发电厂锅炉讲义(张2015.1.23)

1、锅炉简介 第一章第一章 电站锅炉设备及系统电站锅炉设备及系统 燃料的燃烧过程-燃烧设备 (1)炉膛 (2)通风装置或燃烧器及点火装置 (3)空气预热器 工质的热量交换过程-受热面 (1)加热设备-省煤器 (2)蒸发设备-水冷壁及汽包等 (3)过热设备-过热器及再热器 一、电厂锅炉本体的组成一、电厂锅炉本体的组成 图图1.11.1：锅炉本体简图：锅炉本体简图 (a) (a) 型；型； (b) (b) 型；型； (c) T (c) T型；型； (d) (d) 塔型；塔型； (e) (e) 半塔半塔 型；型； (f) (f) 箱型箱型 常常 见见 炉炉 型型 图图 示示 （1-31-3） v二、锅炉

2、系统组成 v1、锅炉本体: v 包括炉膛、燃烧器装置、汽包及 炉膛和烟道中布置的过热器、再热器、 省煤器等。 v2、辅助设备： v 包括输煤设备、煤粉炉的制粉设 备、流化床锅炉的给煤设备、通风设 备等。 第二章 锅炉分类 一、按锅炉燃用的燃料分类可分为：燃煤炉、燃 油炉、燃气炉、余热锅炉（利用冶金、石油化工 等工业的余热做热源）。 二、按燃烧方式分类可分为：层燃炉、室燃炉和 介于二者之间的沸腾（流化床）炉。 三、按锅炉水循环方式分类可分为：自然循环锅 炉、强制循环锅炉、直流锅炉和复合循环锅炉。 第二章 锅炉分类 对一般超高压参数，自然循环锅炉占优势。 对于亚临界压力，自然循环锅炉、强制循环 锅

3、炉和直流锅炉还难绝对分出优劣，应根据 具体条件决定使用。 在超临界压力时，直流锅炉是唯一可以采用 的一种型式。 四、按排渣方式分类： 固态排渣锅炉 液态排渣锅炉 五、按锅炉的用途分为：生活锅炉、工业锅炉、 电站锅炉。 第二章 锅炉分类 六、按锅炉出口工质的压力分类： 低压锅炉：一般压力小于1.275MPa 中压锅炉：一般压力为3.825MPa 次高压锅炉：一般压力为5.29MPa 高压锅炉：一般压力为9.8MPa 超高压锅炉：一般压力为13.73MPa 亚临界压力锅炉：一般压力为16.67MPa 超临界压力锅炉：一般压力为22.13MPa 第二章 锅炉分类 1、锅炉的规范 （1）锅炉容量 现在

4、简称为“MCR”，过去常用“额定容 量”、“额定蒸发量”及“锅炉出力”。 单位：t/h；kg/s。 （2）蒸汽参数 单位分别为：Mpa；。 （3）给水温度 第三章、锅炉的规范及型号第三章、锅炉的规范及型号 2、国产锅炉型号 锅炉型号是指锅炉产品的容量，参数，性能和规格。常用一组规定的符号和锅炉型号是指锅炉产品的容量，参数，性能和规格。常用一组规定的符号和 数字来表示。数字来表示。国产电厂锅炉型号国产电厂锅炉型号一般如下表示：一般如下表示： vXXX/XXXXXX/XXX X v 第一组符号是制造厂家的汉语拼音的缩写，如第一组符号是制造厂家的汉语拼音的缩写，如HGHG表示哈尔滨锅炉厂表示哈尔滨锅

5、炉厂,SG,SG表表 示上海锅炉厂，示上海锅炉厂，WGWG表示武汉锅炉厂，表示武汉锅炉厂，DGDG表示东方锅炉厂，表示东方锅炉厂，BGBG表示北京锅炉厂等。表示北京锅炉厂等。 v 第二组是数字，分子数字是锅炉容量，单位以第二组是数字，分子数字是锅炉容量，单位以t/ht/h表示；分母数字为锅炉表示；分母数字为锅炉 出口过热蒸汽压力，单位以出口过热蒸汽压力，单位以MPaMPa或或kgf/cmkgf/cm2 2，表压，表压 表示。表示。 v 第三组也是数字，分子和分母分别表示过热蒸汽和再热蒸汽温度，单位均第三组也是数字，分子和分母分别表示过热蒸汽和再热蒸汽温度，单位均 以以表示。表示。 v 最后一组

