鍋爐原理第1章 緒論

1、電站鍋爐原理電站鍋爐原理E-mail：Teldd：實訓樓A428辦公室第一章第一章 緒論緒論思考：電從何而來？思考：電從何而來？火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠三峽水電站三峽水電站廣廣東東嶺嶺澳澳核核電電站站鹽湖風力發(fā)電站鹽湖風力發(fā)電站煤炭是中國的首選能源煤炭是中國的首選能源中國一次能源消費結構變遷中國一次能源消費結構變遷煤炭是中國最重要的能源，生產消費的數(shù)量大，比重高，替代有難度。實現(xiàn)煤炭安全高效，清潔環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義 火電廠的生產過程火電廠的生產過程1-鍋爐鍋爐 2-汽輪機汽輪機 3-發(fā)電機發(fā)電機 4-凝汽器凝汽器 5-凝結水泵凝結水泵 6-給水泵給水泵7-低壓

2、加熱器低壓加熱器8-高壓加熱器高壓加熱器 9-除氧器除氧器 10-水處理設備水處理設備3觀看動畫觀看動畫可見在火力發(fā)電廠的生產過程中，存在著可見在火力發(fā)電廠的生產過程中，存在著三種三種形式的能量轉換形式的能量轉換：在：在鍋爐鍋爐中燃料的中燃料的化學能化學能轉變?yōu)檎艮D變?yōu)檎羝钠臒崮軣崮?；在；在汽輪機汽輪機中蒸汽的中蒸汽的熱能熱能轉變?yōu)檗D子的轉變?yōu)檗D子的機機械能械能；在；在發(fā)電機發(fā)電機中轉子的中轉子的機械能機械能轉變?yōu)檗D變?yōu)殡娔茈娔?。因此，鍋爐、汽輪機和發(fā)電機被稱為火力發(fā)電因此，鍋爐、汽輪機和發(fā)電機被稱為火力發(fā)電廠的廠的三大主機三大主機。鍋爐的作用是使燃料在爐內燃燒放熱，通過受鍋爐的作用是使燃

3、料在爐內燃燒放熱，通過受熱面使給水加熱、蒸發(fā)、過熱，以產生一定數(shù)量和熱面使給水加熱、蒸發(fā)、過熱，以產生一定數(shù)量和質量的過熱蒸汽。質量的過熱蒸汽。觀看動畫觀看動畫電站煤粉鍋爐機組框圖電站煤粉鍋爐機組框圖1-原煤倉原煤倉 2-給煤機給煤機 3-磨煤機磨煤機 4-空預器空預器 5-排粉風機排粉風機 6-燃燒器燃燒器 7-爐膛爐膛 8-水冷壁水冷壁 9-屏式過熱器屏式過熱器 10-高溫過熱器高溫過熱器 11-低溫過熱器低溫過熱器 12-省煤器省煤器 13-除塵器除塵器 14-引風機引風機 15-煙囪煙囪 16-送風機送風機 17-汽包汽包 18-下降管下降管 19-頂棚過熱器頂棚過熱器 20-排渣管排

4、渣管 21-給水管道給水管道 22-過熱蒸汽出口過熱蒸汽出口燃燒系統(tǒng)（煤、風、煙）燃燒系統(tǒng)（煤、風、煙）汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng)v 容量：用于表征蒸汽鍋爐供熱能力。容量：用于表征蒸汽鍋爐供熱能力。 鍋爐的容量一般指單機鍋爐的容量一般指單機蒸發(fā)量蒸發(fā)量，為單位時間內，為單位時間內鍋爐所能供應的蒸汽量，以鍋爐所能供應的蒸汽量，以t/h或或kg/s為單位，有為單位，有時也用與配套汽輪發(fā)電機的出力相匹配的輸出功時也用與配套汽輪發(fā)電機的出力相匹配的輸出功率率MW表示。表示。 （1）額定蒸發(fā)量額定蒸發(fā)量：在額定蒸汽參數(shù)，額定給水：在額定蒸汽參數(shù)，額定給水溫度和使用設計燃料，保證熱效率時所規(guī)定的蒸溫度和使用設計燃料

