发电厂锅炉原理大全PPT课件.ppt

电站锅炉原理 1 1 锅炉的基本知识 1 1概述锅炉的定义利用燃料燃烧释放的热能 或其他热能 将工质加热到一定参数 温度和压力 的设备 锅炉是一种在高温高压下运行的承压设备 一旦发生事故 特别是爆炸事故 将造成设备本身和周围设备的巨大破坏 不但伤及操作者 还会伤及他人 back 2 锅炉作用就是安全 可靠 经济有效地将燃料地化学能转化为热能 进而将热能传递给水 以产生热水或蒸汽 或将燃料地化学能传递给其他工质 以产生其他高温工质 3 锅炉的分类 锅炉的分类方法很多 按照不同的方法可以有不同的分类 按使用方式分类 固定式锅炉和移动式锅炉 按用途分类 电站锅炉 工业锅炉 采暖锅炉 机车锅炉 船舶锅炉 按出口介质状态分类 蒸汽锅炉 热水锅炉 汽水两用锅炉 4 按压力分类 低压锅炉 P 25kgf cm2中压锅炉 25 P 39kgf cm2高压锅炉 39 P 100kgf cm2超高压 亚临界 超临界 1kgf cm2 0 1MPa 5 按蒸发量分类 小型锅炉D75t h按结构分类 火管锅炉 水火管锅炉 水管锅炉 6 按燃料分类 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 电加热锅炉 原子能锅炉 按燃烧分类 层燃炉 沸腾炉 室燃炉按循环分类 自然循环 多次强制循环 直流锅炉按锅炉内介质分类 水 导热油按安装分类 快装锅炉 组装锅炉 散装锅炉 7 本专业人员任务力求节约能源消耗 以降低生产成本 提高锅炉热效率 有效地燃用地方性劣质燃料 减少烟尘及各种污染 保护自然环境 提高操作水平 减轻工人地劳动强度 改善工作环境 保证锅炉额定出力及运行效率 安全可靠地供热 8 2 锅炉房设备的组成 锅炉本体 锅 炉 锅 吸热容纳水和蒸汽的受压部件 包括锅筒 汽包 对流管束 水冷壁 集箱 联箱 蒸汽过热器 省煤器和管道组成的一个封闭的汽水系统 炉 放热锅炉中使燃料进行燃烧产生高温烟气的场所 是由煤斗 炉排 炉膛 除渣板 送风装置等组成的燃烧设备 9 1 3锅炉的主要性能指标 1 蒸发量额定蒸发量 Dt h 蒸汽锅炉每小时生产的额定蒸汽量 热功率 QMW 热水锅炉 10 2 压力和温度锅炉的额定工作压力 MPa 蒸汽锅炉出汽口处蒸汽的额定压力或热水锅炉出水口处热水的额定压力 温度 t 蒸汽锅炉蒸汽过热器出口处的蒸汽温度或热水锅炉的额定出水口供水温度和进口回水温度 3 受热面蒸发率或受热面发热率受热面蒸发率 D H 蒸汽锅炉每平方米受热面每小时所产生的蒸汽量 受热面发热率 Q H 热水锅炉每平方米受热面每小时所产生的热量 11 4 锅炉热效率锅炉热效率是指送入锅炉的全部热量中被有效利用的百分数 也称锅炉效率 5 锅炉的金属耗率及耗电率锅炉的金属耗率 相应于锅炉每吨蒸发量所耗用金属材料的重量 也称钢水比 锅炉的耗电率 生产1t蒸汽 锅炉房设备耗用电的总度数 12 第二章锅炉燃料及热平衡 1 煤的特性 化学成分 1 煤元素分析成分 C H O N S A 灰 M 水 13 碳 C 燃料中主要的可燃成分 1kg碳完全燃烧时可释放33900kJ的热量 含碳量高的煤 发热量也高 但碳的着火点也高 所以含碳量高的煤着火和燃烧均较困难 煤的含碳量随地质年代增长而增加 煤的含碳量约为可燃成分总量的30 90 之间 氢 H 燃料中重要的可燃成分 1kg氢完全燃烧时可释放125600kJ的热量 氢极易着火燃烧 含氢量高的燃料 不仅发热量高 而且容易着火燃烧 煤中氢的含量只有2 4 左右 地质年代愈久的煤 含氢量愈少 14 硫 S 固体燃料中的硫包括三种形态 即有机硫 硫化铁硫和硫酸盐硫 前两种硫能参加燃烧 称为可燃硫 后一种硫不参加燃烧 算在灰分中 可燃硫虽然能够燃烧 但其放热量很少 仅为9050kJ kg 硫的燃烧产物二氧化硫和三氧化硫气体部分愈烟气中的水蒸气结合生成亚硫酸及硫酸 会对锅炉低温受热面产生腐蚀 另一部分随烟气排入大气中 会污染环境 所以燃料中的硫是一种有害成分 15 氧 O 和氮 N 燃料中的不可燃成分 其存在使得燃料中的可燃成分相对减少 使燃烧放出的热量降低 氧的含量随燃料地质年代的增长而降低 氧在无烟煤中仅有1 3 在泥煤中最高可达35 氮是一种有害元素 煤燃烧时 部分氮与氧化合生成有害气体 污染大气 氮在煤中的含量占可燃成分的0 5 2 5 天然气中含氮量较少 液体燃料氮含量通常在0 2 以下 16 水分 M 燃料中的主要杂质 由于它的存在 不仅使燃料中可燃元素相对减少 发热量降低 而且燃料燃烧时水分汽化还要吸收热量 使炉膛温度降低 燃烧着火困难 排烟带走的热损失增加 同时还可能加剧尾部低温受热面的低温腐蚀和堵灰 17 灰分 A 灰分是燃料中不可燃的固体矿物杂质 