6、中符号表示燃料代号，而数字表示设计序号。煤，油，气的燃料最后一组中符号表示燃料代号，而数字表示设计序号。煤，油，气的燃料 代号分别为代号分别为M,Y,QM,Y,Q；其他燃料的燃料代号为；其他燃料的燃料代号为T T。 v 例如例如DG-670/140-540/540-M8DG-670/140-540/540-M8表示东方锅炉厂制造的，容量表示东方锅炉厂制造的，容量 为为670t/h670t/h，过热蒸汽压力为，过热蒸汽压力为140kgf/cm140kgf/cm2 2(13.7MPa,(13.7MPa,表压表压) )，过热蒸汽温度为，过热蒸汽温度为 540 540 ，再热蒸汽温度为，再热蒸汽温度为

7、540 540 ，设计燃料为煤，设计序号为，设计燃料为煤，设计序号为8 8。 v一般一般中、高压锅炉中、高压锅炉用三组字码表示，例如用三组字码表示，例如HG-410/100-1HG-410/100-1型型 锅炉，型号中第一组字码是锅炉制造厂名称汉语拼音的缩写（锅炉，型号中第一组字码是锅炉制造厂名称汉语拼音的缩写（HGHG表示哈尔滨锅表示哈尔滨锅 炉厂炉厂,SG,SG表示上海锅炉厂，表示上海锅炉厂，WGWG表示武汉锅炉厂，表示武汉锅炉厂，DGDG表示东方锅炉厂，表示东方锅炉厂，BGBG表示北京表示北京 锅炉厂锅炉厂) )；型号中第二组字码为一分数，分子表示锅炉容量；型号中第二组字码为一分数，分子

8、表示锅炉容量(t/h)(t/h)，分母表示过，分母表示过 热蒸汽压力热蒸汽压力(kgf/cm(kgf/cm2 2或或MPaMPa，表压，表压) )；型号中第三组字码表示产品的设计序号，同；型号中第三组字码表示产品的设计序号，同 一锅炉容量和蒸汽参数的锅炉，其序号可能不同，序号数字小的是先设计的，一锅炉容量和蒸汽参数的锅炉，其序号可能不同，序号数字小的是先设计的， 序号数字大的是后设计的，不同设计序号可以表现在结构上的某些差别和改进。序号数字大的是后设计的，不同设计序号可以表现在结构上的某些差别和改进。 例如例如HG-410/100-1HG-410/100-1和和HG-410/100-2HG-4

9、10/100-2型锅炉的主要区别是：型锅炉的主要区别是：1 1型为固态排渣，管式型为固态排渣，管式 空气预热器，两段分段蒸发等；空气预热器，两段分段蒸发等；2 2型为液态排渣，回转式空气预热器，无分段蒸型为液态排渣，回转式空气预热器，无分段蒸 发等。因此前述发等。因此前述HG-410/100-1HG-410/100-1型锅炉为哈尔滨锅炉厂制造，容量为型锅炉为哈尔滨锅炉厂制造，容量为410t/h410t/h，过，过 热蒸汽压力为热蒸汽压力为100kgf/cm100kgf/cm2 2(9.8MPa(9.8MPa，表压，表压) )第一次设计制造的锅炉。第一次设计制造的锅炉。 v 超高压超高压以上的发

