第九章_锅炉及其附件

11、概述（第一节）2、组成设备介绍（第三、四节）制粉系统燃烧相关设备燃烧器炉膛布置、类型水冷壁传热相关设备过热器和再热器（受热面）省煤器和空气预热器3、原理介绍（燃料、热平衡等）（第二节）本章授课流程2第一节锅炉概述一、锅炉概念（一）锅炉的功能和分类：锅炉是利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质(主要是水)加热到一定温度和压力的换热设备。•通常意义的锅炉中一般要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3电站锅炉:火电厂三大主机之一，火室燃烧。生产高温高压蒸气，适用各种燃料，热效率高、受热面复杂，向大容量、高参数发展。工业锅炉:适于各行业，火床燃烧，热效率低，容量较小。生产蒸汽（或热水）供给工业和民用所需热能，或通过蒸汽动力机械转换为机械能。船用锅炉:作为船舶动力，体积小，重量轻，启停方便，变负荷能力强。一般采用低中压参数，炉膛容积热负荷高，水循环高度小的燃油锅炉。生活锅炉:居民生活所需的蒸汽或热水之用。456工业锅炉型号△△△╳╳―╳╳/╳╳―△╳设计次序燃料代号额定蒸汽或热水温度额定蒸汽压力额定蒸发量燃烧方式锅炉型号例SHL20-2.45/400-A双锅筒横置式链条炉排，额定蒸发为20t/h，蒸汽压力为2.45MPa，过热蒸汽温度为400C0，燃用烟煤，原型设计的蒸汽锅炉7锅炉型式代号锅炉型式代号立式水管LS(立，水)单锅筒横置式DH(单，横)立式火管LH(立，火)双锅筒纵置式SZ(双，纵)卧式内燃WN(卧，内)双锅筒横置式SH(双，横)单锅筒立式DL(单，立)纵横锅筒式ZH(纵，横)单锅筒纵置式DZ(单，纵)强制循环式QX(强，循)燃烧方式代号燃烧方式代号燃烧方式代号固定炉排G(固)倒转炉排加抛煤机D(倒)沸腾炉F(沸)活动首摇炉排H(活)振动炉排Z(振)半沸腾炉B(半)链条炉排L(链)下饲炉排A(下)室燃炉S(室)抛煤机P(抛)往复推饲炉排W(往)旋风炉X(旋)工业锅炉型号燃烧方式代号APWH烟煤贫煤无烟煤褐煤燃料代号8WNS燃油（气）蒸汽锅炉910LSG系列立式双层炉排蒸汽、热水锅炉LSG系列立式弯水管锅炉11DZL（DZW）系列烟火管锅壳式锅炉12DZL系列水管锅炉13DZL系列水火管锅壳式锅炉1415“马蹄型”锅炉161718SHFx系列循环流化床锅炉1920212223电站锅炉型号△△―╳╳╳/╳╳╳―△╳设计次序燃料代号额定蒸汽压力额定蒸发量制造厂代号例HG-670/13.72–M哈尔滨锅炉厂制造,额定蒸发量670t/h，额定蒸汽压力13.7Mpa燃煤锅炉SG-1000/16.66-YM2上海锅炉厂制造,额定蒸发量1000t/h，额定蒸汽压力16.66Mpa燃用烟煤锅炉（第二次设计）24小资料：1、2004年底我国发电装机容量提高到447GW（4.47亿千瓦），年发电量达12500亿KWH，火电占82.3％，属于耗煤大户。2、我国火电厂主力200～300MW燃煤机组的供电煤耗超过进口30％以上。3、每年我国电站锅炉、工业炉窑与工业锅炉，耗煤占煤炭总消费量的2／3左右，也是造成我国大气污染的主要原因之一。因此，锅炉是能源利用领域中的重要设备和环节，关系国计民生，拥有巨大节能潜力。25（二）电站煤粉锅炉机组组成现代电站锅炉最为庞大、复杂，技术成套性强，是多学科、多门类工业产品综合而成的蒸汽发生装置。•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2627燃烧效率：18％～36％热效率：16％～40％热效率：90～99％燃烧效率：97～99％（流化床）2829空气燃料水蒸汽烟气303132锅炉锅炉本体辅助设备电站煤粉锅炉机组锅炉汽水系统由汽包、下降管、联箱、导管及各换热设备（水冷壁、过热器、再热器、省煤器等）组成。完成由水变成蒸汽的吸热过程。锅炉燃烧系统由炉膛、燃烧器、烟道、炉墙构架等部件组成，完成煤的燃烧过程。