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1.煤的元素分析法测定煤的组成成分有C、H、O、N、S、M、A,其中C、H、S是可燃成分,S、M、A是有害成分。
2.煤的工业分析成分有水分、挥发分、固定碳和灰分。
3.表征灰的熔融特性的三个特征温度为变形温度、软化温度和融化温度。
4.发电用煤主要依据煤中挥发分的含量进行分类,一般分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤几大类。
,
5.煤的炭化程度越深,其挥发分含量越少,着火温度越高,点火与燃烧就越困难。
6.煤的成分分析基准常用的有收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。
1、煤中含灰量多少,不影响煤的发热量高低。
2、煤的挥发分越多,则其发热量越高。
3、煤的收到基水分Mar越大,则该煤低位发热量越低。
4、在同一煤种成分中收到基的含量等于可燃基的含量。
5、褐煤挥发分析出温度高于烟煤挥发分析出温度。
6、在电厂中实际能够利用的煤的发热量是低位发热量。
7、弹筒量热计能够测得的煤的发热量是低位发热量。
8、煤的挥发分多少,基本上能反映煤燃烧的难易程度。
五、问答题
1、什么是折算成分?
引入折算成分有什么意义?
2、什么是标准煤?
为什么要引入标准煤的概念?
3、煤中水分的存在对锅炉工作有哪些影响?
4、煤中灰分的存在对锅炉工作有哪些影响?
5、什么是挥发分?
挥发分的存在对锅炉工作有哪些影响?
6、煤的元素分析成分有哪些?
哪些是可燃元素?
其中可燃硫会给锅炉工作带来什么危害?
(1)煤的元素分析成分有碳、氢、氧、氮、硫。
(2)其中硫、氢、碳是可燃元素。
(3)可燃硫的燃烧产物SO2和SO3,将对低温受热面造成低温腐蚀;
能使水冷壁、过热器、再热器产生高温腐蚀;
煤中的硫铁矿(FeS2)还会加剧磨煤部件的磨损;
SO2和SO3排入大气后会造成严重的大气污染。
六、计算题
1、已知:
某种煤的组成成分如下:
Mar=5.00%,Ad=20.00%,Cdaf=90.80%,Hdaf=3.80%,
Odaf=3.10%,Ndaf=1.30%,Sdaf=1.00%,
求:
该煤的收到基组成。
解:
由干燥基换算到收到基的换算系数为
k1=(100-Mar)/100=(100-5.0)/100=0.95
则煤的收到基灰分Aar=k1Ad=0.95×
20.00=19.00%
由干燥无灰基换算到收到基的换算系数为
k2=(100-Aar-Mar)/100=(100-5.0-19.00)=0.76
则煤的收到基组成为
Car=k2Cdaf=0.76×
90.80=69.01%
Har=k2Hdaf=0.76×
3.80=2.89%
Oar=k2Odaf=0.76×
3.10=2.36%
Nar=k2Ndaf=0.76×
1.30=0.99%
Sar=k2Sdaf=0.76×
1.00=0.76%
验算:
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar
=69.01+2.89+2.36+0.99+0.76+5.00+19.00=100.01%
2、已知:
Qarnet。
p=20935kJ/kg,Mar=15%,Aar=10%,Sar=2%,
MZS=?
AZS=?
SZS=?
MZS=4190×
Mar/Qarnet。
p=4190×
15/20935=3.0%
AZS=4190×
Aar/Qarnet。
10/20935=2.0%
SZS=4190×
Sar/Qarnet。
2/20935=0.4%
MZS=3.0%,AZS=2.0%,SZS=0.4%。
3、已知:
某台锅炉实际燃煤量为30t/h,其发热量Qarnet。
p=14655kJ/kg,
该台锅炉每小时标准燃煤量Bb=?
Bb=BQarnet。
p/29270
=30×
1000×
14655/29270
=15020.5kg/h
=15.02t/h
该锅炉每小时标准燃煤量为15.02t/h。
第三章燃料燃烧计算
1.燃烧:
燃料中可燃质与氧在高温条件下进行剧烈的发光放热的化学反应过程。
2.完全燃烧:
燃烧产物中不再含有可燃物的燃烧。
3.不完全燃烧:
燃烧产物中仍然含有可燃质的燃烧。
4.理论空气量:
1kg收到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在时,燃烧所需要的空气量。
5.过量空气系数:
燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比。
即α=VK/V0
6.漏风系数:
相对于1kg收到基燃料漏入的空气量ΔVK与理论空气量V0之比。
7.理论烟气量:
按理论空气量供给空气,1kg燃料完全燃烧时生成的烟气量。
8.烟气焓:
1kg固体或液体燃料所生成的烟气在等压下从0℃加热到θ℃所需要的热量。
二、问答题
1、烟气成分分析的原理是什么?
