锅炉基础知识课件

锅炉基础知识,国泰化工锅炉专业培训课件郝仁峰,第一章基本知识,第二章燃料,第三章锅炉热损失,第四章燃烧原理及燃烧设备,第五章锅炉本体设备,退出,锅炉基础知识,1.1概述,1.2锅炉的工作过程,1.3锅炉基本特性,1.4锅炉房设备的组成,返回,第一章基本知识,1.5热学基本概念,1.1概述,发电厂锅炉部分示意图,第一章,1.1概述,一、什么是锅炉生产蒸汽或热水的换热设备任务：安全可靠、经济有效的把燃料（煤、油、天然气等）的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，以生产热水或蒸汽。锅炉设备中，吸热的部分称为锅，产生热量的部分称为炉。,第一章,1.1概述,第一章,1.1概述,第一章,1.1概述,二、锅炉的分类1根据用途的不同分为：电站锅炉在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电工业锅炉用于工业及采暖动力锅炉驱动蒸汽动力装置2按载热工质的不同分为：蒸汽锅炉热水锅炉,第一章,1.1概述,3按燃用燃料分为：燃煤锅炉燃油锅炉燃气锅炉废热锅炉太阳能锅炉垃圾锅炉4按燃烧方式分；室燃炉、层燃炉、沸腾炉等5按出口介质压力分；低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力6按锅炉容量大小分；220、220-410、6707按介质循环方式分；自然、强制、复合、直流8按组装方式分；9按排渣方式分,第一章,1.2锅炉的工作过程,1.燃料的燃烧过程：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程高温烟气给煤斗燃料（煤）炉排面（燃烧室）挡渣器（入灰渣斗）空气在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件：高温环境必需的空气量及空气与燃料的良好混合燃料的供应及灰渣和烟气的排放,第一章,1.2锅炉的工作过程,2.烟气向水(汽等工质)的传热过程辐射辐射+对流对流高温烟气水冷壁过热器（凝渣管）对流管束对流尾部受热面(省、空)除尘引风机烟囱3.工质(水)的加热和汽化过程蒸汽的生产过程1）给水：水省煤器汽包(预热）2）水循环：汽包下降管下集箱水冷壁（蒸发）3）汽水分离4）过热汽包过热器用户,第一章,1.3锅炉基本特性,一、锅炉容量1蒸发量：锅炉每小时所产生的蒸汽流量2额定蒸发量：锅炉在额定参数(压力、温度)和保证一定热效率下，每小时最大连续蒸发量(产热量)，单位t/h二、蒸汽参数1蒸汽参数锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压)和温度，单位MPa;。,第一章,1.3锅炉基本特性,三、锅炉型号表示方法工业锅炉型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。,第一部分：表示锅炉型式，燃烧方式和蒸发量，共分三段：第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式；第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式；第三段用阿拉伯数字表示蒸发量。,第一章,1.3锅炉基本特性,第二部分：表示蒸汽(或热水)参数，共分两段，中间一斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水)温度，第三部分：表示燃料种类，以拼音字母和罗马字分别代表燃料类别和分类。举例：SHL10-1.25/350-W:双锅筒横置式链条炉排锅炉，额定蒸发量为10t/h，额定压力为1.25MPa，出口过热蒸汽温度为350，燃用类无烟煤的蒸汽锅炉。电站锅炉的型号常用下列形式表示：制造厂家-锅炉容量/过热蒸汽压力-过热蒸汽温度/再热蒸汽温度-锅炉设计序号电站锅炉型号常用下列形式表示：DG-670/13.7-540/540-8UG100/3.82M2BG35/39-M1,第一章,1.4锅炉房设备的组成,一、锅炉房设备包括锅炉本体及其辅助设备。锅炉本体设备包括：汽锅（汽包、水冷壁、管束、下降管、联箱）、炉子（煤斗、炉排、炉膛、挡渣器、送风装置）、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器。二、锅炉房辅助设备1运煤、除灰渣系统2送引风系统3水、汽系统(包括疏水、排污系统)4仪表控制系统,第一章,1.4锅炉房设备的组成,第一章,1.5热学基本概念,1.什么是温度？温度的单位有几种？答：从宏观上讲，物体冷热的程度称为温度。从微观上讲，分子运动激烈的程度称为温度。温度常用的单位有三种：（一）摄氏温度（）（二）华氏温度（F）tF=9/5tC+32F（三）开氏温度（K）TK=tC+273.15K2.什么是压力？常用的压力单位有几种？答：物理学中的压力是指垂直作用在物体表面的力，我们锅炉行业所指的的压力实际上是物理学中的压强，即物体单位面积上所受到的垂直的力称为压力。