锅炉及锅炉房设备讲稿1-2

锅炉原理及设备1锅炉及锅炉房设备讲稿锅炉原理及设备2课程的性质、目的与任务这门课程是建筑环境与设备的一门专业必修课程，该课程系统的阐述了锅炉工作过程的基本理论和设计计算及基本方法。任务：通过学习，掌握有关锅炉的工作原理、燃料使用、设备构造、选型、设计和维护等有关知识。锅炉原理及设备3§1.1概述§1.2锅炉的基本结构及其工作过程√§1.3锅炉基本特性√§1.4锅炉房设备的组成√§1.5锅炉发展趋势第一章基本知识锅炉原理及设备4§1.1概述一、什么是锅炉生产蒸汽或热水的换热设备任务：燃料（煤、油、天然气等）的化学能转化为热能二、锅炉的重要性1．锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备2．锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动力及供热设备3．锅炉是能源工业发展的主要组成部分——火力发电站三大主机之一4．锅炉及锅炉房设备在节能、环保等科技改造及研究方面具有重要地位第一章锅炉原理及设备5§1.1概述三、锅炉的分类1．根据用途的不同分为：电站锅炉——在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电工业锅炉(供热锅炉)——用于工业及采暖动力锅炉——驱动蒸汽动力装置2．按输出工质的不同分为：蒸汽锅炉热水锅炉第一章锅炉原理及设备6§1.1概述3．按燃料和能源不同分为：燃煤锅炉燃油锅炉燃气锅炉废热锅炉4．按燃烧方式分--为层燃炉、室燃炉、流化床炉；5．按蒸汽压力分；按蒸汽压力的高低，可将锅炉分为：低压锅炉(P2．45MPa，表压，下同)、中压锅炉(P=2．94—4．92MPa)、高压锅炉(P=7．84—10．8MPa)、超高压锅炉(P=11．8—14．7MPa)、亚临界压力锅炉(p=15.7—19．6Mh)和超临界压力锅炉(P=22．1MPa)等。6．按锅炉容量大小分--按照蒸发量的大小，锅炉有小型、中型和大型之分；四、锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点节能降耗，提高效率防止和降低环境污染，开发新的洁净燃烧技术合理有效地利用地方燃料,提高机械化、自动化水平重点在于基本原理的理解和学习，方法的应用第一章锅炉原理及设备7§1.2锅炉的基本结构及其工作过程一、基本结构1.锅炉本体构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，由汽锅、炉子及安全附件组成。1）汽锅——锅炉本体中汽水系统，高温燃烧产物烟气通过受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热，沸腾汽化，生成蒸汽。2）炉子——锅炉本体中燃烧设备，燃烧将燃料的化学能转化为热能3）安全附件——水位计、压力表、安全阀二、锅炉的工作过程1.燃料的燃烧过程第一章锅炉原理及设备8§1.2锅炉的基本结构及其工作过程定义：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程高温烟气给煤斗燃料（煤）炉排面（燃烧室）除渣板（入灰渣斗）空气在一定的燃烧设备内，正常燃烧应具备的条件：高温环境必需的空气量及空气与燃料的良好混合燃料的供应及灰渣和烟气的排放第一章锅炉原理及设备9§1.2锅炉的基本结构及其工作过程2.烟气向水(汽等工质)的传热过程辐射辐射+对流对流高温烟气水冷壁过热器（凝渣管）对流管束对流尾部受热面(省、空)除尘引风机烟囱3.工质(水)的加热和汽化过程——蒸汽的生产过程1）给水：水省煤器汽锅2）水循环：汽锅下降管下集箱水冷壁3）汽水分离第一章锅炉原理及设备10§1.3锅炉基本特性一、锅炉容量1．蒸发量（产热量）：锅炉每小时所产生的蒸汽（热水）流量2．额定蒸发量（产热量）：锅炉在额定参数(压力、温度)和保证一定热效率下，每小时最大连续蒸发量(产热量)，符号D(Q)，单位t/h（kJ/h，MW）。二、蒸汽(热水)参数1．蒸汽参数锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压)和温度,压力单位MPa,℃，温度单位为℃，对于饱和蒸汽锅炉，只标注压力。锅炉设计时规定的蒸汽压力和温度称为额定蒸汽压力和额定蒸汽温度。2．热水参数锅炉出口处热水的额定压力(表压)和温度及回水温度。