工業(yè)鍋爐及其附件.ppt

1、1,1、概述（第一節(jié)） 2、組成設備介紹（第三、四節(jié)） 制粉系統(tǒng) 燃燒相關設備燃燒器 爐膛布置、類型 水冷壁 傳熱相關設備過熱器和再熱器 （受熱面） 省煤器和空氣預熱器 3、原理介紹（燃料、熱平衡等）（第二節(jié)）,本章授課流程,2,第一節(jié) 鍋爐概述 一、鍋爐概念 （一）鍋爐的功能和分類： 鍋爐是利用燃料等能源的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱，將工質(zhì)(主要是水)加熱到一定溫度和壓力的換熱設備。,通常意義的鍋爐中一般要實現(xiàn)下述過程 燃燒 熱交換 燃料的化學能 煙氣的熱能 蒸汽(或熱水)的熱能,3,電站鍋爐:火電廠三大主機之一，火室燃燒。生產(chǎn)高溫高壓蒸氣，適用各種燃料，熱效率高、受熱面復雜，向大容量、高參數(shù)發(fā)

2、展。工業(yè)鍋爐:適于各行業(yè)，火床燃燒，熱效率低，容量較小。生產(chǎn)蒸汽（或熱水）供給工業(yè)和民用所需熱能，或通過蒸汽動力機械轉(zhuǎn)換為機械能。 船用鍋爐:作為船舶動力，體積小，重量輕，啟停方便，變負荷能力強。一般采用低中壓參數(shù)，爐膛容積熱負荷高，水循環(huán)高度小的燃油鍋爐。生活鍋爐:居民生活所需的蒸汽或熱水之用。,4,5,6,工業(yè)鍋爐型號,例 SHL20 - 2.45/400 - A 雙鍋筒橫置式鏈條爐排，額定蒸發(fā)為20 t/h ，蒸汽壓力為2.45 MPa，過熱蒸汽溫度為400 C0，燃用煙煤，原型設計的蒸汽鍋爐,7,工業(yè)鍋爐型號,燃燒方式代號,燃料代號,8,WNS燃油（氣）蒸汽鍋爐,9,10,LSG系列立

3、式雙層爐排蒸汽、熱水鍋爐,LSG系列立式彎水管鍋爐,11,DZL（DZW）系列煙火管鍋殼式鍋爐,12,DZL系列水管鍋爐,13,DZL系列水火管鍋殼式鍋爐,14,15,“馬蹄型”鍋爐,16,17,18,SHFx系列循環(huán)流化床鍋爐,19,20,21,22,23,電站鍋爐型號,例 HG - 670/13.72 M 哈爾濱鍋爐廠制造, 額定蒸發(fā)量670t/h， 額定蒸汽壓力 13.7Mpa 燃煤鍋爐 SG - 1000/16.66 - YM2 上海鍋爐廠制造, 額定蒸發(fā)量1000t/h， 額定蒸汽壓力16.66Mpa 燃用煙煤鍋爐（第二次設計）,24,小資料： 1、2004年底我國發(fā)電裝機容量提高到

4、447GW（4.47億千瓦），年發(fā)電量達12500億KWH，火電占82.3，屬于耗煤大戶。 2、我國火電廠主力200300MW燃煤機組的供電煤耗超過進口30以上。 3、每年我國電站鍋爐、工業(yè)爐窯與工業(yè)鍋爐，耗煤占煤炭總消費量的23左右，也是造成我國大氣污染的主要原因之一。 因此，鍋爐是能源利用領域中的重要設備和環(huán)節(jié)，關系國計民生，擁有巨大節(jié)能潛力。,25,（二）電站煤粉鍋爐機組組成,現(xiàn)代電站鍋爐最為龐大、復雜，技術成套性強，是多學科、多門類工業(yè)產(chǎn)品綜合而成的蒸汽發(fā)生裝置。,火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換的基本過程 鍋爐 汽輪機 發(fā)電機 燃料的化學能 蒸汽的熱能 轉(zhuǎn)軸的機械能 電能,26,27,燃燒效率：1

