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锅炉培训教材 2012.05,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,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,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th。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,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),锅炉的组成：锅炉本体（主要部件）炉膛燃烧设备锅筒水冷壁过热器再热器省煤器空气预热器炉墙构架锅炉辅助设备燃料供应设备磨煤及制粉设备送风设备引风设备给水加药设备除灰除渣设备除尘设备自动控制设备,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,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=25%igs 锅炉给水焓，kJ/kgB每小时燃料消耗量，kg/hQ 燃料收到基低位发热量，KJ/kg,热水锅炉正平衡热效率,G热水锅炉每小时加热水量，kg/hi1，i2热水锅炉进水及出水焓，kJ/kg,影响锅炉热效率的因素,影响排烟热损失的主要因素排烟温度和排烟量,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、煤泥、尾气、炉渣、树皮、废木头、垃圾等。燃烧效率高 由于采用飞灰循环燃烧技术，循环流化床锅炉根据炉型和煤种的不同，燃烧效率可达90%99%。,高效脱硫 流化床燃烧温度一般为900左右，采用石灰石作为床料添加剂时，炉内脱硫效果好。与煤粉锅炉采用烟气干法和湿法脱硫相比，前者电厂投资和运行费用大为降低。,氮氧化物（NOX）排放低,低温燃烧（850950）时空气中的氮一般不会生成NOX采用分级燃烧，抑制燃料中的氮转化成NOX，并使部分已生成的NOX,负荷调节范围大，调节性能好,对循环床锅炉，采用改变灰循环量可使锅炉的负荷变化范围为100%25%负荷的连续变化速率可达5%10%。,燃料预处理及给煤系统简单 给煤粒度一般小于13mm，与煤粉炉相比（0.050.1mm，燃料系统大为简化。所需给煤点较少 燃用高水分燃料时不需专门处理系统,易于实现灰渣综合利用,低温燃烧技术使得灰渣含碳量低，有利于实现灰渣综合利用水泥掺烧料、建材产品稀有金属的提取膨胀水泥,省煤器,低过,高过,炉膛,旋风分离器左,旋风分离器右,来自煤泥仓,煤仓,二次风机,一次风机,引风机,除尘,反料风机,二次风空预器,一次风空预器,风 室,给煤机,给煤机,烟气排放,去气力输送,出渣口,放灰,放灰,放灰,锅炉燃烧系统,-50pa-100pa,850-950,完谢 谢,
