锅炉原理窦文宇版上.ppt

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1、电站锅炉概述,中国特种设备检测研究院窦文宇,电站锅炉概述,目录第一章 绪论第二章 锅炉类别、参数及型号第三章 电站锅炉的基本组成及一般工作过程 第四章 锅筒以及锅炉各种受热面的作用及结构 第五章 减温器第六章 锅炉炉墙与构架,电站锅炉概述,第一章 绪论,电站锅炉概述,从事锅炉工作的人在民间也称为烧水的。可见锅炉主要与水有关。锅炉为了实现对水加热、汽化、蒸汽过热的过程，必须具有能从燃料获得足够热能的设备，即“炉子”，以及盛装水及蒸汽的耐压容器，并具有能吸收足够热量的受热面，这就是“锅”。这里所指的“足够”，取决于需要产生蒸汽的量，以及蒸汽的压力和温度。,通俗的说法：锅炉=“锅”+“炉”,电站锅炉

2、概述,我们来回顾一下水的性质。水在自然界中有固态(冰)、液态(水)、气态(水蒸汽)三种形态。在一定的压力下，水被加热，吸收热量以后，温度就逐渐升高，到一定温度时，水便开始沸腾。水沸腾时的温度，叫做沸点。沸点状态下的水称为饱和水。沸点也叫饱和温度。1 kg的水由0加热至饱和温度，所吸收的热量称为水的液体热。,通俗的说法：锅炉=“锅”+“炉”,电站锅炉概述,水达到饱和温度后，继续加热，水便开始汽化，水温不再升高，所加入的热量使部分水转化为蒸汽。沸腾现象即水中形成大量的汽泡并上升至水面的过程。沸腾时所生成蒸汽的温度仍维持饱和温度，这种蒸汽叫饱和蒸汽。使l kg饱和水完全汽化为饱和蒸汽所需的热量称为汽

3、化潜热。在等压下继续加热饱和蒸汽，蒸汽温度便会逐渐升高，这种温度高于饱和温度的蒸汽叫过热蒸汽。超出饱和温度的度数称为过热度。蒸汽过热所吸收的热量称过热热量。,电站锅炉概述,在不同的压力下，水的饱和温度、液体热、汽化潜热是不同的，表1-1中列出了几种压力下，它们的相应值。蒸汽过热热量则与过热度和压力有关。汽化潜热为零的状态称为临界状态，相应的各项参数称为临界参数。,表1-1 不同压力下水的热物理量,电站锅炉概述,锅炉的科学定义：锅炉也称蒸汽发生器，是一种利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。-实用锅炉手册锅炉是一种将燃料燃烧，使其中的化学能转变为热能，并将

4、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。-锅炉本体布置及计算,电站锅炉概述,锅炉的科学定义：在我国，根据特种设备安全监察条例中的定义，亦即监察的对象以及范围，锅炉是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并承载一定压力的密闭设备，其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于0.1MPa（表压），且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。,电站锅炉概述,锅炉的用途,火力发电和工业生产需要燃烧燃料，也就需要锅炉。锅炉是火力发电厂三大主机之一，火力发电的发展要求锅炉工业以相应的速度发展

5、。在各种工业企业的动力设备中，锅炉也是重要的组成部分。锅炉生产的蒸汽供工业生产直接需用，还供取暖使用。还有用于生活热水供应、洗浴和采暖的所谓生活锅炉。用于工业生产和生活的锅炉数量大、分布广。随着人民生活水平的提高，对能源的需求量急剧增大，锅炉的数量也就越来越多（产业状况：1555个锅炉制造厂家；3888个安装改造维修企业，143个境外企业，产品状况：57.82万台（电站0.93万、工业35.02万、生活21.86万）,2008年统计）。,电站锅炉概述,电站锅炉主要提供高温高压蒸汽推动汽轮机，汽轮机带动发电机发电。,电站锅炉概述,中国电力工业基本概况 120多年的发展历史，1882年中国第一个火

6、电厂2000年底，我国发电装机达到3.19亿千瓦，发电量约1.37万亿千瓦时，均居世界第二位。2003年底，火电装机容量2.9亿千瓦，发电量15790亿千瓦时，分别占全国发电装机总容量和发电量的74.1%和82.9%。20044.4亿千瓦，20055.17亿千瓦，20066.22亿千瓦（当年装机容量超过1亿千瓦，打破美国20世纪70年代年装机容量世界纪录）,20087.9亿千瓦(火电占80%),电站锅炉概述,2002年底5000千瓦及以上火力发电机组分布,电站锅炉概述,2002年至今，火力发电井喷式发展（截止到2005年底，全国共有在役电站锅炉为7983台，其中，300MW以上的电站锅炉为39

