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锅炉培训,常熟发电有限公司发电部 2010年2月,前 言,电厂中煤是怎样发电的？,首先煤在锅炉内燃烧释放化学能转为热能、即高温火焰，然后加热给水，通过给水的加热、蒸发、过热等连续过程，给水转变为高温高压蒸汽。 再由汽轮机将蒸汽的热能转变为高速旋转的机械能； 然后由汽轮机带动发电机将机械能转变为源源不断的向外界输送的电能 以上为火电生产的三个基本环节，分别由锅炉、汽轮机、发电机完成相应的能量转换过程。而锅炉、汽轮机、发电机也称为电厂的三大主机。 超链,专业知识介绍（1）,1，热工基础： 工质：（实现热能和机械能相互转化的工作物质）。要求：廉价、易得、无毒、无腐蚀水。 热力学第一定律能量守恒与转换。 热力学第二定律自然过程的方向性。 热力循环工质从某一状态经过一系列的状态变化过程，又回到原来状态的全部过程的组合。 水蒸汽特性：饱和温度、饱和压力 水蒸汽焓-熵图：等温、等干度、定容线群。 2，流体力学： 静压，绝对压力，表压力，负压；动压（毕脱管），流量、流速关系，文丘里管（流量测量）；连通器原理，水击。 3，传热学部分： 传导、对流、辐射、半辐射传热 ；逆流、顺流换热；换热器（表面式，混合式、蓄热式）；影响传热的因数（温度、面积、传热系数）。,专业知识介绍（2）,4，金属材料学 内力：物体内部某一部分与另外一部分之间相互作用的力。 应力：单位面积上的内力。 弹性变形，塑性变形，强度，持久强度，疲劳，蠕变；许用温度，低温腐蚀，长、短期超温爆管，热应力，热膨胀。 5，蒸汽动力循环和电厂热经济性： 基本热力循环朗肯循环（等压加热、绝热膨胀、等压凝结、绝热压缩),再热、给水回热（减少排汽损失）。 6，燃烧基本理论： 电煤成分分析 煤粉燃烧阶段：着火前准备、燃烧、燃烬。 完全燃烧条件：适当的空气、炉内足够高的温度、燃料和空气良好混合、足够的燃烧时间。 7，热工仪表及自动化： 测量：温度、压力、流量、水位、氧量的测量；变送器。 调节：被调量，被调参数；调节器基本调节过程，设定值、测量值、反馈值、输入、输出值；单、三冲量调节; 调节品质。 8，常用概念：氧量、过量空气系数，飞灰含碳、结焦（t2温度）、积灰，结垢，热偏差 。,简单调节介绍,锅炉的分类,按用途分类： 电站锅炉(发电) 工业锅炉(工业生产工艺用汽或供暖 )、 热水锅炉(民用采暖或供热) 按容量分类： 按时代和技术进步，锅炉机组容量以大、中、小的排序和分类在不断演变； 目前300mw以上的机组配置的锅炉为大容量锅炉,锅炉的分类,按蒸汽压力分类 ： 低压(p2.5pa) 中压(p3.9pa) 高压(p10.8pa) 超高压(p14.7pa) 亚临界压力(p16.818.6pa) 超临界及超超临界压力(p2540pa),锅炉的分类,按燃烧方式分类 火床炉 煤粉炉(四角燃烧、对冲燃烧、型火焰燃烧)、 旋风炉 流化床锅炉。 按蒸发受热面循环方式分类 自然循环、控制循环、直流锅炉、低倍率或复合循环,公司锅炉简介,型号：sg-1025/16.81-m870,本公司机组所配锅炉为上海锅炉厂有限公司引进美国燃烧工程公司（ce公司）的转让技术设计和改造的亚临界压力中间一次再热控制循环炉，采用单炉膛型露天布置，后烟井双烟道，四角切向燃烧，再热汽温挡板调节，平衡通风，全钢架悬吊结构，固态排渣，燃用烟煤。,锅炉总体构成,锅炉本体,辅助设备,包括燃挠器、炉膛、布置有受热面的烟 道，汽包、下降管、水冷壁、过热器、 再热器、省煤器及空气预热器等。