常用的单位有：工程压力kgf/cm2现在统一采用法定计量单位，压力的单位是Pa（帕斯卡）1工程压力=9.80665104Pa0.1MPa,第一章,1.5热学基本概念,3.什么是正压，负压，表压力，绝对压力？答：如果压力高于大气压力，则是正压。如果压力低于大气压力则是负压。压力表所指的压力为表压力。表压力与大气压力之和则是绝对压力。4.什么是密度？什么是比体积？答：单位体积的物体所具有的质量称为密度。常用单位是g/cm3;t/m3;kg/m3单位质量的物体所具有的体积为比体积。常用单位是m3/kg。密度与比体积互为倒数,第一章,1.5热学基本概念,5.什么是汽化？什么是蒸发？什么是沸腾？蒸发和沸腾有何共同点和区别？答：液体（水）变成蒸汽的过程为汽化。在水的表面进行的汽化过程称为蒸发。在水的内部产生汽泡的剧烈的汽化过程称为沸腾。蒸发和沸腾都是水变成蒸汽的过程，这是两者相同的地方。蒸发是在水表面进行的汽化，在常温下也可能发生。而沸腾是在水内部进行的汽化，只能在等于对应压力下的饱和温度下进行。,第一章,1.5热学基本概念,6.什么是饱和温度？为什么饱和温度随着压力的增加而提高？答：水在一定压力下，沸腾时的温度称为饱和温度，饱和温度和压力是一一对应的，饱和温度随压力的增加而提高。饱和温度下的水称为饱和水。水中的水分子要克服水分子之间的引力和外界的压力才能逸出水面。当外界压力越来越大时，水分子需要较大的动能才能逸出水面，而温度就是分子运动激烈的程度，所以随着压力的增加，饱和温度提高。,第一章,1.5热学基本概念,7.什么是凝结？什么是露点？答：水蒸汽凝结成水的过程称为凝结。水蒸气凝结成水的过程中放出潜热，其数值与对应压力下的汽化潜热相等。水蒸气凝结成水的最高温度称为露点。水蒸气的露点决定于水蒸气的分压力。露点随着水蒸气的分压力提高而升高。当气体全部是水蒸气时，露点就等于对应压力下的饱和温度。8.什么是饱和水蒸气？答：在一定的压力下，水沸腾时产生的蒸汽称为饱和水蒸气，或温度等于对应压力下饱和温度的蒸汽的蒸汽称为饱和蒸汽。9.什么是汽化潜热？在一定的压力下，每千克饱和温度的水变成饱和蒸汽随需要的热量称为汽化潜热，单位是kj/kg微观上，水分子和蒸汽分子是一样的，水分子逃离水面变成蒸汽分子需要吸收能量，这个能量就是汽化潜热。,第一章,1.5热学基本概念,10.什么是过热蒸汽？什么是过热度？11.什么是临界压力？22.1MPa，374.1512.传热有几种方式？13.什么是比热？kj/（kg）14.什么是焓？kJ/kg15.什么是标态？16.什么是热力状态参数？用来描述热力系统状态宏观量，称为热力状态参数，简称参数。压力、温度、比体积等,第一章,返回,2.1燃料的化学成分及其性质,2.2煤的燃烧特性,2.3锅炉燃料,返回,第二章燃料,2.1燃料的化学成分及其性质,第二章,一、燃料的化学成分及其性质燃料可燃基：高分子化合物，成分C、H、O、N、S惰性基：多种矿物质灰分1碳(C)：主要的燃烧成分，约占5095%，kJ/kg。纯碳燃点高，燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在.2氢(H)：重要的燃烧成分，燃烧中最有利的元素煤中约占26%，kJ/kg。十分容易着火，燃烧迅速，易爆。液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之十几到几十不等，燃烧时易析出碳黑而冒黑烟。3硫(S)：是燃料中的有害成分，约占可燃成分的0.18%，9050kJ/kg，燃烧后的产物是,2.1燃料的化学成分及其性质,SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。1）SO2、SO3排放造成大气污染2）锅炉尾部受热面造成低温腐蚀4氧和氮氧和氮是不可燃成分。含氧量随煤化程度增高而明显减少。泥煤约占35%，无烟煤12%氮主要以有机氮形态存在，约占0.32.5%。高温燃烧生成NOx，有害。,第二章,2.1燃料的化学成分及其性质,5水分(Water、Moisture)：燃料中的主要杂质，约占560%。1）水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽，对燃烧不利；2）在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸，造成低温腐蚀；堵灰（空预器）3）堵煤仓、给煤机，影响运行4）效率6灰分(Ash)燃料中主要不可燃的矿物杂质成分，1050%与成煤条件、开采方式、运输条件1）可燃物减少，着火困难，灰渣量增加，运行操作繁重；2），炉内易结渣，使受热面传热恶化，3）,第二章,2.2煤的燃烧特性,煤的燃烧特性一、煤在炉内加热燃烧过程1预热和干燥2挥发物的逸出3焦炭的形成4灰渣的形成二、煤的工业分析1.水分(Mt)内在水分外在水分2挥发分(Vdaf)失去水分的干燥煤样，在隔绝空气的条件下加热到一定温度时，析出的气态物质的百分含量。