电站锅炉计算公式

任课教师：张小平华中科技大学能源学院《电站锅炉》《电站锅炉》内容提要第一章绪论第三章煤粉制备及其系统第五章煤粉炉与燃烧设备第七章锅炉受热面烟侧运行问题第九章汽包及蒸汽净化第二章锅炉燃料及热力辅助计算第四章燃烧过程的基本理论第六章锅炉受热面及其工作特点第八章锅炉水动力特性与传热第十二章锅炉本体的设计与布置锅炉的类型电站煤粉锅炉机组的构成锅炉机组的工作过程锅炉参数及技术、经济性指标电厂锅炉发展趋势第一章绪论锅炉的类型锅炉的分类根据不同的标准，可有多种分类方法，如表所示：分类方式锅炉类型简要说明按出口工质物态蒸汽锅炉锅炉出口工质为蒸汽热水锅炉锅炉出口工质为热水有机热载体炉有机热载体（导热油）按工质是否在受热面管内流动水管锅炉锅炉受热面管内流动的全部为工质火管锅炉锅炉受热面管内流动的全部为烟气水火管锅炉锅炉受热面管内流动的一部分为工质、一部分为烟气锅炉工质按用途电站锅炉用于发电厂带动汽轮机发电工业锅炉用于工业生产生活锅炉用于日常生活锅炉的类型按出口工质的压力有压锅炉锅炉中工质带有一定压力常压锅炉锅炉中工质压力与外界大气压力一致，通常指常压热水锅炉按锅炉所使用的燃料的种类燃煤锅炉锅炉中使用的燃料为煤燃油锅炉锅炉中使用的燃料为燃油燃气锅炉锅炉中使用的燃料为燃气其他燃料木材、垃圾按工质循环方式自然循环锅炉利用下降管与上升管之间的介质密度差建立循环强制循环锅炉利用水泵强制工质按一定路径循环按排渣方式固态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排除液态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流除锅炉锅炉本体辅助设备锅炉机组锅炉的汽水系统，用以完成水变成蒸汽的吸热过程。由汽包，下降管，联箱，导管及各热交换受热面等承压部件组成锅炉的燃烧系统，用以完成煤的燃烧过程。由炉膛，燃烧器，烟道，炉墙构架等非承压部件组成。送风机，引风机，燃料供应及制备、除灰、除渣、测量与控制等。电站煤粉锅炉机组框图1/2亚临界参数自然循环燃煤锅炉2/21-汽包；2-下降管；3-分隔屏；4-后屏；5-高温过热器；6-高温再热器；7-水冷壁；8-燃烧器；9-燃烧带；10-空气预热器；11-省煤器进口集箱；12-省煤器；13-低温再热器；14-低温过热器；15-折焰角；16-排渣装置冷空气烟气烟气烟气烟囱引风机除尘器空气预热器细微灰粒飞灰（二次风）灰渣沟原煤排粉风机（一次风）烟气烟气给煤机磨煤机燃烧器炉膛水平烟道尾部烟道原煤风、粉风、粉未燃煤粒灰渣灰渣灰渣灰渣沟排渣装置冷灰斗未燃煤粒未燃煤粒煤、风、烟系统1/2汽机主凝结水水水汽水混合物给水泵省煤器汽包汽水分离器①化学补充水汽水混合物下降管下联箱水冷壁上联箱导汽管水水水汽水混合物汽水混合物①饱和蒸汽过热蒸汽过热器汽轮机调节级汽、水系统2/2锅炉参数额定蒸发量在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量，单位为t/h（或kg/s）1/5最大连续蒸发量（大型锅炉）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/h（或kg/s）蒸汽锅炉额定蒸汽参数在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数，额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是Mpa；额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0C。我国电站锅炉参数、容量系列参数容量(t.h-1)发电功率MW蒸汽压力Mpa蒸汽温度℃给水温度℃9.8540205～225220；41050；10013.7540/540*555/555*220～250420；670125；20016.7541/541*555/555*250～2801025；100030017.3；18.1；18.3541/541*260～2901025；2008300；60024.2；25.3；26.4541/566*545/545*270～2901900；16506002/5锅炉机组经济性指标3/53q4q热效率（90%）净效率燃烧效率式中Q1—锅炉有效利用热，kJ/kg；Qr—锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg；—锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg；—锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kg；、—锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%)21(,%BQQQQrpq1j)31(,%qq1143rqQpQ)11(,%100QQr1g锅炉连续运行小时数（5000）锅炉在两次检修之间的运行小时数4/5锅炉可用率（约90%）（总运行小时数+总备用小时数）/统计期间总小时数（一年）锅炉的事故率（约1%）锅炉总事故停炉小时数/（总运行小时数+事故停炉小时数）锅炉机组安全性指标烟尘及有害气体排放标准项目烟尘/mg.m-3SO2/mg.m-3NOX(以NO2计)/mg.m-3中国200（城市）500（其他）1200（煤的含硫量1%时）2100(其他)650(固态排渣炉)1000(液态排渣炉)美国40(PM10)1480560～620德国50400200日本100K值法确定410英国1004006505/5电站锅炉发展趋势加快发展大容量、高参数机组大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、设备和运行费用降低；但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在500～800MW1/1强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术燃煤的燃气-蒸汽联合循环(燃煤硫化床燃烧联合循环及整体煤气化联合循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤、高效、低污染要求提高运行可靠性和灵活性锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造及安装、运行维护和生产管理等各个方面；运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要（低负荷，两班制运行）；提高机组的监控水平煤的常规特性煤的常规特性对锅炉工作的影响煤的分类燃料的燃烧计算烟气分析锅炉热平衡习题第二章锅炉燃料及热力辅助计算煤的工业分析成分水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