测出的数值有何实际意义?
测定烟气成分常用奥氏烟气分析器。
它利用化学吸收法按容积百分数测定干烟气组成气体成分百分含量。
根据烟道某处测出的RO2、O2、CO值可求出该处的干烟气容积Vgy和过量空气系数α的值,据此分析燃烧工况及确定烟道的漏风情况。
2、什么是实际空气量?
为什么按实际空气量供应空气?
实际空气量等于理论空气量加过量空气。
燃料在炉内燃烧时,可燃质空气中氧气很难达到理想的混合,如仅按理论空气量供应空气,必然有一部分可燃质得不到氧或缺氧燃烧,使不完全燃烧损失增大。
因此,应按实际空气量供应空气,增加两者混合机会,减少不完全燃烧损失。
七、计算题
1、某锅炉燃京西无烟煤,其特性如下:
Cdaf=94%,Hdaf=1.4%,Odaf=3.7%,Ndaf=0.6%,Sdaf=0.3%,Aar=24%,Mar=4%。
燃料特性系数β=0.024,当过量空气系数为1.1时,求实际空气量。
(1)先求收到基成分:
干燥无灰基换算到收到基的系数为:
(100-Aar-Mar)/100=(100-24-4)/100=0.72
则收到基成分为Car=0.72×
Cdaf=0.72×
94=67.68%
Har=0.72×
Hdaf=0.72×
1.4=1.008%
Oar=0.72×
Odaf=0.72×
3.7=2.664%
Nar=0.72×
Ndaf=0.72×
0.6=0.432%
Sar=0.72×
Sdaf=0.72×
0.3=0.216%
(2)求理论空气量:
V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar
=0.0889(67.68+0.375×
0.216)+0.265×
1.008-0.0333×
2.664
=6.202Nm3/kg
(3)求实际空气量:
VK=α×
V0=1.1×
6.202=6.8226Nm3/kg
实际空气量VK=6.8226Nm3/kg
2、某锅炉燃煤的特性系数β=0.11,运行中测知省煤器前后的RO2值分别为14.3%及14%,(或O2值分别为4.3%及4.6%)。
求该省煤器处的漏风系数。
解
(一):
RO2max=21/(1+β)=21/(1+0.11)=18.92%
α′=RO2max/RO2′=18.92/14.3=1.323
α″=RO2max/RO2″=18.92/14=1.351
Δα=α″-α′=1.351-1.323=0.028
解
(二):
α′=21/(21-O2′)=21/(21-4.3)=1.257
α″=21/(21-O2″)=21/(21-4.6)=1.280
Δα=α″-α′=1.280-1.257=0.023
省煤器漏风系数Δα=0.023或0.028
Vy=6.5Nm3/kg,VH2O=0.5Nm3/kg,VRO2=0.9Nm3/kg,VCO2=0.24Nm3/kg,求三原子的容积份额。
rRO2=VRO2/Vy=0.9/6.5=0.1385rH2O=VH2O/Vy=0.5/6.5=0.0769
r=rRO2+rH2O=0.1385+0.0769=0.2154
r=0.2154
第四章锅炉热平衡
1.最佳过量空气系数:
(q2+q3+q4)之和为最小时的过量空气系数。
2.排烟热损失q2:
锅炉中排出烟气的显热所造成的热损失。
3.机械不完全燃烧损失q4:
由于飞灰、炉渣和漏煤中的固体可燃物未放出其燃烧热所造成的损失。
4.化学未完全燃烧损失q3:
锅炉排烟中含有残余的可燃气体未放出其燃烧热所造成的损失。
5.正平衡热效率:
锅炉有效利用热量占单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分数。
6.反平衡热效率:
将输入热量作为100%求出锅炉的各项热损失从百分之百中减去各项热损失后所得的效率。
7.锅炉有效利用热:
单位时间内工质在锅炉中所吸收的总热量。
8.锅炉燃料消耗量:
单位时间内锅炉所消耗的燃料量。
二、判断题
1、在正常运行情况下,煤粉炉的q4是大于q2的。
2、锅炉蒸发量越大,其散热损失q5则越大。
3、锅炉的有效利用热包括水、蒸汽、空气在锅炉中吸收的热量。
4、为了减少锅炉的排烟热损失,应把排烟温度降得越低越好。
5、当前火力发电厂普遍采用反平衡法计算锅炉热效率。
6、排烟热损失是指排出烟气和飞灰显热所造成的损失。
1、写出锅炉热平衡式的两种表达式,并说明式中各项名称是什么?