1）挥发分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃气体和少量O2、CO2和N2组成；2)挥发分是煤分类的主要依据,第二章,2.2煤的燃烧特性,3)煤中挥发分逸出后，如与空气混合不良，在高温缺氧条件下易化合成难以燃烧的高分子复合烃，产生碳黑，造成大量黑烟，3灰分(Aad)焦炭燃烧后的残留物质4固定碳(FCad)焦炭中的可燃物质，焦炭燃烧主要是固定碳的燃烧,第二章,2.2煤的燃烧特性,三、焦炭的性质焦结性焦炭煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后固体残余物质。焦结性由于煤种不同，焦炭的物理性质、外观等各不相同焦结性状1焦炭结构特征1）粉状2）粘结3）弱粘结4）不熔融粘结5）不膨胀熔融粘结6）微膨胀熔融粘结7）膨胀熔融粘结8）强膨胀熔融粘结,第二章,2.2煤的燃烧特性,2焦结性对层燃炉燃烧过程的影响1）粉状焦炭堆积紧密，妨碍空气流动烟气流速过大，易被气流携带，形成火床火口；烟气流速过小，燃烧通风不畅，易从通风孔隙中漏入灰坑2）强焦结性煤挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片内部固定碳难于空气接触而燃尽；燃烧层通风不畅四、灰分的熔融特性灰熔点灰分：焦炭燃烧后的残留物质。灰分的组成：SiO2、Al2O3、各种氧化铁、CaO、MgO、K2O、Na2O等，不是单一物质，无固定熔点，采用角锥法测定特征温度,第二章,2.2煤的燃烧特性,t1变形温度：测试角锥开始变园或弯曲时的温度1.t2软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度t3流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度,易熔性灰分2.可熔性灰分难熔性灰分3为避免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时，,第二章,2.2煤的燃烧特性,五、煤的可磨性衡量煤的机械强度的特性可磨性系数：以风干状态下的硬质标准煤（一般以难磨的无烟煤Kkm=1为基准）与待磨煤在相同颗粒度的情况下，磨制成相同细度的煤粉，各自电耗量之比。为易磨煤为难磨煤六、发热量1燃料的发热量Q：单位质量的固体、液体燃料，在完全燃烧时所放出的热量(kJ/kg)；单位容积的气体燃料在完全燃烧时所发出的热量（kJ/Nm3）2高位发热量：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，含所生产水蒸汽汽化潜热，(kJ/kg),第二章,2.2煤的燃烧特性,3低位发热量：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，扣除随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量，(kJ/kg)水分来自：H与氧的反应；燃料中的含水量Wy,4标准煤国际上法定的能量折算单位，即29308kJ/kg5折算灰分和折算水分在讨论杂质(水分、灰分)对锅炉工作的影响时,使用其折算值更合理,第二章,2.2煤的燃烧特性,1）折算水分煤低位应用基发热量中每4186.8kJ热量所对应的水分。%；为高水分燃料2）折算灰分煤低位应用基发热量中每4186.8kJ热量所对应的灰分%；为高灰分燃料3）折算硫分煤低位应用基发热量中每4186.8kJ热量所对应的硫分%；为高硫分燃料,第二章,2.2煤的燃烧特性,6发热量作为煤种细分类的依据之,下面是发电用煤分类,第二章,2.3锅炉燃料,第二章,2.3锅炉燃料,一、煤炭分类介绍各种煤的特性1.褐煤2.烟煤3.贫煤4.无烟煤,第二章,3.1固体不完全燃烧热损失,3.2气体不完全燃烧热损失,3.3排烟热损失,返回,第三章锅炉热损失,3.4散热损失,3.5其它热损失,3.2固体不完全燃烧热损失,第三章,1燃料特性对q4的影响当燃用灰分含量高和灰分熔点低的煤时，它的固态可燃物被灰包裹，难以燃尽，灰渣损失大。当燃用挥发物低而焦结性强的煤时，燃烧过程主要集中在炉排上，燃烧层温度高，较易形成熔渣，阻碍通风，既加重司炉拨火的工作量，又增加灰渣损失。当燃用水分低，焦结性弱而细末又多的煤时，特别是在提高燃烧强度而增强通风的情况下，飞灰损失就增加。,2燃烧方式对q4的影响：不同燃烧方式的q4数值差别很大，如机械威风力抛煤机炉的飞灰损失就较链条炉大。煤粉炉没有漏煤损失，但它的飞灰损失却比层燃炉大得多。沸腾炉在燃用石煤或煤矸石时，飞灰损失将更大。,3.2固体不完全燃烧热损失,3炉子结构对q4的影响层燃炉的炉拱，二次风以及炉排的大小，长短和通风孔隙的大小等对燃烧都有影响。如炉排的通风孔隙较大面又燃用细末多的燃料时，漏煤损失就会有较大的增加。煤粉炉炉膛的高低、燃烧器布置的位置等也对燃烧有影响。如炉膛尺寸过小，烟气在炉内的流程及停留时间过短，燃料来不及燃尽而被烟气带走，使飞灰损失增大。,4锅炉运行工况对q4的影响运行时锅炉负荷增加，相应地穿过燃料层和炉膛的气流速度迅速增加，以致飞灰损失也加大。此外，层燃炉运行时的煤层厚度、链条炉炉排速度以及风量分配，煤粉炉运行时的煤粉细度及配风操作等对q4也有影响。过量空气系数对q4也有影响，如太低，q4会增加，而随稍增，则q4会有所降低。