锅炉原理期末复习资料.pdf

授课：岳悦编写：许长浩吴梦晨向明明焦彤排版：许长浩 锅炉原理期末复习资料锅炉原理期末复习资料 绪论：火力发电厂和锅炉工作原理绪论：火力发电厂和锅炉工作原理 1、火力发电厂：1、火力发电厂：将化石燃料的化学能转换成电力的生产企业 2、三大主要设备：2、三大主要设备：锅炉、汽轮机和发电机 3、热力系统：3、热力系统：火电厂的汽水循环系统 4、火电机组热力系统工作过程（图）4、火电机组热力系统工作过程（图） 燃料在锅炉炉内燃烧所放出的热量将供给锅炉的给水加热、蒸发汽化，并进一步过 热，以产生高压高温的过热蒸汽。后者沿主蒸汽管进入汽轮机的高压缸膨胀作功，汽压 汽温随之下降。中压中温蒸汽沿管道返回锅炉的再热器中再次加热到较高的温度，然后 被送到汽轮机的中低压缸，完成做功过程后的低压低温蒸汽排向凝汽器，被循环水冷却 为凝结水。凝结水泵将凝结水输送至低压加热器加热然后至除氧器，出去可能存在的气 体。有给水泵升压后的给水，经高压加热器加热至给水的额定温度后进入锅炉，进行汽 -水的下一循环 5、锅炉的工作过程：5、锅炉的工作过程：燃料的燃烧过程 烟气向水的传热过程 水的受热汽化工程 6、电力生产的煤耗率：6、电力生产的煤耗率：发电煤耗率 g b和供电煤耗率 n b 7、锅炉效率：7、锅炉效率：锅炉每单位时间向热力系统提供的有效利用热与锅炉输入热量之比再乘 以 100，即%100 锅炉输入热量 锅炉有效利用热量 b 过热蒸汽 燃料 空气 排烟 去再热的蒸汽 灰渣 再热蒸汽 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 给 水 授课：岳悦编写：许长浩吴梦晨向明明焦彤排版：许长浩 8、锅炉分类（按燃烧方式） ：8、锅炉分类（按燃烧方式） ：层燃炉、流化床炉、旋风炉和室燃炉 （按水循环方式） ：（按水循环方式） ：自然循环、控制循环和直流 （按蒸发量） ：（按蒸发量） ：小型、中型和大型 （按主蒸汽压力高低） ：（按主蒸汽压力高低） ：低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临 界压力、超超临界压力 第一章：燃料及燃烧计算第一章：燃料及燃烧计算 1、常用的基准（图） ：1、常用的基准（图） ：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基 第二章：煤粉制备第二章：煤粉制备 1、煤粉细度:1、煤粉细度:一定质量的煤粉通过一定尺寸的筛孔进行筛分时，筛子上剩余量占筛分煤 粉总量的百分比。 2、煤粉的一般特性：2、煤粉的一般特性：煤粉粒径小 具有良好的流动性、很小的堆积角 可产生自燃 煤具有附着性和团聚性 3、煤的可磨性：3、煤的可磨性：煤被粉碎和研磨成煤粉的难易程度 4、煤的磨损特性：4、煤的磨损特性：煤在磨制过程中，煤中所含硬质成分，特别是石英、黄铁矿等,对磨 煤机研磨部件的金属表面产生挤压、冲击、切屑等作用，使其遭受磨损的轻重程度。 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基 灰分固定碳挥发分水分 焦炭挥发性物质 ACHONS ad MM 授课：岳悦编写：许长浩吴梦晨向明明焦彤排版：许长浩 5、制粉系统：5、制粉系统：中间储仓式和直吹式 6、乏气送粉系统：6、乏气送粉系统：乏气由细粉分离器顶部引出，经排粉机提升压力后，可与经给粉机 从煤粉仓获得的煤粉混合，作为一次风喷入炉内燃烧 7、热风送粉系统：7、热风送粉系统：直接采用温度较高的热风作为一次风来输送煤粉，入炉内燃烧，来 自排粉机的乏气，则送到布置在主燃烧器上面的三次风喷嘴作为锅炉的三次风 8、与热一次风机系统相比，冷一次风机系统的优点8、与热一次风机系统相比，冷一次风机系统的优点 一次风机输送的是干净冷空气，工作可靠性高，电耗低 可从高压头一次风机出口引出一路高压风作密封风，以省去密封风机的设置 进入磨煤机的干燥剂的温度，不像热一次风机系统那样受热一次风机工作温度的 限制 锅炉负荷变化对独立的一次风系统影响较小， 一次风量改变时对预热器传热性能 的影响也不大。 