,送风机、引风机、一次风机、给煤机、磨煤机、 除尘器及烟囱等。,锅炉各系统、流程介绍,一，汽水系统流程,1，一，二次汽流程简介。 2，水汽平衡。 （1），汽包作为水、汽分界点，水冷壁中汽水混合物进入汽包后进行汽水分离，蒸汽进入过热区段继续吸热，最后成为符合参数要求的过热蒸汽去汽轮机。 （2），汽包中的水和省煤器来的给水一起由炉外下降管经炉水泵后从水冷壁下部环形集箱进入水冷壁再吸热蒸发，形成汽水混合物进入汽包，形成循环。 （3），不考虑汽水损失的前提下，省煤器向汽包供的水在数量上等于汽水分离后去过热器的蒸汽量。进出平衡，该动态平衡使汽包水位维持在规定范围内。,锅炉各系统、流程介绍,一，汽水系统锅炉排污系统（附给水品质简介）,由给水带入锅炉中的各种杂质（主要为溶解盐类和浮渣）随着给水不断蒸发，除少量盐分被蒸汽带走，绝大部分留在锅水中，使炉水含盐浓度不断提高，影响蒸汽品质。为此就必须把一部分含盐量较高的锅水连续排出炉外，通过给水补入稀释，使锅水含盐浓度稳定在一定水平，所以在锅炉汽包设置连排系统，排污至连排扩容器。（考虑系统稳定性，目前排至定排，公质不回收） 炉内最低处还存在积聚沉渣，不能由连排排出，因此在锅炉水冷壁下集箱上设置定排管，进行定期短时排污，清除沉渣。排污至锅炉定排扩容器。,给水品质： 火电厂中水质优劣直接关系到机组的安全经济运行，天然水中含有很多杂质，如直接进入热力系统，会导致结垢、积盐、腐蚀，给设备、管道、阀门带来严重后果，所以需对锅炉给水进行净化处理。 大型机组对给水品质要求很高，通常对天然水进行无盐处理。即去除水中所有颗粒和溶解于水中的胶体、有机物、盐类。,锅炉各系统、流程介绍,二，制粉系统要点,中速磨煤机正压直吹式制粉系统： 1，制粉系统的作用是将原煤经干燥和碾磨后制成细度合格的煤粉送到锅炉燃烧器，以满足锅炉负荷的需求。 2，要求磨煤机出力与锅炉负荷相平衡，故磨煤机不能始终运行于其经济 出力区 3，煤炭的热值、水份和可磨度系数将影响到磨煤机的出力、功耗与运行方式；原煤灰份的大小与组 成将直接影响辗磨部件的使用寿命和维修费用；原煤挥发分的大小将影响到燃烧的着火稳定性和炉内 的燃烧工况，从而影响到过、再热汽温、配风方式和燃烧对煤粉细度的要求。 4，运行中要根据动态负荷要求即时调整进入磨煤机的冷、热一次风量，保证维持合适的磨煤机出口粉混合物温度。,锅炉各系统、流程介绍,燃烧器直流燃烧器,燃烧器四角切圆燃烧方式,锅炉各系统、流程介绍,三，风烟系统,锅炉风烟系统是指连续不断的给锅炉燃料燃烧提供所需的空气量，并按燃烧的要求分配风量送到 炉膛，在炉膛内为煤、油的燃烧提供充足的氧量，同时使燃烧生成的含尘烟气流经各受热面和烟气净 化装置后，最终由烟囱排至大气。 我厂锅炉风烟系统采用平衡通风，即利用一次风机、送风机和引风机来克服气流在流通过程中的 各项阻力。一次风机和送风机主要用来克服空气预热器、煤粉设备和燃烧设备等风道设备的系统阻力； 引风机主要用来克服受热面管束（过热器、再热器、炉膛后墙排管和省煤器等）、空气预热器、电除尘 器等烟道的系统阻力，并使炉膛出口处保持一定的负压。平衡通风不仅使炉膛和风道的漏风量不会太 大，而且保证了较高的经济性，又能防止炉内高温烟气外冒，对运行人员的安全和锅炉房的环境均有 一定的好处。,锅炉各系统、流程介绍,四，风烟系统作用,二次风系统： 作用：供给燃料燃烧所需的空气。 一次风系统： 作用：作为输送和干燥煤粉的介质，并供给燃料初期燃烧所需的空气。 