锅炉原理PPT教程

锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍第一章基本运行理论动力之源、供热之源多方面应用生活中也有锅炉：生产：动力（发电、锤击），热载体（烘干等）生活：开水，蒸饭，供往浴室，集中供热等锅炉的概念及定义：锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍煤气锅炉电锅炉锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍锅炉的定义：1.组成:2.功能:锅：烧水，生产热水或蒸汽炉：烧火，将电能或燃料的化学能转化热能动力锅炉供热锅炉或工业锅炉提供动力或发电:供热、采暖等工业用:锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍动力锅炉：容量大、参数高、效率高(90%)eg.石洞口电厂300MW×4，超临界参数，相当于锅炉1000t/h、产汽压力23MPa、550℃锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍工业锅炉：中低容量（0.05T/h,0.5T/h,1T/h,4T/h,10T/h,20T/h,60T/h等)压力不高（0.4MPa,1.0MPa,2.5MPa等）效率不高（燃煤：~75%，燃油/气：85~90%)锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍一、锅炉的发展过程方向一：增加锅内受热面(烟管锅炉)单锅筒锅炉特点：结构紧凑、占地不大但：容量一般不大。当烟管为光管时，传热效率不高内筒（火筒或炉胆）外筒锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍烟囱烟管烟室外筒锅内水循环内筒锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍(水管锅炉)方向二：增加锅外受热面直、横水管特点：1、水平管，水循环不好2、直水管，热膨胀缓冲差，集箱安全性差弯水管锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍水管锅炉特点：1、烟气横向冲刷水管受热面，传热效率高2、炉膛空间容积不受锅筒直径限制，适用于大、中容量锅炉锅炉发展趋势：提高运行效率，减少燃料消耗、钢材消耗，提高运行安全锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍锅筒集箱锅外水循环直流锅炉锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍二、锅炉运行的基本理论1.燃料化学能转化为热能——燃烧学燃烧产物：高温烟气2.高温烟气向水放热——传热学辐射放热：水冷壁等；对流放热：对流管束等3.水吸热：汽液两相流（水循环）炉内放热：煤粉+空气混合燃烧（气固两相流）油雾+空气混合燃烧（气液两相流）烟气对受热面的流动冲刷流体力学4.锅炉生产蒸汽/热水的本质——热力学当锅炉冷炉启动时：定容加热过程“锅炉压力是烧火烧出的”在正常运行（连续供水、产汽）：定压加热过程给水泵补充给水，扬程=P锅内+ΔP管道“锅炉压力是给水泵提供的”5.材料力学6.环境科学锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍（流程图）锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍back锅炉原理三、锅炉运行的基本过程空燃炉层燃炉碎煤机磨煤机煤分燃烧器空气混合燃烧燃烧层(炉排)燃气辐射煤渣渣斗外运1、燃料的燃烧过程(1)煤：煤场煤渣外运空气(底部送上)Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍(2)油：轻油重油(3)气：燃气燃烧器混合喷入炉内烟气排出经燃烧器雾化混合喷入炉内烟气排出空气管道加热管道输送空气锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍燃油/气炉，无炉渣生成2.