鍋爐單元基礎(chǔ)知識

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神華包頭

鍋爐單元基礎(chǔ)知識

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鍋爐單元基礎(chǔ)知識

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目錄

1裝置概述3

2技術(shù)分類及特點3

3裝置設(shè)計基礎(chǔ)4

4裝置生產(chǎn)工藝原理10

5裝置工藝流程說明22

6裝置主要設(shè)備簡介35

7裝置主要控制回路簡介60

8裝置布置簡介60

9裝置三廢排放說明62

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1裝置概述

本工程熱電站配3臺東方鍋爐工業(yè)集團有限公司生產(chǎn)的型號為DGJ480/10.3煤粉鍋

爐，同步建設(shè)煙氣脫硫裝置、預(yù)留煙氣脫硝場地，預(yù)留1機1爐擴建場地，公用工程

如：控制室、煙囪、輸煤等，按四爐三機考慮。

鍋爐主要為化工區(qū)提供蒸汽汽源并配套2臺50.MW直接空冷抽凝汽式供熱汽輪發(fā)電機

組為化工區(qū)提供電源，化工設(shè)備年運行小時數(shù)要求達(dá)到8000h以上，因此對熱電站的

設(shè)備可靠性要求也較高，設(shè)備年運行小時數(shù)8000h。

鍋爐為n型布置、高壓自然循環(huán)鍋筒爐、單爐膛、燃燒器四角布置，切圓燃燒、平

衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，露天布置、全鋼結(jié)構(gòu)、雙排柱布置。

鍋爐運行方式：主要按定壓運行方式（可適應(yīng)滑壓運行方式）。主蒸汽采用切換母管

制運行。給水采用母管制，3爐2機共設(shè)4臺100%B-MCR容量的電動調(diào)速給水泵，

3臺運行，1臺備用。給水操作臺設(shè)主路調(diào)節(jié)閥，設(shè)70%BMCR調(diào)節(jié)閥及30%BMCR啟

動調(diào)節(jié)閥。

制粉系統(tǒng)：采用中速磨冷一次風(fēng)機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺爐設(shè)4臺中速磨煤機,

燃用設(shè)計、校核煤種時，3臺運行，1臺備用。鍋爐設(shè)計煤種煤粉細(xì)度R90=25%。磨

煤機密封系統(tǒng)采用每臺鍋爐配2臺離心式密封風(fēng)機。1臺運行，1臺備用。每臺鍋爐

配4臺電子稱重式給煤機，與磨煤機相對應(yīng)。

風(fēng)煙系統(tǒng)：采用平衡通風(fēng)方式，空氣預(yù)熱器為兩臺三分倉回轉(zhuǎn)容克式空氣預(yù)熱器，每

臺鍋爐配送風(fēng)機、一次風(fēng)機、引風(fēng)機各2臺，均選用離心式。

2技術(shù)分類及特點

2.1按鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動方式分類

鍋爐蒸發(fā)受熱面（水冷壁）內(nèi)工質(zhì)的流動方式與其他受熱面是有差異的。例如省煤器

內(nèi)的工質(zhì)是單相的水，水的流動是靠給水泵的壓頭強制流動的；過熱器和再熱器中的

工質(zhì)是單相的蒸汽，蒸汽的流動也是靠進(jìn)口蒸汽的壓力來強制流動的，所以這些受熱

面內(nèi)的工質(zhì)流動都是強制流動，一次通過，并不往返循環(huán)。而蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)是

兩相的汽水混合物，它在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的流動可以是循環(huán)的，也可以是一次通過的。

因此，按工質(zhì)在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的流動方式，可以將鍋爐分成：強制循環(huán)鍋爐、臼然循

環(huán)鍋爐及直流鍋爐。

2.1.1自然循環(huán)鍋爐

蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)，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(chǎn)

生的壓力差進(jìn)行循環(huán)的鍋爐，稱為自然循環(huán)鍋爐。

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自然循環(huán)的推動力，即運動壓頭取決于飽和水密度、飽和蒸汽密度、上升管含汽率和