第一章锅炉原理及设备11§1.3锅炉基本特性三、受热面蒸发率、受热面发热率1．受热面蒸发率受热面：汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积。每m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号D/H；单位kg/m2·h2．受热面发热率每m2受热面每小时所产生的(热水)热量，符号Q/H；单位kJ/m2·h四、锅炉热效率每小时送进锅炉的燃料（全部完全燃烧时）所能发出的热量中有百分之几被用来产生蒸汽或加热水。供热锅炉，60－85%，油气锅炉，85－92%。五、锅炉的金属耗率及耗电率金属耗率-每吨蒸发量所耗用的金属材料的重量（t）,2-6t/t耗电率-产生1t蒸汽用电的度数（kWh/t）,10kWh/t第一章锅炉原理及设备12§1.3锅炉基本特性五、锅炉型号表示方法1、供热锅炉锅炉型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。第一部分：表示锅炉型式，燃烧方式和蒸发量，共分三段：第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式；第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式；第三段用阿拉伯数字表示蒸发量。第一章锅炉原理及设备13§1.3锅炉基本特性第二部分：表示蒸汽(或热水)参数，共分两段，中间一斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水)温度;第三部分：表示燃料种类，以拼音字母和罗马字分别代表燃料类别和分类。举例：:表示为双锅筒横置式锅炉，采用链条炉排，蒸发量为10t/h，额定工作压力为1．25MPa，出口过热蒸汽温度为350度，燃用二类烟煤。：表示为单锅筒纵置式，往复推动炉排炉，额定热功率为1．4MW，允许工作压力为0.7MPa，出水温度为95度，进水温度为70度，燃用二类烟煤的热水锅炉。第一章锅炉原理及设备14§1.3锅炉基本特性第一章3、电站锅炉2、电热锅炉由两部分组成，第一部分表示锅炉本体形式、电加热锅炉代号（DR）的锅炉容量；第二部分表示锅炉的介质参数。如LDR0.5－0.4锅炉，表示它是立式电加热锅炉，额定蒸发量0.5t/h，额定工作压力为0.4MPa的蒸汽锅炉。锅炉原理及设备15§1.3锅炉基本特性第一章锅炉原理及设备16§1.3锅炉基本特性第一章燃料品种代号锅炉原理及设备17§1.4锅炉房设备的组成一、锅炉房设备包括锅炉本体及其辅助设备。锅炉本体设备包括：汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器。锅炉附加受热面：蒸汽过热器、省煤器和空气预热器锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器二、锅炉房辅助设备1．运煤、除灰系统(见图1-2)--其作用是连续供给锅炉燃烧所需的燃料，及时排走灰渣.2．送引风系统(见图1-2)--其作用是供给锅炉燃料燃烧所需要的空气量，排走燃料燃烧所产生的烟气。3．水、汽系统(包括排污系统)(见图1-2)--其作用是不断向锅炉供给符合质量要求的水，将蒸汽或热水分别送到各个热用户。4．仪表控制系统--为了使锅炉安全经济地运行，除了锅炉本体上装有的仪表外，锅护房内还装设各种仪表和控制设备，如蒸汽流量计、压力表、风压计、水位表以及各种自动控制设备。第一章锅炉原理及设备18§1.4锅炉房设备的组成第一章锅炉原理及设备19§1.5锅炉发展简史及趋势锅炉沿着两个方向发展：a)在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列；b)在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列。——锅炉发展的一大飞跃一、烟管锅炉二、水管锅炉三、快装锅炉第一章锅炉原理及设备20§1.5锅炉发展简史及趋势方向一：增加锅内受热面烟管锅炉单锅筒锅炉特点：结构紧凑，占地不大容量不一般不大，当烟管为光管时，传热效率不高。锅炉原理及设备21§1.5锅炉发展简史及趋势内筒火筒－炉胆外筒锅内水循环烟囱外筒烟管烟室内筒锅炉原理及设备22§1.5锅炉发展简史及趋势方向二：水管锅炉增加锅外受热面直、横水管水筒锅炉整联箱横水管锅炉分联箱横水管锅炉特点：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。