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锅炉运行讲座讲课大纲：一、 锅炉基本概念二、 锅炉本体三、 燃料及其主要特性四、 制粉系统五、 风烟系统六、 汽水系统七、 蔬放水系统八、 锅炉启停九、 锅炉运行调整十、 事故处理一、锅炉基本概念 锅炉是将燃料产生的热能用来加热工质，使之达到一定参数的设备。锅炉最广泛的用途是将净化的水加热转变为蒸汽，故在英文资料中也称为蒸汽发生装置。在火力发电厂中，锅炉产生高温高压蒸汽，推动汽轮机、带动发电机发出电能，实现将一次能源转化为二次能源的能量转化过程。所以，锅炉、汽轮机、发电机是火力发电厂的三大主要设备。锅炉设备包括锅炉本体和辅助设备两个部分。锅炉本体由“锅”和“炉”两大部分组成。“锅”就是锅炉的汽水系统管子，由省煤器、汽包下降管、水冷壁、过热器和再热器等设备组成；“炉”就是锅炉的燃烧系统和构架，由炉膛、风道、烟道、燃烧器和锅炉钢架等组成。锅炉辅助设备是指锅炉本体以外但必不可少的设备，包括输煤、制粉、通风、排烟、给水、除尘、除灰、热工仪器仪表和水处理设备等。锅炉按用途可分为电站锅炉、工业锅炉、船用锅炉和生活锅炉等；按燃料可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉和垃圾锅炉等；按容量可分为大型锅炉、中型锅炉、小型锅炉等；按蒸汽压力可分为低压锅炉（p2.45Mpa）、中压锅炉（p=2.944.90Mpa）、高压锅炉（p=7.8410.8Mpa）、超高压锅炉（p=11.814.7Mpa）、亚临界锅炉（p=15.719.6Mpa）、超临界锅炉（p22.12Mpa）；按排渣方式可分为固态排渣锅炉和液态排渣锅炉。锅炉参数是指锅炉的容量、锅炉出口蒸汽压力、蒸汽温度和进口给水温度。锅炉的容量用额定蒸发量来表示，是指锅炉在额定的出口蒸汽参数和进口给水温度以及在保证效率的条件下，连续运行时所必须保证的蒸发量，其单位为t/h。锅炉出口蒸汽压力和温度是指锅炉主蒸汽阀出口处（或过热器出口集箱）的过热蒸汽压力和温度。进口给水温度是指省煤器进口集箱处的给水温度。我国300MW火电机组锅炉容量和参数是：蒸发量为9241025t/h，过热蒸汽压力为16.8Mpa或17.5Mpa，过热汽温/再热汽温为540/540或555/555，给水温度为250280.锅炉给水转变为过热蒸汽的汽化过程要经过预热、汽化、过热三个阶段。为了提高蒸汽动力循环的效率，现代电站锅炉水的汽化，还有第四个阶段再热阶段，这就是：锅炉产生的过热蒸汽送到汽轮机高压缸膨胀做功后，蒸汽的压力和温度都降低了，再将这些蒸汽送回到锅炉中加热，即再热，然后又送到汽轮机的中、低压缸去继续做功。水汽化的四个阶段，分别在锅炉各种受热面中进行。预热阶段主要在省煤器中进行，汽化阶段主要在蒸发受热面（水冷壁）中进行，过热阶段在过热器中进行，再热阶段在再热器中进行。蒸汽参数不同，则各个受热面吸热量分配也就不同。这可从图1-1-1所示的工质焓值与压力、温度的关系曲线看出：图1-1-1 工质焓值与压力、温度的曲线随着压力增加，BA曲线所示的饱和水焓i，不断增加，到临界压力时达到最大值；而干饱和蒸汽i， 则沿CA曲线先增加到最大值（当压力在3Mpa时），然后逐渐下降，达10Mpa后快速下降，到临界压力时与饱和水焓相同。过热蒸汽焓i随压力增加而略有降低，而随蒸汽温度升高增加。图中下方斜线为给水焓，按电站锅炉参数系列标准，随压力增加而增大。但由图可见：随着压力增大，给水焓线DE与饱和焓曲线BA之间的差值增大，即加热所需的吸热量增加，也就是要布置更多的省煤器受热面；曲线CA和BA之间的差值减小，即蒸发量所需的吸热量减少，蒸发受热面的需要量减少，到临界压力时，蒸发吸热为零。在同样的过热蒸汽温度下，线FG与CA之间的差值随压力增加而略有增大，但从提高电厂郎肯循环效率出发，过热蒸汽温度必然随压力增加而提高，这样锅炉内的过热吸热量大为增加，也就是要布置更多的过热受热面。与蒸发受热面减少相适应，要以屏式过热器的型式将过热受热面或再热受热面放入炉膛内，以维持炉内热平衡，控制炉膛出口烟温。简而言之，随着蒸汽压力的提高，水汽化过程预热增加，蒸发热减少，过热增加。300MW机组锅炉的预热、蒸发热、过热、再热的比例大约为22%、28%、35%、15%。二、 锅炉本体设备（一） 大型锅炉本体布置型式锅炉本体的布置型式是指锅炉膛与炉膛中的辐射受热面及对流烟道与其中的各种对流受热面之间的相互关系及相对位置。锅炉本体的布置型式既与锅炉的容量、参数有关，又与锅炉所用的燃料性质以及钢材、地皮价格有关。由于具体条件不同，会有许多不同的布置型式。大型锅炉常见的本体布置型式有以下几种：图1-2-1 锅炉本体的典型布置（a）型；（b）形；（c）T型；（d）塔形；（e）半塔形；（f）箱形一、型布置在燃用煤粉的自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉中，广泛采用这种布置型式。它是用炉膛组成上升烟道，用对流烟道组成水平烟道和垂直下降烟道的锅炉布置型式，如图1-2-1（a）所示。