9、煤粉分离器机理：9、煤粉分离器机理：采用重力、惯性力、撞击和离心力的共同作用将较粗煤粉颗粒分 离出来，离心力起主要作用 10、旋转叶片式分离器分离煤粉粗颗粒的机理10、旋转叶片式分离器分离煤粉粗颗粒的机理 （撞击）气粉流从转子外部空间进入内部空间时，通过转子叶片组成的栅栏，会 发生煤粉颗粒沿径向气流流线对叶片的直接撞击， 其撞击几率随煤粉颗粒直径的增加有 所增大 （惯性拦截） 当气粉流穿经栅栏叶片之间的空隙时， 气体与跟随良好的微细颗粒， 能绕过叶片进入转子内部空间，直径较大的粗煤粉颗粒，因惯性大，在绕流时不能跟随 气体流线而被旋转的叶片拦截 （离心力）旋转的转子叶片带动叶片邻近的气粉流产生旋转运动 第四章：燃烧制备第四章：燃烧制备 1、电厂锅炉的燃烧设备：1、电厂锅炉的燃烧设备：煤粉燃烧器和炉膛 2、性能良好的燃烧设备应满足要求2、性能良好的燃烧设备应满足要求 将燃烧和燃烧所需空气送入炉膛，在炉内形成良好的空气动力场，使燃料能迅速 稳定着火 及时供应空气，与燃料适时混合，达到足够的燃烧强度，使燃料在炉内达到完全 燃烧 授课：岳悦编写：许长浩吴梦晨向明明焦彤排版：许长浩 燃烧可靠稳定，炉内不结焦，保证锅炉安全经济地运行 有较好的燃烧适应性，具有良好的调节性能和较大的调节范围，以适应各种煤种 和负荷变化的要求 x NO的生成量控制在允许范围内，以达到环保的要求。 3、直流煤粉燃烧器：3、直流煤粉燃烧器：均等配风和分级配风 （1）均等配风：（1）均等配风：均等配风方式是采用一、二次风口相间布置的配风方式，即在两 个一次风口之间均等布置一个或两个二次风口， 或者在每个一次风口的背火侧均等布置 二次风口。在均等配风方式中，一、二次风口间距相对较近，一、二次风自喷口流出后 能很快得到混合，一般适用于烟煤和褐煤（适用于挥发分高的煤） （2）分级配风：（2）分级配风：分级配风是指把二次风分级分阶段地送入燃烧的煤粉气流中的配 风方式。通常将一次风口比较集中地布置在一起，而二次风口分层布置。一、二 次风 口间的距离应越大些，两者的混合自然也就越晚些。适用于无烟煤、贫煤和劣质煤（适 用于着火困难、挥发分低的煤种） 4、直流燃烧器切向燃烧炉对炉内燃烧过程的影响4、直流燃烧器切向燃烧炉对炉内燃烧过程的影响 从着火角度看，由每一角的燃烧器喷出的煤粉气流，都受到来自上游邻角正在剧 烈燃烧的高温火焰的冲击和加热，使之很快着火燃烧，并以此再去点燃下游邻角的煤粉 气流，使得相邻的煤粉气流互相引燃。炉内旋转气流使炉膛中心的无风区形成负压，这 样部分高温烟气自上向下回流到火焰根部。 再加之每股的煤粉气流本身还卷吸部分高温 烟气和接受炉膛辐射热，因此直流燃烧器四角布置切圆燃烧的着火条件是比较理想的 从燃烧角度来看，直流射流的射程长，在炉膛烟气中的贯穿能力强，着火后的煤 粉火炬和大量的二次风相互卷吸，进行混合。同时，由于气流在炉膛中心强烈的旋转， 使炉内温度、氧浓度等更趋于均匀，加速了煤粉与空气的后期混合，也加速了煤粉的燃 烧，煤粉气流的燃烧条件比较好 从燃尽的角度看，由于气流使螺旋形旋转上升的，这不仅改善了火焰在炉内的充 满情况，而且延长了煤粉在炉内的停留时间，对煤粉的燃尽也是很有利的 5、影响一次风煤粉射流倾斜的因素：5、影响一次风煤粉射流倾斜的因素：领角气流的横向推力 假想切圆直径 燃烧器的结构特性 授课：岳悦编写：许长浩吴梦晨向明明焦彤排版：许长浩 6、旋转射流与直流射流区别6、旋转射流与直流射流区别 旋转射流除具有直流射流中存在的轴向速度、径向速度外，还有切向分速度，因 而在旋转射流内部产生了回流区 旋转效应衰退快，射程比直流射程短 旋转射流的扩展角一般比直流射流大 旋流燃烧器衰减很快时期后期混合较差， 故一般舍和与质量中等以上的烟煤燃烧 7、常见的低7、常见的低 x NO燃烧技术：燃烧技术：低过量空气燃烧、浓淡偏差、空气分级 8、直流煤粉燃烧器结构的特点8、直流煤粉燃烧器结构的特点 强化着火一次风喷嘴：出口带有钝体并实行煤粉浓、淡分离燃烧，带周界风 五层中间二次风喷嘴：上下两层水平偏角，中间直吹 紧凑燃尽风和分离燃尽风喷嘴： 实现空气分级燃烧。 