第三章 鍋爐系統(tǒng)及設(shè)備(一)

第三章鍋爐系統(tǒng)及設(shè)備安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院余長軍2/1/20231PrinciplesofBoiler燃料燃燒.換熱.產(chǎn)生一定參數(shù)與品質(zhì)的蒸汽。電站鍋爐是火力發(fā)電廠三大主機(jī)之一，能量轉(zhuǎn)換的基本過程之一。鍋爐的作用在電廠的地位燃料的化學(xué)能煙氣的熱能蒸汽(或熱水)的熱能燃燒換熱燃料的化學(xué)能蒸氣的熱能轉(zhuǎn)子的機(jī)械能電能發(fā)電機(jī)鍋爐汽輪機(jī)2/1/20232PrinciplesofBoiler燃煤電廠的Flash動(dòng)畫2/1/20233PrinciplesofBoiler水汽系統(tǒng)燃料系統(tǒng)2/1/20234PrinciplesofBoiler第一節(jié)鍋爐燃料與燃燒燃料:核燃料有機(jī)燃料有機(jī)燃料:固體燃料（煤、木料、油頁巖等）

液體燃料（石油及其產(chǎn)品）

氣體燃料（天然氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等）

電廠鍋爐以煤為主要燃料，并盡量利用水分和灰分含量高、發(fā)熱量低的劣質(zhì)煤。

2/1/20235PrinciplesofBoiler（二）煤的成分及作用元素分析：碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）工業(yè)分析：固定碳（FC）、揮發(fā)分（V）、水分（M）、灰分（A）1、煤的元素成分分析

由碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、水分（M）和灰分（A）組成。2/1/20236PrinciplesofBoiler（1）碳（C）約占20％～70％（收到基），1kg碳完全燃燒約放出32866kJ熱量。存在型式：與氫、氧、硫結(jié)合成有機(jī)物，受熱時(shí)從煤中析出成為揮發(fā)分；以單質(zhì)形式存在稱為固定碳。碳含量越多，著火及燃燒越困難。2/1/20237PrinciplesofBoiler（2）氫（H）發(fā)熱量最高的可燃元素，1kg氫完全燃燒可放出120370kJ熱量。約占2％～6％。多以碳?xì)浠衔锏男问酱嬖凇?/p>

3、氧（O）和氮（N）不可燃元素。氧含量變化很大，少的約占1％～2％，多的占40％氮的含量約占0.5％～2.5％。2/1/20238PrinciplesofBoiler（4）硫（S）有害成分，約占2％，個(gè)別高達(dá)8％～10％。存在形式：有機(jī)硫（與C、H、O等結(jié)合成復(fù)雜的有機(jī)物）黃鐵礦（FeS2）硫酸鹽硫（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）?？扇剂蚧驌]發(fā)硫2/1/20239PrinciplesofBoiler（5）灰分（A）危害：灰分增多，可燃物減少，發(fā)熱量降低，著火困難，灰渣量增加，運(yùn)行操作繁重；灰分增加，爐內(nèi)易結(jié)渣，傳熱惡化；灰分增加，煙速高，磨損受熱面；煙速低，受熱面易積灰，影響傳熱效果。2/1/202310PrinciplesofBoiler（6）水分（M）煤中的不可燃雜質(zhì)，少的占2％，多的占50％～60％。危害：①水分增加，可燃成分相對(duì)減少，煤的發(fā)熱量降低，燃燒困難，容易燃燒不完全。②水分吸熱變成水蒸汽排出，增加煙氣量，使引風(fēng)機(jī)電耗增加，排煙損失加大。③易產(chǎn)生積灰、腐蝕。2/1/202311PrinciplesofBoiler2.煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析—水分、揮發(fā)分、固定碳和灰分（1）水分（M）全水分：實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)下煤中所含水分，由外在水分（Mf）和內(nèi)在水分（Minh）組成。測定方法：原煤試樣放置于105～1100C（褐煤的相應(yīng)溫度為1450C）的烘箱內(nèi)約2h，使之干燥至衡重，其失去的水分為全水分。2/1/202312PrinciplesofBoiler外在水分（Mf）：又稱為表面水分，是附著于煤粒表面的外來水分，可以通過自然干燥方法除去。測定方法：原煤試樣在溫度為20±10C、相對(duì)濕度為（65±1）％的空氣中自然風(fēng)干后失去的水分。內(nèi)在水分（Minh）：又稱固有水分，指原煤失去外在水分之后所剩余的水分。2/1/202313PrinciplesofBoiler（2）揮發(fā)分（V）將失去水分的煤樣置于隔絕空氣的環(huán)境中，加熱至一定溫度時(shí)，煤中的有機(jī)質(zhì)分解而析出的氣體。成分：碳?xì)浠衔铮ā艭mHn）、氫（H2）、一氧化碳（CO）、硫化氫（H2S）和氧（O2）、二氧化碳（C2O）、氮（N）等。測定方法：失去水分的煤樣，在（900±10）0C的溫度下，隔絕空氣加熱7分鐘，試樣失去的質(zhì)量占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。2/1/202314PrinciplesofBoiler3、固定碳（FC）和灰分（A）原煤試樣除去水分、析出揮發(fā)分后，剩余部分稱為焦炭，由固定碳（FC）和灰分（A）組成。灰分測定：把焦炭放在箱行電爐內(nèi)，在（850±10）0C的溫度下灼燒2h，固定碳基本燃盡，剩余的部分為灰分。2/1/202315PrinciplesofBoiler3、煤的成分分析基準(zhǔn)及其換算常用分析基準(zhǔn)：收到基(asreceived)、空氣干燥基(airdry)、干燥基(dry)、干燥無灰基(dryandashfree)。

