发电场动力部分 第四章

1、第四章第四章 锅炉设备锅炉设备 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 煤粉燃烧及燃烧设备煤粉燃烧及燃烧设备 锅炉受热面锅炉受热面 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 锅炉的主要辅助设备锅炉的主要辅助设备 锅炉设备锅炉设备 火电厂的三大主机： 1 锅炉锅炉： 把燃料化学能转换为蒸汽热能。 2 汽轮机汽轮机：把蒸汽热能转换为旋转机械能。 3 发电机发电机： 把机械能转换为电能。 分别完成了三次能量形式的转换。 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 41 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 一一 锅炉设备及其工作过程锅炉设备及其工作过程 1 锅炉煤、风、烟系统设备 （1） 制粉系统设备：制粉系统设

2、备： 主要有：原煤仓、磨煤机、排粉机、 空气预热器等设备。不同的制粉系统，其 组成设备有所不同。（如图4- 4和图4- 5） BACK 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 （2）燃烧系统设备）燃烧系统设备 主要有：炉膛，燃烧器，烟道，炉墙构架等。 （3）主要辅助设备）主要辅助设备 通风设备：送风机，引风机，烟囱、风道、 烟道。 除尘设备： 除尘器，烟道。 除渣设备： 灰渣泵，冲灰渣沟。 主要附件：压力表，水位计，安全阀，隔绝 阀，止回阀，排污阀，防爆门，吹灰器。 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 2 锅炉的汽水系统设备：锅炉的汽水系统

3、设备： 按汽水流动过程依次为：省煤器(汽 包)下降管下联箱水冷壁 (汽包) 过热 器（汽轮机高压缸）再热器。 3 锅炉受热面锅炉受热面 省煤器，水冷壁，过热器，再热器，空气预 热器 锅炉的工作过程 （参见书p54-56） 2 锅炉设备的特性指标锅炉设备的特性指标 1 蒸发量蒸发量 额定蒸发量代表锅炉的容量。单位为：t / h 额定蒸发量是指锅炉在额定蒸汽参数， 额定给水温度，使用设计燃料，并保证效率 情况下所规定的蒸发量。即对应额定负荷的 蒸发量。 最大连续蒸发量是指锅炉在额定蒸汽参 数，额定给水温度，使用设计燃料，长期连 续运行所能达到的蒸发量。即对应最大连续 负荷的蒸发量。 电厂锅炉概述电

4、厂锅炉概述 例：p87表列出了某锅炉在最大连续负荷和额定 负荷工作状况下的各个特性指标。 2 蒸汽参数蒸汽参数 过热器出口的过热蒸汽的压力（Mpa)和温度()。 再热器出口的再热蒸汽的压力（Mpa)和温度()。 3 给水温度给水温度 省煤器入口处给水的温度()。 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 4 锅炉效锅炉效 率率 输入燃料的热量 各受热面的吸热量 t 锅炉效率锅炉效率是火电厂的重要经济指标之一，一般约为90%左右。 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 国产锅炉型号国产锅炉型号 例： HG 670 / 13.7 540 / 540 7 制造厂名称最大连续蒸发 量（t /h) 过热蒸汽压(Mpa) 过热蒸汽

5、温度() 再热蒸汽温度 () 该型锅炉的 设计序号 我国电厂锅炉生产厂家有：HG哈尔滨锅炉厂，DG东 方锅炉厂，WG武汉锅炉厂，BG北京锅炉厂。 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 三三 锅炉的分类锅炉的分类 1 按锅炉燃用的燃料可划分为按锅炉燃用的燃料可划分为： 燃煤炉，燃油炉，燃气炉。 2 按锅炉的过热蒸汽压力可划分为按锅炉的过热蒸汽压力可划分为： 高压锅炉，超高压锅炉，亚临界压力锅炉， 超临界压力锅炉。 3 按水冷壁内工质的流动动力可划分为按水冷壁内工质的流动动力可划分为： 自然循环锅炉，强制循环锅炉，直流循环 锅炉。(图4-1，p69） 4 按燃烧煤的燃烧方式可划分为按燃烧煤的燃烧方式可划分为：