锅炉热平衡的两种表达式为:
Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/kg
100=q1+q2+q3+q4+q5+q6%
在以上两式中:
Qr为输入热量,kJ/kg
Q1或q1-------有效利用热量,kJ/kg或%
Q2或q2-------排烟热损失,kJ/kg或%
Q3或q3-------气体(化学)不完全燃烧热损失,kJ/kg或%
Q4或q4-------固体(机械)不完全燃烧热损失,kJ/kg或%
Q5或q5-------散热损失,kJ/kg或%
Q6或q6-------灰渣物理热损失,kJ/kg或%
2、提高锅炉热效率时为什么不能把排烟温度降得很低?
降低排烟温度可以降低排烟热损失,提高锅炉热效率,节约燃料消耗量,但降低排烟温度必须增加尾部受热面,增加了锅炉的金属消耗量和烟气流动阻力。
另一方面,由于烟温太低会引起尾部受热面酸性腐蚀,特别是燃用硫分较高的燃料时,这种腐蚀更为严重。
因此提高锅炉效率不能把烟温降的过低。
D=410t/h,h((gq=3475kJ/kg,hgs=963kJ/kg,锅炉排污率为2%,hpw=1340kJ/kg,各项损失之和Σq=9.5%,其中q4=1.5%,燃料的低位发热量Qarnet。
p=20935kJ/kg
(1)锅炉的计算燃煤量和标准燃煤量。
(2)若理论空气量V=5.5Nm3/kg,过量空气系数α=1.2,计算每小时送入锅炉的空气量。
锅炉热效率为:
η=100-Σq=100-9.5=90.5%
锅炉有效利用热量为:
Q=D(h((gq-hgs)+DPW(hpw-hgs)
=410×
103×
(3475-963)+410×
0.02×
(1340-963)
=1033011.4×
103kJ/h
实际燃煤量为:
B=Q/(Qarnet。
p×
η)×
100
103/(20935×
90.5)×
=54.523t/h
计算燃煤量为:
Bj=B(1-q4/100)
=54.523×
(1-0.015)
=53.705t/h
标准燃煤量为:
20935/29270=38.997t/h
每小时送入锅炉的空气量为:
V=Bjαv0=53.705×
1.2×
5.5=354453Nm3/h
D=670t/h,h((gq=3475kJ/kg,hgs=1005kJ/kg,Dzq=580t/h,
h((zq=3517kJ/kg,h(zq=3056kJ/kg,各项损失之和Σq=10%,其中q4=1.5%,燃料的低位发热量Qarnet。
p=16747kJ/kg。
锅炉燃煤量,计算燃煤量和标准燃煤量。
η=100-Σq=100-10=90%
Q=D(h((gq-hgs)+Dzq(h((zq-h(zq)
=670×
(3475-1005)+580×
(3517-3056)
=1922280×
103/(16747×
90)×
=127.537t/h
=127.537×
=125.624t/h
16747/29270=72.971t/h
第五章煤粉制备
1.煤粉细度:
煤粉由专用筛子筛分后,残留在筛子上面的煤粉质量a占筛分前煤粉总质量的百分数。
定义式为R=a/(a+b)×
100%
2.煤粉经济细度:
从燃烧与制粉两个方面综合考虑,使得三项损失q4+qn+qm之和为最小时所对应的煤粉细度。
3.煤的可磨性系数:
在风干状态下,将相同质量的标准煤和实验煤由相同的粒度磨制到相同的细度时所消耗的能量之比。
4.钢球充满系数:
球磨机装载的刚球堆积容积与球磨机筒体容积的比值。
5.最佳磨煤通风量:
从磨煤与通风两个方面衡量,当钢球装载量不变时,磨煤电耗Em与通风电耗Etf总和为最小时所对应的通风量。
6.直吹式制粉系统:
磨煤机磨好的煤粉直接全部吹入炉膛燃烧的制粉系统,其制粉量等于锅炉耗粉量并随锅炉负荷变化而变化。
7.储仓式制粉系统:
磨煤机磨好的煤粉先储存在煤粉仓中,然后再根据锅炉负荷的需要,从煤粉仓经给粉机送入炉膛燃烧的制粉系统。
8.一次风:
携带煤粉进入炉膛的热空气。
9.二次风:
为补充燃料燃烧所需的氧,经燃烧器进入炉膛的纯净的热空气。
10.三次风:
在中间储仓式制粉系统的热风送粉系统中,携带细粉的磨煤乏气由专门的喷口送入炉内燃烧,称为三次风。
11.磨煤出力:
单位时间内,在保证一定的原煤粒度和煤粉细度的条件下,磨煤机所能磨制的原煤量。
12.干燥出力:
单位时间内,磨煤系统把煤由最初的水分Mar干燥到煤粉水分Mmf时所能干燥的原煤量。
三、选择题
1、对于无烟煤,为有利燃烧,要求煤粉经济细度R90。
(2)
(1)大些好
(2)小些好(3)与褐煤相同
四、判断题
1、无烟煤煤粉经济细度R90小于褐煤煤粉的经济细度R90。
2、褐煤煤粉经济细度R90大于烟煤煤粉的经济细度R90。
3、中间储仓式制粉系统都是负压系统。
4、风扇磨煤机不能采用中储式制粉系统。
5、煤的挥发分含量越高,其爆炸的可能性越大。
6、煤粉的R90值越大,则说明煤粉越细。
7、煤粉的经济细度是指q2+q3+q4之和为最小时的细度。
8、挥发分较高的煤种常采用乏气送粉系统。
1、什么是煤粉的经济细度?