收到基（ar）以收到煤為基準(zhǔn)計(jì)算煤中的全部成分組成2/1/202316PrinciplesofBoiler干燥基（d）以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)空氣干燥基（ad）

以與空氣溫度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，即供分析化驗(yàn)的煤樣在實(shí)驗(yàn)室一定溫度條件下，自然干燥失去外在水分，其余的成分組合便是空氣干燥基。2/1/202317PrinciplesofBoiler干燥無灰基（daf）

以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)不同基準(zhǔn)之間的換算公式2/1/202318PrinciplesofBoiler不同基準(zhǔn)的換算系數(shù)K所求

已知收到基空氣干燥基干燥基干燥無灰基收到基1空氣干燥基1干燥基1干燥無灰基12/1/202319PrinciplesofBoiler（三）煤的主要特性主要特性包括煤的發(fā)熱量、灰分熔融特性和煤的可磨性。

高位發(fā)熱量(Qg)1kg煤完全燃燒所放出的熱量，包括燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽凝結(jié)成水所放出的汽化潛熱，用Qar,gr表示。低位發(fā)熱量(Qd)煙氣中的水蒸汽一般不會(huì)凝結(jié)，凝結(jié)熱無法利用，使實(shí)際發(fā)熱量降低。不包括燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽凝結(jié)成水所放出的汽化潛熱，用Qar,net,p表示。1、煤的發(fā)熱量單位質(zhì)量的煤完全燃燒時(shí)所釋放的熱量2/1/202320PrinciplesofBoiler收到基高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之間的換算：空氣干燥基高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之間的換算：干燥基高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之間的換算：干燥無灰基高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之間的換算：2/1/202321PrinciplesofBoiler發(fā)熱量的測定方法氧彈測熱計(jì)的基本原理：把空氣干燥基煤樣置于充滿壓力氧的氧彈中并使其燃燒，氧彈沉沒于水中，根據(jù)水溫升計(jì)算出煤的干燥基定容高位發(fā)熱量Qar,gr。換算為低位發(fā)熱量：

硫、氮氧化物的生成熱及溶于水的溶解熱2/1/202322PrinciplesofBoiler標(biāo)準(zhǔn)煤收到基低位發(fā)熱量為29310kJ/kg的燃料為標(biāo)準(zhǔn)煤

標(biāo)準(zhǔn)煤耗量

折算成分把相對(duì)于每4190kJ/kg收到基低位發(fā)熱量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分別稱為折算水分、折算灰分和折算硫分。折算水分

折算灰分

折算硫分

Mar,zs>8%

高水分燃料Aar,zs>4%

高灰分燃料Sar,zs>0.2%

高硫分燃料2/1/202323PrinciplesofBoiler2、灰的熔融特性灰熔點(diǎn)的影響因素

灰的成分

各成分含量的比例所處的環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)灰熔點(diǎn)