5、，保證熱效率時所規(guī)定的蒸發(fā)量。發(fā)量。（2）最大連續(xù)蒸發(fā)量：在額定蒸汽參數(shù)，額定給）最大連續(xù)蒸發(fā)量：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)運行所能達到水溫度和使用設計燃料，長期連續(xù)運行所能達到的最大蒸發(fā)量。通常為額定蒸發(fā)量的的最大蒸發(fā)量。通常為額定蒸發(fā)量的1.03-1.2倍。倍。2. 參數(shù)：用于表征鍋爐供熱品位。參數(shù)：用于表征鍋爐供熱品位。（1）額定蒸汽參數(shù)：過熱器出口的設計蒸汽壓力）額定蒸汽參數(shù)：過熱器出口的設計蒸汽壓力MPa和蒸汽溫度和蒸汽溫度，對具有中間再熱的鍋爐，蒸，對具有中間再熱的鍋爐，蒸汽參數(shù)還應包括再熱蒸汽流量、壓力、溫度。汽參數(shù)還應包括再熱蒸汽流量、壓力、溫度。（2

6、）額定給水溫度：一般指省煤器入口處的給水）額定給水溫度：一般指省煤器入口處的給水溫度。溫度。3. 鍋爐效率：是衡量鍋爐運行經(jīng)濟性的主要指標。鍋爐效率：是衡量鍋爐運行經(jīng)濟性的主要指標。熱效率熱效率凈效率凈效率Q Q1 1 鍋爐有效利用熱，鍋爐有效利用熱， kJ/kgkJ/kg；Q Qr r 鍋爐在單位時間內所消耗燃料的輸入熱量鍋爐在單位時間內所消耗燃料的輸入熱量,kJ/kg,kJ/kg；Q Qq q 鍋爐機組自身所需的熱量，鍋爐機組自身所需的熱量，kJ/kgkJ/kg；Q Qp p 鍋爐機組自身電耗對應的熱量，鍋爐機組自身電耗對應的熱量，kJ/kgkJ/kg；q q3 3、q q4 4 鍋爐化學

7、、機械未完全燃燒熱損失，鍋爐化學、機械未完全燃燒熱損失，% % 341,%(13)rqq 燃燒效率燃燒效率1,%(12)qpjrQQQQ1100,%(1 1)grQQ4. 鋼材消耗量：是衡量鍋爐制造成本的重要指標。鋼材消耗量：是衡量鍋爐制造成本的重要指標。定義為鍋爐單位蒸發(fā)量所用的鋼材重量。鋼材消定義為鍋爐單位蒸發(fā)量所用的鋼材重量。鋼材消耗量與鍋爐參數(shù)、循環(huán)方式、燃料種類及鍋爐部耗量與鍋爐參數(shù)、循環(huán)方式、燃料種類及鍋爐部件結構有關。在保證鍋爐安全高效運行的基礎上，件結構有關。在保證鍋爐安全高效運行的基礎上，應盡可能降低鍋爐鋼耗量。應盡可能降低鍋爐鋼耗量。5. 安全可靠性：是鍋爐技術水平的重要標

8、志之一。安全可靠性：是鍋爐技術水平的重要標志之一。100%100%（1）連續(xù)運行小時數(shù)兩次停爐檢修之間的運行小時數(shù)事故停運小時數(shù)（2）事故率=總運行小時數(shù)+事故停運小時數(shù)總運行小時數(shù)+備用時數(shù)（3）可用率=統(tǒng)計期間總時數(shù)停運停運備用備用運行運行統(tǒng)計時一般以一年作為一個統(tǒng)統(tǒng)計時一般以一年作為一個統(tǒng)計周期。連續(xù)運行小時數(shù)越高，事計周期。連續(xù)運行小時數(shù)越高，事故率越低，可用率越高，表示鍋爐故率越低，可用率越高，表示鍋爐工作越可靠。一般連續(xù)運行小時數(shù)工作越可靠。一般連續(xù)運行小時數(shù)5000h，可用率，可用率9095%，事故，事故率約率約1%。6. 環(huán)保性：是現(xiàn)代鍋爐必須予以考慮的指標。環(huán)保性：是現(xiàn)代鍋爐