烟气系统： 作用：是将燃料燃烧生成的烟气经各受热面传热后连续并及时地排至大气，以维持锅炉正常运行。,锅炉各系统、流程介绍,四，风烟系统流程,锅炉各系统、流程介绍,六，压缩空气系统简介,主厂房压缩空气系统的主要作用是向系统用户提供符合技术参数要求的压缩空气，以满足系统中如：阀门、仪表用气以及检修、吹扫等杂用用气。 经干燥净化装置净化后的压缩空气供仪表、阀门控制、油枪进退用。检修用的压缩空气不经过净化，直接由压缩空气母管供气。 压缩空气系统的运行是随着系统用户用气量的变化，空压机自动进行卸载、加载以调整、维持系统压力在既定值。,锅炉各系统、流程介绍,七，燃油系统简介（附微油系统简介） 1，油系统经过全面改造，目前使用轻油。（轻柴油） 2，轻油系统为母管制,进、回油管各一根从油库区接至四台锅炉,每台锅炉进、回油分别在母管上引出。正常运行一台轻油泵（变频）维持循环，母管压力由油泵房控制。（四台轻油泵2台工频2台变频） 3，轻油作为锅炉启动、停用时辅助用油，也作为日常运行中的异常情况下的助燃用油。 4，每台锅炉配三层油枪，每层4支。进、退油枪动力为热控压缩空气。有遥控和就地两种操作方式，油枪使用匹配的高能电子点火枪点火。 5，轻油易燃，投、退油枪应及时就地检查，防泄漏引起火险。 微油系统： 微油系统进、回油从本机组炉前油系统进、回油管接出，作为锅炉启动时磨启动的煤粉点火源。每角一支斜插于磨进炉膛一次风管内。流量为0kg/支，为正常油枪流量的/10，称为微油。 作用：锅炉点火启动时，为节省燃油降低启动成本而启动磨煤机暖炉，作为煤粉的点火源，维持其稳定着火，达到节油暖炉效果。,锅炉各系统、流程介绍,八，出渣系统简介 作用：将炉膛掉落的灰渣、焦块等通过捞渣机送入碎渣机破碎成小颗粒（直径4cm以下）由冲灰水排入渣池。炉膛冷灰斗底部a/b侧各配一台刮板式捞渣机、和滚辊式碎渣机。 锅炉两处水封： 作用：防止炉膛下部漏入空气，干扰炉内燃烧工况影响锅炉效率。 1，炉膛冷灰斗水封：布置于炉膛冷灰斗下部与渣斗结合处，为锅炉自由膨胀间隙所设。 2，捞渣机水封：布置于渣斗出口，捞渣机平台。a/b侧各一。 两处水封常注水，保持有效密封。捞渣机水封温度要求控制在60度，利于热焦、渣的冷激粒化。 水封注水水源：汽机冷升泵来水。 冲灰水：除灰系统至炉前冲灰水母管来。沿渣沟接若干冲灰枪，利用高速水流将渣粒冲至渣池。,锅炉各系统、流程介绍,九，辅助蒸汽系统 锅炉备汽联箱汽源由汽机备汽联箱来，用于空预器吹灰、电除尘灰斗加热、锅炉减温水伴热、热工仪表伴热、b磨暖风器。（#1炉多一路生活用汽，去食堂） 要点：操作时注意暖管，防止水冲击。 十，吹灰系统简介 吹灰介质： 1，由锅炉前屏引出吹灰蒸汽母管，经节流减压后作为吹灰气源。用于炉膛、烟道吹灰、空气预热器吹灰。 2，锅炉辅助蒸汽系统（备汽）：用于启、停炉时空气预热器吹灰。 3，锅炉杂用压缩空气：用于尾部烟道声波吹灰器。 作用：1，清除受热面表面所积灰垢，增强传热。 2，定期吹扫，防大块灰渣形成，塌落影响燃烧和设备安全。 3，启、停阶段使用油枪，煤油混烧状态下防止空预器受热面积聚油灰燃烧影响安全及损坏设备。,锅炉各系统、流程介绍,十一，除尘系统简介 设置原因：煤粉燃烧产生大量小颗粒粉尘，不经处理直接排放大气将造成污染环境。 设备：f202型双室三电场静电除尘器。（效率99%以上） 流程：a/b空预器出口烟气分两路进a/b电除尘器（进口有联络烟道相通），分别流经一、二、三电场除去烟气中粉尘，净烟气分别进入a/b吸风机后再经过烟气脱硫后排入烟囱进大气。