煤灰再某一確定的溫度下開始熔化，此溫度定義為煤灰的熔化溫度，也稱為灰熔點(diǎn)2/1/202324PrinciplesofBoiler

灰的熔融特性

煤灰在一定的高溫區(qū)間內(nèi)逐漸熔化的性質(zhì)角錐法確定

灰的變形溫度DT

灰的軟化溫度ST

灰的流動(dòng)溫度FT2/1/202325PrinciplesofBoiler

灰熔點(diǎn)對(duì)鍋爐工作的影響

軟化溫度ST<12000C

稱為易熔灰，宜采用液態(tài)排渣方式；軟化溫度ST>14000C

稱為難熔灰，宜采用固態(tài)排渣；軟化溫度12000C<ST<14000C

采用固態(tài)排渣；ST－DT<1000C

稱為短渣，適于固態(tài)排渣煤粉爐；ST－DT>2000C

稱為長渣，適于液態(tài)排渣爐。2/1/202326PrinciplesofBoiler發(fā)電用煤的分類發(fā)電廠用煤的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分類

根據(jù)干燥無灰基中揮發(fā)分的含量：

無煙煤（Vdaf≤10％）、貧煤（10%＜Vdaf＜20%）、煙煤（20％＜Vdaf≤40％）、褐煤（Vdaf＞40%）。為反映煤的燃燒特性，電廠煤粉鍋爐用煤還以VAMST及Q法分類2/1/202327PrinciplesofBoiler無煙煤碳化程度高，含碳量很高達(dá)95%，發(fā)熱量很高；揮發(fā)份很少小于10%，Vdaf析出的溫度較高，著火和燃盡均較困難,儲(chǔ)存時(shí)不易自燃。

雜質(zhì)很少，水分少貧煤揮發(fā)分含量低

Vdaf在10％～20％，碳含量高

50％～70％，不容易著火，燃燒不易結(jié)焦2/1/202328PrinciplesofBoiler煙煤含碳量較無煙煤低40％～70％；揮發(fā)分含量較多20％～40％，易點(diǎn)燃，燃燒快，火焰長；氫含量較高發(fā)熱量較高。褐煤碳化程度低，含碳量低約為40～50%，水分及灰分很高發(fā)熱量低；揮發(fā)分含量高約40～50%，甚至60%，揮發(fā)分的析出溫度低，著火及燃燒均較容易。2/1/202329PrinciplesofBoiler1、煤粉燃燒的一般過程煤粉噴入爐內(nèi)后，煤粉粒子經(jīng)歷的過程：揮發(fā)分的析出、著火燃燒，對(duì)煤粉氣流的著火與燃燒穩(wěn)定性具有重要的影響；焦碳的燃燒過程決定了煤燃燒過程的長短與燃燒效率。

加熱升溫水分析出揮發(fā)分析出揮發(fā)分著火燃燒焦碳著火、燃燒與燃燼。二、煤粉燃燒2/1/202330PrinciplesofBoiler31著火前的準(zhǔn)備階段-預(yù)熱階段水分蒸發(fā)（大量吸熱）～揮發(fā)分析出～揮發(fā)分著火（少量放熱）燃燒階段碳粒著火燃燒，煙溫迅速升高到最大（大量放熱）燃盡階段殘余的焦炭最后燃盡，成為灰渣（少量放熱）煤粉燃燒過程的三個(gè)階段2/1/202331PrinciplesofBoiler32煤特性、散熱條件及初溫對(duì)著火的影響燃料的性質(zhì)揮發(fā)分含量Vdaf

?。凰?、灰分含量高；煤粉細(xì)度大，則煤粉氣流著火溫度提高，著火熱增大，著火點(diǎn)離開燃燒器噴口的距離增大。爐內(nèi)散熱條件減少爐內(nèi)散熱，有利于著火。敷設(shè)衛(wèi)燃帶是穩(wěn)定低揮發(fā)分煤著火的有效措施。煤粉氣流的初溫提高初溫T0

可減少著火熱。燃用低揮發(fā)分煤時(shí)應(yīng)采用熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，提高預(yù)熱空氣溫度。2/1/202332PrinciplesofBoiler33煤粉氣流完全燃燒的條件1234適當(dāng)高的爐溫

供應(yīng)充足而合適的空氣量保證足夠的停留時(shí)間τ空氣和煤粉的良好擾動(dòng)和混合2/1/202333PrinciplesofBoiler燃燒：