形布置的主要优点是：（1）锅炉的排烟口在下部，因此，转动机械和笨重设备，如送风机，引风机及除尘器都可布置在地面上，可以减轻厂房和锅炉构架的负载。（2）锅炉及厂房的高度较低。（3）在水平烟道中可以采用支吊方式比较简单的悬吊式受热面。（4）在尾部垂直下降烟道中，受热面易布置成逆流传热方式，强化对流传热。（5）下降烟道中，气流向下流动，吹灰容易并有自吹灰作用。（6）尾部受热面检修方便。（7）锅炉本身以及锅炉和汽轮机之间的连接管道都不太长。但这种型式也有缺点，主要有：（1）占地面积大。（2）由于有水平烟道，使锅炉构架复杂，而且不能充分利用其所有空间来布置受热面。（3）由于有水平烟道，烟气在炉内流动要经两次转弯，造成烟气在炉内的速度场、温度场和飞灰浓度场不均匀，影响传热效果，并导致对流受热面局部飞灰磨损严重。（4）由于锅炉高度低，又要求下降烟道与锅炉高度基本相近，因而在大容量锅炉中，在尾部烟道中要布置足够的尾部受热面便有困难，特别是在燃用低发热值的劣质煤时更显得突出。2、形布置形布置实质上是形布置的一种改进，这种布置如图1-2-1（b）所示，形布置只是取消了形布置中的水平烟道，其他则大致相同。因此，它保留了形布置的许多优点，但却布置紧凑，可以节省钢材，而且占地面积小；但尾部受热面的检修不方便。大容量锅炉如果采用管式空气预热器时，因为不便支吊，而且尾部烟道高度不够，就不宜采用这种布置。但如果采用回转式空气预热器时，则采用这种布置型式比较适宜。如果要采用管式空气预热器，为解决尾部受热面布置不下的困难，也可将尾部烟道对称地分成左右两个，形成T形布置，如图1-2-1（c）所示。3、塔形布置图1-2-1（d）为塔形布置方案，下部为炉膛，对流烟道就布置在炉膛上方，锅炉本体形成一个塔形，它的优点如下：（1）占地面积小。（2）取消了不宜布置受热面的转弯室，烟气流动方向一直向上不变，可以大大减轻对流受热面的局部磨损，因此，对燃用多灰分燃料特别有利。（3）锅炉本身有自身通风作用，烟气流动阻力也较小。（4）对流受热面可以全部水平布置，易于疏水。但这种方案也有如下缺点：（1）锅炉本体高度很高，过热器、省煤器、再热器等对流受热面都布置在很高位置，连接的汽水管道较长。（2）空气预热器、送风机、引风机及除尘器等笨重设备都布置在锅炉顶部，加重了锅炉构架和厂房的负载，因而使造价增大。（3）安装及检修均较复杂。根据我国具体情况，常不采用这种方案，但在燃用灰分很多的固体燃料时，也有采用这种布置的。为了减轻转动机械及笨重设备施加给锅炉构架的负载，便把空气预热器、送风机、引风机、除尘器及烟囱等都布置地在面，形成半塔形布置，如图1-2-1（e）所示。我国河南某厂安装的由比利时提供的配300MW机组的924t/h燃煤锅炉便采用这种半塔形布置。4、箱形布置箱形布置，其下部为炉膛，上部分隔成两个串联的对流烟道，形成一个箱形的结构，如图1-2-1（f）所示。箱形布置主要用于燃油或燃气锅炉，因为炉膛容积可以相对减少，又可节省或简化凝渣管束。（二） 锅炉型式及特点 锅炉型式按工质在蒸发受热面中的流动特点，可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉和复合循环锅炉四种。1、自然循环锅炉自然循环锅炉蒸发受热面中的工质是靠水和蒸汽的密度差产生的压头而循环流动的。锅炉的工作压力越高，密度差越小，压头就越小，故高压以上的锅炉在设计布置水冷壁回路时要根据炉内热负荷分布规律适当分成独立回路，以保证循环可靠。自然循环锅炉有以下特点：（1）水冷壁靠自然循环的工质来冷却；（2）锅筒成为蒸发受热面与过热器之间的固定分界点；（3）铜筒有较大的蓄热能力，可允许在给水、燃料和蒸发量之间存在一定的不协调，自动控制要求相对低些；（4）给水带入的盐分要在锅筒中浓缩，以排污的方式除去；（5）由于厚壁锅筒的加热与冷却不易均匀，筒壁温差限制了锅炉的启停速度。 （6）汽包锅炉的金属消耗量较大，成本较高。300MW自然循环锅炉结构简图参见图1-2-2。图1-2-2 1025t/h亚临界参数自然循环锅炉简图1-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。2、强制循环锅炉强制循环锅炉又称控制循环锅炉，它是在自然循环锅炉基础上发展起来的。因此，在结构和运行特性等许多方面都与自然循环锅炉有相似之处。强制循环锅炉也有汽包，其主要差别是：自然循环主要依靠汽水密度差使蒸发受热面内工质自然循环，随着工作压力的提高，水汽密度差减少，自然循环的可靠性降低；但强制循环锅炉，由于主要依靠锅水循环泵使工质在水冷壁中作强迫流动，不受锅炉工作压力的影响，既能增大流动压头，又能控制各个回路中的工质流量。强制循环锅炉虽然比自然循环锅炉只多用了几个锅水循环泵，但用了循环泵，可以给锅炉的结构和运行带来一系列重大的变化。在结构上，蒸发受热面就不一定采用垂直上升的型式；运行上由于在低负荷或启动时可以利用水的强制流动，使各承压部件得到均匀加热，因此可以大大提高启动及升、降负荷时的速度。3、直流锅炉给水靠给水泵压头在受热面中一次通过，产生蒸汽的锅炉称为直流锅炉。直流锅炉的特点是没有汽包，整台锅炉由许多管子并联，然后用集箱串联连结而成。