,第三章,3.3气体不完全燃烧热损失q3,一、气体不完全燃烧热损失的形成q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃气体未燃烧放热就随烟气排出所造成的。,二、影响因素,1炉子结构的影响炉膛高度不够或炉膛体积太小，烟气流程过短，使烟气中一些可燃气体未能燃尽而离开炉子，增大q3损失。当炉内水冷壁布置过多时，会使炉膛温度过低，不利于燃烧反应，也会增大q3损失。,2燃料特性的影响一般挥发份高的燃料，在其它条件相同时，q3损失相对要大一些。,3燃烧方式的影响炉子的过量空气系数、二次风的引入和分布以及炉内气流的混合与扰动等都影响q3的大小。a取得过小；a取得过大；层燃炉燃料层过厚；当负荷增加时,第三章,3.4排烟热损失,排烟热损失：是指由排烟所带走的热量损失，烟气离开锅炉排入大气时，其温度比进入锅炉的空气温度高很多。,一、形成及其影响因素影响排烟热损失的主要因素是排烟温度和排烟容积,1排烟温度排烟温度越高，排烟热损失越大。一般排烟温度每提高1215，q2将提高1%。排烟温度过低经济上是不合理的，甚至技术上是不允许的。（1）因尾部受热面处于低温烟道，烟气与工质的传热温差小，传热较弱，若排烟温度降得过低，传热温差也就更小，换热所需金属受热面就大大增加。（2）为了避免尾部受热面的腐蚀，排烟温度也不宜过低。当然用含硫分较高的燃料时，排烟温度相应要高一些。,因此必须根据燃料与金属耗量进行技术经济比较来合理确定排烟温度。供热锅炉的排烟温度在150200范围内。,第三章,3.4排烟热损失,2排烟容积影响排烟容积大小的因素有炉膛出口过量空气系数，烟道各处漏风量及燃料所含水分。如炉墙及烟道漏风严重，过量空气系数大，燃料水分高，则排烟容积就大，排烟损失就增加。为了减少排烟损失，必须尽力设法减少炉墙烟道各处的漏风，在锅炉安装施工时应重视炉墙，烟道等砌筑的严密性。,3锅炉最佳过量空气系数的确定炉膛出口过量空气系数的大小，应注意到它不仅与q2有关，还与q3、q4有关。减小出口过量空气系数，q2可以降低，但q3、q4会增加。所以合理的值应使q2、q3、q4三项热损失的总和最小，即：所对应的出口过量空气系数,第三章,3.5散热损失,一、形成(1)炉墙砌制质量及保温材料的性能(2)层燃炉操作情况，如拨火、观火、清炉、投煤等,二、影响因素炉体表面积炉体表面温度炉墙结构形式（光管式比水膜式大）炉墙保温层性能周围环境温度锅炉负荷大小,第三章,3.6其它热损失,一、组成%,二、灰渣物理显热损失,由于锅炉中排出的灰渣及漏煤的温度一般在600800造成的热损失。层燃炉：；煤粉炉：固态排渣当，液态排渣：；沸腾炉：kJ/kg%,第三章,3.6其它热损失,三、冷却热损失,是锅炉冷却部件所用的冷却水未进入锅炉汽水系统时造成的热损失。%式中：Hlq：面向炉膛的水冷面积；m2；116103：无测定数据时，假定每m2水冷面积所吸收的热量，W/m2Qgl：锅炉每小时有效吸热量，W。煤闸门冷却水，一般采用循环水，未进入锅炉汽水系统。此损失属于冷却损失。,第三章,第四章燃烧原理及燃烧设备,4.1燃料燃烧的基本概念,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,返回,4.4循环流化床,4.1燃料燃烧的基本概念,第四章,锅炉燃烧是个复杂的化学物理过程，其影响因素很多。在燃烧技术中，把从氧和燃料可燃物质的混合，发光放热的剧烈氧化反应现象，称为燃烧。燃烧四要素：可燃物、着火源、足够的时间、空气、,一、燃烧设备的分类,1.层燃炉固体燃料被层铺在炉排上进行层状燃烧的炉子，如：手烧炉、链条炉、抛煤机炉等；2.室燃炉燃料呈雾状细颗粒随空气喷入炉内呈悬浮状燃烧的炉子，如：煤粉炉、油炉、气炉等；3.沸腾炉燃料被气流托起携带呈上下翻滚沸腾状燃烧的炉如：流化床、鼓泡床、循环流化床、增压流化床等；,4.1燃料燃烧的基本概念,着火前的热力准备阶段；挥发份着火与焦炭的燃烧阶段灰渣形成及燃尽阶段。,二、固体燃料的燃烧过程1.燃料燃烧的几个阶段：,2.燃料完全燃烧的必备条件,保持一定的高温环境；供给足够而适度的空气量，并确保燃料与空气有良好的接触和充分混合的氛围；燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,一、链条炉1链条炉的构造,1）链条炉排有效长度：煤闸门到除渣板的炉排长度，实际参与燃烧的炉排有效面积的深度。2）防焦箱：纵向安装在炉膛两侧，一般嵌入炉墙，一般贴近运动着的炉排，主要作用有：,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,2.链条炉排结构型式,鳞片式：链带式：,3.链条炉燃烧层结构及其特性,(1)煤在链条炉排层面上，燃料燃烧层的各个燃烧阶段分界面与炉排面有一定的倾斜角。,(2)煤在排层面上的燃烧过程分四个燃烧区段：,新煤预热、干燥区(距煤闸门200300mm范围内)挥发份逸出着火、焦炭形成区；,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,焦炭燃烧区：a焦炭氧化燃烧区；b焦炭燃烧还原区；灰渣形成、余燃、冷却区（在挡渣器尖端之前400500mm范围内）。