完全燃燒不完全燃燒基本假設(shè)：

1.空氣、煙氣均為理想氣體，每kmol體積等于22.4Nm3；

2.空氣中只有O2和N2成分，其容積比為：；

3.每kg燃料都是在完全燃燒的條件下計(jì)算。

三、燃燒所需空氣量及過量空氣系數(shù)2/1/202334PrinciplesofBoiler

理論空氣量

1kg（或1Nm3）收到基燃料完全燃燒而又沒有剩余氧存在時(shí)所需要的空氣量，稱為理論空氣量，用符號(hào)V0表示，單位Nm3/kg（或Nm3/Nm3）。碳完全燃燒：

C+O2=CO212kg22.4Nm3

22.4Nm31kg1.866Nm31.866Nm31kg收到基燃料2/1/202335PrinciplesofBoiler氫完全燃燒：

2H2+O2=2H2O4.032kg22.4Nm344.8Nm31kg5.56Nm311.1Nm31kg收到基燃料2/1/202336PrinciplesofBoiler硫完全燃燒：

S+O2=SO232kg22.4Nm3

22.4Nm31kg0.7Nm3

0.7Nm31kg收到基燃料2/1/202337PrinciplesofBoiler燃料含氧量：

理論氧量:

1kg燃料2/1/202338PrinciplesofBoiler理論空氣量:2/1/202339PrinciplesofBoiler

實(shí)際供給空氣量及過量空氣系數(shù)

實(shí)際供給空氣量

Vk

過量空氣系數(shù)——實(shí)際供給空氣量與理論空氣量之比，

Vk/V0＝α或β

式中α——用于煙氣量計(jì)算；

β——用于空氣量計(jì)算。測量位置：爐內(nèi)過量空氣系數(shù)α，一般是指爐膛出口處的過量空氣系數(shù)α1″。影響：過量空氣系數(shù)太大會(huì)增加煙氣容積使排煙熱損失增加，太小則不能保證燃料完全燃燒。

2/1/202340PrinciplesofBoiler

鍋爐漏風(fēng)系數(shù)

漏風(fēng)系數(shù)——某一受熱面的漏風(fēng)量?V與理論空氣量V0之比，即?α＝?V/V0。煙道任意截面處的過量空氣系數(shù)α：爐膛出口的過量空氣系數(shù)加各段煙道的漏風(fēng)系數(shù)之和，即α＝α1″＋∑?α空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口空氣側(cè)的過量空氣系數(shù)：

βky′＝βky″＋?αky2/1/202341PrinciplesofBoiler

四

鍋爐機(jī)組熱平衡2/1/202342PrinciplesofBoiler燃料的熱量在鍋爐中利用的情況:穩(wěn)定工況下輸入鍋爐的熱量=輸出鍋爐的熱量

=鍋爐有效利用熱量+熱損失意義：確定鍋爐效率;定量計(jì)算與分析各項(xiàng)能量的大小，了解各項(xiàng)熱損失的原因,提出減少損失的措施，以尋找提高鍋爐效率的途徑，降低成本;確定燃料消耗量。未完全燃燒熱損失其他損失2/1/202343PrinciplesofBoiler1、知道鍋爐有效利用熱量的大小和燃料熱量的利用程度；2、更重要的是知道各項(xiàng)熱損失的大小，可以判斷鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，尋找提高鍋爐運(yùn)行水平的措施。鍋爐熱平衡的意義2/1/202344PrinciplesofBoiler煤粉鍋爐熱平衡示意圖Qr:1kg燃料帶入鍋爐的能量Q1:鍋爐有效利用能量Q2:排煙熱損失Q5:散熱損失Q4:固體（機(jī)械）未完全燃燒熱損失Q3:氣體（化學(xué)）未完全燃燒熱損失Q6:灰渣物理熱損失2/1/202345PrinciplesofBoiler鍋爐熱平衡方程式