在给水泵压头的作用下，工质一次顺序通过加热、蒸发和过热受热面，进口工质为水，出口工质为过热蒸汽。由于工质的运动是靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉中，一切受热面中工质都是强制流动的。4、复合循环锅炉复合循环锅炉是美国燃烧工程公司（CE）在苏尔寿公司的协助下，在亚临界参数强制循环锅炉取得经验的基础上，发明了超临界压力锅炉在低负荷时炉膛水冷壁系统工质进行再循环，而到高负荷时自动切换成直流锅炉这样一种新运行方式的锅炉。复合循环锅炉的优点是：（1）水冷壁质量流速可按循环泵切除时的负荷选取，故可选用较低的数值，以减少流动阻力；（2）启动流量低，启动系统的容量可按循环泵的起始工作点考虑，锅炉的最低负荷也可降到10%额定负荷；（3）水冷壁工况改善，由于工质流量变化小，温度变化小，相应地减小了温度应力，有利于低负荷下运行；（4）由于质量流速可由循环泵容量来保证，可避免采用过小的水冷壁管径；（5）简化了启动旁路系统，便于滑压运行。三、 燃料及其主要特性燃料是指在燃烧过程中能够产生热量的物质。电厂锅炉是耗用大量燃料的动力设备，燃料的性质对锅炉工作的安全性和经济性有重大影响。对于不同的燃料，要采用不同为燃料方式和燃料设备。因此，对于运行人员来说，了解燃料的性质和特点是非常重要的。燃料按其状态可分为三类：即：固态、液态和气态。煤是我国电厂锅炉的主要燃料，本章主要介绍煤的成分和性质。煤是包括有机成分和无机成分等物质的混合物，其分子结构十分复杂。为了实用方便，都通过元素分析和工业分析来确定各物质的百分含量。煤中的元素组成，一般是指有机物中的碳（C）、氢（H）、氮（N）、氧（O）、硫（S）的含量而言。根据现有的分析方法，尚不能直接测定煤中有机物的化合物，因为其中大多数的化合物在进行分析时会逐渐分解。因此，一般是用测定煤的元素组成，即确定上述元素含量的质量百分比，作为煤的有机物的特性。煤的有机物的元素组成，并不能表明煤中所含的是何种化合物，也不能充分地确定煤的性质。但是，元素组成与其他特性相结合，可以帮助我们判断煤的化学性质。元素组成的变化往往代表着煤化程度的差别。随着煤化程度的提高，碳含量逐渐增加，氧含量则逐渐减少。氢的含量也随着煤化程度的增加而稍微下降。煤的元素组成是燃烧计算的依据。此外，煤的技术分类也与元素组成有一定关系。煤中元素组成的测定（元素分析），大多数借助燃烧，并设法测定燃烧生成物中该元素的含量，或加入某种化合物使被测成分转化为易于测定的物质等。元素分析是相当繁杂的。一般电厂只作工业分析，即按规定的条件将煤样进行干燥、加热或燃烧，以测定煤中的水分、挥发分和灰分。通过工业分析，能了解煤在燃烧时的某些特性。(一）煤的元素分析成分煤的元素分析成分包括：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）。其中碳、氢、硫是可燃的，其余都是不可燃的。这些成分并不是机械的混合物，而且呈复杂化合物存在于煤中。煤中各种成分的性质如下：（1）碳：碳是煤中最主要的可燃元素，也是煤中最基本的成分。地质年代越久远，其含碳量越高。其含量约占40%85%。每千克碳完全燃烧时可放出32700KJ的热量。碳是煤的发热量的主要来源。煤中一部分碳与氢、氮、硫等结合成挥发性有机化合物，其余部分则呈单质状态，称为固定碳。固定碳要在较高的温度下才能着火燃烧。煤中固定碳的含量愈高，就愈难燃烧。（2）氢：氢是煤中单位发热量最高的元素，含量大多在3%6%。氢的发热量很高，每公斤氢可放出约120103KJ的热量(当燃烧产物为水蒸汽时)。但是氢燃烧生成的物质还要吸收一部分热量蒸发为水蒸汽。所以煤中的氢燃料实际放出的热量要比上述数值低。煤中的氢，一部分与氧结合成稳定的化合物，不能燃烧；另一部分则存在于有机物中，在加热时发挥出氢气或各种碳氢化合物。这些挥发性气体较易着火燃烧。（3）氧：氧是煤中的杂质，不能产生热量。由于氧的存在，就使煤中的可燃元素含量相对减少。煤的氧有两部分，一部分是游离氧，它能助燃；另一部分以化合物状态存在，不能燃烧。（4）氮：氮也是煤中的杂质，其含量约占0.5%1.5%，对锅炉工作影响不大。氮在燃烧时会或多或少地转化为氧化氮（NOx），造成大气污染。（5）硫：煤中硫由有机硫、黄铁矿中的硫和硫酸盐中的硫三部分组成。前两种硫可以燃烧而构成所谓的挥发分或可燃硫SR，后一种不能燃烧而算入灰分之内。每千克硫完全燃烧时可放出热量9040KJ。（二）煤的工业分析成分 各种元素在煤的燃烧过程中，大都不是单质燃烧，而是可燃元素与其他元素组成复杂的高分子化合物参与燃烧。在煤的着火和燃烧过程中，煤中各种物质的变化是：首先水分被蒸发出来，接着煤中氢、氮、硫及部分碳组成的有机化合物便进行热分解，变成气体挥发出来，这些气体称为挥发分。挥发分析出后，剩下的便是焦炭。焦炭就是固定碳和灰分的组成物。燃料的元素分析是比较复杂的，所以火力发电厂常采用工业分析法。