烟气向水的传热过程(1)燃煤锅炉：(SHL型炉内高温烟气(火焰中心1500~1600℃)水冷壁(炉膛四周)辐射炉膛出口1000℃辐射空气预热器除尘、引风烟窗拉稀布置:(a)防止熔融飞灰挂渣，堵塞烟气通道(b)由烟窗吸收烟气热量，保护后续受热面上不挂渣锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍)烟窗(炉膛出口)(拉稀布置)辐射+对流蒸汽过热器(出口500~600℃)对流对流管束对流对流烟囱排放省煤器锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍SHL10剖面图(2)燃油/气锅炉：以WNS国产锅炉为例——烟气三回程放热炉膛(炉胆)(一回程)辐射+对流辐射烟管(二回程)后烟箱转向烟管(三回程)对流前烟箱转向Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍3.水的受热升温过程(1)卧式烟火管锅炉：锅内水循环(2)水管锅炉：(SHL型)下降管（后排对流管束）下锅筒下降管（受弱热或炉外不受热）下集箱上升管（水冷壁）上集箱蒸汽过热器饱和蒸汽锅炉给水送用户上锅筒锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍四、锅炉的基本参数锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍1.蒸发量/热功率——Dt/h,QMW蒸汽锅炉（供热锅炉）每hr产生的额定蒸发量（供热量）。D~Q间关系：1)产生蒸汽的供热锅炉Q=D×103×(iq-igs)/3600×10-32)产生热水的供热锅炉Q=G×103×(irs”-irs’)/3600×10-32.蒸汽/热水的参数指锅炉出口处蒸汽的额定压力（表压）、温度。Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍蒸汽锅炉：生产饱和蒸汽的：PÍÎt，只需标出一个参数，常用压力生产过热蒸汽的：P、t均需标出热水锅炉：指出水P、出水温度、回水温度3.热效率——表明锅炉结构的合理性（运行成本）%100×=进入锅炉的热量热量同时间内被有效吸收的glη（锅炉类型不同、燃料不同，则效率高低不同）4.受热面蒸发率/发热率——反映受热面传热性能每m2受热面产生的热量，Q/H每m2受热面产生的蒸汽量，D/H烟气与水热交换的表面积，H，m2（常以烟气侧表示）5.金属耗率，耗电率——产生每T蒸汽所消耗的金属重量t钢/t蒸或耗电量kWh/t蒸不能反映制造成本、不反映运行效率可反映制造成本锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍五、锅炉型号的表示1.供热锅炉：第一部分第二部分第三部分___X—XX/XX/XX—XXXX/XXeg.LHS0.5-0.04-YSHL4-1.0/250-WWNS7.0-0.7/115/70-Qy出口压力、出水温度、回水温度或出口压力、温度燃烧方式蒸发量t/h或热功率MW/h本体代号燃料种类W,A,Y,Q近似估计：0.7MW~1t/h锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍2.电站锅炉：第一部分第二部分第三部分__XX/XX—XX锅炉厂代号HGSGDG蒸汽量t/h过热蒸汽压力MPa燃料代号过热蒸汽温度、再热蒸汽温度压力等只在锅炉性能中指明，型号中一般可不标出。eg.HG670/13.7-YQ2锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍第二次变型设计五、锅炉房设备锅炉房设备：由锅炉本体锅+炉+附加受热面蒸汽过热器是锅炉与保证锅炉正常、连续运行的辅助设备的总称。锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍+辅助设备组成(图)省煤器+空气预热器（尾部受热面）图1-4燃用煤粉的自然循环锅炉房简图1—排粉机；2—磨煤机；3—给煤机；4—煤斗；5—下降管；6—锅筒；7—半辐射式过热器；8—对流过热器；9—送风机吸风管；10—再热器；11—省煤器；12—空气预热器；13—除尘器；14—烟囱；15—引风机；16—送风机；17—烟气再循环风机；18—灰渣斗；19—下集箱；20—水冷壁；21—燃烧器；22—炉膛；23—折烟角锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍back辅助设备™1.燃料储运或制备系统供油泵过滤器油燃烧器回油(1)油炉轻油：工作油箱输油泵（参见下一页流程图）贮油罐锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍喷入炉内重油：燃料储运系统与轻油相似，但储油罐、油箱、管道等均需有加热或保温装置。锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍(2)气炉：安全保护的要求高煤气管煤气表过滤稳压气燃烧器锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍（组成运煤系统）(3)煤炉煤粉炉：原煤输送机磁铁去处金属杂质碎煤机磨煤机煤粉煤场煤粉燃烧器煤渣渣坑出渣机渣场外运（组成出渣系统）锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍输送机(提升机)煤场(图)层燃炉：原煤煤斗煤渣炉排渣坑出渣机（图）渣场外运go锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍KZL4锅炉输送机(提升机)提升固体燃料back锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍螺旋出渣机back™2.送、引风系统空气鼓风机炉膛烟气引风机烟囱鼓风机空预器穿过炉排(空预器)燃烧器（组成送风系统）（组成引风系统）（除尘器）锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍(1)煤粉/油炉/气炉：(2)层燃炉：空气™3.水、汽系统一般，2T/h以上锅炉的给水需先水处理，去除结垢离子和腐蚀气体。给水软化水装置除硬度除气装置省煤器预热水泵加压上锅筒锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍热水或蒸汽分水缸锅炉水循环用户分汽缸™4.自动控制系统锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍锅炉的锅内是有压甚至是高压环境，需要有良好的运行保护，因此都配备控制箱。大型电站锅炉都是全自动运行，小型燃油、燃气锅炉也都可实现全自动、无人化管理，燃煤锅炉有的还需人工操作。基本控制如：目测：玻璃水位计锅内水位高低控制和报警：自动：水位传感器，信号接至控制箱。水位过高停给水泵；过低开给水泵。目测：压力表自动：压力传感器，信号接至控制箱压力过低开燃烧器；压力过高停燃烧器，向外放汽锅内压力监测和报警：水温过低开燃烧器；水温过高停燃烧器，向外放汽锅内水温监测：（热水锅炉）送、引风系统：鼓风机、引风机启停连锁，即必须先开引风机再开鼓风机，必须先关鼓风机再关引风机。锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍§2.1燃料的组成：B。单位质量热值较高（33704kJ/kg）但，碳化程度越高，C含量越高，燃料越不易被点燃(2)H：重要的可燃元素锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍一、组成元素(1)C：1.固体燃料（煤）主要的可燃元素，含量近50%A。煤中含量最多单位质量热值最高（~3.5Qc），但要吸热H含量越高，燃料越易点燃。但若燃烧组织不好，供O2不足，则易产生黑烟，污染环境。(3)S：有害的可燃元素腐蚀污染Qs≈(1/3.5)Qc9050kJ/kg有机硫无机硫硫铁矿硫硫酸盐硫锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍可燃硫不可燃硫(4)O,N不可燃（O助燃），习惯上归在可燃分中(5)A：灰分，主要的杂质(1)A，则可燃分，着火难。(2)A，飞灰多，受热面易积灰，传热，受热面易磨损(3)若A熔点不利燃料内部燃烬受热面、炉排易挂渣(6)WW水分，主要的杂质。(1)须先吸热蒸发汽化着火难炉温(2)烟温低传热温差传热量ηgl但，层燃炉对煤含水有要求，不能过低（≈10%），以减少飞灰。Ww外水分留在表面含量不稳定Wn内水分吸附于毛细孔含量比较稳定锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍(3)H2O汽与SO2、SO3形成酸性气体增加受热面腐蚀的可能。锅炉原理Copyright(c)胡雨燕&李明&陈徳珍2.液体燃料：主要C、H，少量S，极少O、N、A、W、机械杂质C80%,H10%,Q≈10000kcal/kg主要特性：粘度、闪点、燃点、自燃点3.气体燃料：有天然气和各种人造煤气为气体的混合物：CnHm,H2,CO,H2S,N2,O2,CO2,SO2,H2S等及少量杂质二、组成的表示液、固燃料：以质量百分数表示C,H,S,O,N,A,W等组分含量气体燃料：以容积百分数表示各组分气体的含量1.固、液燃料（1）应用基以送入锅炉准备燃烧的燃料为基准，得到的各元素质量含量数值。上标“y”。（锅炉的传热、流动计算用）100%yyyyyyyCHSONAW++++++=考虑W含量的不稳定性：（2）分析基以实验室条件下（20℃，60%相对湿度）、自然风干后的燃料为基准，上标“f”。去除大部分Ww（实验室用）100%ffff