循環(huán)回路高度等因素。隨著鍋爐工作壓力的提高，飽和水和飽和蒸汽的密度差逐漸減

小，直到臨界壓力，其密度差為零。所以自然循環(huán)的推動力，即運動壓頭是隨鍋爐工

作壓力的升高而逐漸減小的，到達(dá)一定壓力后，所產(chǎn)生的運動壓頭就不足以維持汽水

的自然循環(huán)了。如果單純依靠水汽的密度差，自然循環(huán)只能用于工作壓力低于16MPa

的鍋爐。但因自然循環(huán)的運動壓頭不但取決于水、汽的密度差，而且與循環(huán)回路高度

及上升管的含汽率有關(guān)?，F(xiàn)代大型煤粉鍋爐很高大，發(fā)電功率為300MW煤粉鍋爐的循

環(huán)回路高度近60米,而且上升管的含汽率也較大，所以在鍋爐壓力高達(dá)19MPa時仍能

保證自然循環(huán)的可靠和安全。

自然循環(huán)鍋爐的主要特點是有個直徑較大的鍋筒，由于有鍋筒，使得自然循環(huán)鍋爐

有如下的特點：

(1)鍋筒是鍋爐中省煤器、過熱器和蒸發(fā)受熱面的分隔容器。有了鍋筒，給水的加熱、

蒸發(fā)和過熱等相應(yīng)的各個受熱面有明顯的分界，因而汽水流動特性相應(yīng)比較簡單-，較

容易掌握。

(2)由于自然循環(huán)的推動力主要依靠水汽的密度差，因而自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)受熱面

就是由許多垂直管子組成的水冷壁，并且盡量減少彎頭，以減少流動阻力，保證水循

環(huán)的安全。

(3)鍋筒中裝有汽水分離裝置，從水冷壁上升管進(jìn)入鍋筒的汽水混合物，可以在鍋筒

中的汽空間，也可以在汽水分離裝置中進(jìn)行汽水分離，以減少飽和蒸汽的帶水。

(4)鍋爐的水容量及其相應(yīng)的蓄熱能力較大，因此，當(dāng)負(fù)荷變化時，鍋筒水位及蒸汽

壓力的變化速度較慢，對機組的調(diào)節(jié)要求可以低一些；但由于水容量大，加上大直徑

的鍋筒壁較厚，因此，加熱、冷卻不易均勻，使鍋爐的啟、停速度受到限制。

(5)水冷壁上升管出口的含汽率比其他型式鍋爐要低一些，可以允許稍大的鍋水含鹽

量，而且自然循環(huán)鍋爐可以排污，因此對給水品質(zhì)的要求可以低些。

(6)由于鍋筒直徑及壁厚都較大，所以自然循環(huán)鍋爐的金屬消耗量較大。

由于自然循環(huán)鍋爐以上這些特點，特別是結(jié)構(gòu)比較簡單、運行容易掌握而且比較安全

可靠，我國積累的運行經(jīng)驗也比較豐富，所以我國在亞臨界壓力以下(包括亞臨界壓

力)的鍋爐，多數(shù)采用自然循環(huán)鍋爐。

3裝置設(shè)計基礎(chǔ)

3.1設(shè)計依據(jù)

(1)《神華包頭煤制烯燒項目熱電站單元工程設(shè)計投標(biāo)書》，北京國電華北電力工程

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有限公司，2005年5月;

(2)《國家發(fā)展改革委員會關(guān)于包頭神華煤化工有限公司煤基烯姓(MT0)項目核準(zhǔn)的

批復(fù)》，發(fā)改工業(yè)[2006]2772號，國家發(fā)展和改革委員會，2006年12月21日；

(3)《神華煤制烯烽項目熱電站工程總體設(shè)計》北京國電華北電力工程有限公司，2007

年4月；

(4)《神華煤制烯燒項目熱電站工程總體設(shè)計審查會議紀(jì)要》2007年5月13日；

(5)關(guān)于神華煤制烯煌項目環(huán)境影響報告書的技術(shù)評估報告(國環(huán)評估書【2005】133

號)；

(6)天辰化學(xué)工程公司2007年5月21日提供的“全廠熱平衡圖”等相關(guān)配合資料；

(7)北京國電華北電力工程有限公司會同神華包頭煤化工有限公司與東方鍋爐工業(yè)集

團有限公司、哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司、山東濟南發(fā)電設(shè)備廠簽訂的技術(shù)協(xié)議；

(8)東方鍋爐工業(yè)集團有限公司、哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司、山東濟南發(fā)電設(shè)備

廠本階段提供的設(shè)計資料；

(9)設(shè)計依據(jù)主要標(biāo)準(zhǔn)：

《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL5000-2000

《火力發(fā)電廠初步設(shè)計文件內(nèi)容深度規(guī)定》DLGJ9-92

《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ34-2002,J216-2002

《火力發(fā)電廠勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計規(guī)程》DL5053T996

《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計防火規(guī)范》GB50229-96

《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》DL5053-1996

《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

《火力發(fā)電廠金屬試驗室儀器設(shè)備及建筑面積配置標(biāo)準(zhǔn)》DL/T5060-1996

《火力發(fā)電廠修配設(shè)備及建筑面積配置標(biāo)準(zhǔn)》DL/T5059-1996

3.2設(shè)計范圍

(1)主廠房(包括汽機房、除氧間、煤倉間、鍋爐房、靜電除塵器、引風(fēng)機及煙囪、

脫硫島)布置，和必要的的檢修起吊設(shè)施；

(2)熱力系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的擬定、設(shè)備及管道布置和主要輔助設(shè)備