10、电机组均采用蒸汽中间再热，即锅炉装有再热器，改以上的发电机组均采用蒸汽中间再热，即锅炉装有再热器，改 用四组字码表示，即在上述型号的二三组字码间又加了一组字码，该组字码也用四组字码表示，即在上述型号的二三组字码间又加了一组字码，该组字码也 为一分数，其分子表示过热蒸汽温度，分母表示再热蒸汽温度。例如为一分数，其分子表示过热蒸汽温度，分母表示再热蒸汽温度。例如DG-DG- 670/140-540/540-5670/140-540/540-5型锅炉即表示东方锅炉厂制造，容量为型锅炉即表示东方锅炉厂制造，容量为 670t/h670t/h，过热蒸汽压力为，过热蒸汽压力为140kgf/cm140kgf/

11、cm2 2(13.7MPa,(13.7MPa,表压表压) )，过热蒸汽温度为，过热蒸汽温度为540 540 ， 再热蒸汽温度为再热蒸汽温度为540 540 ，第五次设计的锅炉。，第五次设计的锅炉。 v锅炉型号示例： vWG-670/13.7-540/540-7 vHG-410/100-1 vDG-670/140-540/540-5 vSG-1025/16.7-540/540 （一）省煤器（一）省煤器 1.1.省煤器的作用省煤器的作用 利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉 给水。给水。 节省燃料：吸热、降低排烟温度节省燃料：吸热、降低排烟温度 改善了汽包的工作条件：提高给

12、改善了汽包的工作条件：提高给 水温度，减小给水和汽包壁的温差，水温度，减小给水和汽包壁的温差， 减小热应力。减小热应力。 降低了锅炉造价。降低了锅炉造价。 第四章、锅炉的主要设备及作用第四章、锅炉的主要设备及作用 2、工作原理：、工作原理：省煤器一般多卧式布置在尾部烟道省煤器一般多卧式布置在尾部烟道 中，其工作原理：中，其工作原理：利用水在蛇形管内自下而上流利用水在蛇形管内自下而上流 动，烟气在管外自上而下横向冲刷管壁，以实现动，烟气在管外自上而下横向冲刷管壁，以实现 烟气与给水之间的热量交换。烟气与给水之间的热量交换。 第四章、锅炉的主要设备及作用第四章、锅炉的主要设备及作用 1.水冷壁的作

13、用：水冷壁的作用： 三大作用：三大作用： （1）通过辐射传热，水变成汽水混合物；）通过辐射传热，水变成汽水混合物； （2）保护炉墙，便于采用轻型炉墙；）保护炉墙，便于采用轻型炉墙； （3）可使炉膛出口烟温冷却到灰的软化温）可使炉膛出口烟温冷却到灰的软化温 度以下，防止结焦度以下，防止结焦 。 （二）水冷壁（二）水冷壁 第四章、锅炉的主要设备及作用第四章、锅炉的主要设备及作用 2.水冷壁的类型水冷壁的类型 （1）光管水冷壁）光管水冷壁 (2)、膜式水冷壁、膜式水冷壁 两种类型见右图。两种类型见右图。 膜式水冷壁的优点膜式水冷壁的优点： 能用全部面积吸收炉膛辐射热；节省金属能用全部面积吸收炉膛辐射

14、热；节省金属 材料；材料； 对炉墙的保护最彻底；使炉墙厚度减轻，对炉墙的保护最彻底；使炉墙厚度减轻， 简化了炉墙的悬吊结构；简化了炉墙的悬吊结构； 能承受较大的侧向力，增加了抗爆能力；能承受较大的侧向力，增加了抗爆能力； 安装工作量减小；安装工作量减小； 气密性良好，漏风小。气密性良好，漏风小。 （3）销钉式水冷壁）销钉式水冷壁 在水冷壁的外侧密焊若干在水冷壁的外侧密焊若干 销钉，销钉， 形成形成 了销钉式水冷壁。了销钉式水冷壁。在煤粉炉中，销钉式在煤粉炉中，销钉式 水冷壁是用来敷设卫燃带的，在循环流水冷壁是用来敷设卫燃带的，在循环流 化床锅炉中用来敷设炉膛下部耐火层。化床锅炉中用来敷设炉膛下

