锅炉基础知识ppt课件.ppt

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1、锅炉培训课件 主讲：孙强2012年2月,第一章.锅炉的基本原理 第一节.锅炉的概念和发展 第二节.锅炉的基本构造 第三节.锅炉的工作原理 第四节.锅炉的工作过程,第一节.锅炉的概念和发展一、什么是锅炉 锅炉是利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质加热到具有一定温度和压力的换热设备。 锅炉的构成：按功能包括两大部分。 一部分是通过燃烧煤、油、气及其他燃料，将化学能转化为热能的设备； 另一部分是各种形式的受热面，将燃料燃烧释放出的热能通过各种传热方式，传递给炉水使之升温、汽化、过热以产生所需要的蒸汽，或加热所需要的高温热水供动力机械或其他设备使用。,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念

2、和发展,锅,炉,锅炉,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,锅、炉的通俗理解 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。,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,（一）.锅壳锅炉1.最初的锅炉 18世纪上半叶，英国煤矿使用的蒸汽机，包括瓦特的初期蒸汽机在内，所用的蒸汽压力等于大气压力。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪，常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。 与此相适应，最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方用砖砌的炉体中烧火。,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,二.锅炉的发展,随着锅炉越做越大

3、，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。 开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉(图b) 后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉（图c） 。,2.火筒锅炉的出现,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉（图d） 。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低，但需要很大的砌体。,3.火管锅炉,卧式外燃回火管锅炉,第一章.锅炉的

4、基本原理第一节.锅炉的概念和发展,4.火筒火管锅炉,后来又出现了火筒火管锅炉，烟气流出火筒后再流过火管，称为苏格兰船用锅炉。其形状和尺寸可与轮船机舱配合较好，锅炉本身也较轻，所以一直在船舶上使用。图e,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,机车锅炉在只有火管的锅壳前方装上一个包有水夹套的火箱，火箱下部装炉排烧火，布置紧凑，蒸汽机车均用这种锅炉。（图f ）,小型立式火管锅炉。图g,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,火筒锅炉和火管锅炉合称锅壳锅炉。火筒锅炉已趋淘汰，而火管锅炉则仍在应用,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面

5、是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。 初期的水管锅炉只用直水管，直水管锅炉的压力和容量都受到限制。,（二）.直水管锅炉,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,直水管锅炉示意图,二十世纪初期，汽轮机开始发展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用，以及锅筒内部汽、水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，

6、又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。,（三）.弯水管式锅炉,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,弯水管式锅炉,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,到30年代，已广泛应用24兆帕、385400的具有水冷壁的弯水管式锅炉配 612兆瓦的火电机组。第二次世界大战以后，锅炉工业发展很快。40年代开始采用10兆帕、510左右的配50兆瓦发电机组的锅炉;50年代开始采用14兆帕左右、540570的配100200兆瓦发电机组的锅炉；60年代开始采用配300600兆瓦发电机组的亚临界压力(1718.5兆帕)锅炉；70年代最大的自然循环锅炉单台容量已达850兆瓦。,（1） 早年的锅

7、壳锅炉采用固定炉排，多燃用优质煤 和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管锅炉出现后开始采用机械化炉排，其中链条炉排得到了广泛的应用。（2）早年的锅壳锅炉采用炉排下不分段的“统仓风”送风，直水管锅炉出现后采用发展成分段送风。（3）早期炉膛低矮，燃烧效率低。后来人们认识到炉膛容积和结构在燃烧中的作用，将炉膛造高，并采用炉拱和二次风，从而提高了燃烧效率。（4）发电机组功率超过6兆瓦时，以上这些层燃炉的炉排尺寸太大，结构复杂，不易布置，所以20年代开始使用室燃炉，室燃炉燃烧煤粉和油。煤由磨煤机磨成煤粉后用燃烧器喷入炉膛燃烧，发电机组的容量遂不再受燃烧设备的限制。 自第二次世界大战初起，电站锅炉几乎全部

8、采用室燃炉。,（二）燃烧设备的改进,第一章.锅炉的基本原理第一节.锅炉的概念和发展,第二节.锅炉的基本构造 锅炉由汽水系统、燃烧系统、风烟系统三大部分组成1、汽水系统（锅的组成部分）： 汽包、水冷壁、过热器、再热器、省煤器；2、燃烧系统（炉的组成部分）： 室燃炉：炉膛、燃烧器； 层燃炉:炉膛、炉排； 循环流化床锅炉:炉膛、炉床、返料器。 以上设备加上锅炉的钢架、炉墙组成了锅炉的本体,第一章.锅炉的基本原理第二节.锅炉的基本构造,2、风烟系统： 送风机、引风机、空气预热器以及装置的管道、风室、烟囱。送风机、引风机、空气预热器、燃料预处理设备、给排水装置、水处理设备及管道、除尘及除灰系统等称为锅炉

