大唐电厂锅炉设备流程.ppt

2019年2月6日,1,锅炉设备,2019年2月6日,2,电厂锅炉概述,锅炉的任务是把燃料的化学能转变为蒸汽的热能设备，是火力发电厂的三大主机之一（锅炉，汽机，发电机），影响整个电厂的安全性及经济性。,2019年2月6日,3,一. 电厂锅炉的组成(锅侧、炉侧),锅炉由本体设备、辅助设备和附件等购成。锅炉本体设备由“锅”和“炉”两部分组成。,2019年2月6日,4,2019年2月6日,5,煤粉锅炉及辅助设备,2019年2月6日,6,2019年2月6日,7,“锅”,指锅炉的汽水系统，用于盛放工质，并接受燃料燃烧放出的热量，使工质由水逐渐被加热至合乎要求的过热蒸汽。 它主要由汽包（锅筒）、下降管、联箱、水冷壁、省煤器、过热器、再热器和连接管道等组成。,2019年2月6日,8,1、锅内设备,汽包：存放工质和产生合格要求的饱和蒸汽 水冷壁：位于炉膛的四壁，吸收辐射热，使水受热蒸发，保护炉墙。 过热器.：加热饱和蒸汽至过热蒸汽，供给高压缸 再热器：重新加热已经部分作功、压力和温度都已降低的蒸汽，供给汽轮机的中低压缸作功 省煤器：提高锅炉效率，降低锅炉的排烟温度，节约燃料,2019年2月6日,9,“炉”,即燃烧系统，其任务是使燃料在其内部快速、稳定、完全地燃烧，放出热量，产生高温火焰和烟气。 燃烧系统主要由炉膛、燃烧器、空气预热器和烟道等组成。,2019年2月6日,10,2、炉内设备,炉膛：由水冷壁和炉墙围成，燃料在炉膛进行合理的燃烧 燃烧器：安装在炉墙上面，其作用是将燃料和空气以一定的速度送入炉膛内部，使燃料能够适时地着火，并迅速完全地燃烧。 空气预热器：安装在锅炉的最末端，进一步降低排烟温度，提高锅炉效率。,2019年2月6日,11,2019年2月6日,12,锅炉的辅助设备,给水设备：包括给水泵、管道阀门等 通风设备：送风机、引风机、烟风道、烟囱等 制粉设备：原煤仓、给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器和排粉风机 除尘设备：分离除去烟气中的飞灰颗粒，减轻飞灰对环境的污染和对引风机的磨损。 除灰设备：除去锅炉底部的大渣和除尘器分离下来的细灰,2019年2月6日,13,三. 煤的分类,煤的成分随着地质年代的长短有所变化。埋藏年代越久，碳化程度越深，挥发物含量越少，碳的含量越多。 主要根据挥发分并参考水分、灰分的含量来分类： 无烟煤(anthracite)：vdaf10 贫煤：vdaf=l020 烟煤(bituminous)：vdaf2045 褐煤(brown coal)：vdaf4050， 甚至达60。,2019年2月6日,14,无烟煤(anthracite),1无烟煤 无烟煤的挥发分含量最低； 含碳量很高，一般c40，最高可达90； 灰分不高，一般a625； 水分很低，m15。 发热量较高，不易点燃，燃尽也不容易，焦炭无粘结性,2019年2月6日,15,2贫煤 其燃烧性质接近于无烟煤，难以着火和燃尽。 碳化程度比无烟煤低，发热量较高，一般不结焦。 3烟煤(bituminous) 挥发分含量较高，变化范围宽。 碳化程度较无烟煤浅，含碳量c4060，少数能达到75；一般灰分不大， 水分适中；发热量也相当高， 大多数烟煤都容易点燃，燃烧快，燃烧时火焰较长。多数具有或强或弱的焦结性。,2019年2月6日,16,4褐煤(brown coal) 碳化程度较低，呈褐黑色，尚有清楚木纹，易风化成粉末 挥发物含量高，易于着火和燃烧 5其它低质煤 洗中煤、煤泥和泥煤。泥煤比褐煤地质年代更短，这种煤易碎，但不结焦，泥煤在我国发现的极少。 油页岩是一种淡灰色或暗褐色的石油矿石，其灰分极高，达6080，因此发热量很低， 煤矸石则是采煤时的下脚料，它的热值更低，灰分更高。 