锅炉专业知识

第一节电厂锅炉简介锅炉专业知识培训讲义第一节电厂锅炉简介一、锅炉的作用锅炉是发电厂三大主机中最基本的设备。其作用是使燃料在炉内燃烧放热，加热炉水并生成一定数量、一定压力和一定温度的过热蒸汽。二、锅炉的组成和作用锅炉有本体设备、辅助设备和锅炉附件组成。1、锅炉本体设备是锅炉的主要组成部分，由汽水系统和燃烧系统两大部分组成。⑴汽水系统汽水系统的组成：一般有省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器、减温器等组成。汽水系统的作用：其主要作用是有效吸收燃料燃烧放出的热量，使炉水蒸发并形成具有一定温度和压力的过热蒸汽。（要求是安全、高效）⑵燃烧系统燃烧系统的组成：链条锅炉：炉膛、煤道、炉排、空气预热器等；煤粉锅炉：炉膛、煤道、燃烧器、空气预热器等；循环流化床锅炉：炉膛、煤道、布风板、风帽、分离器、返料器、空气预热器等；燃烧系统的作用：其主要作用是使燃料在炉内良好燃烧，放出热量。（要求是安全、迅速、完全）2、锅炉的辅助设备主要有通风设备、运煤设备、给煤设备、给水设备、除尘设备、除渣设备等。通风设备：主要包括一次风机、二次风机、返料风机、引风机、烟风道、烟囱等，其作用是提供燃料燃烧所需空气，物料的流化、分离、返送所需空气，并将燃烧生成的烟气排出炉外。运煤设备：主要包括配煤设备、输煤设备、碎煤设备等，其作用是将原煤配制成合格的燃煤，并送至锅炉煤仓中。给煤设备：主要包括给煤机，其作用是将锅炉煤仓中的燃煤均匀地送入锅炉。给水设备：由给水泵和给水管路组成，其主要作用是向锅炉可靠地供水。除灰、除渣设备：由除尘器、冷渣机、输灰机、输渣机等组成，主要作用是清除烟气中的飞灰和煤燃烧后的灰渣。3、锅炉附件主要包括安全门、水位计、吹灰器、热工仪表、控制设备等。4、此外，锅炉本体还包括炉墙和构架。炉墙是用成来构成封闭的炉膛和烟道，构架是用来支撑和悬吊汽包、炉墙等锅炉部件。三、锅炉的工作过程1、燃料的燃烧、放热过程燃煤送入锅炉，与炉内灼热的处于流态化的物料混合，吸收热量并与空气混合燃烧放热，燃烧中的煤与物料在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其它受热面放热。粗大的粒子在被上升烟气带入悬浮区后，在重力及其它外力作用下不断减速偏离主气流，并最终形成附壁下降的粒子流。被带出炉膛的气固混合物进入炉膛后部的分离器，绝大多数的固体颗粒被分离出来，并经返料器送回炉膛进行循环燃烧。未被分离的极细颗粒随烟气进入烟道，进一步对过热器、省煤器、空气预热器放热冷却，经除尘器除去烟气中的灰尘后，由引风机送入烟囱排入大气。燃料燃烧、流化、返送所需的空气由一次风机、二次风机、返料风机供给，燃烧生成的烟气由引风机抽出锅炉。2、给水的循环、吸热、生成合格蒸汽的过程给水经给水泵升压后送入省煤器，在省煤器中被烟气加热后，送入汽包，与汽包中的炉水混合，然后沿下降管经下集箱进入水冷壁，在水冷壁中吸收炉内高温火焰和烟气的热量，部分水蒸发形成汽水混合物流入汽包。汽水混合物在汽包内的汽水分离装置进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽进入过热器，进一步加热成过热蒸汽，然后送出锅炉；分离出的水与从省煤器送入的给水混合，进入下降管，从而形成炉水的循环吸热过程。四、锅炉的主要特性锅炉的主要特性有锅炉容量、锅炉蒸汽参数、给水温度、锅炉效率等。1、锅炉容量：一般指锅炉每小时的最大连续蒸发量，又称额定蒸发量或额定容量。用符号De表示，单位为t/h。2、锅炉蒸汽参数：一般指锅炉过热器出口的蒸汽压力和蒸汽温度。用符号p、t表示，单位为MPa、℃。3、给水温度：指锅炉给水规范的特性数据，一般指省煤器入口处的给水温度。4、锅炉热效率：指锅炉有效输出热量占输入热量的百分比。