第五章 鍋爐設備

1、第五章第五章 鍋爐設備鍋爐設備第一節(jié)第一節(jié) 電廠鍋爐概述電廠鍋爐概述一、鍋爐設備的整體布置及工作過程一、鍋爐設備的整體布置及工作過程1 1、鍋爐設備是火力發(fā)電廠的主要熱力設備，其作用、鍋爐設備是火力發(fā)電廠的主要熱力設備，其作用是使燃料通過燃燒將其化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⒁詿崾鞘谷剂贤ㄟ^燃燒將其化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并以熱能加熱給水以生產(chǎn)具有一定溫度和壓力蒸汽。能加熱給水以生產(chǎn)具有一定溫度和壓力蒸汽。2 2、鍋爐設備是鍋爐本體及其輔助設備的總稱。、鍋爐設備是鍋爐本體及其輔助設備的總稱。3 3、鍋爐本體設備的組成：燃燒設備、蒸發(fā)設備、對、鍋爐本體設備的組成：燃燒設備、蒸發(fā)設備、對流受熱面、鍋爐墻體構(gòu)成的煙

2、道和鋼架構(gòu)件流受熱面、鍋爐墻體構(gòu)成的煙道和鋼架構(gòu)件（1 1）、燃燒設備：燃燒室、燃燒器和點火裝置）、燃燒設備：燃燒室、燃燒器和點火裝置（2 2）、蒸汽設備：汽包、下降管、水冷壁）、蒸汽設備：汽包、下降管、水冷壁（3 3）、對流受熱面：過熱器、省煤器、空氣預）、對流受熱面：過熱器、省煤器、空氣預熱器熱器4 4、鍋爐的輔助設備：通風設備、給水設備、燃、鍋爐的輔助設備：通風設備、給水設備、燃料運輸設備、制粉設備、除塵設備、鍋爐輔件；料運輸設備、制粉設備、除塵設備、鍋爐輔件；具體的輔助設備：水泵、送風機、引風機、磨煤具體的輔助設備：水泵、送風機、引風機、磨煤機、除塵器、煙囪、灰渣泵、安全門、水位計等機

3、、除塵器、煙囪、灰渣泵、安全門、水位計等 鍋爐的工作過程：鍋爐的工作過程：1 1、煤、風、煙系統(tǒng)、煤、風、煙系統(tǒng)二二次次風風一一次次風風（1）一次風：）一次風：（2）二次風：）二次風：2、汽水系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)二、鍋爐設備的特性指標二、鍋爐設備的特性指標1 1、鍋爐容量（蒸發(fā)量）：鍋爐在額定蒸汽參數(shù)、額、鍋爐容量（蒸發(fā)量）：鍋爐在額定蒸汽參數(shù)、額定給水溫度和使用設計燃料時，每小時的最大連續(xù)定給水溫度和使用設計燃料時，每小時的最大連續(xù)蒸發(fā)量蒸發(fā)量2 2、蒸汽參數(shù)：鍋爐出口處的蒸汽壓力和溫度；額定、蒸汽參數(shù)：鍋爐出口處的蒸汽壓力和溫度；額定蒸汽壓力和額定蒸汽溫度蒸汽壓力和額定蒸汽溫度3 3、給水溫度：

4、鍋爐在額定工況下，省煤器入口處的、給水溫度：鍋爐在額定工況下，省煤器入口處的水溫。水溫。4 4、鍋爐效率：鍋爐生產(chǎn)蒸汽的吸熱量占鍋爐輸入燃、鍋爐效率：鍋爐生產(chǎn)蒸汽的吸熱量占鍋爐輸入燃料熱量的百分比。表明了燃料的有效利用程度料熱量的百分比。表明了燃料的有效利用程度 一、鍋爐的分類一、鍋爐的分類1 1、按使用的燃料：燃煤爐、燃油爐、燃氣爐、按使用的燃料：燃煤爐、燃油爐、燃氣爐2 2、容量：大（、容量：大（300MW300MW）、中、?。⒅?、小3 3、蒸汽壓力：低壓（、蒸汽壓力：低壓（p2.45MPa2.45MPa）、中壓）、中壓（p2.942.944.90MPa4.90MPa）、高壓）、高壓（p

