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锅炉概述一、锅炉概念（一）锅炉的功能和分类：锅炉是利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质(主要是水)加热到一定温度和压力的换热设备。•通常意义的锅炉中一般要实现下述过程燃烧热交换燃料的化学能烟气的热能蒸汽(或热水)的热能.现代电站锅炉最为庞大、复杂，技术成套性强，是多学科、多门类工业产品综合而成的蒸汽发生装置。•火力发电厂能量转换的基本过程锅炉汽轮机发电机燃料的化学能蒸汽的热能转轴的机械能电能电站锅炉型号△△―╳╳╳/╳╳╳―△╳设计次序燃料代号额定蒸汽压力额定蒸发量制造厂代号例DGJ-75/3.82-IV2东方锅炉厂制造,额定蒸发量75t/h，额定蒸汽压力3.82Mpa秸杆锅炉（第二次设计）..电站锅炉:火电厂三大主机之一，火室燃烧。生产高温高压蒸气，适用各种燃料，热效率高、受热面复杂，向大容量、高参数发展。工业锅炉:适于各行业，火床燃烧，热效率低，容量较小。生产蒸汽（或热水）供给工业和民用所需热能，或通过蒸汽动力机械转换为机械能。船用锅炉:作为船舶动力，体积小，重量轻，启停方便，变负荷能力强。一般采用低中压参数，炉膛容积热负荷高，水循环高度小的燃油锅炉。生活锅炉:居民生活所需的蒸汽或热水之用。锅炉类型•按用途分：电站锅炉：用于发电，参数高、容量大；工业锅炉：用于工业生产和供热，参数低、容量小。其中，又有蒸汽锅炉和热水锅炉。方式层燃炉室燃炉流化床炉旋风炉燃料块状粉状、雾状、气态固体颗粒固体颗粒•按锅炉燃烧方式分：层燃炉、室燃炉、流化床炉、旋风炉层燃炉：煤块在炉排上燃烧，燃烧所需空气从炉排低下送入。炉排在旋转。旋风炉：燃料和空气在高温旋风筒内高速旋转，细小的燃料颗粒在其中悬浮燃烧，较大的颗粒被抛向筒壁液态渣膜上进行燃烧。流化床炉：固体燃料在高速气流作用下，在布风板上的床料层上下翻滚，呈流化状态燃烧。室燃炉：燃料以粉状、雾状或气态随空气喷入炉膛，悬浮燃烧。•按锅炉蒸发受热面中工质流动方式分：自然循环汽包锅炉具有汽包，利用下降管和上升管（水冷壁）中工质密度差产生工质循环。循环倍率约为4～10，是亚临界压力以下锅炉的主要形式。强制循环汽包锅炉具有汽包和循环泵，利用循环回路中工质密度差和循环泵压头使工质循环。循环倍率约为3～5，只能在临界压力以下应用。泵汽包联箱下降管受热面直流锅炉无汽包，给水靠给水泵压头一次通过各受热面产生蒸汽，循环倍率约为1，可在高压以上任何压力下应用低倍率循环锅炉无汽包，具有汽水分离器和再循环泵，靠再循环泵实现工质再循环,循环倍率约为1.2～2，多用于亚临界压力泵汽包联箱下降管受热面•按锅炉参数分：低压（表压≤2.4MPa）、中压(表压2.9~4.9MPa)、高压(表压7.84~10.8MPa)、超高压(表压11.8~14.7MPa)、亚临界压力(表压15.7~19.6MPa)、超临界压力(超过临界压力22.1MPa)、超超临界压力锅炉。22.1--15.7-19.611.8-14.77.84-10.82.94-4.9超临界亚临界超高压高压中压自然循环强制循环直流低倍率--2.45低压自然循环锅炉的优点是可以将汽包内含杂质浓度较高的水连续排去一部分(连续排污),还可以在水冷壁下部定期放水,除去沉淀的水渣(定期排污),对给水质量要求稍低,自动调节系统较简单.目前我国火电厂采用的锅炉绝大部分是自然循环锅炉.锅炉的汽压越高,饱和蒸汽与饱和水的比重就越接近,使炉水自然循环的动力也越小.如果设计,运行不当,就容易发生水循环不良,引发爆管事故.一般汽压超过16.6MPa(170大气压)时不宜采用此种锅炉.直流锅炉的特点是没有汽包,水在给水泵的下,一直流过锅炉的蒸发部分,不往返循环,如图2-5所示.直流锅炉的优点是没有汽包,比较容易制造,钢材耗量少,缺点是不能排污,对水质要求高,自动调节也比较复杂.直流锅炉可用于任何蒸汽参数,特别适用于超高压以上的电厂.