電站鍋爐司爐作業(yè)課件

1、電站鍋爐司爐作業(yè)人員教程一、基本知識二、電站鍋爐基本概念三、電站鍋爐事故分析基本知識 一、工程熱力學(xué)1、熱力學(xué)第一定律 自然界中一切物質(zhì)都具有能量，能量不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅。但能量可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)。能量的總量保持不變。在工程熱力學(xué)的范圍內(nèi)，熱力學(xué)第一定律主要是熱能和機械能之間的相互轉(zhuǎn)化和守恒。 基本知識 一、工程熱力學(xué)1、熱力學(xué)第一定律表達(dá)式：Q=AJWQ表示消耗的熱能 W表示完成的功 AJ表示單位功的熱量若熱與功采用的國際單位相同，即焦耳。則AJ=1 即Q=W若熱的單位是千卡，功的單位力米 此時AJ= kcal(kgfm)應(yīng)用于系統(tǒng)中可寫成：進入系統(tǒng)能量-離開系統(tǒng)能量=

2、系統(tǒng)中儲存能量的增加4271基本知識 一、工程熱力學(xué)2、熱力學(xué)第二定律 熱量傳遞應(yīng)該是有方向性的，在正常情況下，都是由高溫傳到低溫，如果想從低溫傳到高溫，則需要外加能量。卡諾定理：在相同溫度的高溫情況下和相同溫度的低溫情況下直接工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，與種類和工質(zhì)無關(guān)。 由兩個可逆的定溫過程和兩個絕熱過程組成的循環(huán)稱為卡諾循環(huán)?；局R 一、工程熱力學(xué)3、焓 焓是表示工質(zhì)移動的過程中的能量狀態(tài)參數(shù)， 通常以H表示 H=U+PV U表示工質(zhì)具有的內(nèi)能。 PV表示推動功 單位質(zhì)量工質(zhì)的焓稱比焓 即 h=u+pv基本知識 一、工程熱力學(xué)4、熵 是工質(zhì)的一個狀態(tài)參數(shù)，表示工質(zhì)的紊亂程度。

3、如工質(zhì)有兩個確定的狀態(tài)進行移動，無論是可逆還是不可逆過程，熵差都是一樣的。 孤立的系統(tǒng)，無論如何變化，熵都不會減少；絕熱的系統(tǒng)，則系統(tǒng)的熵 保持不變；如果系統(tǒng)對外吸收熱量，則系統(tǒng)的熵增大，反之減小。 如以S表示為熵，則TS即溫熵圖表示系統(tǒng)工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化。 同樣，PV圖也是表達(dá)工質(zhì)狀態(tài)變化的圖示。基本知識 一、工程熱力學(xué)5、水蒸氣性質(zhì) a.飽和狀態(tài)當(dāng)液體汽化的速度與空間蒸汽液化的速度達(dá)到動態(tài)平衡時的狀態(tài)。 b.飽和溫度工質(zhì)處于飽和狀態(tài)時的溫度。 c.飽和壓力工質(zhì)處于飽和狀態(tài)時的壓力。 d.水的定壓加熱，汽化過程。基本知識 一、工程熱力學(xué)6、蒸汽動力裝置循環(huán)a.卡諾循環(huán)可實現(xiàn)的循環(huán) 12 絕熱

4、膨脹過程 23 定溫放熱過程 41 鍋爐中定溫（也是定壓）吸熱過程難以實現(xiàn)的循環(huán) 34 絕熱壓縮，主要是汽與水的混合物壓縮有困難。1234基本知識 一、工程熱力學(xué)6、蒸汽動力裝置循環(huán)b.郎肯循環(huán)是各種復(fù)雜的蒸汽動力裝置的基本循環(huán) 郎肯循環(huán)與水蒸氣的卡諾循環(huán)主要不同之處在于乏氣的凝結(jié)是完全的。 與此同時蒸汽在過熱區(qū)加熱屬于定壓加熱 采用過熱汽則增大了循環(huán)的平均溫差，并且使膨 脹終止時空氣的干度也提高了，這些都是有利的。提高熱效率的途徑：a.在相同的初壓及背壓下，提高新汽的溫度。 b.在相同的初溫和背壓下，提高初壓也可使熱效率增大。 c.在相同的初壓和初溫下，降低背壓也可使熱效率增大?；局R 一