9、必須予以考慮的指標。CO2：減少化石燃料使用，提高化石燃料的能源：減少化石燃料使用，提高化石燃料的能源效率是減少效率是減少CO2排放的主要方法。排放的主要方法。SOx，NOx，粉塵飛灰：可通過高效除塵設備，粉塵飛灰：可通過高效除塵設備，脫硫脫硝設備，及低脫硫脫硝設備，及低NOx燃燒技術進行有效控制。燃燒技術進行有效控制。v 鍋爐的分類根據(jù)不同的標準，可有多種分類方法：鍋爐的分類根據(jù)不同的標準，可有多種分類方法：分類方式分類方式鍋爐類型鍋爐類型簡要說明簡要說明蒸發(fā)量大、中、小型只具有相對意義，無固定分界主蒸汽壓力亞臨界、超臨界等按過熱器出口過熱蒸汽壓力分類出口工質物態(tài)蒸汽鍋爐鍋爐出口工質為蒸汽熱

10、水鍋爐鍋爐出口工質為熱水燃料燃煤鍋爐鍋爐中使用的燃料為煤燃油鍋爐鍋爐中使用的燃料為燃油燃氣鍋爐鍋爐中使用的燃料為燃氣其他燃料木材、垃圾、生物質等分類方式分類方式鍋爐類型鍋爐類型簡要說明簡要說明按工質是否在受熱面管內流動水管鍋爐鍋爐受熱面管內流動的全部為工質煙管鍋爐鍋爐受熱面管內流動的全部為煙氣煙管水管混合鍋爐鍋爐受熱面管內流動的一部分為工質、一部分為煙氣按排渣方式固態(tài)排渣鍋爐燃料燃燒后生成的灰渣呈固態(tài)排除液態(tài)排渣鍋爐燃料燃燒后生成的灰渣呈液態(tài)從渣口流除表表1-2 我國電站鍋爐的參數(shù)和容量我國電站鍋爐的參數(shù)和容量 按燃燒方式分類：按燃燒方式分類： 層燃爐層燃爐 b. 室燃爐室燃爐 c. 旋風爐旋

11、風爐 d. 流化床爐流化床爐圖圖1-3 不同燃燒方式的鍋爐不同燃燒方式的鍋爐 層燃爐：層燃爐： 層燃爐有爐排，層燃爐有爐排，煤塊在固定或移動煤塊在固定或移動的爐排上燃燒，在的爐排上燃燒，在燃燒過程中燃料保燃燒過程中燃料保持層狀。所需空氣持層狀。所需空氣由爐排下的風箱送由爐排下的風箱送入，穿過燃料層進入，穿過燃料層進行燃燒反應。多用行燃燒反應。多用于小容量低參數(shù)的于小容量低參數(shù)的工業(yè)爐。工業(yè)爐。 層燃爐層燃爐 b. 室燃爐：室燃爐： 燃料隨空氣流進入爐室且呈懸浮燃料隨空氣流進入爐室且呈懸浮狀燃燒的爐子，煤粉爐、燃油爐和燃狀燃燒的爐子，煤粉爐、燃油爐和燃氣爐均屬于室燃爐。氣爐均屬于室燃爐。我國電站

