焦炭冷却，吸收焦炭显热的惰性循环气体被加热到880-960℃，高温惰性循环气体经一次除尘器除尘后，进入干熄焦锅炉，与干熄焦锅炉内的汽水换热，温度降至160-180℃，惰性循环气体再经过二次除尘器、循环风机和热管换热器后，温度降至130℃，再进入干熄槽冷却赤热焦炭。经过除氧的104℃锅炉给水，首先进入省煤器，经省煤器换热使水温升至320℃进入干熄焦锅炉汽包，汽包压力约为11MPa,汽包内水的饱和温度约为~325℃，炉水由下降管进入膜式水冷壁，吸热后在热压的作用下进入汽包，此循环过程为自然循环，因此，干熄焦锅炉的汽水循环为自然循环方式。汽水混合物在汽包内经汽水分离装置分离，产生饱和蒸汽，饱和蒸汽通过汇流管进入一次过热器，在一次过热器内与高温惰性循环气体换热，使蒸汽温度上升到~530℃，再经过喷水式减温器将蒸汽温度调整至430℃，然后进入二次过热器，经换热升温，最终使蒸汽达到需要的温度，在二次过热器出口至主蒸汽切断阀之间的主蒸汽管道上设有过热蒸汽压力自动调节装置，确保干熄焦锅炉供出的蒸汽压力满足要求。蒸汽管道采用单母管制系统，将蒸汽送至汽轮发电站。－1－二、锅炉的基础知识1.温度：是标志物体冷热程度的物理量。按分子运动学解释温度是大量分子移动动能平均值的标志，温度升高，分子运动的速度加快，反之，温度降低，分子运动的速度减慢，如果分子运动完全停止，此时温度为绝对零度。2.温标：是测量物体温度的尺度。工程上常用的温标有华氏温标和摄氏温标。2.1华氏温标：用符号℉表示。把标准大气压下冰融点定为320，水沸点定为2120，两点间分为180分格，每格称为华氏一度，即表示为1℉。2.2摄氏温标：用符号℃表示。把标准大气压下冰融点定为00，水沸点定为1000，两点间分为100分格，每格称为摄氏一度，即表示为1℃。现普遍采用摄氏温标。两者换算：摄氏温标℃＝5/9华氏温标℉－32华氏温标℉＝9/5摄氏温标℃+323.压力：指单位面积上所受的垂直作用力，又称压强。在国际单位制（SI）中，压力单位为〝帕斯卡〞，简称帕（Pa）.1帕（Pa）＝1牛顿（N）/平方米（㎡）4.绝对压力、表压力：4.1绝对压力P绝：是指设备内部或某处真实压力，它等于表压力P表与当地大气压力B之和。P绝＝P表+B4.2表压力P表：是指设备内部或某处绝对压力P绝与当地大气压力B之差。P表＝P绝－B5.密度、重度：5.1密度ρ：是单位容积V内所含物质的质量m。单位为kg／m3。－2－ρ＝m／V5.2重度γ：是单位容积V内所含物质的重量G。单位为N／m3。γ＝G／V密度和重度的关系：γ＝ρg式中，g：重力加速度g＝9.807≈9.81m／s26.比容ν：是单位质量m的物质所占有的容积V。单位是m3／kg。ν＝V／m7.热量和比热7.1热量：是能量的一种形式，它表示物体吸热和放热多少的物理量。热量单位有焦耳（J）或卡（cal）1J＝0.2389cal或1kJ＝0.2389kcal（千卡或大卡）7.2比热：单位质量的物体温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量。物体比热与物体的性质和所处温度有关。8.导热系数（热导率）：是表示材料导热性能的指标，仅与材料本身有关，是说明材料物理性质的参数。物体的导热系数在数值上等于一个厚度为1m，表面积为1m2的平壁两侧维持1℃温差时，单位时间传导给该平壁的热量。导热系数的单位为W／（m·℃）。导热系数该数值越小，物质的导热性能越差。通常把导热系数低于0.2W／（m·℃）的材料称为保温材料。9.汽化：物质由液态转变成气态的过程叫汽化。液体的汽化有蒸发与沸腾两种方式。9.1蒸发：在任何温度下液体表面发生的汽化现象叫蒸发。蒸发的速度与下列条件有关：温度越高，蒸发越快；蒸发表面积越大，蒸发越快；液体表面上蒸汽分子密度越小，蒸发越快。9.2沸腾：当液体被加热，液体内部产生汽泡，当汽泡内部压力等于或大于汽泡外部所受压力时，汽泡升至液面而破裂，此时即为沸腾。