15、部耐火层。 （三）汽包（三）汽包 1.工作过程：工作过程：进入汽包的汽水混进入汽包的汽水混 合物先进入联通箱后沿切线方向合物先进入联通箱后沿切线方向 进入内置旋风分离器进行汽水分进入内置旋风分离器进行汽水分 离。被分离出来的水从底部导叶离。被分离出来的水从底部导叶 排出，被分离出来的蒸汽上升经排出，被分离出来的蒸汽上升经 立式波形板分离器顶帽进入汽包立式波形板分离器顶帽进入汽包 的有效分离空间。分离后的蒸汽，的有效分离空间。分离后的蒸汽， 通过平孔板型蒸汽清洗装置，起通过平孔板型蒸汽清洗装置，起 泡清洗。清洗后的蒸汽，顺次经泡清洗。清洗后的蒸汽，顺次经 过顶部波形板分离器和多孔板，过顶部波形板

16、分离器和多孔板， 使蒸汽进一步分离后，均匀地从使蒸汽进一步分离后，均匀地从 汽包引出。汽包引出。 第四章、锅炉的主要设备及作用第四章、锅炉的主要设备及作用 v汽包实物图 2.2.汽包的主要作用有：汽包的主要作用有： （1 1）减少蒸汽带水，采用高效的汽水分离）减少蒸汽带水，采用高效的汽水分离 装置；装置； （2 2）减少蒸汽溶盐，可采用蒸汽清洗的方）减少蒸汽溶盐，可采用蒸汽清洗的方 法来解决；法来解决； （3 3）采用锅炉排污，以控制炉水含盐量。）采用锅炉排污，以控制炉水含盐量。 v排污排污定义定义：把一部分炉水排掉，保持炉水中：把一部分炉水排掉，保持炉水中 的含盐量和水渣在规定的范围内，以改

17、善蒸的含盐量和水渣在规定的范围内，以改善蒸 汽品质并防止水冷壁结水垢和受热面腐蚀。汽品质并防止水冷壁结水垢和受热面腐蚀。 v锅炉排污可分为锅炉排污可分为定期排污定期排污和和连续排污连续排污两种两种。 v定期排污定期排污指定期排除炉水中的水渣。排指定期排除炉水中的水渣。排 污地点在水冷壁下联箱底部。排污量的污地点在水冷壁下联箱底部。排污量的 多少及排污的间隔时间主要视给水品质多少及排污的间隔时间主要视给水品质 而定。而定。 v连续排污连续排污指连续不断地排出一部分炉水，指连续不断地排出一部分炉水， 使炉水含盐量和其它水质指标不超过规使炉水含盐量和其它水质指标不超过规 定的数值，以保证蒸汽品质。定

18、的数值，以保证蒸汽品质。 v连续排污应从炉水含盐浓度最大的部位连续排污应从炉水含盐浓度最大的部位 引出，一般，此部位在汽包正常水位线引出，一般，此部位在汽包正常水位线 以下以下200 300mm处。处。 1.过热器与再热器的作用：过热器与再热器的作用： u过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热 蒸汽。蒸汽。 u再热器：将汽轮机高压缸排出的蒸汽送回锅炉并再热器：将汽轮机高压缸排出的蒸汽送回锅炉并 加热成具有一定温度的再热蒸汽，又送回汽轮机中、加热成具有一定温度的再热蒸汽，又送回汽轮机中、 低压缸继续膨胀做功。低压缸继续膨胀做功。 （四）过热器与再热器

19、（四）过热器与再热器 第四章、锅炉的主要设备及作用第四章、锅炉的主要设备及作用 v2.过热器、再热器的工作条件过热器、再热器的工作条件 管内：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐管内：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐 升高，在其出口达到额定的过热汽温（通升高，在其出口达到额定的过热汽温（通 常在常在540 600）；）； 管外：高温烟气（通常在管外：高温烟气（通常在1100 600） 携带飞灰以一定的速度流过，容易在管外携带飞灰以一定的速度流过，容易在管外 壁产生磨损和腐蚀。壁产生磨损和腐蚀。 再热蒸汽压力要比过热蒸汽低，约为其再热蒸汽压力要比过热蒸汽低，约为其 20%25%，其流量约为过热蒸汽的，其流量

