第二章 燃煤工业锅炉概述

锅炉烟气处理工职业培训14/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院第2章燃煤工业锅炉概述主讲：苏昭桂副教授电话：[phone]手机：[phone]E-mail：[e-mail]锅炉烟气处理工职业培训24/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉简介锅炉的分类锅炉结构锅炉烟气基础知识锅炉型号主要内容锅炉烟气处理工职业培训34/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院第一节锅炉简介锅炉是一种能量转换设备。它是把燃料中的化学能通过燃烧（剧烈的氧化反应）转换为热能，加热给水，以获得需要的热水或蒸汽的设备。锅炉锅炉烟气处理工职业培训44/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉包括“锅”、“炉”和“附属设备、附件与仪表”三大部分“锅”是指锅炉设备中盛装水和蒸汽并承受压力的部分，如锅筒、沸水管、过热器等；“炉”是指锅炉设备中燃料与空气发生化学反应产生高温火焰和烟气的部分，如炉膛、炉墙、烟道等；“附属设备、附件与仪表”是保证锅炉正常运行必不可少的装置。锅炉烟气处理工职业培训54/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉的发展方向是：增加蒸发量；提高工作压力和蒸汽温度；缩小体积、降低成本、减少占地面积；扩大燃料的适应性，较好地燃用劣质燃料，更好地消烟除尘；提高运行的经济性和安全可靠性。锅炉烟气处理工职业培训64/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院表示锅炉在工作时的基本特性的参数，主要有锅炉的出力、压力和温度等三项。第二节锅炉的分类表征锅炉的参数一、锅炉出力锅炉出力也叫锅炉容量，蒸汽锅炉出力用“蒸发量”表示，热水锅炉出力用“供热量或热功率”表示。锅炉烟气处理工职业培训74/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院一、锅炉出力1.蒸发量蒸汽锅炉在确保安全的前提下，每小时所能产生的蒸汽数量，称为这台锅炉的蒸发量，常用的单位是吨／时（t/h）。2.热水锅炉出力热水锅炉在确保安全的前提下，每小时输出热水的有效热量，称为这台锅炉的额定供热量，单位是千卡／时（kcal/h）。法定单位：热功率，单位是兆瓦（MW）。1t/h＝0.7MW锅炉烟气处理工职业培训84/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院二、压力1.大气压力2.表压力、绝对压力和负压力垂直均匀作用在物体单位表面上的力，称为压力。力的单位是牛顿（N），1kgf＝9.81N。法定单位为帕斯卡，简称“帕”（Pa）。每平方米面积上作用1牛顿的力为1Pa。锅炉承受的实际压力等于表压力加上当地大气压力；锅炉烟气处理工职业培训94/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院绝对压力是指表压力加上当地大气压力，一般近似取值为0.1MPa（相当于1kgf/cm2）。3.锅炉压力的产生（1）蒸汽锅炉压力的产生：（2）热水锅炉压力的产生：一是来自循环水泵运转时产生的压力，二是来自采暖系统高位水箱的静压力。锅炉产品铭牌上标示的压力，是这台锅炉的设计工作压力（表压力）。锅炉烟气处理工职业培训104/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院三、温度标志物体冷热的程度，称为温度，用符号“t”表示。在锅炉参数中常用摄氏度（℃）为单位。锅炉烟气处理工职业培训114/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉的分类锅炉按其用途通常可以分为动力锅炉和工业锅炉两种。（1）动力锅炉用于发电和动力方面的锅炉。动力锅炉产生的蒸汽用作将热能转换为机械能的工质以产生动力，其蒸汽的温度和压力一般都很高。（2）工业锅炉用于为工农业生产和建筑采暖及人民生活提供蒸汽或热水的锅炉，又称供热锅炉。一般是指单台锅炉出力在45.5MW或65t/h及以下不用来发电的中小型锅炉。锅炉烟气处理工职业培训124/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院按蒸发量分类：小型锅炉（蒸发量小于20t/h）、中型锅炉（蒸发量为20～65t/h）和大型锅炉（蒸发量大于65t/h）。