,(3)新煤进入炉内呈“单向引火”，燃用低挥发份的煤，必须借助于炉拱加强着火，其煤种适应能力差。,单面引火：双面引火：机械化操作：,(4)机械化连续上煤，克服了手烧炉间断上煤的周期性；(5)沿炉排有效长度方向的上方空间气体成分变化情况（呈不均匀的变化）。,4.链条炉燃烧改善措施：,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,1）分段送风：a-b曲线为统仓送风时炉内空气量分布情况；c-d曲线为链条炉燃烧理论空气量分布情况；虚线为链条炉分段送风后各个燃烧区段实际空气量分布情况。,4.链条炉燃烧改善措施：,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,(2)链条炉炉拱的作用,链条炉前拱（点火拱）主要将炉内火焰和高温烟气的辐射热聚集于炉排前端的新煤区，加速新煤着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火形成的完成；并和后拱形成喉口，加速炉内高温烟气的扰动。链条炉后拱主要利用炉膛负压，有效地将炉排后端上方空间的高温烟气流和过量空气流导向燃烧中心，在喉口形成高速旋涡流，将烟气中灼热的焦炭粒子抛撒到新煤层面上，形成“火雨”加速新煤的引燃；同时，使烟气中的焦炭粒子和CO延长了在炉内的燃烧时间，与过量氧充分混合完全燃烧。,(3)炉拱设置原则,对劣质烟煤：低而长的后拱和高的前拱相结合对难着火的无烟煤：同上，且是唯一选择,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,对挥发分高，热量高的烟煤和部分褐煤：采用短而较高的前拱对于难燃煤（无烟煤、贫煤、发热量低的劣质煤）：除设置前拱外，还需采用低而长的后拱,3）增设二次风：,作用:,链条炉二次风(热空气、蒸汽)一般布置在前、后拱喉口部位向下倾斜510（严禁二次风在有效射程内直接吹射到煤的燃烧层面上），主要用来加速炉内高温烟气的扰动：使烟气中的焦炭粒子和CO延长了在炉内的燃烧时间，与过量氧充分混合完全燃烧降低、提高；调节控制炉内高温烟气流动力场，改善炉膛充满度，防止水冷壁局部结渣及局部烟气短路，造成升高，增大。,当燃用低挥发份优质烟煤时，二次风一般布置在后拱，除加速炉内高温烟气的扰动外，还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向前拱区，加速新煤着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火。,当燃用高挥发份优质烟煤时，二次风一般布置在前拱，除加速炉内高温烟气的扰动外，还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向燃烧中心，防止前拱区的新煤提前着火、引燃；,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,二次风的风压一般为20004000Pa；二次风的风量及风速：,二次风的布置方法和原则:前墙布置产生旋转四角切园,5链条炉的运行1）燃料性质对链条炉燃烧的影响,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,5链条炉的运行1）燃料性质对链条炉燃烧的影响,(1)煤的粒度：堆积，通风阻力(2)煤的粘结性：通风(3)水分：与着火燃尽的关系(4)灰分：灰熔点,2）链条炉的燃烧调节出力主要取决于燃料层厚度、送风量和炉排速度。,(1)燃料层厚度的调节：100150mm(2)给料速度(3)送风量调节：对适应负荷的变动最为灵敏当锅炉负荷变化时，总是先调节送风量，随即调节炉排速度与之配合,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,二、抛煤机链条炉1.抛煤机链条炉的结构及工作原理,抛煤机链条炉是由炉子前墙布置23台机械风力抛煤机，将煤自前而后地均匀抛撒在倒转链条炉排上燃烧,2.抛煤机链条炉的燃烧过程及其特点,煤的颗粒大小经抛煤机抛撒，基本上沿炉膛深度上方空间筛分均匀，落到火床上与燃烧层中的焦炭颗粒大小基本相同。连续抛落的新煤颗粒总是均匀复盖在炽热的焦炭燃烧层上，呈“双向引火”着火条件优越，煤种适应性广；燃烧强烈，炉子热惯性小，负荷调节灵敏度高，不易结渣在炉排与炽热的焦炭燃烧层之间有120150mm的灰渣层，炉排的冷却度较好，提高了炉排热强度。煤的燃烧层呈簿煤层的燃烧特点，火床上方空间的气体成分变化情况比链条炉均匀,故抛煤机链条炉的分段送风，相对比链条炉分段送风分的段数少一些。,第四章,4.2链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点,3.抛煤机链条炉的炉膛结构及其二次风,（1）由于抛煤机链条炉的着火条件优越，及其火床上方空间的气体成分变化情况比较均匀，一般采用无拱的开式炉膛；由于抛煤机使烟气中飞灰较大，为此，抛煤机链条炉的炉膛比链条炉炉膛高一些。