锅炉和汽轮机的分类及特点

1、锅炉和汽轮机的分类及特点锅炉篇一、锅炉的分类1、按用途分类：电站锅炉：用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，出口工 质为过热蒸汽。工业锅炉：用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小 容量锅炉，出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称为 热水锅炉。船用锅炉。机车锅炉。注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为高 压湿蒸汽。2、按结构分类：火管锅炉：烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉， 热效率低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便。水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉， 也可以制成大容量、高参数锅炉。电站锅炉一般均为水管锅炉，热效 率高，但对水质和运行水平

2、的要求也较高。3、按循环方式分类：自然循环锅筒锅炉多次强制循环锅筒锅炉 低倍率循环锅炉 直流锅炉复合循环锅炉 4、按锅炉额定工作压力分类：低压锅炉：3.8MPa中压锅炉：3.8MPaP V 5.4MPa。次高压锅炉：5.4MPaPV9.8MPa；高压锅炉：9.8MPa27.0MPa或额定出口温电590C的锅炉。5、按所用燃料或能源分类：固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料；液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料；气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料;6、按燃烧方式分类：火床燃烧锅炉：包括固定炉排炉、彳主复炉排炉等。主要用于工业锅炉，火室燃烧锅炉：燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为主要用于电站锅炉，火室燃

3、烧锅炉。流化床锅炉（沸腾炉）：送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻 腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升并燃烧。旋风燃烧炉：旋风燃烧是按照强旋涡的原理组织炉内旋风火焰燃烧的一种方 式。除了以上的分类方法外，锅炉还有几种不常用的分类方法，这里 就不一一介绍，下文主要以按燃烧方式分类为主，对四类锅炉的性质 特点进行比较。二、几种常用锅炉的性质及特性分析1、火床燃烧锅炉火床燃烧是指燃料主要在火床（又称炉排）上完成燃烧全过程的 一种燃烧方式。添加在正在燃烧的火床上的新鲜燃料受到炉膛高温及已燃高温 煤层的加热而点燃。燃烧所需要的空气从火床下部的风是通过炉排上 的通风孔穿入煤层供给燃烧用。火床

4、燃烧只能燃用固体燃料。基本用 于工业生产和采暖，大多为低参数、小容量锅炉。1 .分段均匀送风室2 .均句分层煤层3.均勺分层给煤机4、7.前后二次风5应前后炉拱&媒仓自动均匀始煤机9.运动链条L,=烧I I - r - mft图1、链条锅炉内部结构简图燃烧过程：燃料煤从煤仓自动给： 下部的旋转门，煤E 靠出煤口的闸门提 条带动）的向后运动 灼热焦炭层的直接烘烤， 预热、十燥、挥发份逸 了猛烈的燃烧期。直至完成全部燃烧过程，然后越过位于炉排后端的望，打开给煤机平是通过控制紧 便随着炉排（链的强烈辐射以及热力准备阶段（即，进而挥发分着火燃烧，最后焦炭也进入群 13湾5混皿工艺评价:优点：火床炉的煤

5、炭无需特地破碎加工；其锅炉房布置简单，运行耗电少；链带式炉排结构简单，方便制造。缺点：燃料与空气混和较差，燃烧速度慢，效率不高，燃烧不彻底;劳动强度大，污染较严重，清炉操作繁重；链带式炉排检修不便，安装质量要求高，炉排片易折断。2、火室燃烧锅炉（煤粉炉）火室燃烧是指燃料在炉膛空间中以悬浮状态完成燃烧全过程的 一种燃烧方式。火室燃烧设备最主要的部件是燃烧器。新鲜燃料与燃烧所需的空 气量都是通过燃烧器上的各个不同用途和作用的喷口喷入炉内，并组 织炉内燃烧空气动力工况，创造合适的燃烧条件和环境以保证燃料在 火室（及炉膛）空间中及时着火、稳定燃烧、充分燃尽。图2、火室燃烧锅炉示意图QK炉膻w-过热器;

6、-省煤器*-下降曾I-受悠面火室燃烧锅炉的燃烧过程及部件详细解释见火力发电流程及设 备PPT文档燃烧阶段：受到炉内火焰、高温烟气的加热，温度升高，开始把水分蒸 发掉；温度再上升，煤中的挥发物则开始析出，并在煤粒周围燃烧， 使煤粒进一步加热；在析出挥发物后，煤粉颗粒就变成了高温的焦炭颗粒，并进 一步燃烧，直至燃尽为止；煤粉在炉内的停留一般为23s，燃尽后形成的灰渣大部分作 为飞灰随气流排出。工艺评价：优点：它没有炉排，燃料是随空气流入炉内，燃料燃烧的各个阶段 都是在悬浮状态下进行和完成的，其容量的提高不再受炉排的构造和 布置的限制；燃料的燃烧反应面积很大，与空气混合良好，可以采用较小 的过量空气