这些低质燃料除了采用流化床燃烧外，其他燃烧方法无法燃用。,2019年2月6日,17,四. 锅炉的热平衡计算,锅炉热平衡：送入锅炉的热量等于锅炉输出的热量。 热平衡方程 q r1公斤燃料的输入热量; q1锅炉的有效利用热； q2 排烟带走的热损失； q3气体未完全燃烧损失； q4 固体未完全燃烧损失 q5锅炉散热损失； q6 灰渣物理热损失。 热平衡方程也用送入热量的百分比表示,2019年2月6日,18,正平衡效率 ：从热量的有效利用角度出发计算得出，即锅炉的热效率 反平衡效率：从热损失角度看，锅炉效率还可以按下式计算：,2019年2月6日,19,1锅炉输入热量,燃料的收到基低位发热量,燃料的物理热,用外部热源加热空气时带入锅炉的热量,2019年2月6日,20,2锅炉的有效利用热量,锅炉有效利用热量包括 过热蒸汽的吸热 再热蒸汽的吸热 饱和蒸汽的吸热和排污水的吸热。 也即是锅炉的热效率，也称为锅炉的正平衡效率。,2019年2月6日,21,3. 排烟损失q2,排烟热损失是现代电厂锅炉热损失中最大的一项热损失，煤粉炉的排烟热损失通常可达58 一般排烟温度每增高约10，q2约增大1。 降低排烟温度，不得不大大增加尾部受热面面积，因而相应增加锅炉的金属消耗量。低温受热面的壁面可能达到露点温度，导致低温腐蚀。 大、中型电厂锅炉的排烟温度通常控制在110160的范围内。,2019年2月6日,22,4. 气体未完全燃烧热损失q3,气体未完全燃烧热损失是由于烟气中含有可燃气体造成的热损失，这些气体主要是一氧化碳（有时也含少量的氢和甲烷等可燃气体），最终未能发生燃烧而造成的。 煤粉炉的q3一般不超过0.5,2019年2月6日,23,5. 固体未完全燃烧损失 q4,q4是由于灰中含有未燃尽的残炭造成的热损失，是锅炉热损失中的主要部分，通常仅次于排烟热损失。 影响q4的主要因素有：燃料品质、煤粉细度、炉内燃烧条件、喷燃器的工作性能以及运行情况等。 多数煤粉炉的q4一般15,2019年2月6日,24,6灰渣的物理热损失 q5,q5是锅炉在运行中，汽包、联箱、汽水管道、炉墙等的温度均高于外界空气的温度，因而一部分热量会散失到空气中去，形成锅炉的散热损失。 锅炉的散热损失与炉型、炉墙质量、水冷壁敷设情况和管道的绝热情况等因素有关。 按照经验估计，大容量电厂锅炉的q5约占0.20.6,2019年2月6日,25,7灰渣的物理热损失 q6,锅炉炉渣排出炉外时带出的热量，形成灰渣物理热损失。q6的大小主要决定于排渣量和排渣温度。 多数固态排渣煤粉炉， q6大致为0.51；液态排渣炉的此项热损失自然要显著增大。,2019年2月6日,26,燃烧过程是一个复杂的化学反应和物理过程的综合过程。 燃料的燃烧过程 加热干燥，把水分蒸发掉。 进一步被加热到一定温度时，发生煤的热分解反应而释放出挥发分。 挥发分析出后，达到相应的着火温度时即着火燃烧。 燃尽,五. 燃料的燃烧,2019年2月6日,27,六. 煤粉燃烧方式和设备,1、煤粉气流的着火 煤粉的着火温度不同 不同煤种的煤粉气流中颗粒的着火温度,2019年2月6日,28,1、煤粉气流的着火,将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着火热。 作用:加热煤粉和空气，使煤中水分蒸发并过热。 着火热来源： 一是高温回流烟气； 二是高温火焰及炉壁对煤粉射流的辐射加热。,2019年2月6日,29,2. 煤粉燃烧,要组织良好的燃烧过程，其标志就是尽量接近完全燃烧，也就是在炉内不结渣的前提下，燃烧速度快而且燃烧完全。,2019年2月6日,30,直流燃烧器采用四角切圆燃烧方式形成的火焰,俯视的炉膛火焰,2019年2月6日,31,空气气流,空气并不是一次集中送进的，而是按对着火、燃烧有利而合理组织、分批送入的。 