9、的辅助设备： 另外，控制系统是锅炉的重要组成部分。,第一章.锅炉的基本原理第二节.锅炉的基本构造,第一章.锅炉的基本原理第二节.锅炉的基本构造,第三节.锅炉的工作原理 燃料在炉膛燃烧产生的热量，先通过辐射传热被水冷壁吸收，水冷壁的水沸腾汽化，产生大量蒸汽进入汽包进行汽水分离（直流炉除外），分离出的饱和蒸汽进入过热器，通过辐射、对流方式继续吸收炉膛顶部和水平烟道、尾部烟道的烟气热量。并使过热蒸汽达到所要求的工作温度。 发电用锅炉通常还设置有再热器，是用来加热经过高压缸做功后的蒸汽的，再热器出来的再热蒸汽再去中、低压缸继续做功发电。,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,一.水汽系统工作原

10、理： 给水管道进入省煤器，加热以后送入锅筒，然后后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为一定温度的过热蒸汽然后送往汽轮机,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,锅炉组成原理图,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,1. 自然循环原理 自然循环锅炉是由汽包、下降管、下联箱和水冷壁四部分构成自然循环回路。 锅炉在运行状态下，水冷壁吸收高温火焰的辐射热，产生部分蒸汽，形成汽水混合物，密度减小，与炉外不受热的

11、下降管内密度较大的水产生密度差。这个差值形成自然循环的推动力，称为运动压头。这样的循环方式叫做自然循环。 简述： 依靠水和汽水混合物的密度差使锅水在回路中循环流动的现象 。,单回路水循环示意图 1上升管 2锅简 3蒸汽出口管 4给水管 5下降管 6下集管,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,锅炉自然循环原理模型图： 模型包括上升管、汽包、下降管主要部件。 上升管是由密集的管道排成的管簇，由上联箱、下联箱连成一体； 上联箱通过汽水引入管连通汽包，汽包再通过下降管连到下联箱； 上升管的管簇、汽包、下降管构成了一个环路。 上升管管簇在炉膛内，汽包与下降管在炉体外面。,第一章.锅炉的基本原理

12、第三节.锅炉的工作原理,锅炉自然循环原理模型图,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,常见的水循环故障有：循环停滞、循环倒流、汽水分层、下降管带汽等。（1）.水循环停滞： 水循环停滞指蒸发受热面上升管中工质流速极低，进入上升管中的水量等于其出口产生的蒸汽量的现象。停滞现象通常是在同一回路并联的上升管受热不均的情况下，发生在受热弱的管子中。在同一回路中，各上升管共用同一个或同样的下降管，有基本相同的回路高度。由于各上升管受热不同，受热强的上升管相对于下降管即产生较大的运动压头，而受热弱的上升管相对该下降管则产生较小的运动压头。当受热弱上升管中产生的运动压头刚刚等于共同下降管的阻力时，该管

13、中即没有任何富裕压力来克服自身的流阻，即出现停滞现象。出现循环停滞时，上升管内进水量很少，特别是出口段含水量更少，这样的上升管虽然受热较弱，但冷却条件很差，往往导致管壁超温爆破。特别是在弯管段，因易积存蒸汽，更易发生爆管事故。,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,2.水循环故障,导致上升管受热不均的原因很多，大体上有结构设计及运行管理两个方面。从结构设计上说，由于上升管(水冷壁)是沿炉膛四周壁面布置的，而炉膛中火焰的温度分布是不均匀的。因而不同壁面之间、同一壁面不同位置之间受热面与火焰的辐射换热强度是不均匀的。一般说来，壁面中间部位比炉膛四角的辐射换热要强烈。如果在设计中不充分考虑这

14、一点，把靠近炉膛四角的上升管与壁面中间的上升管放在同一循环回路中，则靠近炉膛四角的上升管即可能产生停滞。从运行管理上说，水冷壁上结渣、积灰或炉墙脱落、开裂，往往会减弱上升管的吸热，甚至成为出现停滞的原因。,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,（2）.循环倒流 循环倒流指蒸发受热面上升管中工质自上而下流动的现象。它发生在锅炉的并列的上升管之间所谓循环倒流是指循环流速为负值时出现的流动情况。 倒流可以说明水循环被破坏，很快就会发生缺水事故。倒流发生在受热弱的上升管的运动压头小于下降管阻力的情况下，此时运动压头不足以克服下降管的阻力，该上升管中必须有一个反向流阻，才能维持运动压头与上升管、

