电厂锅炉专业培训PPT课件.ppt

热电分厂锅炉专业知识培训 主讲人 张峰 2014年12月08日 1 第一部分化工公司电厂简介 2 中煤龙化化工公司热电分厂是企业自备电厂 负责化工公司工艺生产和生活需要的电力 蒸汽 除盐水的供给 冬季还负责生产区域伴热及生活供暖 电厂现有三台型号为UG 130 3 82 M4中温中压煤粉锅炉 三台CG 130 9 81 M15型及一台TG 220 9 81 M17型高温高压循环流化床锅炉 三台中温中压和一台高温高压的抽凝式汽轮机 总装机容量是锅炉1000t h 6 130 1 220 发电机改造后最大容量60MW 4 15 生产用电消耗后富余的电力通过三台变压器升压到110KV并入佳木斯电网 同时电厂向其它分厂供应压力为9 0Mpa的高压蒸汽165t h 压力为3 82Mpa的中压蒸汽180t h 压力为0 55 0 8Mpa的低压蒸汽是155t h 外供除盐水700t h 3 第二部分电厂锅炉介绍 4 主要内容 一 锅炉的主要作用类别二 锅炉设备的作用及构成三 锅炉燃烧系统理论基础四 锅炉汽水系统理论基础五 锅炉燃煤的组成及其性质 5 一 锅炉的主要作用及类别 一 锅炉的主要作用 锅炉是利用燃料的热能或工业生产中的余热 将工质加热到一定温度和压力的换热设备 炉内主要能量转换形式如下 6 电站锅炉是火力发电厂三大主机之一 又称为蒸汽发生器 火力发电厂能量转换的基本过程 7 1 固体燃料锅炉 燃用煤等 2 液体燃料锅炉 燃用重油 轻柴油等 3 气体燃料锅炉 燃用天然气等 4 原子能锅炉 利用核反应堆所释放热能作为热源的蒸汽发生器 5 其它能源锅炉 利用地热 太阳能等能源的蒸汽发生 一 按所用燃料或能源分类 一 锅炉的主要类别 8 二 按工质在锅炉内的流动方式分类 1 自然循环锅炉汽水主要靠水和蒸汽的密度差产生的压头而循环流动 具有锅筒 利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环 因此自然循环锅炉只能在临界压力以下应用 9 2 多次强制循环汽包锅炉多次强制循环锅炉是在自然循环锅炉的基础上只是在下降管中增加了循环泵 以增强循环流动的推动力 3 直流锅炉无锅筒 直流锅炉蒸发受热面中工质的流动全依靠给水泵的压头来实现 10 4 复合循环锅炉和低倍率循环锅炉无汽包 复合循环锅炉可分为两种 一种是部分负荷再循环 即低负荷时 按再循环方式运行 当锅炉负荷高时按直流方式运行 另一种是全负荷再循环 即在任何负荷下 都有一部分流量进行再循环 但循环倍率很低 一般在1 25 2 5之间 所以又称低倍率循环锅炉 11 三 按排渣方式方式分类 1 固态排渣锅炉灰渣呈固态排出是燃煤电站锅炉主要的排渣方式 2 液态排渣锅炉灰渣呈液态排出 在裂化箱的冷却水中裂化成小颗粒后排入水沟中冲走 12 四 按燃烧方式分类 1 室燃炉锅炉燃料主要在炉膛空间悬浮燃烧 2 层燃炉送入炉排的空气流速较高 使大煤粒在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧 小煤粒随空气上升并燃烧 13 五 按锅炉压力等级方式分类 14 四 我厂7台锅炉简要介绍 1 1 3锅炉 我厂 1 3锅炉为无锡锅炉厂生产的UG 130 3 82 M4型单锅筒 自然循环中温中压中间储仓式热风送粉煤粉锅炉 锅炉额定蒸发量为130T H 过热蒸汽 主汽 温度为450 5 过热蒸汽 主汽 压力3 82MPa 0 05 给水温度150 饱和蒸汽温度256 15 2 4 6锅炉 我厂 4 6锅炉为四川锅炉厂生产的CG 130 9 81 M15型单锅筒 自然循环高温高压循环流化床锅炉 