按送入空气的作用不同，可将送入燃烧器的空气分为一次风、二次风和三次风。 一次风：即携带煤粉送入燃烧器的空气。 二次风：补充煤粉继续燃烧所需要的空气并着重起扰动、混合作用。 三次风：中间储仓式热风送粉时，在磨煤机内干燥原煤后排出的乏气，由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为三次风。,2019年2月6日,32,锅炉受热面包括炉膛水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面 受热面中完成给水经过预热、蒸发、过热、再热加热过程 预热：省煤器 蒸发：水冷壁 过热：过热器 再热：再热器,第三节 锅炉受热面,2019年2月6日,33,一. 受热面的整体布置型式,(a) 型； (b) 型； (c) t型； (d) 塔型； (e) 半塔型； (f) 箱型,2019年2月6日,34,水冷壁是以辐射换热为主的蒸发受热面。 1、水冷壁的作用： （l）强化传热，强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金属消耗量 （2）降低高温对炉墙的破坏作用，起保护炉墙作用 （3）能有效地防止炉壁结渣。 （4）悬吊炉墙。 （5）锅炉主要的蒸发受热面，产生锅炉的全部或绝大部分饱和蒸汽，是不可缺少的重要受热面。,二蒸发受热面,2019年2月6日,35,受热面联箱,2019年2月6日,36,2、水冷壁的形式 光管水冷壁：光管垂直地布置在炉膛各面墙上，管子上部与锅筒或上集箱相连，管子下部与下集箱相连，下级箱与锅筒间用不受热的下降管相连。此种水冷壁在中小容量锅炉上用得比较广泛 膜式水冷壁 优点：减少漏风，提高锅炉效率；同时炉墙不直接受火焰辐射，因而可不用耐火材料，而只用绝热材料，使炉墙重量大大减轻。 缺点：制造工艺较复杂,2019年2月6日,37,过热受热面有过热器和再热器 1、过热器和再热器的作用 将饱和蒸汽或低温蒸汽加热成为达到合格温度的过热蒸汽 2、按传热方式分类： 对流过热器、 半辐射式过热器（即屏式过热器） 辐射式过热器,三. 过热器受热面和再热器受热面,2019年2月6日,38,对流过热器： 布置在炉膛出口的对流烟道内，以对流换热为主 屏式过热器 布置在炉膛出口处或炉膛 上部，既吸收火焰的直接 辐射，又吸收烟气的对流 放热 辐射式过热器 一般布置在炉膛内壁面上，只吸收火焰辐射。,2019年2月6日,39,包墙管过热器 在水平烟道和尾部竖井烟道内壁像布置水冷壁那样布置过热器，称为包墙管过热器或包覆壁过热器。它主要用于悬吊炉墙，传热效果差，不能作为主要受热面。,2019年2月6日,40,过热汽温调节方法 维持稳定的汽温是保证机组安全和经济运行所必需的。 电站锅炉调节汽温的方法有：喷水式减温器、摆动式燃烧器 喷水减温器是将减温水直接喷入过热蒸汽 利用摆动式燃烧器上下摆动，改变火焰中心位置，从而改变炉膛出口烟温，可以调节过热汽温或再热汽温 一般燃烧器摆动2030时，炉膛出口烟温变化约110140，蒸汽温度的最大调节幅度为4060。通常摆动式燃烧器只作为蒸汽温度粗调手段，细调应采用喷水减温器。,2019年2月6日,41,四. 再热器受热面的特殊问题,再热器 锅炉中重新加热蒸汽的部件。将汽轮机高压缸排汽引入锅炉，重新加热至高温，然后再引入中压缸膨胀作功。 再热器工作的特殊性 当汽轮机甩负荷或机组起、停时，再热器无蒸汽冷却，需将过热蒸汽通过快速减温、减压装置引入再热器。,2019年2月6日,42,特殊性： 首先当负荷变动时，再热汽温比过热汽温变化剧烈、幅度大。 