由送风机、引风机、燃料供应及制粉、除灰、除渣、测量控制等组成33（一）锅炉参数230•额定蒸发量在额定给水温度、使用设计燃料和额定蒸汽参数，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（对大型锅炉）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行时所能达到的最大蒸发量，单位为T/h（或Kg/s）•供热量（工业热水锅炉）单位为KW（或Kcal/h）。二、锅炉的特性•蒸汽锅炉的额定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，包括额定蒸汽压力（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。•热水锅炉的额定参数锅炉出口热水的压力和温度，单位分别是MPa和0C34（二）锅炉安全、经济性指标•连续运行小时数两次检修之间的运行小时数（5000h）•可用率（总运行小时数+总备用小时数）/统计期间总小时数（一年）（90%）•事故率总事故停炉小时数/（总运行小时数+事故停炉小时数）（2%）运行安全性指标：35经济性指标：•锅炉热效率ηgl=（Q1/Qr）×100，%式中Q1—锅炉有效利用热Qr—锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量（大容量电站锅炉大于90%；工业锅炉约60～80%）锅炉有害物质排放物：锅炉燃烧产生的污染物主要有：烟雾、粉尘等2soxNOCO2CO36（三）锅炉类型•按用途分：电站锅炉：用于发电，参数高、容量大；工业锅炉：用于工业生产和供热，参数低、容量小。其中，又有蒸汽锅炉和热水锅炉。方式层燃炉室燃炉流化床炉旋风炉燃料块状粉状、雾状、气态固体颗粒固体颗粒•按锅炉燃烧方式分：层燃炉、室燃炉、流化床炉、旋风炉37层燃炉：煤块在炉排上燃烧，燃烧所需空气从炉排低下送入。炉排在旋转。旋风炉：燃料和空气在高温旋风筒内高速旋转，细小的燃料颗粒在其中悬浮燃烧，较大的颗粒被抛向筒壁液态渣膜上进行燃烧。流化床炉：固体燃料在高速气流作用下，在布风板上的床料层上下翻滚，呈流化状态燃烧。室燃炉：燃料以粉状、雾状或气态随空气喷入炉膛，悬浮燃烧。38•按锅炉蒸发受热面中工质流动方式分：自然循环汽包锅炉具有汽包，利用下降管和上升管（水冷壁）中工质密度差产生工质循环。循环倍率(?)约为4～10，是亚临界压力以下锅炉的主要形式。强制循环汽包锅炉具有汽包和循环泵，利用循环回路中工质密度差和循环泵压头使工质循环。循环倍率约为3～5，只能在临界压力以下应用。泵汽包联箱下降管受热面39直流锅炉无汽包，给水靠给水泵压头一次通过各受热面产生蒸汽，循环倍率约为1，可在高压以上任何压力下应用低倍率循环锅炉无汽包，具有汽水分离器和再循环泵，靠再循环泵实现工质再循环,循环倍率约为1.2～2，多用于亚临界压力泵汽包联箱下降管受热面40•按锅炉参数分：低压（表压≤2.4MPa）、中压(表压2.9~4.9MPa)、高压(表压7.84~10.8MPa)、超高压(表压11.8~14.7MPa)、亚临界压力(表压15.7~19.6MPa)、超临界压力(超过临界压力22.1MPa)、超超临界压力锅炉。22.1--15.7-19.611.8-14.77.84-10.82.94-4.9超临界亚临界超高压高压中压自然循环强制循环直流低倍率--2.45低压41自然循环锅炉的优点是可以将汽包内含杂质浓度较高的水连续排去一部分(连续排污),还可以在水冷壁下部定期放水,除去沉淀的水渣(定期排污),对给水质量要求稍低,自动调节系统较简单.目前我国火电厂采用的锅炉绝大部分是自然循环锅炉.锅炉的汽压越高,饱和蒸汽与饱和水的比重就越接近,使炉水自然循环的动力也越小.如果设计,运行不当,就容易发生水循环不良,引发爆管事故.一般汽压超过16.6MPa(170大气压)时不宜采用此种锅炉.直流锅炉的特点是没有汽包,水在给水泵的下,一直流过锅炉的蒸发部分,不往返循环,如图2-5所示.直流锅炉的优点是没有汽包,比较容易制造,钢材耗量少,缺点是不能排污,对水质要求高,自动调节也比较复杂.