12、鍋爐大我國電站鍋爐大多數(shù)采用的都是固態(tài)排渣煤粉爐。多數(shù)采用的都是固態(tài)排渣煤粉爐。煤煤粉爐把煤先磨成煤粉，然后用空氣將粉爐把煤先磨成煤粉，然后用空氣將煤粉噴入爐內呈懸浮狀燃燒。煤被磨煤粉噴入爐內呈懸浮狀燃燒。煤被磨成煤粉后，與空氣的接觸面大為增加，成煤粉后，與空氣的接觸面大為增加，這不僅改善了著火條件，也強化了燃這不僅改善了著火條件，也強化了燃燒，使煤粉爐的煤種適應范圍較廣，燒，使煤粉爐的煤種適應范圍較廣，而且燃燒也較完全，鍋爐熱效率高達而且燃燒也較完全，鍋爐熱效率高達90%以上。煤粉燃燒熱惰性較小，燃以上。煤粉燃燒熱惰性較小，燃燒調節(jié)方便，適應負荷變化快。燒調節(jié)方便，適應負荷變化快。 b. 室

13、燃爐室燃爐 c. 旋風爐：旋風爐： 以圓柱形旋風筒作為以圓柱形旋風筒作為燃燒室，氣流在筒內高燃燒室，氣流在筒內高速旋轉，較細的煤粉在速旋轉，較細的煤粉在旋風筒內懸浮燃燒，而旋風筒內懸浮燃燒，而較粗的煤粒貼在筒壁上較粗的煤粒貼在筒壁上燃燒。筒內高速旋轉氣燃燒。筒內高速旋轉氣流使燃燒加速，并使灰流使燃燒加速，并使灰渣熔化形成液態(tài)排渣。渣熔化形成液態(tài)排渣。旋風筒有立式和臥式兩旋風筒有立式和臥式兩種布置形式，可以燃用種布置形式，可以燃用較粗的煤粉或煤屑。較粗的煤粉或煤屑。 c. 旋風爐旋風爐 d. 流化床爐：流化床爐： 又稱沸騰爐，爐子底部為又稱沸騰爐，爐子底部為一多孔布風板，空氣以一定一多孔布風板，

14、空氣以一定速度穿過孔眼均勻進入布風速度穿過孔眼均勻進入布風板上的床料層，并把顆粒燃板上的床料層，并把顆粒燃料控制在特殊的流化狀態(tài)下料控制在特殊的流化狀態(tài)下進行燃燒，形成上下翻滾類進行燃燒，形成上下翻滾類似似“沸騰沸騰”的狀態(tài)。床內安的狀態(tài)。床內安裝有以水和蒸汽或空氣為冷裝有以水和蒸汽或空氣為冷卻介質的埋管，使料層溫度卻介質的埋管，使料層溫度控制在控制在7001000，有利，有利于減少于減少NOX的生成。的生成。 d. 流化床爐流化床爐 d. 流化床爐：流化床爐： 為了提高燃燒效率、減輕環(huán)為了提高燃燒效率、減輕環(huán)境污染和受熱面磨損，在爐膛境污染和受熱面磨損，在爐膛出口處將煙氣中的大部分固體出口處

15、將煙氣中的大部分固體顆粒從氣流中分離并收集起來，顆粒從氣流中分離并收集起來，送回爐膛繼續(xù)燃燒，稱為送回爐膛繼續(xù)燃燒，稱為循環(huán)循環(huán)流化床鍋爐。流化床爐可以在流化床鍋爐。流化床爐可以在常壓常壓或或增壓增壓下燃燒。由增壓流下燃燒。由增壓流化床爐出來的高溫高壓燃氣，化床爐出來的高溫高壓燃氣，經(jīng)除塵后可送入燃氣輪機，而經(jīng)除塵后可送入燃氣輪機，而由埋管等受熱面出來的蒸汽則由埋管等受熱面出來的蒸汽則送入蒸汽輪機，就形成了送入蒸汽輪機，就形成了燃氣燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán)。 d. 流化床爐流化床爐2. 按水循環(huán)方式分類：按水循環(huán)方式分類：自然循環(huán)、控制循環(huán)和直流自然循環(huán)、控制循環(huán)和直流 鍋爐鍋爐（a）自

