《锅炉设备》备课笔记.docx

1、锅炉设备备课笔记绪 论教学目的1、了解电厂锅炉设备组成、主要特性及锅炉在电厂的地位和发展概况。2、了解学习电厂锅炉这门课程的主要内容和方法。教学目标1、给说明电厂锅炉在火力发电厂的地位。2、能简述电厂锅炉的组成及生产过程。3、会说明电厂锅炉主要特性及型号。4、知道电厂锅炉技术状况和发展概况5、知道电厂锅炉课程的主要内容及学习方法。01电站锅炉的作用一、概念1、什么是锅炉？锅炉是利用燃料燃烧所放出的热量加热产生具有一定压力和温度的蒸汽设备。2、什么是电站锅炉？电力工业部门专门用于生产电能的发电厂锅炉。3、火力发电厂能量转换过程在锅炉中，将燃料的化学能转换为蒸汽的热能；在汽轮机中，将蒸汽的热能转换

2、为汽机的旋转机械能；在发电机中，将旋转机械能转换为电能。二、锅炉的作用锅炉是发电厂能量转换过程中的重要环节。它是生产并根据水轮机需要提供相应数量和规定质量（压力、温度）的过热蒸汽。三、发电厂的生产特点发电厂锅炉的生产的蒸汽量必须根据外界的需要而经常变化，以保证及时输送相应数量和质量的蒸汽给汽轮机，以满足用户的需要。电厂锅炉的容量大。锅炉参数高。锅炉采用悬浮式燃烧，锅炉效率较高。锅炉自动化程度和机械化程度高，适应负荷变化的能力较强。02锅炉的组成及工作过程锅炉设备是由锅炉本体设备和锅炉辅助设备组成。其所包括的主要设备见下表：锅炉设备的组成组成部分的名称部件或设备一、锅炉本体设备1、汽水系统：包括

3、省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、联箱、连通管等2、燃烧系统：包括燃烧室、喷燃器、空气预热器等3、炉墙和构架：其中炉墙包括燃烧室、烟道和各种门类；构架包括炉顶钢架、炉架（混凝土炉架、钢结构炉架）、吊架等二、锅炉辅助设备1、通风系统：包括冷风系统（冷风道、送风机、风门等）；热风系统（热风道、二次风道、热风门等）；一次风系统（一次风机、煤粉仓、给煤机、气粉混合器、一次风管等）；烟道系统（包括烟道、再循环烟道、引风机、烟囱、烟道门等）2、燃烧运输设备：包括缷煤机、轮斗机、皮带运输机、木柴分离器、金属分离器、煤块破碎机（碎煤机）、原煤分筛机、原煤仓、电子称等3、制粉系统：原煤仓、给煤机、黂

4、煤机、粗粉分离器、细粉分离器、木块分离器、木屑分离器、锁气器、制粉管道、粉仓、排粉风机等4、给水系统：沉淀池、澄清池、过滤器、阴离子交换器、阳离子交换器、浮动床、除碳器、除盐水箱、除盐水泵等5、除尘除灰系统：其中除尘系统包括除尘器、排灰系统、干出灰系统；除灰系统包括炉底渣斗、出渣机、冲灰沟、除灰水泵、冲渣水泵、除灰管道等6、锅炉附件：包括水位计、安全阀、吹灰器、各种阀门、热工仪表和自动控制装置等一、锅炉本体设备1、 汽水系统汽水系统的作用吸收燃料的放出的热量，使水蒸发最后成为规定压力和温度的过热蒸汽。汽水系统的组成汽水系统是由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、联箱、连通管等组成。省

5、煤器的作用是利用烟气热量来加热给水，以提高给水温度，降低排烟温度，节约燃料。汽包是一个筒型容器，装在锅炉顶部前方，汽包的作用是与下降管、水冷壁、联箱、连通管组成水循环回路，并接受省煤器来水，将水冷壁产生的饱和蒸汽给过热器。下降管是水冷壁的供水管，其作用是把汽包中的水均匀地分配到水冷壁。水冷壁是布置在锅炉燃烧室四周墙上的平行管子，是作用是吸收燃烧室中的辐射热，使水在管内汽化产生蒸汽，并保护炉墙。过热器的作用是利用烟气热量将饱和蒸汽加热成为一定温度的过热蒸汽。再热器的作用是把汽轮机作过功的蒸汽引回到锅炉再次加热后，又送到汽轮机中继续作功。该蒸汽称为再热蒸汽。2、 燃烧系统燃烧系统作用使燃料在炉内良