锅炉额定蒸发量为130T H 过热蒸汽 主汽 温度为540 5 过热蒸汽 主汽 压力9 81MPa 0 05 给水温度150 饱和蒸汽温度256 16 2 7锅炉 我厂 7锅炉为太原锅炉厂生产的CG 130 9 81 M15型单锅筒 自然循环高温高压循环流化床锅炉 锅炉额定蒸发量为130T H 过热蒸汽 主汽 温度为540 5 过热蒸汽 主汽 压力9 81MPa 0 05 给水温度150 饱和蒸汽温度256 17 二 锅炉设备的作用及构成 火力发电厂锅炉由锅炉本体钢架 汽水系统 燃烧系统 辅机等主要系统及附件设备组成 18 锅炉设备的构成 19 燃烧器 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 给煤机 磨煤机 排粉机 除尘器及烟囱等 20 1 锅炉本体钢架 锅炉钢架有支撑式和悬吊式两种 构架应有足够的强度 刚度 伸缩性和防震性 锅炉一般采用支撑式钢架 钢架主要由立柱 横梁 桁架和辅助梁组成 悬吊式结构的主要特点 抗震性能好 刚性大 在外力作用下变形小 21 22 2 汽水系统 锅炉的汽水系统是锅炉的一个主要系统 划分为 给水系统 主蒸汽系统 炉内外水循环系统和主蒸汽管道系统 疏放水系统 排污系统 汽水系统由给水管路 省煤器 汽包 下降管 水冷壁 过热器 再热器管路等组成 主要作用是使水吸热 蒸发 最后变成有一定参数的过热蒸汽 23 汽 水系统 24 3 燃烧系统 锅炉的燃烧系统由炉膛 燃烧器 点火油枪 风 粉 烟道等组成 其作用是使燃料燃烧 产生高温火焰和烟气 燃烧系统是燃煤锅炉的一个主要系统 可划分为 燃烧器及调节点火装置 制粉系统 风烟系统 除渣 除灰系统 炉前点火油系统 25 26 4 辅机和附件 辅助设备主要有送风机 引风机及制粉 其中包括给煤机 球磨机 排粉机等 除尘 除灰 除渣设备等 锅炉附件 安全阀 水位计 膨胀位移指示器及吹灰器等 27 4 主要设备的作用 1 炉膛 燃料燃烧的空间也称为燃烧室 烟气与工质进行辐射换热的空间 对炉膛的要求 良好的空气动力场 合适的热强度 适合的出口温度 28 2 燃烧器 按喷嘴中流过的介质 燃烧器分为 1 一次风喷嘴介质 煤粉 风 作用 输送煤粉 提供燃料燃烧初期所需的氧量 参数 风速20 35m s 占总风量的比例 20 35 29 2 二次风喷嘴介质 热风 作用 提供燃料燃烧中 后期所需的氧量 参数 风速40 55m s 占总风量的比例 60 80 30 3 三次风喷嘴介质 制粉系统的乏气 作用 利用未被分离的细煤粉的能量 减少对环境污染 参数 风速40 60m s 占总风量的比例 0 30 31 3 水冷壁 炉膛四周由多根并联管组成的蒸发受热面 作用 吸收炉膛烟气热量 使水变成饱和蒸汽 降低高温对炉墙的破坏作用 保护炉墙 强化传热 减少受热面 节省金属耗量 有效防止炉壁结渣 悬吊炉墙 32 4 汽包 工质加热 蒸发 过热3个过程的连接点和分界点 保证蒸发区的正常水循环 改善蒸汽品质包括汽水分离装置和连续排污装置 33 5 下降管 蒸发区循环回路的一个组成部分 是4 6根不受热的大直径管道 其内径一般在0 3米左右 管内介质为来自汽包的炉水 6 过热器 把饱和蒸汽加热到高温过热蒸汽的锅炉受热面 作用 34 安全性 防止汽轮机带水 但是汽温太高会影响过热器 再热器本身的安全性 经济性 提高工质的循环热效率 主要形式 按传热方式 过热器可分为对流 半辐射和辐射三种型式 35 按结构形式 过热器可分为蛇形管式 屏式 壁式和包墙管式 7 省煤器 利用锅炉烟气加热给水的锅炉受热面 布置在锅炉本体中的烟气出口处 36 省煤器的作用1 