工业分析是在一定的实验条件下测得的：把煤试样放在烘干箱内，保持102105约两小时后，试样所失去的重要占原试样重要的百分数，即为该煤的水分；失去水分的煤试样置于密闭的条件下，加热到85020，这时挥发性气体不断析出，7分钟后，煤失去的重量占原试样（未烘干加热前）重要的百分比，即为该煤的挥发分；去掉水分和挥发分后，煤的剩余部分成为焦碳。焦碳是由固定碳和灰分组成的。将焦碳放在80020下灼烧（不出现火焰），到重量不再变化时，取出来冷却，这时焦碳失去的重要就是固定碳的重量，剩余部分则是灰分重量。这两个重量各占原试样重量的百分数，即是固定碳和灰分在煤中含量。煤的成分和组成可参见图1-3-1收到基(ar)空气干燥基(ad)干燥基(d) 干燥无灰基(daf) 碳氢 氧氮硫 ACHONSW内 W外 灰分 固定碳 挥发分 水分焦碳 挥发性物质图1-3-1 煤的成分及其与各种成分基准之间的关系 说明：收到基用于煤炭销售及物质平衡、热平衡与热效率计算；空气干燥基用于试验室分析；干燥无灰基用于比较煤碳质量，计算灰分、硫分含量；干燥无灰基用于了解和研究煤中的有机物。（三）几种主要动力煤种的特点1、无烟煤（Vdaf=510%） 无烟煤俗称白煤。它具有明亮的黑色光泽，机械强度一般较高，不易研磨，结焦性差。无烟煤含碳量很高，杂质又很少，故发热量较高，大致为2100025000KJ/kg。但由于挥发分很少（Var=812%），故难以点燃。燃烧时火焰很短，燃烬也较困难。无烟煤贮存时不会自燃。2、贫煤（Vdaf=1020%）贫煤是变质程度最高的烟煤，作为动力燃料，它的性质界于无烟煤和烟煤之间，而且与挥发分含量有关，Vdaf较低的贫煤，在燃烧性方面比较接近无烟煤。发热量大于 18800 KJ/kg。 3、烟煤（Vdaf=2040%）烟煤的挥发分较多，水分和灰分较少，故发热量较高。某些烟煤由于含氢量较多，其发热量甚至超过无烟煤。但也有部分烟煤因灰分较多使其发热量降低。烟煤容易着火和燃烧。对于挥发分超过25%的烟煤，要防止贮存时发生自燃，制粉系统要考虑防爆措施。对于多灰分的劣质烟煤还要考虑受热面的积灰、结焦和磨损等问题。发热量大约 1100019700 KJ/kg，甚至更高。4、褐煤（Vdaf=4050%）褐煤的外表呈棕褐色，似木质。挥发分在37%以上，有利于着火。但褐煤水分和灰分都较高，发热量较低，一般小于16750KJ/kg。对于褐煤也应该注意贮藏中发生自燃的问题。 此外，在固体动力燃料中还有泥煤、油页岩和煤矸石等等，这里不一一叙述。（四）燃料的主要特性1、发热量单位质量或容积的燃料完全燃烧时所放出的热量，称为燃料的发热量（或称为热值）。燃料的发热量有高位和低位之分。高位发热量包括了燃烧产物中全部水蒸汽凝结成水所放出的汽化潜热。但是，在一般的锅炉排烟温度（110160）下，烟气中的水蒸汽通常不会凝结，在这种情况下，燃料所放出的热量为低位发热量。高位发热量减去水蒸汽的汽化潜热就等于低位发热量。两者之间的关系为： ）式中 、燃料收到基的低位发热量和高位发热量，KJ/kg；、燃料收到基的氢和水分含量，%r 水的汽化潜热，通常取r =2500KJ/kg。在锅炉计算中，为了校验所得到元素成分的可靠性，常用经验公式计算燃料的发热量，再与实测的发热量相比较，若两者之差小于4190KJ/kg，可认定元素分析结果是准确的。燃料的成分以质量百分数来表示，但有时对某些成分来说，用相对值（即折算成分）表示更能反应出它对锅炉工作的影响。所谓折算成分，就是相对应于每4190KJ/kg发热量的成分： 式中，、分别为折算水分、折算硫分和折算灰分，%。当燃料的折算成分8%，0.2%，4%时，分别称为高水分，高硫分和高灰分燃料。各种煤的发热量差别很大，低的约为8370KJ/kg，高的可达29310KJ/kg或更高。为了便于电厂煤耗的计算以及厂矿计划的编制，规定以低位发热量=29310 KJ/kg（7000kcal/kg）的煤作为标准煤。电厂煤耗常以标准煤耗计算。2、灰的性质灰的性质主要是指灰的熔化性和烧结性。熔化性影响炉内运行工况，烧结性则影响对流受热面，特别是过热器的积灰性能。当燃料在炉内燃烧时，在高温的火焰中心，灰心一般处于熔化或软化状态，具有粘性。这种粘性的溶化灰粒，如果接触到受热面管子或炉墙，就粘结于其上，即所谓的结渣，并影响固态排渣炉的正常运行。相反对于液态排渣炉的燃烧室（或炉膛的溶渣段），却希望灰渣保持着熔化的流动状态，以便能顺利地从炉底的排渣孔排出。煤灰的成分按其化学性质，可分为酸性氧化物和碱性氧化物。酸性氧化物包括SiO2、A12O3和TiO2；碱性氧化物则有Fe2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O等。灰中酸性成分增加，会使灰熔点升高。当酸性成分超过8085%时，灰往往是难熔的。相反，灰中碱性氧化物增加，则使灰熔点下降。不同的煤具有不同的灰熔点，而同一种煤的灰熔点也不是固定不变的。这与灰分的各种成分、灰分所处的周围介质条件、灰含量的多少有关。关于灰分的熔化性质，目前都用对特定的灰锥体逐渐加热的试验方法来确定其三个温度指标：（1） 变形温度（DT），是指锥顶变圆或开始倾斜；（2） 软化温度（ST）灰锥顶端由于弯曲而触及锥底平面或整个灰锥变成球体形时的温度；（3） 熔化温度（FT），灰锥完全熔化为液态并能在底面上流动的温度。 