6、好地燃烧，放出热量。燃烧系统的组成燃烧系统由燃烧室、燃烧器、空气预热器等组成。燃烧室又称炉膛，是由水冷壁和炉墙围成的空间，是供燃料燃烧的地方。燃烧器装在燃烧室的墙上，其作用是把燃料和空气以一定的速度喷入燃烧室内进行良好地燃烧。空气预热器的作用是利用烟气的余热来加热空气，以提高进入炉膛的空气温度，降低排烟温度，节约燃料。3、炉墙和构架炉墙是用来构成封闭的燃烧室和烟道，为保证锅炉燃烧和传热提供必要的条件。构架是支承或悬吊锅炉部件和炉墙以及一些部件。二、锅炉辅助设备锅炉辅助设备是由通风设备、制粉设备、给水设备、除尘除灰设备、和一些附件组成。1、通风设备的作用主要是提供燃料燃烧和制粉所需要的空气，排出

7、燃烧后生成的烟气。其主要由送风机、引风机、一次风机、风道、烟道、烟囱等组成。2、制粉系统的作用是干燥原煤，把原煤磨成一珲细度的煤粉，并送入燃烧室中燃烧。其主要由煤斗、给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器、排粉风机等设备组成。3、给水设备的作用是向锅炉提供经过化学处理和热力处理过的除氧水。4、除尘除灰设备的作用是清除烟气中的飞灰，并将除下的飞灰和落下的灰渣送到储灰场。5、锅炉附件包括水位计、安全门、吹灰器、热工仪表、自动控制装置、阀门和汽水管道。03锅炉主要特性参数1、锅炉容量锅炉容量：锅炉在正常、经济运行条件下的最大连续蒸发量。单位：吨/时（t/h），符号“De”。锅炉蒸发量：每小时所产生的

8、蒸汽量。锅炉容量是表明锅炉生产能力大小的特性数据。2、锅炉参数蒸汽压力，指过热器出口压力，单位：MPa，符号“P”。蒸汽温度，指过热器出口温度，单位：，符号“t”。再热蒸汽压力，指再热器的进出口的压力，单位：MPa。再热蒸汽温度，指再热器的进出口的温度，单位：“”。蒸汽参数是表明锅炉产品规范的特性数据。3、锅炉效率锅炉效率是指锅炉输出的热量占锅炉输入热量的百分数。符号“”。锅炉效率是表明锅炉经济运行的特性参数。04锅炉的分类和型号一、锅炉的分类锅炉的分类方法很多，常见方法见下表：锅炉的分类序号分类方法锅炉类型简要说明1按燃烧方式分类室燃炉主要用于电站锅炉，燃烧液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉都是

9、室燃炉燃料主要在炉膛悬浮燃烧。层燃炉燃料主要在炉排上燃烧。旋风炉燃用粗煤粉或煤屑。微粒燃料在旋风筒中央悬浮燃烧，较大煤粒贴在筒壁燃烧，液态排渣。沸腾炉送入炉排的空气流速较高，使大粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小粒燃煤随空气上升并燃烧。宜于燃烧劣质燃料。2按燃用的燃料分类燃烧炉燃用煤等固体燃料燃油炉燃用重油等液体燃料燃气炉燃用天然气等气体燃料余热锅炉利用冶金、石油化工等工业的余热作热源。原子能锅炉利用核反应堆所释放热能作为热源的蒸汽发生器垃圾锅炉利用垃圾、树皮、废液等废料作为燃料的锅炉3按工质的流动特性分类自然循环锅炉 具有汽包，利用和上升管中工质密度差产生工质循环，只能在临界压力以上应用