直流锅炉可用于任何蒸汽参数,特别适用于超高压以上的电厂.42我国电站锅炉参数、容量3001025；1000250~280540/54016.7125；200420~670220~250540/54013.750；100220；410205~2255409.86；122535；65130145~155165~1754503.88201054002.5蒸汽温度给水温度蒸汽压力发电功率MW容量（t/h)参数300；6001025；2008260~290540/54017.5小资料：43工质吸热量分配比例比例汽压汽温加热蒸发过热1.3350105270814.372.413.33.9450150269717.662.619.89.9540215252220.449.63013.8540240277720.536.229.6MPa摄氏度摄氏度Kj/Kg％％％参数给水温度总焓补水率1.5%44作业题与思考题1、谈谈锅炉的类型。3、写出锅炉运行的安全性指标和经济性指标及其计算公式。4、列出你能想到的相关概念知识。5、简述电站燃煤锅炉的工作过程锅炉2、锅炉的参数有哪几种。45空气燃料水蒸汽烟气46（一）燃料的燃烧原理阿累尼乌斯定律：燃烧化学反应速度主要取决于反应过程的温度及活化能的大小。241什么是燃料的“活性”呢？可以简单地理解为燃料着火与燃尽的难易程度。例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。而不同的固体燃料，“活性”也不同，烟煤比无烟煤容易着火，也容易燃尽。因此，燃料的“活性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。燃料的活性程度可用活化能来表示。第三节燃料的燃烧及燃烧设备RTEeKK/0471.活化能：煤种2.温度：空气预热器3.气流扩散速度：磨煤机，燃烧方式燃烧速度影响因素完全燃烧的条件：1.炉膛温度；2.供应充分的空气；3.燃料与空气的充分混合；4.足够的燃烧空间和时间。动力燃烧与扩散燃烧问题：48煤燃烧过程的四个阶段：预热干燥阶段加热、析出水分，大量吸热；挥发份析出阶段CmHn、CO、H2等可燃气体析出，少量吸热；着火、燃烧阶段挥发份首先燃烧，造成高温促使碳着火燃烧，大量放热；燃尽阶段碳粒燃尽形成灰渣，少量放热。燃料（煤）分类简介:我团动力用煤(包括电厂锅炉用煤与工业锅炉用煤)的分类主要是根据煤的挥发分多少来确定，并参考煤的水分及灰分的含量。一般把煤分成为无烟煤、烟煤(包括贫煤及劣质烟煤)、褐煤和泥煤四类。发热量和含碳量大致从多到少，着火能力从难到易。关于煤矸石、油页岩。495051（二）煤粉的制备1.为什么需要制备煤粉？将煤磨成粉后，表面面积增大，与空气接触面增大，反应速度增快，提高燃烧效率；另外，煤粉很细，流动性好，便于管道气力输送。2.煤粉粗细程度的指标；煤粉颗粒的粗细用煤粉细度Rx表示。3.制备煤粉是否越细越好？最佳的煤粉细度应保证燃烧充分且制粉能耗小。524.磨煤机的分类及其原理低速磨中速磨244高速磨245筒式钢球磨结构简单，可靠，煤种适应性广投资大，噪声大，耗电，负荷适应性差盘式磨、碗式磨、环式磨结构紧凑，省投资，耗电小，负荷适应性强结构复杂，煤种适应性差风扇磨结构简单，金属耗量小，负荷适应性强磨损大，煤种适应性受限撞击挤压研磨撞击53筒体在不同旋转速度下钢球和煤的运动状态546.磨煤机与制粉系统的匹配关系及其优缺点中间储仓式系统直吹式系统低速磨中速磨高速磨5.煤粉制备系统分类中间储仓式系统直吹式系统243系统复杂，投资大，耗电大工作可靠性差，变负荷能力差，煤种适应性差55（三）燃烧器及其布置燃烧器是煤粉炉正常燃烧的重要影响因素。燃烧器将煤粉和风喷入炉膛，煤粉在其中作悬浮燃烧。燃烧器的作用：1.保证煤粉流及时稳定着火2.一、二次风适时混合，扰动强烈。3.具有良好的调节性，以适应燃料、负荷变化4.减少Nox的生成，保护环境5.降低结渣可能性燃烧器形式一般分为：直流燃烧器、旋流燃烧器。561、直流燃烧器一、二次风分别由垂直布置的一组圆形或矩形的喷口，以直流自由射流的形式喷入炉膛，煤粉气流着火的热量，来自直流射流外边界卷吸炉内高温烟气的热量。