的選型：

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（3）鍋爐點火油系統(tǒng)的設(shè)計及其主要輔助設(shè)備的選型;

（4）啟動鍋爐系統(tǒng)的設(shè)計及其主要設(shè)備的選型；

（5）對外供汽管道空間走廊（至熱電站圍墻外1米）。

3.3燃燒及制粉系統(tǒng)

3.3.1系統(tǒng)配置

本工程燃用煙煤，其設(shè)計煤種干燥無灰基揮發(fā)份為33.13%,哈氏可磨性指數(shù)為73,

適合選用中速磨直吹系統(tǒng)。其系統(tǒng)簡單、安全可靠，中速磨廠用電低，運行中能源耗

量少，運行經(jīng)濟性較好。且噪音小、密封性好、使生產(chǎn)環(huán)境得到改善，運行、操作、

檢修方便。系統(tǒng)選擇：采用正壓直吹冷一次風(fēng)機制粉系統(tǒng)，每臺鍋爐配4臺中速磨，

其中1臺備用。3臺磨煤機可滿足鍋爐MCR工況運行的要求，每臺磨煤機引出四根煤

粉管道連接到鍋爐同一層燃燒器，根據(jù)鍋爐負(fù)荷的變化可以停用任何1臺磨煤機。

磨煤機密封系統(tǒng)采用每臺鍋爐配2臺離心式密封風(fēng)機。1臺運行，1臺備用。

每臺鍋爐配4臺電子稱重式給煤機，.與磨煤機相對應(yīng)。

煙風(fēng)系統(tǒng)采用平衡通風(fēng)方式，空氣預(yù)熱器為兩臺三分倉回轉(zhuǎn)容克式空氣預(yù)熱器。

每臺鍋爐配送風(fēng)機、一次風(fēng)機、引風(fēng)機各2臺，均選用離心式。

鍋爐出口煙氣經(jīng)靜電除塵器除塵后再經(jīng)引風(fēng)機，經(jīng)濕法煙氣脫硫裝置，經(jīng)煙囪排入大

氣。三臺爐共用一座煙囪。煙囪出口直徑6.8m,煙囪高180m。

表3.3.1-1燃燒系統(tǒng)計算成果表（BMCR工況下）

序號名稱單位設(shè)計煤種校核煤種1校核煤種2

1鍋爐實際耗煤量t/h66.5758.7167.64

2鍋爐計算燃煤量t/h65.5757.8366.62

3理論空氣量Nm7kg5.3755.9395.431

4理論煙氣量Nm3/kg5.2825.8085.322

5一次風(fēng)機出口一次風(fēng)溫℃282828

6送風(fēng)機出口二次風(fēng)溫℃232323

7回轉(zhuǎn)式空預(yù)器出口一次風(fēng)溫℃370371370

8回轉(zhuǎn)式空預(yù)器出口二次風(fēng)溫℃320320320

9回轉(zhuǎn)式空預(yù)器出口排煙溫度（修正后）℃137131137

10回轉(zhuǎn)式空預(yù)器出口煙氣量（每臺爐）m3/s236.93223.83242.53

11空預(yù)器出口煙氣比重kg/m30.77410.78790.7738

12除塵器進(jìn)口煙氣量（每臺爐）m3/s240.83201.10217.77

13除塵器進(jìn)口煙氣比重kg/m30.78010.79370.7798

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序號名稱單位設(shè)計煤種校核煤種1校核煤種2

14除塵器出口煙氣量（每臺爐）m3/s245.73232.40251.56

15除塵器出口煙氣比重kg/m30.78740.80070.7870

16引風(fēng)機進(jìn)口煙氣量（每臺爐）m3/s250.21236.80256.17

17引風(fēng)機進(jìn)口煙氣比重kg/m30.79370.80680.7934

18一次風(fēng)率%0.25010.21970.3236

19:次風(fēng)率%0.74990.78030.6764

20回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)口一次風(fēng)量Nm3/s34.7323.8

21回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)口二次風(fēng)量Nm3/s90.54100.5