qi=Qi/Qr

×100式中輸入熱量

Q1

有效利用熱

Q2

排煙損失

Q3

氣體未完全燃燒熱損失

Q4

固體未完全燃燒熱損失

Q5

散熱損失

Q6

灰渣熱損失2/1/202346PrinciplesofBoiler鍋爐正平衡求熱效率正平衡求效率法：通過測定鍋爐輸入熱量和有效利用熱量，計(jì)算鍋爐熱效率。計(jì)算公式為：Qr:1kg燃料帶入鍋爐的能量Q1:鍋爐有效利用能量2/1/202347PrinciplesofBoiler鍋爐反平衡求熱效率反平衡求效率法：通過測定鍋爐的各項(xiàng)熱損失，從而計(jì)算出鍋爐熱效率的方法。計(jì)算公式如下：2/1/202348PrinciplesofBoiler各項(xiàng)熱損失排煙熱損失（q2）固體未完全燃燒熱損失（q4）灰渣物理熱損失（q6）氣體未完全燃燒熱損失（q3）散熱熱損失（q5）2/1/202349PrinciplesofBoiler固體(機(jī)械)未完全燃燒熱損失q4:

部分固體燃料顆粒在爐內(nèi)未能燃盡就被排出爐外而造成的熱損失。鍋爐主要熱損之一，取失決于燃料種類、燃燒方式、爐膛型式與結(jié)構(gòu)、燃燒器設(shè)計(jì)與布置、鍋爐運(yùn)行工況

Vdaf?。唬∕ar、Aar

）大，q4大；

R90大，q4大；過大或過小，q4大

煤粉在爐膛停留時(shí)間τ過小，q4大

固體未完全燃燒熱損失q4未完全燃燒熱損失包括q4、q3

2/1/202350PrinciplesofBoiler形成：灰渣損失：未參與燃燒或未燃盡的碳粒與灰渣一同落入灰斗所造成的損失。漏煤損失：部分燃料經(jīng)爐排落入灰坑造成的損失。對(duì)于煤粉爐，則飛灰損失：未燃盡的碳粒隨煙氣帶走所造成的損失。磨煤機(jī)損失

:中速磨煤機(jī)排除石子煤的熱損失。沉降灰損失：沉降灰中未燃盡的碳粒所造成的熱損失2/1/202351PrinciplesofBoiler對(duì)于煤粉爐，固體未完全燃燒熱損失包括兩部分：排煙攜帶的飛灰中未燃盡的碳粒（飛灰含碳）造成的機(jī)械未完全燃燒損失。鍋爐冷灰斗排出的灰渣（也稱爐渣）中未參加燃燒或未燃盡的碳粒（爐渣含碳）造成的固體未完全燃燒損失。固體未完全燃燒熱損失是燃煤鍋爐主要的熱損失之一，通常僅次于排煙熱損失。

q4范圍：煤粉爐：0.5%~5%（大型電站鍋爐燃用煙煤時(shí)，0.5～0.8%

）燃油、燃?xì)忮仩t：

0設(shè)計(jì)時(shí),q4可以按推經(jīng)驗(yàn)薦數(shù)據(jù)選取對(duì)固態(tài)排渣煤粉爐取q4=0.5～5%2/1/202352PrinciplesofBoiler燃料特性對(duì)q4的影響煤中灰分和水分越多，揮發(fā)份含量越少，q4越大灰分含量高和灰分熔點(diǎn)低的煤，固態(tài)可燃物被灰包裹，難以燃盡，灰渣損失大。層燃時(shí)燃用揮發(fā)物低而焦結(jié)性強(qiáng)的煤：燃燒過程主要集中在爐排上，燃燒層溫度高，較易形成熔渣，阻礙通風(fēng)，增加灰渣損失。層燃時(shí)燃用水分低，焦結(jié)性弱而細(xì)末又多的煤時(shí)：特別是在提高燃燒強(qiáng)度而增強(qiáng)通風(fēng)的情況下，飛灰損失就增加。2/1/202353PrinciplesofBoiler煤粉爐沒有漏煤損失，但飛灰損失比層燃爐大沸騰爐在燃用石煤或煤矸石時(shí)，飛灰損失大層燃爐、沸騰爐較大，旋風(fēng)爐較小，煤粉爐介于兩者之間。爐子結(jié)構(gòu)對(duì)q4的影響煤粉爐爐膛的高低燃燒器布置的位置燃燒方式對(duì)q4的影響：2/1/202354PrinciplesofBoiler鍋爐運(yùn)行工況對(duì)q4的影響負(fù)荷增加，爐膛的氣流速度增加，q4加大。煤粉細(xì)度及配風(fēng)：煤粉越粗，q4越大過量空氣系數(shù):如太低，q4會(huì)增加。2/1/202355PrinciplesofBoiler固體未完全燃燒損失的影響因素：燃料特性（揮發(fā)分、灰分）燃燒方式過量空氣系數(shù)(影響趨勢)爐膛結(jié)構(gòu)（爐內(nèi)停留時(shí)間等）運(yùn)行工況（煤粉細(xì)度、過量空氣系數(shù)等）降低q4的主要措施改善煤粉細(xì)度；延長煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間；適當(dāng)大的過量空氣系數(shù)。2/1/202356PrinciplesofBoiler氣體未完全燃燒熱損失Q3(q3)形成原因：部分一氧化碳、氫、甲烷等可燃?xì)怏w未燃燒放熱就隨煙氣排出所造成的損失。影響因素：燃料特性揮發(fā)份↑→q3↑爐子結(jié)構(gòu)爐膛高度或爐膛體積↓→q3↑水冷壁過多，爐溫↓→q3↑