电场收集的粉尘经下部灰斗排出，通过气力或液力除灰设备去灰库或灰场。 作用：1，去除烟气中粉尘，保护环境。 2，减少吸风机设备磨损。,锅炉各系统、流程介绍,十二，热膨胀系统 锅炉本体采用全悬吊结构，使锅炉本体的每个部分能够比较充分的热膨胀，大大地减少了由于热膨胀受阻而产生的热应力。 锅炉在启动低负荷、满负荷和停炉工况下温度的分布是不一样的。因此，锅炉的自然热膨胀中心是随着工况的变化而变化的。为了进行比较精确的热膨胀位移计算，以便进行系统的应力分析和密封设计，需要有一个在各种工况下都保持不变的膨胀中心，作为热膨胀位移计算的零点，这个膨胀中心就是所谓的人为的膨胀中心 目的：将最大膨胀值在设计中加以考虑以避免相邻零件的相互冲突。 附：膨胀节 风粉管道等低压长管道考虑到金属热膨胀而设置的吸收膨胀（或收缩）量的装置，一般为波形设计。,锅炉各系统、流程介绍,十三，疏放水系统 锅炉启动阶段相应受热面暖管、停用后放水。排放至锅炉定排扩容器。设一、二次门，开启时先开二次门，再开一次门，关闭时相反，保证二次门严密。 锅炉停用后的热炉放水操作应按照规定温度进行，放水时锅炉禁止通风，防止冷却速度过快损坏设备。 十四，汽水系统空气门 启动阶段汽水系统排空气，停用后系统卸压放水。设一、二次门，开启时先开二次门，再开一次门，关闭时相反，保证二次门严密。,阀门介绍,安全门： 防止防止锅炉超压超压引起设备损坏，锅炉上安装了安全阀，当锅炉压力超过一定值时，其安全阀能突然起跳至全开，自动对锅炉进行泄压，并且为了减少蒸汽排放的损失，当锅炉压力恢复至正常或稍低的压力后，安全阀将自动关闭。 本厂配用型式：弹簧式、电磁式 隔绝门：截止门、闸板阀、 调整门：电动调整门、气控调整门。 逆止门：主给水逆止门、油枪吹扫系统逆止门。 截止、逆止门：炉水泵出口门。 制粉、风烟系统挡板：隔绝、调整,锅炉设备及原理,一，汽水系统受热面,1，省煤器：位于尾部烟道，起降低烟气温度，加热给水，代替部分蒸发受热面作用。对流吸热，蛇形管布置。材质：20g。 2，水冷壁：蒸发受热面，垂直上升布置，吸收火焰辐射热，完成给水的吸热蒸发，保持合适的炉膛出口温度。出口为汽水混合物，引入汽包进行汽水分离。材质：20g。(超链) 3，汽包：汽水分界点，对由水冷壁引入的汽水混合物进行汽水分离，饱和蒸汽送过热器继续加热；分离下的饱和水汇同省煤器送入汽包的给水一起由汽包下部引出，经炉水泵增压后再进入水冷壁吸热。结构介绍 4，过热器：作用就是将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，根据过热器的传热方式可分为对流、辐射和半辐射式。 本厂过热器布置：顶棚过热器、包覆过热器、低温过热器、大屏（前屏）过热器，后屏过热器、高温过热器。 5，再热器：将汽机高压缸排汽引入锅炉再次升温，去汽机中、低压缸做功。作用：1，提高了循环效率。 2，提高了低压缸排汽湿度，改善末几级叶片工作环境。(链至总图),锅炉设备及原理,一，汽水系统炉水泵,锅炉设备及原理,离心风机工作原理： 高速旋转的叶轮中，空气在离心力作用下沿叶片间通道向外缘运动（被甩向叶轮出口），速度、压力增加，沿切向流出蜗壳，进入系统。叶轮中心形成负压区，吸入外界新空气。随叶轮不断转动，源源不断的空气进入风机，被升压，获得能量，满足锅炉所需一次风的要求。 特点：进风方向与出风方向垂直。出口压力高，结构紧凑，但效率低于轴流风机。