搜索
锅炉培训教材2012.11锅炉的基本原理锅炉的基本构造什么是锅炉？定义——锅炉是一种生产蒸汽或热水的换热设备按功能分为两个部分：炉——通过燃烧煤、油、气及其他燃料，将化学能转化为热能锅——将燃料燃烧释放出的热能通过各种传热方式，传递给水使之升温、汽化、过热以产生所需要的蒸汽，或加热所需要的高温热水形象理解锅：用来装要被加热的水(或其它介质)的容器；炉：加热锅的装置。锅炉锅炉按结构分类火管锅炉——烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率较低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便。水管锅炉——汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可制成大容量、高参数锅炉。电站锅炉一般均为水管锅炉，热效率较高，但对水质和运行水平的要求也较高。循环方式自然循环锅筒锅炉强制循环锅筒锅炉低倍率循环锅炉直流锅炉复合循环锅炉利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头具有汽水分离器和循环泵给水靠水泵压头一次通过受热面产生蒸汽具有再循环泵锅炉出口工质压力分类压力类别蒸汽压力压力类别蒸汽压力常压锅炉零高压锅炉9.8MPa微压锅炉表压为几个mm水柱超高压锅炉13.73MPa低压锅炉小于1.275MPa亚临界压力锅炉16.67MPa中压锅炉3.825MPa超临界压力锅炉大于22.13MPa燃烧方式火床燃烧锅炉火室燃烧锅炉沸腾炉主要用于工业锅炉，固定炉排炉、活动手摇炉排炉、倒转炉排抛煤机炉等主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉送入炉排的空气流速较高，使大粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧锅炉按所用燃料及能源所用燃料能源固体燃料锅炉原子能锅炉液体燃料锅炉余热锅炉气体燃料锅炉其他能源锅炉废料锅炉排渣方式炉膛烟气压力固态排渣锅炉液态排渣锅炉负压锅炉微正压锅炉增压锅炉蒸汽锅炉的主要参数为：锅炉参数（1）蒸发量（即锅炉容量），t/h，kg/s（2）出口蒸汽压力,MPa（3）出口蒸汽温度，℃（4）给水温度，℃热水锅炉锅炉参数（1）热功率，MW（2）出口热水压力，MPa（3）出口热水温度，℃（4）给水温度（回水温度），℃锅炉在确保安全的前提下长期连续运行、每小时所产生蒸汽的数量，称为这台锅炉的蒸发量。蒸发量又称为“出力”或“容量”，一般用符号“D”来表示，常用的单位为t／h。锅炉蒸发量可分为额定蒸发量，经济蒸发量和最大蒸发量三种。蒸发量额定蒸发量指锅炉在额定压力，蒸汽温度、额定给水温度下，使用设计燃料和保证设计效率的条件下连续运行所应达到的每小时蒸发量。经济蒸发量指在保证安全的前提下，锅炉连续运行，热效率最高时的蒸发量。锅炉最大蒸发量（MCR）指在规定的工作压力下或低于工作压力下，连续运行，不考虑其经济效果，每小时能产生的最大蒸发量。热水锅炉的出力是指锅炉在确保安全的前提下长期连续运行，每小时输出热水的有效供热量，称为锅炉的额定供热量。热水锅炉的额定供热量用热功率表示，其单位为“MW”热水锅炉供热量蒸汽锅炉的额定蒸汽温度是指锅炉输出蒸汽的最高工作温度。对于小型锅炉，其蒸汽温度是指该锅炉工作压力下的饱和蒸汽温度。对于有过热器的锅炉，其蒸汽温度是指过热器后主汽阀出口处的过热蒸汽温度。热水锅炉的额定热水温度是指锅炉输出热水的最高工作温度。蒸汽温度热水锅炉型号表示方法QXW2.8-0.7/95/70-A2第二次设计强制循环式往复炉排热水锅炉额定供热量2.8MW额定工作压力0.7MPa额定出水温度95℃额定进水温度70℃燃用烟煤电站锅炉表示方法HG-670/13.72-M哈尔滨锅炉厂蒸汽量为670t/h蒸汽压力为13.72MPa燃煤锅炉的具体组成(炉内、锅内)炉煤、空气、烟燃料系统燃烧系统风烟系统锅水、汽汽水系统锅炉的组成：锅炉本体（主要部件）①炉膛②燃烧设备③锅筒④水冷壁⑤过热器⑥再热器⑦省煤器⑧空气预热器⑨炉墙构架锅炉辅助设备①燃料供应设备②磨煤及制粉设备③送风设备④引风设备⑤给水加药设备⑥除灰除渣设备⑦除尘设备⑧自动控制设备锅筒：锅筒的作用是汇集、储存、净化蒸汽和补充给水。