6、 室燃炉，层燃炉，旋风炉，沸腾炉。 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 5 按通风方式可划分为：按通风方式可划分为： 平衡通风负压锅炉，微正压锅炉(没有引风机)。 6 按排渣方式可划分为：按排渣方式可划分为： 固态排渣锅炉，液态排渣锅炉。 我国大容量锅炉一般采用固态排渣，平衡通风的 燃煤炉。 电厂锅炉概述电厂锅炉概述 42 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 一一 煤的元素分析成分煤的元素分析成分 煤由不可燃成分和可燃成分两部分组成。 其不可燃成分包括：氧，氮（约占 0.52.5%），灰分（约占1015%），水分； 可燃成分包括：碳(约占4590%），氢（约占 26%），硫（约占0.55%）。 燃料的

7、成分及其特性燃料的成分及其特性 BACK 煤中的煤中的有害成分有害成分有：有： 1 硫硫（ p58 第二段，第四行） 目前，我国为了控制火电厂二氧化硫排 放量，规定燃煤硫成分大于1.5%的电厂，要 实施排烟脱硫。“十五”期间，预计我国有 3000万kw机组需要脱硫。按照目前我国火电 厂脱硫工程造价500800元/kw计算，需要资 金150亿240亿元，相应每年还需数十亿元的 运行费用。 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 2 氮氮 （p58 第三段，第二行） 3 灰份灰份（ p58第四段，第一行） 4 水分水分（ p58第五段，第三行） 二二 煤的工业分析成分煤的工业分析成分 水分，挥发分，

8、灰分，固定碳。 上述四种煤的分析成分之间的关系，见图4-2。 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 三三 煤的主要特性指标煤的主要特性指标 1 发热量发热量 发热量是指实际进入锅炉燃烧的每kg 燃料完全燃烧放出的热量。 （1）定压高位发热量是指计入燃料燃烧 时所产生的水蒸气凝结成水所放出的汽化潜 热。 （2）定压低位发热量是指不计入上述汽 化潜热的发热量。 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 由于 锅炉的排烟温度远高于水蒸气的凝结温度， 燃料所产生的水蒸气不可能在锅炉内凝结放热，因 此，火电厂用煤所指的发热量都指的是低位发热量。 由于各种煤的发热量相差约

9、400030000kJ/kg ， 为了便于比较与发热量有关的经济指标（例如发电 煤耗率，锅炉燃料消耗量），把各种煤折算成同一 发热量（29308kJ/kg)的“标准煤标准煤” 锅炉标准煤耗量：锅炉标准煤耗量：Bn=BQ/29308（t/h) 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 例：例：p14 习题 3： (2) 试求该厂锅炉标准煤耗量 解：解：每昼夜发电量为：80010324 （kWh） 1 kWh = 3600kJ & )/(2 .7740 10 %3823500 3602410800 3 3 昼夜t B )/(6.258 2930824 235002.7740 29308 ht BQ B

10、 n 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 2 挥发分挥发分 挥发分挥发分是指煤在高温下逸出的气态物质。 挥发分高的煤易点燃，燃烧稳定和充分；挥发分 低的煤则相反。 根据煤中挥发分的含量，可将 煤划分为如下几种煤： 煤的种 类 挥发分含量Vdaf 含量变化逸出温度发热量 无烟煤 小于10% 低 高 高 低 高 低 贫煤 等于1020% 烟煤 等于2040% 褐煤 大于40% 泥煤 大于70% 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 3 灰熔点灰熔点 煤灰由固态转化为液态的三个特征温度： DT, ST, FT 各种煤的灰熔点ST一般在11001600 锅炉结渣现象锅炉结渣现象(见见p68, 第四行