15、下降管阻力的平衡，或者说此上升管内的工质必须倒流。从另一个角度看，受热弱的上升管汽水混合物的重度比起正常受热的上升管来要大。这两个受热不同上升管间工质的重度差造成了两上升管之间的压差，如果沿此受热弱的管子向下流动的流阻小于沿原下降管流动的流阻，则水即沿此受热弱的上升管下流，使之变为下降管，使它和受热强的上升管之间形成了循环。,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,水循环倒流,（3）.汽水分层： 汽水分层指汽水混合物在水平或倾角较小的管内流动，流速较低时，水在下部，汽在上部分层流动的现象。发生汽水分层现象时，汽水两相间有时会出现明显的分界面。

16、汽水分层流动时，管子下部有水冷却不致超温，管子上部没有水膜冷却，可能导致超温破坏；在汽水两相交界面处，壁温经常波动，会导致金属疲劳破坏。实践证明，只有不使上升管与水平面的倾角过小或工质流速过低，就可以避免汽水分层现象。设计时，要求上升管倾斜斜度大于15，或者设法提高循环流速以防止汽水分层现象的产生。,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,（4）.下降管带汽 下降管带汽是由于锅筒的水位离下降管人口太近，在人口处形成旋涡漏斗，将蒸汽空间的蒸汽一起带入下降管。下降管离上升管太近时，也会把上升管送人的汽水混合物再抽到下降管。另外，当锅筒内水容积中蒸汽上浮速度小于水的下降速度时，进入下降管的水中

17、也要带汽。下降管带汽，增加了流动阻力。由于上升管与下降管中工质的重度差减小，致使运动压头减小而不利于水循环。为避免发生下降管带汽，应使下降管与最低水位之间有一定的高度差；对于大管径的，可在下降管入口处装格栅或十字板，防止产生大旋涡；下降管与上升管的管口应有一定的距离；此外，下降管应避免受热，锅炉给水尽量布置在下降管进口处，以降低下降管的进口水温。,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,1.室燃炉： 主要用于发电等的大容量锅炉，最小容量75t/h； 室燃炉所用燃料有煤粉、液体燃料和气体燃料，可分别称为煤粉炉、燃油炉和燃气炉。室燃炉的燃料由输送管道通过燃烧器送入炉膛中燃烧，燃烧所需要的空气

18、由一次风管、二次风管以及三次风管分别送入。室燃炉可以用固体燃料、液体燃料、气体燃料。,二.燃烧系统工作原理,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,煤粉炉燃烧示意图,2.层燃炉： 主要用于生产工业用加热蒸汽或水，一般最大容量75t/h； 由手工方式或机械方式向炉膛内送煤或其他固体燃料，在炉排上形成燃料层，燃烧所需的空气由风机送入燃料层下的送风道，透过燃烧层进行燃烧而产生高温烟气。 层燃炉只能用固体燃料,层燃炉燃烧示意图,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,3.旋风炉 ： 利用高速旋转的空气流使煤粒高速度旋转并强烈燃烧的圆筒形燃烧室（炉膛） 燃料和一次风从旋风筒顶部的叶片式燃烧器

19、送入,二次风则以55100米秒的速度切向送入。气流的高速旋转作用将煤粒抛向筒壁，煤粒在筒壁和筒壁附近的空间内燃烧，形成一个温度很高的区域，使灰渣溶化而粘在筒壁上。气流与粘附在液态渣膜上的煤粒之间有很高的相对速度，促使燃料与空气充分混合，因此旋风炉有很高的燃烧强度。 电站锅炉中应用旋风炉时，燃烧过程虽然强化了，但传热过程并未强化。从整个锅炉来说，外形尺寸缩小并不显著，结构却很复杂。此外，旋风炉需要用压力高的送风机，燃烧后一部分随烟气排出的灰粒易于沉积在对流管束上。特别是旋风炉中燃烧温度高，形成的污染物质NOx等含量也较高,因此旋风炉在锅炉中已很少应用。,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原

20、理,3.沸腾炉(流化床)： 沸腾炉所燃用的煤被破碎成10mm以下的颗粒，送入存有大量床料(灰颗粒或石英沙)的炉炉床，炉床下部送入的空气向上以一定流速推动床料，使燃料和料床在炉床中翻滚浮动而呈“流态化”燃烧，这样的料床称为鼓泡床或流化床。 现在常用的为循环流化床锅炉。 沸腾使用固体燃料。,沸腾炉燃烧示意图,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,4.循环流化床锅炉 被破碎成一定颗粒组成的物料送入炉膛由布风板支撑，从一次风机来的一次风通过风室由风帽以一定速度喷出，对物料进行流化，物料中的细颗粒被出入炉膛上部，部分随烟气流出炉膛，通过分离装置分离下来，由物料回送装置送回炉膛，反复循环燃烧；二次