10、直流锅炉无汽包，给水靠给水泵压头一次通过受热面产生蒸汽，适用于高压和超临界压力锅炉多次强制循环锅炉具有汽包和循环泵，利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头建立工质循环。只能在临界压力下应用复合循环锅炉具有再循环泵。锅炉负荷低时按再循环方式运行，负荷高时按直流方式运行。可应用于亚临界压力和超临界压力锅炉低倍率循环锅炉汽包和循环泵。主要依靠循环泵建立工质循环，可用于高压和超临界压力锅炉4按锅炉容量分类小容量（小型）锅炉（De220t/h）中容量（中型）锅炉（De220420t/h）大容量（大型）锅炉（De670t/h）5按锅炉蒸汽参数分类低压锅炉（1.27MPa）中压锅炉（2.53.822MPa）

11、高压锅炉（6.09.8MPa）超高压锅炉（13.72MPa）亚临界压力锅炉（16.6619MPa）超临界压力锅炉（22.11MPa）6按安炉膛烟气压力分类负压锅炉炉膛压力保持负压，有送、引风机、是燃煤锅炉主要型式正压锅炉炉膛表压力为20005000Pa，不需要引风机，宜于低氧燃烧增压锅炉炉膛压力大于0.3MPa，用于配汽燃气联合循环7按炉型分类倒U型、塔型、箱型、T型、U型、N型、L型、D型、A型D型、A型用于工业锅炉，其余炉型一般用于电站锅炉8按锅炉房型式分类露天、半露天、室内、地下、洞内工业锅炉一般为室内布置，电站锅炉主要采用露天或半露天布置9按锅炉出厂型式分类快装锅炉、组装锅炉散装锅炉工

12、业锅炉一般采用快装锅炉10按燃烧炉的排渣方式分类固态排渣炉燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排出的排渣方式液态排渣炉燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口排出，在裂化箱的冷却水中裂化成小颗粒后排入水沟中冲走二、锅炉的型号锅炉的型号是表明锅炉的制造厂家、容量、蒸汽参数和设计序号等。例如DG1025/18.5540/540M318第一组字码DG，制造厂家的拼音缩写。如DG为东方锅炉厂，SG为上海锅炉厂，HG为哈尔滨锅炉厂，BG为北京锅炉厂，WG为武汉锅炉厂等。第二组数字1025为锅炉容量，即每小时最大连续蒸发量为1025吨/小时；18.3为过热器出口压力蒸汽压力，即18.3MPa。第三数字540/540，前54

13、0为过热器出口蒸汽温度；后540为再热器出口蒸汽温度。第四组字码为锅炉产品的设计序号。国产锅炉与汽轮机配置情况见下表：目前国产主要电站锅炉的容量和参数容量（吨/时）蒸汽压力（MPa）过热/再热蒸汽温度（）给水温度（）配用汽轮发电机组功率MW锅炉类型3565751201303.822459150150160170170612122525中压自然循环室燃煤粉炉或层燃炉中压自然循环层燃炉中压自然循环室燃炉中压自然循环室燃煤粉炉中压自然循环室燃煤粉炉2202304109.85405105402155050100高压自然循环锅炉，烧煤粉或渣油高压自然循环锅炉，烧煤粉或渣油高压自然循环锅炉，烧煤粉4004

14、2067013.7555/555540/540540/540240125130200超高压自然循环锅炉（室燃或沸腾）超高压自然循环锅炉（室燃或沸腾）超高压自然循环锅炉，烧煤或煤油93510001025200816.7570/570555/555545/545540/540260265260260300300300600亚临界压力直流锅炉亚临界压力直流锅炉、自然循环锅炉亚临界压力自然循环、控制循环锅炉亚临界压力控制循环、直流锅炉第一单元燃料11燃料1、什么是燃料？燃料是指可以燃烧并放出热量的物质。燃料是火力发电厂的能源。在火力发电厂中必须不间断地将燃料送入锅炉的炉膛，燃烧放热，才能保证生产过程的

