鍋爐原理第一章緒論

1、鍋爐原理鍋爐原理主講教師：危日光，陳鴻偉主講教師：危日光，陳鴻偉 發(fā)電廠的定義發(fā)電廠的定義 生產(chǎn)電能的工廠； 將各種能源的能量最后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿纳a(chǎn)單位。 發(fā)電的方式發(fā)電的方式 根據(jù)動力能源的不同： 火力發(fā)電廠，水力，風(fēng)力，地?zé)幔柲?，原子能（裂變與聚變），海浪等。引言引言鍋爐凝汽器汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)空氣給水加熱器給水泵燃料常規(guī)火電廠基本系統(tǒng)鍋爐本體鍋爐原理 特點(diǎn)：內(nèi)容 多學(xué)時 少內(nèi)容 雜體系 亂工程熱力學(xué)流體力學(xué)傳熱學(xué)普通物理普通化學(xué)理論力學(xué)材料力學(xué)電廠化學(xué)金屬材料學(xué)有所取舍預(yù)習(xí)講出邏輯性鍋爐原理鍋爐原理本課程的要求本課程的要求:n重溫本專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)課知識重溫本專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)課知識n本領(lǐng)域的基本

2、概念本領(lǐng)域的基本概念*n電站鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)與基本原理電站鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)與基本原理n常用工程計算方法常用工程計算方法n學(xué)會閱讀本領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)、手冊等學(xué)會閱讀本領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)、手冊等n熱能工程師的基本技能熱能工程師的基本技能總學(xué)時總學(xué)時: 72 其中：實(shí)驗(yàn)其中：實(shí)驗(yàn) 6 + 參觀參觀2 上課：上課：64考試：閉卷考試：閉卷成績：平時成績成績：平時成績+考試考試鍋爐原理 要求：預(yù)習(xí)聽課作筆記復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)的時候要思考 大學(xué)生培養(yǎng)獨(dú)立分析問題的能力第一章第一章 概概 述述第一節(jié)第一節(jié) 鍋爐機(jī)組的工作過程鍋爐機(jī)組的工作過程第二節(jié)第二節(jié) 鍋爐機(jī)組的系統(tǒng)及組成部件鍋爐機(jī)組的系統(tǒng)及組成部件第三節(jié)第三節(jié) 鍋爐的容量、參數(shù)及其

3、分類鍋爐的容量、參數(shù)及其分類第四節(jié)第四節(jié) 我國電力與鍋爐技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r我國電力與鍋爐技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r任務(wù)設(shè)備和過程類型 鍋爐定義：鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備；鍋爐的中心任務(wù)：把燃料中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能。因此，近代鍋爐亦稱蒸汽發(fā)生器。鍋爐的核心構(gòu)成部分是鍋爐的核心構(gòu)成部分是“鍋鍋”和和“爐爐”。第一節(jié)第一節(jié) 鍋爐機(jī)組的工作過程鍋爐機(jī)組的工作過程 1. 原煤破碎原煤干燥磨制煤粉輸送煤粉組織 燃燒；2. 空氣加熱燃料燃燒配風(fēng)；3. 鍋爐給水由省煤器受熱面加熱升溫由蒸發(fā)受熱面 (水冷壁)吸熱將給水轉(zhuǎn)變?yōu)槠旌衔锘蛑苯愚D(zhuǎn)變 為蒸汽由過熱器受熱面將蒸汽進(jìn)一步加熱達(dá)到過 熱狀態(tài)；4. 排渣、清灰

4、、除灰、煙氣排放。5. 污染物排放(Dust,NOX,SO2,CO2,Trace E)第一節(jié)第一節(jié) 鍋爐機(jī)組的工作過程鍋爐機(jī)組的工作過程第二節(jié)第二節(jié) 鍋爐機(jī)組的系統(tǒng)及組成部件鍋爐機(jī)組的系統(tǒng)及組成部件 一、鍋爐機(jī)組的系統(tǒng)一、鍋爐機(jī)組的系統(tǒng) 1、制粉系統(tǒng) 原煤輸送系統(tǒng)將破碎后的原煤送入原煤倉給煤機(jī)磨煤機(jī)煤粉分離合格的煤粉由空氣送入爐內(nèi)燃燒。2、燃燒系統(tǒng) 燃燒所需要的空氣 送風(fēng)機(jī) 空氣預(yù)熱器 燃燒器二次風(fēng)噴口燃燒室。兩路熱風(fēng)管道 制粉系統(tǒng)輸送煤粉燃燒器一 次風(fēng)噴口燃燒室。 3 3、汽水系統(tǒng)、汽水系統(tǒng) 給水 (凝結(jié)水和少量補(bǔ)給水 ) 水處理設(shè)備除去大部分雜質(zhì) 汽輪機(jī)低壓蒸汽抽汽加熱并經(jīng)除氧器去除給水中