5、836,熱效率：1640,熱效率： 9099,燃燒效率：9799（流化床）,28,29,空氣,燃料,水,蒸汽,煙氣,30,31,32,鍋,爐,鍋爐本體,輔助設備,電站煤粉鍋爐機組,鍋爐汽水系統(tǒng)由汽包、下降管、聯(lián)箱、導管及各換熱設備（水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器等）組成。完成由水變成蒸汽的吸熱過程。,鍋爐燃燒系統(tǒng)由爐膛、燃燒器、煙道、爐墻構架等部件組成，完成煤的燃燒過程。,由送風機、引風機、燃料供應及制粉、除灰、除渣、測量控制等組成,33,（一）鍋 爐 參 數(shù)230,額定蒸發(fā)量 在額定給水溫度、使用設計燃料和額定蒸汽參數(shù)，保證熱效率時所規(guī)定的蒸發(fā)量，單位為T/h（或Kg/s）,最大連續(xù)蒸發(fā)量（

6、對大型鍋爐） 在額定蒸汽參數(shù)，額定給水溫度和使用設計燃料，長期連續(xù)運行時所能達到的最大蒸發(fā)量，單位為T/h（或Kg/s ）,供熱量（工業(yè)熱水鍋爐） 單位為KW（或Kcal/h）。,二、鍋爐的特性,蒸汽鍋爐的額定參數(shù) 在規(guī)定負荷范圍內(nèi)長期連續(xù)運行應能保證的出 口蒸汽參數(shù)，包括額定蒸汽壓力（對應規(guī)定的給水壓力），單位是MPa；額定蒸汽溫度（對應額定蒸汽壓力和額定給水溫度)，單位是0C。,熱水鍋爐的額定參數(shù) 鍋爐出口熱水的壓力和溫度，單位分別是MPa和0C,34,（二）鍋爐安全、經(jīng)濟性指標,連續(xù)運行小時數(shù) 兩次檢修之間的運行小時數(shù)（5000 h ）,可用率 （總運行小時數(shù) + 總備用小時數(shù)）/ 統(tǒng)計

7、期間總小時數(shù)（一年） （90%）,事故率 總事故停爐小時數(shù)/（總運行小時數(shù) + 事故停爐小時數(shù)）（2%）,運行安全性指標：,35,經(jīng)濟性指標：,鍋爐熱效率 gl =（ Q 1 / Q r ）100， % 式中 Q 1 鍋爐有效利用熱 Q r 鍋爐在單位時間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量 （大容量電站鍋爐大于90%；工業(yè)鍋爐約6080%） 鍋爐有害物質(zhì)排放物： 鍋爐燃燒產(chǎn)生的污染物主要有：煙霧、粉塵等,36,（三）鍋 爐 類 型,按用途分： 電站鍋爐：用于發(fā)電，參數(shù)高、容量大； 工業(yè)鍋爐：用于工業(yè)生產(chǎn)和供熱，參數(shù)低、容量小。其中， 又有蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。,方式 層燃爐 室燃爐 流化床爐 旋風爐 燃料

8、塊狀 粉狀、霧狀、氣態(tài) 固體顆粒 固體顆粒,按鍋爐燃燒方式分：層燃爐、室燃爐、 流化床爐、旋風爐,37,層燃爐：煤塊在爐排上燃燒，燃燒所需空氣從爐排低下送入。 爐排在旋轉(zhuǎn)。 旋風爐：燃料和空氣在高溫旋風筒內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，細小的燃料顆粒 在其中懸浮燃燒，較大的顆粒被拋向筒壁液態(tài)渣膜上進行燃燒。 流化床爐：固體燃料在高速氣流作用下，在布風板上的床料層 上下翻滾，呈流化狀態(tài)燃燒。 室燃爐：燃料以粉狀、霧狀或氣態(tài)隨空氣噴入爐膛，懸浮燃燒。,38,按鍋爐蒸發(fā)受熱面中工質(zhì)流動方式分：,自然循環(huán)汽包鍋爐 具有汽包，利用下降管和上升管（水冷壁）中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán)。循環(huán)倍率(?)約為410，是亞臨界壓力以下鍋

9、爐的主要形式。,強制循環(huán)汽包鍋爐 具有汽包和循環(huán)泵，利用循環(huán)回路中工質(zhì)密度差和循環(huán)泵壓頭使工質(zhì)循環(huán)。循環(huán)倍率約為35，只能在臨界壓力以下應用。,泵,汽包,聯(lián)箱,下降管,受熱面,39,直流鍋爐 無汽包，給水靠給水泵壓頭一次通過各受熱面產(chǎn)生蒸汽，循環(huán)倍率約為1，可在高壓以上任何壓力下應用,低倍率循環(huán)鍋爐 無汽包，具有汽水分離器和再循環(huán)泵，靠再循環(huán)泵實現(xiàn)工質(zhì)再循環(huán),循環(huán)倍率約為1.22，多用于亞臨界壓力,泵,汽包,聯(lián)箱,下降管,受熱面,40,按鍋爐參數(shù)分：低壓（表壓2.4MPa）、中壓(表壓2.94.9MPa)、高壓(表壓7.8410.8MPa)、超高壓(表壓11.814.7MPa)、亞臨界壓力(表

