锅炉原理基础知识-华北电力大学

你是我最期待的那一个第一章能量转换过程锅炉、汽轮机、发电机和配电设备是火力发电厂的主要设备。制粉系统：原煤输送系统将破碎后的原煤送入原煤仓→给煤机→磨煤机→煤粉分离器→合格的煤粉→送入炉膛燃烧燃烧系统：燃烧所需要的空气→送风机→空气预热器→两路热风管道{→燃烧器二次风喷口→燃烧室→制粉系统输送煤粉→燃烧器一次风喷口→燃烧室汽水系统：给水（凝结水和少量补给水经化学水处理→低压加热器→除氧器→给水泵→高压加热器）→锅炉省煤器加热→水冷壁蒸发→过热器升温至汽轮机要求的进气温度。锅炉机组=本体+辅机，本体：炉膛、燃烧器、空气预热器、省煤器、水冷壁、锅筒或启动分离器、过热器、再热器等；辅机：给煤机、磨煤机、送风机、引风机、给水泵、吹灰器、碎渣机、除尘器、灰浆泵。锅炉分类{用途：电站锅炉、工业锅炉、热水锅炉容量：大容量锅炉(𝟑𝟎𝟎𝐌𝐖)蒸汽压力：{低压(＜𝟐.𝟓)、中压(≈𝟑.𝟗)、高压(≈𝟏𝟎.𝟖)、超高压(≈𝟏𝟒.𝟕)亚临界(𝟏𝟔.𝟖~𝟏𝟖.𝟔)、超临界及超超临界(𝟐𝟓~𝟒𝟎)燃烧方式：火床炉、煤粉炉(四角、对冲、𝐖火焰燃烧)、旋风炉、流化床锅炉蒸发受热面循环方式：自然循环、控制循环、直流、低倍率负荷循环第二章媒的元素分析：全面测定煤中所包含的全部化学成分的分析。碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分。媒的工业分析：在一定实验室条件下的煤样，通过分析得出水分、灰分、挥发分、固定碳这四种的质量分数称为工业分析。不同基准的换算公式：𝒙=𝒌𝒙𝟎水分之间的换算公式：𝑴𝒂𝒓=𝑴𝒇+𝑴𝒂𝒅𝟏𝟎𝟎−𝑴𝒇𝟏𝟎𝟎媒的发热量、媒的高位发热量、媒的低位发热量、标准煤、灰融性的三个特征温度（DT、ST、FT）、灰媒的结渣（是指炉内软化或融化的灰粒碰撞并黏附在水冷壁和主要受热面上生成的渣层）、沾污（煤灰中挥发物质在受热面表面凝结并黏结灰粒形成的沉淀灰层）媒的分类：采用表征煤化程度的干燥无灰基挥发分𝑉𝑑𝑎𝑓作为分类指标：无烟煤（𝑉𝑑𝑎𝑓≤10%，煤化程度最高的媒，明亮的黑色光泽，硬度高不易研磨，含碳量高、杂质少且发热量高，挥发分含量低、难着火难燃烧。）贫煤（10%≤𝑉𝑑𝑎𝑓≤37%，挥发分含量高于无烟煤，着火、燃尽优于无烟煤）烟煤（10%≤𝑉𝑑𝑎𝑓≤37%，中等煤化程度，挥发分含量高，水分和灰分也较少，发热量较高，燃点低，易着火燃尽，易自燃）褐煤（𝑉𝑑𝑎𝑓≥37%，外观呈现褐色或黑褐色，挥发分含量较高，有利于着火，灰分和水分也较高，发热量低，易风化自然）影响煤灰熔融性因素：还原性气氛（会降低灰熔点）、燃烧器区域壁面热负荷高（可能使飞灰颗粒变软，粘附在水冷壁表面，进而造成沾污层表面温度升高，最后发生结渣现象）、煤灰的化学成分电站煤粉锅炉主要污染物及控制措施：SO2（烟气脱硫装置）；NO𝑥（低氮燃烧技术、烟气脱硝装置）；飞灰（ESP电除尘器、布袋除尘器）；底渣（捞渣机）煤的常规特性对锅炉工作影响：①工业分析成分的影响：水分（降低燃烧温度，增加烟气量）、灰分（吸热，降低燃烧温度，结渣、积灰、磨损、堵灰）②硫：燃烧生成SO2气体，是高温腐蚀，低温腐蚀气体的主要来源。随着烟气的排放，SO2气体对大气环境造成污染③发热量：𝑄𝑛𝑒𝑡,𝑎𝑟高的煤，煤粉气流火焰的持久性较好④灰熔点：ST高的煤，燃烧过程中不易结渣⑤HGI：HGI高的煤，比较软，磨煤电耗较低。煤粉的𝑅90较小，有利于燃尽。奥式烟气分析仪：三个吸收瓶依次放入KOH溶液吸收RO2，焦性没食子酸的碱溶液吸收O2氯化亚铜氨溶液吸收CO第三章理论空气量：1kg（或1𝑚3）的燃料完全燃烧所需要的最低限度的空气量过量空气量：在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽而供给的空气量大于理论空气量，超过的部分就称为过量空气量。你是我最期待的那一个过量空气系数：1kg燃料完全燃烧所需要的空气量与理论空气量的比值。