发电厂-锅炉原理

主讲：周守军山东建筑大学热能工程学院2《锅炉原理》课程简介一、课程的性质和任务本课程是热能与动力工程专业的主要专业课之一，通过本门课程的学习，使学生掌握锅炉的工作原理以及炉内和锅内过程的基本理论；对锅炉结构和工作状况有一定的分析能力。培养训练学生具有一定的计算能力和实验技能，掌握锅炉机组安全，经济运行的基本知识，并为学习热力发电厂、热工仪表等课程提供必要的专业知识。二、课程的教学内容以电站煤粉锅炉为主干，全面系统地阐述了锅炉的工作原理：包括锅炉的构成和工作过程，锅炉用燃料，煤粉制备，燃烧基本理论及燃烧设备，各对流受热面的主要运行问题，各类型锅炉的水动力工况，蒸汽净化，锅炉机组的布置及热力计算方法等。3《锅炉原理》课程简介三、考核形式闭卷笔试四、教材与参考书目1《锅炉原理》，樊泉桂主编，中国电力出版社,2008;2《电站锅炉原理》，容銮恩等合编，中国电力出版社,1997；3《锅炉原理》（第二版），周强泰主编，中国电力出版社，2009；4《锅炉原理》，陈学俊、陈听宽主编，机械工业出版社。4锅炉机组的工作过程及组成锅炉机组的容量、参数锅炉的分类锅炉的主要型式第一章概述56冷空气烟气烟气烟气烟囱引风机除尘器空气预热器细微灰粒（二次风）灰渣沟原煤排粉风机（一次风）烟气烟气给煤机磨煤机燃烧器炉膛水平烟道尾部烟道原煤风、粉风、粉未燃煤粒灰渣灰渣灰渣灰渣沟排渣装置冷灰斗未燃煤粒未燃煤粒锅炉的工作过程及系统煤、风、烟系统7汽机主凝结水水水汽水混合物给水泵省煤器汽包汽水分离器①化学补充水汽水混合物下降管下联箱水冷壁上联箱导汽管水水水汽水混合物汽水混合物①饱和蒸汽过热蒸汽过热器汽轮机调节级锅炉的工作过程及系统汽水系统8锅炉锅炉本体辅助设备锅炉机组锅炉的组成送风机、引风机、燃料供应及制备、除灰、除渣、测量与控制等锅炉的燃烧系统，用以完成煤的燃烧过程。由炉膛、燃烧器、烟道、炉墙构架等非承压部件组成锅炉的汽水系统，用以完成水变成蒸汽的吸热过程。由汽包、下降管、联箱、导管及各热交换受热面等承压部件组成9额定蒸发量（BRL-boilerratedload）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量，单位为t/h（或kg/s）注：热水锅炉容量为单位时间的产热量。单位为MW（或万大卡/时）最大连续蒸发量（BMCR-boilermaximumcontinuousrating）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/h（或kg/s）锅炉容量锅炉的容量和参数10在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数。额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是MPa；额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0C锅炉的容量和参数额定蒸汽参数11压力级别参数锅炉容量BMCR（t/h）发电功率（MW）蒸汽压力（MPa）蒸汽温度（℃）给水温度（℃）中压3.945015017235，651306，1225高压9.9540205-225220，41050，100超高压13.8540/540220-250420，670125，200亚临界16.8-18.6540/540250-28010252008300600超临界25-27.6545／545-605／605267-3021900-3033600100025545/545267-2771650-2650500，800锅炉的容量和参数我国电站锅炉参数、容量系列锅炉的容量和参数亚临界压力自然、控制循环锅炉参数机组功率300300300600600MWMWMWMWMWMW循环方式自然循环控制循环自然循环自然循环控制循环过热蒸汽流量MCR1025102510252026.82008再热蒸汽流量，t/h860834.8823.81704.21634过热蒸汽压力，MPa18.218.318.318.1918.22再热蒸汽压力