以上三个指标是表明灰分熔化特性的数据，可用来判断煤在燃烧过程中结渣的可能性。实践表明，对固态排渣炉，当灰的软化温度ST 1350时，造成炉内结渣的可能性不大。为了避免炉膛出口处结渣，炉膛出口烟气温度应低于软化温度ST，并至少留出50100的余量。 灰的熔化性质的试验方法是将灰制成其底为等边三角形的锥体，等边三角形的边长为7mm，锥体高度为20mm。然后放在灰熔点测定装置中逐渐加热，根据灰锥的状态变化来确定上述三个温度指标，以表示灰的熔化性质。灰分在DT ，ST ，FT三个温度时，灰锥的变形情况如图1-3-2所示。图1-3-2 灰锥的变形情况灰的熔化性质与灰的成分有关。不同煤种成分组成不同的灰熔点。但煤灰的组成成分很复杂，对它的熔点或变形特性，难以按煤灰的化学成分准确确定，但也有大致的规律，就是煤灰中高熔点灰成分越多，灰的熔点越高；反之，低熔点灰成分多则会降低灰熔点。在煤灰组成中有些是易熔化合物，主要是碱金属的化合物，它们的熔点都在1100左右。灰中难熔的成分有SiO2和A12O3，其熔点都在16002000之间。而铁的氧化物的熔点，则取决于它的化合形态，如氧化铁（Fe2O3）的熔点很高，为1560，但氧化亚铁（FeO）的熔点则只有1030。有些金属氧化物，如CaO，MgO，其本身熔点很高，约为26002800，但在高温和半还原性气氛中，会生成低熔点的共晶体，其熔点都在10001200之间。灰熔点也随烟风中含铁量的增加而下降。铁对灰熔点的影响还与周围气氛（炉内烟气）性质有关。当含铁量很小（小于5%）时，炉内气氛对灰熔点没有明显的影响；但当含铁量较大时，炉内气氛的影响就非常显著。在氧气气氛中，铁可能以Fe2O3形态存在，这时随着含铁量的增加，灰熔点增加；在还原性气氛中，Fe2O3会还原成FeO，灰熔点随含铁量的增加而迅速下降。3、可磨性系数作为一种脆性物质，煤在机械力的作用下可以被粉碎，因而产生新的自由表面。煤粉的表面积决定于颗粒的大小，煤粉越细其表面积越大。为了产生新的表面，必须克服分子间的结合力，因而磨制煤粉要消耗一定的能量（用E表示）。试验指出，粉碎物料所消耗的能量与新产生的表面积成正比，并与燃料性质有关。将不同种类的煤磨成细度相同的煤粉，消耗的能量是不同的，也就是说磨制过程的阻力不同。常用可磨性系数来表示煤的这种性质，它实际上是磨制阻力的倒数。煤的可磨性系数，又称可磨度，它表示煤是否易被磨碎的程度。将质量相等的标准燃料和待测燃料由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时，消耗能量的比值称为待测燃料的可磨性系数。由表示式中，分别为磨制标准燃料和待测燃料消耗的能量。标准煤为一种较难磨的煤，定义为。燃料越易磨，越大。我国广泛采用全苏热工研究所的测量方法测量煤的。一般1.2的煤为较难磨的煤。测定可磨性系数的目的在于：电厂运行时，利用它能估计磨煤机的实际出力，电耗以及制粉设备的磨损情况；在电厂设计时，根据它来选择磨煤机的型式，计算出磨煤机的出力和电耗。磨煤机的铭牌出力，都是按磨制无烟煤可磨性系数为1时设计的。而在现场，磨煤机的出力则是按磨制实际煤种而定的。一般估算原设计出力乘以现场实用的煤种的可磨性系数，即为磨制该煤种时的磨煤出力。（五）燃料成分对锅炉运行的影响 燃料的种类和特性对锅炉机组燃烧设备的结构选型、受热面布置以及对运行的安全性和经济性都有很大的影响。直接影响锅炉燃烧及运行稳定性和经济性的因素，主要是煤的工业分析成分，即挥发分、水分和灰分的影响。此外，灰的熔化性质及煤灰组成成分对炉膛结渣和受热面污染关系密切；煤中含硫会引起低温受热面的积灰和腐蚀，以下就这些方面分别予以分析说明。1、挥发分的影响挥发分是由各种碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等可燃气体，及少量的氧、二氧化碳和氮等不可燃气体所组成。固体燃料的挥发分含量与燃料的地质年代有密切关系。地质年代越短，即燃料的碳化程度越浅，挥发分含量便越高。这是因为煤中所含各种气体本身就有挥发性，埋藏时间越短，它受大自然干馏挥发得少，所以含量便大。而且不同地质年代燃料开始析出挥发分的温度是不同的。地质年代较短的燃料，不但挥发分含量多，而且在较低温度（200）下就迅速析出，例如褐煤。而地质年代长，挥发分含量少的无烟煤则要到400左右开始析出挥发分。挥发分含量越多的煤，越容易着火，燃烧也易于完全。这是因为：挥发分是气体可燃物，其着火温度较低，挥发分越多，其着火温度越低，使煤易于着火；挥发分多，相对未来煤中难燃的焦炭便少；大量挥发分析出，着火燃烧可以放出大量热量，造成炉内高温，在助于焦炭的迅速着火和燃烧，因而挥发分多的煤也较易于燃尽；挥发分是从固体燃料内部析出，它析出后使固体燃料具有孔隙性，挥发分越多，燃料颗粒的孔隙性越多，越大，使燃料与空气接触面增大，便于燃烧完全。挥发分对锅炉不投油最低稳燃负荷起着决定性的作用。一般应为：（1）无烟煤锅炉为6070%额定蒸发量；（2）贫煤、低挥发分烟煤、褐煤锅炉为5060%额定蒸发量；（3）高挥发分烟煤锅炉为3040%额定蒸发量；（来源于燃煤电站锅炉技术条件SD268-1988）2、水分的影响燃煤的水分含量对锅炉工作的影响很大。