鍋爐相關知識培訓

1、徐志海徐志海2014年年9月月5日日2 鍋爐是利用燃料等能源的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱，將工質(主要是水)加熱到一定溫度和壓力的換熱設備。通常意義的鍋爐中一般要實現(xiàn)下述過程通常意義的鍋爐中一般要實現(xiàn)下述過程 燃燒燃燒 熱交換熱交換 燃料的化學能燃料的化學能 煙氣的熱能煙氣的熱能 蒸汽蒸汽(或熱水或熱水)的熱能的熱能鍋爐；汽輪機；發(fā)電機鍋爐；汽輪機；發(fā)電機789230 額定蒸發(fā)量額定蒸發(fā)量 在額定給水溫度、使用設計燃料和額定蒸汽參數(shù)，保證熱效率時所規(guī)定的蒸發(fā)量，單位為T/h（或Kg/s） 最大連續(xù)蒸發(fā)量（對大型鍋爐）最大連續(xù)蒸發(fā)量（對大型鍋爐） 在額定蒸汽參數(shù)，額定給水溫度和使用設計燃料，長期連續(xù)

2、運行時所能達到的最大蒸發(fā)量，單位為T/h（或Kg/s ） 供熱量（工業(yè)熱水鍋爐）供熱量（工業(yè)熱水鍋爐） 單位為KW（或Kcal/h）。 蒸汽鍋爐的額定參數(shù)蒸汽鍋爐的額定參數(shù) 在規(guī)定負荷范圍內(nèi)長期連續(xù)運行應能保證的出 口蒸汽參數(shù)，包括額定蒸汽壓力（對應規(guī)定的給水壓力），單位是MPa；額定蒸汽溫度（對應額定蒸汽壓力和額定給水溫度)，單位是0C。 熱水鍋爐的額定參數(shù)熱水鍋爐的額定參數(shù) 鍋爐出口熱水的壓力和溫度，單位分別是MPa和0C 10（二）鍋爐安全、經(jīng)濟性指標（二）鍋爐安全、經(jīng)濟性指標 連續(xù)運行小時數(shù) 兩次檢修之間的運行小時數(shù)（5000 h ） 可用率 （總運行小時數(shù) + 總備用小時數(shù)）/ 統(tǒng)計

3、期間總小時數(shù)（一年） （90%） 事故率 總事故停爐小時數(shù)/（總運行小時數(shù) + 事故停爐小時數(shù)）（2%）運行安全性指標：運行安全性指標：11經(jīng)濟性指標：經(jīng)濟性指標：鍋爐熱效率鍋爐熱效率 gl =（ Q 1 / Q r ）100， % 式中式中 Q 1 鍋爐有效利用熱鍋爐有效利用熱 Q r 鍋爐在單位時間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量鍋爐在單位時間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量（大容量電站鍋爐大于（大容量電站鍋爐大于90%；工業(yè)鍋爐約；工業(yè)鍋爐約6080%）鍋爐有害物質排放物：鍋爐有害物質排放物：鍋爐燃燒產(chǎn)生的污染物主要有鍋爐燃燒產(chǎn)生的污染物主要有：煙霧、粉塵等2soxNOCO2CO / 設計次序 燃料代號 額

4、定蒸汽壓力 額定蒸發(fā)量 制造廠代號例例 DGJ-75/3.82-IV2 東方鍋爐廠制造, 額定蒸發(fā)量75t/h， 額定蒸汽壓力 3.82Mpa 秸桿鍋爐 （第二次設計） . .國內(nèi)主要的鍋爐生產(chǎn)廠家：國內(nèi)主要的鍋爐生產(chǎn)廠家：排名排名廠家名稱廠家名稱所在地所在地產(chǎn)值產(chǎn)值備注備注1哈爾濱鍋爐廠黑龍江108.39億產(chǎn)值最大2東方鍋爐廠四川100億最老牌3上海鍋爐廠上海4武漢鍋爐廠湖北35億5北京巴威鍋爐廠北京6杭州鍋爐廠浙江7無錫鍋爐廠江蘇8濟南鍋爐廠山東9四川鍋爐廠四川3.2億15火電廠三大主機之一，火室燃燒。生產(chǎn)高溫高壓蒸氣，適用各種燃料，熱效率高、受熱面復雜，向大容量、高參數(shù)發(fā)展。適于各行業(yè)，