我国电站锅炉参数、容量3001025；1000250~280540/54016.7125；200420~670220~250540/54013.750；100220；410205~2255409.86；122535；65130145~155165~1754503.88201054002.5蒸汽温度给水温度蒸汽压力发电功率MW容量（t/h)参数300；6001025；2008260~290540/54017.5.工质吸热量分配比例比例汽压汽温加热蒸发过热1.3350105270814.372.413.33.9450150269717.662.619.89.9540215252220.449.63013.8540240277720.536.229.6MPa摄氏度摄氏度Kj/Kg％％％参数给水温度总焓生物质定义生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业的下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。15.生物质燃料的主要特性16.1、灰溶点低典型生物质灰溶点玉米小麦棉花果木枝条变形温度1080760660650软化温度1130780820670溶化温度116079083079017.2、碱金属腐蚀生物质灰中富含钾和钠等碱金属,熔点低,在炉膛内为汽相,在500℃左右以灰污形式凝结于高温过热器受热面上玉米小麦棉花果木枝条氧化钾（%）13.8426.0531.7613.03氧化纳（%）2.272.445.820.9818.3、灰份低木材类原料的灰分含量极低，只有1～3%，秸秆类原料较高，为5-10％。玉米小麦棉花果木枝条灰分（%）8.148.905.62.10硫分（%）0.220.230.290.0519.4、重量轻真密度及压制成型后的密度玉米小麦棉花果木枝条真密度（t/m3）1.611.611.661.58压块密度（t/m3）0.9—1.4堆积密度（t/m3）0.6205、挥发份高生物质原料的挥发分远高于固定碳的含量，与煤正好相反玉米小麦棉花果木枝条挥发份（%）73.1672.0472.7879.85固定碳（%）17.1417.5019.6716.8.21.6、硫份低大部分生物质含硫量极少或不含硫玉米小麦棉花果木枝条灰分（%）8.148.905.62.10硫分（%）0.220.230.290.0522.7、热值相当于中等烟煤典型生物质低位发热量玉米小麦棉花果木枝条低位发热量（MJ/Kg）15.6815.4718.2716.59低位发热量（Kcal/Kg）374536954364396323.8、氧含量高典型生物质氧含量■生物质中氧含量远高于煤，燃烧时空气需求量小于煤■应充分考虑烟气量的变化对锅炉热力性能的综合影响玉米小麦棉花果木枝条氧（%）42.943.4843.7145.2224.9、环保性能好■SO2排放低●生物质中硫含量低●碱金属与硫反应生成硫酸盐,起固硫剂作用●生物质灰中的CaO含量高,自脱硫能力强■NOx的排放低于燃煤■生物质燃烧排放的C02与生长过程吸收的相同,C02净排放为零玉米小麦棉花果木枝条CaO（%）8.16.5518.9239.82生物质发电生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种，包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。燃料的燃烧原理阿累尼乌斯定律：燃烧化学反应速度主要取决于反应过程的温度及活化能的大小。什么是燃料的“活性”呢？可以简单地理解为燃料着火与燃尽的难易程度。例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。而不同的固体燃料，“活性”也不同，烟煤比无烟煤容易着火，也容易燃尽。因此，燃料的“活性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。燃料的活性程度可用活化能来表示。