降低排烟温度 提高锅炉效率 2 降低炉膛内传热的不可逆热损失 3 减少给水与汽包壁之间的温差 4 代替部分造价较高的蒸发受热面 37 8 空气预热器 将进入炉膛内参与输送煤粉 助燃及流化的空气在尾部受热面利用锅炉烟气余热对其进行加热 使之具有一定的温度 从而提高锅炉的燃烧效率 降低锅炉排烟热损失 空气预热器主要形式 1 回转式 2 直管式 38 9 送风机 一次风机 提供锅炉燃烧所需要的空气以及在煤粉锅炉中输送煤粉 在循环流化床锅炉中流化床料 在小型煤粉锅炉中有时送风分为两股 即提供一次风又提供二次风 主要形式 1 离心式风机 2 轴流式风机 39 10 二次风机 二次风机提供炉膛内工质燃烧所需要的氧气使得炉内燃烧有充足的氧气参与 保证完全燃烧 同时 二次风机所提供的二次风能够穿透主燃烧区 对主燃烧区燃料的燃烧起到充分的扰动 加强物料混合 保证燃烧强度 40 11 引风机 引风机的作用是将锅炉燃烧后的烟气经尾部受热面对流换热后 排至大气 同时 引风机与送风机 一次风机 二次风机共同建立起了炉膛内的平衡通风 即制造负压环境 保证炉内工质沿垂直方向燃烧 41 11 给煤机 给煤机的主要作用是将原煤仓中的煤经下煤斗输送至下游球磨机进行制粉 在循环流化床锅炉中 给煤机将燃煤直接输送至炉膛进行流化燃烧 给煤机可分为电磁振动式 皮带式 刮板式 绞龙式等 42 12 磨煤机 球磨机的作用是将由给煤机送至的燃煤 经球磨机中填装的钢球通过反复的滚动打碎 研磨最终形成足够细度的煤粉 最终经过风系统送至炉膛内进行燃烧的设备 主要形式包括滚筒式钢球磨 风扇磨等 43 13 排粉机 排粉机的作用是将由细粉分离器分离下来的合格煤粉通过送风的方式送至炉膛内参与燃烧的设备 是中间储仓式制粉系统的独有设备 14 捞渣机 捞渣机的作用主要是将锅炉燃烧后产生的炉渣自冷灰内斗排出至渣沟冲走 从而达到锅炉排渣的目的 44 15 冷渣机 冷渣机又称为冷渣器 是循环流化床锅炉特有的设备 主要作用是将炉膛内经流化燃烧后的高温 850 左右 床料 炉渣 排出炉膛 以保证 炉膛内合适的料层差压以维持锅炉正常燃烧的设备 炉渣经冷渣机内布置的受热面充分换热后 排渣温度为100 左右 排至输送皮带从而排走 主要形式有滚筒式冷渣机以及风冷 水冷式冷渣机 45 16 除尘器 除尘器的作用是将锅炉燃烧后产生的含有大量烟尘的烟气进行净化处理 处理后的烟气含尘量可降至200mg m3 达到国家污染物排放标准后排放至大气 主要形式包括水膜式除尘 布袋式除尘以及静电除尘 46 17 脱硫系统 脱硫系统的主要作用是将锅炉燃烧后产生的烟气中含有的SO2经过处理使之排放浓度降至200mg m3 从而 达到国家污染物排放标准后排放至大气 主要形式包括湿法脱硫 干法脱硫以及半干法脱硫 47 18 低氮 脱硝系统 低氮 脱硝系统的作用是通过锅炉低氮燃烧器以及尾部脱硝装置的共同作用下降低锅炉燃料燃烧产生的氮氧化物 使之降至200mg m3以下 从而达到国家污染物排放标准的要求 主要形式包括低氮燃烧器 SNCR脱硝 SCR脱硝等 48 19 煤泥 焦渣系统 煤泥 焦渣系统的主要作用是将选煤厂副产煤泥以及回收车间副产焦油通过膏体泵及输送管路送至炉膛内进行伴烧的装置 从而实现了公司主要污染环境的副产品的综合利用 同时 由于煤泥 焦油具有较高的热量 也提高了锅炉运行的经济性 49 三 锅炉燃烧系统的理论基础 一 锅炉燃烧特点 1 将煤粉用热风输至燃烧器吹入炉膛与二次风混合作悬浮燃烧 且锅炉的炉膛具有较大的空间 煤粉在此空间内悬浮燃烧 炉膛周围墙壁上布置有密集排列的水冷壁管 管内有水和蒸汽流过 既能吸收炉膛的辐射热 又能保护炉墙不致被烧坏 50 2 