5、火床燃燒，熱效率低，容量較小。生產(chǎn)蒸汽（或熱水）供給工業(yè)和民用所需熱能，或通過蒸汽動力機械轉換為機械能。 作為船舶動力，體積小，重量輕，啟停方便，變負荷能力強。一般采用低中壓參數(shù)，爐膛容積熱負荷高，水循環(huán)高度小的燃油鍋爐。居民生活所需的蒸汽或熱水之用。（四）鍋（四）鍋 爐爐 分類分類 19我國電站鍋爐參數(shù)、容量3001025；1000250280540/54016.7125；200420670220250540/54013.750；100220；4102052255409.86；122535；651301451551651754503.88201054002.5蒸汽溫度給水溫度蒸汽壓力發(fā)電功率

6、MW容 量 （t/h)參 數(shù)300；6001025；2008260290540/54017.5216.按按鍋爐燃燒方式分鍋爐燃燒方式分： 層層燃爐、室燃爐、燃爐、室燃爐、 流化床爐、旋風爐流化床爐、旋風爐 方式 層燃爐 室燃爐 流化床爐 旋風爐燃料 塊狀 粉狀、霧狀、氣態(tài) 固體顆粒 固體顆粒22層燃爐層燃爐：煤塊在爐排上燃燒，燃燒所需空氣從爐排低下送入。 爐排在旋轉。旋風爐旋風爐：燃料和空氣在高溫旋風筒內(nèi)高速旋轉，細小的燃料顆粒 在其中懸浮燃燒，較大的顆粒被拋向筒壁液態(tài)渣膜上進行燃燒。流化床爐流化床爐：固體燃料在高速氣流作用下，在布風板上的床料層 上下翻滾，呈流化狀態(tài)燃燒。室燃爐室燃爐：燃料以

7、粉狀、霧狀或氣態(tài)隨空氣噴入爐膛，懸浮燃燒。23 按鍋爐蒸發(fā)受熱面中工質流動方式分：按鍋爐蒸發(fā)受熱面中工質流動方式分： 自然循環(huán)汽包鍋爐自然循環(huán)汽包鍋爐 具有汽包，利用下降管和上升管（水冷壁）中工質密度差產(chǎn)生工質循環(huán)。循環(huán)倍率循環(huán)倍率(?)約為410，是亞臨界壓力以下鍋爐的主要形式。 汽包汽包 具有汽包和循環(huán)泵，利用循環(huán)回路中工質密度差和循環(huán)泵壓頭使工質循環(huán)。循環(huán)倍率循環(huán)倍率約為35，只能在臨界壓力以下應用。泵汽包聯(lián)箱下降管受熱面24直流鍋爐直流鍋爐 無汽包，給水靠無汽包，給水靠給給水泵壓頭水泵壓頭一次通過一次通過各受熱面產(chǎn)生蒸汽各受熱面產(chǎn)生蒸汽，循環(huán)倍率約為循環(huán)倍率約為1，可，可在高壓以上任何

8、壓在高壓以上任何壓力下應用力下應用 低倍率循環(huán)鍋爐低倍率循環(huán)鍋爐 無汽包，具有無汽包，具有汽水分離汽水分離器器和和再循環(huán)泵再循環(huán)泵，靠再循靠再循環(huán)泵實現(xiàn)工質再循環(huán)環(huán)泵實現(xiàn)工質再循環(huán),循循環(huán)倍率約為環(huán)倍率約為1.22，多，多用于亞臨界壓力用于亞臨界壓力泵汽包聯(lián)箱下降管受熱面25 自然循環(huán)鍋爐的優(yōu)點是可以將汽包內(nèi)含雜質濃度較高的水連續(xù)排去一部分(連續(xù)排污),還可以在水冷壁下部定期放水,除去沉淀的水渣(定期排污),對給水質量要求稍低,自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)較簡單.目前我國火電廠采用的鍋爐絕大部分是自然循環(huán)鍋爐. 鍋爐的汽壓越高,飽和蒸汽與飽和水的比重就越接近,使爐水自然循環(huán)的動力也越小.如果設計,運行不當,就

