发电知识锅炉.docx

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发电知识锅炉

火力发电知识

1.火力发电厂生产流程及特点

火电厂的种类虽很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程却是基本相同的，概括地说是把燃料（煤）中含有的化学能转变为电能的过程。

整个生产过程可分为三个阶段：

（一）、燃料的化学能在锅炉中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；

（二）、锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；

（三）、由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电，把机械能变为电能，称为电气系统。

其基本生产流程及示图为：

2.火力发电厂生产过程简述：

生产过程是这样的，燃煤用输煤皮带从煤场运至煤斗中，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉，磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。

煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，利用热烟气加热空气。

这样，一方面除使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。

洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。

助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加的利用率。

从空气预热器排出的热空气分为两股：

一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。

燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。

火力发电厂在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。

在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。

在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。

水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤受燃烧过程中放出的热量。

部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。

饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。

过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。

具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。

高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。

汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。

当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。

在发电机转子的另一端带着一台小直流发电机，叫励磁机。

励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。

当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。

这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。

电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。

蒸气在汽轮机中做完功以后，从汽轮机排汽口排出称为乏汽，排入凝汽器，乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，从新凝结成水，此水成为凝结水。

凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环后，在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。

高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。

以上分析虽然较为繁杂，但从能量转换的角度看却很简单，即燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。

在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为转子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。

炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。

与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。

主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。

火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。

3.锅炉的构造及重要辅助设备

1.锅炉的构造

1.1什么是锅炉

定义：

锅炉是一种生产蒸汽或热水的换热设备。

它是由本体、附件仪表及附属设备组成。

本体主要有“锅”和“炉”两部分。

在中、小型锅炉机械化燃烧设备中，链条炉排炉是历史悠久、结构成熟、性能稳定的一种，获得较为广泛的应用。

1.1-1锅

“锅”即是锅炉容纳不各蒸汽的受压部件,它包括锅筒（汽包）或锅壳,水冷壁管,对流管束,烟管,下降管,集箱,过热器,省煤器等受压部件组成.由此而组成完整的水和蒸汽的系统,进行加热和汽化等过程。

1.1-2炉

“炉”是由燃烧设备,炉墙,炉拱和钢架等部分组成.它使燃料进行燃烧产生灼热烟气,烟气经过炉膛和各段烟道向锅炉受热面放热,最后从锅炉尾部进入烟囱排出。

1.1-3其他重要辅机

碎煤机、输煤装置、送引风机及管道、给水装置、排污系统、水处理设备及管道、除尘及除灰系统、输渣装置、控制系统等。

1.1-4附件仪表：

安全阀、水位计、压力表、温度表、流量计、压力及水位声光报警装置、联锁保护装置等。

阀门主要有主汽阀、排污阀、止回阀等。

2.1汽包

汽包是汇集、贮存、净化蒸汽和补充给水的带压容器，在水管锅炉中，通常有1~2个锅筒，上锅筒称为汽鼓（汽包），下面的称为水鼓或泥鼓（比如我们公司使用的双锅筒纵置式链条炉）。

上锅筒内部有均匀给水的配水槽，汽水分离装置和连续排污装置。

上锅筒外部装有主汽阀、安全阀、空气阀、水位计、排污管以及压力表等连接管。

下锅筒的一端封头上开有人孔，底部装有定期排污装置。

上下锅筒之间用许多上升管和下降管（对流管束）连接，整个部件呈弹性结构。

2.1.1汽包的作用

（1）汽包是加热、蒸发、（过热）过程的连接枢纽，同时也作为一个平衡器，保证水冷璧循环所需要的压头。

（2）存有一定容量的水与汽，具有相当的蓄热量，当锅炉工况变化时，能起缓冲稳定汽压的作用。

（3）内部有汽水分离装置和连续排污装置，保证饱和蒸汽的品质。

（4）汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀等设备，保证锅炉安全运行。

2.1.2汽包的特点

（1）装有测量表计与安全附件，水位是锅炉最主要控制的参数。

（2）是锅炉安装中时最重的的部件。

（3）制造工艺要求高。

汽包是锅炉设备中制造工艺用最严格的部件。

2.2主要受热面

2.2.1水冷壁结构及作用

水冷壁是布置在炉膛四周的辐射受热面。

由锅炉钢管组成，是水管锅炉的主要受热面。

水冷壁的上部与上锅间直接连接或先经过上集箱再与上锅筒连接。

上锅筒的炉水经下降管进人下锅筒和下集箱，经过水冷壁吸热，形成汽水混合物，并上升到上锅筒，组成一个封闭的自然循环。

作用有：

（1）吸收炉内辐射热，将水加热成饱和蒸汽；

（2）保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热，使炉墙温度降低的缘故；

（3）吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度，这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的；