10、壓15.719.6MPa)、超臨界壓力(超過臨界壓力22.1MPa)、超超臨界壓力鍋爐。,22.1-,15.7-19.6,11.8-14.7,7.84-10.8,2.94-4.9,超臨界,亞臨界,超高壓,高壓,中壓,自然循環(huán),強制循環(huán),直流,低倍率,- 2.45,低壓,41,自然循環(huán)鍋爐的優(yōu)點是可以將汽包內(nèi)含雜質(zhì)濃度較高的水連續(xù)排去一部分(連續(xù)排污),還可以在水冷壁下部定期放水,除去沉淀的水渣(定期排污),對給水質(zhì)量要求稍低,自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)較簡單.目前我國火電廠采用的鍋爐絕大部分是自然循環(huán)鍋爐. 鍋爐的汽壓越高,飽和蒸汽與飽和水的比重就越接近,使爐水自然循環(huán)的動力也越小.如果設計,運行不當,就容

11、易發(fā)生水循環(huán)不良,引發(fā)爆管事故.一般汽壓超過16.6MPa(170大氣壓)時不宜采用此種鍋爐.直流鍋爐的特點是沒有汽包,水在給水泵的下,一直流過鍋爐的蒸發(fā)部分,不往返循環(huán),如圖2-5所示. 直流鍋爐的優(yōu)點是沒有汽包,比較容易制造,鋼材耗量少,缺點是不能排污,對水質(zhì)要求高,自動調(diào)節(jié)也比較復雜.直流鍋爐可用于任何蒸汽參數(shù),特別適用于超高壓以上的電廠.,42,我國電站鍋爐參數(shù)、容量,300,1025；1000,250280,540/540,16.7,125；200,420670,220250,540/540,13.7,50；100,220；410,205225,540,9.8,6；12 25,35；

12、65 130,145155 165175,450,3.8,8,20,105,400,2.5,蒸汽溫度,給水溫度,蒸汽壓力,發(fā)電功率 MW,容 量 （t/h),參 數(shù),300；600,1025；2008,260290,540/540,17.5,小資料：,43,工質(zhì)吸熱量分配比例,補水率1.5%,44,作業(yè)題與思考題,1、談談鍋爐的類型。,3、寫出鍋爐運行的安全性指標和經(jīng)濟性指標及其計算公式。,4、列出你能想到的相關概念知識。,5、簡述電站燃煤鍋爐的工作過程鍋爐,2、鍋爐的參數(shù)有哪幾種。,45,空氣,燃料,水,蒸汽,煙氣,46,（一）燃料的燃燒原理,阿累尼烏斯定律：燃燒化學反應速度主要取決于反應過

13、程的溫度及活化能的大小。 241 什么是燃料的“活性”呢？可以簡單地理解為燃料著火與燃盡的難易程度。例如，氣體燃料比固體燃料容易著火，也容易燃盡。而不同的固體燃料，“活性”也不同，煙煤比無煙煤容易著火，也容易燃盡。因此，燃料的“活性”也表現(xiàn)為燃料燃燒時的反應能力。燃料的活性程度可用活化能來表示。,第三節(jié) 燃料的燃燒及燃燒設備,47,1.活化能： 煤種 2.溫度： 空氣預熱器 3.氣流擴散速度：磨煤機，燃燒方式,燃燒速度影響因素,完全燃燒的條件： 1.爐膛溫度； 2.供應充分的空氣； 3.燃料與空氣的充分混合； 4.足夠的燃燒空間和時間。,動力燃燒與擴散燃燒問題：,48,煤燃燒過程的四個階段：