,二，风烟系统一次风机（静叶可调离心风机） 作用：1，作为输送煤粉的动力。 2，保证合适的风粉混合浓度，提供煤粉初期燃烧供氧。,锅炉设备及原理,二，风烟系统离心风机性能曲线（一次风机）,锅炉设备及原理,二，风烟系统送风机（动叶调节轴流风机） 作用：1，二次热风经燃烧器的各风门后进入锅炉，送入燃料燃烧所需要 的空气量，保证完全燃烧。 2，送风与一次风配合保证稳定、良好的炉内燃烧条件。 性能：运行高效区宽，性能仅次于变速调节。,锅炉设备及原理,流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在电机的驱动下旋转时，旋转的叶片给绕流流体一个沿轴向的推力（叶片中的流体绕流叶片时，根据流体力学知道，流体对叶片作用有一个升力，同时由作用力和反作用力相等的原理，叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向相反的力，即推力），此叶片的推力对流体做功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶片连续旋转即形成轴流式风机的连续工作。 动叶调节轴流风机的变工况性能好，工作范围大。因为动叶片安装角可随着锅炉负荷的改变而改变，既可调节流量又可保持风机在高效区运行。轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机。,二，风烟系统轴流风机工作原理,锅炉设备及原理,二，风烟系统送风机性能曲线,锅炉设备及原理,二，风烟系统吸风机（子午加速轴流风机,静叶调节） 作用：1，带走燃料燃烧形成的烟气 2，建立合适的炉膛负压，保证烟气系统不吸空气，不冒烟气。 性能：气体获得动能较多，效率低于动调轴流风机左右。小流量运行易进入喘振区，工作不稳定。,锅炉设备及原理,二，风烟系统吸风机性能曲线,锅炉设备及原理,二，风烟系统吸风机运行特性曲线,锅炉设备及原理,风机并列运行工作点简单介绍（离心风机）,hab风机特性曲线 h1b风机特性曲线 h2a风机特性曲线 r 管道特性曲线 红色线ab风机并 列运行曲线,锅炉设备及原理,二，风烟系统火检风机及微油火检风机,火检风机： 形式：离心风机 作用：两台火检冷却风机，利用空气来冷却燃烧器的火焰检测探头。 两台风机互为连锁。 微油点火火检风机： 形式：离心风机 作用：两台火检冷却风机，启动时当使用微油系统时，用来对b磨炉膛入口四角一次风管内的微油枪火焰检测探头进行冷却。 两台风机互为连锁。,锅炉设备及原理,作用： 是利用锅炉尾部的烟气热量来加热燃烧用的空气的一种热交换装置。 在近代火力发电站中，一般都利用汽轮机抽汽来预热给水。采用多级给水加热器，给水预热温度不断提高（我厂mcr工况给水温度262 ）。导致省煤器的进口水温较高，它将无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度，然而冷空气温度低，因此可以用空气预热器来达到吸收排烟中热量的目的。 由于它工作在烟气温度最低的区域，回收了烟气热量，降低了排烟温度，因而提高了锅炉效率。同时由于燃烧空气温度的提高，有利于燃料着火和燃烧，减少了不完全燃烧损失。,二，风烟系统空气预热器,锅炉设备介绍空气预热器结构1,锅炉设备介绍空气预热器结构2,锅炉设备介绍空气预热器附属结构,上、下轴承润换油站： 上轴承为导向轴承，下轴承为支持轴承，各自油站起轴承润滑、散热作用，轴承转速低，本身发热量有限，主要带走由预热器高温部分传导给轴承的热量。 