5、的氧和不溶解性氣體 由給水泵提高給水壓力 汽輪機(jī)高壓蒸汽抽汽加熱鍋爐省煤器加熱 水冷壁蒸發(fā) 過熱器升溫至汽機(jī)要求的進(jìn)汽溫度。 3 3、汽水系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)4、除渣、除灰和清灰系統(tǒng) 燃燒產(chǎn)生的大塊熔渣（約占總灰量的510%），經(jīng)水冷壁冷卻形成固態(tài)渣由爐底排放 經(jīng)碎渣機(jī)破碎； 煙氣中攜帶的細(xì)灰粒（約占總灰量的9095%），經(jīng)除塵器將細(xì)灰從煙氣中分離出來，由除灰系統(tǒng)送往灰場； 鍋爐運(yùn)行中沉積到受熱面上的細(xì)灰由吹灰器清除進(jìn)入除灰系統(tǒng)。 5 5、煙氣排放系統(tǒng)、煙氣排放系統(tǒng) 燃燒產(chǎn)生的煙氣由鍋爐尾部的空氣預(yù)熱器出口排出后，經(jīng)過除塵器，將煙氣中的大部分細(xì)灰分離出來，排往除灰系統(tǒng)，以防止粉塵粒子對大氣產(chǎn)生污染。

6、 分離出來的氣體經(jīng)過引風(fēng)機(jī)排往煙囪。為了減少SO3、SO2和Nox等有害氣體對大氣的污染，現(xiàn)代鍋爐還設(shè)有煙氣脫硫、脫硝裝置。 二、鍋爐機(jī)組的組成部件二、鍋爐機(jī)組的組成部件 鍋爐機(jī)組的組成部件分為兩部分，即本體設(shè)備和輔機(jī)設(shè)備， 本體設(shè)備包括（鍋、爐兩部分）：爐膛、燃燒器、空氣預(yù)熱器、省煤器、水冷壁、鍋筒或啟動用汽水分離器、過熱器、再熱器等； 輔機(jī)設(shè)備包括：給煤機(jī)、磨煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)、給水泵、吹灰器、碎渣機(jī)、除塵器、灰漿泵。 二、鍋爐機(jī)組的組成部件二、鍋爐機(jī)組的組成部件 火床燃燒火床燃燒鍋爐設(shè)備輔助設(shè)備燃燒設(shè)備燃燒設(shè)備鍋爐本體鍋爐本體煤粉燃燒煤粉燃燒燃燒器燃燒器流化床燃燒流化床燃燒本體受熱面：

7、汽包（鍋筒）、水冷壁（爐膛）、過熱器本體受熱面：汽包（鍋筒）、水冷壁（爐膛）、過熱器輔助受熱面：再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、輔助受熱面：再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、煙氣凈化處理設(shè)備水處理及給水設(shè)備通風(fēng)設(shè)備鍋爐控制與調(diào)節(jié)二、鍋爐機(jī)組的組成部件二、鍋爐機(jī)組的組成部件 三、電站鍋爐的基本特點(diǎn)三、電站鍋爐的基本特點(diǎn)1電能無法貯存，可靠性要高，一旦停爐斷電，其間接損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直接損失；2要能夠適應(yīng)燃料性質(zhì)的變化；3鍋爐的金屬耗量巨大，體積龐大，承壓部件多，沒有冗余設(shè)計，一旦泄露將使發(fā)電機(jī)組停機(jī)；三、電站鍋爐的基本特點(diǎn)三、電站鍋爐的基本特點(diǎn)3. 一臺660MW的燃煤鍋爐，大約有6000噸的壓力部件，其中包

8、括500km的受熱面管，3.5km長的連接管與聯(lián)箱，30000個管接頭焊口。4. 生產(chǎn)周期長，鍋爐產(chǎn)品一般不能在制造廠內(nèi)整裝試運(yùn)。第三節(jié)第三節(jié) 鍋爐的容量、參數(shù)及其分類鍋爐的容量、參數(shù)及其分類一一 鍋爐容量鍋爐容量 鍋爐容量：鍋爐容量：即鍋爐的蒸發(fā)量,是指鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽量, 單位是t/h(或kg/s) 鍋爐的額定蒸發(fā)量鍋爐的額定蒸發(fā)量(ECR)：是指在額定參數(shù),額定給水溫度和使用設(shè)計燃料,并保證熱效率時所規(guī)定的蒸發(fā)量. 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）：）：是指在額定參數(shù),額定給水溫度和使用設(shè)計燃料,長期連續(xù)運(yùn)行時所能達(dá)到的最大蒸發(fā)量.第三節(jié)第三節(jié) 鍋爐的容量、參數(shù)及