7、4台，600MW及以上机组电站锅炉43台）发展趋势：SC超临界 USC超超临界（仅2004年1月至2005年底，国家新核准和开工的火电项目达12840.40万千瓦，其中，300MW级以上的电站锅炉256台，600MW及以上机组电站锅炉129台，参数多为超临界，部分为超超临界）2010年前预计建造：600MW超临界机组约150多台，660MW超超临界机组14台，1000MW超超临界机组42台；全世界大多数超超临界机组集中在中国喜？忧？,电站锅炉概述,大容量高参数发展趋势总体设计问题炉型（塔式或倒U）问题，受热面结构与布置问题（水冷壁管圈）具体设计问题水动力，燃烧，传热，启动特性材料问题超超临界锅

8、炉耐热新钢种（T92/P92、T122/P122、SUPER304H、HR3C）原材料和焊接接头常温和高温性能、微观组织结构特征和耐热钢的强化机理、蒸汽侧氧化、氧化皮剥离,电站锅炉概述,鉴于电站锅炉在国民经济中的重要地位以及中国电站锅炉发展历史、现状与趋势，对电站锅炉检验人员提出了更高的要求扎实的专业基础（锅炉、材料、焊接、力学、化学、热控等）丰富的经验积累（接近寿命与超期服役电站机组的检验与评价）与时俱进的学习精神（超临界、超超临界机组的发展）高度的社会责任感（公共安全，社会与经济效益）,电站锅炉概述,学好锅炉、检好锅炉，对保障人民群众生命财产、促进社会可持续发展、建设和谐社会意义重大，具有

9、重大的社会效益和经济效益。,电站锅炉概述,第二章 锅炉类别、参数及型号,电站锅炉概述,本章内容,2-1 锅炉的分类及主要型式 2-2 锅炉的容量、参数和型号 2-3 锅炉发展简史 2-4 锅炉的性能指标,电站锅炉概述,21 锅炉的分类及主要型式,一、锅炉的分类 锅炉的分类有多种方法。,电站锅炉概述,锅炉的分类,在循环回路的下降管与上升管之间设置循环泵用以辅助水循环并作强制流动，又称辅助循环锅炉，只能在临界压力以下应用。,具有再循环泵。锅炉负荷低时按再循环方式运行，负荷高时按直流方式运行。可应用于亚临界压力和超临界压力,复合循环锅炉：,电站锅炉概述,电站锅炉概述,锅炉的分类,电站锅炉概述,锅炉的

10、分类,流化床燃烧锅炉,电站锅炉概述,电站锅炉概述,锅炉的分类,按炉膛烟气压力,负压锅炉:,微正压锅炉:,增压锅炉:,炉膛压力保持负压，有送、引风机，,炉膛表压力为25kPa，不需引风机，,炉膛表压力大于0.3MPa,燃煤锅炉主要型式,宜于低氧燃烧,用于配蒸汽-燃气联合循环,电站锅炉概述,锅炉的分类,按整体外形,U型塔型箱型T型U型N型L型D型A型,工业锅炉,电站锅炉,电站锅炉概述,按锅炉房型式,露天半露天室内地下洞内,电站锅炉,工业锅炉,按锅炉出厂型式,快装锅炉,组装锅炉,散装锅炉,小型锅炉,电站锅炉,电站锅炉概述,22 锅炉的容量、参数和型号,锅炉的大小和锅炉单位时间内所传递的热量的多少密切

11、相关。产生蒸汽的锅炉需要用如下四个参数来描述：蒸发量 t/h,kg/s 出口蒸汽压力 MPa出口蒸汽温度 给水温度,电站锅炉概述,锅炉参数,产生热水的锅炉需要用如下四个参数来描述：热功率 MW出口热水压力 MPa出口热水温度 给水温度（回水温度）锅炉参数:,一般指:蒸发量、蒸汽压力、蒸汽温度和给水温度或者:热功率、出口热水压力、出口热水温度和给水温度（回水温度）。,电站锅炉概述,锅炉的参数锅炉的蒸发量,锅炉的蒸发量: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。又称为“出力”或“容量”符号:D 常用的单位:th 分类：额定蒸发量经济蒸发量最大蒸发量,电站锅炉概述,锅炉的参数锅炉的

12、蒸发量,额定蒸发量：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。新锅炉出厂时，铭牌上所标示的蒸发量就是这台锅炉的额定蒸发量。经济蒸发量（ECR）：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。锅炉的经济蒸发量应在额定蒸发量的80100范围内。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。最大时可大于额定蒸发量的20。,电站锅炉概述,锅炉的参数锅炉的蒸发量,国外锅炉功率的单位还有马力（Hp）和锅炉马力（BHp）。1Hp=0.745kw,1BHp=9.8

13、1kw欧美蒸汽锅炉蒸发量标示中常注有：“at 212”字样，是说它的蒸发量是指212华氏度 的水蒸发为212华氏度 的蒸汽量，也就是100的水蒸发为100的蒸汽量。这样1kg蒸发量相当于540kcal热量，我们把它称作“当量蒸发量”，即：1T/h=54万kcal/h。显然，1T/h“当量蒸发量”比我国的1T/h蒸发量小。这就是欧洲燃烧器与欧洲锅炉匹配合适，而与我国相同蒸发量锅炉匹配则常常出力不足的主要原因。,电站锅炉概述,锅炉的参数压力和温度,锅炉蒸汽压力和温度：指过热器主汽阀出口处的过热蒸汽压力和过热蒸汽温度。对于无过热器的锅炉，用主汽阀出口处的饱和蒸汽压力和温度表示。锅炉给水温度：指进省煤