对于固态排渣炉，当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时，𝛼1=1.20~1.25；当燃用烟煤和褐煤时，𝛼1=1.15~1.20。漏风系数：对于负压运行的锅炉，对于1kg燃料，在不严密出漏入的空气量与理论空气量的比值。理论烟气量：如果实际参加燃烧的湿空气中的干空气量等于理论空气量，且使1kg燃料完全燃烧时所产生的烟气量成为理论烟气量。实际烟气量：如果实际参加燃烧的湿空气中的干空气量大于理论空气量，且使1kg燃料完全燃烧时所产生的烟气量称为完全燃烧时的实际烟气量。飞灰浓度：指的是每千克烟气中的飞灰质量。空气焓、烟气焓：在定压条件下，将1kg的燃料所需的空气量或所产生的烟气量从0加热到θ℃所需要的热量，KJ/kg。电站锅炉的任务是燃烧燃料，生产一定数量和品质的蒸汽。说明影响q4的主要因素及降低q4的措施有哪些？（固体未完全燃烧损失）影响𝑞4的主要因素有：燃料性质、燃料在炉内的停留时间和空气混合情况、燃烧方式、燃烧器的设计和布置、炉膛型式和结构、炉膛温度、锅炉负荷、运行水平等。降低的措施：①煤中的水分和灰分越少，挥发分越高，煤粉越细，𝑞4越小；②在燃料性质相同的条件下，炉膛结构合理，燃烧器的结构性能好，布置适当，使气粉有较好的混合调节和较长的炉内停留时间，则𝑞4越小；③炉内过量空气系数适当，炉膛温度较高，则𝑞4越小。④过量空气系数减小，一般𝑞4增大；⑤锅炉负荷过高将使得煤粉不完全燃烧，负荷过低则炉温降低，都将使𝑞4增大。损失量仅次于排烟热损失。说明影响𝒒𝟐的主要因素？（排烟热损失）排烟热损失是锅炉中最大的一项热损失。其主要取决于排烟容积和排烟温度。排烟温度越高、排烟容积越大，则排烟焓越大，排烟热损失也越大。影响排烟容积和排烟温度的因素有：燃料性质、受热面的积灰结渣或结垢、炉膛出口的过量空气系数𝛼1′′以及烟道各处的漏风。减少q2热损失：（1）要保持设计排烟温度运行，受热面积灰、结渣等会使排烟温度升高，因此应定期吹灰，及时打渣，经常保持受热面清洁；（2）要减少排烟容积，消除或尽量减少炉膛及烟道漏风，漏风不仅增大排烟容积，而且还可能使排烟温度升高，故应维持最佳过量空气系数运行并减少漏风等。说明影响𝐪𝟑的主要因素？在哪些情况下𝐪𝟑会增大？（可燃气体未完全燃烧的热损失）𝐪𝟑值可以按照燃料种类和燃烧方式选择：煤粉炉𝐪𝟑=𝟎，燃油和燃气炉𝐪𝟑=𝟎.𝟓%。影响因素主要有：燃料的挥发分、炉膛过量空气系数、燃烧器的结构和布置、炉膛温度和炉内空气动力工况等。①燃料中挥发分多，炉内可燃气体的含量就增大，容易出现不完全燃烧，则𝐪𝟑就增大；②炉膛出口过量空气系数过小，可燃气体因得不到洋气而无法燃尽，则𝐪𝟑就增大；③若炉膛出口过量空气系数过大，则使炉膛温度降低，而CO在800℃~900℃又很难燃烧，则𝐪𝟑就增大；④炉膛结构及燃烧器布置不合理，使燃料在炉内停留时间过短或炉内空气动力场不好，则𝐪𝟑就增大。说明影响𝒒𝟓的主要因素及降低q5的措施有哪些？（散热损失）影响因素：锅炉外表面的大小、炉墙结构、保温隔热性能、环境温度、锅炉额定蒸发量等。措施：①锅炉外表面越小、结构越紧凑、保温隔热性能越好，则𝑞5越小；②环境温度越高，散热损失𝑞5越小；③锅炉额定蒸发量越大，散热损失𝑞5越小；④相同负荷下，有尾部受热面的锅炉机组散热损失大。说明影响𝒒𝟔的影响因素。（灰渣物理热损失）因素因素：燃料中灰的含量以及炉渣、灰分、沉降池的相对含量和灰渣温度。当燃料的折算灰分小于10%时，固态排渣煤粉炉可以忽略灰渣物理热损失；液态排渣炉、旋风排渣炉可以忽略飞灰的物理热损失；对燃油和燃气锅炉：𝑞6=0锅炉有效利用热：是指水和蒸汽流经个受热面时吸收的热量。锅炉热效率（毛效率）：是指锅炉的有效利用热占输入锅炉热量的百分比。锅炉机组的净效率：考虑到机组本身需用的热耗和电耗后的效率。