9、其分類鍋爐的容量、參數(shù)及其分類 二二 鍋爐參數(shù)鍋爐參數(shù) 蒸汽鍋爐的額定蒸汽參數(shù)是指額定蒸汽鍋爐的額定蒸汽參數(shù)是指額定蒸汽壓力蒸汽壓力和和額定蒸額定蒸汽溫度汽溫度. 額定蒸汽壓力額定蒸汽壓力是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的給水壓力和規(guī)是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的給水壓力和規(guī)定的負(fù)荷范圍內(nèi)定的負(fù)荷范圍內(nèi),長期連續(xù)運(yùn)行時應(yīng)予保證的出口蒸長期連續(xù)運(yùn)行時應(yīng)予保證的出口蒸汽壓力汽壓力,單位是單位是MPa. 額定蒸汽溫度額定蒸汽溫度是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的負(fù)荷范圍是指蒸汽鍋爐在規(guī)定的負(fù)荷范圍,額定額定蒸汽壓力和額定的給水溫度蒸汽壓力和額定的給水溫度 長期連續(xù)運(yùn)行所必須保長期連續(xù)運(yùn)行所必須保證的出口蒸汽溫度證的出口蒸汽溫度,單位是單

10、位是oC三三 、鍋爐的分類、鍋爐的分類 1、按鍋爐用途分類 電站鍋爐 (發(fā)電) 工業(yè)鍋爐 (工業(yè)生產(chǎn)工藝用汽或供暖 ) 熱水鍋爐 (民用采暖或供熱) 余熱鍋爐（不用燃料）。2 2、按鍋爐容量分類、按鍋爐容量分類 隨時代和技術(shù)進(jìn)步，鍋爐機(jī)組容量以大、中、小的排序和分類在不斷演變，目前300MW以上的機(jī)組配置的鍋爐為大容量鍋爐。 3 3、按蒸汽壓力分類、按蒸汽壓力分類 低壓(P2.5Pa) 中壓(P3.9Pa) 高壓(P10.8Pa) 超高壓(P14.7Pa) 亞臨界壓力(P16.818.6Pa) 超臨界及超超臨界壓力(P2540Pa)。（臨界壓力22.13MPa） 低壓鍋爐主要用于工業(yè)鍋爐,而發(fā)

11、電功率等于或大于300MW的鍋爐都采用亞臨界壓力和超臨界壓力的鍋爐.4 4、按燃燒方式分類、按燃燒方式分類 火床爐（層燃） 煤粉爐(懸浮燃燒，包括四角燃燒、對沖燃燒、型火焰燃燒等形式) 流化床鍋爐（臨界狀態(tài)） 4 4、火床爐、火床爐 4 4、火床爐、火床爐 4 4、煤粉爐、煤粉爐 4 4、CFBCFB 4 4、CFBCFB 4 4、CFBCFB 5 5、按蒸發(fā)受熱面循環(huán)方式分類、按蒸發(fā)受熱面循環(huán)方式分類 自然循環(huán) 控制循環(huán) 直流鍋爐 低倍率或復(fù)合循環(huán) 5 5、按蒸發(fā)受熱面循環(huán)方式分類、按蒸發(fā)受熱面循環(huán)方式分類自然循環(huán)鍋爐由汽包、下降管和水冷壁蒸發(fā)受熱面組成鍋爐的循環(huán)蒸發(fā)回路循環(huán)蒸發(fā)回路循環(huán)的推

12、動力來自下降管中的水與水冷壁管內(nèi)汽水混合物的密度?？刂蒲h(huán)汽包鍋爐 在下降管與水冷壁進(jìn)口聯(lián)箱之間裝設(shè)循環(huán)水泵，在自然循環(huán)推動力的基礎(chǔ)上，強(qiáng)制循環(huán)。直流鍋爐 給水在給水泵提供的壓力作用下，順序一次通過加熱、蒸發(fā)、過熱，工質(zhì)在鍋爐的內(nèi)部不進(jìn)行循環(huán)。加熱蒸發(fā)過熱給水復(fù)合循環(huán)鍋爐 在直流鍋爐和強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的工作原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型汽水循環(huán)方式，應(yīng)用于超臨界壓力的范圍。 低負(fù)荷時，鍋爐水冷壁中的工質(zhì)按循環(huán)方式運(yùn)行，在高負(fù)荷時，按直流方式運(yùn)行。各種循環(huán)方式鍋爐的比較1. 相同點(diǎn): 工質(zhì)在省煤器和過熱器中均是一次通過，屬于強(qiáng)制流動，2. 區(qū)別點(diǎn): 工質(zhì)在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的流動方式不同。 適用的壓力范圍不