紧凑燃尽风单层或双层布置， 分离燃尽风喷嘴 4-5 层布置。 9、炉膛的结构应满足的条件9、炉膛的结构应满足的条件 有良好的炉内空气流动特性，避免火焰冲撞炉墙，这是保证炉膛水冷壁不结渣的 重要条件。同时还应使火焰在炉膛中有较好的充满程度，减少炉内停滞旋涡区。停滞旋 涡区对燃烧是不利的，它使烟气有效流通截面缩小，煤粉在炉内逗留时间缩短，以致来 不及完全燃烧 有布置一定数量受热面的炉膛空间，将烟气温度冷却到允许的数值，保证炉膛出 口及其后的受热面不结渣 有合适的热强度 10、炉膛设计参数：10、炉膛设计参数：炉膛容积热强度 炉膛断面热强度 燃烧器区域壁面热强度； 燃尽区容积热强度 炉膛壁面热强度 第五章：蒸发受热面第五章：蒸发受热面 1、控制循环锅炉与自然循环锅炉蒸发系统存在的差别1、控制循环锅炉与自然循环锅炉蒸发系统存在的差别 控制循环锅炉在下降管下端设置了锅炉水的循环泵，为减少循环泵的功耗，控制 循环锅炉的循环倍率一般在 K=25 之间，有的还低于 2 授课：岳悦编写：许长浩吴梦晨向明明焦彤排版：许长浩 由于循环泵可提供足够的压头， 水冷壁不必像自然循环锅炉那样按吸热量不同划 分为许多回路。循环系统可以简化 循环泵的设置可使整个循环回路的设计有更多的选择的余地 2、水冷壁的结构：2、水冷壁的结构：光管式、膜式、销钉式和内螺纹管式 3、汽包的作用3、汽包的作用 汽包对外接受来自是省煤器的给水和来自水冷壁的汽水混合物， 通过下降管向循 环回路供水，通过蒸汽引出管向过热器供应品质符合要求的饱和蒸汽，是锅炉主要受热 面，正常运转的连接枢纽；对内实施汽水的彻底分离，是过热器和汽轮机获得优良品质 蒸汽的一个重要保证者。其中，保证循环回路的正常循环和优良品质蒸汽的获得最为重 要 汽包容积大，储水多，有一定的蓄热能力，在锅炉负荷变动时具有一定的缓冲能 力；对来自水冷壁的汽水混合物进行彻底的分离，汽包内装有多级汽水分离设备 对循环的锅炉水进行适当的化学处理，避免在循环回路中发生水垢等杂质的沉 积，故汽包内部设置了加药管 第六章：过热器和再热器第六章：过热器和再热器 1、过热器和再热器的作用：1、过热器和再热器的作用：过热器的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热 蒸汽。再热器的作用是将汽轮机高压缸的排汽加热到与过热蒸汽温度相等的再热温度， 然后再送到中压缸及低压缸中膨胀做过功 2、过热器和再热器分类（传热方式）2、过热器和再热器分类（传热方式） 对流式：布置在锅炉对流烟道内 半辐射式：布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处 辐射式：布置在炉内壁面上 3、汽温特性：3、汽温特性：过热器或再热器出口蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系 4、影响汽包锅炉气温变化的主要因素4、影响汽包锅炉气温变化的主要因素 锅炉负荷过量空气系数 给水温度受热面的污染情况 饱和蒸汽用汽量燃烧器的运行方式 燃烧种类和成分 授课：岳悦编写：许长浩吴梦晨向明明焦彤排版：许长浩 5、影响直流锅炉气温变化的主要因素5、影响直流锅炉气温变化的主要因素 燃水比给水温度 过量空气系数受热面的污染情况 炉膛火焰中心高度 6、汽温的调节方法：6、汽温的调节方法：蒸汽侧的调节和烟气侧的调节 （1）蒸汽侧的调节：（1）蒸汽侧的调节：喷水减温器、表面式减温器和汽-汽交换器 （2）烟气侧的调节：（2）烟气侧的调节：分隔烟道挡板调节器 烟气再循环 摆动式燃烧器 第七章：省煤器和空气预热器第七章：省煤器和空气预热器 1、省煤器和空气预热器的定义、作用和布置位置1、省煤器和空气预热器的定义、作用和布置位置 （1）省煤器是指布置在下行烟道尾部空气预热器之上，给给水加热的设备。 