燃烧火焰中心具有1500 或更高的温度 但在上部炉膛出口处 烟气温度要低于煤灰的熔点 以免熔化的灰渣黏结在烟道内的受热面上 使煤粉燃烧所生成的较大灰粒沉降至炉膛底部的冷灰斗中 逐渐冷却和凝固 并落入排渣装置 形成固态排渣 3 大量较细的灰粒随烟气离开炉膛 流经一系列对流受热面 逐渐冷却 最后由引风机经烟囱排入高空 51 二 煤粉的燃烧阶段 煤粉进入炉膛至着火前为着火前的准备阶段 着火前的准备阶段是一个吸热阶段 影响着火速度的因素除了喷燃器本身结构外 主要是炉内热烟气对煤粉气流的加热强度 煤粉气流的数量与温度以及煤粉性质和浓度等 1 着火前的准备阶段 52 2 燃烧阶段 当煤粉温度升高至着火点 而煤粉浓度又适合时 开始着火燃烧 进入燃烧阶段 燃烧阶段是一个强烈放热阶段 这一阶段进行的快慢 燃烧速度 主要取决于燃料与氧气的化学反应速度和氧气对燃料的供应速度 当炉内温度很高 氧气供应充足而气粉混合强烈时 燃烧速度就快 53 3 燃尽阶段 燃烧阶段未燃尽而被灰包围的少量固定碳在燃尽阶段继续燃烧 直到燃尽 对应于煤粉燃烧的三个阶段 可以在炉膛中划分出三个区 即着火区 燃烧区与燃尽区 大致可以认为 喷燃器出口附近是着火区 炉膛中部与喷燃器同一水平的区域以及稍高的区域是燃烧区 高于燃烧区直至炉膛出口的区域都是燃尽区 54 三 燃烧的条件 完全燃烧四要素 1 炉膛内维持足够高的温度2 供给适当的空气3 燃料与空气的良好混合4 要有足够的燃烧时间 55 四 直流燃烧器的燃烧方式 切圆燃烧方式直流燃烧器的布置炉膛四角或接近四角布置 四个角燃烧器出口气流的轴线与炉膛中心的假想圆相切 使气流在炉内强烈旋转 56 切圆燃烧方式的特点煤粉气流吸热量大依靠本身外边界卷吸烟气 炉膛辐射热及来自上游邻角正在剧烈燃烧的火焰的冲击和加热 着火条件好火焰在炉内充满度较好 燃烧后期气流扰动较强有利于燃尽 煤种适应性强 57 五 循环流化床锅炉燃烧特点 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似于流体状态的过程称为流化过程 流化过程用于燃料燃烧 即为沸腾燃烧 介于层燃和悬浮燃烧之间的一种燃烧 沸腾炉或流化床炉 沸腾炉不仅因具有强化燃烧 传热效果好以及结构简单 钢耗量低等优点 特别是它的燃料适应性广 以及可以实现炉内脱硫及较少产生氮氧化物NOX 58 循环流化床锅炉的特性 1 固定床 2 沸腾床 3 气力输送 循环流化床锅炉的物料概念 1 流化临界速度 2 极限速度 59 型式与结构 来自炉膛的高温烟气经分离器进入对流管束 而被分离下来的飞灰则经回料器重新返回炉内 与新添加的煤一起继续燃烧并再次被气流携带出炉膛 炉膛不分沸腾段和悬浮燃烧段 其出口直接与分离器相接 调节循环灰量 给煤量和风量进行负荷调节 60 61 特点在鼓泡床炉优点的基础上 1 能稳定运行的最低负荷为25 2 脱硫效果显著 脱硫率可获得80 以上 3 在流化床内 密相区 通常不布置受热面 从根本上消除了磨损问题 4 存在结构 系统复杂 体积庞大 投资和运行费用较高的缺点 5 自动化水平要求高 控制点比较多 对辅助设备要求高 62 四 锅炉汽水系统的理论基础 一 水冷壁结构 水冷壁分光管壁 膜式壁两种膜式壁炉膛气密性好 可减少漏风 降低热损失 提高锅炉效率 并可降低受热面金属耗量和炉墙重量 便于采用悬吊结构 63 64 均匀受热汽水混合物在垂直管中作上升运动质量含汽率x不断变化 汽液两相间存在相对运动 产生汽泡趋中效应 泡状结构当汽水混合物中含汽率x较小时 蒸汽呈细小的汽泡 主要在管子中心部分向上运动 弹状结构含汽率x增大 汽泡开始合并成弹状大汽泡 形成阻力较小的汽弹 