锅炉原理第一章绪论.

锅炉原理主讲教师：危日光，陈鸿伟发电厂的定义•生产电能的工厂；•将各种能源的能量最后转变为电能的生产单位。发电的方式•根据动力能源的不同：火力发电厂，水力，风力，地热，太阳能，原子能（裂变与聚变），海浪等。引言～锅炉凝汽器汽轮机发电机空气给水加热器给水泵燃料常规火电厂基本系统锅炉本体锅炉原理•特点：内容多学时少内容杂体系乱工程热力学流体力学传热学普通物理普通化学理论力学材料力学电厂化学金属材料学有所取舍预习讲出逻辑性锅炉原理本课程的要求:重温本专业的基础专业课知识本领域的基本概念*电站锅炉设备结构与基本原理常用工程计算方法学会阅读本领域的标准、手册等热能工程师的基本技能总学时:72其中：实验6+参观2上课：64考试：闭卷成绩：平时成绩+考试锅炉原理•要求：预习听课作笔记复习：复习的时候要思考大学生培养独立分析问题的能力第一章概述第一节锅炉机组的工作过程第二节锅炉机组的系统及组成部件第三节锅炉的容量、参数及其分类第四节我国电力与锅炉技术发展状况任务设备和过程类型锅炉定义：锅炉是一种生产蒸汽的换热设备；锅炉的中心任务：把燃料中的化学能最有效地转换为蒸汽的热能。因此，近代锅炉亦称蒸汽发生器。锅炉的核心构成部分是“锅”和“炉”。第一节锅炉机组的工作过程1.原煤破碎→原煤干燥→磨制煤粉→输送煤粉→组织燃烧；2.空气加热→燃料燃烧配风；3.锅炉给水由省煤器受热面加热升温→由蒸发受热面(水冷壁)吸热将给水转变为汽水混合物或直接转变为蒸汽→由过热器受热面将蒸汽进一步加热达到过热状态；4.排渣、清灰、除灰、烟气排放。5.污染物排放(Dust,NOX,SO2,CO2,TraceE)第一节锅炉机组的工作过程第二节锅炉机组的系统及组成部件一、锅炉机组的系统1、制粉系统原煤输送系统将破碎后的原煤送入原煤仓→给煤机→磨煤机→煤粉分离→合格的煤粉→由空气送入炉内燃烧。2、燃烧系统燃烧所需要的空气→送风机→空气预热器→→燃烧器二次风喷口→燃烧室。两路热风管道→制粉系统输送煤粉→燃烧器一次风喷口→燃烧室。3、汽水系统•给水(凝结水和少量补给水)→水处理设备除去大部分杂质→汽轮机低压蒸汽抽汽加热并经除氧器去除给水中的氧和不溶解性气体→由给水泵提高给水压力→汽轮机高压蒸汽抽汽加热→锅炉省煤器加热→水冷壁蒸发→过热器升温至汽机要求的进汽温度。3、汽水系统4、除渣、除灰和清灰系统•燃烧产生的大块熔渣（约占总灰量的5~10%），经水冷壁冷却形成固态渣由炉底排放→经碎渣机破碎；•烟气中携带的细灰粒（约占总灰量的90~95%），经除尘器将细灰从烟气中分离出来，由除灰系统送往灰场；•锅炉运行中沉积到受热面上的细灰由吹灰器清除进入除灰系统。5、烟气排放系统•燃烧产生的烟气由锅炉尾部的空气预热器出口排出后，经过除尘器，将烟气中的大部分细灰分离出来，排往除灰系统，以防止粉尘粒子对大气产生污染。•分离出来的气体经过引风机排往烟囱。为了减少SO3、SO2和Nox等有害气体对大气的污染，现代锅炉还设有烟气脱硫、脱硝装置。二、锅炉机组的组成部件•锅炉机组的组成部件分为两部分，即本体设备和辅机设备，•本体设备包括（锅、炉两部分）：炉膛、燃烧器、空气预热器、省煤器、水冷壁、锅筒或启动用汽水分离器、过热器、再热器等；•辅机设备包括：给煤机、磨煤机、送风机、吸风机、给水泵、吹灰器、碎渣机、除尘器、灰浆泵。