21、风分级送入，实现分级燃烧。 循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，它与鼓泡床锅炉的最大区别在于炉内流化风速较高（一般为48m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内燃烧床上循环燃烧。,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,循环流化床锅炉燃烧示意图,第一章.锅炉的基本原理第三节.锅炉的工作原理,第四节.锅炉的工作过程锅炉的工作主要包括三个过程： 燃料的燃烧过程、 火焰和烟气向水的传热过程 水被加热、汽化过程。 锅炉的三个过程是通过锅炉的三个工作系统来实现的。 汽水系统 燃烧系统 风烟系统,第一章.锅炉的基

22、本原理第四节.锅炉的工作过程,一.锅炉的燃烧过程（一）.燃烧发生的条件：1.什么是燃烧 燃烧是燃料中的可燃物质与氧进行强烈氧化学反应的过程。 燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧的过程中，燃料的化学能转化为热能，也就是通常所说的释放出热量。 这是一种复杂的物理化学综合过程。它需要具有一定的温度和浓度条件、一定的时间和空间条件。发生燃烧的条件： 发生燃烧必须同时具备三个条件，既：可燃物质、氧化剂和着火源。一般称之为燃烧三要素。 这三个要素只是引起燃烧的质的方面的条件，还要有量的方面的条件。考虑到量方面的因素，则燃烧条件可进一步叙述为： 具备一定数量的可燃物； 有足够数量的氧化剂 具备一定数量的点火源

23、。 这三个条件要同时具备，相互作用，燃烧才会发生。 在某些情况下，燃料还可能发生自行燃烧的现象，这是燃料的“自燃”现象。这是由于燃料在常温下缓慢的氧化放热，使温度逐高，最后达到着火温度而引起的燃烧现象。,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,（二）.燃料燃烧的过程 燃料从入炉内开始到燃烧完毕，大体上可分为如下三个阶段： 着火前准备阶段燃烧阶段 燃尽阶段1.着火前准备阶段： 从燃料入炉至达到着火温度这一阶段称准备阶段。在这一阶段内，要完成水分蒸发，挥发分析出、燃料与空气混合物达到着火温度。显然，这一阶段是吸热过程，热量来源是火焰辐射及高温烟气回流。影响准备阶段时间长短的因素除燃烧器本身外

24、，主要是炉内热烟气为煤粉气流提供热量的强弱，煤粉气流的数量、温度、浓度、挥发分含量及煤粉细度等。,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,2.燃烧阶段 当达到着火温度后，挥发分首先着火燃烧，放出热量，使温度升高，焦炭被加热到较高温度而开始燃烧。燃烧阶段是强烈的放热过程，温度升高较快，化学反应强烈，这时碳粒表面往往会出现缺氧状态。强化燃烧阶段的关键是加强混合，使气流强烈扰动，以便向碳粒表面提供氧气，而将碳粒表面的二氧化碳扩散出去。3.燃尽阶段 主要是将燃烧阶段未燃尽的碳烧完。燃尽阶段剩余的碳虽然不多，但要完全燃尽却很困难，主要是存在着诸多不利于完全燃烧的因素，如少量的固定碳被灰包围着；氧气

25、浓度已较低；气流的扰动渐趋衰减；炉内温度在逐步降低。如果燃料的挥发分低、灰分高、煤颗粒度大、炉膛容积小，完全燃尽将更困难。,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,（三）.燃料完全燃烧的条件： 锅炉内的燃料完全燃烧必须具备以下条件： 1. 适量的空气（空气中的氧气）； 2.一定的燃烧温度； 3. 燃料与空气的混合均匀性； 4.充分的燃烧时间；第一方面：适量的空气供应，是为燃料提供足够的氧气，它是燃烧反应的原始条件。空气供应不足，可燃物得不到足够的氧气，也就不能达到完全燃烧。但空气量过大，又会导致炉温下降及排烟损失增大。第二方面：温度是燃烧化学反应的基本条件，对燃料的着火、稳定燃烧、燃尽均

26、有重大影响，维持炉内适当高的温度是至重要的。当然，炉内温度太高时，需要考虑锅炉的结渣问题。第三方面：混合是燃烧反应的重要物理条件。混合使炉内热烟气回流对燃料充分进行加热，以使其迅速着火。混合使炉内气流强烈扰动，对燃烧阶段向碳粒表面提供氧气，向外扩散二氧化碳，以及燃烧后期促使燃料的燃尽，都是必不可少的条件。第四方面：燃料在炉内停留足够的时间，才能达到可燃物的高度燃尽,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,二、锅炉的传热过程： 传热过程是指燃料燃烧后产生的热量，通过水冷壁、对流管束等受热面递给工质(水)的过程。 它将直接影响到锅炉运行的安全性和经济性。 传热过程在炉膛内主要以辐射的方式进行