9、容易發(fā)生水循環(huán)不良,引發(fā)爆管管事故.一般汽壓超過16.6MPa(170大氣壓)時不宜采用此種鍋爐.直流鍋爐的特點是沒有汽包,水在給水泵的下,一直流過鍋爐的蒸發(fā)部分,不往返循環(huán),如圖2-5所示. 直流鍋爐的優(yōu)點是沒有汽包,比較容易制造,鋼材耗量少,缺點是不能排污,對水質要求高,自動調(diào)節(jié)也比較復雜.直流鍋爐可用于任何蒸汽參數(shù)參數(shù),特別適用于超高壓以上的電廠.26工質吸熱量分配比例比例汽壓汽溫加熱蒸發(fā)過熱1.3350105270814.372.413.33.9450150269717.662.619.89.9540215252220.449.63013.8540240277720.536.229.6

10、MPa攝氏度攝氏度Kj/Kg參數(shù)給水溫度總焓補水率1.5% （五）電站（五）電站鍋爐的基本結構鍋爐的基本結構 圖21 電站鍋爐及其輔助設備系統(tǒng)簡圖煤斗；給煤機；磨煤機；空氣預熱器；排粉風機；燃燒器；爐膛；水冷壁；屏式過熱器；高溫過熱器；低溫過熱器；省煤器；除塵器；吸風機； 煙囪；送風機；鍋筒；下降管；頂棚過熱器；排渣室 21536620718178191091116413121214153031 燃料燃燒過程的四個階段：燃料燃燒過程的四個階段： 預熱干燥階段預熱干燥階段 加熱、析出水分，大量吸熱； 揮發(fā)份析出階段揮發(fā)份析出階段 CmHn、CO、H2等可燃氣體析出，少量吸熱；著火、燃燒階段著火、

11、燃燒階段 揮發(fā)份首先燃燒，造成高溫促使碳著火燃 燒，大量放熱；燃盡階段燃盡階段 碳粒燃盡形成灰渣，少量放熱。 鍋爐受熱面鍋爐受熱面：是吸收爐內(nèi)熱量來加熱工質的表面式換熱器。主要包括蒸發(fā)受熱面（包括水冷壁、對流管束）、過熱器、再熱器、省煤器及空氣預熱器。以完成水的加熱、蒸發(fā)和過熱，蒸汽的再熱及空氣的預熱。蒸發(fā)受熱面過熱器再熱器空氣預熱器水蒸汽空氣水冷壁對流管束凝渣管束輻射對流對流對流對流輻射省煤器水對流： 蒸發(fā)受熱面是指工質在其中吸熱、汽化的受熱面。主要是指敷設在爐膛四周爐墻上的水冷壁，用以吸收爐膛中的輻射熱。為了降低爐膛出口溫度，保護爐墻、防止爐壁結渣。 現(xiàn)代大型鍋爐的水冷壁已成為鍋爐的主要受

12、熱面，因為爐內(nèi)溫度高，水冷壁吸收輻射熱的能力很強，這樣可減少受熱面積，節(jié)約鋼材；同時可降低高溫，保護爐墻和防止結渣。1、磨煤設備、磨煤設備： 煤粉制備的主要設備。 （1）筒式鋼球磨煤機。 （2）中速磨煤機 立磨。 （3）高速磨煤機 風扇磨煤機。 2 2、煤粉燃燒裝置、煤粉燃燒裝置 煤粉燃燒器、點火裝置、爐膛。（1）煤粉燃燒器 旋流煤粉燃燒器（1）煤粉燃燒器 直流煤粉燃燒器（2 2）點火裝置）點火裝置 三組點火：氣油煤粉 二級點火：油煤粉常用的電器點火器： 電火花點火器：常用于大、中型鍋爐的三級點火系統(tǒng) 電弧點火器：多用于二級點火系統(tǒng) 高能點火器：用于二級點火系統(tǒng)（3 3）爐膛）爐膛 供煤粉燃燒

