锅炉原理 第1章 绪论

第一章绪论,锅炉机组的工作过程及构成锅炉参数及技术、经济性指标锅炉的类型电厂锅炉发展趋势,思考：电从何而来？,N.Y,火力发电厂,三峡水电站,大亚湾核电站,盐湖风力发电站,火电厂的生产过程,1-锅炉2-汽轮机3-发电机4-凝汽器5-凝结水泵6-给水泵7-低压加热器8-高压加热器9-除氧器10-水处理设备,3,可见在火力发电厂的生产过程中，存在着三种形式的能量转换：在锅炉中燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中蒸汽的热能转变为转子的机械能；在发电机中转子的机械能转变为电能。因此，锅炉、汽轮机和发电机被称为火力发电厂的三大主机。锅炉的作用是使燃料在炉内燃烧放热，通过受热面使给水加热、蒸发、过热，以产生一定数量和质量的过热蒸汽。,观看动画,电站煤粉锅炉机组框图,锅炉机组工作过程示意图,燃烧系统（煤、风、烟）,汽水系统,锅炉参数及技术、经济性指标,容量：用于表征蒸汽锅炉供热能力。锅炉的容量一般指单机蒸发量，为单位时间内锅炉所能供应的蒸汽量，以t/h或kg/s为单位，有时也用与配套汽轮发电机的出力相匹配的输出功率MW表示。（1）额定蒸发量：在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量。,（2）最大连续蒸发量：在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量。通常为额定蒸发量的1.03-1.2倍。2.参数：用于表征锅炉供热品位。（1）额定蒸汽参数：过热器出口的设计蒸汽压力MPa和蒸汽温度，对具有中间再热的锅炉，蒸汽参数还应包括再热蒸汽流量、压力、温度。（2）额定给水温度：一般指省煤器入口处的给水温度。,3.锅炉效率：是衡量锅炉运行经济性的主要指标。,热效率,净效率,Q1锅炉有效利用热，kJ/kg；Qr锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg；Qq锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg；Qp锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kg；q3、q4锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%,燃烧效率,4.钢材消耗量：是衡量锅炉制造成本的重要指标。定义为锅炉单位蒸发量所用的钢材重量。钢材消耗量与锅炉参数、循环方式、燃料种类及锅炉部件结构有关。在保证锅炉安全高效运行的基础上，应尽可能降低锅炉钢耗量。,5.安全可靠性：是锅炉技术水平的重要标志之一。,停运,备用,运行,统计时一般以一年作为一个统计周期。连续运行小时数越高，事故率越低，可用率越高，表示锅炉工作越可靠。一般连续运行小时数5000h，可用率9095%，事故率约1%。,6.环保性：是现代锅炉必须予以考虑的指标。CO2：减少化石燃料使用，提高化石燃料的能源效率是减少CO2排放的主要方法。SOx，NOx，粉尘飞灰：可通过高效除尘设备，脱硫脱硝设备，及低NOx燃烧技术进行有效控制。,锅炉的分类,锅炉的分类根据不同的标准，可有多种分类方法：,1.按燃烧方式分类：层燃炉、流化床炉、室燃炉。,（1）层燃炉：层燃炉有炉排，煤块在固定或移动的炉排上燃烧，在燃烧过程中燃料保持层状。,煤靠自重由炉前煤斗落于链条炉排上，炉排由主动链轮带动，由前向后徐徐运动，煤随之通过煤闸门被带入炉内，并逐渐依次完成预热干燥、挥发物析出、燃烧和燃尽各阶段，形成的灰渣最后由装置在炉排末端的除渣板铲落渣斗。,（2）流化床炉：床层上的固体燃料处于上、下翻腾的流化状态。