16、然循環(huán)）自然循環(huán) （b）控制循環(huán)）控制循環(huán) （c）直流式）直流式1-給水泵給水泵 2-省煤器省煤器 3-汽包汽包 4-下降管下降管 5-聯(lián)箱聯(lián)箱 6-蒸發(fā)管蒸發(fā)管 7-過熱器過熱器 8-循環(huán)泵循環(huán)泵（a）自然循環(huán)）自然循環(huán) 1-給水泵給水泵 2-省煤器省煤器 3-汽包汽包 4-下降管下降管 5-聯(lián)箱聯(lián)箱 6-蒸發(fā)管蒸發(fā)管 7-過熱器過熱器 8-循環(huán)泵循環(huán)泵自然循環(huán)鍋爐：自然循環(huán)鍋爐：蒸發(fā)受熱面內的工質，蒸發(fā)受熱面內的工質，依靠下降管中的水與上升管中的汽水依靠下降管中的水與上升管中的汽水混合物之間的密度差所產生的壓力差混合物之間的密度差所產生的壓力差進行循環(huán)的鍋爐。進行循環(huán)的鍋爐。過程：過程：水

17、由給水泵水由給水泵1壓送，經(jīng)省煤器壓送，經(jīng)省煤器2加熱后進入汽包。下降管加熱后進入汽包。下降管4位于爐位于爐膛外不受熱，管內工質為水，蒸發(fā)管膛外不受熱，管內工質為水，蒸發(fā)管6受熱，管內工質為汽水混合物，下受熱，管內工質為汽水混合物，下降管內水的密度大于蒸發(fā)管內汽水混降管內水的密度大于蒸發(fā)管內汽水混合物的密度，在密度差作用下，推動合物的密度，在密度差作用下，推動工質在封閉蒸發(fā)系統(tǒng)中循環(huán)流動。工質在封閉蒸發(fā)系統(tǒng)中循環(huán)流動。循環(huán)倍率循環(huán)倍率K：單位時間內循環(huán)水量與單位時間內循環(huán)水量與系統(tǒng)中產生的蒸汽量之比。自然循環(huán)系統(tǒng)中產生的蒸汽量之比。自然循環(huán)鍋爐鍋爐K一般為一般為430。適用亞臨界以下。適用亞臨

18、界以下。73（b）控制循環(huán)）控制循環(huán) 1-給水泵給水泵 2-省煤器省煤器 3-汽包汽包 4-下降管下降管 5-聯(lián)箱聯(lián)箱 6-蒸發(fā)管蒸發(fā)管 7-過熱器過熱器 8-循環(huán)泵循環(huán)泵控制循環(huán)鍋爐：控制循環(huán)鍋爐：壓力提高，汽壓力提高，汽水密度差減小，蒸發(fā)受熱面內水密度差減小，蒸發(fā)受熱面內的工質除了依靠水與汽水混合的工質除了依靠水與汽水混合物的密度差外，主要依靠鍋水物的密度差外，主要依靠鍋水循環(huán)泵進行循環(huán)的鍋爐。循環(huán)泵進行循環(huán)的鍋爐。為了保證受熱蒸發(fā)管內有足夠為了保證受熱蒸發(fā)管內有足夠的流量循環(huán)，在蒸發(fā)系統(tǒng)的下的流量循環(huán)，在蒸發(fā)系統(tǒng)的下降管內加裝循環(huán)泵降管內加裝循環(huán)泵8，以增強，以增強工質循環(huán)流動的推動力。