14、預熱干燥階段 加熱、析出水分，大量吸熱； 揮發(fā)份析出階段 CmHn、CO、H2等可燃氣體析出，少量吸熱； 著火、燃燒階段 揮發(fā)份首先燃燒，造成高溫促使碳著火燃燒，大量放熱； 燃盡階段 碳粒燃盡形成灰渣，少量放熱。,燃料（煤）分類簡介: 我團動力用煤(包括電廠鍋爐用煤與工業(yè)鍋爐用煤)的分類主要是根據(jù)煤的揮發(fā)分多少來確定，并參考煤的水分及灰分的含量。一般把煤分成為無煙煤、煙煤(包括貧煤及劣質(zhì)煙煤)、褐煤和泥煤四類。發(fā)熱量和含碳量大致從多到少，著火能力從難到易。 關于煤矸石、油頁巖。,49,50,51,（二）煤粉的制備,1.為什么需要制備煤粉？ 將煤磨成粉后，表面面積增大，與空氣接觸面增大，反應速度

15、增快，提高燃燒效率；另外，煤粉很細，流動性好，便于管道氣力輸送。 2.煤粉粗細程度的指標； 煤粉顆粒的粗細用煤粉細度R x表示。 3.制備煤粉是否越細越好？ 最佳的煤粉細度應保證燃燒充分且制粉能耗小。,52,4.磨煤機的分類及其原理,低速磨,中速磨 244,高速磨 245,筒式鋼球磨,結構簡單，可靠，煤種適應性廣,投資大，噪聲大，耗電，負荷適應性差,盤式磨、碗式磨、環(huán)式磨,結構緊湊，省投資，耗電小，負荷適應性強,結構復雜，煤種適應性差,風扇磨,結構簡單，金屬耗量小，負荷適應性強,磨損大，煤種適應性受限,撞擊,擠壓研磨,撞擊,53,筒體在不同旋轉(zhuǎn)速度下鋼球和煤的運動狀態(tài),54,6.磨煤機與制粉系

16、統(tǒng)的匹配關系及其優(yōu)缺點,中間儲倉式系統(tǒng),直吹式系統(tǒng),低速磨,中速磨,高速磨,5.煤粉制備系統(tǒng)分類中間儲倉式系統(tǒng) 直吹式系統(tǒng) 243,系統(tǒng)復雜，投資大，耗電大,工作可靠性差，變負荷能力差，煤種適應性差,55,（三）燃燒器及其布置,燃燒器是煤粉爐正常燃燒的重要影響因素。燃燒器將煤粉和風噴入爐膛，煤粉在其中作懸浮燃燒。 燃燒器的作用： 1.保證煤粉流及時穩(wěn)定著火 2.一、二次風適時混合，擾動強烈。 3.具有良好的調(diào)節(jié)性，以適應燃料、負荷變化 4.減少Nox的生成，保護環(huán)境 5.降低結渣可能性 燃燒器形式一般分為：直流燃燒器、旋流燃燒器。,56,1、直流燃燒器 一、二次風分別由垂直布置的一組圓形或矩形

17、的噴口，以直流自由射流的形式噴入爐膛，煤粉氣流著火的熱量，來自直流射流外邊界卷吸爐內(nèi)高溫煙氣的熱量。,由于燃燒器中一、二次風口布置不同，直流燃燒器可分為均等配風和分級配風兩種形式。,57,分級配風(無煙煤型)：一次風相對集中布置，而二次風口與一次風口則保持一定的距離。一次風口集中布置可以增大煤粉濃度，使火焰中心溫度升高。這些都有利于無煙煤、劣質(zhì)煤的著火、燃燒。二次風分階段送入燃燒的煤粉氣流中，促使已著火煤粉的燃燒過程繼續(xù)擴展，強化混合擾動，有利于燃盡。,均等配風(煙煤型) ： 一、二次風相間布置，即在二個一次風口之間均等布置一個或二個二次風口。一、二次風口距離較近，有利于混合、著火和燃燒。,縱

18、向布置：,58,鍋爐中的“風”,一次風 攜帶煤粉進入爐膛，供應燃燒初期的空氣。,二次風 供應燃料繼續(xù)燃燒所需空氣，對爐膛氣流進行擾動，促進燃料與空氣的混合。,三次風 細粉分離器出口含有10%左右煤粉的氣流，進一步強化燃燒。,59,橫斷面布置：,為了保證揮發(fā)份低的煤種穩(wěn)定著火，直流燃燒器多采用四角布置切圓燃燒方式。246圖913,燃燒器布置在爐膛的四角，燃燒器的軸線與爐膛中心的假想圓相切。切圓越大，鄰角火炬高溫火焰更容易到達下角射流的根部，有利于煤粉氣流的著火、燃盡，但易于結渣。,60,2、旋流燃燒器及其布置,旋流燃燒器 出口氣流是一股繞燃燒器軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)射流，煤粉氣流著火熱量，來源于旋轉(zhuǎn)射流

