锅炉结构及运行

主要内容一、概述1、锅炉与能源利用2、电能的生产流程3、锅炉的发展概况及发展趋势二、锅炉设备整体介绍1、电站锅炉的作用及组成2、锅炉的主要特性参数及指标3、锅炉的整体布置4、锅炉的主要几何尺寸三、锅炉主要系统1、燃料及制粉系统2、燃烧系统3、风烟系统4、汽水系统1概述一、锅炉与能源利用能源是指自然界中能够转换成热能、光能、电能和机械能等能量的物质资源。一次能源：自然界中现成存在，可直接取用的能源，如煤、水力、太阳能等等。二次能源：经过加工或形式转换的能源，如焦炭、汽油、电力、蒸汽等常规能源：正在被人类广泛消费使用的能源，如煤、石油、天然气、水力、核裂变等。常规能源迅速耗竭，人类不得不努力寻求可连续再生的、无污染的替代能源。包括太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、核能等。当代，人类利用能源的主要形式之一，是电能，利用各种能源转化成为电能。电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，在相当长的时期内，火力发电是我国主要的电力生产方式。我国，发电主要靠火力（70%），其次是水力（30%），很小一部分是核能（0.9%），其它更少。火力发电中，又以燃烧煤炭为主。石油和天然气较少用于发电。我国生产的煤炭约1/3用于发电，1/3用于工业锅炉，1/3用于化工等。火力发电和工业生产就需要燃烧燃料，就需要锅炉。很难想像如果没有锅炉当今的世界会怎样？！当劳累一天后回到家中，洗个热水澡的感觉使您不能不想到锅炉！二、电能的生产流程锅炉发电机蒸汽化学能(燃料)热能机械能电能1、发电厂的三大主机锅炉、汽轮机、发电机2、火力发电厂能量转换的基本过程随着火电技术的发展，电厂锅炉、汽轮机、发电机协调控制运行成为大型火电机组主要的运行方式三、锅炉发展概况及发展趋势1、锅炉发展概况200B.C.,古希腊HeroTheaeolipilewasbasicallyahollowspherethatwasspunaroundbyjetsofsteamcomingfromwithinthesphereitself.Theactionoftheaeolipilecouldbecomparedtowatercomingfromalawnsprinkler.ThisnoveltyofthetimeopenedthedoortothepossibilitiesofsteampowerTillWatttimes，几乎没有发展Watt时代，由于矿井抽水的需要，对动力的需要增大。锅炉当时主要为圆筒形，筒外加热。最简单的锅炉随着蒸汽机的发明，18世纪末叶出现了工业用圆筒型锅炉第一个发展方向，是在锅筒内部增加受热面，形成了烟管锅炉系列。第二个发展方向，是在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列。纵观锅炉发展历史，真正走上现代化道路才不过五、六十年时间。随着现代工业发展和科技的进步，现代锅炉正朝着大容量、高参数方向发展，蒸发量2000t/h左右的锅炉已相当普遍，4000t/h以上的巨型锅炉也早有多台投入运行。2、大容量电站锅炉的发展趋势加快发展大容量、高参数机组大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、设备和运行费用降低；但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在500～800MW强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术燃煤的燃气-蒸汽联合循环(燃煤硫化床燃烧联合循环及整体煤气化联合循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤、高效、低污染要求提高运行可靠性和灵活性锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造及安装、运行维护和生产管理等各个方面；运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要（低负荷，两班制运行）；提高机组的监控水平高效率（部分减少污染）、大容量、高参数、低污染、自动化、高可靠性、低成本（金属消耗量）容量增大一倍,每t/h的金属用量减少5~20%。