（2）抛煤机链条炉的二次风，一般布置在抛煤机上方和后墙水冷壁下方：布置在抛煤机上方的二次风略向下倾斜一些，原则上二次风的有效射程不干扰抛煤行程为上；主要将由抛煤机抛出的(01mm)细小煤屑压回火床上燃烧，以此减少飞灰损失；在后墙水冷壁下方布置的二次风略向上倾斜一些，主要防止由抛煤机抛出的大颗粒的煤(30mm)抛落时，会对后墙下部水冷壁管和后墙等造成磨损或砸坏事故。,第四章,4.3循环流化床,第四章,4.4循环流化床,第四章,4.4循环流化床,一、循环流化床的原理,1.组成炉膛、加料（含石灰石加料）、排渣、高温除尘、返料、布风板等,2.循环流化床的原理不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态是不同的：随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和气力输送状态。循环流化床的上升段通常运行在快速流化床状态下。快速流态化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的，此时，固体颗粒被速度大于单颗物料的终端速度的气流所流化，以颗粒团形式上下运动，产生高度的返混。颗粒团向各个方向运动，而且不断形成和解体。在这种流体状态下，气流还可携带一定数量的大颗粒，尽管其终端速度远大于截面平均气流速度。,第四章,4.4流化床及循环流化床燃烧技术,二、循环流化床锅炉的特点1.循环流化床锅炉的主要工作条件,第四章,4.4流化床及循环流化床燃烧技术,2.循环流化床锅炉的特点,循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛(快速流化床)、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器(有些循环流化床锅炉没有该设备)等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道、布置有过热器、再热器、省煤器和空气予热器等，与常规火炬燃烧相近。循环流化床锅炉的特点如下：,1)低温的动力控制燃烧；炉内温度水平因受脱硫最佳温度的限制，一般850左右，低于一般煤的灰熔点，免去了灰熔化带来的种种烦恼。可以组织炉内廉价而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区及扩散燃烧区（过度燃烧区）内，其燃烧速率主要取决于化学反应速率温度水平。循环流化床锅炉内燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达9899%以上。,第四章,4.4流化床及循环流化床燃烧技术,2)高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程；循环流化床锅炉内固体物料(燃料、残炭、脱硫剂和惰性床料等)参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动的动态过程中逐步完成的。,3)高强度的热量、质量和动量传递过程。在循环流化床锅炉中，大量固体物料在强烈的湍流下通过炉膛，通过人为操作可改变物料的循环量，并可改变炉内物料的分布规律，以炉膛适应不同的燃烧工况。由于炉内热量、质量和动量传递过程是十分强烈，使得整个高度的温度分布均匀。,4)循环流化床锅炉的优点,1）燃料适应性广2）燃烧效率高：燃烧效率通常在97.5%99.5%范围内。3）高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加有效。,第四章,4.4流化床及循环流化床燃烧技术,4）氮氧化物低：循环流化床锅炉的NOx排放范围为50150ppm或40120mg/MJ。5）其它污染物排放低：循环流化床锅炉其它污染物如CO、HCl、HF等的排放也很低。6）燃烧强度，炉膛截面积小：截面热负荷为3.54.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。7）给煤点少8）燃料预处理系统简单：循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于129）易于实现灰渣综合利用10）负荷调节范围大，负荷调节快负荷调节比可达(34):111）床内不布置埋管受热面,第四章,4.4流化床及循环流化床燃烧技术,12）投资和运行费用适中：投资和运行费用略高于常规煤粉炉，比配置脱硫装置的煤粉炉低1520%。,3.尚待进一步研究的问题,物料的分离床内固体浓度的确定受热面布置和温度控制返料装置磨损问题尾部尾部受热面布置,第四章,返回,第五章锅炉本体,5.1汽包,5.2水冷壁,5.3省煤器,5.4过热器,返回,5.5减温器,5.6空气预热器,5.7安全附件,5.1汽包,汽包内部结构,第五章,1.旋风分离器2.顶帽3清洗水配水装置4饱和蒸汽引出管5盲板6.顶部多孔板7.清洗孔板8连续排污管9.加药管10.旁路给水管11.格栅板,5.1汽包,汽包是锅炉的重要部件，其主要作用有4个：,第五章,（1）连接。汽包将水冷壁、下降管、过热器及省煤器等各种直径不等、根数不同、用途不一的管子有机地连接在一起，汽包起一个大联箱的作用。（2）汽水分离。