按蒸汽压力分类：低压锅炉（出口蒸汽压力不超过2.45MPa）；中压锅炉（出口蒸汽压力为2.94～4.90MPa）；高压锅炉（出口蒸汽压力为7.84～10.78MPa）超高压锅炉（出口蒸汽压力为11.76～14.70MPa）。锅炉烟气处理工职业培训134/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉的分类按用途分类电站锅炉工业锅炉生活锅炉热水锅炉按燃料分类燃煤炉燃油炉燃气炉按水循环方式分类自然循环锅炉强制循环锅炉复合循环锅炉按出厂型式分类快装锅炉组装锅炉散装锅炉按输出介质分类热水锅炉蒸汽锅炉汽水两用锅炉按蒸发量分类小型锅炉中型锅炉大型锅炉锅炉烟气处理工职业培训144/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉的分类按蒸汽压力分类低压锅炉中压锅炉高压锅炉超高压锅炉按燃烧方式分类层状燃烧锅炉悬浮燃烧锅炉沸腾燃烧锅炉汽化燃烧锅炉锅炉烟气处理工职业培训154/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院一、锅炉结构的一般要求锅炉的结构是根据所要求的蒸发量（或供热量）、工作压力、蒸汽温度（出口水温）、燃料特性、燃烧方式等参数，并遵循一些有关规程、标准和法则。第三节锅炉结构对锅炉结构的一般要求：满足安全、节能和环保三方面的要求锅炉烟气处理工职业培训164/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉烟气处理工职业培训174/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院二、立式横水管锅炉1.蒸发量从50kg/h到0.5t/h，工作压力一般不超过0.78MPa（8kgf/cm2）锅炉烟气处理工职业培训184/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院三、立式直水管锅炉工作压力一般是0.78MPa(8kgf/cm，)，蒸发量有0.4t/h、0.7t/h、1t/h几种。锅炉的型号为LSG。燃烧设备是固定炉排。炉排上燃烧所产生的烟气直接冲刷炉胆，经炉胆顶侧上方的喉管进入上下管板之间的水管组旋转一周，对全部水管和上下管板加热，然后汇集于烟箱，最后由烟囱排出。锅炉烟气处理工职业培训194/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院立式直水管锅炉的结构特点：（1）上下管板均浸在水中，不易过热，传热效果好；（2）水管组中有大直径的下降管，其余均为上升管，水循环可靠；（3）烟气流程长，并对全部水管进行横向冲刷，热效率可高达60%一70%；（4）下管板的上部易积烟灰，所以在管区中间常装有吹灰器，运行时应经常吹灰；（5）轻型烟墙不易密封，水管损坏时不易更换；（6）炉膛水冷程度大，炉温较低，不适合烧劣质煤。锅炉烟气处理工职业培训204/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院四、卧式锅壳锅炉蒸发量一般不超过4t/h（也有6t/h的），工作压力不超过1.27Mpa。卧式锅壳锅炉主要有卧式内燃三回程锅炉（见图1-3）和卧式外燃水火管锅炉，也称之为卧式内燃快装锅炉。锅炉烟气处理工职业培训214/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院五、水管锅炉国内常见的水管锅炉有双锅筒横置弯水管锅炉、双锅筒纵置弯水管锅炉、单锅筒纵置弯水管锅炉。双锅筒横置弯水管锅炉其型式代号为SH（见图1-4）。近年来最常见的是SHL型锅炉，这种锅炉的工作压力为1.27MPa，蒸发量为6、10、20t/h。其结构是由上下横锅筒、对流管束、炉膛四侧的水冷壁、集箱、省煤器、空气预热器和链条炉排组成，有的还有过热器。锅炉烟气处理工职业培训224/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院五、水管锅炉烟气从炉膛上部出来后横向冲刷对流管束，在对流管束区有4道烟气隔墙，烟气从上锅筒前侧到达下锅筒顶部，然后从下锅筒顶开始在对流管束区中绕S形横向冲刷3次，到达上锅筒底部，然后再折转向下进入尾部受热面，通过鳞片式省煤器及管式空气预热器后进入炉后水平烟道，再通过除尘器由引风机送入烟囱。锅炉烟气处理工职业培训234/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉烟气处理工职业培训244/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院六、锅炉附属设备及系统锅炉附属设备是指在锅炉本体受压部件和燃烧设备以外，保证锅炉正常运行所必需的设备，包括运煤设备、给水设备、通风设备、除渣设备、除尘设备、水处理设备和其他附属设备等。