27、,在尾部烟道主要是对流换热。,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,辐射换热： 两个互不接触且温度不同的物体或介质之间通过电磁波进行的换热。 对流换热： 是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递现象。导热（热传导）： 物体内的不同部位因温差而发生的传热，或不同温度的两物体因直接接触而发生的传热。,1.传热的三种方式 传热的三种方式：对流、 辐射、 传导,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,在受热面金属的外部主要以对流、辐射的方式进行。 在受热面金属的内部主要以传导的方式进行。 如果传热过程进行得不好，燃烧产生的热量不能被充分有效地利用，就会造成热损失的增加和锅炉热效率的

28、下降。,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,2.锅炉受热面锅炉受热面有两大部分，辐射受热面和对流受热辐射（炉膛）受热面： 炉膛受热面又称水冷壁，传热方式主要以辐射换热为主，对于小型工业锅炉，还有部分锅筒表面参与换热。炉膛内，进入炉膛的燃料与空气混合后着火燃烧产生的高温火焰和烟气，通过辐射把热量传递给四周的水冷壁管，水在冷壁管内受热蒸发产生饱和蒸汽。此传热过程，传热量的大小与炉膛受热面、进入炉膛的燃料量多少相关，会使炉膛出口烟温产生相应变化。在一定的燃料量和热空气温度下，炉膛受热面大，传热量随之增加，使炉膛的出口烟温降低；而如果炉膛受热面布置较小时，意味着炉膛出口烟温提高。在锅炉负荷发

29、生变化时，炉膛出口烟温则随负荷的大小而升降。,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,对流受热面： 电站锅炉的对流受热面包括过热器、再热器、省煤器，工业锅炉的对流受热面则包括对流管束、过热器、省煤器。对带有空气预热器的锅炉，空气预热器从传热的角度看，也可作为对流受热面。 尾部对流受热面有两部分，一是省煤器，它使给水在进入锅筒之前，预先加热到某一温度(通常低于饱和温度或达到饱和温度)；二是空气预热器，空气在进入炉膛之前被加热到一定温度，以改善炉内的燃烧过程，同时降低排烟温度，提高锅炉的热效率。,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,三.水被加热、汽化的过程水被加热、汽化的过程包括水

30、循环过程和汽水分离过程。 该过程是饱和蒸汽的生产过程。给水由给水管道将水送到省煤器，水在省煤器中被加热到某一温度后进入锅筒，然后沿下降管下行到水冷壁进口集箱，经适当分配后注入水冷壁管，水在水冷壁管内吸收炉膛内的辐射热后形成和水和饱和蒸汽的混合物，上升进入锅筒内，由汽水分离装置分离，蒸汽由锅筒上部流入过热器，分离下来的水仍参与水冷壁管内的循环。汽水混合物的分离设备是保证蒸汽品质和过热器工作可靠的必要设备。蒸汽流入过热器后继续被加热成具有一定温度和过热度的过热蒸汽。 对于蒸汽锅炉来说，炉水吸收热量转变成蒸汽，并以洁净的蒸汽输出的过程。如果水循环不畅通，水不能有效地将受热面传递过来的热量带走，就会使

31、受热面超温而影响安全；如果汽水分离过程进行得不好，则从锅炉出去的蒸汽中将带有较多的水分，含盐量高，会使蒸汽品质变坏，造成过热器结垢爆管。,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,烟气的基本流程是： 高温烟气 水冷壁 过热器 尾部受热 面(省、空)管束 除尘器 引风机 烟囱,辐射,对流,对流,对流,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,总 结,蒸汽的产生过程：给水 省煤器 汽包 过热器 汽轮机 水冷壁 下降管,未饱和水,饱和水,饱和蒸汽,过热蒸汽,第一章.锅炉的基本原理第四节.锅炉的工作过程,水循环过程：汽锅 下降管 下集箱 水冷壁,第二章.锅炉主要设备 第一节. 锅炉蒸发设备第二

32、节.过热器和气温调节系统 第三节.省煤器和空气预热器 第四节.锅炉辅助设备 第五节.锅炉三大安全附件第六节.锅炉排污装置,第二章.锅炉主要设备,第一节.锅炉蒸发设备 锅炉蒸发设备是锅炉的重要组成部分，它的任务就是将进入锅炉的给水，在蒸发设备特定的受热面中，不断吸收燃料燃烧所放出的热量，将水加热至所处压力下的饱和温度，继续吸收热量将饱和水蒸发成饱和蒸汽。 在自然循环锅炉中，蒸发设备包括：汽包、水冷壁、下降管、联箱。,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,一.汽包： 是锅炉蒸发设备中的主要部件，是汇集炉水和饱和汽的圆筒形容器。 它的作用是汇集、储存、净化蒸汽和补充给水。它与下降管、水冷壁相连