15、连续进行。锅炉和整修发电厂工作的安全性、经济性，以及燃烧设备的选用等都与燃料有密切的关系。因此，了解燃料的组成和特性是十分重要的。2、燃料的种类燃料种类很多，按其物理形态及获得方法分类见下表燃料的种类种类天然燃料人工燃料固体燃料液体燃料气体燃料煤、页岩、木材石油天然煤气煤粉、焦炭、木炭汽油、重油、柴油、煤油等高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气、地下气化煤气3、电厂燃料的使用原则尽量不用优质燃料；尽量利用当地的燃料，以减轻运输负担；国家目前能源政策是少用油、不用天然气、尽量使用煤。12煤一、煤的组成及性质煤的组成及各种成份的性质，可按元素分析和工业分析方法来进行研究。1、煤指元素分析成分煤的元素分析

16、成分即煤的化学组成成分。煤的化学成分包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、水分（M）、灰分（A）。其中碳（C）、氢（H）、硫（挥发硫SC）是可燃的，其余均为不可燃的。煤的各种成分性质如下碳（C），是煤的最基本的组成成分，是主要的可燃元素。其含量的大小决定着煤的发热量，含量越多发热量越大，但不易着火。氢（H），极易着火燃烧，且燃烧迅速，其是煤中发热量最高的元素，但含量不多。氧（O），是煤中的杂质，它不能燃烧放热，以两种形式存在一是游离状态存在，可以助燃，另一种是以化合物形式存在，不能助燃。氮（N），也是煤中杂质，它既不能燃烧，也不能助燃，其的化合物会污染大气环境。硫（S），有三种

17、形态，有机硫（So）、黄铁矿硫(硫化铁硫Sp)、硫酸盐硫（Ss），前两种为可燃硫(Sc)或挥发硫(Sv)，后一种为不可燃硫。可燃硫燃烧后的化合物会污染大气环境。水分（M），水分是煤中的杂质也是有害成分，含量越多危害越大。煤的水分(全水分)包括表面水分(外部水分)和固有水分(内部水分)。其含量可达5060%灰分（A），也是煤中的主要杂质，它是煤中不可燃物质在燃烧后留下的固态矿物残撞。它的含量越高，煤的挥发分则越少，发热量越低，还会造成锅炉的磨损和堵灰。煤的元素分析方法可以测定煤中元素成分含量，其是锅炉燃烧计算的重要数据，也是煤的分类和研究煤的特性的依据，一般在研究所进行。2、煤的工业分析成分煤的

18、工业分析成分是发电厂根据煤的燃烧过程，采用按规定条件将煤干燥、加热和燃烧的办法，对煤进行工业分析。工业分析主要测定煤中的水分（M）、挥发分（V）、固定碳（FC）和灰分（A）的含量表明了煤的某些燃烧特性。水分（W），加热102105二小时后测得。挥发分（V），封闭加热至85020七分钟测得。固定碳（FC），800空气中燃烧后测得。灰分（A），燃烧后的剩余的物质测铡得。二、煤的成分的各种基准及其换算同一种煤所处的状态不同，分析得出的成分含量也是不同的，为了应用和研究的需要，通常把煤的成分分为收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基四种分析基准进行分析。1、收到基以实际进入锅炉工作的煤为基准分析得出的

19、成分，它计入了煤的灰分和全水分。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%2、空气干燥基去除煤的外部水分后为基准进行分析得出的成分。 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%3、干燥基 去除内外水分后为基准进行分析得出的成分. Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 4、干燥无灰基 去除水分和灰分后煤的成分 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf =100% 收到基：进行锅炉热计算和热力试验时采用，空气干燥基：在试验室进行煤的分析时采用 干燥基：确定煤的灰分含量时采用， 干燥无灰基：划分煤的分类，研究煤的特性时采用。煤的各种基质成

20、分的换算见表12收到基ar空气干燥基ad干燥基d干燥无灰基daf收到基ar1空气干燥基ad1干燥基d1干燥无灰基daf1 三、煤的主要特性 1、发热量 单位重量的煤完全燃烧时所放出的热量为发热量。用Q表示，以kj/kg为单位。 不同的分析基准，则有不同基质的发热量，通常采用收到基发热量。 高位发热量，当1公斤煤完全燃烧新生成的水蒸汽都凝结咸水时，煤放出的全部热量。用Qgr表示。 低位发热量，当1公斤煤完全燃烧但生成的水蒸汽未凝结成水时放出的热量。用Qnet表示。 由于在锅炉运行时排烟温度总是超过100，烟气中的水蒸汽不能凝结成水，所以实实际能被锅炉所利用的只是煤的低位发热量。 2、挥发分和焦结