)、固定碳(FC)煤的组成特性煤的元素分析成分碳(C)、氢(H)、硫(S)、氧(0)、氮(N)可燃元素C（固定碳和挥发分中的C）、H、S（可燃硫和硫酸盐硫）不可燃元素（内部杂质）O、N不可燃成分（外部杂质）M（内、外）、A可燃气体挥发份煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解,形成气体挥发出来rSlyS1/8煤的成分基准收到基（ar）（原应用基y）以入炉煤（包括煤的全部成分）为基准空气干燥基（ad）（原分析基f）以风干状态煤（除外部水分）为基准干燥基（d）（原干燥基g）以去掉全部水分煤为基准干燥无灰基（daf）（原可燃基r）以去掉全部水分及灰分煤为基准2/8煤成分基准间的换算)12(%100AMSNOHCararararararar)22(%100AMSNOHCadadadadadadad)32(%100ASNOHCdddddd)42(%100SNOHCdafdafdafdafdaf不同基准之间的换算公式X=KX0…（2-9）式中X0、X—某成分原基准及新基准质量百分比，%K—换算系数（见表2-1）araradadCM100M100C例:3/8煤的发热量煤的发热量（kJ/kg)单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量低位发热量（Qnet）烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热无法被利用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）小于高位发热量高位发热量(Qgr)煤的理论发热量，由实验测得的弹筒发热量（Qb）减去校正值确定（式2-10）4/8干燥基高、低位发热量之间的换算式中r——水的汽化潜热，通常取r=2510kJ/kg)142(H226Q100H9rQQdgr.ddgr.dnet.d收到基高、低位发热量之间的换算)122(M1.25H226Q100M100H9rQQarargr.ararargr.arnet.ar高、低发热量间的换算5/8发热量各基准间的换算高位发热量(Qgr)各基准间的换算采用表（2－1）换算系数低位发热量(Qnet)各基准间的换算分三步进行1.已知基准的Qnet→已知基准的Qgr(式2-12等)2.已知基准的Qgr→所求基准的Qgr(采用上述换算系数)3.所求基准的Qgr→所求基准的Qnet(式2-12等)6/8发热量相关值标准煤收到基低位发热量为29270kJ/kg的燃料为标准煤标准煤耗量式中、——分别为标准煤耗量与实际煤耗量29270QBBnet.arsbbBsB折算成分相对于每4182kJ/kg收到基低位发热量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称为折算水分、折算灰分和折算硫分)162(,%4182QMMnet.ararzs.ar)172(,%4182QAAnet.ararzs.ar)182(,%4182QSSnet.ararzs.ar7/8煤的灰分特性灰分特性影响因素煤灰的化学组成煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低煤灰周围高温介质的性质氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低煤的灰分特性用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定灰的变形温度DT（原t1）灰的软化温度ST（原t2）灰的流动温度FT（原t3）8/8煤中V对锅炉工作的影响挥发分VV的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度越浅,V含量越多。V含量越多（C含量越少），V中含O量亦多，其中的可燃成分相应减少，这时，V的热值低V含量越多，煤的着火温度低，易着火燃烧V多，V挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快V多，煤中难燃的固定碳含量便少，煤易于燃尽V多，V着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧1/3煤中M、A对锅炉工作的影响水分M、灰分AM、A高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低M、A高，M蒸发、A熔融均要吸热，炉膛温度降低M、A高，增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧与燃尽困难；M、A高，q2、q3、q4、q6增加，效率下降M、A高，过热器易超温M、A高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重M、A高，煤粉制备困难或增加能耗2/3煤中C、S、ST对锅炉工作的影响灰熔点（ST）灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危及锅炉运行的安全性和经济性。对于固态排渣炉，ST1350℃可能结渣含碳量CC高，热值高；但不易着火、燃烧硫分S可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响易造成受热面的堵灰；高、低温腐蚀形成酸雨，污染环境燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损3/3煤的分类我国煤的主要分类指标干燥无灰基挥发分Vdaf含量可分为三大类：褐煤（Vdaf含量＞37%）、烟煤（Vdaf含量＞10%）、无烟煤（Vdaf含量≤10%）为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以收到基低位发热量Qar,net、收到基水分、干燥基灰分、干燥基硫分及灰的熔融特性DT、ST、FT作为参考指标，分为五大类和十小类其中低（劣）质煤单独燃烧有困难，或燃烧不稳定，或燃烧经济性差，或煤中有害杂质含量高的煤，可分为五小类为实现能源的综合利用，考虑各种工艺（炼焦、燃烧、气化或液化等等）对煤质的要求，每一类煤还要进一步划分为小类1/5大类别小类别分类指标挥发份Vdaf(%)灰分(%)水分(%)硫分(%)发热量Qar,net(MJ/kg)灰融特性ST(0C)无烟煤超低挥发份煤6.5～1021.0贫煤低挥发份煤10～1918.5烟煤中挥发份煤高挥发份煤19～2727～4016.515.5褐煤超高挥发份煤4011.5电厂锅炉用煤分类dAarMdS2/5电厂锅炉用煤分类大类别小类别分类指标挥发份Vdaf(%)灰分(%)水分(%)硫分(%)发热量Qar,net(MJ/kg)灰融特性ST(0C)低质煤低发热量煤超高灰分煤超高水分煤高硫煤易结渣煤≤1010～1919～2727～404040≤4046