19、內(nèi)、外邊界同時卷吸爐內(nèi)高溫煙氣的熱量。卷吸量較大但射程短，適用于揮發(fā)份較高的煤種。,61,（2）軸向可動葉輪旋流燃燒器246圖9-14 軸向可動葉輪旋流燃燒器，一次風氣流為直流或靠擋板產(chǎn)生弱旋轉(zhuǎn)射流，出口裝有擴流錐。二次風通過裝有軸向葉片的葉輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。葉輪可沿軸向移動，調(diào)節(jié)性能好。 旋流燃燒器的引燃和混和性能較好，單個燃燒器在爐膛內(nèi)形成的空氣動力結構基本上是獨立的，彼此之間的影響很小。,根據(jù)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)射流的旋流器型式的不同，旋流燃燒器主要有: （1）蝸殼式旋流燃燒器 蝸殼式旋流燃燒器又分直流蝸殼式、雙蝸殼式兩種。直流蝸殼式旋流燃燒器的二次風經(jīng)渦殼旋流器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，一次風為直流，出口出裝有擴流錐，

20、可調(diào)節(jié)一次風氣流的擴展角。擴流錐尾跡內(nèi)回流區(qū)有利于煤粉氣流的著火。雙蝸殼式旋流燃燒器的一、二次風均旋轉(zhuǎn)，有利于混合。,62,布置方式：,旋流燃燒器常采用前墻布置、兩面墻對沖或交錯布置。,246圖915,63,64,65,66,67,NOx的危害性及排放情況,氮氧化物是化石燃料與空氣在高溫燃燒時產(chǎn)生的，包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和氧化二氮(N2O)。還有NxOy 氮氧化物的危害性表現(xiàn)在： 1.對人體健康的直接危害。 2.參與形成光化學煙霧，形成酸雨，造成環(huán)境污染。 3.氧化二氮是一種溫室氣體，會破壞臭氧層。,68,燃燒過程中Nox排放分3種類型，即熱力Nox排放、燃料Nox排放和催

21、化Nox排放,(a)熱力型 燃燒時，空氣中氮在高溫下氧化產(chǎn)生。隨著反應溫度T的升高，其反應速率按指數(shù)規(guī)律增加。當T1500時,T每增加100,反應速率增大6-7倍。溫度型NOx占NOx5總量的15一35。 (b)燃料型 由燃料中氮化合物在燃燒中氧化而成。由于燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度，在600800時就會生成燃料型，它在煤粉燃燒NOx產(chǎn)物中占6080。 （c）快速反應型Nox 由高溫熱解生成的CH自由基和空氣中的氮反應，生成HCN化合物和NO進一步快速生成的Nox。這部分Nox的轉(zhuǎn)換速度極快，但僅占N02總量的5。所以，控制N0 x的生成量主要是控制燃料型NOx和溫度型NOx。,69

22、,Nox排放與燃燒溫度之間的關系圖,70,直流燃燒器與旋流燃燒器的特點比較 -NOx的排放,71,72,旋流燃燒器Nox的產(chǎn)生： 原因：普通的旋流燃燒器由于一二次風混合比較強烈,導致煤粉與氣流強烈混合,過快的溫升及過量氧的加入,使燃燒強度很高,最終導致NOx的大量生成,約為10001200mg/L。 方法：可通過增加燃燒器之間的距離和分級配風的方法來降低NOx的排放。 措施：1）雙調(diào)風軸向旋流燃燒器：通過調(diào)節(jié)內(nèi)二次風和外二次風風量和旋流來調(diào)節(jié)一次風與二次風的混合點,減小NOx排放。2）徑向濃淡旋流燃燒器：通過煤粉的徑向濃縮，濃淡一次風以及二次風的分級配入，可以大大降低NOx的排放。,73,（四