二、锅炉机组的组成部件火床燃烧锅炉设备辅助设备燃烧设备锅炉本体煤粉燃烧—燃烧器流化床燃烧本体受热面：汽包（锅筒）、水冷壁（炉膛）、过热器辅助受热面：再热器、省煤器、空气预热器、烟气净化处理设备水处理及给水设备通风设备锅炉控制与调节二、锅炉机组的组成部件三、电站锅炉的基本特点1．电能无法贮存，可靠性要高，一旦停炉断电，其间接损失远远大于直接损失；2．要能够适应燃料性质的变化；3．锅炉的金属耗量巨大，体积庞大，承压部件多，没有冗余设计，一旦泄露将使发电机组停机；三、电站锅炉的基本特点3.一台660MW的燃煤锅炉，大约有6000吨的压力部件，其中包括500km的受热面管，3.5km长的连接管与联箱，30000个管接头焊口。4.生产周期长，锅炉产品一般不能在制造厂内整装试运。第三节锅炉的容量、参数及其分类一锅炉容量锅炉容量：即锅炉的蒸发量,是指锅炉每小时所产生的蒸汽量,单位是t/h(或kg/s)锅炉的额定蒸发量(ECR)：是指在额定参数,额定给水温度和使用设计燃料,并保证热效率时所规定的蒸发量.锅炉最大连续蒸发量（BMCR）：是指在额定参数,额定给水温度和使用设计燃料,长期连续运行时所能达到的最大蒸发量.第三节锅炉的容量、参数及其分类二锅炉参数•蒸汽锅炉的额定蒸汽参数是指额定蒸汽压力和额定蒸汽温度.–额定蒸汽压力是指蒸汽锅炉在规定的给水压力和规定的负荷范围内,长期连续运行时应予保证的出口蒸汽压力,单位是MPa.–额定蒸汽温度是指蒸汽锅炉在规定的负荷范围,额定蒸汽压力和额定的给水温度长期连续运行所必须保证的出口蒸汽温度,单位是oC三、锅炉的分类1、按锅炉用途分类•电站锅炉(发电)•工业锅炉(工业生产工艺用汽或供暖)•热水锅炉(民用采暖或供热)•余热锅炉（不用燃料）。2、按锅炉容量分类•随时代和技术进步，锅炉机组容量以大、中、小的排序和分类在不断演变，目前300MW以上的机组配置的锅炉为大容量锅炉。3、按蒸汽压力分类•低压(P2.5ＭPa)•中压(P3.9ＭPa)•高压(P10.8ＭPa)•超高压(P14.7ＭPa)•亚临界压力(P16.8～18.6ＭPa)•超临界及超超临界压力(P25～40ＭPa)。（临界压力22.13MPa）低压锅炉主要用于工业锅炉,而发电功率等于或大于300MW的锅炉都采用亚临界压力和超临界压力的锅炉.4、按燃烧方式分类•火床炉（层燃）•煤粉炉(悬浮燃烧，包括四角燃烧、对冲燃烧、Ｗ型火焰燃烧等形式)•流化床锅炉（临界状态）4、火床炉4、火床炉4、煤粉炉4、CFB4、CFB4、CFB5、按蒸发受热面循环方式分类•自然循环•控制循环•直流锅炉•低倍率或复合循环5、按蒸发受热面循环方式分类自然循环锅炉由汽包、下降管和水冷壁蒸发受热面组成锅炉的循环蒸发回路循环的推动力来自下降管中的水与水冷壁管内汽水混合物的密度。控制循环汽包锅炉•在下降管与水冷壁进口联箱之间装设循环水泵，在自然循环推动力的基础上，强制循环。直流锅炉•给水在给水泵提供的压力作用下，顺序一次通过加热、蒸发、过热，工质在锅炉的内部不进行循环。加热蒸发过热给水复合循环锅炉•在直流锅炉和强制循环锅炉的工作原理基础上发展起来的一种新型汽水循环方式，应用于超临界压力的范围。•低负荷时，锅炉水冷壁中的工质按循环方式运行，在高负荷时，按直流方式运行。各种循环方式锅炉的比较1.相同点:工质在省煤器和过热器中均是一次通过，属于强制流动，2.区别点:工质在蒸发受热面内的流动方式不同。