五、锅炉的型号电厂锅炉一般采用三组或四组字码表示，一般为：制造厂家――锅炉容量/过热蒸汽压力――（过热蒸汽温度/再热蒸汽温度）――设计序号六、锅炉的分类1、按锅炉容量分：一般De＜220t/h，为小型锅炉一般De＝220~410t/h，为中型锅炉一般De＞670t/h，为大型锅炉2、按蒸汽压力分：p≤2.45MPa，为低压锅炉p＝2.94~4.92MPa，为中压锅炉p＝7.84~10.8MPa，为高压锅炉p＝11.8~14.7MPa，为超高压锅炉p＝16.7~19.6MPa，为亚临界压力锅炉p≥22.1MPa，为超临界压力锅炉3、按燃烧方式分：层燃炉、室燃炉、沸腾炉、循环流化床炉4、按工质在蒸发受热面中的流动方式：可分自然循环锅炉、强制循环锅炉5、按燃料：燃煤炉、燃气炉、燃油炉。第二节煤的简介一、煤的组成成分煤是一种植物化石，它的化学组成和结构十分复杂，作为燃料用，只需了解与燃烧有关的组成成分及性质，即能满足锅炉燃烧技术和有关热力计算方面的需要。1、煤的元素分析成分，即煤的化学组成成分：包括碳C、氢H、氧、O氮N、硫S、水分W、灰分A2、煤的工业分析用一定的方法，来测定煤中的固定碳、挥发分、灰分、水分这4种成分的质量百分数。它直接测定煤中燃烧性质相同的可燃成分和不可燃成分的含量。测试方法简单，是被电厂广泛采用的测定方法。⑴固定碳是煤发热量的主要来源，要在较高温度下才能着火，燃烧也较困难。因此，煤中固定碳含量越高，其发热量就越高，但不易着火和燃烧。⑵挥发分是煤的一个重要成分特性，并可作为对煤分类的重要依据。对煤的着火和燃烧有很大的影响。挥发份越高，煤就越易着火，燃烧也易于完全。⑶灰分是煤中的主要杂质，煤中的灰分是有害成分，灰分大，煤中的可燃成分相对减少，煤的发热量就低；排渣热损失增加；未完全燃烧热损失增加；受热面磨损：受热面积灰结渣，排烟热损失增加；增加运煤能耗；环境污染。⑷水分是煤的主要杂质，煤中的水分含量对锅炉运行的影响很大。水分大，煤的发热量减少；着火延迟；燃烧不完全；排烟热损失增加；受热面的积灰、腐蚀；运煤设备电耗增加、堵塞。3、煤的主要特性⑴发热量单位质量的煤在完全燃烧时所放出的热量，称为煤的发热量。一般用Q表示，单位是kJ/kg。煤的发热量有高位发热量和低位发热量之分，煤的高位发热量减去煤中水蒸汽凝结成水所放出的汽化潜热后所得的热量，即为低位发热量，这是在锅炉运行中煤的有效发热量。因此，一般所用的发热量为低位发热量。煤的发热量各不相同，为了便于比较和管理，核算煤耗量，需要统一计算标准而采用标准煤的概念。国标规定：以收到基低位发热量为29310kJ/kg的燃煤，称为标准煤。因此，每29310kJ/kg的热量可折算成1kg的标准煤。可用下式将实际煤耗量换算为标准耗煤量。Bb=B*Qnet/29310kg/hBb：标准煤耗量B：实际煤耗量⑵灰的熔融性即灰的熔点的高低，通常用3种特征温度来表示灰的熔融性：变形温度DT软化温度ST熔化温度FT可用以上3个温度来判断煤在燃烧过程中结渣的可能性，通常用软化温度ST来反映熔融性。一般ST在1100~1600℃之间。三节煤的燃烧原理一、煤的燃烧过程1、燃烧的基本概念燃料的燃烧是指燃料中的可燃物质与空气中的氧气发生的强烈的化学反应，并放出大量热量的过程。燃烧过程是一个复杂的物理、化学的综合过程，它包括燃料和空气的混合、扩散过程，预热、着火过程，燃烧、燃尽过程。2、煤燃烧的四个阶段着火前的预热阶段：煤受热----水分蒸发出来此过程是一吸热阶段，进行的快慢主要是温度和煤的性质挥发份着火燃烧阶段：挥发分析出----温度升高到着火温度。固定碳燃烧阶段：挥发分先着火放出大量热量----使固定碳加热迅速燃烧，此过程是一个强烈的放热阶段。这一阶段进行的快慢主要取决于温度和混合接触速度。碳燃尽阶段：未燃尽的少量固定碳继续燃烧----直至燃尽，形成渣。此阶段一般在氧气不足、温度较低、煤风混合较弱的情况进行，所需时间较长。3、煤迅速而完燃烧的条件相当高的温度；合适的空气量；与空气的良好混合；充足的燃烧时间。第四节水在锅炉中的加热、蒸发、过热和自然循环一、水在锅炉中所经过的状态水在锅炉中经过5种状态：过冷水----饱和水----湿饱和蒸汽----干饱和蒸汽----过热蒸汽。二、蒸发设备自然循环锅炉的蒸发设备包括汽包、下降管、水冷壁、联箱、连接管等。