5、7.810.8MPa）、超高壓超高壓（p11.814.7MPa）、）、亞臨界壓力亞臨界壓力（p15.719.6MPa） 、超臨界壓力、超臨界壓力（p22.2MPa22.2MPa ) 、超超臨界壓力超超臨界壓力（p27MPa27MPa ) 4 4、水冷壁內(nèi)工質(zhì)的流動動力分：自然循環(huán)、水冷壁內(nèi)工質(zhì)的流動動力分：自然循環(huán)、強制循環(huán)、直流循環(huán)強制循環(huán)、直流循環(huán)5 5、燃燒方式：煤粉爐、層燃爐、旋風爐、硫、燃燒方式：煤粉爐、層燃爐、旋風爐、硫化床爐化床爐6 6、平衡通風負壓鍋爐（具有送風機和引風、平衡通風負壓鍋爐（具有送風機和引風機）；微正壓鍋爐：爐膛和煙道內(nèi)的壓力大于機）；微正壓鍋爐：爐膛和煙道內(nèi)的壓

6、力大于環(huán)境壓力環(huán)境壓力第二節(jié)第二節(jié) 燃料的成分及特性燃料的成分及特性一、煤的元素分析一、煤的元素分析對煤燃燒有影響的成分：碳對煤燃燒有影響的成分：碳C、氫、氫H、氧、氧O、氮、氮N、硫硫S、灰分、灰分A、水分、水分M可燃成分：碳可燃成分：碳C、氫、氫H、硫、硫S不可燃成分：氧不可燃成分：氧O、氮、氮N水分：內(nèi)部水分和外部水分水分：內(nèi)部水分和外部水分二、煤的工業(yè)分析成分二、煤的工業(yè)分析成分在實驗室條件下分析的煤樣：在實驗室條件下分析的煤樣：水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分揮發(fā)分：煤在加熱過程中有機質(zhì)分解而析出的氣揮發(fā)分：煤在加熱過程中有機質(zhì)分解而析出的氣體物質(zhì)體物質(zhì)煤在失去水

7、分和揮發(fā)分后剩余部分即為焦炭，它煤在失去水分和揮發(fā)分后剩余部分即為焦炭，它包括固定碳和灰分包括固定碳和灰分三、煤的主要特性指標三、煤的主要特性指標1、發(fā)熱量：每千克收到基燃料完全燃燒時所放出、發(fā)熱量：每千克收到基燃料完全燃燒時所放出的熱量的熱量2、揮發(fā)分：它是衡量煤是否好燃燒的依據(jù)，揮發(fā)、揮發(fā)分：它是衡量煤是否好燃燒的依據(jù)，揮發(fā)分越少煤越好，無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、泥分越少煤越好，無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、泥煤煤3、灰熔點：煤灰由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)時的三個特征、灰熔點：煤灰由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)時的三個特征溫度來表示：灰錐變形溫度、軟化溫度、液化溫溫度來表示：灰錐變形溫度、軟化溫度、液化溫度。度。第三

8、節(jié)第三節(jié) 煤粉及其制備系統(tǒng)煤粉及其制備系統(tǒng)一、煤粉的特性：煤粉細度（一、煤粉的特性：煤粉細度（1-300m）二、制粉系統(tǒng)二、制粉系統(tǒng)正壓系統(tǒng)正壓系統(tǒng)負壓系統(tǒng)負壓系統(tǒng)中速磨直吹式制粉系統(tǒng)中速磨直吹式制粉系統(tǒng)干燥劑送粉的中間儲倉式制粉系統(tǒng)干燥劑送粉的中間儲倉式制粉系統(tǒng)三、制粉設備三、制粉設備1 1、低速磨：（、低速磨：（151525r/min25r/min）中間儲倉式制中間儲倉式制粉系統(tǒng)粉系統(tǒng)2 2、中速磨：（、中速磨：（5050300r/min300r/min）磨制水分小磨制水分小易磨的煤易磨的煤3 3、高速磨：（、高速磨：（7507501500r/min1500r/min）磨制水分磨制水分大的

