锅炉工作原理

1、锅炉工作原理锅炉工作原理一、基本概念什么是锅炉利用燃料燃烧释放的热能或其他热能加热水或其他工质，以生产规定参数(温度、压力)和品质的蒸汽、热水或其他工质的设备。锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。锅炉是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度(热水)或一定压力蒸汽的热力设备。它是由“锅”(即锅炉本体水压部分、吸热的部分称为锅)、“炉”(即燃烧设备部分、产生热量的部分称为炉)、附件仪表及附属设备构成的一个完整体。例如水冷壁、过热器、省煤器等吸热的部分可以看成是锅;而炉膛、燃烧器、燃油泵，送、引风机可以看成是炉。锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。锅炉的主要工作过程:1)燃料燃烧过程:层燃:煤?煤斗?炉排—(完成燃烧)?高温烟气2)烟气向工质传热过程:高温烟气—(辐射)?水冷壁—(辐射对流)?凝渣管—(辐射对流)?过热、再热管—(对流)?省煤器—(除尘脱硫)?低温烟气排向大气3)工质的加热汽化过程:给水(系统用水补给水)?给水箱?泵?省煤器?锅筒—(下降管)?下集箱?水冷壁管束—(辐射对流汽水混合物)?分离器?饱和蒸汽?过热器?过热蒸汽?用户参数是表示锅炉性能的主要指标，包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等.锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。最大连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位时间内能最大连续生产的蒸汽量。蒸汽参数包括锅炉的蒸汽压力和温度，通常是指过热器、再热器出口处的过热蒸汽压力和温度如没有过热器和再热器，即指锅炉出口处的饱和蒸汽压力和温度。给水温度是指省煤器的进水温度，无省煤器时即指锅筒进水温度。锅炉容量是指锅炉提供热能的一种能力。容量大供热的能力大、出力大;反之就小。如:容量为1t/h蒸汽锅炉，即表示该锅炉在1小时内可以将1吨的水变成一定压力下饱和蒸汽的能力。工作压力工作压力是指锅炉最高允许使用的压力。工作压力是根据设计压力来确定的，通常用MPa来表示。锅炉压力锅炉行业通常所指的锅炉压力(压强)即表示垂直于容器单位壁面积上的力，用“Mpa”表示，旧单位“公斤力/厘米2”(kgf/cm2)。额定温度，又称额定温度。锅炉铭牌上标明的温度是锅炉出口处介质的温度蒸发量(D)蒸汽锅炉长期安全运行时，每小时所产生的蒸汽数量，即该台锅炉的蒸发量，用“D”表示，单位为吨/小时(t/h)。饱和蒸汽锅炉中的水在某一压力下被燃料燃烧所放出的热量加热而发生沸腾，汽化变为蒸汽，这种处于沸腾状态下的炉水温度是饱和蒸汽;锅内压力高，饱和蒸汽温度就高。如1.0Mpa饱和蒸汽温度184?，1.25Mpa饱和蒸汽温度193?。过热蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度的蒸汽称为过热蒸汽。过热蒸汽的热焓大，熵值高做功的能力大，与饱和蒸汽质量相同的过热蒸汽作为热源用，可使被加热的介质温度升得高，送入汽轮发电机则可以发出较多的电力。热功率(供热量Q)热水锅炉长期安全运行时，每小时出水有效带热量。即该台锅炉的热功率，用“Q”表示，单位为兆瓦(MW)，工程单位为104千卡/小时(104Kcal/h)。锅炉热效率是指锅炉或有机热载体炉在热交接过程中，被水、蒸汽或导热油所吸收的热量，占进入锅炉的燃料完全燃烧所放出的热量的百分数。水汽系统在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度后，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为一定温度的过热蒸汽(目前大多300MW、600MW机组蒸汽温度约为540?左右)，然后送往汽轮机。燃烧和烟风系统在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉，由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，最后由引风机送往烟囱排向大气。燃料工业锅炉用燃料分为三类:固体燃料—烟煤，无烟煤，褐煤，泥煤，油页岩，木屑，甘蔗渣，稻糠等;液体燃料—重油，渣油，柴油，等;气体燃料—天然气，人工燃气，液化石油气等。煤的成分及性质组成:C.H.O.N.S.A.W高位发热量Q高是指1KG燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其中的水蒸气凝结成0度的水时放出的热量。低位发热量Q低是指1KG燃料完全燃烧后燃烧产物除去汽化潜热后所得的热量。锅炉设计采用低位发热量的原因:煤在燃烧后，排烟仍具有相当高的温度，使得蒸汽无法凝结，汽化潜热无法回收利用，因而采用低位发热量。隔绝空气加热到850?以上，有机物和矿物质发生分解，分解析出的气态产物称挥发分。挥发分多的煤易着火，易燃尽;应用成分:C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%干燥成分:C%+H%+O%+N%+S%+A%=100%可燃成分:C%+H%+O%+N%+S%=100%锅炉烟气锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质，未经净化时其排放指标可达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离，在较高容量下常采用离心力分离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏—水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰，除尘效率很高还能吸收气态污染物。二、锅炉的分类和规格型号自然循环锅炉:利用水汽密度差产生的压头，提供循环动力。