13、同： 自然循環(huán)鍋爐和控制循環(huán)汽包鍋爐只能用于亞臨界壓力以下， 直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐可用于超臨界壓力6 6、按排渣方式分類、按排渣方式分類 固態(tài)排渣爐（主要方式） 液態(tài)排渣爐（娘子關(guān)電廠）7 7、按通風(fēng)方式分類、按通風(fēng)方式分類 平衡通風(fēng)鍋爐（微負(fù)壓） 微正壓鍋爐（很少）四四 、鍋爐的銘牌、鍋爐的銘牌 三組參量lHG410/100I產(chǎn)品順序號產(chǎn)品順序號蒸發(fā)量蒸汽壓力溫度蒸發(fā)量蒸汽壓力溫度生產(chǎn)廠家（漢語拼音）生產(chǎn)廠家（漢語拼音）HG 哈爾濱鍋爐廠哈爾濱鍋爐廠SG 上海鍋爐廠上海鍋爐廠DG 東方鍋爐廠東方鍋爐廠BG 北京鍋爐廠北京鍋爐廠鍋爐型號反映鍋爐的基本特征鍋爐型號反映鍋爐的基本特征 高壓鍋爐用

14、三組字碼表示其型號如： 型號 HG - 410 / 9.8-1 制造廠制造廠- 蒸發(fā)量蒸發(fā)量t/h / 額定壓力額定壓力MPa.設(shè)計序設(shè)計序號號 超高壓及以上的鍋爐裝有再熱器其型號 型號：DG-1000/16.7-555/555-1制造廠-蒸發(fā)量t/h/額定壓力MPa.-過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度-設(shè)計序號 第四節(jié)第四節(jié) 我國電力與鍋爐技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r我國電力與鍋爐技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r年份裝機(jī)火電比例水電比例核電比例風(fēng)電比例20033.85 74.40 24.00 1.60 20055.08 75.60 22.90 20077.1377.73 20.36 20087.93 75.87 21.64 1.13 2

15、0098.74 74.60 22.52 1.04 1.85 中國電力現(xiàn)狀中國電力現(xiàn)狀供電煤耗：供電煤耗： 日日 本本 290 g/kwh 韓韓 國國 300 g/kwh 意大利意大利 303 g/kwh 美美 國國 360 g/kwh 澳大利亞澳大利亞 370 g/kwh世界比較世界比較2005年裝機(jī)：年裝機(jī)： 美國9.8億千瓦 中國5.08億千瓦 日本2.6億千瓦。2020年裝機(jī): 美國 11 億千瓦 中國 12 億千瓦(2014年年14億，億，2020年年17-18億億)煤電比例煤電比例: 中國 74% 印度 78% 美、德 51%綜上所述,我國電力工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r是：發(fā)展快、成績大，電力需

16、求高速增長發(fā)展快、成績大，電力需求高速增長 結(jié)構(gòu)構(gòu)成以煤為主結(jié)構(gòu)構(gòu)成以煤為主效率和單耗與世界先進(jìn)水平有差距（超超臨界機(jī)組供電標(biāo)煤效率和單耗與世界先進(jìn)水平有差距（超超臨界機(jī)組供電標(biāo)煤耗按耗按290g/kWh290g/kWh計）計）環(huán)保壓力大（排放到環(huán)境中的粉塵、環(huán)保壓力大（排放到環(huán)境中的粉塵、CO2CO2溫室氣體、溫室氣體、SOxSOx和和NOxNOx）環(huán)保壓力大環(huán)保壓力大我國燃煤電站占全國發(fā)電裝機(jī)的我國燃煤電站占全國發(fā)電裝機(jī)的74%，發(fā)電量占全國發(fā)電量的，發(fā)電量占全國發(fā)電量的81%以上，燃煤電廠排放的以上，燃煤電廠排放的SO2接近全社會排放總量的接近全社會排放總量的50%。 每排放每排放1噸噸SO2造成的經(jīng)濟(jì)損失約造成的經(jīng)濟(jì)損失約2萬元。萬元。2005年，全國年，全國SO2排放總量高達(dá)排放總量高達(dá)2549萬噸萬噸，居世界第一。比，居世界第一。比2000年年