9、煤大的煤第四節(jié)第四節(jié) 煤粉燃燒及燃燒設備煤粉燃燒及燃燒設備一、煤粉氣流的燃燒過程一、煤粉氣流的燃燒過程1、燃燒：燃料中的可燃成份發(fā)生劇烈的氧化作用，并同、燃燒：燃料中的可燃成份發(fā)生劇烈的氧化作用，并同時放出大量熱量的過程時放出大量熱量的過程完全燃燒：無可燃氣體和固態(tài)可燃成分完全燃燒：無可燃氣體和固態(tài)可燃成分不完全燃燒：有不完全燃燒：有CO,H2;灰渣中有可燃顆粒灰渣中有可燃顆粒2、燃燒過程：、燃燒過程：（1）預熱燃燒：將煤加熱到著火點的這個過程）預熱燃燒：將煤加熱到著火點的這個過程（2）燃燒階段：充分燃燒的過程）燃燒階段：充分燃燒的過程（3）燃盡階段：）燃盡階段：二、過量空氣系數(shù)二、過量空氣系

10、數(shù) =VrV0 =1.15-1.25三、分級燃燒的概念三、分級燃燒的概念分段送入空氣，在燃料開始著火燃燒時，現(xiàn)送入分段送入空氣，在燃料開始著火燃燒時，現(xiàn)送入較少的空氣量，減少或抑制較少的空氣量，減少或抑制NO的生成的生成四、煤粉燃燒器四、煤粉燃燒器作用：將所需燃用的煤粉氣流和熱風（一、二、作用：將所需燃用的煤粉氣流和熱風（一、二、三次風）送入爐膛，并且使一、二次風適時良好三次風）送入爐膛，并且使一、二次風適時良好地混合，保證燃料迅速著火、燃燒和燃盡，使火地混合，保證燃料迅速著火、燃燒和燃盡，使火焰充滿爐膛。焰充滿爐膛。軸向可調(diào)葉片旋流式燃燒器軸向可調(diào)葉片旋流式燃燒器直直流流式式燃燃燒燒器器第五

11、節(jié)第五節(jié) 鍋爐受熱面鍋爐受熱面鍋爐受熱面一般有省煤器、鍋爐受熱面一般有省煤器、水冷壁、過熱器和再熱器，水冷壁、過熱器和再熱器，完成水的預熱、蒸發(fā)、過熱完成水的預熱、蒸發(fā)、過熱和再熱和再熱一、水冷壁和水循環(huán)一、水冷壁和水循環(huán)水冷壁：下降管中流動的工水冷壁：下降管中流動的工質(zhì)溫度是飽和溫度，比火焰質(zhì)溫度是飽和溫度，比火焰溫度低得多，所以爐壁受到溫度低得多，所以爐壁受到有效的冷卻而免于燒毀。有效的冷卻而免于燒毀。1、自然循環(huán)鍋爐的水冷壁、自然循環(huán)鍋爐的水冷壁2、控制循環(huán)鍋爐的水、控制循環(huán)鍋爐的水冷壁（多次強制循環(huán)鍋冷壁（多次強制循環(huán)鍋爐）爐）在下聯(lián)箱加裝循環(huán)泵，在下聯(lián)箱加裝循環(huán)泵，主要用于亞臨界壓力