20、约为过热蒸汽的80%。 选用的过热器与再热器受热面钢材，其工作温选用的过热器与再热器受热面钢材，其工作温 度几乎都接近许用温度值。如果钢材的工作温度超度几乎都接近许用温度值。如果钢材的工作温度超 过了其许用温度，将引起钢材的热强度、热稳定性过了其许用温度，将引起钢材的热强度、热稳定性 下降，材质恶化，导致受热面损坏。因此，锅炉运下降，材质恶化，导致受热面损坏。因此，锅炉运 行中必须十分注意防止过热器、再热器等受热面的行中必须十分注意防止过热器、再热器等受热面的 超温现象如果长期超温，运行，会造成管子变形和超温现象如果长期超温，运行，会造成管子变形和 爆管。爆管。 蒸汽温度的选择要考虑三个因素：

21、循环热效率，蒸汽温度的选择要考虑三个因素：循环热效率， 汽轮机末级叶片的蒸汽湿度，高温钢材的许用温汽轮机末级叶片的蒸汽湿度，高温钢材的许用温 度。度。 通常蒸汽温度在通常蒸汽温度在540 620。 3.过热器的型式结构过热器的型式结构 按传热方式分类，过热器可分为对流型、辐按传热方式分类，过热器可分为对流型、辐 射型及半辐射型三种型式。射型及半辐射型三种型式。 高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半辐射高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半辐射 与对流型多级布置的与对流型多级布置的联合型过热器联合型过热器。过热器的蒸。过热器的蒸 汽高温段采用对流型、低温段采用辐射或半辐射汽高温段采用对流型、低温段采用

22、辐射或半辐射 型，以降低受热面管壁钢材温度。型，以降低受热面管壁钢材温度。 屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉膛的屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉膛的 上部空间；辐射型过热器通常布置在炉顶、炉膛上部空间；辐射型过热器通常布置在炉顶、炉膛 的上部和转向室等贴墙处；对流型过热器布置在的上部和转向室等贴墙处；对流型过热器布置在 水平和垂直烟道中。水平和垂直烟道中。 e空气预热器的作用：利用锅炉尾部烟气的热量空气预热器的作用：利用锅炉尾部烟气的热量 加热燃料燃烧所需的空气。加热燃料燃烧所需的空气。 e锅炉装设空气预热器后，有以下锅炉装设空气预热器后，有以下好处：好处： e降低排烟温度，提高锅炉效率，

23、节省燃料。降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。 e改善燃料的着火与燃烧条件，同时也降低了改善燃料的着火与燃烧条件，同时也降低了 不完全燃烧热损失。不完全燃烧热损失。 e节约金属，降低造价。节约金属，降低造价。 e改善引风机的工作条件。改善引风机的工作条件。 （五）（五） 空气预热器空气预热器 1、空气预热器的作用、空气预热器的作用 第四章、锅炉的主要设备及作用第四章、锅炉的主要设备及作用 管式空气预热器管式空气预热器 烟气在管内纵烟气在管内纵 向流动，空气在管向流动，空气在管 外横向流动，烟气外横向流动，烟气 的热量通过金属壁的热量通过金属壁 面传给空气。面传给空气。 常用的空气预热器有常用

24、的空气预热器有 管式管式和和回转式回转式两种。两种。 2、空气预热器的分类、空气预热器的分类 管式空气预热管式空气预热 器的布置如图器的布置如图 示：示： 流程数目愈多，流程数目愈多， 传热平均温差传热平均温差 较大，空气流较大，空气流 速增加，有利速增加，有利 于增强传热，于增强传热， 因此，大型锅因此，大型锅 炉常采用多流炉常采用多流 程空预器。程空预器。 回转式空气预热器回转式空气预热器 i由于锅炉参数的提高和容量的增大，管由于锅炉参数的提高和容量的增大，管 式空气预热器的受热面也随着显著地增式空气预热器的受热面也随着显著地增 大，这给尾部受热面的布置带来了困难。大，这给尾部受热面的布置