从水冷壁、沸腾式省煤器或或对流管束来的汽水混合物，经汽包内的汽水分离装置分离出的蒸汽被送入过热器过热，成为过热蒸汽。（3）储水和储汽。允许给水流量短时间的少量波动，增加了锅炉运行的稳定性；缓冲压力波动（4）连排、清洗装置保证蒸汽品质；加药防蒸发受热面结垢。安全阀、水位计、压力表等安全附件保证锅炉安全运行。,5.1汽包,自然循环,第五章,自然循环水或汽水混合物在锅炉的蒸发受热面不依靠外力而是依靠自身的密度差实现循环流动的现象循环倍率进入上升管的循环水量与上升管中产生的蒸汽之比称为循环倍率。自补偿特性将锅炉负荷增加，循环流速自动提高的特性，称为锅炉水循环的自补偿特性。,5.2水冷壁,一、水冷壁的结构布置及种类：,1水冷壁的作用保护炉墙强化换热，降低锅炉金属耗量与造价，应合理布置，不要适得其反，造成炉膛温度过低,2光管水冷壁：低压锅炉：；中压锅炉：；高压锅炉：；,3鳍片管水冷壁(膜式水冷壁)：4内螺纹水冷壁,第五章,5.3省煤器,省煤器：利用烟气热量加热给水的热交换器,1省煤器的作用降低排烟温度、提高锅炉效率减少蒸发受热面金属消耗改善汽包工作环境,2省煤器种类：按工质加热程度，沸腾式、非沸腾式按材料：铸铁、钢管按结构形式：,第五章,5.3省煤器结构和布置,第五章,光管式、鳍片式、膜式、肋片式,强化传热、节省体积大节距，减少磨损,5.3省煤器结构和布置,第五章,4、布置：错列减少积灰、换热强、磨损大顺列利于吹灰、换热弱、磨损小5、蛇形管水平布置：利于疏水6、逆流布置，增大传热温差水：由下而上，便于排出气体，避免腐蚀；烟气：自上而下，吹灰作用；7、垂直于前墙平行于前墙尾部烟道：宽度大、深度小垂直布置：支吊简单，每根管子末端易磨损平行布置：支吊复杂，少数管子磨损8、蛇形管中的水的流速大防止金属氧腐蚀、汽水分层一般1m/s,5.3省煤器的磨损因素,第五章,省煤器的磨损450度左右的烟温磨损是省煤器爆管的主要原因冲刷磨损切线方向撞击磨损法线方向050度冲击角最为严重,5.3省煤器磨损因素,第五章,磨损的影响因素1、烟气速度的影响；磨损量与飞灰冲击速度成3次方的关系飞灰冲击速度烟气流动速度综合考虑磨损、积灰和传热三方面因素,最大磨损位置（迎风面两侧）错或顺第一排错列第二排,5.3省煤器磨损因素,第五章,3、灰粒特性形状锐利棱角直径飞灰浓度灰中SiO2含量4、气流走向重力的影响5、管材硬度6、烟气成分低温腐蚀与磨损交替作用7、烟气走廊,5.3省煤器的磨损因素,第五章,8、运行中的因素燃料量增加空气量增加煤质的变化（发热量、灰、水）烟道漏风：每增加0.1磨损量增加25%烟速飞灰浓度的变化,5.3省煤器防磨措施,第五章,三、防磨措施1、合理的烟速（灰粒动能与烟速平方正比，撞击次数与烟速一次方正比，所以金属磨损与烟速3次方正比）2、防磨装置迎风面防磨护瓦烟气走廊防磨护帘局部加厚4、降低不均匀性转向室的导向板流速、飞灰浓度均匀,5.3省煤器防磨措施,第五章,5、降低飞灰浓度进入尾部烟道前除尘6、减少漏风7、减小灰粒直径煤粉细度8、大节距9、采用膜式、肋片式、鳍片式省煤器强化传热面积减小节距增大烟速降低飞粒的磨损大多由肋片承担10、塔式、半塔式烟气向上流动,灰粒受重力影响速度降低,5.3省煤器积灰,第五章,省煤器的积灰形态：大多数为干松状造成影响：传热，排烟热损失堵塞烟道，阻力，风机电耗导致低温腐蚀,5.3省煤器积灰,第五章,一、积灰成因分子间的吸引力重力沉降机械网罗的作用管壁粗糙度热泳力作用烟温高壁温低静电吸引力作用灰粒带电,5.3省煤器积灰,第五章,影响,对传热影响很大顺列积灰多、传热差,防止措施,1、合理烟速,5-6m/s;,2、小管径和错列布置;,3、合理吹灰.,5.4过热器,作用：将汽包来的干饱和蒸汽进一步加热使之成为过热蒸汽；降低烟气温度回收烟气中的热量，提供锅炉效率。过热器系统的结构形式按传热方式：对流式、辐射式、半辐射式对流式受热面水平烟道：立式，支吊简单，不易积灰不利疏水尾部竖井：卧式，悬吊管，易积灰利于疏水,第五章,5.4过热器,第五章,布置方式,高温段：顺流或混合流；低温段：逆流,5.4过热器,过热器布置要求：满足蒸汽要求灵活的调温手段不超温热偏差小比较高的经济性比较平稳的汽温特性,第五章,5.5减温器,分类：表面式减温器、混合式减温器,第五章,5.5减温器,作用：保证过热器的安全工作，避免过热器汽温高出允许值。过热汽温升高的原因：蒸汽负荷增加，燃料量增加过量空气系数增加，烟气流速增加给水温度变化路内运行状况变化燃料变化,面式减温器：是利用给水作为冷却介质来降低气温的换热器，通过介质流量变化达到调节汽温的目的。布置：过热器的入口端：对过热器及后管道没有保护作用，汽温调节不灵敏；过热器的出口端：气温调节灵敏，过热器保护作用差两级过热器之间：既有一定的灵敏度，又能保护过热器。,第五章,5.5减温器,汽温调节的重要性汽温过高会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，影响使用寿命。若受热面严重超温，将会因材料强度的急剧下降而导致管子发生爆破。还会使汽轮机的汽缸、主汽门、调节汽门、前几级喷嘴和叶片等部件的机械强度降低，使用寿命缩短。,第五章,5.6减温器,汽温过低将会引起机组热效率降低，使汽耗率增大。