9.3沸点：－3－液体开始沸腾时的温度叫沸点，也称沸腾温度，或称饱和温度。水的沸点与压力有关，在一定压力下水沸腾时，沸点保持不变，压力越高，沸点也越高。蒸发与沸腾均是由液相转变为气相，但两者区别是在一定压力下，蒸发可以在任何温度下进行，而沸腾只有在液体温度达到沸点时才会发生。10.冷凝：物质从气态转变为液态的过程叫做冷凝。冷凝是汽化的逆过程，冷凝时所形成的液体叫凝结液。11.水与水蒸汽的性质：11.1水的特性：水的一个特性是水在4℃时，密度最大、体积最小；当水温低于4℃或高于4℃时，其密度逐渐减小，体积逐渐增大。水的另一特性是比热容较大。由于水有上述两个特性，又容易获得，因此常被用来作为吸热和放热（如冷却和采暖）的介质。11.2水蒸汽的焓：热焓简称焓，是热工计算中常用的一个复合的状态参数。焓常用符号i表示，单位是J/kg。从热力学的观点，蒸汽的热焓就是蒸汽的能量，对于一定状态下（温度、压力）单位重量的蒸汽，其热焓是一定的。11.3熵：是一个常用导出的状态参数，是表示工况状态变化时，其热量传递的程度。在一定条件下，熵在数值上等于热量除以温度的值。单位是J／K。11.4汽化潜热：将1千克处于沸腾温度下的水，全部变为干饱和蒸汽时所消耗的热量叫做汽化潜热。单位是kJ／kg。水的汽化潜热是随压力的升高而减小的。11.5.水的三相点：是指固态、液态、汽态三相共存的状态点。11.6.水蒸汽：水在一定温度和压力时的沸腾汽态即为水蒸汽。蒸汽分为饱和蒸汽和过热蒸汽。11.6.1饱和蒸汽：在封闭容器内，当蒸发与凝结进行到一定时，液、汽两相动态平衡时为饱和状态，此时蒸汽为饱和蒸汽，液体为饱和液体，液、汽两相温度为饱和温度，对应的压力为饱和压力。饱和蒸汽－4－又分为干饱和蒸汽和湿饱和蒸汽。干饱和蒸汽即组成部分均为饱和蒸汽，湿饱和蒸汽即组成部分为饱和蒸汽和饱和液体，由饱和液体变成干饱和蒸汽所吸收的热量称汽化潜热。其过程温度不变。通常所说蒸汽是指干饱和蒸汽。11.6.2过热蒸汽：在一定压力下，对干饱和蒸汽继续加热使其温度升高，此时蒸汽为过热蒸汽。其过热温度又称为过热度。11.6.3蒸汽的干度、湿度：干度：水蒸汽中干饱和蒸汽所占的重量百分数叫蒸汽的干度。湿度：水蒸汽中干饱和水所占的重量百分数叫蒸汽的湿度。对于干饱和蒸汽，其干度为1。11.6.4蒸汽的状态参数：表明蒸汽状态特征的物理量称为蒸汽的状态参数。蒸汽状态参数有压力、温度、比容、热焓、内能和熵。12.热量传递的方式（传热）传热现象是一个非常复杂的过程，通常将它分为三种基本方式：热传导、对流和热辐射。12.1热传导（导热）：是指物体或相邻两个物体热量从一方转移到另一方，各部分之间无相对位移。这种现象在气体、液体、固体中均可能发生。12.2对流：只能在气体、液体中产生，它是流体所特有的一种传热方式，它是由于各部分之间发生相对位移而引起了热量传递。对流换热的强弱与流体的种类、流速、温度、固体壁表面形状及大小等因素有关。12.3热辐射：热辐射现象与导热、对流都不同，是通过电磁波进行热量传递。物体在任何温度下都要放射和吸收辐射能。温度越高辐射越强。13.闪点：标准条件下，能够使液体释放出足够的蒸气而形成能发生闪燃的爆炸性气体混合物的液体最低温度叫闪点。14.功、功率：功是力所作用的物体在力的方向上的位移与作用力的乘积。功的大小根据物体在力的作用下，沿力的作用方向移动的位移来决定，改变它的位移，就改变了功的大小。功的单位为焦耳。－5－其计算式为：W=FS（J）式中：F-作用力，NS-位移，m.功率是功与完成功所用的时间之比，也就是单位时间内所做的功。功率的单位为瓦特。其计算式为：P=W／tW式中W－功，Jt-做功的时间，s15.能：物质作功的能力称为能。能的形式一般有：动能、位能、光能、电能、热能等。热力学中应用的有动能、位能和热能等。15.1动能：物体因为运动而具有作功的本领叫动能。动能与物体的质量和运动的速度有关。