33、结，组成自然循环系统。 汽包是加热、蒸发、过热三个过程的分界点。,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,汽包外形,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,1.汽包的作用：(1)、汽包将水冷壁、下降管、过热器及省煤气等各种直径不等、根数不同、用途不一的管子有机地连接在一起。是锅炉加热、蒸发和过热三过程的中枢。同时作为一个平衡器保证水冷壁循环所需要的压头；(2)、装有汽水分离装置，保证饱和蒸汽的品质；将水冷壁来的汽水混合物进行汽水分离，分离出来的蒸汽进入过热器，水进入汽包下部水容积进行再次循环。(3)、汽包储存有一定数量的水和汽，在运行工况变化时可起一定的缓冲稳定汽压的作用，从而稳定运行

34、工况。(4)、汽包里的连续排污装置能保持炉水品质合格，清洗装置可以用给水清洗掉溶解在蒸汽中的盐，从而保证蒸汽品质。汽包中的加药装置可防止蒸发受热面结垢。(5)、汽包上装有安全阀、水位计、压力表等安全附件，确保锅炉安全运行,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,汽包示意图,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,2.汽水分离器 汽包内侧旋风分离器，它由筒体、引入管、顶帽、溢流环、筒底导叶和底板等部件组成。旋风分离器是一种分离效果很好的汽水分离设备。 其工作原理及工作过程是:较高流速的汽水混合物经引入管切向进入筒体而产生旋转运动，在离心力的作用下，将水滴抛向筒壁,使汽水初步分离。分离出来

35、的水通过筒底四周导叶，流入汽包水容积中。饱和蒸汽在筒体内向上流动，进入顶帽的波形板间隙中曲折流动，在离心力和惯性力的作用下，小水滴被抛到波形板上，在附着力作用下形成水膜下流，经筒体流入汽包水容积，使汽水进一步分离，而饱和蒸汽从顶帽上方成四周引入汽包蒸汽空间.。,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,汽包内部图,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,我站35吨锅炉汽包.汽水分离器,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,3、水冷壁： 是布置在炉膛四周的辐射受热面，是蒸发设备中的主要受热面。 水冷壁主要有光管水冷壁、膜式水冷壁（鳍片管）和刺管水冷壁。,第二章.锅炉主要设备第一节.

36、锅炉蒸发设备,水冷壁的作用：（1）、吸收炉内的高温烟气和火焰的辐射热，把水加热成蒸发成饱和蒸汽。（2）、保护炉墙，由于炉内表面被水冷壁所遮盖，炉墙温度可大大降低，炉墙不会被烧毁，同时也有利于防止结焦、熔渣对炉墙的侵蚀。（3）、简化炉墙，减轻炉墙的重量。,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,膜式壁优点 膜式壁炉膛气密性好，可减少漏风,降低热损失，提高锅炉效率；有较大的辐射受热面积，可降低受热面金属耗量；炉墙重量轻，便于采用悬吊结构；可防止管壁超温。,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,光管水冷壁,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,4、下降管： 作用是将汽包中的水连续不断

37、地送入下联箱并供给水冷壁。一般布置在炉外，不受热。,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,5、联箱（集箱）： 锅炉中，均用一定管径的圆管把水冷壁连接起来，分成若干组，习惯上称为联箱。其主要作用是将工质分配到水冷壁中去（下联箱）或经水冷壁中的工质汇集起来，加以混合再分配出去（上联箱或中间联箱）,第二章.锅炉主要设备第一节. 锅炉蒸发设备,第二节. 过热器和汽温调节系统 一.过热器什么是过热器： 锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件，称蒸汽过热器。 过热器作用： 是将饱和汽加热成为一定温度的过热蒸汽。,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,大部分工业锅炉不装设过热器，

38、因为许多工业生产流程和生活设施只需要饱和蒸汽。在电站、机车和船用锅炉中，为了提高整个蒸汽动力装置的循环热效率，一般都装有过热器。采用过热蒸汽可以减少汽轮机排汽中的含水率。 过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以及燃料与钢材的比价等因素，对电站锅炉来说,4兆帕的锅炉一般为450左右;10兆帕以上的锅炉为540570。少数电站锅炉也有采用更高过热汽温的（甚至可达650）。,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,二.过热器分类： 过热器按传热方式可分为对流式（对流过热器按烟气与蒸汽的流动方向可分为顺流、逆流、双逆流、混和流四种。）、辐射式和半辐射式。 对于中压锅炉