依靠水泵的压头来提供动力。直流锅炉:强制循环:锅炉下降管中加装了循环泵。一.锅炉的分类1、按烟气在锅炉流动的状况分水管锅炉、锅壳锅炉(火管锅炉)、水火管组合式锅炉。2、按锅筒放置的方式分立式锅炉、卧式锅炉。3、按锅筒数量分单锅筒锅炉、双锅筒锅炉。4、按用途分生活锅炉、工业锅炉、电站锅炉、车船用锅炉。5、按介质分蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、有机热载体锅炉。6、按安装方式分快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉。7、按燃料分燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉。8、按水循环分自然循环、强制循环、直流锅炉、复合循环。9、按压力分常压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉。10、按锅炉数量分单锅筒锅炉、双锅筒锅炉。11、按燃烧定在锅炉内部或外部分内燃式锅炉、外燃式锅炉。12、按工质在蒸发系统的流动方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等。13、按制造级别分类A级、B级、C级、D级、E级(按制造锅炉的压力分)。14、按出口蒸汽压力分为低压锅炉(P〈2.45MPa)、中压锅炉(3.8〈P〈5.8MPa)、高压锅炉(5.9〈P=12.6MPa)、超高压锅炉(12.7〈P=15.8MPa)、亚临界锅炉(15.9〈P=18.3MPa)、超临界锅炉(22.115〈P〈30MPa)、超超临界锅炉30MPa。15、按锅炉的蒸发量分类(1)小型锅炉:D20吨/小时;(2)中型锅炉:D=20?75吨/小时;(3)大型锅炉:D75吨/小时。二、锅炉型号由三部分组成第一部分表示锅炉型式，燃烧方式和额定蒸发量或额定热功率。共分三段:第一段用两个汉语拼音表示锅炉总体形式;第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧方式(废热锅炉无燃烧方式代号);第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉的额定蒸发量，单位为t/h(吨/小时)，或热水锅炉的额定热功率，单位为MW(兆瓦)或废热锅炉的受热面，单位为m2(平方米)。型号的第二部分表示介质参数。共分两段，中间用斜线分开，第一段用阿拉伯数字表示介质出口压力，单位为MPa(兆帕);第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽温度或出水温度、回水温度，单位为?，生产饱和蒸汽的锅炉没有这段数字。型号的第三部分表示燃料种类和设计次序。共分两段:第一段用汉语拼音字母代表燃料种类，同时以罗马数字代表燃料分类与之并列，见表1—4。如同时使用几种燃料，主要燃料放在前面一段连接书写。原型设计无第二段。举例:(1)DZL4—1.0—A?，表示单锅筒纵置式链条炉排额定蒸发量为4吨/小时，蒸汽压力为1.0MPa，蒸汽温度为饱和温度，燃用?类烟煤，原型设计的蒸气锅炉。(2)WNS2—0.7—YC，表示卧式内燃室燃炉，额定蒸发量为2吨/小时，蒸汽压力为0.7MPa，蒸汽温度为饱和温度，燃柴油原型设计的蒸气锅炉。(3)QXS7—1.0/115/90—QT，表示强制循环室燃炉，额定功率为7MW，供水压力为1.0MPa，供水温度为115?，回水温度为90?，天然气原型设计的热水锅炉。三、蒸汽锅炉结构简介整体结构锅炉整体的结构包括锅炉本体(drum)、辅助设备和安全装置两大部分。锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉;将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉;空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧，并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉;利用空气流使煤粒高速旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。燃稻壳蒸汽锅炉的内部结构图锅炉本体:炉膛、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、再热器、空气预热器以及钢架炉壁。水冷壁:吸收炉膛辐射热，汽化水。过热器:饱和蒸汽加热到过热蒸汽。再热器:将透平中低温蒸汽加热，以提高做功能力。省煤器:把低温给水加热成温度较高的水。空气预热器:预热空气，利用低温烟气加热进入锅炉的空气，提高其温度。炉墙:减少锅炉散热损失，起保护作用。燃烧器:使燃料合理燃烧。辅助装置:磨煤装置:磨煤机、排粉机、粗粉及细粉分离器。送风装置:送风机、风道、送风机将空气通过空气预热器送往炉子中。引风装置:引风机、烟囱，将炉子中排出的烟气送入大气中。给水装置:给水泵、给水管道、水处理设备。燃料供应装置:将燃料由储煤场送到锅炉房。除灰装置:从锅炉中除去灰渣并送出电厂。除尘装置:出去锅炉烟气中的飞灰，改善环境卫生。自动控制与仪表，包括热工测量仪表及自动之控制设备。炉膛设计炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。锅筒是自然循环和多次强制循环锅炉中，接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒简体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重要的部件之一。锅筒主要功能:锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器和汽轮机中。锅筒内部装置:包括汽水分离和蒸汽清洗装置、给水分配管、排污和加药设备等。其中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与