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第五章锅炉设备第一节电厂锅炉概述一、锅炉设备的整体布置及工作过程1、锅炉设备是火力发电厂的主要热力设备，其作用是使燃料通过燃烧将其化学能转变为热能，并以热能加热给水以生产具有一定温度和压力蒸汽。2、锅炉设备是锅炉本体及其辅助设备的总称。3、锅炉本体设备的组成：燃烧设备、蒸发设备、对流受热面、锅炉墙体构成的烟道和钢架构件（1）、燃烧设备：燃烧室、燃烧器和点火装置（2）、蒸汽设备：汽包、下降管、水冷壁（3）、对流受热面：过热器、生煤器、空气预热器4、锅炉的辅助设备：通风设备、给水设备、燃料运输设备、制粉设备、除尘设备、锅炉辅件；具体的辅助设备：水泵、送风机、引风机、磨煤机、除尘器、烟囱、灰渣泵、安全门、水位计等锅炉的工作过程：1、煤、风、烟系统二次风一次风2、汽水系统二、锅炉设备的特性指标1、锅炉容量（蒸发量）：锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度和使用设计燃料时，每小时的最大连续蒸发量2、蒸汽参数：锅炉出口处的蒸汽压力和温度；额定蒸汽压力和额定蒸汽温度3、给水温度：锅炉在额定工况下，省煤器入口处的水温。4、锅炉效率：锅炉生产蒸汽的吸热量占锅炉输入燃料热量的百分比。表明了燃料的有效利用程度一、锅炉的分类1、按使用的燃料：燃煤炉、燃油炉、燃气炉2、容量：大（300MW）、中、小3、蒸汽压力：低压（p2.45MPa）、中压（p≈2.94～4.90MPa）、高压（p≈7.8～10.8MPa）、超高压（p≈11.8～14.7MPa）、亚临界压力（p≈15.7～19.6MPa）、超临界压力（p＞22.2MPa)、超超临界压力（p＞27MPa)4、水冷壁内工质的流动动力分：自然循环、强制循环、直流循环5、燃烧方式：煤粉炉、层燃炉、旋风炉、硫化床炉6、平衡通风负压锅炉（具有送风机和引风机）；微正压锅炉：炉膛和烟道内的压力大于环境压力第二节燃料的成分及特性一、煤的元素分析对煤燃烧有影响的成分：碳C、氢H、氧O、氮N、硫S、灰分A、水分M可燃成分：碳C、氢H、硫S不可燃成分：氧O、氮N水分：内部水分和外部水分二、煤的工业分析成分在实验室条件下分析的煤样：水分、挥发分、固定碳、灰分挥发分：煤在加热过程中有机质分解而析出的气体物质煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦炭，它包括固定碳和灰分三、煤的主要特性指标1、发热量：每千克收到基燃料完全燃烧时所放出的热量2、挥发分：它是衡量煤是否好燃烧的依据3、灰熔点：煤灰由固态转化为液态时的三个特征温度来表示：灰锥变形温度、软化温度、液化温度。第三节煤粉及其制备系统一、煤粉的特性：煤粉细度二、制粉系统正压系统负压系统中速磨直吹式制粉系统干燥剂送粉的中间储仓式制粉系统三、制粉设备1、低速磨：2、中速磨：3、高速磨：第四节煤粉燃烧及燃烧设备一、煤粉气流的燃烧过程1、燃烧：燃料中的可燃成份发生剧烈的氧化作用，并同时放出大量热量的过程2、燃烧过程：（1）预热燃烧：将煤加热到着火点的这个过程（2）燃烧阶段：充分燃烧的过程（3）燃尽阶段：三、分级燃烧的概念分段送入空气，在燃料开始着火燃烧时，现送入较少的空气量，减少或抑制NO的生成四、煤粉燃烧器作用：将所需燃用的煤粉气流和热风（一、二、三次风）送入炉膛，并且使一、二次风适时良好地混合，保证燃料迅速着火、燃烧和燃尽，使火焰充满炉膛。轴向可调叶片旋流式燃烧器直流式燃烧器第五节锅炉受热面锅炉受热面一般有省煤器、水冷壁、过热器和再热器，完成水的预热、蒸发、过热和再热一、水冷壁和水循环水冷壁：下降管仲流动的工质温度是饱和温度，比火焰温度低得多，所以炉壁受到有效的冷却而免于烧毁。1、自然循环锅炉的水冷壁2、控制循环锅炉的水冷壁（多次强制循环锅炉）在下联箱加装循环泵，主要用于亚临界压力锅炉（300MW机组）3、直流锅炉的水冷壁（一次强制循环锅炉）无汽包，多在亚临界压力以上采用1、膜式水冷壁；2、混合器；3、调解阀4、三种炉型水冷壁的特点自然循环锅炉：减少水循环回路的流动阻力，采用大直径集中下降管（60mm）控制循环锅炉：循环倍率较低，有循环泵克服流动阻力，所以管径较小（51mm），节约钢材直流锅炉：循环倍率为１（水冷壁进口处的水流量等于其出口处的蒸汽量），管径较小（21mm）过小制造和运行困难。