华北电力大学(北京)锅炉原理第一章和第二章

锅炉原理华北电力大学能源动力与机械工程学院郭永红：主楼F717，13621392666，61772811，[e-mail]教材：樊泉桂主编《锅炉原理》电力工业的发展状况1752年，本杰明·富兰克林，捕捉到了电1875年，世界第一台火力发电机组，巴黎北火车站，直流发电机1879年，世界最早的出售电力电厂，美旧金山实验电厂1980年，全世界发电装机容量20.24亿kW2003年，全世界发电装机容量37.1亿kW中国电力工业的发展状况1882年，英国人在上海创办了中国第一座发电厂，容量11.76kW1949年，全国电力装机容量185万kW1978年，全国发电装机容量为5712万kW1987年，全国发电装机容量1亿kW1995年(8年后)，全国发电装机容量2亿kW2000年(5年后)，全国发电装机容量3亿kW2004年全国发电装机容量4.407亿kW2006年全国发电装机容量6.22亿kW，年发电量突破28000亿度，分别比1949年增长了336倍和651倍2007年全国发电装机容量7.1329亿kW2008年全国发电装机容量7.9253亿kW2009年全国发电装机容量8.74亿KW2010年9月20日，中广核岭澳核电站二期工程1号机组建成投产，全国电力装机容量达到9亿KW2010年底，全国装机容量达9.6219亿KW2011年底，全国装机容量达10.56亿KW全国发电装机容量（万kw）发电量（亿kwh)人均用电量（kw·h）194918543919785712256619871000049601995.32000010069.482000.43000013684.820044400021870200550000241462006622002800020077132920087925334334建国以来我国电力的发展中国年发电量居世界的位次时间1950195719651978198019851990199520062011世界排名251397654221第一发电大国，人均发电量不到世界平均水平的一半2011年，全国发电量47217亿千瓦时，按全国发电厂平均厂用电率5.4%计算，国全净发电量约为44667亿千瓦时。电力结构（装机容量%）2010年8月，水电装机容量达2亿KW火电水电核电风电2004年73.724.51.60.22008年75.8721.641.11.39200974.6022.512.95(25805MW)火电的发展1882年上海第一台机组建国初期，依靠苏联，中低压小机组（额定蒸汽压力3.8MPa）1953年后，三大动力厂（高压9.8MPa、超高压13.7MPa）上海哈尔滨东方锅炉厂汽轮机厂电机厂81年以来，引进国外技术美国CE公司300MW、600MW亚临界控制循环锅炉美国FW公司燃烧无烟煤300MW、600MW双拱炉膛W火焰锅炉美国FW公司大型循环流化床锅炉技术1991年上海石洞口二厂引进2台600MW超临界机组（煤耗低，调峰能力好）1996年平均发电煤耗307g/kw·h(2007年我国平均发电煤耗334g/kw·h)上海石洞口二厂1991年引进的第一个超临界机组第一章概述第一节锅炉机组的工作过程两幅火力发电厂图片，问题：1.冒白烟的是烟囱吗？2.又细又高的建筑是什么？3.为什么建在水边？4.斜着的是什么？现代化的火电厂-达拉特电厂现代化的火电厂-陡河电厂火力发电厂燃煤锅炉的工作过程：1.煤：原煤破碎干燥、制粉输送煤粉炉膛中组织燃烧2.空气：冷空气送风机（空气预热器）加热一次风、二次风炉膛3.水：省煤器（汽包）蒸发受热面（水冷壁）过热器（汽轮机凝汽器低压加热器除氧器给水泵高压加热器）省煤器4.排渣、清灰、除灰，除尘、脱硫、脱硝引风机烟气排放。图示的工作过程有错误吗？炉膛水平烟道尾部烟道锅炉机组的工作过程燃料化学能水和蒸汽的热能水加热、蒸发(汽化)、过热锅炉：利用燃料燃烧释放的热能或其它热能加热给水，以获得规定参数（温度、压力）和品质的蒸汽的设备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(原煤仓、给煤机、磨煤机、煤粉分离、炉膛)2，燃烧系统(冷空气、送风机、空气预热器、炉膛和制粉系统)3，汽水系统(省煤器、水冷壁、过热器、再热器)4，除渣、除灰和清灰系统(碎渣机、除尘器、吹灰器)5，烟气排放系统(除尘器、烟气脱硫装置、脱硝装置、引风机、烟囱)6，脱硫、脱硝系统二、锅炉机组的组成部件1，本体：炉膛、燃烧器、空气预热器、省煤器、水冷壁、汽包/启动汽水分离器、过热器、再热器2，辅机：给煤机、磨煤机、送风机、引风机、给水泵、吹灰器、碎渣机、除尘器、灰泵。