华北电力大学锅炉原理

第一章绪论第一节锅炉机组的工作过程一、火力发电厂生产的电能需要经过多次能量转换过程首先由锅炉将燃料燃烧释放的化学能通过受热面使给水加热、蒸发、过热，转变为蒸汽的热能；再由汽轮机将蒸汽的热能转变为高速旋转的机械能，然后由汽轮机带动发电机将机械能转变为源源不断的向外界输送的电能。二、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。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。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。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：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：设备给煤机、磨煤机、送风机、吸风机、给水泵、吹灰器、碎渣机、除尘器、灰浆泵。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二、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)2、按锅炉容量分类按时代和技术进步，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)。4、按燃烧方式分类火床炉、煤粉炉(四角燃烧、对冲燃烧、Ｗ型火焰燃烧)、旋风炉、流化床锅炉。5、按蒸发受热面循环方式分类自然循环、控制循环、直流锅炉、低倍率或复合循环第四节大容量锅炉的主要型式一、采用对冲燃烧方式的300ＭＷ自然循环锅炉图1-4是北京巴威公司采用Ｂ＆Ｗ技术设计制造的亚临界压力300ＭＷ锅炉。采用双调风旋流式燃烧器对冲燃烧、自然循环、烟气挡板调温方式。炉膛由膜式水冷壁组成。炉膛的宽度、深度、高度(前后墙水冷壁下联箱到顶棚管中心线的距离)分别为13.350m、12.300m、46.400m。燃用山西晋中贫煤,炉膛容积热强度为440.2×103kJ/(m3h)，炉膛断面热强度为18.24×106kJ/(m2h)。在炉膛的前后墙各布置三层双调风旋流式燃烧器，每层四只，共24只。燃烧器射出的煤粉气流对冲燃烧，形成双“L”形火焰。二、采用四角燃烧方式的300ＭＷ自然循环锅炉图1-5是东方锅炉厂根据ＣＥ技术设计制造的亚临界压力300ＭＷ锅炉，采用四角切圆燃烧、自然循环、摆动式燃烧器调温方式。炉膛的宽、深、高分别为13.335m、12.829m、54.300m，燃用西山贫煤和洗中煤的混煤。炉膛容积热强度为389×103kJ/(m3h)，炉膛断面热强度为17.13×106kJ/(m2h)。在炉膛四角布置四只摆动式直流燃烧器，燃烧器有6层一次风喷口，四层油喷口，6层二次风喷口，气流射出喷口后，在炉膛中央形成Φ700和Φ1000的两个切圆。三、ＦＷ亚临界压力600ＭＷ自然循环锅炉ＦＷ亚临界压力600ＭＷ自然循环锅炉的最大蒸发量为2020t/h，采用24只低NOx旋流式燃烧器对冲燃烧方式，配置6台双进双出磨煤机直吹式制粉系统，两台三分仓空气预热器，两台离心式一次风机，两台动叶可调轴流式二次风机，两台动叶可调轴流式吸风机，再热汽温调节采用烟气挡板，过热汽温调节以喷水减温为主。由锅筒引出的饱和蒸汽依次进入顶棚过热器、包墙管过热器、一级过热器、大屏过热器、末级过热器。过热汽温的调节采用两级喷水减温。第一级减温器布置在一级过热器和大屏过热器的连接管道内，二级减温器布置在大屏过热器出口联箱和后屏过热器进口联箱之间。四、ＦＷ600ＭＷ级和300ＭＷ级Ｗ型火焰锅炉ＦＷ660ＭＷ级Ｗ型火焰锅炉是亚临界参数自然循环锅炉水冷壁由鳍片管或光管组成，前后墙水冷壁向内弯曲形成炉拱。前后拱各布置18只双旋风筒燃烧器。炉拱下部为燃烧室，为了保证低反应煤的稳定燃烧，燃烧室内部分区域的水冷壁上敷设了卫燃带。过热蒸汽温度的调节采用两级喷水减温，一级减温器布置在低温过热器和屏式过热器之间。一级减温水量占过热器总喷水量的2/3，为满足大流量需要，每个减温器有两个减温水喷嘴，容量分别为25％和75％，正常运行时，只投75％容量喷。二级减温器布置在屏式过热器和高温过热器之间。再热汽温的调节采用烟气挡板并设置事故喷水减温装置,事故喷水减温装置装在再热器进口的管道中。五、Ｂ＆Ｗ360ＭＷ级Ｗ型火焰锅炉Ｂ＆Ｗ360ＭＷ级Ｗ型火焰锅炉是我国湖南岳阳电厂引进的亚临界自然循环锅炉。锅炉整体布置如图1-8。沿烟气流程布置屏式过热器、高温过热器，水平烟道中布置高、低温再热器（即再热器为单级布置），尾部竖井烟道中布置低温过热器和省煤器。过热汽温调节采用两级喷水减温，再热汽温调节采用炉底供热风的方式。炉底注入热风还可以使冷灰斗区域的炉渣凝聚体积减小，以利于排渣和减轻受热面的磨损。六、600ＭＷ控制循环锅炉哈尔滨锅炉厂采用ＣＥ技术设计制造的600ＭＷ亚临界控制循环锅炉，采用四角燃烧，摆动式直流燃烧器调温方式。炉膛宽、深、高度分别为18.542m、16.432m、65.354m。燃用烟煤，炉膛断面热强度为20.304×106kJ/(m2h)，炉膛容积热强度为346.5×103kJ/(m3h)。七、低倍率循环锅炉1、水循环系统水循环系统采用低倍率循环方式，循环倍率为1.25～1.4。汽水流程设置为两个独立的流路，每个流路设一组汽水分离器。水冷壁出口的汽水混合物进入汽水分离器，分离器分离出来的水经循环泵加压后，送入三通混合器。分离器分离出来的饱和蒸汽进入一级过热器。给水经省煤器加热后，通过三通混合器，与来自分离器出口的饱和水混合后，进入水冷壁。2、塔型布置锅炉的主要特点(1)过热器和再热器水平布置，易于疏水，可减轻停炉后因蒸汽凝结导致的管子内壁腐蚀，并且在启动过程中不会造成水塞。（2）烟气向上流动过程中，大颗粒的飞灰受重力作用，灰粒速度低于气流速度，（3）占地面积小，但锅炉高度提高，安装、运行、检修费用将提高。八、超临界压力600ＭＷ机组锅炉600ＭＷ机组超临界压力锅炉为∏型布置，如图1-12所示。炉膛下部螺旋管圈水冷壁，炉膛上部布置垂直管屏水冷壁。螺旋管圈水冷壁通过焊接在鳍片管上的拉力板悬吊于炉顶钢架上，螺旋管圈水冷壁的重量负载传递给拉力板，再由拉力板把重量负载均匀地传递给炉膛上部的垂直管屏，从而实现了螺旋管圈水冷壁的悬吊。刚性梁拉力板的结构如图1-13所示。下辐射区螺旋管圈水冷壁和上辐射区垂直管屏水冷壁的连接部位称为过渡段。过渡段的结构比较复杂，见图1-14。九、超临界压力800ＭＷ锅炉800ＭＷ超临界参数锅炉为Ｔ型布置，全悬吊结构。锅炉炉膛为膜式水冷壁气密结构，采用平衡通风，顶棚及对流竖井也为膜式壁结构。在炉膛的两侧墙上布置四层双蜗壳旋流式燃烧器，形成对冲燃烧方式，每层燃烧器的数量为12个。