25、带来了困难。 因此目前大型锅炉多采用结构紧凑，重因此目前大型锅炉多采用结构紧凑，重 量较轻的回转式空气预热器。量较轻的回转式空气预热器。 回转式空气预热器的回转式空气预热器的工工 作原理：作原理：当受热面转当受热面转 子通过减速装置由电子通过减速装置由电 动机带动以动机带动以1 1 4r/min4r/min 的转速转动时，转子的转速转动时，转子 中的传热元件（蓄热中的传热元件（蓄热 板），便交替地被烟板），便交替地被烟 气加热和空气冷却，气加热和空气冷却， 烟气的热量也就传给烟气的热量也就传给 了空气。受热面转子了空气。受热面转子 每转一周，传热元件每转一周，传热元件 吸热、放热一次。吸热、放

26、热一次。 （六）制粉系统及其设备（六）制粉系统及其设备 1.1.制粉系统制粉系统 v任务：将锅炉房原煤斗中的煤磨制成一定细度的煤任务：将锅炉房原煤斗中的煤磨制成一定细度的煤 粉，供锅炉燃烧使用。粉，供锅炉燃烧使用。 v分类：直吹式制粉系统、仓储式制粉系统分类：直吹式制粉系统、仓储式制粉系统 （1 1）直吹式制粉系统）直吹式制粉系统 v定义：直磨煤机磨制出来的煤粉，没有储存设备，定义：直磨煤机磨制出来的煤粉，没有储存设备， 直接吹入炉膛燃烧的制粉系统。直接吹入炉膛燃烧的制粉系统。 v特点：制粉量随锅炉负荷变化而变化。特点：制粉量随锅炉负荷变化而变化。 v正压系统：排粉风机装在磨煤机之前，系统为正

27、压。正压系统：排粉风机装在磨煤机之前，系统为正压。 v负压系统：排粉风机装在磨煤机之后，系统为负压负压系统：排粉风机装在磨煤机之后，系统为负压。 （2）中间仓储式制粉系统 v把磨制好的煤粉存在煤粉仓中，根据锅炉负 荷大小的需要，借助给粉机来调节煤粉量供 锅炉燃烧。 特点：特点： 磨煤机运行可保持经济出力运行 与直吹式制粉系统相比较，增加了存储煤粉 的煤粉仓及相应的设备，即细粉分离器、螺 旋输粉机、换向阀、吸潮管、锁气器等； 燃烧所需要的煤粉量由送粉机提供和控制。 分类分类：干燥剂送粉和热风送粉 2、制粉设备、制粉设备 （1 1）给煤机）给煤机 v作用：根据磨煤机或锅炉负荷的需求来调节给作用：根

28、据磨煤机或锅炉负荷的需求来调节给 煤量，把煤均匀地送入磨煤机。煤量，把煤均匀地送入磨煤机。 v型式：圆盘式、皮带式、刮板式、电磁振动式。型式：圆盘式、皮带式、刮板式、电磁振动式。 v作用：把煤磨制成合格细度的煤粉。作用：把煤磨制成合格细度的煤粉。 v原理：撞击、碾压、挤压、研磨原理：撞击、碾压、挤压、研磨 v分类：按转速分：分类：按转速分： 低速磨：筒式钢球磨低速磨：筒式钢球磨 中速磨：平盘磨、球式磨（中速磨：平盘磨、球式磨（E E型磨）、碗式磨型磨）、碗式磨 高速磨：锤击磨、竖井磨、风扇磨高速磨：锤击磨、竖井磨、风扇磨 （2 2）磨煤机）磨煤机 中速磨 煤机 高速磨煤机 （3 3）粗粉分离器）粗粉分离器 v作用：作用：把较粗的煤粉从气粉混合物中分离出来，把较粗的煤粉从气粉混合物中分离出来， 返回磨煤机重磨，并可调节煤粉细度，以适应不返回磨煤机重磨，并可调节煤粉细度，以适应不 同煤种的需要。同煤种的需要。 v工作原理：工作