13、的空間。旋流燃燒器的爐膛旋流燃燒器的爐膛的空氣動力特性直流燃燒器的爐膛切向燃燒：切向燃燒：直流燃燒器布置在爐膛的四角，其出口氣流的集合軸線射向爐膛中心的一個假想切圓。切向燃燒方式：1、單切圓布置：四角燃燒器一、二次風口的幾何軸線相切于爐膛中心同一個圓。見圖a。2、兩角對沖：兩角相切或一次風對沖，二次風切圓。見圖b3、雙切圓布置：四角一、二次風口相切于不同直徑的圓或對角燃燒器各自相切于不同直徑的圓。見圖c。4、八向或六向切圓圖布置：如采用風扇磨煤機時，就將磨煤機沿爐膛四周布置。 見圖d5、雙爐膛切圓布置：兩爐膛內(nèi)氣流旋轉方向相反，大容量鍋爐有時采用該布置。見圖e。現(xiàn)代光管水冷壁的結構特點：現(xiàn)代光

14、管水冷壁的結構特點：1、水冷壁管緊密排列，管間節(jié)距S與管子外徑d之比為11.1之間；2、廣泛采用敷管式爐墻，水冷壁一半埋入爐墻，s/d一般為11.05。優(yōu)點是：爐墻溫度較低，可做成薄而輕的護墻；節(jié)省高溫耐火材料和保溫材料；鍋爐重量輕，簡化水冷壁爐墻的懸吊結構。膜式水冷壁膜式水冷壁現(xiàn)代大中型鍋爐普遍采用膜式水冷壁。由鰭片管焊接而成。鰭片管型式：鋼成直接軋制，稱軋制鰭片管 在光管之間焊接扁鋼制成，稱焊接鰭 片管。結構特點：1、管間節(jié)距S與管子外徑d之比為1.21.5之間；2、爐膛具有很好的氣密性，減少漏風。3、對爐墻具有保護作用。4、相同的爐墻面積下，幅射 自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)回路包括若干根不受熱的

15、下降管、接受爐內(nèi)輻射熱的水冷壁管，上部與汽包連接，并固定在鋼架上，下部與下聯(lián)箱連接,可自由膨脹。汽包中的爐水自下降管經(jīng)下聯(lián)箱引入水冷壁，爐水在水冷壁中接受爐內(nèi)高溫煙氣的輻射熱以形成汽水混合物并沿水冷壁上升到汽包，以形成自然保護循環(huán)回路。 汽包汽包： 汽包是自然循環(huán)鍋爐和強制循環(huán)鍋爐的重要受壓部件。汽包主要作用： 1、汽包是工質加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的連接樞紐，保證鍋爐水循環(huán)； 2、汽包是蒸汽通道與水通道的交匯點。汽包內(nèi)裝有汽水分離器、連續(xù)排污裝置等，用以汽水分離，保證蒸汽品質； 3、汽包內(nèi)保持一定水量，具有一定儲熱能力，有利于運行調(diào)節(jié)； 4、汽包筒體上安裝有壓力表、水位表、事故防水閥、安全閥