，MPa4/3.793.83/3.623.82/3.664.176/4.33.49/3.31锅炉的容量和参数亚临界压力自然、控制循环锅炉参数机组功率300300300600600MWMWMWMWMWMW过热蒸汽温度，℃540541540540.6540.6再热蒸汽温度，℃330/540322/541316/540313/540313.3/540.6给水温度，℃276281278276278.33燃煤量，t/h136.61139.89122.6264.4269.9燃烧方式四角燃烧四角燃烧对冲燃烧对冲燃烧四角燃烧锅炉的容量和参数超临界、超超临界直流锅炉参数机组功率，MW600500800500过热蒸汽流量MCR1900165026501650再热蒸汽流量，t/h161314812151.51481过热蒸汽压力，MPa25.4252517.46再热蒸汽压力，MPa4.77/4.574.15/3.93.86/3.624.21/4过热蒸汽温度，℃541545545540锅炉的容量和参数超临界、超超临界直流锅炉参数机组功率，MW600500800500再热蒸汽温度，℃338/566295/545283/545333/540给水温度，℃286270277255燃煤量，t/h-208336.5-燃烧方式四角燃烧对冲燃烧对冲燃烧对冲燃烧水冷壁型式螺旋管圈垂直管屏垂直管屏垂直管屏锅炉的容量和参数国外超临界参数机组的发展方向主蒸汽压力，bar290305335400主蒸汽温度，℃582582610700再热蒸汽压力，bar807493112再热蒸汽温度，℃580600630720循环热效率，%47495052~55分类方式锅炉类型简要说明按出口工质物态蒸汽锅炉锅炉出口工质为蒸汽热水锅炉锅炉出口工质为热水有机热载体炉有机热载体（导热油）锅炉工质按用途电站锅炉发电厂带动汽轮机发电工业锅炉用于工业生产生活锅炉用于日常生活按锅炉的燃烧方式火床炉采用火床燃烧方式室燃炉采用火室燃烧方式流化床锅炉采用流化床燃烧方式旋风炉采用旋风燃烧方式锅炉的分类18按燃料的种类燃煤锅炉锅炉中使用的燃料为煤燃油锅炉锅炉中使用的燃料为燃油燃气锅炉锅炉中使用的燃料为燃气其他燃料木材、垃圾按工质循环方式自然循环锅炉利用下降管与上升管之间的介质密度差建立循环。控制循环锅炉主要依靠锅水循环泵的压头进行循环直流锅炉给水靠给水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生蒸汽低倍率复合循环锅炉依靠锅水循环泵将蒸发受热面出口的全部或部分工质进行再循环的锅炉。分为：全负荷复合循环锅炉和部分负荷复合循环锅炉锅炉的分类19锅炉的分类1－给水泵2－省煤器3－汽包4－下降管5－联箱6－蒸发受热面7－过热器8－循环泵9－节流圈20分类方式锅炉类型简要说明按燃烧室内的压力负压燃烧锅炉炉膛出口烟气静压小于大气压力压力（和微正压）燃烧锅炉炉膛出口烟气静压大于大气压力按排渣方式固态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排除液态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流除按锅炉的蒸汽压力低压锅炉不大于2.45MPa中压锅炉2.94-4.90MPa高压锅炉7.84-10.8MPa超高压锅炉11.8-14.7MPa亚临界锅炉15.7-19.6MPa超临界锅炉绝对压力超过临界压力22.1MPa锅炉的分类21锅炉的分类当压力升高到22.1MPa时，t＝373.99℃，如图中C点所示。此时饱和水和饱和蒸汽已不再有分别，此点称为水的临界点，其压力，温度和比容分别称为临界压力，临界温度和临界比容。水定压汽化过程的T-s图当温度大于临界温度时，不论压力多大，再也不能使蒸汽液化。哈锅330MW亚临界自然循环锅炉亚临界自然循环锅炉型号：HG-1065/18.5-YM1。亚临界参数、一次中间再热、紧身封闭、自然循环汽包炉，采用平衡通风、直流燃烧器、四角切圆燃烧方式。炉膛断面尺寸：宽×深=14048×14019mm；炉架外形尺寸：宽×深=35600×44500mm。