基本系统组成如下：锅炉烟气处理工职业培训254/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院一、气体温度第四节锅炉烟气的基础知识1.锅炉烟气温度：锅炉烟道出口处烟气的温度。2.排烟温度：引风机出口处烟气的温度。3.露点温度：结露时的温度称作露点温度。4.酸露点温度：高温烟气除含水分外，往往含有三氧化硫，这就使得露点显著提高，有时可提高到100℃以上。因含有酸性气体而形成的露点称为酸露点。锅炉烟气处理工职业培训264/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院二、气体的湿度气体的湿度是表示气体中含有水蒸气的多少，即含湿程度，一般有两种表示方法。1.绝对湿度指单位质量或单位体积湿气体中所含水蒸气的质量。当湿气体中水蒸气的含量达到该温度下所能容纳的最大值时的气体状态，称为饱和状态。绝对湿度单位用kg/kg或kg/时表示。锅炉烟气处理工职业培训274/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院2.相对湿度指单位体积气体中所含水蒸气的密度与在同温同压下饱和状态时水蒸气的密度之比值。由于在温度相同时，水蒸气的密度与水蒸气的压强成正比，所以相对湿度也等于实际水蒸气的压强和温度下饱和水蒸气的压强的比值，相对湿度用百分数（％）表示。相对湿度在30%～80%之间为一般状态，超过80%时即称为高湿度气体。二、气体的湿度锅炉烟气处理工职业培训284/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院三、燃煤锅炉的烟气及烟气量正常运行的锅炉由烟道排出的空气、烟尘及其他各种气体组成的混合气体称为烟气。1.锅炉烟气量：单位时间内由锅炉烟道口排出的烟气量称为锅炉烟气量，以m3/h表示。2.烟气排放量：单位时间内由烟囱排往大气的烟气量称为烟气排放量，以m3/h表示。3.标准状态下烟气量：锅炉烟气在温度为273K，压力为101325Pa时的烟气量称为标准状态下烟气量。简称“标态”烟气量，以Nm3/h表示。“锅炉大气污染物排放标准”中规定的排放浓度，均指标准状态下干烟气中的数值。锅炉烟气处理工职业培训294/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院4.漏风量：由排烟管道，除尘器、脱硫装置等不密封处漏入排烟系统中的空气量称为漏风量，以m3/h表示。在工程中漏风量越少越好。5.漏风率：漏风量占锅炉烟气量的比例，以百分数表示。三、燃煤锅炉的烟气及烟气量锅炉烟气处理工职业培训304/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院6.过量空气系数：燃料燃烧时对实际空气消耗量与理论空气需要量之比值称为过量空气系数，以“a”表示。当锅炉不完全燃烧情况下，根据实测RO2、O2和CO值，按下式计算a，三、燃煤锅炉的烟气及烟气量当锅炉燃烧状况良好，a还可简化为：锅炉烟气处理工职业培训314/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉烟气中烟尘、SO2、NOx的排放浓度应按规定的过量空气系数。进行折算，见表1–4。三、燃煤锅炉的烟气及烟气量锅炉烟气处理工职业培训324/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院四、初始烟尘浓度和排放烟尘浓度进入除尘器或脱硫装置前烟气中烟尘（SO2）浓度称为初始烟尘（SO2）浓度，经除尘器或脱硫装置后，排出的烟尘（SO2）浓度称为烟尘（SO2）排放浓度。锅炉燃烧中产生烟尘的粒径分布（分散度），受不同燃烧方式的影响有较大差异，见表1-5。同时，由于煤炭中全硫含量相差很大（0.1%～10%），因此烟气中SO2原始排放浓度也不相同。用低硫煤时通常为500～700mg/m3，燃用高硫煤时可以达到1000～20000mg/m3。锅炉烟气处理工职业培训334/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院锅炉烟气处理工职业培训344/9/2009河北科技大学环境科学与工程学院根据JB/T1626《工业锅炉产品型号编制方法》，我国国产工业锅炉型号由三部分组成，各部分用短横线相连。第一部分分三段，分别表示锅炉型号（用汉语拼音字母代号，见表1-6）