表3.3.1-2制粉系統(tǒng)計算成果表

序號名稱單位設(shè)計煤種校核煤種1校核煤種2

1鍋爐實際燃煤量t/h66.5758.7167.64

臺

2磨煤機投運臺數(shù)333

3要求每臺磨煤機出力t/h22.1919.5722.55

4磨煤機計算出力t/h27.8327.3628.80

5磨煤機出力儲備系數(shù)1.251.41.28

6煤粉細(xì)度電。%212223

7磨煤機進(jìn)口熱風(fēng)溫度℃360361360

8磨煤機進(jìn)口冷風(fēng)溫度℃202020

9磨煤機進(jìn)口混合風(fēng)溫度℃319.54242.99258.96

10磨煤機出口風(fēng)溫℃757575

3

11磨煤機進(jìn)口混合風(fēng)量（每臺爐）m/s67.1456.0159.85

12風(fēng)煤比（入磨一次風(fēng)/入磨煤）/2.112.292.06

3.3.2燃燒及制粉系統(tǒng)設(shè)備選擇

（1）磨煤機

中速磨煤機可供選擇的有HP型中速磨和MPS（ZGM）型中速磨，兩種機型都是成熟可

靠的，在大型火力發(fā)電廠中廣為使用。兩者比較，在設(shè)備價格和單位能耗上，前者稍

優(yōu)于后者，但在適應(yīng)煤質(zhì)變化特別是對質(zhì)量較差的煙煤，其性能和可靠性后者優(yōu)于前

者，而且石子煤的排放量MPS磨比HP磨少。本工程采用ZGM型中速磨。

本期工程每臺爐配置4臺中速磨煤機，與每臺爐配置的4層燃燒器（每臺磨煤機帶一

層燃燒器）相對應(yīng)，3臺磨煤機運行可滿足鍋爐MCR工況運行的要求，1臺做為備用。

（2）給煤機

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每臺鍋爐配置4臺能適應(yīng)中速磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)運行的電子稱重式給煤機，

出力為5?60t/h。為防止煤粉粘結(jié)皮帶，給煤機結(jié)構(gòu)上將充分考慮防粘結(jié)措施，在

給煤機的出口處設(shè)置配重式皮帶刮料器，在皮帶下方設(shè)鏈?zhǔn)角謇砉伟濉?/p>

(3)原煤倉

每臺鍋爐設(shè)置4座由圓的鋼制煤倉加雙曲線小煤斗組成的原煤倉，每座原煤倉的有效

容積為337m3,按設(shè)計煤種3座煤倉儲量能滿足鍋爐MCR負(fù)荷10.84小時耗煤量；校

核煤種1,3座煤倉儲量能滿足鍋爐MCR負(fù)荷13.06小時的耗煤量，校核煤種2,3座煤

倉儲量能滿足鍋爐MCR負(fù)荷10.88小時的耗煤量，符合《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

的要求。

(4)密封風(fēng)機

每臺鍋爐的4臺磨煤機配置100%容量的密封風(fēng)機2臺，1臺運行，1臺備用，提供磨

煤機和給煤機的密封風(fēng)，防止煤粉外漏。

密封風(fēng)機為串聯(lián)吸風(fēng)。

(5)一次風(fēng)機

一次風(fēng)機系統(tǒng)的特點是風(fēng)量小、風(fēng)壓高，當(dāng)風(fēng)量變化時，風(fēng)壓變化小。據(jù)此特點，采

用單速離心式風(fēng)機作為一次風(fēng)機為宜。本工程一次風(fēng)機采用離心式風(fēng)機。按照《火力

發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，一次風(fēng)機的風(fēng)量考慮了鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時所需

的一次風(fēng)量和制造廠保證的空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量。風(fēng)機風(fēng)量為57.16m3/s,全壓為

19749.8Pa,按《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的要求，風(fēng)機的風(fēng)量裕量不低于35%并

加溫度裕量，風(fēng)壓裕量不低于30Q本工程風(fēng)機滿足其要求，一次風(fēng)機采用液耦調(diào)節(jié)

式離心風(fēng)機，風(fēng)機入口裝有消聲器。每臺爐選擇2臺。

(6)送風(fēng)機

送風(fēng)機輸送介質(zhì)為清潔空氣，介質(zhì)溫度較低。本工程選用離心式風(fēng)機。風(fēng)機風(fēng)量為

53.66m3/s,全壓為4133.3Pa,按《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的要求，風(fēng)機的風(fēng)量