7、系数，燃烧速度和效率比层燃炉高；燃料适应性广，可以燃用固体、液体和气体燃料；燃烧调节和运行、管理易于实现机械化和自动化。 缺点：在供热锅炉中，由于它需要配置磨煤设备，电耗大；由于燃料在室燃炉停留时间一般都很短促，为保证燃烧充分 完全，因而炉膛体积大；系统也较复杂，且不能低负荷运行和压火；飞灰多，易污染环境等原因，应用受到限制。3、流化床锅炉（沸腾炉）（1）流化床的概述当流体（液体、气体）向上流过固体颗粒床层时，其速度增大到 一定值后，颗粒被流体的摩擦力所承托，呈现飘浮状态，颗粒可以在 床层中自由运动，这种状态称为“流态化”。按流化介质的不同可分为澎固流态化、气-固流态化。燃煤流化 床属气-固流

8、态化范畴。1-进料口 2-溢流口务布风板4-风室5-埋管图3、流化床锅炉燃烧过程空气从进风管送进风室后，经布风板的分配而均匀的进入炉子的 下半部-沸腾段。气体在沸腾段中基本上向上流动，直至流出沸腾段， 流过整个炉膛。燃料从进料口进入沸腾段，一部分细粉被气流吹出沸 腾段，并在那里悬浮燃烧。其余绝大部分留在沸腾段内，被气流流化 后形成沸腾床。这部分燃料颗粒在沸腾运动过程中完成燃烧。燃尽的 灰渣从溢流口溢出。（2）流化床锅炉的发展第一代流化床锅炉：鼓泡床锅炉鼓泡床锅炉，即流化床锅炉，工作过程就如上面所述，其优缺点 如下： 优点：燃料适应性广：可以燃烧包括煤矸石、焦碳、油页岩、垃圾 等劣质煤在内的所有

9、固体燃料；清洁燃烧：脱硫率高、NOx排放少；负荷调节性能好：低负荷下仍可保持燃烧稳定；负荷调节比 达4： 1，甚至可以压火备用；灰渣综合利用性能好：低温燃烧后的灰渣没有经历烧结过 程，活性好，非常适合做水泥填料。缺点：燃烧损失大：燃料宽筛分（010mm）,未燃尽细颗粒飞出量 大；埋管磨损严重：为了控制密相区床温，密相区布置有埋管， 但其磨损问题不易解决；大型化受到限制：截面热负荷低，为煤粉炉的1/4,如一台 400t/h的鼓泡床截面积约200m2；脱硫剂利用效率低：脱硫剂颗粒大（细颗粒易飞出），利用率 低。第二代流化床锅炉：循环流化床锅炉“循环”的概念一一飞出炉膛的物料被气固分离器收集，返回炉

10、膛， 循环燃烧和利用。1、炉膛2、旋风分离器3、过热器4、外置式换热器5、煤仓6、返料装置7、石灰石进料口8、灰冷却器9、省煤器10、空气预热11、除尘器12、引风机13、尾部烟道14、汽包图4、循环流化床锅炉示意图注：石灰石的主要作用是脱硫和维持物料循环量的稳定。与鼓泡床相比，循环流化床锅炉有以下优势：燃烧效率提高(可达 97.599%)：炉膛沿高度基本恒温 (850 C),延长了燃烧时间；物料通过分离器多次循环回炉内，延长了燃烧时间；没有埋管，彻底解决埋管磨损问题：密相区燃烧份额小，不 需埋管即可控制床温；为大型化提供了可能：燃烧、传热不仅仅局限于浓相区，炉 膛截面热负荷提高23倍，更易实

11、现大型化；脱硫剂利用率提高：脱硫剂(石灰石)颗粒变细(0.10.3mm)， 利用率提高；SO2气体在燃烧区停留时间延长，鼓泡床12s，循环流 化床34s；脱硫剂循环利用，停留时间延长。目前的循环流化床锅炉仍存在以下问题：单机容量不够大：国内最大单机容量为300MWe结构复杂，造价较高：比煤粉炉增加了物料分离和回送装置， 占地面积大，钢材消耗量约增加20%；但若与煤粉炉加尾部烟气脱硫相比，总造价低；磨损问题：固体颗粒浓度大，对受热面磨损较严重；锅炉机组自身能耗增加；物料循环回路的调节与控制要求高。4、旋风燃烧炉旋风炉实际上是液态排渣炉的一种，一般由旋风筒、燃烬室和冷 却炉膛组成，因其有圆柱型燃烧