锅炉原理及设备23§1.5锅炉发展简史及趋势弯水管水管锅炉特点：1、烟气横向冲刷水管热热面，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。锅炉原理及设备24§1.5锅炉发展简史及趋势锅筒集箱锅外水循环直流锅炉锅炉原理及设备25§1.5锅炉发展简史及趋势锅炉原理及设备26§1.5锅炉发展简史及趋势从锅炉的演变过程说明，锅炉结构的变化是要达到以下目的：1、制造和安装经济，设计结构紧凑轻巧，节省钢材，节省基建投资；2、正常运行经济性高，锅炉热效率高，能充分利用热能，节约燃料，辅助设备所消耗的动力较少；3、运行时安全可靠，经久耐用，检修方便。要解决的问题：1、提高燃烧效率和热效率，节能降耗；2、采用新的燃烧技术，降低污染物排放；3、提高自动化程度，减轻劳动强度。锅炉原理及设备27§1.5锅炉发展简史及趋势锅炉发展的推动力1、燃料价格上涨，供应短缺问题。需求增大，储量减少。2、燃用劣质煤推动了燃烧技术的发展。3、环境保护的要求。4、基础科学的发展。尤其是计算机及计算技术的发展。第一章锅炉原理及设备28§1.5锅炉发展趋势增大锅炉容量和提高蒸汽参数是电厂锅炉的主要发展方向。(一)锅炉容量和蒸汽参数1、提高锅炉容量：单机容量↑→发电容量↑→基建投资和设备费用↓，运行费用以及金属材料↓。但超大容量机组的运行灵活性较差，可用率较低，每年故障和计划检修停机时间较长.一般较大的火力发电设备单机容量停留在500—800MW。2、提高蒸汽参数：压力、温度。可提高循环热效率随着机组容量的增大和节约燃料的需要，提高电厂热效率就变得更加迫切，提高锅炉所产生蒸汽压力、温度和采用蒸汽再热是提高热电转换效率的有效方法。例如，对一个400MW的单元机组来说，采用超临界压力(24．12MPa)蒸汽参数的供电效率比采用亚临界压力蒸汽参数高1．4％，可从37．4％提高到38．8％，虽然投资增加了2.4％到3．5％，但经济上仍是合算的。受金属材料限制，蒸汽温度一般限制在600度以下。可以采用蒸汽再热或热电联产。第一章锅炉原理及设备29§1.5锅炉发展趋势(二)锅炉燃烧技术能源减少→使用劣质煤，环境的要求→污染物的低排放低NOx燃烧器，炉内燃烧中脱硫技术，烟气脱硫技术，循环流化床燃烧技术，(三)燃气、蒸汽联合循环目前燃煤联合循环发电技术主要有这样几种方式：整体煤气化联合循环，增压流化床联合循环以及为城市既供电又供热，还供应煤气的所谓三联供技术。第一章锅炉原理及设备30IGCC第一章发电效率可望达到42-44%锅炉原理及设备31PFBC-IGCC第一章发电效率可望达到40-42%锅炉原理及设备32复习思考题•1锅炉的任务是什么？它在国民经济中的重要性如何？•2锅炉与锅炉房设备有何区别？各自起着什么样的作用？•3锅炉是怎样工作的？大致可分为哪几个过程？•4锅炉上装置有哪些必不可少的安全附件？它们的作用是什么？锅炉原理及设备33复习思考题5弄清以下名词的含义:受热面蒸发率；受热面发热率；锅炉的热效率；煤汽比；煤水比；锅炉的金属耗率；锅炉的耗电率，其中哪几个指标用以衡量锅炉的总的经济性？6会读锅炉铭牌，知道每部分的含义。7锅炉辅助受热面有哪几部分？各自的作用是什么？锅炉原理及设备34§2.1燃料的化学成分及其性质§2.2煤的燃烧特性√§2.3煤的分类§2.4液体燃料和气体燃料§2.6锅炉烟气分析及其结果的应用第二章燃料及燃烧计算§2.5燃料的燃烧计算√锅炉原理及设备35§前言第二章一、锅炉用燃料1．电厂是消耗燃料的大户，越发达的国家电厂消耗的燃料越多。2．三种状态的燃料：固体、液体、气体。我国煤是主要燃料，占总燃料发热量的90%，其他的燃料很少。石油不到10%，天然气不到10%（石油和天然气之和为10%左右）。而美国的石油和天然气之和高达50%，比我国的条件好。3．我国电站锅炉利用燃料的原则：电站锅炉尽量利用比较差的燃料，把好燃料让给其他的部门，因为电站对燃料的燃烧研究最好。锅炉原理及设备36§前言第二章二、元素分析和工业分析元素分析定义：元素分析一般指分析燃料中的碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素。这个方法、这个结果叫元素分析。1．为什么要用元素分析：现有的分析方法中不能直接分析煤中有机物的