第1章概论――锅炉原理课件

能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南山东大学能源与动力工程学院热能工程研究所程世庆教授电话：[phone]Email:[e-mail];[e-mail]电厂锅炉原理及设备能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南课程的性质《（电厂）锅炉原理》课程是热能与动力工程专业的主要专业课之一，它是为满足社会对该专业专门人才的需要而设置的。满足包括电力、化工、冶金、建材、城建等用热行业对锅炉设备设计、安装、运行、检修、改造等的需要。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南教学总体要求掌握锅炉的工作原理，炉内燃烧过程、锅内过程的基本概念，初步具有从燃烧的稳定性和经济性、受热面工作的安全性、蒸汽清洁、汽温调节、锅炉效率等主要方面去分析锅炉机组性能与运行产生问题的能力。了解燃烧的基本特性和燃料的基本性质，掌握燃烧产物和锅炉机组热平衡的计算方法。了解锅炉的热力计算和水循环计算的基本方法，并学会使用计算中需要使用的有关图、表及手册。了解有关锅炉整体设计的基本知识和锅炉安全经济运行的一般知识，了解国内、外锅炉技术发展方向。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南对专业基础课的要求•（1）工程热力学：要求掌握热力参数及基本定律、水蒸汽性质等。•（2）传热学：要求学生熟练掌握三种传热方式的基本概念；气体对单管和管束的放热计算；沸腾换热、膜态沸腾；气体与固体颗粒的辐射减弱系数、辐射层厚度，角系数；复合换热；强化换热和传热系数等基本概念。•（3）工程流体力学：要求重点掌握连续性方程式与能量方程式；管内层流与紊流流动；各种情况下的阻力计算；自由射流过程和流体附面层等概念。•（4）认识实习：了解各种锅炉的形式；各种受热面、制粉系统、炉排、炉墙、钢架、燃烧器等部件的结构和作用；对锅炉安装和检修知识有一定的了解。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南教学参考书•叶江明（南京工程学院）主编，电厂锅炉原理及设备（第二版），中国电力出版社，2010•容銮恩（华中理工大学）等合编，电站锅炉原理，中国电力出版社，2008•樊泉桂（华北电力大学）主编，锅炉原理，中国电力出版社，2008•周强泰（东南大学）主编，锅炉原理，中国电力出版社，2009能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南第一章绪论•什么是锅炉？能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•锅炉的发展：•方向一：火（烟）管锅炉，增加锅内受热面能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•方向二：水管锅炉，增加锅外受热面能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南火力发电厂能量转换的基本过程:锅炉汽轮机发电机燃料的化学能蒸汽的热能转轴的机械能电能第一节电厂（站）锅炉的作用及设备构成电站锅炉(boiler)是火力发电厂三大主机之一，又称为蒸汽发生器(steamgenerator)。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南火力发电厂生产过程示意图锅炉过热蒸汽（545℃，25MPa）发电机凝汽器循环水泵蒸汽轮机给水泵除氧器汽轮机抽汽管补给水低压加热器高压加热器凝结水泵能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南锅炉的作用锅炉是利用燃料燃烧放出的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。在锅炉内实现下述过程:燃烧热交换燃料的化学能烟气的热能蒸汽(或热水)的热能在锅炉中进行着三个主要过程:(1)燃料在炉内燃烧,其化学贮藏能以热能的形式释放出来,使火焰和燃烧产物(烟气和灰渣)具有高温。(2)高温火焰和烟气通过“受热面”向工质(热媒)传递热量。(3)工质(热媒)被加热,其温度升高或者汽化为饱和蒸汽,或再进一步被加热成为过热蒸汽。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•伴随着能量的转换和转移还进行着物质的流动和变化:•(1)工质,例如给水(或回水〉进入锅炉,最后以蒸汽(或热水)的形式供出。•(2)燃料,例如煤进入炉内燃烧,其可燃部分燃烧后连同原含水分转化为烟气,其原含灰分则残存为灰渣。•(3)空气送入炉内,其中氧气参加燃烧反应,过剩的空气和反应剩余的惰性气体混在烟气中排出。•水一汽系统、煤一灰系统和风-烟系统是锅炉的三大主要系统,这三个系统的工作是同时进行的。•通常将燃料和烟气这一侧所进行的过程(包括燃烧、放热、排渣、气体流动等)总称为“炉内过程”；•把水、汽这一侧所进行的过程(水和蒸汽流动、吸热、汽化、汽水分离、热化学过程等)总称为“锅内过程”。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•锅炉按其用途可以分为电站锅炉、工业锅炉、船舶锅炉和机车锅炉等四类。•前两类又称为固定式锅炉,因为是安装在固定基础上而不可移动的。•后两类则称为移动式锅炉。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南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。