５、汽包（锅筒）汽包布置在炉顶不受热的厚壁筒体容器。大型锅炉的汽包，通常内直径为1.7m左右、长度与炉膛宽度基本相同。汽包的作用：（1）与下降管、水冷壁等构成水循环系统；（2）接受省煤器来的给水，并向过热器输送饱和蒸汽；（3）由于汽包内储存有一定数量的饱和水及汽，具有一定的蓄热能力，故可适应负荷的骤然变化，有利于锅炉的运行调节；（4）通过汽包内部几十个汽水分离旋风筒，进行汽水混和物的分离；（5）利用省煤器来的给水清洗蒸汽，降低蒸汽的合盐量，以输出洁净的饱和蒸汽。（6）汽包中有连续排污装置，以降低炉水中的含盐量。二、过热器过热器是锅炉的过热受热面，其作用是将汽包引出的饱和蒸汽加热成为具有一定过热度的过热蒸汽。过热器按与烟气的换热方式不同，可以分为如下三种：1、对流过热器：对流换热方式吸收烟气的热量2、半辐射式过热器：布置在炉膛出口的管屏群，一方面吸收炉膛火焰的辐射热；另一方面吸收烟气通过时的对流热3、辐射式过热器：直接吸收炉膛火焰辐射热过热器布置在高温区，管内流过的工质温度高，过热材料一般为价格昂贵的优质耐热的热合金刚。三、再热器作用：将汽轮机高压缸的排汽重新加热，使其温度和新蒸汽（即过热器出口的蒸汽，又称一次蒸汽）相同或有稍高的温度。流经再热器的再热蒸汽(又称二次蒸汽)流量约为一次蒸汽的80％。与过热器相比：再热器中流过的是低压过热蒸汽(其压力约为一次蒸汽压力的20％一2５％)，故对管壁的冷却效果较差；再热器中工质的流速也较过热器低。300MＷ以上的大容量锅炉，为保持一定的炉膛出口温度(因锅炉内工质压力高时，蒸发吸热且相对减少)和改善再热器的调温特性，再热器不仅布置在水平烟道中，还布置在炉膛内。四、省煤器省煤器是锅炉汽水系统的预热受热面，送入锅炉的给水先经省煤器加热成为其压力下的饱和水后，再进入汽包到水循环系统。高参数、大容量锅炉均采用非沸腾式省煤器，即其出口水温低于给水压力下的饱和温度。作用：锅炉尾部烟道中布置省煤器，在于降低排烟温度、节省燃料、提高锅炉效率。由于提高了汽包的进水温度，可减小给水与汽包之间的温差，降低汽包的热应力。锅炉的启停过程中，需要采用间断供水。当停止供水时，省煤器中的水不流动，会导致管于过热超温。省煤器再循环管。当停止供水时，打开再循环管的阀门，使省煤器内的水在工质密度差或循环泵的推力作用下形成临时回路内的循环，达到保护省煤器的目的。五、空气预热器空气预热器布置在省煤器后的尾部烟道中，是利用低温烟气加热燃烧所需空气的一种热交换器。所加热的空气一部分用于直接助燃，一部分用于干燥和输送煤粉。作用：不仅降低了锅炉的排烟温度，提高了锅炉效率，而且由于炉内助燃空气和煤粉气流温度的提高，增强了燃烧稳定性，强化了燃烧和传热。因此空气预热器己成为锅炉不可缺少的受热而。空气预热器按传热方式不同，可分为管式和回转式两种。管式空气预热器常用于200MＷ以下的中小型锅炉。回转式(指容克式)空气预热器在300MＷ以上的大型机组锅炉中应用广泛。第六节锅炉的主要辅助设备一、通风设备锅炉的通风设备主要指送风机、引风机、烟囱及其连接风道、烟道等。作用：是供给炉内燃烧及制粉、输粉所需的热空气，并使炉内燃烧产生的烟气流经各受热面、除尘器后通过烟囱排放到环境大气。烟囱是利用外界冷空气与设备内热烟气的密度差所产生的抽吸力进行自然通风的设备，主要作用是将除过尘的烟气排放到约200m左右的高度．使有害物质在高空远扬稀，以满足环保要求。结构简单体积庞大造价较低结构紧凑体积较小低负荷下效率高二、除尘设备除尘设备是指除尘器及其连接烟道等。除尘器按工作原理可分为机械除尘器和静电除尘器两大类。机械防尘器按惯性原理工作，即利用烟气旋转时的离心力、转向时的惯性力等，使质量较大的灰粒从烟气中分离出来。按其是否耗水，机械除尘器又分为湿式和干式两种。国内中小机组中应用较广的离心式水膜防尘器属于湿式机械除尘器，其防尘效率在90％左右。随着对环境保护和引风机减轻磨损要求的提高，具有更高除尘效率(可达99％以上)的静电除尘器已在大机组中得到普遍应用。三、脱硫设备根据硫分在燃烧前后的脱出时间，脱硫技术分为：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫（烟气脱硫ＦＧＤ）燃烧前脱硫：工艺简单、投资少、操作成本低、不能脱有机硫燃烧后脱硫：大规模商业脱硫方法，是控制酸雨和二氧化碳污染最有效和主要的技术手段。