5、、工程熱力學(xué)7、再熱循環(huán) 將新汽在汽輪機膨脹到某一中間壓力為1后引出汽輪機，再導(dǎo)入鍋爐中特設(shè)的再熱器1中進行再加熱，然后再導(dǎo)入汽輪機繼續(xù)膨脹做功到背壓。這樣的循環(huán)叫做再熱循環(huán)。附加循環(huán)中吸熱平均溫度高于原循環(huán)。所以附加循環(huán)的熱效率高于原循環(huán)。 采用再熱循環(huán)的目的不單是為了提高乏汽的干度，同時也提高了機組循環(huán)的整體熱效率?；局R 一、工程熱力學(xué)8、回?zé)嵫h(huán) 為了消除郎肯循環(huán)中液態(tài)工質(zhì)在較低溫度吸熱，影響熱效率提高的問題，可以采用從汽輪機中抽出一部分蒸汽，用這部分蒸汽凝結(jié)時放的熱（回?zé)幔┻M行對水的加熱。這種循環(huán)的方式叫做回?zé)嵫h(huán)。采用分氣回?zé)幔茱@著提高循環(huán)熱效率。a.對鍋爐而言：熱負(fù)荷減低了，

6、換熱面積減小了。b.對汽輪機而言：前幾級的蒸汽流量增加了， 最后幾級流量減小了。c.對冷凝器而言：進入冷凝器的蒸汽量少了， 換熱面積也就減少了。d.但同時，設(shè)備也復(fù)雜了，投資也增加了?；局R 一、工程熱力學(xué)9、應(yīng)用高參數(shù)蒸汽的優(yōu)點a.提高蒸汽參數(shù)可以提高熱效率。b.由于初壓增高，水的沸點也增高，這就增加了冷凝水加熱到飽和水所需熱量，從而擴大了使用回?zé)岬姆秶?，進一步改善了循環(huán)熱效率。c.提高蒸汽參數(shù)，蒸汽的比容顯著減小，耗汽量下降。從而使管道流動的容積流量減小，進而縮小裝置的尺寸，如管道、閥門等部件的尺寸和重量?；局R 二、傳 熱 學(xué) 凡是有溫差的地方，就有熱量自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，

7、傳熱學(xué)就是研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)，熱量傳遞有三種基本方式導(dǎo)熱，對流和熱輻射。 凡是物體中各點溫度不隨時間而改變的熱傳遞過程稱為穩(wěn)態(tài)熱傳遞，反之稱為非穩(wěn)態(tài)熱傳遞過程。 各種熱力設(shè)備在持續(xù)不變的工況下運行時的熱傳遞過程屬于穩(wěn)態(tài)過程，而在啟動、停機，變工況時所經(jīng)歷的熱傳遞過程屬于非穩(wěn)態(tài)過程。基本知識 二、傳 熱 學(xué)1、導(dǎo)熱： 物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、 原子及自由電子等微觀數(shù)子的熱運動而差生的熱 量傳遞稱為導(dǎo)熱。（或稱熱傳導(dǎo)） Q 傳遞的熱量 Tw1 流體的較高溫度點 Tw2 流體的較低溫度點 基本知識 二、傳 熱 學(xué)2、對流傳熱 對流是指流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混

8、 所引起的熱量傳遞方式。 對流傳熱僅能發(fā)生在流體中，而且必然伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象，工程上常遇到的不是單純的對流方式，而是流體通過另一物體表面時對流和導(dǎo)熱聯(lián)合起來作用的熱量傳遞過程。基本知識 二、傳 熱 學(xué)3、輻射傳熱 物體通過電磁波來傳遞能量的方式稱為輻射，其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。 輻射與吸收過程的綜合結(jié)果就造成了以輻射方式進行的物體間的熱量傳遞輻射換熱。 熱輻射可以在真空中傳播，而導(dǎo)熱、對流這兩種熱量傳遞方式只在有物質(zhì)存在的條件下才能實現(xiàn)?；局R 二、傳 熱 學(xué)4、幾種傳熱方式的結(jié)合 以上介紹了導(dǎo)熱、對流和輻射三種傳遞熱量的基本方式，但是在實際情況中，這些方式往往不是單獨出現(xiàn)

9、的。 如：鍋爐省煤器和汽輪機冷凝器的熱量交換過程就含有上述三種基本熱量交換方式，只是每種方式交換的熱量不同而已?；局R 三、流體力學(xué)1、層流與紊流 流體在直圓管中流動，當(dāng)流速很小時，流體質(zhì)點的流動軌跡呈現(xiàn)直線，不與周圍的流體相混雜，此種情況下的流動狀態(tài)稱為層流層流。 當(dāng)流體的流速增大到一定的數(shù)值時，流體質(zhì)點在流動過程中不斷相互混雜，流場內(nèi)的運動要素發(fā)生不規(guī)則的脈動現(xiàn)象，這種流動狀態(tài)稱之為紊流紊流?；局R 三、流體力學(xué)2、判斷層流、紊流的準(zhǔn)則 雷諾數(shù)Re是判斷流體流動狀態(tài)的準(zhǔn)則數(shù)，逐漸增大流體的流速，Re數(shù)隨之增大，當(dāng)Re數(shù)超過某一個臨界值時，流動就由層流變?yōu)槲闪鳌?工程上一般取Re2000