死滯區(qū)→q3↑

燃燒過程的組織運(yùn)行操作水平αl〃過↓→q3↑

αl〃過↑→q3↑二次風(fēng)風(fēng)量組織不合理→還原區(qū)↑→q3↑負(fù)荷↑→爐內(nèi)停留時(shí)間↓→q3↑2/1/202357PrinciplesofBoiler排煙熱損失Q2(q2)形成原因排煙溫度比進(jìn)入鍋爐的空氣溫度高，排煙帶走熱量。影響因素：排煙溫度和排煙容積。影響因素排煙溫度排煙容積溫度↓→q2↓→金屬耗量↑,鍋爐外形尺寸↑,

通風(fēng)阻力及風(fēng)機(jī)電耗↑經(jīng)濟(jì)性安全性根據(jù)燃料與金屬耗量進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較防止低溫腐蝕→尾部受熱面易腐蝕Vpy↑→q2↑Mar↑

→q2↑△α↑→煙溫↓→傳熱溫差△t↓→

q2↑q2+q3+q4為最小減少爐墻、煙道各處的漏風(fēng)選擇最佳的αl〃溫度↑→q2↑αl〃↑→q2↑鍋爐主要熱損失之一

排煙熱損失q22/1/202358PrinciplesofBoiler形成原因鍋爐爐墻、鋼架、管道、煙道等向爐外環(huán)境放熱。影響因素鍋爐散熱表面積的大小、水冷壁和爐墻的結(jié)構(gòu)、保溫層的性能和厚度、鍋爐表面溫度、周圍空氣溫度等。

散熱損失

散熱損失q5外表溫度高于環(huán)境溫度通過對(duì)流與輻射散失熱量造成的損失?？筛鶕?jù)鍋爐尾部受熱面的布置查圖確定

2/1/202359PrinciplesofBoiler其它熱損失灰渣物理熱損失

固態(tài)排渣煤粉鍋爐只在高灰分煤時(shí)才考慮計(jì)算方法很簡單其它一些散熱損失等2/1/202360PrinciplesofBoiler第二節(jié)電廠鍋爐類型及工作原理分類方式鍋爐類型簡要說明按燃燒室內(nèi)的壓力負(fù)壓燃燒鍋爐爐膛出口煙氣靜壓小于大氣壓力壓力（和微正壓）燃燒鍋爐爐膛出口煙氣靜壓大于大氣壓力按排渣方式固態(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2/1/202361PrinciplesofBoiler按鍋爐的蒸汽壓力低壓鍋爐不大于2.45MPa中壓鍋爐2.94-4.90MPa

高壓鍋爐7.84-10.8MPa

超高壓鍋爐11.8-14.7MPa

亞臨界鍋爐15.7-19.6MPa

超臨界鍋爐絕對(duì)壓力超過臨界壓力22.1MPa

2/1/202362PrinciplesofBoiler鍋爐按參數(shù)分類表參數(shù)容量

(t.h-1)發(fā)電功率

MW蒸汽壓力

Mpa

蒸汽溫度

℃給水溫度

℃

9.8

540

205～225

220；410

50；100

13.7

540/540*555/555*

220～250

420；670

125；200

16.7

541/541*555/555*

250～280

1025；1000

30017.3；18.1；18.3

541/541*

260～290

1025；2008

300；60024.2；25.3；26.4

541/566*545/545*

270～290

1900；1650

6002/1/202363PrinciplesofBoiler按鍋爐所使用的燃料的種類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?xì)忮仩t鍋爐中使用的燃料為燃?xì)馄渌剂夏静?、垃圾按工質(zhì)循環(huán)方式自然循環(huán)鍋爐利用下降管與上升管之間的介質(zhì)密度差建立循環(huán)強(qiáng)制循環(huán)鍋爐利用水泵強(qiáng)制工質(zhì)按一定路徑循環(huán)直流鍋爐2/1/202364PrinciplesofBoiler工業(yè)鍋爐