12、氧旋风筒），气流在其内高速旋转燃 烧而得名。旋风炉在圆柱形旋风筒进行旋涡燃烧。强入的旋转气流将较粗的 燃料颗粒甩向旋风筒内壁的一层高温的熔渣膜上，较细的燃料颗粒则 在筒内作悬浮燃烧，从而使燃料在旋风筒内有足够长的停留时间，再 加上旋风筒内高达1800C以上的燃烧温度，保证了燃料的完全燃烧， 而且旋风筒的容积热负荷高，通常可为煤粉炉的1030倍，因此，旋 风炉体积小，结构紧凑。热气体缺伽 IIIIMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII一次风液态熔渣图5、旋风炉工作示意图DnHUonuDnu旋风燃烧方式具有下列特点: 优点：热强度高：由于火焰在旋风筒内高速旋

13、转，扰动极其强烈， 传热、传质条件非常好，燃料颗粒完全处于扩散燃烧区。燃烧稳定：燃料进入旋风筒后粘附在熔渣膜上，因此，燃料 在筒内有相当长的滞留时间，燃烧室中蓄积相当多的热量，这有助于 维持燃烧过程的连续性。燃烧经济性高：旋风炉具有高的燃烧温度，优良的传热和传 质条件，充分保证了燃料的完全燃烧。化学不完全燃烧损失、机械不 完全燃烧热损失较小。捕渣率高：旋风筒内高速旋转的气流具有很高的分离熔渣的 能力，一般在70%以上。锅炉尺寸紧凑：由于捕渣率高，烟气中挟带的飞灰量少，锅 炉对流受热面的烟速可以提高，而不必担心飞灰对受热面磨损。烟速 提高使传热强化，飞灰量减少，使除尘器负担减轻，这些都将使锅炉

14、设备布置紧凑。燃烧效率高：旋风筒中的燃烧既不存在火床燃烧中那种保持 火床层稳定的必要性，也没有悬浮燃烧中燃料颗粒与空气之间相对速 度趋近于零、燃料颗粒在炉内停留时间很短的缺点。缺点：能量消耗高：旋风筒中高速旋转气流使流动阻力剧增。采用 热风送粉，必须有高压风机，这样锅炉自身消耗的电能就必然增高。煤质适应能力差：对旋风炉炉型来说，能适应各种煤种。但 对于某一特定的旋风炉，因其对燃煤灰分的熔融特性、灰渣的流动能 力极其敏感，尤其是锅炉负荷较低时，问题愈突出。锅炉可用率低：旋风炉存在析铁、受热面烟气侧高温腐蚀、 粒化冲渣系统容易发生故障、过热器和高温段省煤器处容易积灰等均 能引起故障停炉，使旋风炉可

15、利用率降低。实践表明，旋风炉在投运 初期事故率较高。灰渣物理热损失高：旋风炉的燃烧经济性较高，但高温的灰 渣送至渣沟排掉，尤其是燃用高灰分煤时，其灰渣物理热损失更大。NOx排放量较高：旋风炉燃烧温度比一般煤粉炉高，氮在高 温下生成氧化氮，烟气中NOx较高，对环境影响较大。对流受热面易积灰：旋风炉捕渣率高，使进入对流受热面烟 气中较粗的飞灰颗粒减少，因此丧失了大颗粒飞灰冲刷对流管束积灰 的作用，使锅炉出口对流受热面积灰严重。制造费用高：旋风炉结构复杂，销钉焊接工作量大，因而制 造费用要比同容量的煤粉炉高。汽轮机篇一、汽轮机的分类汽轮机的类型很多，为了便于选用，常按热力过程特性、工作原 理、新蒸汽

16、参数、蒸汽流动方向及用途等对其进行分类。1、按热力过程特性分纯凝汽式汽轮机背压式汽轮机抽汽式汽轮机2、按工作原理分冲动式汽轮机反动式汽轮机混合式汽轮机3、按新（主）蒸汽压力分低压汽轮机 新蒸汽压力为1.2 MPa2MPa；中压汽轮机 新蒸汽压力为2.1 MPa8MPa；高压汽轮机 新蒸汽压力为8.1 MPa12.5MPa；超高压汽轮机 新蒸汽压力为12.6MPa-15.1MPa；亚临界汽轮机 新蒸汽压力为15.1MPa22MPa；超临界汽轮机 新蒸汽压力为22.12MPa25MPa；超超临界汽轮机新蒸汽压力为25.0MPa以上。4、按蒸汽流方向分轴流式汽轮机辐流式汽轮机5、按用途分电站汽轮机：