并绘曲线说明煤粉经济细度是如何确定的?
从燃烧和制粉两个方面考虑,使燃烧损失q4与制粉电耗qE和金属磨耗qm三者之和为最小时所对应的煤粉细度,称为煤粉的经济细度。
从燃烧技术上讲,希望煤粉细些。
煤粉越细,则越容易着火并达到完全燃烧,q4损失越小;
但对制粉设备而言,制粉电耗与金属磨损增大,因此,应使q4与制粉电耗和金属磨耗三者之和为最小。
若将制粉电耗与金属磨耗两者合称磨煤消耗,并将三者折算成相同的单位,则通过下图可确定煤粉的经济细度。
2、比较中间储仓式与直吹式制粉系统的优缺点?
(1)直吹式系统简单,设备部件少,布置紧凑,耗钢材少,投资省,运行电耗也较低;
中间储仓式系统部件多、管路长,系统复杂,初投资大。
且系统在较高负压运行,漏风量较大,因而输粉电耗较大。
(2)中间储仓式系统中,磨煤机工作对锅炉影响小,机组运行可靠性较高;
而直吹式系统中,磨煤机的工作直接影响锅炉的运行工况,机组运行可靠性较低。
(3)当锅炉负荷变化时,需要调整燃料量,储仓式系统只要调节给粉机就能满足需要,既方便又灵敏。
而直吹式系统要从改变给煤量开始,经过整个系统才能改变煤粉量,因而惰性较大。
(4)负压直吹式系统中,燃烧需要的全部煤粉都经过排粉机,因此排粉机磨损严重。
而在中间储仓式系统中,只有含少量细粉的乏气流经排粉机,故它的磨损较轻。
(5)直吹式系统都属于乏气送粉方式,只适合于高灰分煤种,而中间储仓式系统可采用热风送粉方式,来改善劣质煤及低挥发分煤的着火与燃烧的条件。
3、煤粉水分对制粉系统工作及锅炉燃烧有何影响?
运行中如何控制其值的大小?
煤粉水分是衡量煤粉品质的重要指标之一。
煤粉水分过高,煤粉易粘结在管壁及煤粉仓壁上使煤粉流动性减弱,严重时造成煤粉仓和煤粉管道堵塞;
在炉内着火推迟,使炉温降低,燃烧损失增大;
煤粉水分过高,使磨煤机内部的平均水分增大,脆性减弱,磨煤出力因而下降。
但是煤粉过于干燥,对褐煤、烟煤将增加自燃与爆炸的危险性。
运行中煤粉水分是通过磨煤机出口气粉混合物的温度来反映,控制磨煤机出口温度,即可防止煤粉水分过大或干燥过度。
4、什么是磨煤出力与干燥出力,它们之间有什么关系?