其作用是吸收燃料燃烧放出的热量，使水蒸发产生饱和蒸汽。1、汽包的作用⑴接受省煤器的来水，连接下降管、水冷壁组成蒸发系统，并向过热器输送饱和蒸汽，是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和分界点。⑵具有一定的容积，因而具有一定的储热能力，在负荷变化时，起到稳定锅炉运行工况的作用。⑶内部装有汽水分离装置、蒸汽清洗装置、排污装置、加药装置等，可提高蒸汽品质。⑷装有压力表、水位计、安全阀等附件，内部还装有事故放水装置等，保证锅炉的安全运行。2、下降管的作用将汽包中的水连续不断地送往下联箱供给水冷壁，以维持正常的水循环。下降管布置在炉外不受热。3、水冷壁的作用是蒸发设备中的受热面，一般布置在炉膛内壁四周。4、联箱的作用是汇集、混合、分配工质。联箱一般布置在炉外不受热。三、蒸发净化装置1、蒸汽污染的原因蒸汽中的杂质主要是各种盐类，锅炉的给水，虽经过化学处理，但仍含有一定的盐分，当给水经过不断地蒸发、浓缩使锅水含盐浓度增大。当饱和蒸汽从锅水中引出时，由于各种原因，会携带一定的炉水，从而使蒸汽污染。另外，高压及以上的蒸汽还能直接溶液锅水中的某种盐分，使蒸汽污染。给水含盐是蒸汽污染的根源，蒸汽带水（及蒸汽溶盐）是蒸汽污染的途径。影响蒸汽机械携带的因素⑴锅炉负荷负荷↑--产汽量↑--进入汽包的汽水混合物动能↑--锅水飞溅，生成细小水滴↑--汽包蒸汽空间蒸汽流速↑--带水能力↑-------带水量↑⑵蒸汽空间高度蒸汽空间高度↓-----蒸汽带水↑⑶蒸汽压力压力↑--汽水密度差↓--汽水分离困难—蒸汽带水↑压力↓-锅炉蓄热放出锅水大量蒸发—汽包水容积↑-水位↑--蒸汽空间高度↓----穿过水面的蒸汽量↑-------带水量↑⑷锅水含盐量在一定范围内锅水含盐量↑----蒸汽带水不变；当锅水含盐量增大到某一数值时，蒸汽带水突然增大。锅水含盐量↑---锅水粘度↑--汽泡上升速度↓--汽泡数量↑----起泡能力↑---水面上的汽泡不易破裂---形成泡沫层---------达到一定程度时泡沫层急剧膨胀，产生汽水共腾---蒸汽空间高度↓-------蒸汽大量带水提高蒸汽品质的方法根本途径：提高给水品质、降低蒸汽的机械携带具体方法：采用完善的汽水分离装置；采用蒸汽清洗；控制锅水碱度；控制汽包水位，严禁高水位运行，杜绝满水事故；保持锅炉负荷稳定，避免负荷突变；保持汽压的稳定，防止汽压骤变；控制锅水含盐量在规定范围内。2、汽水分离装置汽水分离的基本原理有：重力分离、离心分离、惯性分离、水膜分离。汽包内的汽水分离一般分2个阶段进行，常用的汽水分离装置有：进口挡板、旋风分离器用于第一阶段粗分离；波形板分离器、顶部多孔板用于第二阶段细分离用。3、蒸汽清洗装置让蒸汽穿过一层含盐浓度较低的水，减少蒸汽中机械携带的盐量（蒸汽中溶解的盐分扩散到清洗水中），从而提高蒸汽品质。蒸汽清洗装置主要采用起泡穿层式。有钟罩式、平板式2种。4、排污装置给水含有一定的盐分；金属腐蚀产生一些腐蚀产物；锅水经过不断的蒸发、浓缩，含盐量增大；经锅内加药处理后，锅水中的某些盐分转变为水渣；因此，锅炉运行中应排出部分被污染的锅水，以控制锅水品质，称为锅炉排污。锅炉排污分为连续排污和定期排污2种：连续排污指在运行中连续不断地排出部分锅水、悬浮物和油脂，以维持一定的锅水含盐量和碱度。连续排污的位置在锅水含盐浓度最大的汽包蒸发面附近，即在汽包正常水位线以下200~300mm处。定期排污是指在锅炉运行中，定期的排出锅水中的水渣等物。定期排污位置在沉淀物聚集最多的水冷壁下联箱的底部。排污量一般用排污率表示：P=Gpw/D*100%P：排污率Gpw：排污量D：锅炉蒸发量五、自然循环原理1、自然循环原理蒸发设备中的水冷壁吸收热量，水部分蒸发产生蒸汽，而下降管不受热，管内是水。因此，下降管中水的密度大于水冷壁中汽水混合物的密度，在下联箱两侧由于密度差产生的压力差，将推动工质在水冷壁中向上流动，在下降管中向下流动，形成自然循环。P=ρgh2、自然循环常见故障循环停滞、循环倒流、