39、过热器属于对流受热面。 按结构特点可分为蛇形管式、 屏式、墙式和包墙式。 它们都由若干根并联管子和进出口集箱组成。管子的外径一般为3060毫米。,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,对流式过热器最为常用，采用蛇形管式。它具有比较密集的管组，布置在 4501000烟气温度的烟道中，受烟气的横向和纵向冲刷。烟气主要以对流的方式将热量传递给管子，也有一部分辐射吸热量。 屏式过热器由多片管屏组成，布置在炉膛内上部或出口处，属于辐射或半辐射式过热器。前者吸收炉膛火焰的辐射热，后者还吸收一部分对流热量。在10兆帕以上的电站锅炉中，一般都兼用屏式和蛇形管式两种过热器，以增加吸热量。 敷在炉膛内

40、壁上的墙式过热器为辐射式过热器，较少采用。包墙式过热器用在大容量的电站锅炉中构成炉顶和对流烟道的壁面，外面敷以绝热材料组成轻型炉墙。 装有过热器的小容量工业锅炉一般只用单级管组的对流式过热器即能满足要求。,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,35吨锅炉过热器布置图,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,三.减温器： 锅炉正常运行中的汽温控制，除了调节炉内燃烧外，蒸汽侧的调节尤为重要。什么是减温器：减温器是用来调节过热蒸汽温度的设备。减温的种类： 减温设备主要有两种： 表面式降温器和喷水式减温器（混合式减温器）。,第二章

41、.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,表面式减温器 表面式减温器是一种管式热交换器，它以锅炉给水或锅水为冷却水，冷却水由管内流过而蒸汽由管外空间横向流过。优点：对过热器能起保护作用；对冷却水之水质量要求不严缺点：结构复杂，对冷却水管的严密性要求较高；调整不灵敏，时滞性较大，不便于投入自动；锅炉低负荷运行时，端部的过热器管内容易形成水塞，造成过热器管过热。,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,表面式减温器内部构造示意图,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,喷水式减温器 喷水式（混合式）减温器是将水直接喷入过热蒸汽中以达到降温的目的，它结构简单，调温能力大而且惰性

42、小，灵敏，易于自动化，是应用最广泛的一种调温设备。优点：构造简单、调整灵敏、范围大，便于自动控制。缺点：对减温水水质严格；使用不当易使蒸汽带水；使用不当也易造成较大的端部效应。,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,第二章.锅炉主要设备第二节.过热器和汽温调节系统,第三节.省煤器和空气预热器 一.省煤器：什么是省煤器：省煤器是利用锅炉排烟的热量加热锅炉给水的热交换设备。省煤器作用：加热给水。省煤器的种类： 按给水被加热的程度（既工质出口状态），分为沸腾式和非沸腾式两种。 按材料分常用的省煤器有钢管式和铸铁管式两种。,第二章.锅炉主要设备第三节.省煤器和空气预热器,非沸腾式省煤器：

43、省煤器出口水温低于其出口压力下的饱和温度，称为非沸腾式省煤器。沸腾式省煤器： 省煤器出口水温达到其出口压力下的饱和温度，既水被加热到沸腾状态，并有部分被蒸发，称为沸腾式省煤器。,第二章.锅炉主要设备第三节.省煤器和空气预热器,铸铁省煤器,第二章.锅炉主要设备第三节.省煤器和空气预热器,我站35吨锅炉省煤器,第二章.锅炉主要设备第三节.省煤器和空气预热器,二.空气预热器什么是空气预热器： 利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需的空气，以提高锅炉效率的热交换设备。一般简称为空预器。空气预热器的作用： 利用锅炉尾部烟道中的烟气的热量，将进入锅炉前的空气预热到一定温度。 空预器多用于燃煤电站锅炉。,第

44、二章.锅炉主要设备第三节.省煤器和空气预热器,空预器的分类： 分为管箱式、回转式两种。 其中回转式又分为风罩回转式和受热面回转式两种。目前电站锅炉较常采用受热面回转式预热器。 管式空气预热器一般用在100MW以下的锅炉，回转式空气预热器一般用在大型的锅炉上。,第二章.锅炉主要设备第三节.省煤器和空气预热器,管箱预热器工作原理: 烟气从管箱外部流经，空气从管箱内部通过，通过温差不同传热。与省煤器、过热器等原理相同。 在锅炉中的应用一般为两分仓、四分仓式，其中四分仓较常用于循环流化床锅炉中。,第二章.锅炉主要设备第三节.省煤器和空气预热器,回转式预热器的工作原理是：预热器转子部件由数万计的传热元件