燃煤中水分多，燃烧时放出的有效热量便减少；水分多，会降低炉内燃烧温度，并增加着火热，因而可使着火推迟，甚至会使着火发生困难；在燃料燃烧后，燃料中水分吸热变成水蒸汽并随着烟气排入大气，增加烟气量而使排烟损失增大，降低锅炉热效率，且使吸风机电耗增大。水分多，也给低温受热面的积灰和腐蚀创造了外部条件；水分增大，对过热汽温造成影响，一般经验数据为，水分每增加1%，过热汽温会升高1.5；此外，原煤中过多的水分会给煤粉制备增加困难；水分多会造成原煤仓、给煤机和落煤管中粘结堵塞及磨煤机出力下降等不良后果。3、灰分的影响各种固体燃料都含有许多不能燃烧的矿物质，当燃料完全燃烧以后，这些矿物质便形成灰分。但是灰分的成分和质量与燃烧中不可燃的矿物质并不完全相同，在燃烧过程中它们是变化的。固体燃料灰分的主要成分是硅、铝、铁和钙以及少量的镁和钛、钾、钠等元素的化合物。各种煤中灰分含量差别很大，少的只有10%，而多有可达50%。此外，灰含量也与煤的开采、运输和贮藏条件有关。煤中灰分是有害成分。灰分含量增加，煤中可燃成分便相对减少，降低了发热量；当煤燃烧时，煤中矿物质转化成灰分，并会熔融，它要吸收热量，并由排渣带走大量的物理显热；灰分多，使理论燃烧温度降低，而且煤粒表面往往形成灰分外壳，阻碍煤中可燃质与氧的接触，使煤不易燃烬，增加机械不完全燃烧热损失；灰分多，还会使炉膛温度下降，造成燃烧不稳定；灰分多，灰粒随烟气流过对流受热面时，如果烟速高，会磨损受热面；如果烟速低，会形成受热面积灰，降低传热效果，使排烟温度升高，增加排烟热损失。因此，燃用高灰分燃料的锅炉，炉膛内及对流受热面都应装置有效的吹灰装置，并定期吹灰。为了减轻受热面的飞灰磨损，必须限制烟气流速及采取有效的防磨措施；灰分多，也会产生炉内结渣，同时会腐蚀金属；灰分多，会增加煤粉制备的能量消耗；灰分还是造成环境污染的根源。燃煤灰分的增减，会对过热汽温产生影响，一般是燃煤灰分每变化+10%，过热汽温就相应变化+5。对于一般固态除渣煤粉炉，从燃烧的稳定性和运行的安全性考虑，燃煤灰分不宜超过40%。灰的熔化特性对锅炉的设计和运行有很大影响，因为它是造成炉膛结渣和高温对流受热面沾污、结渣的主要根源。为避免高温对流管束的沾污和结渣，通常要控制炉膛出口烟温低于灰的变形温度以下50100。炉膛结渣的严重程度则常认为与灰的软化温度关系更大些。实践表明，对固态除渣煤粉炉，当灰的软化温度小于1350时，就有可能造成炉内结渣；软化温度1350，造成炉内结渣的可能性就不大。4、硫分的影响燃煤所含硫分以有机硫和黄铁矿硫（FeS2）为主，所谓有机硫是指存在于可燃质高分子有机化合物中的硫分。另外灰中也常有少量硫酸盐类，其硫分称为硫酸盐硫。有机硫和黄铁矿硫都可以燃烧，生成SO2和SO3，故合称可燃硫。硫酸盐硫在1000以上高温条件下也可以部分热解成SO3。我国电厂用煤的全硫分多在11.5%以下，但也有达到35%的。黄铁矿硫在煤中常以个体形态出现，可通过洗煤和吸附将它从煤中分离出来，而且因其比重较大，也可以在磨煤过程中分离出一部分。煤中含硫虽然对着火和燃烧无明显的影响，但随着含硫量的增加，煤粉的自燃性加大，常会引起煤粉仓内温度自行升高，甚至会自燃。因此，在燃用高硫分煤时，仓内煤粉不宜久存。燃煤含硫的最大影响，是烟气对低温受热面的酸腐蚀和伴随而来的受热面积灰和烟道堵塞问题。而且，过热器和炉膛受热面的高温腐蚀和沾污，也与含硫有直接关系。低温腐蚀的腐蚀机理和影响可以作以下分析：可燃硫在燃烧过程中会被氧化生成SO2和微量SO3，硫酸盐也会受热分解出自由SO3（其数量很少）。烟气中的SO2对受热面的腐蚀和沾污没有明显的影响。但烟气中SO3含量虽然很少，由于它与烟气中的水蒸汽化合生成硫酸蒸汽，会显著地提高烟气的酸露点温度，从而会在低温受热面凝聚，造成酸腐蚀和沾污。硫酸蒸汽开始凝结的温度称为酸露点。烟气中的SO3含量对烟气露点的影响，国内外的试验数据多有差异。但可以归纳为：在实际锅炉上SO3含量达到0.001%时，露点即已达到120140，其后露点温度随SO3的增长而渐趋缓慢升高。烟气中水蒸汽含量对SO3形成的影响无一定规律。水蒸汽压力增加，会促进氧原子与SO2的化合，但对SO2的催化则恰恰相反。实际上烟道中水蒸汽含量增加，会导致露点温度略有增加。由于烟气露点温度的升高，在锅炉尾部受热面主要是低温段空气预热器，会因管壁温度低于露点而凝结成酸液，并粘附灰垢，不但腐蚀受热面金属，而且形成积灰，堵塞烟道。露点温度越高，烟气含酸量越大，此种现象就越严重。根据我国多数电厂运行经验，对于煤粉炉，当煤全硫分小于1.5%时，尾部受热面不会产生明显的堵灰和腐蚀，虽然排烟温度和空气予热器进风温度较低时，也会产生堵灰和腐蚀现象，但低温段空气予热器的使用寿命一般也在10年以上，但当全硫分为1.53%时，如不采取有效措施，则会有较明显的堵灰和腐蚀，全硫分大于3%时，即进入严重腐蚀范围，常会因空气予热器严重堵灰而被迫降低锅炉负荷运行，也会因腐蚀泄漏而造成大量漏风，使低温段空气予热器的使用寿命缩短到24年，因而严重影响锅炉运行的安全性和经济性。