12、鍋主要用于亞臨界壓力鍋爐（爐（300MW機組）機組）3、直流鍋爐的水冷壁、直流鍋爐的水冷壁（一次強制循環(huán)鍋爐）（一次強制循環(huán)鍋爐）無汽包，多在亞臨界壓無汽包，多在亞臨界壓力以上采用力以上采用1 1、膜式水冷壁；、膜式水冷壁；2 2、混合器；、混合器；3 3、調(diào)解閥、調(diào)解閥4、三種爐型水冷壁的特點、三種爐型水冷壁的特點自然循環(huán)鍋爐：自然循環(huán)鍋爐：減少水循環(huán)回路的流動阻力，采用減少水循環(huán)回路的流動阻力，采用大直徑集中下降管（大直徑集中下降管（60mm）控制循環(huán)鍋爐：控制循環(huán)鍋爐：循環(huán)倍率較低，有循環(huán)泵克服流動循環(huán)倍率較低，有循環(huán)泵克服流動阻力，所以管徑較?。ㄗ枇Γ怨軓捷^?。?51mm），節(jié)約鋼

13、材），節(jié)約鋼材直流鍋爐：直流鍋爐：循環(huán)倍率為（水冷壁進口處的水流量循環(huán)倍率為（水冷壁進口處的水流量等于其出口處的蒸汽量），管徑較?。ǖ扔谄涑隹谔幍恼羝浚軓捷^?。?21mm ）過小制造和運行困難。過小制造和運行困難。、汽包（鍋筒）、汽包（鍋筒） 汽包布置在爐頂不受熱的厚壁筒體容器。大型鍋爐的汽包，汽包布置在爐頂不受熱的厚壁筒體容器。大型鍋爐的汽包，通常內(nèi)直徑為通常內(nèi)直徑為1.7m左右、長度與爐膛寬度基本相同。左右、長度與爐膛寬度基本相同。汽包的作用：汽包的作用：（1） 與下降管、水冷壁等構(gòu)成水循環(huán)系統(tǒng)；與下降管、水冷壁等構(gòu)成水循環(huán)系統(tǒng)；（2）接受省煤器來的給水，并向過熱器輸送飽和蒸汽；）接

14、受省煤器來的給水，并向過熱器輸送飽和蒸汽；（3）由于汽包內(nèi)儲存有一定數(shù)量的飽和水及汽，具有一定的）由于汽包內(nèi)儲存有一定數(shù)量的飽和水及汽，具有一定的蓄蓄 熱能力，故可適應負荷的驟然變化，有利于鍋爐的運行調(diào)熱能力，故可適應負荷的驟然變化，有利于鍋爐的運行調(diào)節(jié)；節(jié)；（4） 通過汽包內(nèi)部幾十個汽水分離旋風筒，進行汽水混和通過汽包內(nèi)部幾十個汽水分離旋風筒，進行汽水混和物的分離；物的分離；（5） 利用省煤器來的給水清洗蒸汽，降低蒸汽的含鹽量，利用省煤器來的給水清洗蒸汽，降低蒸汽的含鹽量，以輸出潔凈的飽和蒸汽。以輸出潔凈的飽和蒸汽。（6）汽包中有連續(xù)排污裝置，以降低爐水中的含鹽量。）汽包中有連續(xù)排污裝置，以

15、降低爐水中的含鹽量。二、過熱器二、過熱器 過熱器是鍋爐的過熱受熱面，其作用是將汽包引出的飽和過熱器是鍋爐的過熱受熱面，其作用是將汽包引出的飽和蒸汽加熱成為具有一定過熱度的過熱蒸汽。過熱器按與煙蒸汽加熱成為具有一定過熱度的過熱蒸汽。過熱器按與煙氣的換熱方式不同，可以分為如下三種：氣的換熱方式不同，可以分為如下三種： 1、對流過熱器、對流過熱器： 對流換熱方式吸收煙氣的熱量對流換熱方式吸收煙氣的熱量2、半輻射式過熱器、半輻射式過熱器：布置在爐膛出口的管屏群，一方面吸：布置在爐膛出口的管屏群，一方面吸收爐膛火焰的輻射熱；另一方面吸收煙氣通過時的對流熱收爐膛火焰的輻射熱；另一方面吸收煙氣通過時的對流熱