23、）鏈條爐與流化床爐,鏈條爐： 固體燃料以一定厚度均勻分布在固定或可移動的爐排上進行燃燒的鍋爐稱為火床爐。鏈條爐是應用比較廣泛、結構較完善的火床爐。247圖9-16 燃料適應性廣，負荷調(diào)節(jié)范圍大，采用自然循環(huán)方式，工業(yè)領域較多應用。,74,流化床鍋爐： 1.流化狀態(tài)的概念（重力與升力，臨界速度與輸送速度） 2.流化床鍋爐和其它類型鍋爐比較,75,（五）燃油爐及燃氣爐,燃油爐： 油料燃燒的特點：著火容易，環(huán)保，熱值高。 油料燃燒的過程：霧化、蒸發(fā)、擴散混合、著火燃燒。 強化燃燒的關鍵：霧化和混合。 燃油鍋爐的燃燒器主要由霧化器（噴嘴）和調(diào)風器組成。 燃氣爐： 燃燒的特點：著火容易，環(huán)保，熱值較高。

24、 脫火與回火。 強化燃燒的關鍵：提高燃燒溫度和混合。,76,作業(yè)題與思考題,1、敘述固體燃料燃燒的過程。 2、敘述煤的三個燃燒區(qū)域的特點及相應的燃燒措施。 3、保證煤粉良好燃燒必需具備哪些條件？ 4、何謂鍋爐燃燒系統(tǒng)的一、二、三次風？各自的作用是什么？ 5、直流燃燒器噴口布置有幾種形式？ 6、直流燃燒器為什么都采用四角布置切圓燃燒方式？ 7、旋流燃燒器的布置方式。,77,第四節(jié) 鍋爐受熱面,鍋爐受熱面：是吸收爐內(nèi)熱量來加熱工質(zhì)的表面式換熱器。主要包括蒸發(fā)受熱面（包括水冷壁、對流管束和凝渣管束）、過熱器、再熱器、省煤器及空氣預熱器。以完成水的加熱、蒸發(fā)和過熱，蒸汽的再熱及空氣的預熱。,蒸發(fā) 受熱

25、面,過熱器,再熱器,空氣預熱器,水,蒸汽,空氣,水冷壁,對流管束,凝渣管束,輻射,對流,對流,對流,對流,輻射,省煤器,水,對流,78,一、蒸發(fā)受熱面（水冷壁）：（一）蒸發(fā)受熱面的作用與結構： 蒸發(fā)受熱面是指工質(zhì)在其中吸熱、汽化的受熱面。主要是指敷設在爐膛四周爐墻上的水冷壁，用以吸收爐膛中的輻射熱。為了降低爐膛出口溫度，保護爐墻、防止爐壁結渣，還要將后墻水冷壁拉稀成凝渣管束。 現(xiàn)代大型鍋爐的水冷壁已成為鍋爐的主要受熱面，因為爐內(nèi)溫度高，水冷壁吸收輻射熱的能力很強，這樣可減少受熱面積，節(jié)約鋼材；同時可降低高溫，保護爐墻和防止結渣。,79,1、水冷壁與自然循環(huán)：（1）水冷壁 自然循環(huán)鍋爐的水冷壁通

26、常用無縫鋼管制成。水冷壁通常垂直布置在爐膛四周，上部與汽包或上聯(lián)箱相連接，并固定在鋼架上；下部與下聯(lián)箱相連接，可自由膨脹。 中、小型鍋爐常采用光管水冷壁；中、大型鍋爐常采用膜式水冷壁。膜式壁爐膛氣密性好,可減少漏風,降低熱損失,提高鍋爐效率，并可降低受熱面金屬耗量和爐墻重量，便于采用懸吊結構。,80,（2）汽水循環(huán) 自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)回路包括若干根不受熱的下降管、接受爐內(nèi)輻射熱的水冷壁管，上部與汽包連接，并固定在鋼架上，下部與下聯(lián)箱連接,可自由膨脹。汽包中的爐水自下降管經(jīng)下聯(lián)箱引入水冷壁，爐水在水冷壁中接受爐內(nèi)高溫煙氣的輻射熱以形成汽水混合物并沿水冷壁上升到汽包，以形成自然保護循環(huán)回路。,隨著