21、性 挥发分是由一些可燃气体组成，其很容易着火燃烧，所以挥发分含量高的煤易于着火，燃烧迅速，火焰较长，便于完全燃烧，燃烧触串较高，反之，则不易着火，燃烧遭度慢，燃烧效率不高，所以挥发发分含量表明煤的燃烧特性的一个主要特性数据。 焦结性是指煤的焦碳不同焦结程度的性质。 煤的焦结性可分为三个等级：不焦结性煤焦碳呈粉末状；弱焦结性煤焦碳呈松散状；强焦结性煤焦碳坚硬而呈块状。煤的焦结性越强，燃烧则比较困难，因此煤粉需要磨制得细一些。3、煤灰的熔融性 煤灰的熔融性是指煤中灰分熔点的高低，熔化的灰分危害性，造成结渣，使传热恶化，影响正常水循环，威胁锅炉安全经济运行。 表明煤灰熔融性的三个温度。变形温度，软化

22、温度，熔化温度。其中软化温度是表明煤灰熔融性的一个比较重要的特征温度，它与炉内结渣的程度有很大关系，当煤灰温度超过该温度以上则可能结成焦渣。所以该软化温度代表了灰分的熔点。 4、可磨性 可磨性表明煤的机械强度的大小，即是否易于被磨制成煤粉的特性它是选择磨煤机型式、计算磨煤出力和电能消耗的重要依据。 四，煤的分类及煤的特性 煤按可燃基挥发分含量的多少可分为， 无烟煤，含碳量最高（50%C95%，挥发分（Vdaf）低(10%以下)，不易点燃。发热量高21.010325.0103kj/kg（50245980大卡公斤），燃烧时无焦结性，储存过程中不易风化和自燃。 贫煤，含碳量高（50%C70%，挥发分

23、（Vdaf）低(1020%)，一般不易点燃。发热量高18.5103kj/kg（4430大卡公斤），燃烧时不易结焦，在燃烧方面与无烟煤相近。烟煤，含碳量较高（40%70%），挥发分含量为（2040%），容易点燃。按烟煤的燃烧特性不同可分为两类：一类挥发分2027%、发热量16.50103kj/kg（3950大卡公斤）；另一类高挥发分27.040%、发热量15.50103kj/kg（3700大卡公斤）。烟煤外表呈灰黑色，有光泽，质地松软，烟煤的碳化程度低于无烟煤。 褐煤，含碳量较低（40%50%），挥发分高(40%以上)，易点燃，也易自燃。但水分、灰分含量较高，因而发热量较低11.510321.0

24、103kj/kg（27515024大卡公斤），但燃烧时大多数烟煤有弱焦结性。五、标准煤的概念各种煤的的发热量差别很大，低的仅8380kj/kg（2005大卡公斤），高的可达29270kj/kg（7000大卡公斤）以上。在发电厂或锅炉负荷不变时，当燃用低发热量的煤时，煤的耗量就大，而燃用高发热量的煤时，煤的耗量就小。故不能只用煤耗量的大小来比较各发电厂或锅炉经济性的优劣。为方便于各发电厂进行经济性比较、计算煤耗量与编制生产计划，规定煤的收到基低位发热量等于29270kj/kg（7000大卡公斤），标准煤耗量。标准煤耗量为：Bb（t / h）其中Bb标准煤的消耗量，t / h。B实际煤的消耗量，t

25、 / h。Qar,net,p收到基低位发热量，kj/kg。第二单元锅炉热平衡21概述及热平衡方程一、锅炉的作用利用燃料燃烧所释放的热量来加热生产一定质量和数量的蒸汽。二、锅炉热平衡原理 当锅炉工况稳定时，输入锅炉的热量应与锅炉输出的热量平衡。输入锅炉的热量主要来源于燃料燃烧放出的热量，锅炉支出的热量包括用于生产蒸汽和热水的有效利用热和生产中的各项热损失。各项热损失是在燃烧和传热过程中不可避免的，以各种方式损失掉的热量。三、热平衡方程 对于固体或液体燃料而言，通常以每公斤燃料为基础建立锅炉热平衡方程。即锅炉的输入热量等于支出的热量的平衡关系用公式表示出来。 QrQ1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