11、第四行) 易结渣的锅炉受热面有：水冷壁，过热器，再热器。 锅炉结渣对锅炉运行的危害较大（见p68)，而且 结渣具有自动加剧的特点，所以，结渣严重时要停炉 处理。 燃料的成分及其特性燃料的成分及其特性 4 煤粉特性指标煤粉特性指标： 发热量，挥发分，灰熔点，煤粉细度。 43 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 一一 煤粉的特性煤粉的特性 1 细：1300m颗粒 2 流动性 3 易爆 运行中，锅炉爆炸事故，一般是制粉系统爆管事 故，而汽包一般不会爆炸 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 BACK 2 制粉系统制粉系统 1 直吹式直吹式 （ 图4-4） 直吹式制粉系统的特点是没有煤粉仓， 它又分为如下两

12、种： (1) 正压式正压式：由冷一次风机将热风从磨煤机进 口端送入，使磨煤机在正压下运行。 (2) 负压式负压式：由排粉风机从磨煤机出口端抽气， 使磨煤机在负压下运行。 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 2 中间储仓式中间储仓式 （图4-5） 中间储仓式的特点是有煤粉仓，它又分 为如下两种： (2) 热风送粉热风送粉：排粉机抽出的主要用于干燥煤 的风作为三次风，直接经喷燃器送入炉膛，另 外用一次风送粉进炉膛。 (1) 干燥剂送粉干燥剂送粉：排粉机抽出的主要用于干燥煤 的风起一次风送粉进炉膛的作用。 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 上述两类制粉系统最大的区别是：前者没有煤粉仓， 一般配备中速磨

13、煤机，适易磨制易磨的煤种；后者 配有煤粉仓，一般配备低速钢球磨煤机，可磨制任 何难磨的煤种。（见p61，第二段） 火电厂制粉系统和锅炉运行中使用的热 风一般可分为如下三种： 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 一次风：一次风：来自空气预热器的热风。它从给 粉机出口把煤粉送入喷燃器，起送粉作用。 二次风：二次风：来自空气预热器的热风。它 直 接送入喷燃器，在炉膛与一次风混合和搅动， 使煤粉悬浮着与空气中的氧充分接触，起助 燃作用。 三次风：三次风：由排粉机抽出含有10%煤粉的风， 直接送入喷燃器燃烧。 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 三三 磨煤机磨煤机 磨煤机的任务是把原煤在其中干燥并磨 制成合

14、格的煤粉。它的工作原理是靠撞击，碾 压，挤压，研磨等。按照它的转速不同，可划 分为： 1 低速磨低速磨（1525r/min) 低速磨只有钢球磨一种类型。 优点优点：能研磨各类煤种，可以长期连续安全可靠的工 作。 缺点缺点：庞大笨重，金属耗量大，占地面积大，投资高， 耗电量大，噪声大。 应用：应用：一般用于200MW以下机组和中间储仓式制粉 系统。 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 2 中速磨中速磨（50300r/min) 中速磨有E型磨，RP型磨，MPS型磨等类型。 优缺点优缺点见p63 第三段。 应用特点：应用特点： 一般用于300MW以上机组和我 国新建电厂的直吹式制粉系统。 一般要求原煤

15、灰分3040%， 水分12%；但大型的E型磨和MPS型磨，可磨制 水分为2030%的原煤。 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 3 高速磨高速磨（7501500r/min) 高速磨有锤击式和风扇式两种。 优缺点优缺点见p63最后一段。 应用特点：应用特点：一般用于需要磨制挥发分较高的软质烟 煤和高水分的褐煤。 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统 44 煤粉燃烧及燃烧设备煤粉燃烧及燃烧设备 一一 燃烧过程燃烧过程 煤粉燃烧过程按进行的时间可划分为如下 三个阶段： 1 预热阶段预热阶段 特点：煤粉只吸热，并未开始燃烧。如果炉 温愈高，煤粉水分愈少，煤粉愈细，预热阶段 进行得愈加迅速 煤粉燃烧及燃烧设备