裕量不低于5%并加溫度裕量，風(fēng)壓裕量不低于10缸本工程風(fēng)機滿足其要求。應(yīng)業(yè)主

要求送風(fēng)機采用液耦調(diào)節(jié)式離心風(fēng)機，風(fēng)機入口裝有消聲器。每臺爐選擇2臺。

(7)引風(fēng)機

本工程引風(fēng)機選用離心式引風(fēng)機。引風(fēng)機的風(fēng)量選擇計算取鍋爐燃用設(shè)計煤種和鍋爐

在最大連續(xù)蒸發(fā)量時的煙氣量、空氣預(yù)熱器中漏入煙氣側(cè)的風(fēng)量及電氣除塵器漏風(fēng)量

之和考慮。風(fēng)機風(fēng)量為172.28m3/s,全壓為3329.OPa,風(fēng)機的風(fēng)量裕量為30%并加

12℃溫度裕量，風(fēng)壓裕量為25%。引風(fēng)機采用液耦調(diào)節(jié)式離心風(fēng)機，每臺爐選擇2臺。

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（8）靜電除塵器

每臺鍋爐按配置1臺雙室四電場靜電除塵器設(shè)計。燃用設(shè)計煤種時停1個電場后保證

除塵效率不小于99.7%,且除塵器出口含塵濃度不高于100mg/Nni3。除塵器阻力不

大于235Pa,本體漏風(fēng)率不大于2.5%。

（9）鍋爐尾部低溫防腐措施

本期工程鍋爐排煙溫度為137c（修正后），熱電站所在地區(qū)多年平均氣溫為7.2℃,

極端最低氣溫為-31.4℃?？諝忸A(yù)熱器進(jìn)口一次風(fēng)道和二次風(fēng)道上加設(shè)暖風(fēng)器，空氣

預(yù)熱器的冷端受熱面采用耐腐蝕的考登鋼。

（10）煙風(fēng)道選擇計算結(jié)果表

表3.3.2-1煙風(fēng)道選擇計算結(jié)果

序推薦流速

名稱管徑X壁厚（mm）流量底/s）流速(m/s)

號（m/s）

1一次風(fēng)機出口冷風(fēng)道1800X1200X441.7619.5515?25

2空預(yù)器出口熱一次風(fēng)母管1400X1000X431.2922.6620?25

3磨煤機調(diào)溫冷一次風(fēng)母管0720X47.8219.6415?25

4磨煤機進(jìn)口熱風(fēng)道（調(diào)溫前）1000X800X415.6519.9220?25

5磨煤機進(jìn)口熱風(fēng)道（調(diào)溫后）1200X800X422.3823.7120?25

6磨煤機進(jìn)口冷風(fēng)道（調(diào)溫前）中325X41.3517.0415?25

7送風(fēng)機出口冷風(fēng)道2200X2000X449.0811.2410?12

8空預(yù)器出口熱二次風(fēng)道2400X1400X455.0116.5215?25

9空預(yù)器出口垂直煙道3200X3000X5122.8611.3610?15

10除塵器進(jìn)出口煙道3200X3000X5122.8611.3610?15

11總鋼煙道（一）4500X4200X5245.7313.0710-15

12總鋼煙道（二）4500X7400X5491.4514.8210?15

煙氣脫硫見脫硫部分說明。

3.4鍋爐點火油系統(tǒng)

本工程鍋爐點火和助燃用油均采用0（T0）號輕柴油。

3.4.1爐前油系統(tǒng)

油槍布置2層，共設(shè)8只，油槍采用簡單機械霧化，油槍工作壓力2.9MPa,單只油

槍工作出力為1180kg/h,設(shè)計供油量llt/h,最小回油量1.56t/h,最大回油量llt/h,

系統(tǒng)進(jìn)油壓3.2MPa。

3.4.2卸油設(shè)施

輕柴油由汽車運輸進(jìn)廠，本工程按電廠容量設(shè)置3個汽車卸油接口。安裝兩臺電動離

心式卸油泵，布置于油泵房中。

3.4.3貯油設(shè)施

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依據(jù)《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定，本工程安裝2座200m3拱頂鋼制油罐。

3.4.4供油設(shè)施

安裝3臺50%容量多級離心式供油泵，正常運行時-臺泵或兩臺泵運行，3臺供油泵

互為備用。供油泵布置在油泵房中。供油泵的壓頭為4.7MPa,供油母管油流量為

15.36t/h0

3.4.5燃油泵房

油泵軸承冷卻水及地面沖洗水來自全廠服務(wù)水系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)產(chǎn)生的含油污水經(jīng)隔

離、沉淀、分離預(yù)處理后，污水輸送到全廠工業(yè)廢水處理站。

4裝置生產(chǎn)工藝原理

鍋爐就是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱給水，以獲得規(guī)定參數(shù)（溫度、壓

力）和品質(zhì)的蒸汽的機械設(shè)備。

火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程，實質(zhì)上就是將一次能源（煤、燃料油和可燃?xì)怏w等）轉(zhuǎn)化為

二次能源（電力）的能量轉(zhuǎn)換過程。在火力發(fā)電廠中，鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓水蒸氣，

推動汽輪機、帶動發(fā)電機發(fā)出電能。所以，鍋爐是火力發(fā)電廠三大主要設(shè)備之一。

水要變?yōu)樗魵?，就要吸熱，它的熱源來自燃料。燃料要與空氣中的氧化合，才能燃

燒放熱，燃料燃燒后變成高溫的燃燒產(chǎn)物（煙氣）。這個過程就是把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)