柱状结构含汽率x继续增大 弹状汽泡汇合成汽柱并沿着管子中心流动 而水则成环状沿着管壁流动 形成汽柱状或称水膜环状流动结构 65 蒸发受热面中工貭处于泡状 弹状和柱状结构时 管壁能得到足够的冷却 保证安全运行 雾状结构当含汽率x再增大时 管壁上水膜变薄 汽流将水膜撕破或因蒸发使水膜部分或全部消失 形成的小水滴分布于蒸汽流中被带走 汽与水形成雾状混合物 称为雾状或液雾结构 66 自然循环特性热负荷与循环流速之间的关系锅炉热负荷Q上升 蒸发量D上升 含汽率X上升 运动压头Syd上升 循环流速w0上升 但Q增加过大 流动阻力 ps上升很快 又将导致循环流速w0下降 自补偿能力随锅炉热负荷Q 质量含汽率x 的增加 循环回路水流量G 循环水流速w0 相应增大的能力 67 自然循环锅炉蒸发受热面金属安全工作的条件是保证管子内壁有连续水膜覆盖 使管壁得到充分的冷却受热最弱上升管不出现流动的停滞 倒流等水循环故障上升管不发生沸腾传热恶化下降管不出现带汽或汽化 68 连续排污连续不断地从汽包中排出因水蒸发含盐量不断增大的部分锅水 代之以比较纯净的给水 以获得符合品质要求 含盐量和碱度保持在规定值内 的蒸汽连续排污应从锅水含盐量最大的部位 通常是汽包水容积靠近蒸发面处 引出 定期排污用以排除水中的沉渣 铁锈 以防这些杂质在水冷壁管中结垢和堵塞定期排污应从循环回路的最低位置 即沉淀物积聚最多的地方 如水冷壁下部联箱或大直径下降管底部 引出 间断进行 69 五 锅炉燃煤的组成及性质 一 燃煤的成分 煤的成分分为碳 C 氢 H 氧 O 氮 N 硫 S 水分 M 和灰分 A 碳是煤中含量最多的可燃元素 地质年代长的无烟煤 其含碳量可高达90 按可燃基成分 而年代浅的煤则含碳量只有50 左右 每公斤碳完全燃烧时可放出约32700kJ 7800kcal 的热量 固定碳要在较高的温度下才能着火燃烧 氢是煤中发热量最高的元素 煤中氢的含量大多在3 6 的范围内 氢的发热量很高 每公斤氢燃烧可放出约120MJ 28600kcal 的热量 当燃烧产物为水蒸气时 70 氧和氮是煤的有机物中的不可燃成分 燃烧中的氧有两部分 一部分是游离氧 它能助燃 一部分与氢或碳结合成化合状态 不能助燃 氮在燃烧时会或多或少地转化为氮氧化物 NOx 造成大气污染 煤中的硫以三种形态存在 有机硫 黄铁矿硫 FeS2 和硫酸盐 每公斤硫完全燃烧时可放出热量9040kJ 燃烧产物是二氧化硫或三氧化硫气体 这种气体和水蒸气结合生成亚硫酸或硫酸蒸气 腐蚀锅炉尾部受热面 71 煤中水分由表面水分 外在水分Mwz 和固有水分 内在水分Mnz 组成 内在水分靠自然干燥不能除掉 必须将煤加热至102 105 才能除去 外在水分和内在水分的总和通称为全水分 灰分是燃料完全燃烧后形成的固体残余物的总称 其主要成分是硅 铝 铁 以及少量镁 钠和钾等元素组成的化合物 将煤样在空气中加热到800士25 燃烧2h 余下的物质就是灰分 72 一 燃煤的主要特性 1 发热量 单位质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量称为燃料的发热量 其单位为kJ kg 固体燃料 液体燃料 或者kJ m3 气体燃料 高位发热量是指1kg燃料完全燃烧时放出的全部热量 低位发热量则需从燃料高位发热量中扣除燃料燃烧过程中氢燃烧生成的水和燃烧带的水分汽化的吸热量 为了正确地表明设备运行的经济性 引用了 标准煤 的概念 规定标准煤收到基的低位发热量为29307 6kJ kg 73 2 挥发分 燃料中挥发分的含量取决于燃料的碳化程度 一般来说 燃料碳化程度越深 挥发分含量越少 燃料种类不同 挥发分的含