作用：吸收低温烟气的热量以降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料 由于给水在进入蒸发受热面之前，先在省煤器内加热，这样就减少了水在蒸发 受热面内的吸热量 在汽包锅炉中提高了进入汽包的给水温度，减少了给水与汽包壁之间的温差， 从而使汽包热应力降低 （2）空气预热器布置在下行烟道尾部省煤器之下，将空气进行预热的设备。 作用：回收了烟气的热量，降低了排烟温度，提高了锅炉效率 空气被预热， 有利于燃料的破碎与研磨， 同时也强化了燃料的着火和燃烧过程， 减少了燃料的不完全燃烧损失，进一步提高了锅炉效率。 2、受热面的温度：2、受热面的温度：在承受压力的受热面中，省煤器金属的温度最低 在整个锅炉机组受热面中，空气预热器金属的温度最低 3、空气预热器分类（换热方式） ：3、空气预热器分类（换热方式） ：传热式和蓄热式 4、回转式空气预热器分类：4、回转式空气预热器分类：受热面回转式和风罩回转式 5、受热面回转式空气预热器的工作原理：5、受热面回转式空气预热器的工作原理：烟气流通区与烟道相连，空气流通区与风道 相连。受热面不断地交替通过烟气流通区和空气流通区。当受热面转到烟气流通区时， 烟气自上而下将蓄热板传热元件加热；当它转到空气流通区时，传热元件将积蓄的热量 传递给自下而上流动的空气 授课：岳悦编写：许长浩吴梦晨向明明焦彤排版：许长浩 6、回转式预热器的密封装置：6、回转式预热器的密封装置：径向密封 环向密封 轴向密封 第八章：锅炉热平衡计算第八章：锅炉热平衡计算 1、锅炉机组的热平衡：1、锅炉机组的热平衡：输入的热量和输出热量之间的平衡 第九章：炉内辐射传热计算第九章：炉内辐射传热计算 1、炉内火焰黑度影响因素1、炉内火焰黑度影响因素 气体的辐射带有选择性，主要集中在红外线的波长范围，其辐射力取决于温度、 辐射介质的容积比和辐射层的有效厚度等因素。与固体物质相比，在相同温度下气体具 有较低的辐射力。三原子气体三原子气体辐射的黑毒随温度的提高而下降 火焰中的固体颗粒从表面发射能量， 其辐射力和吸收率取决于颗粒的尺寸。 浓度、 温度及其特性。煤粉燃烧初期生成的焦炭颗粒的尺寸为m25010。就其单位辐射强度 而言，已接近于绝对黑体，单货严重焦炭颗粒的浓度不高，而且基本上集中在燃烧器区 域。焦炭颗粒焦炭颗粒的辐射力占火焰总辐射力的 25%-30% 火焰中的灰分颗粒大约占有和焦炭颗粒相同的尺寸，但充满整个炉膛。烟气中飞 灰的浓度主要取决于灰分的含量和燃烧方式。 在煤粉炉中灰分颗粒的辐射力占火焰总辐 射能力的 40%-50%。固体颗粒固体颗粒的辐射力随温度的升高而降低。 2、入射辐射 G：2、入射辐射 G：半球范围内从各个方向以各种波长进入该物体单位面积的能的总和 3、有效辐射 J：3、有效辐射 J：物体的总辐射能，称为有效辐射 J，是在半球范围内离开该物体单位面 积的总辐射能，包括入射辐射中的反射和物体的自身辐射 4、炉膛黑度：4、炉膛黑度：表示炉膛火焰的有效辐射 J1 占火焰作为绝对黑体时的辐射力的份额 5、水冷壁的热有效系数：5、水冷壁的热有效系数：火焰假想平面与水冷壁平面之间辐射热交换热流占火焰有效 辐射热流的份额 第十章：对流受热面传热计算第十章：对流受热面传热计算 1、传热温压：1、传热温压：参与热交换的两种介质相对整个受热面热阻的传热温差 2、 对流受热面的热有效系数：2、 对流受热面的热有效系数： 管子污染状况下的传热系数K与清洁状况下传热系数