第四章煤粉细度、煤粉的经济细度、媒的可磨性系数、哈氏可磨系数、媒的磨损指数（冲刷磨损指数）、最佳工作转速（筒体内钢球有最大提升高度的转速）、钢球充满系数（钢球容积占筒体容积的百分数）、最佳钢球充满系数（在磨媒出力不变、护甲形状和钢球尺寸不变，而磨煤机的钢球转载量最少，磨煤电耗最少的钢球充满系数）、最佳通风量（磨煤机的通风量应喧杂在保证磨媒出力和煤粉细度合理的条件下，使磨媒电耗和通风电耗最小的通风量）、磨媒出力你是我最期待的那一个（单位时间内，在保证煤粉细度的条件下磨制的原煤量）干燥出力（在单位时间内，将原煤从最初的收到基水分𝑀𝑎𝑟干燥到煤粉水分𝑀𝑚𝑓的原煤量）球式磨煤机的工作原理：利用低速旋转的滚筒带动筒内钢球提升到一定高度后落下将媒的击碎，并通过钢球和护甲之间的挤压、研磨和碾压将煤磨成煤粉。进入筒体的热空气一边干燥煤粉一边将煤粉带出磨煤机。双进双出的钢球筒式磨煤机：特点：热空气和原煤从两端进入，气粉混合物同时从两端流出。影响工作因素：磨煤机的筒体转速、护甲（提升高度）、钢球充满系数（影响钢球装载量且直接影响磨煤机的磨媒出力和磨媒电耗）、磨煤机的筒体通风量（直接影响磨媒出力，同时影响原煤分布和煤粉细度）单进单出球磨机工作特点：单进单出的球磨机,因常用语中储式制粉系统,故运行中应始终保持在最佳通风量下工作，并通过调整进口热风温度来满足煤粉的干燥出力，使磨煤机始终在最大磨媒出力和最大干燥出力下工作，以保证制粉系统的较高经济性。双进双出的磨煤机工作特点：多用于直吹式制粉系统，故其筒体通风量是随着磨媒出力变化的。当锅炉负荷增加时需要增加磨煤机出力时，首先要增加磨煤机的通风量，然后在调整给煤机的转速增加给媒量。当锅炉负荷降低，双进双出磨煤机的通风量和给媒量同时减少，且同时需要补充一定的旁路风。钢球筒式磨煤机：（1）单进单出球磨机：1.煤种的适应性强，几乎可以磨制各种煤；2.单机容量大，适用于大容量的锅炉机组；3.对煤中的杂物不敏感，工作的可靠性高；4.单台设备金属消耗量大，工作电耗相对较大，只适用于带基本负荷；工作中噪音大，煤粉的均匀性较差。（2）双进双出的球磨机：1.可以磨制坚硬、腐蚀性强的媒，煤种适应性强；2对煤中的杂物不敏感，工作可靠性高，可用率高，事故率仅1%；3.磨煤机维护费用低，维护简便；4.两端进媒和两端出粉使筒体的利用率高，比相同容积的磨煤机占地少，出力大、电耗低、噪音小、适用于大容量机组；5.负荷变化时反应速度快；6.运行时磨煤机中的储粉量大，低负荷时出力稳定。6.负荷变化时，即可以全磨运行也可以半磨运行，并可以磨制混合物料，灵活性高。中速磨煤机：MPS型中速磨煤机主要用于以烟煤为燃料的直吹式制粉系统的锅炉。MPS、MBF磨煤机的工作原理：相同。原煤由磨煤机上部中心的落媒管进入磨煤机，落到磨盘中间，在离心力的作用下原煤被甩到磨辊下被磨碎，热风有磨盘下的热风室通过风环进入磨煤机，并将煤粉一边干燥一边带入分离器，不合格的粗粉罗辉磨煤机重磨，合格的煤粉进入锅炉燃烧。①②③④⑤⑥⑦⑧影响中速磨煤机的工作的主要因素：转速、通风量、风环气流流速、研磨压力、燃料性质。中速磨煤机的优点：中速磨煤机结构紧凑，单台磨煤机金属消耗量低，占地面积小，初投资低，运行中噪声低，电耗低。中速磨煤机空载功率小，运行控制灵敏，能适应锅炉负荷的变化，煤粉均匀性好，中速磨煤机的缺点：结构复杂，运行和检修要求技术水平高，对煤种有选择性，对原煤中的杂物较为敏感。不能空磨启动。国内大容量机组采用中速磨煤机正压直吹式系统。高速磨煤机的主要优点：工作过程中磨媒、干燥、粗粉分离和煤粉输送一次完成；具有结构简单、体积小、和金属消耗少的优点。风扇式磨煤机的主要缺点：叶轮、叶片和护板磨损快检修周期短，经常更换部件使运行费用增加。直吹式制粉系统是指媒在磨煤机中磨成煤粉后直接将气粉混合物送入锅炉中燃烧的制粉系统。工作原理：原煤通过给煤机落入到磨煤机中磨制，磨制好的煤粉被一次风直接携带进入，通过一次风喷口送入炉膛燃烧中间储仓式制粉系统是将媒磨成煤粉后先储存在煤粉仓中，粉煤通过给粉机后与热风混合，形成气粉混合物，在送入锅炉中去燃烧的制粉系统。工作原理