16、煤粉燃烧及燃烧设备 BACK 2 燃烧阶段燃烧阶段 特点特点：煤粉可燃成分与氧在高温下进行 剧烈的燃烧反应，放出大量的热，此时，需 要迅速供给足量的空气，并使空气与煤粉均 匀混合，以保证燃烧进行得迅速，强烈和完 全。 3 燃尽阶段燃尽阶段 特点：特点：煤粉中在燃烧阶段未燃尽的焦碳， 继续燃烧，直至最后变成灰渣。此时的燃烧 缓慢，放出的热量大为减少。如果炉堂容积 愈大，或炉膛的形状愈瘦长，煤粉在炉膛内 的停留时间愈长，愈有利于燃尽。 煤粉燃烧及燃烧设备煤粉燃烧及燃烧设备 二二 过量空气系数过量空气系数 理论空气量 实际空气量 炉膛出口处的过量空气系数过量空气系数 一般控制为 1.151.25。目

17、前电厂，一般是通过仪表测量 烟气中含氧量的大小，来控制 。 过量空气系数过量空气系数 对锅炉燃烧的影响见p65第四段。 煤粉燃烧及燃烧设备煤粉燃烧及燃烧设备 三三 煤粉燃烧器（又叫喷燃器）煤粉燃烧器（又叫喷燃器） 煤粉燃烧器一般分为如下两种： 1 旋流燃烧器旋流燃烧器 （p66图49） 特点特点为出口气流为旋转射流。布置方式有前墙， 前后墙或两侧墙对称布置。每面墙上一般需要布置 24层。 2 直流燃烧器直流燃烧器 (P67图410） 特点特点为出口气流为直流射流，射程较长，但扩 散程度较小，一、二次风的混合情况不及旋流燃烧器 的好。布置方式为四角布置，可实现切圆燃烧。一般 也需要布置24层。

18、煤粉燃烧及燃烧设备煤粉燃烧及燃烧设备 45 锅炉受热面锅炉受热面 一一 水冷壁和水循环水冷壁和水循环 1 水循环水循环 工质在水冷壁中的流动称为水循环。 按照推动水循环的动力不同，以及水是 否循环可把锅炉分为如下三种炉： （1）自然循环锅炉）自然循环锅炉 特点：特点：工质依靠下降管中的水与水冷 壁中的汽水混合物之间的密度差所产生的 压差作为动力，进行水循环。 锅炉受热面锅炉受热面 BACK （2） 控制循环锅炉控制循环锅炉 特点特点：在下降管中装设锅水循环泵，工质除 了依靠水与汽水混合物的密度差作为动力以外， 主要依靠锅水循环泵的压头为动力，进行水循 环。一般应用于300MW以上大型机组和亚临

19、 界压力锅炉。 （3） 直流锅炉直流锅炉 特点：特点：没有汽包。工质在给水泵压头作用下， 依次经过省煤器，水冷壁，过热器。应用于锅 炉压力大于临界压力的大型炉。因为，在这些 炉的水循环中，水和汽水混合物的密度差为零。 锅炉受热面锅炉受热面 2 水冷壁水冷壁 作用：作用：在水冷壁内，工质吸收燃料所放出 的热量而蒸发。另外，水冷壁能够有效的冷 却炉墙，起到保护炉墙的作用。 结构特点：结构特点：由上百根管组成，除垂直敷设 在炉墙内壁四周外，在后墙顶部采用叉型管 结构，在炉膛底部采用冷灰斗结构。 型炉的炉膛形状见p71图4-15。这是我国常 见的类型，另外还有塔型炉。 锅炉受热面锅炉受热面 3 汽包汽包 作用见p72第五段。 二二 过热器过热器 作用：作用：将饱和蒸汽加热成为具有一定 过热温度的过热蒸汽。 过热器结构：过热器结构：按与烟气的传热方式不同分为对 流式（图4-16）,屏式（图4-17）和辐射式三 种过热器。它们的布置特点见p7273。另外， 现代大型炉还装有包覆管过热器，它敷设在水 平烟道和尾部烟道上部的炉墙内壁面上。 锅炉受热