油泵为三螺杆泵，容积式，油站启动前检查系统阀门全开。 w125减速箱： 空预器主、辅电机共用一台减速箱。预热器转速1.17rpm，在使用辅机时转速为使用主机时约1/4。 减速箱设计为自然散热，由于夏天气温高，目前已加装减速箱冷油器，冷却水取工业水。,锅炉设备及原理,电除尘器主要由两大部分组成。一部分是产生高压直流电的高压整流柜装置和低压控制装置，俗称电气部分，另一部分是电除尘器本体。烟气在本体内完成净化过程。 工作原理：静电除尘器的工作原理是利用高压直流不均匀电场使烟气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电粉尘在电场力作用下与气流分离向极性相反的极板或极线运动，荷电粉尘到达极板或极线时由静电力吸附在极板或极线上，通过振打装置使粉尘落入灰斗从而使烟气净化。 本厂电除尘器内负极元件为金属螺旋线。是放电电极。正极由c型极板组成，是集尘电极。,二，风烟系统电气除尘器（f202双室三电场）,锅炉设备及原理,二，风烟系统静电除尘器的工作原理示意,锅炉设备及原理,1，润滑油系统： 原理同风机油站，提供变速箱齿轮、各轴承等旋转部件的润滑、散热。 油泵为螺旋泵（容积式油泵），电机为双速电机（接线式）。 附：容积式泵与风机注意点： 启动时系统阀门全开，严防超压。,三，制粉系统磨煤机油系统,运行调整,锅炉的调节控制机组运行方式,1，协调控制方式 这是机组正常运行方式。机组负荷指令（即功率指令）同时送给锅炉和汽机，以便使输入给锅炉的能量能与汽机的输出能量相匹配。协调控制分以下两种状态。 (1)tfb:汽机控制主蒸汽压力，锅炉控制机组负荷。 特点：机组参数相对稳定，但对电网负荷要求反映慢。 (2)bft:炉锅控制主蒸汽压力，汽机控制机组负荷。 特点：负荷响应快，能充分利用锅炉蓄热，但参数稳定性不如tfb。 目前一般要求正常使用bft的协调运行方式。异常情况切tfb。,运行调整,锅炉的调节控制机组运行方式,2，锅炉主控自动、汽机主控手动 在这种运行方式下，机组负荷通过操作人员手动改变汽机主控输出来改变。锅炉通过主汽压力变化自动调整燃料。 3，锅炉主控手动、汽机主控自动 在这种运行方式下，锅炉燃料变化引起主蒸汽压力变化，汽机按照设定主汽压自动改变出力，维持主汽压不变，机组负荷由锅炉燃料量决定。 4，锅炉主控手动、汽机主控手动 这种运行方式下，机组负荷由锅炉燃料量决定，燃料量变化后主汽压力的稳定由汽机操作人员手动控制。 agc方式： 机、炉主控均投入且agc投入（自动发电系统） 机组负荷由电网调度直接发出功率指令，机组按其指令在预设的负荷变化速率和负荷上、下限之间自动增、减负荷，满足电网需求。,运行调整,锅炉的调节控制汽包水位自动控制方式,单冲量控制： 锅炉启动初期，给水由主给水旁路阀控制阶段，可使用汽包水位自动控制。设定汽包水位目标值且对照设定值与实际汽包水位基本无偏差时将主给水旁路阀自动投入，此时即为单冲量控制。主给水旁路阀的开度仅由汽包水位设定值与实际值的偏差决定，正偏差自动关调门反之开调门。 三冲量控制： 汽包水位的控制以水位偏差信号为主，同时引入给水流量和主蒸汽流量信号辅助控制，考虑了汽包工质进出平衡，提高了调节品质。 1，主给水阀三冲量控制： （1）锅炉启动中后期，当汽包产气量较大时，主给水调门有一定开度时，解除旁阀自动，视汽包水位设定值与实际汽包水位基本无偏差时将主给水阀自动投入。 （2）锅炉正常运行时投入主给水阀自动时也为三冲量控制。