其次由于喷入水只在中、低压缸作功，再热器采用喷水调节会使机组循环效率降低。计算表明，若再热蒸汽内喷入1的水，循环效率降低0.10.25， 因此喷水减温不再是再热汽温调节的主要手段。有：烟气再循环、烟气挡板、摆动燃烧器等方法。,2019年2月6日,43,1、烟气再循环调节方式 用烟气再循环风机从省煤器后抽出一部分温度为300350的烟气，送回至炉子底部（如冷灰斗下部），形成烟气再循环。 优点：炉内辐射传热量减少，对流受热面吸热量增加，处于低温区的对流受热面吸热量变化大 缺点：需要能承受高温和耐磨的再循环风机，加速了受热面的磨损；对燃烧不利；,2019年2月6日,44,2、烟道挡板调节方式 当再热器布置在锅炉对流烟道内时，为了调节再热汽温，有时将对流烟道用隔墙分开， 将再热器和过热器分别布置两个烟道中，其后布置省煤器，出口处设有可调烟道挡板 如图所示。 特点：调节这些烟道挡板，可以改变流经两个烟道的烟气流量，也就是改变2个并联烟道中的烟气分配比率，从而调节再热汽温会影响到过热汽温,2019年2月6日,45,采用分隔烟道挡板调节法的受热面布置,2019年2月6日,46,五. 省煤器,1、省煤器主要作用 降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料 由于给水先在省煤器内加热，代替部分造价较高的蒸发受热面； 减少了给水与汽包壁之间的温差，使汽包热应力降低,2019年2月6日,47,2、省煤器分类 钢管式、铸铁式(压力 4 mpa) 铸铁式用在小容量锅炉 非沸腾式、沸腾式 非沸腾式省煤器是出口水温低于饱和温度 沸腾式省煤器是当水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽,2019年2月6日,48,六. 空气预热器,空气预热器是利用烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备 作用：在烟气温度最低的区域回收了烟气的热量；提高了锅炉效率；同时预热空气强化了着火燃烧过程 分类：按照换热方式，空气预热器分为传热式和蓄热式,2019年2月6日,49,1、管式空气预热器,传热式空气预热器，通过烟气在管内流动纵向冲刷管壁，空气在管外横向冲刷管壁，进行热交换过程。 特点：管径越小，则传热效果越好布置更加紧凑但管径过小则容易堵灰 由许多直管组成，通常呈错列布置，管子两端焊接在上下管板上，外加密封墙板。,2019年2月6日,50,蓄热式:利用烟气和空气交替地通过金属受热面来加热空气。 广泛采用二分仓或三分仓回转式空气预热器。 三分仓结构，就是把流通工质分为烟气（负压）、一次风（高压）和二次风（低压）三个通道，三个通道之间采用可靠的密封装置分隔 优点：外形小，重量轻；传热元件允许有较大的 磨损，特别适用于大容量锅炉。 缺点是：漏风大，结构复杂。,2、回转式空气预热器,2019年2月6日,51,三分仓回转式空气预热器典型布置,2019年2月6日,52,回转式空气预热器蓄热板,2019年2月6日,53,第四节 锅炉汽水系统及其设备,汽水系统是指给水和蒸汽流经的设备及其管道所组成的系统。 汽水系统及其设备的连接情况如下图所示,2019年2月6日,54,汽水系统及其设备的连接情况,1省煤器；2汽包；3下降管；4联箱；5上升管； 6过热器；7除氧器；8给水泵；9再热器； 10汽轮机高压缸11汽轮机中压缸；12汽轮机低压缸；13发电机； 14凝汽器；15凝结水泵；16高压加热器,2019年2月6日,55,一. 