燃料的燃烧及燃烧设备RTEeKK/01.活化能：燃料品种2.温度：空气预热器3.气流扩散速度：燃烧方式燃烧速度影响因素完全燃烧的条件：1.炉膛温度；2.供应充分的空气；3.燃料与空气的充分混合；4.足够的燃烧空间和时间。动力燃烧与扩散燃烧问题：燃料燃烧过程的四个阶段：预热干燥阶段加热、析出水分，大量吸热；挥发份析出阶段CmHn、CO、H2等可燃气体析出，少量吸热；着火、燃烧阶段挥发份首先燃烧，造成高温促使碳着火燃烧，大量放热；燃尽阶段碳粒燃尽形成灰渣，少量放热。锅炉受热面锅炉受热面：是吸收炉内热量来加热工质的表面式换热器。主要包括蒸发受热面（包括水冷壁、对流管束）、过热器、再热器、省煤器及空气预热器。以完成水的加热、蒸发和过热，蒸汽的再热及空气的预热。蒸发受热面过热器再热器空气预热器水蒸汽空气水冷壁对流管束凝渣管束辐射对流对流对流对流辐射省煤器水对流蒸发受热面的作用与结构：蒸发受热面是指工质在其中吸热、汽化的受热面。主要是指敷设在炉膛四周炉墙上的水冷壁，用以吸收炉膛中的辐射热。为了降低炉膛出口温度，保护炉墙、防止炉壁结渣。现代大型锅炉的水冷壁已成为锅炉的主要受热面，因为炉内温度高，水冷壁吸收辐射热的能力很强，这样可减少受热面积，节约钢材；同时可降低高温，保护炉墙和防止结渣。水冷壁与自然循环：自然循环锅炉的水冷壁通常用无缝钢管制成。水冷壁通常垂直布置在炉膛四周，上部与汽包或上联箱相连接，并固定在钢架上；下部与下联箱相连接，可自由膨胀。中、小型锅炉常采用光管水冷壁；中、大型锅炉常采用膜式水冷壁。膜式壁炉膛气密性好,可减少漏风,降低热损失,提高锅炉效率，并可降低受热面金属耗量和炉墙重量，便于采用悬吊结构。汽水循环自然循环锅炉的循环回路包括若干根不受热的下降管、接受炉内辐射热的水冷壁管，上部与汽包连接，并固定在钢架上，下部与下联箱连接,可自由膨胀。汽包中的炉水自下降管经下联箱引入水冷壁，炉水在水冷壁中接受炉内高温烟气的辐射热以形成汽水混合物并沿水冷壁上升到汽包，以形成自然保护循环回路。汽包：汽包是自然循环锅炉和强制循环锅炉的重要受压部件。其作用主要是：1、汽包是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，保证锅炉水循环；2、汽包是蒸汽通道与水通道的交汇点。汽包内装有汽水分离器、连续排污装置等，用以汽水分离，保证蒸汽品质；3、汽包内保持一定水量，具有一定储热能力，有利于运行调节；4、汽包筒体上安装有压力表、水位表、事故防水阀、安全阀等，以控制汽包压力、监视汽包水位，保证锅炉安全工作。过热器过热器、一般布置在高温烟道，管外烟气及管内工质温度高、蒸汽的换热系数小，冷却能力差，其壁温是锅炉受热面中最高的。易发生管壁超温、管间工质热偏差及高温腐蚀。工作条件最为恶劣。（一）过热器的型式及特点：过热器的作用：将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，增加蒸汽的做功能力。•过热器的型式对流式布置于锅炉的对流烟道半辐射式炉膛出口烟窗，称为屏式受热面辐射式炉膛顶部，称为顶棚受热面；或炉膛内壁，称为墙式受热面。辐射式受热面的采用利于改善汽温特性，降低金属耗量。尾部受热面省煤器和空气预热器布置在对流烟道最后的低烟温区，利用烟气的余热加热给水和燃料燃烧所需的空气，提高系统热效率。1.加热给水，提高效率；2.减少蒸发受热面；3.降低汽包的温差热应力1.加热空气，利于着火和燃烧；2.提高效率形式作用一般采用管式换热大多采用回转式蓄热换热器省煤器空气预热器尾部受热面工作特点：受热工质和烟气温度均较低，金属工作条件虽不像过热器那样恶劣，但易造成低温腐蚀、磨损与积灰。1.流速；2.飞灰浓度烟气温度措施影响因素1.合理设计流速2.降低飞灰浓度3.加装防磨装置1.提高空气温度2.采用耐腐蚀材料3.降低过量空气系数飞灰磨损低温腐蚀部位省煤器较严重空气预热器较严重1、安全阀－－保证锅炉在额定工作压力下安全运行的装置。有弹簧式、杠杆式和重锤式。2、压力表－－保证锅炉在允许工作压力下安全运行的仪表。3、水