过热蒸汽出口温度543℃，压力18.5Mpa；再热蒸汽进口/出口蒸汽压力4.53/4.3MPa，进口/出口蒸汽温度345.83/543℃；锅炉最大连续蒸发量1065t/h。23锅炉汽水流程省煤器水平低过省煤器悬吊管汽包下水管前水冷壁侧水冷壁后水冷壁分隔屏后屏过垂直低过屏再末过侧包墙低过入口集箱汽机房墙再末再水冷壁下集箱东锅1000MW超超临界直流锅炉超（超）临界直流锅炉超（超）临界直流锅炉1、试述电站燃煤锅炉的主要工作过程。2、什么是最大连续蒸发量？300MW机组和600MW机组对应的锅炉最大连续蒸发量是多少？3、自学第4、5节的内容，了解各种亚临界和超临界锅炉的主要特点和组成。复习思考题第二章燃料及其燃烧特性电站锅炉燃料煤的常规特性煤的常规特性对锅炉工作的影响煤的分类燃油和燃气的特性习题29燃料分类在自然界所处的状态：固体（煤）；液体（原油、重油和渣油）；气体（煤气和天然气）获得方法：天然燃料（未加工）；人工燃料（木炭、焦炭和石油制品）用途：工艺燃料（炼焦、锻造和化工，焦结性好，杂质少）；动力燃料电站锅炉燃料通过燃烧释放热能的可燃物质30可燃元素C（固定碳和挥发分中的C）、H、S（可燃硫和硫酸盐硫）不可燃元素（内部杂质）O、N不可燃成分（外部杂质）M（内、外）、A可燃气体挥发分rSlyS煤的常规特性煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解,形成气体挥发出来煤的元素分析成分碳(C)、氢(H)、氧(0)、氮(N)、硫(S)水分(M)、灰分(A)煤的工业分析成分水分(M)、挥发分(V)、灰分(A)、固定碳(FC)煤的元素分析与工业分析31收到基（ar）（原应用基y）以入炉煤（包括煤的全部成分）为基准空气干燥基（ad）（原分析基f）以风干状态煤（除外部水分）为基准干燥基（d）（原干燥基g）以去掉全部水分煤为基准干燥无灰基（daf）（原可燃基r）以去掉全部水分及灰分煤为基准煤的常规特性煤的成分计算基准32%100arararararararAMSNOHC%100adadadadadadadAMSNOHC%100ddddddASNOHC%100dafdafdafdafdafSNOHC例题:已知Mar、Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。即推导换算系数K。煤的常规特性煤成分基准间的换算33例题解：∵同种燃料去除全部水分其干燥基成分不变∴可以分别用收到基和空气干燥基表示干燥基,也就是说用干燥基将收到基和空气干燥基联系起来。煤的常规特性34例题adarMMK100100∴∵CCCHONSACMdararararararararar100100100CCCHONSACMdadadadadadadadadad100100100CMCMararadad100100CMMCararadad100100即煤的常规特性对于水分:MMMMarfadf100100不同基准之间的换算公式：X=KX0式中X0、X—某成分原基准及新基准质量百分比，%K—换算系数（见表2-1）煤成分基准间的换算煤的常规特性36煤的发热量（kJ/kg)单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量低位发热量（Qnet）高位发热量减去水蒸气凝结放出的汽化潜热后，称为低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）。高位发热量(Qgr)煤的理论发热量。由实验测得的弹筒发热量（Qb）减去硫和氮生成酸的校正值确定（式2-9）煤的常规特性煤的发热量37氧弹式量热计煤的常规特性38干燥基高、低位发热量之间的换算dgrddgrdnetdHQHrQQ2061009...收到基高、低位发热量之间的换算arargrararargrarnetarMHQMHrQQ232061001009...高、低位发热量间的换算煤的常规特性39高位发热量(Qgr)各基准间的换算采用表（2－1）换算系数低位发热量(Qnet)各基准间的换算分三步进行1.已知基准的Qnet→已知基准的Q