10、時為紊流；Re2000時為層流。 Re = ud / v u 管內(nèi)的平均流速 v 流體的運動粘性系數(shù) d 管道的直徑基本知識 三、流體力學(xué)3、流體的阻力 實際流體由于存在粘性，就會在流動過程中產(chǎn)生阻力，從而消耗流體的機械能，這種能量損失稱為水力損失。根據(jù)損失產(chǎn)生的機理及其表現(xiàn)的形式，可以把水力損失分為沿程損失和局部損失。沿程損失是指流體在直管道由于克服沿程阻力而消耗的能量局部損失是指流體在非直管道由于克服局部阻力而消耗的能 量，如管道構(gòu)件及連接件等。 基本知識 四、燃料與燃燒1、燃料的分類 鍋爐設(shè)備燃燒所用燃料根據(jù)燃料的物理狀態(tài)可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料 3 大類。固體燃料 煤（無煙煤

11、、煙煤、褐煤）油頁巖 、木材液體燃料 輕油、柴油、重油氣體燃料 天然氣、液化石油氣、煤氣、沼氣基本知識 四、燃料與燃燒2、燃料的成分組成 燃料由可燃成分和不可燃成分兩大部分組成的復(fù)雜組合物，特別是煤的組成和結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。 對固（液）體燃料，其可燃成分用元素分析的有機成分來表示，對氣體燃料則用各種可燃?xì)怏w成分來表示；不可燃成分主要是灰分、水分及一些氣體等。固體燃料各成分表示：C+H+O+N+S+A+M=100%基本知識 四、燃料與燃燒3、燃料的分析方法 鑒于固體及液體燃料的組成元素含量隨著開采、運輸、加工及儲存的條件變化而要發(fā)生變化，因此燃料的分析方法也要區(qū)別不同的情況采用不同的方法。工業(yè)分析

12、主要分析燃料的固定碳、揮發(fā)分、水分、灰分的 比例多少。元素分析 主要分析燃料中可燃及不可燃元素的含量比例。 有：應(yīng)用基、分析基、干燥基、可燃基。基本知識 四、燃料與燃燒4、煤灰的熔融特性 煤灰的熔融特性是判斷其結(jié)渣性能的重要指標(biāo)。主要有三個特征溫度，即變形溫度 DT；軟化溫度 ST；熔融溫度FT。 在上述三個特征溫度中，一般DT不易測準(zhǔn)，而FT由于測量溫度較高，往往由于實驗設(shè)備的限制而測不到準(zhǔn)確的數(shù)值，所以電站鍋爐設(shè)計中多采用ST來表征煤的結(jié)渣特性。 一般來講隨著煤的發(fā)熱量增加，則煤形成結(jié)渣的軟化溫度ST的上限范圍值擴大，反之，發(fā)熱量減少則ST下限范圍擴大。此時ST很低也不會結(jié)渣。 基本知識

13、五、鍋爐水動力學(xué)1、自然循環(huán)鍋爐的水動力學(xué) 自然循環(huán)鍋爐是目前電站鍋爐普遍采用的循環(huán)方式，自然循環(huán)鍋爐水動力學(xué)的任務(wù)就是這種循環(huán)方式以保證水循環(huán)的可靠性。在設(shè)計時要求在受熱的上升管中必須有一定的水流速使管壁得到足夠的冷卻，并且不得出現(xiàn)流動停滯、倒流、汽水分層和膜態(tài)沸騰現(xiàn)象。 通常采用的自然循環(huán)回路計算方法有壓差法和有效壓頭法?；局R 五、鍋爐水動力學(xué)2、水循環(huán)的可靠性 在鍋爐水循環(huán)中如果不穩(wěn)定，會出現(xiàn)循環(huán)停滯、自由水面、倒流、下降管帶汽、下降管汽化以及循環(huán)倍率過低等工況。 避免發(fā)生停滯的條件為 Syx /Stz 1.1 避免發(fā)生自由水面的條件為 Syx /（Stz Pts）1.1 不發(fā)生倒流的條件為 Syx /Sdl 1.1Stz 停滯有效壓頭 Pts 提升阻力損失 Sdl 倒流壓頭Syx 有效壓頭基本知識 五、鍋爐水動力學(xué)3、強制循環(huán)鍋爐水動力學(xué) 多次強制循環(huán)鍋筒鍋爐在結(jié)構(gòu)上與自然循環(huán)鍋爐的差別是在下降管系統(tǒng)中安裝了循環(huán)泵，從而提高了水冷壁管的工作可靠性。其特點是： a、能夠在不同的負(fù)荷下確保水循環(huán)的可靠性 b、由于循環(huán)泵是保證流量的主要因素，所以要對循環(huán)泵進行 校驗。 c、為控制流量，應(yīng)在回路進