16、等，以控制汽包壓力、監(jiān)視汽包水位，保證鍋爐安全工作。（一）（一）過熱器的型式及特點：過熱器的型式及特點： 過熱器的作用：將飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，增加蒸汽的做功能力。 過熱器、一般布置過熱器、一般布置在高溫煙道，管外煙氣及管內(nèi)工質溫度高、蒸汽的換熱系數(shù)小，冷卻能力差，其壁溫是鍋爐受熱面中最高的。易發(fā)生管壁超溫、管間工質熱偏差及高溫腐蝕。工作條件最為惡劣。 過熱器的型式過熱器的型式對流式 布置于鍋爐的水平煙道或尾部豎井中，主要吸收煙氣的對流放熱量。半輻射式 爐膛出口煙窗，稱為屏式受熱面輻射式 爐膛頂部，稱為頂棚受熱面；或爐膛內(nèi)壁，稱為墻式受熱面。 輻射式受熱面的采用利于改善汽溫特性，降低金屬耗量

17、。 1 1、對流過熱器對流過熱器的型的型式式對流式過（再熱器）由蛇形管組成，其進出口分別用聯(lián)箱連接。對流式過（再熱器）由蛇形管組成，其進出口分別用聯(lián)箱連接。 2 2、輻射過熱器輻射過熱器的型的型式式輻射過（再熱器）主要以吸收爐膛輻射過（再熱器）主要以吸收爐膛輻射熱為主。輻射熱為主。結構型式：屏式、墻式結構型式：屏式、墻式屏式過熱器（再熱器）：一般布置屏式過熱器（再熱器）：一般布置在爐膛上部，橫向節(jié)距較大，通常在爐膛上部，橫向節(jié)距較大，通常稱為前屏，作用主要是降低爐膛出稱為前屏，作用主要是降低爐膛出口煙溫，減少煙氣擾動和旋轉，改口煙溫，減少煙氣擾動和旋轉，改善過熱蒸汽或再熱蒸汽的汽溫特性。善過熱

18、蒸汽或再熱蒸汽的汽溫特性。半輻射過熱器（再熱器）：布置在半輻射過熱器（再熱器）：布置在爐膛出口處，吸收爐膛中輻射熱和爐膛出口處，吸收爐膛中輻射熱和煙氣的對流熱，對流和輻射的份額煙氣的對流熱，對流和輻射的份額與所布置的位置和節(jié)距有關。與所布置的位置和節(jié)距有關。屏式過熱器屏式過熱器 3 3、壁式、壁式過熱器過熱器的型的型式式輻射過（再熱器）主要以吸收爐膛輻射熱為主。輻射過（再熱器）主要以吸收爐膛輻射熱為主。結構型式結構型式：（：（1 1）1 1緊貼爐墻和水冷壁管相間布置，多用于控制循環(huán)鍋爐；緊貼爐墻和水冷壁管相間布置，多用于控制循環(huán)鍋爐；（2 2）附著在水冷壁管上，將水冷壁管遮蓋，水冷壁被遮蓋部人

19、不吸收熱，）附著在水冷壁管上，將水冷壁管遮蓋，水冷壁被遮蓋部人不吸收熱，多用于自然循環(huán)鍋爐。多用于自然循環(huán)鍋爐?？梢詢H布置在爐膛上部，也可以沿爐膛全高度布置?？梢詢H布置在爐膛上部，也可以沿爐膛全高度布置。 省煤器和空氣預熱器布置在對流煙道最后的低煙溫區(qū)，利用煙氣的余熱加熱給水和燃料燃燒所需的空氣，提高系統(tǒng)熱效率。 1.加熱給水，提高效率；2.減少蒸發(fā)受熱面；3.降低汽包的溫差熱應力1.加熱空氣，利于著火和燃燒； 2.提高效率形式作用一般采用管式換熱大多采用回轉式蓄熱換熱器省煤器空氣預熱器尾部受熱面工作特點：尾部受熱面工作特點： 受熱工質和煙氣溫度均較低，金屬工作條件雖不像過熱器那樣惡劣，但易造