它不仅使固体燃料的发热量降低 燃烧困难 而且增加运煤 出灰的工作量和运输费用 此外 灰分中一部分飞灰在锅炉中随烟气流动 造成受热面和引风机磨损 排入大气污染环境 若灰的熔点过低 会造成炉排和受热面结渣 影响传热和正常燃烧 固体燃料中灰分含量变化很大 一般为5 50 液体燃料中灰分很少 在0 1 以下 气体燃料基本不含灰分 18 2 燃料成分分析基准 固体燃料和液体燃料的组成成分均用质量分数来表示 C H O N S M A 100 四种分析基 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基收到基用准备燃烧的燃料成分总量为基准进行分析得出的各种成分 称为收到基成分 旧标准称为应用基成分 其组成为 Car Har Oar Nar Sar Mar Aar 100 空气干燥基用经自然风干除去水分的燃料成分总量为基准进行分析得出的成分 19 2 3煤的工业分析 1 煤的工业分析煤的工业分析是测定煤的水分 M 挥发分 V 固定碳 V 和灰分 A 的含量 用以表明煤的某些燃烧特性 在煤的着火 燃烧过程中 煤中各种成分的变化情况为 将煤加热到一定温度时 首先水分 M 被蒸发出来 接着再加热 煤中的H O N S及部分C所组成的有机化合物便分解 变成气体挥发出来 这些气体称为挥发分 V 挥发分析出后 剩下的是焦炭 焦炭就是固定碳 C 和灰分 A 再将焦炭加热灼烧至其质量不发生变化时取出冷却 剩余部分即灰分 A 20 2 燃料的发热量定义燃料的发热量是指1kg燃料 气体燃料为1m3 完全燃烧时所放出的热量 单位为kJ kg 或kJ Nm3 21 燃料的发热量分为高位发热量和低位发热量 高位发热量 Qgr 燃料完全燃烧时放出的全部热量 它包含燃料燃烧时产生的水蒸气的汽化潜热 即认为烟气中的水蒸气完全凝结成水并放出汽化潜热 但是 锅炉实际运行时 烟气离开锅炉时还具有160 200 的温度 烟气中的水蒸气不可能凝结成水而放出汽化潜热 故锅炉实际能利用的热量不包括水蒸气的汽化潜热 低位发热量 Qnet 从高位发热量中扣除水蒸气汽化潜热后的发热量 实际工程中常用收到基低位发热量Qar net 22 2 4煤的分类 1 煤的分类采用表征煤的煤化程度的参数 即干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类依据 将煤分为无烟煤 烟煤 贫煤 褐煤四类 23 理论空气量当1kg收到基燃料中可燃成分完全燃烧 烟气中又无剩余氧存在时 这种理想情况下燃烧所需的空气量称为理论空气量 实际空气量在锅炉实际运行时 由于锅炉燃烧技术条件的限制 不可能做到空气与燃料理想的混合 为使燃料尽可能的燃尽 完全燃烧 实际供给的空气量要比计算出的理论空气量多 24 过量空气系数是锅炉运行的重要指标之一 其值偏低时 不能保证完全燃烧 其值偏大时 不参与燃烧的大量冷空气进入炉内吸热 并随烟气排入大气而带走热量 使热损失增大 同时使风机耗电量增加 25 燃料燃烧产生的烟气量烟气组成成分完全燃烧 CO2 SO2 N2 O2 H2O不完全燃烧 除上述成分外 还有CO 微量的CH4和H等 可忽略 26 三锅炉的热平衡 3 1锅炉的热平衡方程锅炉的输入热量 锅炉有效利用热量 各项热损失之和 即 其中 Qr 锅炉的输入热量 Q1 锅炉的有效利用热量 Q2 排烟热损失 Q3 可燃气体不完全燃烧热损失 化学不完全燃烧热损失 Q4 固体不完全燃烧热损失 机械不完全燃烧热损失 Q5 锅炉散热损失 Q6 其他热损失 包括灰渣物理热损失及冷却热损失等 热平衡方程的另一种形式 back 27 3 2锅炉的各项热损失 1 固体不完全燃烧热损失 q4 燃用固体燃料的锅炉 部分固体可燃物在炉内没有参与燃烧或没有燃尽被排除炉外而造成的热损失 包括部分燃料经炉排掉入灰斗的漏煤损失 未燃尽的可燃物包裹在灰渣中被排出 落入灰斗造成的灰渣损失 未燃尽的碳粒随烟气带走的飞灰损失 q4是燃用固体燃料锅炉热损失中较大的一项 对于燃用气体或液体燃料的锅炉 正常燃烧时可认为q4 0 影响固体不完全燃烧热损失的主要因素有锅炉的燃烧方式 燃料特性 锅炉运行情况等 28 2 排烟热损失 q2 烟气的温度比进入锅炉的空气温度要高 烟气离开锅炉排入大气所带走的热量损失 它是锅炉热损失中较大的一项 影响排烟热损失的因素主要是排烟温度和排烟容积 3 气体不完全燃烧热损失 q3 由于一部分可燃气体 CO H2等 未能燃烧放热 随烟气排出造成的热量损失 29 4 炉体散热损失 q5 锅炉运行时 由于炉墙 锅筒 钢架 管道及其他附件等表面温度高于周围空气温度 部分热量从炉体表面向外界散失 形成炉体散热损失 其大小主要取决于锅炉散热表面面积的大小 外表面温