變?yōu)槿紵a(chǎn)物熱能的過程。然后，高溫的煙氣通過對各種受熱面的傳熱，將熱能傳給

水，水吸熱后便變成蒸汽，蒸汽進(jìn)一步吸熱成為高溫的過熱蒸汽，因此，鍋爐內(nèi)的工

質(zhì)不但有水和水蒸氣，而且必須有燃料和空氣。

進(jìn)入鍋爐的水，即給水，其溫度大都低于鍋爐壓力下的飽和溫度，而從電站鍋爐產(chǎn)生

的蒸汽都是過熱蒸汽。因此，水在鍋爐中的汽化過程，實際上要經(jīng)過預(yù)熱、汽化、過

熱三個階段。為了提高蒸汽動力循環(huán)的效率，現(xiàn)代電站鍋爐水的汽化，還有第四個階

段——再過熱階段，這就是：鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽送到汽輪機高壓缸膨脹做功后，蒸

汽的壓力和溫度都降低了，再將這些蒸汽送回到鍋爐中加熱，即再過熱，然后再送到

汽輪機的中、低壓缸去繼續(xù)做功。本工程沒有再熱過程。

水汽化的四個階段，分別在鍋爐各種受熱面中進(jìn)行。預(yù)熱階段主要在省煤器中進(jìn)行，

汽化階段在蒸發(fā)受熱面（水冷壁、凝渣管等）中進(jìn)行，過熱階段在過熱器中進(jìn)行，而

再熱階段在再熱器中進(jìn)行。

由此可見，鍋爐是進(jìn)行燃料燃燒、傳熱和汽化三種過程的綜合裝置，其內(nèi)部過程比較

復(fù)雜。

鍋爐的燃料主要是煤。將煤磨制成煤粉，然后送入鍋爐爐膛中燃燒，這種鍋爐便是煤

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粉爐。圖4.0-1是一臺煤粉爐及其輔助系統(tǒng)的示意圖，可以用來說明鍋爐的主要構(gòu)成

和工作過程。

運輸?shù)交鹆Πl(fā)電廠去的原煤，要經(jīng)過初步破碎和除鐵、除木屑后，送到原煤斗1,從

原煤斗靠自重落下的煤，經(jīng)過給煤機2進(jìn)入磨煤機3中，磨制成合格的煤粉，由預(yù)熱

空氣通過排粉風(fēng)機18將磨好的煤粉經(jīng)燃燒器9噴入爐膛的空間中燃燒，燃料的化學(xué)

能便轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵a(chǎn)物（煙氣）的熱能。高溫的煙氣經(jīng)爐膛進(jìn)入水平煙道和尾部煙道，

煙氣在流動過程中，以不同的換熱方式將熱量傳給布置在鍋爐中的各種受熱面。在爐

膛內(nèi)主要以輻射方式將熱量傳給布置在爐膛四周墻壁上的水冷壁（輻射受熱面），在

爐膛上部則以半輻射、半對流方式傳給屏式過熱器6,而在水平煙道和尾部煙道中主

要以對流方式傳熱，所以布置在其中的高溫過熱器5、低溫過熱器11、再熱器12、

省煤器14和空氣預(yù)熱器17都是對流受熱面。

煤中灰分不參與燃燒過程，其中較大的灰粒會因自重從氣流中分離出來，沉降至爐膛

底部的冷灰斗中，形成固態(tài)渣，最后由排渣裝置19中排出，大量細(xì)小的灰粒則隨煙

氣排出爐外。

圖4.0-1

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圖4.0-1煤粉鍋爐及其輔助系統(tǒng)示意圖

1一原煤斗；2一給煤機：3—磨煤機；4一鍋筒；5一高溫過熱器：6—屏式過熱器;

7一下降管；8一爐膛水冷壁；9一燃燒器；10一下聯(lián)箱；11一低溫過熱器：12一再

熱器；13一再熱蒸汽出口；14一再熱蒸汽進(jìn)口；15一省煤器；16—給水；17—空

氣預(yù)熱器；18一排粉風(fēng)機；19一排渣裝置；20—送風(fēng)機；21—除塵器；22—引風(fēng)