20、成低溫腐蝕、磨損與積灰。1.流速；2.飛灰濃度煙氣溫度措施影響因素1.合理設計流速2.降低飛灰濃度3.加裝防磨裝置1.提高空氣溫度2.采用耐腐蝕材料3.降低過量空氣系數(shù)飛灰磨損低溫腐蝕部位省煤器較嚴重空氣預熱器較嚴重省煤器省煤器 利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱鍋爐給水的設備。布置形式：一般布置在煙道內(nèi)，吸收煙氣的對流傳熱。作用：（1）節(jié)省燃料，降低煙氣溫度； （2）改善汽包的工作條件，減少汽包壁與給水之間的溫差引起的熱應力。 （3）降低鍋爐造價。用省煤器這樣的低溫材料代替價格昂貴的高溫水冷壁材料。省煤器布置形式省煤器布置形式 光管 鰭片管 膜片管 螺旋肋片管省煤器布置方式省煤器布置方式 臥式逆流布

21、置：水在蛇形管內(nèi)自下由上流動，煙氣在管外自上由下橫向沖刷管壁。布置方式：縱向布置、橫向布置空氣預熱器空氣預熱器 利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需要的空氣的設備。布置形式：一般布置在煙道內(nèi)，吸收煙氣的對流傳熱。作用：（1）進一步降低排溫溫度，提高鍋爐效率； （2）改善燃料的著火點與燃燒條件，降低不完全燃燒熱損失。 （3）節(jié)省金屬，降低造價。 （4）改善引風機的工作條件?？諝忸A熱器結構形式空氣預熱器結構形式（1）管式：應用很廣。 優(yōu)點：結構簡單、制造方便，漏風量小（漏風率5%）。 缺點：體積大，耗材多。在670t/h鍋爐以下采用較多。（2）回轉式：大型鍋爐采用 優(yōu)點：結構緊湊、重量較輕。 缺

22、點：漏風量大（漏風率810%）、受熱面易積灰。（3）板式： 漏風量大，金屬耗量大，目前已不被采用。管式空氣預熱器管式空氣預熱器回轉式空氣預熱器回轉式空氣預熱器工作原理：工作原理：受熱面回轉式空氣預熱器的受熱面為薄鋼板制作而成的波形板，安裝在可以旋轉的圓筒形轉子當中，隨著轉子的旋轉而交替通過煙氣流通區(qū)、空氣流通區(qū)和密封區(qū)。受熱面回轉式空氣預熱器的受熱面在經(jīng)過煙氣流通區(qū)時接受熱量，而到空氣流通區(qū)時釋放熱量，完成熱傳遞。受熱面回轉式空氣預熱器的受熱面每旋轉一周，就是一次空氣與煙氣的熱交換過程。受熱面回轉式空氣預熱器的轉動部分為受熱面，其重量較大，支撐的軸承負載也較重，因此對支撐軸承的要求較高。CFB

23、循環(huán)流化床鍋爐燃燒室循環(huán)流化床鍋爐燃燒室布風板.流化床鍋爐燃燒室下部的爐篦稱作布風板，布風板的主要作用有：（1）支撐爐內(nèi)物料（2）合理分配一二次風，使通過布風板及風帽的一次風流化物料，使之達到良好的流化狀態(tài)。布風板的結構設計、布置形式及風帽分布對鍋爐燃燒、物料摻混、爐內(nèi)傳熱都起著重要作用。對布風板的要求是：在保證布風均勻的條件下，布風板壓降越低越好。布風板風帽 風帽的作用在于使進入流化床的空氣產(chǎn)生第二次分流并具有一定動能，以減少初始氣泡的生成和使底部粗顆粒產(chǎn)生強烈的擾動，壁面粗顆粒的沉積，減少冷渣含碳量損失。風帽還有產(chǎn)生足夠的壓降、均勻布風的作用。 盡管，風帽是循環(huán)流化床鍋爐的一個小元件，但它直接影響爐床的布風，爐內(nèi)氣固兩相流的動力特性以及鍋爐安全經(jīng)濟運行。風帽爐內(nèi)受熱面爐內(nèi)受熱面水冷振動爐排爐與流化床比較循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點燃料適應性廣高燃燒效率高效脫硫低氮氧化物（NOX）排放高燃燒強度、爐膛截面積小便于負