17、用具有一定温度和压力的过热蒸汽工质）为动 力，并将蒸汽的热能转换为转子旋转的机械能，带动发电机发电的汽 轮机。工业汽轮机：在工业生产中，直接用汽轮机作为原动机来驱 动一些大型的机械设备，如大型风机、给水泵压缩机等功率比较大的 设备，这种用途的汽轮机叫工业汽轮机。船用汽轮机：满足船用条件，供船舶推进或驱动辅机等用的 汽轮机。本文主要针对以热力过程特性分类的三种汽轮机进行讨论二、几种汽轮机的介绍1、纯凝汽式汽轮机纯凝汽式汽轮机是火电厂中普遍采用的专为发电用的汽轮机凝 汽设备主要由凝汽器、循环水泵、凝结水泵和抽气器组成。汽轮机排汽进入凝汽器，全部被循环水冷却凝结为水，由凝结水 泵抽出，经过各级加热器

18、加热后作为给水送彳主锅炉。汽轮机最常用的凝汽器为表面式凝汽器。冷却用水排入冷却水池 或冷却水塔降温后再循环使用。靠近江、河、湖泊的电厂，如水量充 足，可将由凝汽器排出的冷却水直接排入江、河、湖泊，称为径流冷 却方式。但这种方式可能对河流湖泊造成热污染。严重缺水地区的电 厂，可采用空冷式凝汽器。但它结构庞大，金属材料消耗多，除列车 电站外，一般电厂较少采用。老式电厂中，有的采用混合式凝汽器， 汽轮机排汽与冷却水直接混合接触冷却。但因排汽凝结水被冷却水污 染，需要处理后才能作为锅炉给水，已很少采用。由于纯凝汽式汽轮机凝结蒸汽量大，故一般适合在水量充足的地 方，用冷却水冷却；如果在缺乏水的地方使用，

19、采用空气冷却大量 的待冷却蒸汽造成空冷式凝汽器设备更加庞大，冷却难度更大，设备2、背压式汽轮机背压式汽轮机是指排汽压力（背压）高于大气压力的汽轮机。 排汽用于供热的背压式汽轮机为供热式汽轮机的一种，应用很广; 排汽用作其他汽轮机进汽的背压式汽轮机称为前置式汽轮机。背压式汽轮机的特点是：排汽压力高，通流部分的级数少， 结构简单，同时不需要庞大的凝汽器和冷却水系统，机组轻小， 造价低。当它的排汽用于供热时，热能可得到充分利用，但这时 汽轮机的功率与供热所需蒸汽量直接相关，因此不可能同时满足 热负荷和电（或动力）负荷变动的需要，这是背压式汽轮机用于 供热时的局限性。发电用的背压式汽轮机通常都与凝汽式

20、汽轮机或抽汽式汽轮 机并列运行或并入电网，用其他汽轮机调整和平衡电负荷。对于 驱动泵和通风机等机械的背压式汽轮机，则用其他汽源调整和平 衡热负荷。发电用的背压式汽轮机装有调压器，根据背压变化控 制进汽量，使进汽量适应生产流程中热负荷的需要，并使排汽压 力控制在规定的范围内。过热蒸汽背压式汽轮机发电机垣工业汽-轮机补给水冷却、除氧 系统供暖冷却回流3、抽汽式汽轮机抽汽凝汽式汽轮机是从中间级抽出蒸汽供给热用户的汽轮机才由 汽压力根据用户的需要和产品系列化的要求而确定，能在一定范围内 调整。按由汽数目的不同，由汽式汽轮机分为单抽汽和双抽汽两种。单 抽汽的通流部分可分为高压和低压两段。双抽汽的通流部分

21、分成高 压、中压和低压三段。每段设有单独的汽缸，构成分缸布置，或几段 合在一个汽缸内，构成单缸布置。由汽式汽轮机运行时既要供电或动力），又要供热。当由汽量为 零时便与凝汽式汽轮机相同，进入汽轮机的蒸汽除一部分流入给水加 热器加热锅炉给水外，其余蒸汽都流经各级后进入凝汽器。当由汽量 不为零时，进入汽轮机的蒸汽先流过高压段各级作功，然后一部分蒸 汽经由由汽口抽出供热;另一部分蒸汽通过调节阀或旋转隔板流经其 余各级，继续作功，最后进入凝汽器。排汽压力小于大气压力的由汽式汽轮机称为曲汽凝汽式汽轮机； 排气压力大于大气压力的由汽式汽轮机称为由汽背压式汽轮机。由汽 背压式汽轮机的输出功率取决于供热的蒸汽量大小，而不能任意改 变。因此它必须与其他汽轮机并列运行或并入电网，以保证供电要求。冷却、除氧系统三、汽轮机工况介绍额定功率（铭牌