19、控制工質循環(huán)流動的推動力。控制循環(huán)鍋爐循環(huán)倍率循環(huán)鍋爐循環(huán)倍率K一般為一般為310.7（c）直流鍋爐）直流鍋爐 1-給水泵給水泵 2-省煤器省煤器 3-汽包汽包 4-下降管下降管 5-聯(lián)箱聯(lián)箱 6-蒸發(fā)管蒸發(fā)管 7-過熱器過熱器 8-循環(huán)泵循環(huán)泵直流鍋爐：直流鍋爐：靠給水泵的壓頭靠給水泵的壓頭,給水一次通過鍋爐各受熱面給水一次通過鍋爐各受熱面產生蒸汽的鍋爐。給水經(jīng)省產生蒸汽的鍋爐。給水經(jīng)省煤器加熱后，流經(jīng)蒸發(fā)受熱煤器加熱后，流經(jīng)蒸發(fā)受熱面，在其中全部蒸發(fā)汽化為面，在其中全部蒸發(fā)汽化為蒸汽，蒸汽在過熱器中加熱蒸汽，蒸汽在過熱器中加熱為過熱蒸汽。因此直流鍋爐為過熱蒸汽。因此直流鍋爐循環(huán)倍率循環(huán)倍率

20、K=1，并且，并且不存在不存在汽包汽包。自然循環(huán)與控制循環(huán)鍋爐的共同點就是都自然循環(huán)與控制循環(huán)鍋爐的共同點就是都有汽包有汽包。汽包將省煤器、蒸發(fā)受熱面、過熱器。汽包將省煤器、蒸發(fā)受熱面、過熱器分開，并使蒸發(fā)設備形成封閉的循環(huán)回路，蒸分開，并使蒸發(fā)設備形成封閉的循環(huán)回路，蒸發(fā)受熱面與過熱器發(fā)受熱面與過熱器有固定的分界點有固定的分界點。但汽包只。但汽包只適用于適用于臨界壓力以下臨界壓力以下的工作壓力。的工作壓力。直流鍋爐直流鍋爐沒有汽包沒有汽包，并且省煤器、蒸發(fā)受，并且省煤器、蒸發(fā)受熱面、過熱器之間熱面、過熱器之間沒有固定的分界點沒有固定的分界點。復合循環(huán)鍋爐：復合循環(huán)鍋爐：由直流鍋爐和強制循環(huán)鍋

21、爐綜合發(fā)展起來的，由直流鍋爐和強制循環(huán)鍋爐綜合發(fā)展起來的，也是對直流鍋爐的一種改進。它是依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭將也是對直流鍋爐的一種改進。它是依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭將蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質進行再循環(huán)的鍋爐。蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質進行再循環(huán)的鍋爐。為了保證鍋爐低負荷運行時蒸發(fā)受熱面的可靠冷卻，同為了保證鍋爐低負荷運行時蒸發(fā)受熱面的可靠冷卻，同時減少高負荷時給水泵的功耗，因此：時減少高負荷時給水泵的功耗，因此：低負荷時：低負荷時：循環(huán)泵起動循環(huán)泵起動，部分工質進行再循環(huán)，與給水泵送，部分工質進行再循環(huán)，與給水泵送來的給水組成復合系統(tǒng)保證足夠的質量流量，來的給水組成復合系統(tǒng)保證足夠的質量流量，K1高負荷時：高負荷時：循環(huán)泵停止循環(huán)泵停止，再循環(huán)系統(tǒng)內無工質流動，鍋爐即，再循環(huán)系統(tǒng)內無工質流動，鍋爐即直流鍋爐直流鍋爐K=1，可避免過高的質量流速造成給水泵功耗過大。，可避免過高的質量流速造成給水泵功耗過大。復合循環(huán)鍋爐復合循環(huán)鍋爐循環(huán)泵循環(huán)泵v 型布置型布置上行煙道上行煙道的爐膛，大體呈矩形立方體，的爐膛，大體呈矩形立方體，四周壁面上布置有水冷壁，接受四周高溫四周壁面上布置有水冷壁，接受四周高溫火焰的輻射熱。爐膛出口至下行煙道之間火焰的輻射熱。爐膛出口至下行煙道之間的區(qū)域為的區(qū)域為水平煙道水平煙道。水平煙道內適于布置。水平煙道內適于布置高溫過熱器和高溫再熱