機：23—煙囪

煙氣離開鍋爐時，溫度已較低，它再進(jìn)入除塵器21,將煙氣中大部分灰粒除掉，然

后經(jīng)引風(fēng)機22通過煙囪23排至大氣中。

由燃燒器9送入爐膛的預(yù)熱空氣，是由送風(fēng)機20將冷空氣送入鍋爐尾部的空氣預(yù)熱

器17中，加熱后，才送進(jìn)燃燒器9的。通過空氣預(yù)熱器17加熱后的空氣分成兩路，

一-路是通過燃燒器直接送入爐膛，主要起混合、擾動、強化燃燒的作用，稱為二次風(fēng)。

另一路則通過排粉風(fēng)機18進(jìn)入磨煤機中，將煤加熱和干?燥，便于磨粉，同時也將磨

制好的煤粉通過燃燒器輸送到爐膛中，這股攜帶煤粉的空氣稱為一次風(fēng)。

給水來自給水泵，它首先進(jìn)入省煤器15,在省煤器中，水自下而上流動，被自上而

下流動的煙氣加熱。受熱后進(jìn)入鍋筒4,然后鍋筒里的水沿著下降管7下降至水冷壁

的下聯(lián)箱10,再進(jìn)入水冷壁管子中。水在水冷壁管子中，因吸收了爐內(nèi)的輻射熱，

其中部分水便變成水蒸氣，此時水冷壁管子中的工質(zhì)是汽水混合物。汽水混合物上升

進(jìn)入鍋筒，在鍋筒內(nèi)裝有汽水分離器，其作用是將汽水混合物中的汽和水分離。分離

出來的水留在鍋筒下部，連同不斷進(jìn)入鍋筒的給水又一起下降，隨著在水冷壁吸熱而

上升，周而復(fù)始，形成自然循環(huán)。這種鍋爐便是自然循環(huán)鍋爐。

在鍋筒中分離出來的蒸汽，從鍋筒頂部引出，首先進(jìn)入敷設(shè)在爐頂?shù)捻斉镞^熱器，然

后流經(jīng)低溫過熱器11、屏式過熱器6,到高溫過熱器5,加熱達(dá)到額定溫度后送至汽

輪機中做功。圖1T所示的鍋爐中還裝有再熱器12,它的蒸汽來自經(jīng)汽輪機高壓缸

做功后、溫度和壓力都降低了的排汽，這排汽送到再熱器中加熱，然后再送回汽輪機

的中、低壓缸去繼續(xù)做功。

現(xiàn)代電站鍋爐對給水和蒸汽的品質(zhì)都有較高的要求。當(dāng)給水含有雜質(zhì)時，在鍋爐內(nèi)，

鍋水的雜質(zhì)濃度會隨著鍋水的不斷汽化而升高。這些雜質(zhì)會在鍋爐的受熱面上結(jié)成水

垢，使傳熱惡化，嚴(yán)重時會使受熱面管子過熱燒壞。這些雜質(zhì)也會溶解在蒸汽中，攜

帶雜質(zhì)的蒸汽進(jìn)入汽輪機做功時.，雜質(zhì)也會沉積在汽輪機的通流部分，影響汽輪機的

出力、效率和運行的安全性。因此，進(jìn)入鍋爐的給水必須預(yù)先處理，運行時也必須嚴(yán)

格監(jiān)視爐水和蒸汽的品質(zhì)。

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以上所提到的鍋筒、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、燃燒器和排渣

裝置都是鍋爐的部件。這些部件加上其間的連接管道（煙道和風(fēng)管）、構(gòu)架（包括平

臺扶梯）和爐墻等組成的整體，稱為鍋爐本體。

要保證鍋爐本體連續(xù)可靠地運行，還必須有連接的煙、風(fēng)管道及各種輔助系統(tǒng)和附屬

設(shè)備，組成統(tǒng)一的鍋爐機組才行。所謂鍋爐機組是指鍋爐本體加上鍋爐范圍內(nèi)的煙、

風(fēng)管道、煤粉管道、燃料管道及其附屬設(shè)備、測量儀表及其他必要的附屬機械。

鍋爐機組的輔助系統(tǒng)和附屬設(shè)備較多?，F(xiàn)代電站鍋爐的輔助系統(tǒng)包括：輸煤系統(tǒng)、

制粉系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、除灰除渣系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、測量及控制系統(tǒng)等七

個輔助系統(tǒng)。各個輔助系統(tǒng)都配備有相應(yīng)的附屬設(shè)備和儀器儀表。

所謂燃料是指在燃燒過程中能夠發(fā)出熱量的物質(zhì)。燃料必須具備兩個條件：一是可燃:

二是燃燒時可放出熱量，且在經(jīng)濟上是合算的。

燃料按物態(tài)分有固體、液體、氣體三類；按獲得方法分為天然燃料和人工燃料。電廠

中所用燃料主要是煤，下面主要講煤的成分及性質(zhì)。

4.1煤的組成及性質(zhì)