第三节锅炉的容量、参数及其分类一、电站锅炉的蒸汽参数及容量过热蒸汽温度、压力再热蒸汽温度、压力最大连续蒸发量MCR表1-1中国电站锅炉的蒸汽参数及容量蒸汽压力蒸汽温度给水温度MCR发电功率MPa℃℃t/hMW9.9540205~225220,41050,10013.8540/540220~250420,670125,20016.8~18.6540/540250~2801025~2008300,60025~27.6545/545~605/603267~3021900~3033600,100025.4541/546286190060025545/545267~2771650~2650500,800表1-2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续表1-2亚临界压力自然循环及控制循环锅炉的容量和参数机组功率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表1-3超临界和超超临界参数锅炉的容量和参数机组功率，MW5006008001000过热蒸汽流量MCR1650190026502953再热蒸汽流量，t/h148116072151.52457过热蒸汽压力，MPa2525.42527.56再热蒸汽压力，MPa4.15/3.924.714.523.86/3.626/5.8过热蒸汽温度，℃541543545605续表1-3超临界和超超临界参数锅炉的容量和参数机组功率，MW5006008001000再热蒸汽温度，℃295/545297/569283/545359/603给水温度，℃284283277302燃烧方式对冲燃烧对冲燃烧对冲燃烧双四角燃烧水冷壁型式垂直管屏光管螺旋管圈垂直管屏内螺纹管垂直管屏光管垂直管屏表1-4国外超临界参数机组的发展方向主蒸汽压力，MPa2930.533.540主蒸汽温度，℃582582610700再热蒸汽压力，MPa87.49.311.2再热蒸汽温度，℃580600630720循环热效率，%47495052~55二、锅炉的分类1.按用途：电站锅炉、工业锅炉、热水锅炉2.按锅炉容量：大、中、小3.按蒸汽压力：低压锅炉：p2.5MPa中压锅炉：p≈3.9MPa高压锅炉：p≈10.8MPa超高压锅炉：p≈14.7MPa亚临界压力锅炉：p=16.8~18.6MPa超临界及超超临界压力：p=25~40MPa临界点（374.15℃，22.129Mpa）Mc——饱和水线；Nc——干饱和蒸汽线；c——临界点4.按燃烧方式：火床炉、煤粉炉(四角、对冲、W火焰)、旋风炉、流化床锅炉5.按蒸发受热面循环?方式：自然循环、控制循动、直流锅炉、低倍率复合循环锅炉自然循环锅炉控制循环锅炉直流锅炉低倍率复合循环锅炉自然循环锅炉蒸发受热面内的工质,依靠下降管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉特点：①大汽包②水容量大③预热、蒸发、过热三个阶段的分隔容器④汽水密度差小水冷壁垂直布置⑤可以排污控制循环锅炉蒸发受热面内的工质除了依靠水与汽水混合物的密度差之外,主要依靠锅水循环泵的压头进行循环的锅炉特点：①强制循环泵②循环推动力大，水循环更加可靠，水冷壁管径减小，受热面布置方式灵活③汽包直径、壁厚减小，减少金属消耗量④提升了机组升降负荷速度，缩短了启、停时间⑤增加了电厂的初投资及运行费用⑥强制循环泵工作于高温、高压下昂贵直流锅炉只依靠给水泵的压头,一次通过锅炉各受热面产生蒸汽的锅炉特点：①无汽包②各受热面没有固定分界，蓄热能力小，负荷变化敏感，控制要求高③蒸发受热面工质不循环，高压、高含汽率，防止膜态沸腾④超临界压力⑤启停快⑥对给水品质要求高⑦受热面布置方式灵活，节省钢材⑧消耗较多给水泵功率低倍率复合循环锅炉直流锅炉+强制循环锅炉汽水分离器强制循环泵止回阀调节阀第四节亚临界参数锅炉的主要型式一、采用对冲燃烧方式的300MW自然循环锅炉二、采用四角燃烧方式的300MW自然循环锅炉三、FW亚临界压力600MW自然循环锅炉四、FW660MW级和300MW级W型火焰锅炉五、B&W360MW级W型火焰锅炉六、600MW控制循环锅炉采用对冲燃烧的300MW自然循环锅炉北京巴威B&W双调风旋流燃烧器亚临界自然循环锅炉中间再热Π型布置烟气挡板调温膜式水冷壁回转式空气预热器采用四角切圆燃烧的300MW自然循环锅炉东方锅炉厂CE技术膜式水冷壁亚临界自然循环四角切圆燃烧方式摆动式燃烧器两个切圆三分仓空气预热器FW亚临界对冲燃烧的600MW自然循环锅炉最大连续蒸发量2020低NO旋流燃烧器对冲燃烧双进双出球磨机直吹式制粉系统一次风机：离心式二次风机：轴流式再热汽温调节：烟气挡板过热汽温调节：喷水减温FW660MW等级W火焰锅炉亚临界自然循环50%无烟煤+50%贫煤前后拱18只双旋风筒燃烧器卫燃带B&W公司360MW级W火焰锅炉亚临界自然循环50%无烟煤+50%贫煤过热汽温调节：喷水减温再热汽温调节：炉底供热风600MW亚临界压力控制循环锅炉控制循动循环泵(高温、高压)国产引进型已投入运行第五节超临界参数锅炉的主要型式一、600MW超临界参数直流锅炉二、HBC-1000MW超超临界参数机组锅炉炉型三、800MW超临界压力锅炉600MW超临界锅炉36只B&W超低NO双调风旋流燃烧器三层对冲OFA喷口膜式水冷壁(垂直管屏+螺旋管圈)中速磨冷一次风机正压直吹制粉系统再热汽温调节：烟道挡板包墙管和水冷壁流程炉膛前后墙、两侧墙→出口混合集箱→顶棚管→汽水分离器→入口联箱→①尾部烟道包墙管(→出口联箱→)+②水平烟道包墙管(→出口联箱+汽水分离器)HBC-1000MW超超临界压力锅炉哈尔滨锅炉+三菱合作生产浙江玉环电厂反向双切圆PM型燃烧器+MACT配风再热汽温调节：烟气挡板+摆动式燃烧器启动系统：循环泵、扩容器垂直管屏800MW超临界锅炉T型布置，全悬吊结构膜式水冷壁四层双蜗壳旋流燃烧器对冲燃烧煤种：烟煤三台空气预热器：1台一次风+2台二次风本章重点1，锅炉2，燃料、空气、烟气流程3，水、水蒸汽流程4，锅炉容量5，锅炉按蒸汽压力分类6，锅炉按燃烧方式分类7，锅炉按蒸发受热面流动方式分类8，亚临界与超临界锅炉