四、制粉系统（一） 制粉系统组成制粉系统形式可分为直吹式和中间储仓式两种。所谓直吹式系统，是指原煤经磨煤机磨成煤粉后被直接吹入炉膛燃烧；而中间储仓式制粉系统，是将磨好的煤粉先储存在煤粉仓中，然后根据锅炉运行负荷的需要，从煤粉仓经给粉机送入炉内燃烧。制粉系统形式主要根据煤种来选择，对于可磨性系数小，挥发分较低的难磨和难燃煤质，宜采用中间储仓式制粉系统，并配用钢球磨煤机。对于可磨性系数较大，挥发份较高的易磨易燃煤质，宜采用直吹式制粉系统，并配用中速磨或高速磨。同时必须看到，由于双进双出球磨机结构上的特点，它在较宽的负荷范围内对锅炉负荷有快速反应的能力，故也应用于直吹式制粉系统中。1、中间储仓式制粉系统制粉系统的生产流程大致为：煤由原煤斗经给煤机送入磨煤机，送风机将冷空气送入空气预热器加热成热风后，一部分作为二次风，进入风箱，成为燃烧的辅助风；另一部分作为干燥剂送入磨煤机对煤进行干燥，同时携带磨成的煤粉进入粗粉分离器。从粗粉分离器出来的不合格粗粉，经回粉管返回到磨煤机中重新再磨，合格的煤粉被热风送入细粉分离器，将绝大部分（约90%）煤粉从中分离出来，煤粉通过切换档板送入粉仓，或通过输粉机送到其它粉仓中，根据燃烧需要由给粉机把煤粉送入气粉混合器中；由一次风机经空气预热器加热后的热风通过气粉混合器将煤粉吹入炉膛燃烧。由细粉分离器上部出来的乏气称为三次风（又称磨煤乏气，含有约10%极细的煤粉），由排粉机提高压头后直接吹入炉膛燃烧，回收了三次风中的部分煤粉，同时也起到了处理三次风的作用。这种系统称为热风送粉系统。如果是利用乏气输送由给粉机下来的煤粉到燃烧器喷入炉内燃烧，这种系统称为乏气送粉系统。参见图1-4-1。图1-4-1 中间储仓式制粉系统图（a）乏气送粉；（b）热风送粉1-原煤仓；2-煤闸门；3-自动磅秤；4-给煤机；5-落煤管；6-下行干燥管；7-球磨机；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；11-锅炉；12-燃烧器；13-二次风箱；14-空气预热器；15-送风机；16-防爆门；17-细粉分离器；18-锁气器；19-换向阀；20螺旋输粉机；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器；24-三次风风箱；25-三次风喷口；26-冷风门；27-大气门；28-一次风机；29-吸潮管；30-流量计；31-再循环管在排粉机出口至磨煤机入口之间设置有一根连接管称作再循环管。它用来协调磨煤、干燥和燃烧三个方面所需的风量。当磨煤机需要通过的风量较大而干燥出力较小时（煤挥发份高、水分不大时）可以打开再循环管风门提高磨煤机进口风量，调节磨煤机进口温度和负压，提高磨煤出力。为了更好地控制磨煤机出口热风温度，在磨煤机入口管道上设置有总风门、热风门和冷风门，以调节出口温度。热风来自二次风母管，冷风来自大气。在一次风机出口的冷一次风管道和热一次风管之间设置有直通冷风管，以调节热一次风温度。一般一台锅炉配以四套制粉系统，额定工况下三套运行一套备用。煤粉仓共两个，每两套制粉系统共用一个煤粉仓。两个粉仓之间装设一台可以双向传输煤粉的刮板式输粉机，通过它来实现两个粉仓之间煤粉的传送。每个粉仓下面设置八台（或十台）给粉机。 为适应燃烧煤种的变化，保证锅炉运行安全可靠，每组燃烧器设计为四层（或五层）煤粉喷嘴，二层三次风喷嘴。根据煤种不同，选择性地投入煤粉喷嘴运行。每台排粉机出口到锅炉炉膛的两路三次风管按同层对角布置，有利于锅炉燃烧稳定。对于燃用挥发份较高的贫煤，煤粉的可燃性增加，应考虑煤粉仓中的防火与消防措施。因此对整个制粉系统设置有蒸汽灭火消防系统。在煤粉仓与排粉机（或粗粉分离器，或细粉分离器）入口之间设置了吸嘲管，保证粉仓内煤粉的水分较低，以防变潮结块。中间储仓式制粉系统的特点是：因为锅炉和磨煤机之间有煤粉仓，所以磨煤机的运行出力不必与锅炉负荷随时配合，可以一直维持在经济工况下运行。磨煤机的工作对锅炉影响较小，即使磨煤机设备发生故障，煤粉仓内积存的煤粉仍可供锅炉需要。同时其它系统中多余的煤粉也可经过刮板式输送机输送至发生故障系统的煤粉仓中，不致使锅炉停止运行，提高了系统的可靠性。当锅炉负荷变动时，或当各燃烧器所需煤粉增减时，只需要调节给粉机就能适应需要，既方便又灵活。储仓式系统在较高的负压下工作，不易向外跑粉。但系统部件多、管路长、漏风量较大，会降低磨煤出力，增大制粉电耗。此外，系统初次投资和建筑尺寸也较大，运行中检修维护工作量大。这些是中间储仓式系统的缺憾。2、中间储仓式和直吹式制粉系统的比较（1）直吹式制粉系统简单，设备部件少，输粉管路阻力小，因而制粉系统输粉电耗较小；而中间储仓式制粉系统由于在较高的负压下运行，漏风量较大，输粉电耗较高。但中间储仓式制粉系统由于有煤粉仓，磨煤机的运行出力不必与锅炉随时配合，磨煤机可一直维持在经济工况下运行。（2）负压直吹式系统中，燃烧所需要的全部煤粉都要经过排粉机，因而其磨损较快，发生振动和需要检修的可能性较大。而在中间储仓式制粉系统中，只有含少量细粉的冷风流经排粉机，故其磨损较轻，工作较安全。