热水锅炉锅筒内是热水，而蒸汽锅炉锅筒装的是热水与蒸汽之混合物。单锅筒的蒸汽锅炉，锅筒的下半部是热水，锅筒的上半部为蒸汽空间；双锅筒的蒸汽锅炉，下锅筒全部是热水，上锅筒的下半部为热水，上半部为蒸汽空间，蒸汽与热水分界的位置叫水位线。水冷壁：水冷壁是布置在水管锅炉炉膛四周的辐射受热面。它是锅炉的主要受热面，有些水冷壁管两侧焊有或带有翼片。翼片增大了对炉墙的遮挡面积，可以更多接受炉膛辐射热量，提高锅炉产气量，降低炉膛内壁的温度，保护炉墙，防止炉墙结渣。对流管束：对流管束是锅炉的对流受热面。它的作用是吸收高温烟气的热量，增加锅炉受热面，对流管束吸热情况，与烟气流速、管束排列方式、烟气冲刷的方式都有关。下降管：下降管的作用是把锅筒里的水输送到下集箱，使受热管束有足够的循环水量，以保证可靠运行。下降管必须采取绝热措施。集箱：集箱也称联箱，它的作用是汇集、分配锅水，保证各受热面管束可靠的供水或汇集各管束的水或汽水混合物。集箱按其布置位置有上集箱、下集箱、左集箱、右集箱之分。过热器：过热器是过路的辅助受热面，它的作用是压力不变的情况下，从锅筒中引出饱和蒸汽，再经加热，使饱和蒸汽整的水分蒸发并使蒸汽温度升高，提高蒸汽品质，成为过热蒸汽。省煤器：省煤器是布置在锅炉尾部烟道内，利用排烟余热来提高给水温度的热交换器，作用是提高给水温度，减少排烟损失，提高锅炉热效率。一般来说，省煤器出口水温升高1℃，锅炉排烟温度平均降低2-3℃，给水温度升高6-7℃，省煤1%，一般加装省煤器的锅炉，可节约煤5%-10%。附件仪表为保证锅炉的正常安全运行，锅炉上需装置安全阀（包括水封式安全装置）、压力表、水位表（包括双色水位计、高低水位报警器、低地位水位计）、低水位连锁保护装置、温度仪表、超温报警器、流量仪表、排污装置、防爆门、常有阀门以及自动调节装置等。安全阀安全阀是一种自动泄压报警装置。它的主要作用是：当蒸气锅炉压力超过允许的数值时，能自动开启排气泄压，同时能发出声响警报，警告思路人员，以便采取必要措施，降低锅炉压力。当锅炉压力降到允许值后，安全阀又能自动关闭，从而使锅炉在允许的压力范围内安全的运行，防止锅炉因超压而引起爆炸。压力表压力表是一种测量压力大小的仪表，可用来测量锅炉内实际压力值，压力表指针的变化可以反映燃烧及法和的变化，司炉人员根据家里表的指标数值来调节燃烧，使之适应外界负荷的变化，将锅炉压力控制在允许的范围内，达到安全运行的目的。水位表水位表是一种反映液位的测量仪表，用来指示锅炉内水位的高低，可协助司炉人员监视锅炉水位的动态，以便控制锅炉水位在正常范围内。因此，水位表也是蒸汽锅炉的主要安全附件之一。理论上讲水位表上显示的水位也就是锅筒内的实际水位。温度测量仪表温度是热力系统的重要状态参数之一。在锅炉和锅炉房热力系统中，给水、蒸汽和烟气等介质的热力状态是否正常，风机和水泵的等设备轴承的运行情况是否良好，都依靠对温度来进行监视。常用的温度测量仪表有玻璃温度计、压力式温度计（30-500）、热电偶温度计（1600）和光学高温计等多种形式。锅炉的工作原理锅炉运行时，燃料中的可燃物质在适当温度下，与通风系统输送给炉膛内的空气混合燃烧，释放出热量，通过各受热面传递给锅水，水温不断升高，产生汽化，这时为饱和蒸汽，经过汽水分离进入主汽阀输出使用。如果对蒸汽品质要求较高，可将饱和蒸汽进入过热器中再进行加热，成为过热蒸汽输出使用。锅炉传热的三种形式•热辐射：是指高温物体直接以波的形式将热量向四周散发给低温物体，而物体之间可以不接触，也可以不依靠流体流动的传热过程。与温度的四次方成正比•热对流是指靠液体或气体流动，将热量由一处传到另一处的传热过程。在锅炉内，热水上升，冷水下降，形成循环，直到将水加热到需要的温度为止。•热传导是指同一物体内不同温度的部分或两个不同温度的物体相接触时，热量从高温部分传给低温部分的过程。烟气向水(汽等工质)的传热过程辐射辐射+对流对流高温烟气水冷壁过热器（凝渣管）对流管束对流尾部受热面(省、空)除尘引风机烟囱工质(水)的加热和汽化过程——蒸汽的生产过程1）给水：水省煤器汽锅2）水循环：汽锅下降管下集箱水冷壁3）汽水分离（汽包）锅炉的三大系统汽水系统——工质进入锅炉、最后以蒸汽（或热水）的形式供出。