電站鍋爐電站鍋爐分類——按外形分2/1/202365PrinciplesofBoiler鍋爐設(shè)備整體布置圖片2/1/202366PrinciplesofBoiler電站鍋爐分類——按循環(huán)方式分2/1/202367PrinciplesofBoiler自然循環(huán)鍋爐

自然循環(huán)的工作原理下降管中水與上升管中汽水混合物間的重位壓頭差使水在回路中產(chǎn)生環(huán)形流動(dòng)，又稱為水循環(huán)，超高壓以下的鍋爐普遍采用自然循環(huán)方式。亞臨界壓力鍋爐也可采用自然循環(huán)方式，但鍋筒內(nèi)壓力一般限于20兆帕以下

循環(huán)倍率K循環(huán)回路中水流量G與回路中產(chǎn)生的蒸汽量D之比，即1kg水全部變成蒸汽需在回路中循環(huán)多少次

質(zhì)量含汽率x上升管中蒸汽所占循環(huán)流量的份額，或汽水混合物中蒸汽所占的份額2/1/202368PrinciplesofBoiler控制循環(huán)鍋爐具有汽包，循環(huán)回路下降管系統(tǒng)增設(shè)循環(huán)泵，工質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)力為循環(huán)泵的壓頭和工質(zhì)重位差

可采用小直徑水冷壁，水冷壁可自由布置采用體積較小的高效分離器，可減小汽包直徑工質(zhì)質(zhì)量流速較高，循環(huán)倍率較自然循環(huán)小，一般為35；循環(huán)穩(wěn)定，不易出現(xiàn)循環(huán)異常，但可能出現(xiàn)流動(dòng)不穩(wěn)定、脈動(dòng)等工質(zhì)強(qiáng)制流動(dòng)，可使各承壓部件均勻受熱或冷卻，縮短鍋爐啟、仃時(shí)間壓力提高，機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性提高；但壓力增至一定值，汽水密度差’-”下降，運(yùn)動(dòng)壓頭下降；汽水分離困難，必然取消汽包，強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐是鍋爐發(fā)展的必然結(jié)果。主要有直流鍋爐、控制循環(huán)鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐三種強(qiáng)制循環(huán)鍋爐2/1/202369PrinciplesofBoiler2/1/202370PrinciplesofBoiler直流鍋爐

我國最近幾年投產(chǎn)的600MW和1000MW機(jī)組，對(duì)應(yīng)鍋爐等級(jí)在2000t/h和3000t/h左右。主要特點(diǎn)：無汽包，直流鍋爐；燃燒基本采用前后墻對(duì)沖燃燒；制粉系統(tǒng)有中間儲(chǔ)藏式或直吹式（中速磨）；在我國運(yùn)行時(shí)間較短，正積累經(jīng)驗(yàn)，但表現(xiàn)不錯(cuò)①省煤器①去高壓缸去中壓缸來自高加來自高壓缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②爐膛③低過④屏過⑤末過⑥低再⑦高再⑧分離器⑨貯水罐過熱器一級(jí)減溫再熱器事故減溫過熱器二級(jí)減溫②2/1/202371PrinciplesofBoiler超（超）臨界直流鍋爐鍋爐按燃燒方式分類層燃爐室燃爐流化床鍋爐

層燃爐室燃爐流化床2/1/202373PrinciplesofBoiler層燃爐2/1/202374PrinciplesofBoiler流化床鍋爐2/1/202375PrinciplesofBoiler流化床鍋爐2/1/202376PrinciplesofBoiler二、鍋爐的特性指標(biāo)額定蒸發(fā)量