16、3、輻射式過熱器：、輻射式過熱器：直接吸收爐膛火焰輻射熱直接吸收爐膛火焰輻射熱過熱器布置在高溫區(qū)，管內(nèi)流過的工質(zhì)溫度高，過熱過熱器布置在高溫區(qū)，管內(nèi)流過的工質(zhì)溫度高，過熱材料一般為價格昂貴的優(yōu)質(zhì)耐熱的熱合金剛。材料一般為價格昂貴的優(yōu)質(zhì)耐熱的熱合金剛。三、再熱器三、再熱器作用：作用： 將汽輪機高壓缸的排汽重新加熱，使其溫度和新蒸將汽輪機高壓缸的排汽重新加熱，使其溫度和新蒸汽（即過熱器出口的蒸汽，又稱一次蒸汽）相同或有稍高汽（即過熱器出口的蒸汽，又稱一次蒸汽）相同或有稍高的溫度。流經(jīng)再熱器的再熱蒸汽的溫度。流經(jīng)再熱器的再熱蒸汽(又稱二次蒸汽又稱二次蒸汽)流量約為一流量約為一次蒸汽的次蒸汽的8080

17、。 與過熱器相比：再熱器中流過的是低壓過熱蒸汽與過熱器相比：再熱器中流過的是低壓過熱蒸汽(其壓力其壓力約為約為 一次蒸汽壓力的一次蒸汽壓力的2020一一2 2)，故對管壁的冷卻效果，故對管壁的冷卻效果較差；再熱器中工質(zhì)的流速也較過熱器低。較差；再熱器中工質(zhì)的流速也較過熱器低。300M以上的大容量鍋爐，為保持一定的爐膛出口溫度以上的大容量鍋爐，為保持一定的爐膛出口溫度(因鍋爐內(nèi)工質(zhì)壓力高時，蒸發(fā)吸熱且相對減少因鍋爐內(nèi)工質(zhì)壓力高時，蒸發(fā)吸熱且相對減少)和改善再熱和改善再熱器的調(diào)溫特性，再熱器不僅布置在水平煙道中，還布置在器的調(diào)溫特性，再熱器不僅布置在水平煙道中，還布置在爐膛內(nèi)。爐膛內(nèi)。四、省煤器四

18、、省煤器省煤器省煤器是鍋爐汽水系統(tǒng)的預熱受熱面，送入鍋爐的給水是鍋爐汽水系統(tǒng)的預熱受熱面，送入鍋爐的給水先經(jīng)省煤器加熱成為其壓力下的飽和水后，再進入汽包到先經(jīng)省煤器加熱成為其壓力下的飽和水后，再進入汽包到水循環(huán)系統(tǒng)。高參數(shù)、大容量鍋爐均采用非沸騰式省煤器，水循環(huán)系統(tǒng)。高參數(shù)、大容量鍋爐均采用非沸騰式省煤器，即其出口水溫低于給水壓力下的飽和溫度。即其出口水溫低于給水壓力下的飽和溫度。 作用：作用：鍋爐尾部煙道中布置省煤器，在于降低排煙溫度、鍋爐尾部煙道中布置省煤器，在于降低排煙溫度、節(jié)省燃料、提高鍋爐效率。由于提高了汽包的進水溫度，節(jié)省燃料、提高鍋爐效率。由于提高了汽包的進水溫度，可減小給水與汽