电站煤粉锅炉机组组成能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南电站煤粉锅炉的构成1-原煤斗;2-给煤机;3-磨煤机;4-汽包;5-高温过热器;6-屏式过热器;7-下降管;8-炉膛水冷壁;9-燃烧器;10-下联箱;11-低温过热器;12-再热器;13-再热蒸汽出口;14-再热蒸汽入口;15-省煤器;16-给水;17-空气预热器18-排粉风机;19-排渣装置;20-送风机;21-除尘器;22-引风机;23-烟囱电站煤粉锅炉机组组成能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南锅炉及其辅助设备2153662071817819109111641312121415煤斗给煤机磨煤机空气预热器排粉风机燃烧器燃烧器炉膛水冷壁屏式过热器高温过热器低温过热器省煤器除尘器引风机烟囱送风机汽包下降管排渣室炉膛中心温度1300～1400℃炉膛出口温度1000℃排烟温度110～160℃进入汽轮机顶棚过热器电站煤粉锅炉机组组成能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南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炉：煤、风、烟系统锅炉本体能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南锅：汽、水系统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能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南第二节电厂锅炉的基本特征一、电厂锅炉的特性锅炉容量、蒸汽参数、燃烧方式、汽水流动方式和锅炉整体布置等方面。1、容量•额定蒸发量（BRL-boilerratedload）：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•最大连续蒸发量（B－MCR-boilermaximumcontinuousrating：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）•经济连续蒸发量（ECR-economiccontinuousrating）（不常用）能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•2、蒸汽参数（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），MPa表压（g－gaugepressure）绝对压力（a－absolutepressure）临界压力（22.1MPa）•额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），℃能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•3、锅炉燃料：有煤、油、气体及其他可燃物。我国煤炭资源丰富、分布地区广，常以煤作为锅炉的主要燃料。不同燃料，锅炉的燃烧方式不同，结构也会有差别。•4、锅炉的汽水流动方式：指推动汽水混合物流动的方式。•5、锅炉的整体布置：指炉膛、对流烟道以及各级受热面之间的相对位置。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•二、锅炉的安全及经济指标654321QQQQQQQr1、锅炉效率Qr－送入锅炉的热量，kJ/kg；Q1－有效利用热量，kJ/kg；Q2－排烟热损失，kJ/kg；Q3－化学未完全燃烧热损失，kJ/kg；Q4－机械未完全燃烧热损失，kJ/kg；Q5－锅炉散热损失，kJ/kgQ6－其它热损失，kJ/kg。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南若以送入锅炉热量的百分率来表示，即为：123456100%qqqqqq11100%rQqQ22100%rQqQ其中1123456100%100%()rQqqqqqqQ锅炉热效率能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•锅炉净效率•锅炉净效率是指扣除了锅炉机组运行时的自用能量消耗（热耗和电耗）以后的锅炉效率。•一台锅炉机组运行时自身需用的热耗有：吹灰和除渣用的热耗、锅炉排污水的热损失热耗、燃用液体燃料时的热耗以及重油加热及雾化的热耗等。•而用于锅炉机组自身电耗方面，则要考虑送风机、引风机、排粉风机、一次风机、给粉机、原煤给煤机、磨煤机以及电除尘器等的电耗，对于单元机组，还要计入给水泵的电耗（不仅是主给水泵，还包括增压泵）。•计算锅炉净效率时，还要考虑锅炉车间自身电耗，而这部分电耗则是锅炉车间内所有运行锅炉共同均分的。这方面需要计算油系统、水处理系统、燃料输送和处理系统和锅炉车间办公室的取暖设备、照明设备及淋浴设备所消耗的热能和电能等。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南•2、锅炉运行的安全性指标锅炉连续运行小时数：两次检修之间运行的小时数锅炉可用率锅炉事故率100总运行小时数＋总备用小时数可用率＝％统计期间总小时数100总事故停炉小时数事故率＝％总运行小时数＋总事故停炉小时数能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南3、排放指标GB13223—2003火电厂大气污染物排放标准排放物粉尘(mg/m3)SO2(mg/m3)NOx(mg/m3)浓度50400Vdaf10%1100Vdaf=10-20%650