磨煤出力是指单位时间内,在保证一定的煤粉细度的条件下,磨煤机所能磨制的原煤量。
干燥出力是指磨煤系统单位时间内,将原煤由最初的水分干燥到煤粉水分所能干燥的原煤量。
制粉系统的干燥出力与磨煤出力要相适应,如果干燥出力小于磨煤出力,使系统只能按照干燥出力运行,就不能充分发挥磨煤机的潜力,使之低出力下运行,磨煤单位电耗增加。
要保证磨煤出力,就必须提高干燥出力,即提高干燥剂的量或提高干燥剂温度。
如果干燥出力大于磨煤出力,会使磨煤机出口的温度升高,易引起制粉系统的爆炸,因此要通过调整干燥剂的成分配比,降低磨煤机进口前干燥剂温度,以保证干燥出力满足磨煤出力。
第六章燃烧原理和燃烧设备
1.动力燃烧区:
燃烧速度主要取决于化学反应速度(化学条件),而与扩散速度关系不大的燃烧工况。
2.扩散燃烧区:
燃烧速度主要取决于氧的扩散条件,而与温度关系不大的燃烧工况。
3.过渡燃烧区:
燃烧速度既取决于化学反应条件又取决于扩散混合条件的燃烧工况。
4.着火热:
使煤粉一次风气流从入炉前的初始温度加热到着火温度所吸收的热量。
5.炉膛容积热负荷:
每小时送入炉膛单位容积的平均热量。
6.炉膛截面热负荷:
每小时送入炉膛单位截面积的平均热量。
7.燃烧器区域炉壁热负荷:
按燃烧器区域单位炉壁面积折算,每小时送入炉膛的平均热量。
8.结渣:
具有粘性的灰渣粘附在炉膛或高温受热面上的现象。
9.高温腐蚀:
指水冷壁、过热器等高温受热面,在高温烟气环境下,管外壁产生的腐蚀。
二、填空题
1、影响化学反应速度的因素有温度、反应物质浓度、反应空间的总压力。
2、不同的燃料,其活化能E不同。
E越大,反应速度就越慢。
3、不同的燃料,着火温度不同,烟煤的着火温度要比无烟煤的低。
4、煤粉在炉内的燃烧过程大致经历三个阶段,即着火前的准备阶段、燃烧阶段和燃尽阶段
阶段。
5、燃烧处于动力燃烧区时,为强化燃烧应提高温度;
处于扩散燃烧区时应通过提高碳粒与气流的相对速度或减小碳粒直径来提高燃烧速度。
6、和烟煤相比无烟煤其着火温度较高,要保证良好着火与燃烧其一次风温应高些,一次风率较小,一次风速应低,煤粉磨的应细。
7、对于无烟煤和烟煤相比,其容积热负荷qV值应取小些,截面热负荷qF应取大些,若采用直流燃烧器时应采用分级配风型。
8、煤粉迅速而又完全燃烧的条件有相当高的炉温、合适的空气量、良好的混合和足够的炉内停留时间。
9、和直流射流相比,旋转射流射程短,衰减快,后期混合能力差,适合于高挥发分煤。
10、煤粉气流着火热源来自两个方面,一方面是卷吸炉内高温烟气对流加热,另一个方面是炉内高温火焰辐射加热。
11、旋流燃烧器常用的布置方式有前墙布置、两面墙布置和炉顶布置等。
12、直流燃烧器的布置常用四角布置方式。
13、旋转射流的旋转强度越大,射流扩散角越大,射程越短。
当射流强度大到一定程度,易产生飞边现象。
三、问答题
1、煤粉燃烧分为哪几个阶段?
各阶段的主要特点是什么?
煤粒在炉内的燃烧过程大致可分为着火前的准备阶段,燃烧和燃尽阶段。
着火前的准备阶段的主要特点是:
煤粒受热后首先是水分蒸发,有机物分解,挥发分析出,同时煤粉气流的温度逐渐升高到达着火温度,此阶段是一个吸热阶段;
燃烧阶段的主要特点是:
首先是挥发分着火燃烧,燃烧放出的热量使煤粒温度升高,紧接着是焦碳的着火燃烧,此阶段是一个强烈的放热阶段;
燃尽阶段的主要特点是:
在燃尽阶段未燃尽的被灰包裹的少量焦碳继续燃烧,碳粒变小,表面形成灰壳,此时在氧气供应不足,混合较差,温度较低的情况下燃烧,它是一个较弱的放热阶段。
2、什么是结渣?
并说明结渣有哪些危害?
应怎样防止?
具有粘性的灰渣,粘附在炉膛或高温受热面上的现象称为结渣。
其危害是:
炉膛受热面结渣,使并列管受热不均,将导致水循环故障及过热器热偏差大;
使炉膛出口烟温上升,锅炉蒸发量降低和过热蒸汽超温;
炉膛上部结渣,渣块掉下来可能砸坏水冷壁管,冷灰斗严重结渣,将堵塞排渣口,使锅炉被迫停炉。
对流受热面结渣,使传热减弱,工质吸热量减少,排烟温度升高,锅炉热效率降
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