循环流化床炉是在炉膛里把颗粒燃料控制在特殊的流化状态下燃烧，细小的固体颗粒以一定速度携带出炉膛，再由气固分离器分离后在距布风板一定高度处送回炉膛，形成足够的固体物料循环，并保持比较均匀的炉膛温度。循环流化床锅炉燃料适应性广，NOX生产少，脱硫装置简单，但运行可靠性较低，经济性较差。,（3）室燃炉：燃料随空气流进入炉室且呈悬浮状燃烧的炉子，如燃用煤粉的煤粉炉，燃用液体、气体燃料的燃油炉和燃气炉。我国电站锅炉大多数采用的都是煤粉燃烧方式。煤粉炉把煤先磨成煤粉，然后用空气将煤粉喷入炉内呈悬浮状燃烧。煤被磨成煤粉后，与空气的接触面大为增加，这不仅改善了着火条件，也强化了燃烧，使煤粉炉的煤种适应范围较广，而且燃烧也较完全，锅炉热效率高达90%以上。煤粉燃烧热惰性较小，燃烧调节方便，适应负荷变化快。,2.按水循环方式分类：自然循环和强制循环锅炉,（a）自然循环（b）控制循环（c）直流式1-给水泵2-省煤器3-汽包4-下降管5-联箱6-蒸发管7-过热器8-循环泵,（a）自然循环1-给水泵2-省煤器3-汽包4-下降管5-联箱6-蒸发管7-过热器8-循环泵,自然循环锅炉：蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉。过程：水由给水泵1压送，经省煤器2加热后进入汽包。下降管4位于炉膛外不受热，管内工质为水，蒸发管6受热，管内工质为汽水混合物，下降管内水的密度大于蒸发管内汽水混合物的密度，在密度差作用下，推动工质在封闭蒸发系统中循环流动。循环倍率K：单位时间内循环水量与系统中产生的蒸汽量之比。超高压以上自然循环锅炉K一般为410.,7,3,（b）控制循环1-给水泵2-省煤器3-汽包4-下降管5-联箱6-蒸发管7-过热器8-循环泵,控制循环锅炉：压力提高，汽水密度差减小，蒸发受热面内的工质除了依靠水与汽水混合物的密度差外，主要依靠锅水循环泵进行循环的锅炉。为了保证受热蒸发管内有足够的流量循环，在蒸发系统的下降管内加装循环泵8，以增强工质循环流动的推动力。控制循环锅炉循环倍率K一般为25.,7,（c）直流锅炉1-给水泵2-省煤器3-汽包4-下降管5-联箱6-蒸发管7-过热器8-循环泵,直流锅炉：靠给水泵的压头,给水一次通过锅炉各受热面产生蒸汽的锅炉。给水经省煤器加热后，流经蒸发受热面，在其中全部蒸发汽化为蒸汽，蒸汽在过热器中加热为过热蒸汽。因此直流锅炉循环倍率K=1，并且不存在汽包。,复合循环锅炉：由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展起来的，也是对直流锅炉的一种改进。它是依靠锅水循环泵的压头将蒸发受热面出口的部分或全部工质进行再循环的锅炉。低负荷时，循环泵起动，部分工质进行再循环，与给水泵送来的给水组成复合系统保证足够的质量流量，K1；高负荷时，循环泵停止，再循环系统内无工质流动，锅炉即直流锅炉K=1，可避免过高的质量流速。这样既可保证锅炉低负荷运行时蒸发受热面的可靠冷却，又可减少高负荷时给水泵的功耗。,复合循环锅炉,锅炉技术发展趋势,型布置,上行烟道的炉膛，大体呈矩形立方体，四周壁面上布置有水冷壁，接受四周高温火焰的辐射热。炉膛出口至下行烟道之间的区域为水平烟道。水平烟道内适于布置高温过热器和高温再热器。下行烟道内，烟气温度较低，适于布置低温过热器、低温再热器和尾部低温受热面（省煤器、空预器）。上行烟道至水平烟道的转弯处设有折焰角，以改善高温烟气流转弯时的流场。水平烟道至下行烟道的转弯区域为转向室，一般不布置受热面。,1.加快发展大容量、高参数机组大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、设备和运行费用降低；但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在500800MW。2.强化煤电环境保护