高参数：参数提高一档,经济性提高2%.再热机组：一次再热,提高经济性4~5%.目前我国多采用亚临界压力,温度多采用540℃,主要是考虑设备工作的可靠性.2锅炉设备整体介绍一、电站锅炉的作用锅炉的作用就是完成燃料的化学能向蒸汽的热能的转换，并且提供合格品质及数量的蒸汽。燃烧热交换燃料的化学能烟气的热能蒸汽(或热水)的热能锅炉的科学定义：锅炉是一种将燃料燃烧，使其中的化学能转变为热能，并将此热能传递给水（也可能是其它工质），使工质变为具有一定压力和温度的蒸汽或热水的设备。二、电站锅炉的系统及组成部件1、锅炉机组的系统：制粉系统、燃烧系统、汽水系统、风烟系统、除渣、除灰和清灰系统2、组成部件分两部分，即本体设备和辅机设备本体设备：炉膛、燃烧器、水冷壁、锅筒或启动用汽水分离器、联箱过热器、再热器、省煤器、空气预热器等；辅机设备：制粉设备（给煤机、磨煤机）；送风机、引风机；给水设备（给水泵）；除渣、除尘设备（吹灰器、碎渣机、除尘器、灰浆泵）；附件及热工仪表（包括阀门、弯头等控制设备）。锅炉锅炉本体辅助设备锅炉机组锅炉的燃烧系统，用以完成煤的燃烧过程。由炉膛，燃烧器，烟道，炉墙构架等非承压部件组成。送风机，引风机，燃料供应及制备、除灰、除渣、测量与控制等。锅炉的汽水系统，用以完成水变成蒸汽的吸热过程，由汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器、再热器、省煤器等受热及承压部件组成。电站煤粉锅炉机组框图目前国内已经使用的火力发电机组为：汽轮机：600MW,锅炉：1950t/h,压力：25.5MP国外：汽轮机：1300MW,锅炉：4300t/h国内较大电厂：陡河电厂（155万KW）、谏壁电厂（162.5万KW)、清河电厂（130万KW）、姚孟电厂（120万KW）、神头电厂（130万KW）、徐州电厂（130万KW）、秦岭电厂（105万KW）、锦州电厂（120万KW）、大同二电厂（120万KW）、富拉尔基二电厂（100万KW）锅炉部分示意图（整体布置图）亚临界参数自然循环燃煤锅炉1-汽包；2-下降管；3-分隔屏；4-后屏；5-高温过热器；6-高温再热器；7-水冷壁；8-燃烧器；9-燃烧带；10-空气预热器；11-省煤器进口集箱；12-省煤器；13-低温再热器；14-低温过热器；15-折焰角；16-排渣装置电站煤粉锅炉的构成工作过程原煤斗1中的煤靠自重落下，经过给煤机2进入磨煤机3中，煤在磨煤机中被由空气预热器23来的热风干燥，磨制成合格的煤粉。通过排粉风机4经燃烧器5，煤粉被喷入炉膛8的空间中燃烧放热，燃烧生成的高温火焰和烟气在炉膛8和烟道中，以不同的换热方式依次将热量传递给水冷壁9、屏式过热器10、高温过热器11、再热器16、低温过热器17、省煤器20和空气预热器23。烟气离开锅炉时，温度已经较低，然后进入电除尘器24除去绝大部分灰粒，经引风机25进入脱硫装置26除去大部分SO2，最后由烟囱27排至大气中。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.空气预热→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.再热5.排渣、清灰、除灰、烟气排放。三、锅炉的分类1、按用途分电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉2、按蒸汽参数（压力）分低压锅炉:1.3MP以下中压锅炉:2.5~3.9MP（20世纪20~40年代）高压锅炉:9~9.8MP（50年代）超高压锅炉:11.8~14.7MP（60年代）亚临界锅炉:15.7~19.6MP（70年代）超临界锅炉:23~25MP（70年代后）超超临界压力锅炉：27.0MPa以上临界点：水的临界压力和温度:22.5MPa，378℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，就叫水的临界点。