燃料系统——燃料进入炉内燃烧，其可燃部分燃烧后连同原含水分转化为烟气，其原含灰分则残存为灰渣。烟风系统——空气送入炉内参加燃烧反应，过剩的空气也混在烟气中排出。锅炉水循环锅炉本体是由锅筒、下降管、水冷壁管、集箱、对流管束等受压部件组成的封闭式回路。锅炉中的水或汽水混合物在这个回路中，循着一定路线不断流动着，流动的路线构成周而复始的回路，叫循环回路。锅炉中的水在循环回路中的流动，叫锅炉水循环。水循环的重要性水循环在水管锅炉中的作用：使受烟气加热的水管管壁温度在循环工质的冷却条件下，保持在其金属强度所允许的范围内，以确保蒸发受热面的安全；若水循环一旦遭到破坏，水管管壁冷却条件恶化，将导致管壁发生热损坏，严重时可导致爆管，造成锅炉重大事故。水管锅炉的安全运行，很大程度取决于锅水循环的好坏。水循环过程锅筒水冷壁下降管下集箱上升管锅筒蒸汽出口管给水管下降管下集箱加热水循环示意图燃料的燃烧以煤为例水分—内水、外水挥发分—失去水分的干燥煤样，在隔绝空气的条件下，加热到一定温度时，析出的气态物质的百分含量。挥发分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃气体和少量O2、CO2和N2组成；灰分—煤燃烧后的残留物质固定碳—煤中的可燃物质，煤燃烧主要是固定碳的燃烧低位发热量—每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，扣除随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量煤种Vr逸出温度（℃）着火温度（℃）褐煤40130~170250~450烟煤20~40170~320400~500贫煤10~20370~390600~700无烟煤10380~400700煤中挥发分对燃烧的影响燃料热平衡锅炉热平衡公式Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6Qr——每千克燃料带入锅炉的热量；Q1——锅炉有效利用热量；Q2——排烟所带走的热量，称为排烟热损失；Q3——未燃烬可燃气体所带走的热量，称气体未完全燃烧热损失；Q4——未燃烬的固体燃料所带走的热量，称为固体未完全燃烧热损失；Q5——散热损失；Q6——灰渣物理热损失。锅炉正平衡热效率锅炉效率:有效利用热量占燃料带入锅炉热量百分数100%QQη正输入有效蒸汽锅炉正平衡热效率•D——锅炉蒸发量，kg/h；•i——干饱和蒸汽焓，kJ/kg；•r——蒸汽的汽化潜热，kJ/kg；•w——蒸汽湿度，实测或取w=2～5%•igs——锅炉给水焓，kJ/kg•B——每小时燃料消耗量，kg/h•Qar.net——燃料收到基低位发热量，KJ/kg()100%.gsDirwiBQarnet正热水锅炉正平衡热效率•G——热水锅炉每小时加热水量，kg/h•i1，i2——热水锅炉进水及出水焓，kJ/kg21()100%.GiiBQarnet正影响锅炉热效率的因素1过量空气系数（O2）2排烟温度3飞灰可燃物4入炉煤热值5石子煤量影响排烟热损失的主要因素——排烟温度和排烟量锅炉额定热功率，MW蒸汽锅炉热水锅炉0.72501.42202402.8—5.62002207—1418020014160180注：表中所列为锅炉额定负荷运行时的排烟温度循环流化床锅炉工作原理固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的一种现象•固体物料循环回路–炉膛、分离器、返料器、外置换热器•尾部对流烟道–过热器、再热器、省煤器、空预器CFB锅炉主要结构部件作用：实现烟气的气固分离种类：中温、高温绝热；汽冷旋风分离原理：炉膛出口烟气沿切线方向进入，在离心力作用下烟气中的大颗粒被分离出来分离器返料器•作用–物料流动稳定可控、气体不反窜•分类–机械阀、非机械阀水冷风室风帽CFB锅炉的主要优点•燃烧适应性好可以烧各种劣质燃料•高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、各种煤矸石，油页岩、石油焦、尾矿、煤