（4）水冷壁在炉内高温下吸收辐射热，传热效果好，故能降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价。

2.2.1.1下降管

下降管是水循环系统中不可缺少的受压部件，布置在炉墙外面，其作用是把锅筒的水输送到下集箱，使受热面管子（水冷壁管）有足够的循环水量。

下降管不允许受热，否则会影响水循环的安全。

2.2.1.2集箱

集箱（也称联箱），其作用是汇集、分配锅水，保证各受热面的管子可靠供水。

上集箱则是汇集各管子的水或汽水混合物。

集箱一般不受热。

位于炉排两侧的下集箱又称防焦箱，主要作用是防止炉排处炉墙结焦。

1、省煤器在锅炉中布置特点及主要作用

省煤器布置特点

（1）逆流布置，增大传热温差；

（2）水由下而上，便于排出气体，避免腐蚀；烟气自上而下，吹灰作用。

铸铁式省煤器。

省煤器主要作用

（1）吸收低温烟气的热量以降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。

（2）由于给水在进入蒸发受热面前先在省煤器内加热，这样就减少了水在蒸发受热面内吸热量，因此可用省煤器代部分造价较高的蒸发受热面。

也就是以管径较小、传热温差较大、价格较低的省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。

（3）提高了进入泡包的给水温度，减少了给水与汽包壁之间的温差，从而使汽包热应力降低。

省煤器分类：

按照省煤器出口工质的状态，分为沸腾式和非沸腾式两种；根据材质分为铸铁式和钢管式。

2、空气预热器作用：

作用：

（安装在锅炉尾烟道中）利用省煤器后烟气的热量加热燃烧所需的空气，以利于燃料的着火和燃烧，并可降低排烟温度，提高锅炉热效率。

锅炉空气预热器是利用了烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备。

由于它工作在烟气温度最低区域，可以回收烟气的热量，降低排烟温度，从而提高锅炉效率；同时也由于空气被预热，强化了燃料的着火和燃烧过程，减少了燃料不完全燃烧热损失，进一步提高了锅炉效率；此外空气预热器还能提高炉膛烟气温度，强化炉内辐射换热，因此，空气预热器已成为现代锅炉的重要组成部分。

一般将空气加热到300~400度。

常将燃烧用的空气分成一次风、二次风。

一次风：

携带煤粉或液体、气体燃料经燃烧器进入炉膛，为提供着火所需的那部分风量。

（占总风量的20~30%）二次风：

燃烧所需的其余75~80%风量是作为助燃的二次风。

空气预热器分类：

按换热方式分传热式和蓄热式。

管式预热器属于传热式空气预热器，回转式空气预热器属于蓄热式预热器。

过热器作用：

是将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，以提高热效率。

它在很大程度上影响着锅炉的经济性和运行安全性，提高过热蒸汽参数是提高火力发电厂热经济性的重要途径。

根据传热方式分类为对流过热器、半辐射过热器、辐射过热器。

按布置分类分为顶棚过热器、包墙过热器、低温对流过热器、分隔屏式过热器、后屏过热器、高温对流过热器。

再热器作用：

随着蒸汽压力的提高，为了减少汽轮机尾部的蒸汽湿度以及进一步提高整个发电机组的热经济性，在大型锅炉中普遍采用了中间再热系统，即将汽轮机高压缸的排汽引回到锅炉中再加热到高温，然后再送到汽轮机的中压缸中继续膨胀作功，这个加热器就是再热器。