26、千焦公斤（kj/kg） 式中 Qr输入热量，即1公斤燃料和随此燃料一起进入锅炉的热量。（kj/kg） Q1对应于1公斤燃料的有效利用热量。（kj/kg） Q2对应于1公斤燃料的排烟损失热量。（kj/kg） Q3化学（气体）不完全燃料损失热量。（kj/kg） Q4机械（固体）不完全热损失热量。（kj/kg） Q5锅炉散热热量。（kj/kg）Q6炉渣物理损失热量。（kj/kg）若将上式两边同除以Qr,并乘以100%，则可建立占输入热量的百分数来表示的热平衡方程式，即： QrQrQ1/Qr+Q2Qr+Q3Qr+Q4/Qr+Q5/Qr+Q6/Qr 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6 其中q1=

27、Q1/Qr100%；q2=Q2/Qr100%；q3=Q3/Qr100%； q1锅炉有效利用热量占输入热量的百分数%。 q2排烟损失热量占输入热量的百分数%。 q3化学（气体）不完全燃料损失热量占输入热量的百分数%。 q4机械（固体）不完全热损失热量占输入热量的百分数%。 q5锅炉散热热量占输入热量的百分数%。q6炉渣物理损失热量占输入热量的百分数%。热平衡方程的适用条件：在稳定的工况下。四、图示法锅炉热平衡 如P35，图21所示22锅炉的输入热量Qr锅炉输入热量的组成 锅炉输入热量的组成是由燃料收到基低位发热量Qar,net,p、燃料的物理热量Qrx和燃油雾化用蒸汽带入的热量Qwh以及外来热源

28、加热空气时带入炉内的热量Qwl。 QrQar,net,p+Qrx+Qwh+Qwl kj/kg 除冬季外，在计算Qr时，可近似等于燃料的低位发热量。23 机械不宪全燃烧热损失q4 1、定义 机械不完全燃烧热损失又称为可燃固体(固定碳)不完全燃烧热损失。它是部分可燃物在炉内不完全燃烧随着飞灰和炉渣一同排出炉外而造成的热损失。 2、机械不完全燃烧的组成 由飞灰不完全燃烧热损失和炉渣不完全燃烧热损失组成。 3、性质 其是锅炉热损失中的主要项目之一通常仅次于排烟热损失，对于燃煤炉q4为16%。 4、影响因素 1)燃烧方式采用室燃悬浮式燃烧方式，因飞灰占燃料总灰分的百分数大，故飞灰不完全燃烧热损失占主要部

29、分. 2)燃料性质燃料的灰分越少，挥发分越多，焦结性弱煤粉越细则q4越小。 3)炉膛结构炉膛结构及燃烧器布置合理，即要有足够的燃烧时间，良好的空气功力场，则q4越小。 4)锅炉负荷、运行工况稳定，即负荷稳定，合适的过剩空气系统、火焰居中，充满度好，炉膛负压正常，并有足够高的炉温，则q4越小。24 化学不完全燃烧热损失q3 1、定义 又称可燃气体不完全燃烧热损失是指燃烧过程中产生的可燃气体(如一氧化碳、氧气、甲烷等)来能完全燃烧而随烟气排出炉外所造成的热损失， 2，性质 对于燃煤炉q3一般不超过0.5%。 3、影响因素 1)燃料挥发分含量和过剩空气系数，其影响很大，当煤的挥发分较多时，若空气系数过小，则q3增大，若过剩空气系数过大时则炉温降低，q3也增大。 2)炉膛温度，当炉膛温度越高，则q3减少，反之，q3增大。 3)运行工况和炉内空气动力场也会影响到q3的。25 排烟热损失q2， 1、定义 烟气离开锅炉排入大气所带走的热量损失。 2