锅炉给水系统及其设备,组成：由除氧器水箱经给水泵、高压加热器到省煤器的全部给水管道、阀门、附件等组成 作用是向锅炉提供连续不断的给水,2019年2月6日,56,按其压力不同可分为低压和高压给水系统 低压给水系统 ：由除氧器到给水泵进口侧之间的管道、阀门及附件组成的系统称低压给水 高压给水系统；由给水泵出口经高压加热器至锅炉省煤器的管道、阀门及附件组成的系统称为高压给水系统。,2019年2月6日,57,给水泵,给水泵是锅炉的重要辅助设备之一，其作用是向锅炉连续给水，要求给水可靠，并且在锅炉负荷变化时，调整给水量给水压力变化要很小。,2019年2月6日,58,二锅炉水循环系统及设备,1、水循环方式 自然循环锅炉水冷壁中汽水混合物的流动靠汽、水密度不同而产生的压差来实现 强制流动锅炉水冷壁中汽水混合物的流动靠水泵所产生的推力来实现,2019年2月6日,59,水循环动力的产生 锅炉冷态时下降管和上升管中的工质为相同温度的水，不流动 锅炉运行时，上升管接受炉膛辐射传热，水逐渐汽化变成蒸汽，此时管中的工质变为汽水混合物，而下降管因在炉外不受热，其内部仍为水。 由于汽水混合物的密度小于水的密度，于是就产生了一个流动压头，这个流动压头称为水循环动力，使管内工质产生流动。,2019年2月6日,60,自然循环原理,2019年2月6日,61,水循环回路 汽水混合物向上流动，经上联箱和汽水混合物引出管进入汽包。汽水混合物中的蒸汽进入汽包上部的汽空间，水流入汽包下部的水空间，并与送入汽包的给水一道再次进入下降管经下联箱分配到水冷壁内，完成一次循环，这种水循环称为自然循环。 自然循环锅炉：水和汽水混合物在蒸发设备的循环回路中的连续流动，利用自然循环原理设计制造的锅炉，称为自然循环锅炉。,2019年2月6日,62,自然循环锅炉 特点,主要特征是有一个直径较大的汽包 1 汽包使锅炉中各个受热面有明显的分界，汽水流动特性相应比较简单 2 推动力主要依靠水汽的密度差，蒸发受热面由许多垂直管子组成的水冷壁，可以尽量减少弯头减少流动阻力 3 汽包内部装有汽水分离装置，减少饱和蒸汽带水。 4 当负荷变化时，汽包水位及蒸汽压力的变化速度较慢，对机组的调节要求低一些但锅炉的启、停速度受到限制,2019年2月6日,63,强制流动原理,强制循环锅炉原理图 1汽包及内部装置； 2下降管； 3循环泵； 4下联箱； 5节流圈； 6水冷壁； 7省煤器； 8过热器,2019年2月6日,64,水循环系统部件,(1）汽包,2019年2月6日,65,汽包特点 汽包是锅炉的加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽。汽包中存有一定的汽、水，因而它有一定的蓄热能力。 在负荷变化时起蓄热器和蓄水器的作用，可以减缓汽压变化的速度。 汽包中设有蒸汽净化装置，它可保证蒸汽品质 汽包上还装有压力表、水位计和安全阀等，从而保证锅炉的安全工作。,2019年2月6日,66,（2）下降管,2019年2月6日,67,（3）联箱,2019年2月6日,68,三. 锅内装置及其蒸汽净化,1、基本概念 蒸汽污染：蒸汽中含有杂质的现象称为蒸汽污染。 排污：从锅炉中放出部分锅水并补充部分新鲜给水的方法叫排污。 2、解决方法 在汽包内安装汽水分离设备，可提高蒸汽品质,2019年2月6日,69,汽包内部装置,1汽包； 2旋风分离器； 3给水管； 4清洗装置； 5百叶窗分离； 6均汽孔板,定期排污是定时地从锅炉水冷壁的下联箱排放出部分锅水的方法。 连续排污的目的是不断地排除锅水中溶解的部分盐类物质。 锅炉连续排污不仅是工质损失，而且伴有热量损失。,2019年2月6日,70,中速磨煤机（辗辊式）,2019年2月6日,71,3制粉系统,制粉系统有直吹式和中间储仓式两类。 直吹式制粉系统是将磨煤机磨制的煤粉直接送入炉膛燃烧，因此要求磨煤量必须与锅炉燃煤量一致，配用中速磨煤机或风扇式磨煤机 中间储仓式制粉系统，先将磨制的煤粉储存在煤粉仓里，然后