2.锅炉重要辅助设备

大型锅炉中重要辅助设备有烟风系统中的送风机、引风机、一次风机、二次风机等，制粉系统中磨煤机、给煤机。

给水系统中给水泵。

送风机作用：

克服空气预热器、风道、燃烧器阻力，输送燃烧风，维持燃料充分燃烧。

一次风机作用：

携带煤粉或液体、气体燃料经燃烧器进入炉膛，为提供着火所需的那部分风量。

二次风机作用：

燃烧所需的其余75~80%风量是作为助燃的二次风，给锅炉燃烧提供一定氧量。

引风机作用：

锅炉排烟再经过烟气净化系统变为干净的烟气，由引风机送入烟囱排入大气中。

同时也是维持锅炉压力平衡作用。

磨煤机作用：

将原煤磨成需要细度的煤粉，完成粗细粉分离及干燥。

其中过程：

原煤由落煤管进入两个碾磨部件的表面之间，在压紧力的作用下，受到挤压和碾磨而被粉碎成煤粉。

由于碾磨部件的旋转，磨成的煤粉被抛至风环处（装有均流导向叶片的环形热风通道称为风环）。

热风以一定的速度通过风环进入干燥空间，对煤粉进行干燥，并将其带入碾磨区上部的粗粉分离器中，经分离，不符合燃烧要求的粗粉返回碾磨区重磨；合格的煤粉经粗粉分离器由干燥剂带出磨外，引至一次风管；来煤夹带的杂物——石块、黄铁矿金属块、木材等被抛至风环处后，因由下而上的热风不足以阻止它们下落，故经风环落至杂物箱（石子煤箱）。

炉水循环泵：

建立和维持锅炉内部介质的循环，完成介质循环加热的过程。

燃烧器：

将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤粉能迅速稳定的着火，同时使煤粉和空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧。

煤粉燃烧器可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。

九.锅炉的常用名词术语：

1.受热面

从放热介质中吸收热量并传递给爱热介质的表面，称为受热面，如锅炉的炉胆、筒体、管子等。

2.辐射受热面

主要以辐射方式从放热介质吸收热量的受热面，一般指炉膛内能吸收辐射热（与火焰直接接触）的受热面，如水冷壁管、炉胆等。

3.对流受热面

主要以对流方式从高温烟气中吸收热量的受热面，一般是烟气冲刷的受热面，如烟管、对流管束等。

4.锅炉受热效率

锅炉输出的有效利用热量与同一时间内所输入的燃料热量的百分比即为锅炉热效率。

5.蒸发量

蒸汽锅炉长时间连续运行时，每小时所产生的蒸汽量，称为这台锅炉的蒸发量。

6.压力

垂直均匀作用在单位面积上的力，称为压强，人们通常把它称为压力,单位是兆帕（MPa）。

7.炉膛

进行燃烧和传热的空间称为炉膛。

8.微正压燃烧

炉膛中烟气压力略高于大气压（不超过0.005MPa）的燃烧方式.燃油,燃气锅炉大多采用微正压燃烧。

8.灰分

灰分是燃料中不可燃烧的固体矿物杂质,它是燃料形成时期,开采及运输中掺入燃料中的,燃料中灰分多了,可燃成分就少,燃料燃烧时放出的热量也就少,灰分带走热量多,使热损失增加。

9.水分

水分是燃料中的有害成分,它吸收燃料燃烧时放出的热量而汽化,因而直接降低燃料放出的热量。

十.锅炉炉内水循环过程是怎么循环的？

锅炉蒸发受热面（水冷壁）内工质依靠下降管中的水与上升管中汽水混合物之间的密度进行循环的锅炉，称为自然循环锅炉。

图1为简单的自然循环回路图，包括有受热的上升管和不受热的下降管，上升管和下降管上下两端分别与汽包和下集箱连接成密闭的循环回路。

（工作原理：

水从汽包流向下降管，下降管中的水或达不到饱和温度的欠热水。

水进入上升管后，因不断受热面达到饱和温度并产生产部分蒸气，成为汽水混合物。

由于汽水混合物密度小于下降管中水的密度，下集箱左右两侧将密度差而产生压力差，推动上升管中汽水混合物理学向上流动，进入汽包，并在汽包中进行汽水分离，分离出来的汽由汽包上部送出，分离出来的水则和由省煤器来的给水混合后流入下降管，继续循环，这便是自然循环原理）。