•适用的压力范围不同：–自然循环锅炉和控制循环汽包锅炉只能用于亚临界压力以下，–直流锅炉和复合循环锅炉可用于超临界压力6、按排渣方式分类•固态排渣炉（主要方式）•液态排渣炉（娘子关电厂）7、按通风方式分类•平衡通风锅炉（微负压）•微正压锅炉（很少）四、锅炉的铭牌•三组参量HG－410/100－I产品顺序号蒸发量蒸汽压力温度生产厂家（汉语拼音）HG哈尔滨锅炉厂SG上海锅炉厂DG东方锅炉厂BG北京锅炉厂锅炉型号反映锅炉的基本特征高压锅炉用三组字码表示其型号如：型号HG-410/9.8-1制造厂-蒸发量t/h/额定压力MPa.－设计序号超高压及以上的锅炉装有再热器其型号型号：DG-1000/16.7-555/555-1制造厂-蒸发量t/h/额定压力MPa.-过热蒸汽和再热蒸汽温度-设计序号第四节我国电力与锅炉技术发展状况年份装机火电比例水电比例核电比例风电比例20033.8574.4024.001.6020055.0875.6022.9020077.1377.7320.3620087.9375.8721.641.1320098.7474.6022.521.041.85装机容量（亿千瓦）1.002.003.003.854.005.086.227.137.938.749.5001234567891019871989199119931995199719992001200320052007200920112013中国电力现状煤炭产量（亿吨）11.613.816.6719.5621.923.2525.23051015202530200020012002200320042005200620072008供电煤耗g/kwh3923683533453423303403503603703803904001998200020022004200620082010供电煤耗：日本290g/kwh韩国300g/kwh意大利303g/kwh美国360g/kwh澳大利亚370g/kwh世界比较2005年装机：美国9.8亿千瓦中国5.08亿千瓦日本2.6亿千瓦。2020年装机:美国11亿千瓦中国12亿千瓦(2014年14亿，2020年17-18亿)煤电比例:中国74%印度78%美、德51%综上所述,我国电力工业的发展状况是：•发展快、成绩大，电力需求高速增长•结构构成以煤为主•效率和单耗与世界先进水平有差距（超超临界机组供电标煤耗按290g/kWh计）•环保压力大（排放到环境中的粉尘、CO2温室气体、SOx和NOx）环保压力大我国燃煤电站占全国发电装机的74%，发电量占全国发电量的81%以上，燃煤电厂排放的SO2接近全社会排放总量的50%。每排放1吨SO2造成的经济损失约2万元。2005年，全国SO2排放总量高达2549万吨，居世界第一。比2000年增加27%。2006年，全国废气SO2排放量2588.8万吨,比上年增加1.5%2008年，全国废气中SO2排放量2321.2万吨,比上年减少5.9%2010年的减排目标是，SO2排放量力争比2009年再削减40万吨1995.11947.81926.62158.72254.92549.32594.42321.2180019002000210022002300240025002600270019992000200120022003200420052006200720082009二氧化硫排放总量（万吨）锅炉设备的发展趋势1．增大容量、提高参数；2．提高效率；关停小火电机组3．扩大燃料范围；4．减少对环境的污染；5．提高自动化水平。锅炉设备的发展趋势锅炉设备的发展趋势