在額定蒸汽參數(shù)，額定給水溫度和使用設(shè)計(jì)燃料，保證熱效率時(shí)所規(guī)定的蒸發(fā)量，單位t/h最大連續(xù)蒸發(fā)量（MCR）

在額定蒸汽參數(shù)，額定給水溫度和使用設(shè)計(jì)燃料，長期連續(xù)運(yùn)行所能達(dá)到的最大蒸發(fā)量，單位為t/h（或kg/s）鍋爐額定蒸汽參數(shù)

在規(guī)定負(fù)荷范圍內(nèi)長期連續(xù)運(yùn)行應(yīng)能保證的出口蒸汽參數(shù)額定蒸汽壓力（對(duì)應(yīng)規(guī)定的給水壓力），單位Mpa

；額定蒸汽溫度（對(duì)應(yīng)額定蒸汽壓力和額定給水溫度），單位C。2/1/202377PrinciplesofBoiler安全指標(biāo)連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)事故率可用率經(jīng)濟(jì)指標(biāo)熱效率凈效率燃燒效率鋼材消耗2/1/202378PrinciplesofBoiler安全指標(biāo)連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)事故率可用率2/1/202379PrinciplesofBoiler

鍋爐連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)（>5000）鍋爐在兩次檢修之間的運(yùn)行小時(shí)數(shù)4/5

鍋爐可用率（約90%）（總運(yùn)行小時(shí)數(shù)+總備用小時(shí)數(shù)）/統(tǒng)計(jì)期間總小時(shí)數(shù)（一年）

鍋爐的事故率（約1%）鍋爐總事故停爐小時(shí)數(shù)/（總運(yùn)行小時(shí)數(shù)+事故停爐小時(shí)數(shù)）安全指標(biāo)2/1/202380PrinciplesofBoiler鍋爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)熱效率凈效率燃燒效率Q1—鍋爐有效利用熱，kJ/kg；Qr—鍋爐在單位時(shí)間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量,kJ/kg；Qq—鍋爐機(jī)組自用熱量，kJ/kg；Qp—鍋爐機(jī)組自用電耗對(duì)應(yīng)的熱量，kJ/kg；q3,q4—鍋爐化學(xué).機(jī)械未完全燃燒熱損失，%2/1/202381PrinciplesofBoiler鍋爐型號(hào)指鍋爐產(chǎn)品的容量、參數(shù)、性能和規(guī)格，常用一組符號(hào)和數(shù)字來表示。國產(chǎn)電廠鍋爐型號(hào)一般如下表示：①—②/③—④/⑤—⑥×①是制造廠家的漢語拼音縮寫。例如：HG-哈爾濱鍋爐廠；SG-上海鍋爐廠；DG-東方鍋爐廠；WG-武漢鍋爐廠；BG-北京鍋爐廠等。②/③是數(shù)字，分子數(shù)字是鍋爐容量，單位以t/h表示，分母數(shù)字為鍋爐出口過熱蒸汽壓力，單位以Mpa表示。④/⑤也是數(shù)字，分子和分母分別表示過熱蒸汽和再熱蒸汽出口溫度，單位均以℃表示。⑥表示燃燒代號(hào)，而符號(hào)“×”表示設(shè)計(jì)序號(hào)。煤、油、氣的燃料代號(hào)分別是M、Y、Q，其他燃料的燃料代號(hào)是T。例如：600MW機(jī)組的鍋爐為BG-2019/17.5-541/541-M表示北京鍋爐廠制造的，容量為2019t/h的鍋爐，其過熱蒸汽壓力（表壓）為17.5Mpa，過熱蒸汽和再熱蒸汽出口溫度均為541℃，設(shè)計(jì)燃料為煤。鍋爐型號(hào)2/1/202382PrinciplesofBoiler鍋爐鍋爐本體輔助設(shè)備鍋爐機(jī)組四、電站煤粉鍋爐機(jī)組2/1/202383PrinciplesofBoiler亞臨界參數(shù)自然循環(huán)燃煤鍋爐1-汽包；2-下降管；3-分隔屏；4-后屏；5-高溫過熱器；6-高溫再熱器；7-水冷壁；8-燃燒器；9-燃燒帶；10-空氣預(yù)熱器；11-省煤器進(jìn)口集箱；12-省煤器；13-低溫再熱器；14-低溫過熱器；15-折焰角；16-排渣裝置2/1/202384PrinciplesofBoiler