煤是一種植物化石。組成植物的有機元素，主要是碳、氫、氧和少量的氮、硫便是煤

的主要元素。另外，在煤的形成、開采和運輸過程中，加入的水分和礦物質(zhì)（燃燒后

成為灰分），也成為煤的組成成分。煤可按元素分析法和工業(yè)分析法研究其組成及性

質(zhì)。

4.1.1煤的元素分析成分

煤的元素分析成分包括碳（C）、氫（H）、氧（0）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、

水分（W）。其中C、H、S是可燃的，其余不可燃。

（1）碳

碳是煤中最主要的可燃元素，也是最基本的成分，含量約占40?85%。

碳的燃燒特點是：不易著火，燃燒緩慢，火焰短。煤的碳化程度越深，即含碳量越多,

著火燃燒越困難。

（2）氫

氫在煤中單位發(fā)熱量最高，但含量不多，約占3?6%。氫極易燃燒，燃燒速度也快。

（3）氧

氧是煤中的雜質(zhì)，不產(chǎn)生熱量。煤中的氧有游離氧、化合氧，前者助燃，后者不助燃。

（4）氮

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氮是煤中的雜質(zhì)，含量0.5?1.5%,對鍋爐影響不大。

(5)硫

硫是有害元素，鍋爐用煤含揮發(fā)硫不宜過高。

(6)水份

水份是煤中雜質(zhì)，有表面水分和固有水分。表面水分也叫外在水分(Wwz),自然干

燥可以除掉；固有水分也叫內(nèi)在水分(Wnz),必須加熱到102?105℃,并保持2小

時后才能除掉。水分多，煤引燃著火困難，延長燃燒過程，降低燃燒室溫度，增加不

完全燃燒和排煙熱損失，引風(fēng)機電耗也增加；對制粉系統(tǒng)，影響煤粉細(xì)度，降低磨出

力，堵塞管道，使粉倉給粉機下粉不均燃燒失常。

(7)灰份

灰份是煤中的主要雜質(zhì)，煤的含灰量越大，發(fā)熱量越低，開采運輸費用增加，制粉電

耗增加，且不易燃盡；容易使受熱面結(jié)焦，容易使受熱面磨損堵灰，污染大氣影響衛(wèi)

生；為清除渣灰，使設(shè)備和運行操作復(fù)雜。

總之，碳是煤中最主要的可燃元素，氫是煤中單位發(fā)熱量最高的元素，硫是可燃又有

害的元素，氮、氧、水分、灰分是煤中的雜質(zhì)。

4.1.2煤的工業(yè)分析成分

工業(yè)分析的任務(wù)是按規(guī)定條件把煤試樣進(jìn)行干燥、加熱、燃燒來確定煤中水分、揮發(fā)

分、固定碳、灰分的百分含量，從而了解煤在燃燒方面的某些特性。工業(yè)分析是在實

驗室進(jìn)行的，以去掉表面水分的煤作試樣。

(1)水分

把試樣放在烘干箱內(nèi)，保持102?105℃約2小時后，試樣所失去的重量占原試樣重

量的百分?jǐn)?shù)，即為該煤的水分值。

(2)揮發(fā)分

把上述失去水分的試樣置于不通風(fēng)的條件下，加熱到850±20℃,揮發(fā)性氣體不斷析

出，約7分鐘后基本結(jié)束，煤失去的重量占原試樣(未烘干加熱前)重量的百分?jǐn)?shù)，

即為該煤的揮發(fā)分值。

(3)固定碳和灰分

去掉水分和揮發(fā)分后，煤的剩余部分稱為焦炭。焦炭是由固定碳和灰分組成。將焦碳

放在800±20℃下灼燒(不要出現(xiàn)火焰)，到重量不在變化時，取出來冷卻，這時焦

炭所失去的重量就是固定碳的雨量，剩余部分則是灰分重量。這兩個重量各占原試樣

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重量的百分?jǐn)?shù)，即是固定碳和灰分在煤中的含量。

煤的成分和組成可參見下圖4.1.2-1：

圖4.1.2-1煤的成分和組成

其中：W?d---內(nèi)部水分；W,----外部水分

4.1.3煤的成分基準(zhǔn)和換算

煤成分有各種不同的基準(zhǔn)，通常分為應(yīng)用基、分析基、干燥基、可燃基四種。

(1)應(yīng)用基

應(yīng)用基就是以進(jìn)入鍋爐設(shè)備的工作煤為基準(zhǔn)，即俗稱入爐煤的成分，包括灰分和全水

分。

(2)分析基

分析基是用自然干燥后去掉外在水分的煤樣作為分析基準(zhǔn)的。

(3)干燥基

干燥基是以去掉外在和內(nèi)在水分的煤樣作為基準(zhǔn)的，灰分含量常用干燥基作基準(zhǔn)，不

論煤中水分如何變更，干燥基總可以反映出所含灰分的多少。

(4)可燃基

可燃基是從煤中除掉水分和灰分后的剩余部分作為試樣的，煤的揮發(fā)分含量通常以可

燃基表示，它能確切反映出煤燃燒的難易程度。

4.1.4煤的主要特性

(1)煤的發(fā)熱量

單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時所放出的熱量稱為煤的發(fā)熱量(熱值)，單位：kj/kg

或kcal/kg(固體、液體)。

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鍋爐單元基礎(chǔ)知