19、包之間的溫差，降低汽包的熱應力?？蓽p小給水與汽包之間的溫差，降低汽包的熱應力。鍋爐的啟停過程中，需要采用間斷供水。當停止供水鍋爐的啟停過程中，需要采用間斷供水。當停止供水時，省煤器中的水不流動，會導致管子過熱超溫。省煤器時，省煤器中的水不流動，會導致管子過熱超溫。省煤器再循環(huán)管（省煤器入口與水冷壁下聯(lián)箱連接不受熱管子）：再循環(huán)管（省煤器入口與水冷壁下聯(lián)箱連接不受熱管子）：當停止供水時，打開再循環(huán)管的閥門，使省煤器內(nèi)的水在當停止供水時，打開再循環(huán)管的閥門，使省煤器內(nèi)的水在工質(zhì)密度差或循環(huán)泵的推力作用下形成臨時回路內(nèi)的循環(huán)，工質(zhì)密度差或循環(huán)泵的推力作用下形成臨時回路內(nèi)的循環(huán)，達到保護省煤器的目的。

20、達到保護省煤器的目的。五、空氣預熱器五、空氣預熱器空氣預熱器布置在省煤器后的尾部煙道中，是利用低空氣預熱器布置在省煤器后的尾部煙道中，是利用低溫煙氣加熱燃燒所需空氣的一種熱交換器。所加熱的空氣溫煙氣加熱燃燒所需空氣的一種熱交換器。所加熱的空氣一部分用于直接助燃，一部分用于干燥和輸送煤粉。一部分用于直接助燃，一部分用于干燥和輸送煤粉。作用：作用：不僅降低了鍋爐的排煙溫度，提高了鍋爐效率，不僅降低了鍋爐的排煙溫度，提高了鍋爐效率，而且由于爐內(nèi)助燃空氣和煤粉氣流溫度的提高，增強了燃而且由于爐內(nèi)助燃空氣和煤粉氣流溫度的提高，增強了燃燒穩(wěn)定性，強化了燃燒和傳熱。因此空氣預熱器己成為鍋燒穩(wěn)定性，強化了燃燒

21、和傳熱。因此空氣預熱器己成為鍋爐不可缺少的受熱而。爐不可缺少的受熱而。空氣預熱器按傳熱方式不同，可分為管式和回轉(zhuǎn)式空氣預熱器按傳熱方式不同，可分為管式和回轉(zhuǎn)式兩種。管式空氣預熱器常用于兩種。管式空氣預熱器常用于200M200M以下的中小型鍋爐。以下的中小型鍋爐?；剞D(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式( (指容克式指容克式) )空氣預熱器在空氣預熱器在300M300M以上的大型機組鍋以上的大型機組鍋爐中應用廣泛。爐中應用廣泛。第六節(jié)鍋爐的主要輔助設備第六節(jié)鍋爐的主要輔助設備 一、通風設備一、通風設備鍋爐的通風設備主要指送風機、引風機、煙囪及其連接風鍋爐的通風設備主要指送風機、引風機、煙囪及其連接風道、煙道等。道、煙道等。

22、作用：作用：是供給爐內(nèi)燃燒及制粉、輸粉所需的熱空氣，并使是供給爐內(nèi)燃燒及制粉、輸粉所需的熱空氣，并使爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣流經(jīng)各受熱面、除塵器后通過煙囪排爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣流經(jīng)各受熱面、除塵器后通過煙囪排放到環(huán)境大氣。放到環(huán)境大氣。 煙囪煙囪是利用外界冷空氣與設備內(nèi)熱煙氣的密度差所產(chǎn)生的是利用外界冷空氣與設備內(nèi)熱煙氣的密度差所產(chǎn)生的抽吸力進行自然通風的設備，抽吸力進行自然通風的設備，主要作用主要作用是將除過塵的煙氣是將除過塵的煙氣排放到約排放到約200m左右的高度使有害物質(zhì)在高空遠揚稀，左右的高度使有害物質(zhì)在高空遠揚稀，以滿足環(huán)保要求。以滿足環(huán)保要求。離心式風機：離心式風機：結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單體積龐大體積龐大造價較低造價較低軸流式分機：軸流