45、组成，当空预器缓慢旋转，烟气和空气逆向交替流经空气预器。蓄热元件在烟气侧吸热，在空气侧放热，从而达到降低锅炉排烟温度，提高热风温度的预热作用。,第二章.锅炉主要设备第三节.省煤器和空气预热器,第四节.锅炉辅助设备 锅炉辅助设备包括： 1.给水系统：水泵及管道。 2.通风设备：引送风机及风烟道 3.除尘设备 4.出渣设备 5.燃料筛破及输送设备。,第二章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,一、给水系统： 从除氧器的水经给水泵、给水调节系统、省煤器至锅筒的全部管道称为给水系统。它的任务就是把合格的水不间断地送往锅炉。它是由给水泵、阀门、及管道组成的。,第二章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,第二

46、章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,图为：卧式单吸多级分段式离心泵，主要用于锅炉给水，所以又名锅炉给水泵。 给水泵原理动画 给水阀门动画,1.锅炉给水泵,2.阀门,（1）. 闸阀 闸阀也叫闸板阀, 是一种广泛使用的阀门。它的闭合原理是闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整一致, 相互贴合, 可阻止介质流过, 并依靠顶模、弹簧或闸板的模形, 来 增强密封效果。它在管路中主要起切断作用。 它的优点是 : 流体阻力小, 启闭省劲, 可以在介质双向 流动的情况下使用, 没有方向性, 全开时密封面不易冲蚀, 结构长度短, 不仅适合做小阀门, 而且适合做大阀门。,启闭省力，广泛用于各种介质管道的启闭。当阀

47、门部分开启时，在闸板背面产生涡流，容易引起闸板的侵蚀和震动，也容易损坏阀座密封面，修理困难，一块闸板，一般情况下最好是全开或者全关，否则涡流对闸板的强大冲击力会磨损闸板，维修难度大。因此，闸阀一般不作为节流用。,第二章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,（2）.截止阀 截止阀也叫截门，是使用最广泛的一种阀门，它之所以广受欢迎，是由于开闭过程中密封面之间摩擦力小，比较耐用，开启高度不大， 制造容易，维修方便，不仅适用于中低压，而且适用于高压。它的闭合原理是，依靠阀杠压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止介质流通。 截止阀只许介质单向流动，安装时有方向性。它的结构长度大于闸阀，同时流体阻力大

48、,，长期运行时，密封可靠性不强。,阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。,第二章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,（3）蝶阀 ：蝶阀也叫蝴蝶阀，顾名思， 它的关键性部件好似蝴蝶迎风，自由回旋 。 蝶阀的阀瓣是圆盘，围绕阀座内的一个轴旋转，旋角的大小， 便是阀门的开闭度。 蝶阀具有轻巧的特点 ，比其他阀门要节省材料，结构简单，开闭迅速，切断和节流都能用，流体阻力小，操作省力。蝶阀，可以做成很大口径。能够使用蝶阀的地方，最好不要使闸阀，因为蝶阀比闸阀

49、经济，而且调节性好。目前蝶阀在热水管路得到广泛的使用。,蝶阀适合大流量变化的调节,第二章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,（4）. 球阀 球阀的工作原理是靠旋转阀心来使阀门畅通或闭塞。球阀开关轻便, 体积小, 可以做成很大口径, 密封可靠, 结构简单, 维修方便, 密封面与球面常在闭合状态, 不易被介质 冲蚀, 在各行业得到广泛的应用。 球阀分两类, 一是浮动球式, 二是固定球式。,适合小流量变化的调节,流体演示动画,第二章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,（5）调节阀直通单座阀：直通单座调节阀有一个阀芯和一个阀座。阀杆与阀芯连接，当执行机构作直线位移时，通过阀杆带动阀芯移动，改变流体的流

50、通面积，从而改变操纵变量，实现调节流体流量的功能。图中的阀芯导向采用顶导向方式。一些直通单座阀采用顶底导向方式，提高导向精确度一些小流量直通控制阀常采用阀座导向方式,第二章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,直通双座阀 直通双座调节阀有两个阀芯和两个阀座。流体从图示的左侧流入，经两个阀芯和阀座后，汇合到右侧流出。,第二章.锅炉主要设备第四节.锅炉辅助设备,（6）. 止回阀 止回阀是依靠流体本身的力量自动启闭的阀门，它的作用是阻止介质倒流。它的名称很多，如逆止阀、单向阀、单流门等。按结构可分两类。 (1) 升降式 : 阀瓣沿着阀体垂直中心线移动。这类止回阀有两种 : 一种是卧式 ，装于水平管道