4、锅炉按蒸发受热面循环方式分类自然循环、控制循环、直流锅炉、低倍率或复合循环锅炉自然循环：工质循环流动完全是由于蒸发受热面受热产生的密度差而自然形成。受热强的管子→汽水混合物的密度小→密度差大→水量也越多→保证足够冷却。自然循环锅炉的特征：汽包汽包；省煤器、过热器和蒸发受热面的分隔容器，各个受热面有明显的分界。自然循环锅炉结构简单、运行容易、安全可靠我国亚临界压力以下锅炉，多采用自然循环锅炉控制循环锅炉：循环回路上串接一个或多个专门的循环泵，用以控制锅炉中水和汽水混合物的流动控制循环锅炉循环泵提升压头0.25-0.5MPa，自然循环运动压头0.05-0.1MPa锅炉特点：水冷壁管径小，垂直或水平布置，汽水分离元件和汽包直径较小。锅炉低负荷运行或启动好增加了设备的制造费用以及锅炉的运行费用。为了提高锅炉水动力特性，可以在蒸发受热面的进口设置节流圈→控制循环锅炉。只有当蒸汽压力超过16MPa时，且自然循环不可靠，才需要考虑采用强制循环锅炉。当压力超过19.6MPa，则适合采用直流锅炉。5、锅炉按炉型分类型锅炉:电站锅炉，对不同容量和各种燃料均可采用。箱式锅炉:燃油、燃气锅炉塔型锅炉:燃用褐煤、多灰分低质烟煤。分全塔型和半塔型两种，后者是将空气预热器及送引风机布置在下面，大容量锅炉采用半塔型。D型锅炉:燃油、燃气容量不大的锅炉，通常采用双锅筒。a)型b)箱型c)塔型d)D型图2-2锅炉常见炉型5、按能源分燃煤锅炉燃油锅炉燃气锅炉废热锅炉太阳能锅炉电锅炉6、按燃烧方式链条炉、室燃炉、旋风炉、沸腾炉、流化床燃烧锅炉……四、锅炉的主要特性参数及指标1、锅炉的容量:额定出口蒸汽参数和进口给水温度以及在保证效率（或者说是经济运行）的条件下，连续运行时所必须保证的蒸发量(kg/s或t/h),额定蒸发量。2、蒸汽参数主蒸汽压力:指锅炉主汽阀出口处（或过热器出口集箱）的过热蒸汽压力。（MPa)蒸汽温度:指锅炉主汽阀出口处（或过热器出口集箱）的过热蒸汽温度。（℃）锅炉给水温度:指省煤器进口集箱处的给水温度。动力中压锅炉给水温度：150℃或170℃动力高压锅炉给水温度：215℃动力亚临界锅炉给水温度：260℃四、锅炉的主要特性参数及指标2、蒸汽参数再热蒸汽流量再热蒸汽进口压力再热蒸汽出口压力再热蒸汽出口温度排烟温度162℃热风温度380℃3、经济性指标锅炉效率：锅炉的有效利用热量与输入热量的百分比.ηgl=Q1/Qr×100%(30万机组,设计效率92%,保证效率89%,一般为90%)钢材使用率：锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材吨数.2.5-5t/t/h4、安全指标(锅炉可靠性。三种指标衡量)连续运行小时数=两次检修之间运行的小时数.4000h2.事故率=[事故停用小时数/(运行总时数+事故停用小时数)]×100%1%可用率=[(运行总时数+备用总时数)/统计期间总时数]×100%90%5、锅炉型号表示方法1）工业锅炉按照标准规定方法编制：△△△××－××／××－×（1）（2）(3)(4)(5)(6)（1）：总体型式代号（2）：燃烧设备代号（3）：额定热功率或额定蒸发量（4）：额定争气压力或允许工作压力（5）：过热蒸汽温度或出/进水温度（6）：燃料种类代号锅壳锅炉总体型式代号锅炉总体型式代号立式水管LS立式火管LH卧式外燃WW卧式内燃WN水管锅炉总体型式代号锅炉总体型式代号单锅筒立式DL单锅筒纵置式DZ单锅筒横置式DH双锅筒纵置式SZ双锅筒横置式SH纵横锅筒式ZH强制循环式QX锅炉燃烧设备代号燃烧设备代号燃烧设备代号固定炉排G抛煤机P固定双层炉排C（层）振动炉排Z活动手摇炉排H下饲炉排A(下）链条炉排L沸腾炉F往复炉排W室燃炉S燃料种类代号燃料种类代号燃料种类代号Ⅰ类烟煤AⅠ柴油YCⅡ类烟煤AⅡ重油YZⅢ类烟煤AⅢ天然气QTⅠ类无烟煤WⅠ焦炉煤气QJⅡ类无烟煤WⅡ液化石油气QYⅢ类无烟煤WⅢ褐煤H5、锅炉型号表示方法2）电站锅炉按照标准规定方法编制：△△×××/×××—△×（1）（2）(3)(4)(5)（1）：制造厂代号（2）：额定蒸发量（或连续最大蒸发量）（3）：额定蒸汽压力（4）：燃料代号（5）：设计次序：锅炉变型设计顺序号，一般用阿拉