速度越大，动能就越大；质量越大，动能就越大。动能按下式计算：EK＝mc2/2kJ式中m-物体质量，kgc-物体速度，m/s15.2位能：由于相互作用，物体之间的相互位置决定的能称为位能。物体所处高度位置不同，受地球的吸引力不同而具有的能，称为重力位能。15.3热能：物体内部大量分子不规则的运动称为热运动。这种热运动所具有的能量叫做热能，它是物体的内能。16机械能：物质有规律的运动称为机械运动。机械运动一般表现为宏观运动。物质机械运动所具有的能量叫做机械能。17.热力循环：工质从某一状态点开始，经过一系列的状态变化又回到原来这一状态点的封闭变化过程。18.循环热效率：工质每完成一个循环所做的净功W和工质在循环中从高温热源吸收的热量q的比值，即：η＝W/q19.节流：－6－工质在管内流动时，由于通道截面突然缩小，使工质流速突然增加，压力降低的现象。20.爆炸极限：易燃气体、易燃液体的蒸气或薄雾，及易燃固体的粉尘或纤维等与空气混合，形成爆炸性气体混合物的浓度，叫爆炸极限。其最低浓度叫爆炸下限，最高浓度叫爆炸上限。爆炸极限通常以可燃介质在混合物中的体积百分比表示21.设计压力、设计温度：设计压力：一般指设备或管道运行中，内部介质的最大工作压力。设计温度：一般指设备或管道运行中，内部介质的最高工作温度。三、锅炉的专业知识1.锅炉、水管锅炉、火管锅炉、蒸汽锅炉、热水锅炉：锅炉：是利用燃料燃烧释放的热能或其它热能加热传递给水或其它工质，以获得额定参数（温度和压力）和品质的蒸汽、热水或其它工质的一种受压、受热设备。水管锅炉：是指水和蒸汽在锅筒和水管内部流动，高温烟气在管外流动并冲刷管壁的一种锅炉。反之为火管锅炉。现代锅炉一般均采用水管锅炉。锅炉按所生产的工质不同，分为蒸汽锅炉和热水锅炉。蒸汽锅炉：用以生产蒸汽的锅炉，锅炉内的水发生物态的变化，由液态汽化成蒸汽。热水锅炉：用以生产热水的锅炉，锅炉内的水未发生物态的变化，只是提高了水温。锅炉机组包括：锅炉本体、附属设备、管道及测量仪表等。2.干熄焦锅炉：是吸收干法熄灭赤热焦炭的部分热量后，又将热量传递给水，从而产生额定参数（温度和压力）和品质的蒸汽，并输送给热用户的一种受压、受热的设备。3.干熄焦锅炉系统：是保证干熄焦锅炉能正常生产，包括所必需的介质供应设备及附件的组合。－7－4.干熄焦锅炉的热平衡：干熄焦锅炉的热平衡是计算外部热量在锅炉中利用的情况，如热量的有效利用情况、热损失情况等，其目的是为了研究有效地提高锅炉的热效率。干熄焦锅炉热平衡的计算是为了使进入锅炉的热量Q’与有效利用热量Q1及各种损失的总和相平衡，再在热平衡的基础上计算干熄焦锅炉的产汽量。锅炉热平衡方程式如下：Q，＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4kJ／h式中：Q，—进入锅炉的总热量；kJ／hQ1—锅炉的有效利用热量；kJ／hQ2—排烟损失；kJ／hQ3—散热损失；kJ／hQ4—其它热损失；kJ／h进入锅炉的总热量包括烟气带入的热量Qy、烟尘带入的热量Qh、漏入空气带入的热量QLk。干熄焦循环气体系统中，对漏入系统的空气处理方法，无论采用完全燃烧或不完全燃烧等方式，其可能发生的反应一般均不设在干熄焦锅炉区域，其对锅炉循环气体入口侧的变化主要体现在循环气体量的变化或温度的变化。因此，如考虑因锅炉密封不严密等各种原因而漏入锅炉的空气，因其带入的热量很少，一般QLk可不计，则进入锅炉的热量可按下式计算：Q’＝Qy＋QhkJ／h锅炉热损失中，因干熄焦循环气体的循环流动特点，锅炉排烟损失Q2最大。锅炉的散热损失Q3，主要与炉内温度、炉墙结构及保温情况有关。锅炉有排污、有放汽、有疏放水等，均属于其它热损失Q4。5.干熄焦锅炉烟道阻力计算：锅炉烟道阻力计算的目的，在于求得烟气通过炉内时的阻力，为整个干熄焦工艺系统的循环气体系统选择循环风机时提供数据。同时，通过烟道阻力计算，还可以发