（3）中间储仓式制粉系统中，磨煤机的工作对锅炉影响较小，即使磨煤设备发生故障，煤粉仓内的煤粉仍可供锅炉燃烧的需要。同时，各炉之间可用输粉机相互联系，以调剂锅炉间的煤粉需求，从而提高了系统的可靠性，因而磨煤设备容量小一些。相比之下，直吹式系统需要较大的磨煤设备储备裕量。（4）中间储仓式制粉系统部件多，管路长，系统复杂，初次投资和系统的建筑尺寸都较直吹式系统大，防爆安全性差。（5）当锅炉负荷变动时，储仓式系统只要调节给粉机就能适应需要，方便快速。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，适应锅炉负荷变动的能力较差。（二） 制粉系统运行1、制粉系统的启动（1）启动前的检查1、 所有制粉系统检修工作已结束，工作票已注销。2、 检查系统设备完好，所有人孔、检查孔等均已关闭严密，系统各处防爆门完好。3、 各电动机、电加热器、电磁阀状态正常，并已送电。4、各润滑油箱油位及油系统启动运转正常，油压、油温符合规定，冷却水系统正常投入。5、各控制回路、电气联锁、热工保护及自动装置经试验合格，动作正常。6、各风门挡板、执行机构动作灵活，方向正确，开度与实际相符。7、中储式制粉系统粗、细分离器锁气器动作正常，下粉蓖子干净，细粉分离器下粉导向挡板方向正确。8、直吹式制粉系统各密封风门位置正确。9、制粉系统消防及充惰系统可正常投用。（2）制粉系统的启动1、当锅炉空气预热器出口热风温度满足制粉要求（对烟煤而言热风温度一般不低于150），具备投粉条件时方可启动制粉系统。2、启动排粉机或一次风机，缓慢开启磨煤机入口风量挡板、排粉机入口风门或一次风机出口挡板，以冷/热风挡板控制暖磨速度，防止一次风压突变，影响炉内燃烧。3、根据制粉系统型式及特点，控制暖管、暖磨的速度，当磨煤机出口温度达到规定值可启动磨煤机及给煤机。启动电机后，应检查旋转方向正确，启动电流正常，振动、轴承温度正常，减速器及传动装置无异常声。 4、制粉系统启动后，应对整个系统设备进行一次全面检查。5、严格控制磨煤机出口温度在规定范围之内。不允许超过表1-4-5磨煤机出口气粉混合物温度限额的规定。表1-4-5 磨煤机出口气粉混合物的温度限额磨煤机类型煤种空气干燥烟气、空气混合干燥滚筒式钢球磨煤机（中间储仓式制粉系统磨煤机出口温度）无烟煤贫煤烟煤不受限制13070中速磨煤机（直吹式制粉系统磨煤机出口温度）%40%时13070风扇式磨煤机（直吹式制粉系统粗粉分离器后温度）贫煤烟煤褐煤150130100180200（二）制粉系统的停止1、逐渐减少给煤量，停止给煤。制粉系统停运前，应将磨煤机内存煤磨完、系统内煤粉吹扫干净。2、停运后，关闭系统各风门（对于中储式制粉系统，其他风门关闭外，磨煤机入口冷风门打开），注意关闭煤粉仓吸潮管。（三）制粉系统的运行与调整（1）基本要求1、制备并连续、均匀供给满足锅炉燃烧所要求的煤粉。2、维持制粉系统各运行参数正常，防止发生煤粉自燃及爆炸事故发生。3、降低制粉单耗、提高经济性。（2）运行中的监视1、各转动机械的轴承温度、振动及电动机电流等参数不超过规定值。2、磨煤机润滑系统油质和运行参数正常。3、制粉系统各点风压、差压、温度符合要求，密封风压正常。4、直吹式系统给煤量应符合机组负荷的需要。中储式系统的给煤量，应保持制粉系统在最佳运行工况下运行的要求。5、定期分析煤粉细度，根据锅炉燃烧的需要及时调整。6、对于中储式制粉系统，应定期测量粉仓粉位及粉仓温度，保持合理的粉位，并应定期降粉，防止煤粉自燃。7、制粉系统运行中转动机械轴承温度应满足：滚动轴承 最高允许温度90 滑动轴承 最高允许温度70 磨煤机大瓦 允许温度60对于不同转速下的允许振动值应满足：转速（rpm） 30001500 1000 750振动值（mm） 0.050.085 0.10 0.12此外，串轴不大于2mm（3）制粉系统运行调整1、中储式制粉系统的调整（1）以取得最佳的锅炉机组整体经济性为原则，在保证锅炉燃烧所需的煤粉细度下，尽量保持制粉系统在最佳的工况下运行，降低制粉单耗。（2）影响钢球磨煤机出力的主要原因有：煤质及给煤量、制粉系统干燥出力及通风量、粗粉分离器细度调节装置的位置、钢球装载量及不同球径比例等。对运行调整而言，主要是通风量及粗粉分离器细度调节装置的位置。（3）影响煤粉细度的主要因素有：煤质及给煤量、制粉系统通风量、粗粉分离器细度调节装置的位置。在煤质及给煤量，粗粉分离器位置一定时，增加通风量，细度下降。（4）随着制粉系统通风量的增加，制粉系统出力增加，细度下降，煤粉变粗；排粉机出入口风门、再循环风门、粗粉分离器细度调节装置的位置及磨煤机中储煤量是影响制粉系统通风阻力，导致通风量变化的主要因素。（5）运行中排粉机出口门（三次风）应全开，在保证煤粉细度的条件下，保持较大通风量。再循环风量是调节磨煤机通风量的方法之一，一般在能保持磨煤机出口温度的前提下，应尽量开大。（6）维持磨煤机出口温度在规定值是保证制粉出力及安全的重要因素之一，磨煤机出口温度可参照表1-4-5执行。为提高锅炉机组的经济性，正常情况下不宜用冷风来调节温度。（7）维持磨煤机入口负压，以保证机组运行环境及安全，减少系统漏风。（8）