14、器的给水温度对无省煤器的锅炉指进锅炉锅筒的水的温度。对产生饱和蒸汽的锅炉，蒸汽的温度和压力存在一一对应的关系。,电站锅炉概述,锅炉的容量,热水锅炉的容量也用额定供热量表示。严格地讲，容量和压力及温度是相互独立的量。但为了组织社会化生产，各国都制订了锅炉的参数系列。我国的锅炉参数系列分别见表2-1、表2-2和表2-3.GB/T3166热水锅炉参数系列及GB/T1921工业蒸汽锅炉参数系列、GB/T 753电站锅炉 蒸汽参数系列 注意：随着生产的发展，系列是可变动的。受材料强度的限制，锅炉的压力和温度都有限。,电站锅炉概述,表2-1 中国工业蒸汽锅炉参数系列,电站锅炉概述,表2-2 热水锅炉参数系

15、列,电站锅炉概述,表2-3 中国电站锅炉参数系列,电站锅炉概述,我国工业锅炉的型号表示法,为了规范锅炉的表示方法，我国制订了锅炉产品的型号表示法。我国工业锅炉产品型号由三部分组成，各部分用短横线相连。见图2-1和图2-2。,电站锅炉概述,图2-1 工业蒸汽锅炉型号形式,电站锅炉概述,图2-2 热水锅炉型号形式,电站锅炉概述,工业锅炉的型号表示法,第一部分分三段：锅炉型号：用汉语拼音字母代号，见表2-4燃烧方式：用汉语拼音字母代号，见表2-5,表2-4 工业锅炉型式代号,表2-5 燃烧方式代号,电站锅炉概述,工业锅炉的型号表示法,蒸发量：用阿拉伯数字表示，单位为t/h；热水锅炉为供热量，单位为M

16、W；余热锅炉以受热面表示，单位为m2 注：快装式水管锅炉在型号第一部分用K(快)代替表2-4中的锅筒数量代号。快装纵横锅筒式锅炉用KZ(快，纵)代号；快装强制循环式锅炉用KQ(快，强)代号。常压锅炉的型号在第一部分中增加字母C。,电站锅炉概述,工业锅炉的型号表示法,第二部分表示工质参数：对工业蒸气锅炉：两段：额定蒸汽压力和额定蒸汽温度，中间以斜线相隔。蒸汽温度为饱和温度时，型号第二部分无斜线和第二段。对热水锅炉：由三段组成：额定压力、出水温度和进水温度，段与段之间用斜线隔开。,电站锅炉概述,工业锅炉的型号表示法,第三部分表示燃料种类及设计次序，共两段:第一段表示燃料种类(用汉语拼音字母代号，见

17、表2-6可)，第二段表示设计次序(用阿拉伯数字表示)，原型设计无第二段。,表2-6 燃料种类代号,电站锅炉概述,工业锅炉的型号表示法举例,DZL4-1.25-W：表示单锅筒纵置式链条炉排炉，蒸发量4t/h，压力1.25MPa,饱和温度，燃用无烟煤，原型设计。SHS10一1.25/250一A2：表示双锅筒横置式室燃锅炉，蒸发量10t/h，压力1.25MPa，过热蒸汽温度250，燃用烟煤，第二次设计。QXW2.8一0.7/95/70一A2：表示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，第二次设计。,电站锅炉概述,我国电

18、站锅炉型号,三部分组成：第一部分表示锅炉制造厂代号(表2-7)；第二部分表示锅炉参数；第三部分表设计燃料代号(表2-8)及设计次序。,电站锅炉概述,我国电站锅炉型号,表2-8 设计燃料代号,表2-7 某些电站锅炉制造厂代号,注：使用联合设计图样制造的电站锅炉型号，可在型号第一部分工厂代号后再加L表示。,电站锅炉概述,电站锅炉型号举例,HG一670/13.72一M：表示哈尔滨锅炉厂制造的670t/h，13.72MPa工作压力的电站锅炉，设计燃料为煤，原型设计。SG一1000/16.66一YM2表示：上海锅炉厂制造的1000t/h，16.66MPa工作压力的电站锅炉，设计燃料为油煤两用，第二次变型设计。,电站锅炉概述,23 锅炉发展简史,据考证，公元前200年左右，古希腊一位叫希罗（Hero）的人发明了如图所示的一种可供宫庭欣赏之用的装置。由于下部容器中的水受热后转变成为蒸汽，在反冲力的作用下会使得上方的圆球旋转。据认为，这是利用水蒸汽产生动力最早的装置，也因此被认为是最早的锅炉。,