汽温过低还会使汽轮机末几级叶片的蒸汽湿度增大，这不仅使汽轮机内效率降低，而且造成汽轮机未几级叶片的浸蚀加剧。如要维持机组功率不变，末级叶片的弯应力由于流量和理想焓降的增大而明显的增大。,第五章,5.5减温器,过热汽温变化过大除使管材及有关部件产生蠕变和疲劳损坏外，还将引起汽机差胀的变化，甚至产生机组振动，危及机组的安全运行。当减温器泄露要及时检修，否则不但汽温不好调整，而且使过热器沉积盐，传热差严重造成超温爆管。,第五章,5.6空气预热器,定义：利用烟气热量加热燃烧所需空气的热交换器。,第五章,作用：降低排烟温度提高锅炉效率；提高了送风温度，使燃烧强化，不完全燃烧损失减少，进一步提高锅炉效率；提高了炉膛温度使炉内辐射换热加强，减少了受热面金属消耗降低锅炉造价。结构形式：管式回转式,立式,卧式,风罩旋转式,受热面旋转,5.6空气预热器,立式,第五章,5.6空气预热器,卧式管式空气预热器,第五章,5.6空气预热器,回转式预热器,第五章,5.6空气预热器,管式空气预热器布置,第五章,单道单面进风；多道单面进风；多道双面进风；多道双面进风；多道多面进风。,5.7安全附件,锅炉三大安全附件：安全阀、水位表、压力表,第五章,安全阀：种类：重锤式、脉冲式、弹簧式、活塞盘形弹簧安全阀作用：要求：数量不少于2只，总排汽量大于蒸发量、无安全阀或安全阀不可靠锅炉不可以运行（超水压试验防跳）安全阀整定要求：p5.9：1.04；1.06；p5.91.06；1.08调整：顺序，先高后低，先饱和后过热启闭压差应为整定压力的47%，不超过10%安全阀必须热态整定。,5.7安全附件,水位计,第五章,种类：就地水位计，玻璃板水位计、石英玻璃管水位计、云母水位计（超水压试验解列）远传水位计，平衡容器、电接点；(汽、水侧泄露现象,返回,5.7安全附件,压力表,第五章,锅炉上压力测量除了风压外，弹簧管压力表应用较多。作为司炉工要经常与邻炉或汽机校对压力表，防止指示误差过大影响安全。另外要了解压力表安装位置对要测量值的影响。例如:汽包就地压力表和通过引压管引到运转层的压力表指示不一样，是由于凝结水静压造成的。汽水系统中有许多压力表通过压力的高低可以判断一些阀门的开关状态。作为司炉工要熟悉仪表测点在工艺管线上的位置，知道了对于你判断一些现象很有帮助。例如在锅炉上水时，所有阀门都已经开启，给水管路有压力而省煤器入口没有压力(经验证压力表都好使，并且导压管畅通）可以判断是入口逆止门没有打开。,返回,着火前的热力准备阶段,第六章,煤进入炉内首先被加热、干燥、当温度升至100时，水分迅即汽化，直至完全烘干。随着煤的温度继续升高，挥发份开始析出，最终形成多孔的焦炭。在这一阶段，炉子的中心任务是要及时为新入炉的煤提供足够的热量，使之迅速升温，尽快完成着火前的热力准备。对于层燃炉，煤的预热干燥热量主要来源于火焰、炽热的炉墙及灰渣等的热辐射、高温烟气的对流放热和与已燃燃料的接触传热。此外，炉子结构如前后拱的设置等对加速新入炉煤的预热干燥也起着重要作用。煤在炉子中预热干燥所需热量的大小和时间长短，与其特性、所含水分、炉内温度等多种因素有关。煤的水分愈多，预热所需热量愈多，干燥时间愈长。挥发物愈多，开始逸出的温度就较低；反之，挥发物逸出的温度就较高。显然，提高炉温或采用预热空气都将有利煤的预热干燥。,挥发物是由碳氢化合物、氢、一氧化碳等组成的可燃气态物质。他在燃料即热逸出的同时就开始氧化，只是氧化进程缓慢，既无火焰，又无光亮。当析出的挥发物达到一定温度和浓度时马上着火燃烧，发光发热，在燃料颗粒外围形成一层火膜。此时，放出的热量一部分被汽锅受热面吸收，另一部分则用来提高燃料自身温度，以致将它加热至赤红，为焦炭燃烧创造了高温条件。所以，通常把挥发物着火温度就粗略地看作燃料的着火温度。一般说来，挥发物多的燃料，着火温度较低；反之，着火温度较高。如褐煤在350-400左右就可着火燃烧，而无烟煤则需加热到600-700才能着火燃烧。挥发物高的燃料，不但容易着火，而且也易燃烧完全。这是因为挥发物大量析出，会使固体颗粒中的孔隙增多，有利氧气向里扩散而加速燃烧反应。,挥发物与焦炭的燃烧阶段,在挥发物燃烧的后期，焦炭颗粒已被加热至高温。随着挥发物的减少，燃烧产物的边界变薄，氧气得以扩散到碳粒表面而着火燃烧。焦炭的燃烧，因其所含的固定碳含量很高，如无烟煤可燃基含碳量可达93%95%，不仅着火温度高，所需时间长，而且燃烧的同时在表面会形成灰壳，灰壳向外还依次包围有一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧难以扩散进入内部与碳发生氧化反应，也即焦炭要燃烧完全也相当困难。同时又因焦炭燃烧是燃料释放热量的主要来源，因此可以说固体燃料燃烧过程进行得完善与否，在很大程度上决定焦炭的燃烧。不难看出，挥发物和焦炭的燃烧阶段是燃烧过程的主要阶段，其特点是燃烧反应剧烈，放出大量热能。因此，为使这一阶段燃烧完全和提高燃烧速度，除了保持炉内高温和一定空间外，更重要的是必须提高充足而适量的空气，并使之与燃料有良好的混合接触，加快氧的扩散，以提高燃烧反应速度。,挥发物与焦炭的燃烧阶段,燃尽阶段，即灰渣形成段。事实上，焦炭一经燃烧，灰就随之形成，给焦炭披上一层薄薄的“灰衣”。随后，“灰衣”增厚，最后会因高温而变软