27、鍋爐容量增大、壓力增大，使密度差減小，則水循環(huán)的動力壓頭減小，到一定時，必須放棄自然保護循環(huán)而采用強制循環(huán)。,81,（3）循環(huán)倍率K 循環(huán)回路中水流量（G）與回路中的蒸汽量產(chǎn)生量（D）之比，即1kg水全部變成蒸汽，需在回路中循環(huán)多少次,上式中，X為上升管出口汽水混合物的含汽率。循環(huán)倍率是標致鍋爐水循環(huán)安全的一個重要指標。 當K增大（X減小）時，則上升管出口汽水混合物中水的分量增大，管壁水膜穩(wěn)定，管子可充分冷卻，避免超溫；但K過大，會使上下水通道密度差減小，運動壓頭減小，循環(huán)減慢，對水循環(huán)不利； 當K減小（X增大）時，則上升管出口汽水混合物中汽的分量增大，上升管工質(zhì)密度減小，循環(huán)回路運動壓頭增大

28、，循環(huán)流速增大，水循環(huán)安全。但X過大，會使管中阻力增大過快，導致循環(huán)流速降低，自補償能力喪失。,82,（4）汽包： 汽包是自然循環(huán)鍋爐和強制循環(huán)鍋爐的重要受壓部件。其作用主要是： 1、汽包是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的連接樞紐，保證鍋爐水循環(huán)； 2、汽包是蒸汽通道與水通道的交匯點。汽包內(nèi)裝有汽水分離器、連續(xù)排污裝置等，用以汽水分離，保證蒸汽品質(zhì)； 3、汽包內(nèi)保持一定水量，具有一定儲熱能力，有利于運行調(diào)節(jié)； 4、汽包筒體上安裝有壓力表、水位表、事故防水閥、安全閥等，以控制汽包壓力、監(jiān)視汽包水位，保證鍋爐安全工作。,83,（二）結渣及其危害,1、結渣的產(chǎn)生 在固態(tài)排渣煤粉爐，由于煤燃燒時溫度高（

29、14001600 ）灰渣呈溶融狀態(tài)，液態(tài)的渣粒在凝固之前沖刷到水冷壁或爐墻上，就形成結渣，結渣是一個自動加劇過程，一旦開始結渣，便越結越多。,2、結渣的危害 1）結渣會造成水冷壁高溫腐蝕； 2）結渣改變了受熱面分配，爐膛吸熱減少，出口煙溫及排煙溫度升高，過熱器超溫爆管，熱損失增加，降低鍋爐出力和熱效率； 3）大塊渣團掉落可能砸壞冷灰斗的水冷壁管。,3、結渣的預防 適當?shù)臓t型，避免爐內(nèi)溫度過高；避免火焰偏斜、貼壁沖墻；避免鍋爐超負荷運行。,84,二、過熱器與再熱器,過熱器、再熱器一般布置在高溫煙道，管外煙氣及管內(nèi)工質(zhì)溫度高、蒸汽的換熱系數(shù)小，冷卻能力差，其壁溫是鍋爐受熱面中最高的。易發(fā)生管壁超溫

30、、管間工質(zhì)熱偏差及高溫腐蝕。工作條件最為惡劣。,（一）過熱器與再熱器的型式及特點： 過熱器的作用：將飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，增加蒸汽的做功能力。 再熱器的作用：提高汽輪機高壓缸排汽溫度。對于再熱發(fā)電機組，才具有再熱器。提高循環(huán)熱效率和安全性。,85,過熱器、再熱器的型式,對流式 布置于鍋爐的對流煙道 半輻射式 爐膛出口煙窗，稱為屏式受熱面 輻射式 爐膛頂部，稱為頂棚受熱面；或爐膛內(nèi)壁，稱為墻式受熱面。,輻射式受熱面的采用利于改善汽溫特性，降低金屬耗量。,86,（二）熱偏差 定義：過熱器并列管中的焓增差異，稱之為過熱器的熱偏差。用熱偏差系數(shù)表示，定義為： 式中， 管組平均焓增； 偏差管焓增。 原

31、因：1.管子結構尺寸差異；2.內(nèi)部流動阻力差異；3.外部煙氣的溫度場、速度場分布差異。造成過熱器并列管間吸熱不均勻、流場不均勻，導致蒸汽焓增差異。 后果：熱偏差可能造成某些管子壁溫高而產(chǎn)生超溫破壞。 措施：1.從設計、運行上保證鍋爐良好的空氣動力場；2.過熱器分段、分級布置；3.各級過熱器出口工質(zhì)在聯(lián)箱管中混合。,87,（三）蒸汽溫度的調(diào)節(jié),必要性：鍋爐在運行中隨著負荷、燃料性質(zhì)、給水溫度、爐膛過?？諝庀禂?shù)的變化，過熱器、再熱器蒸汽溫度會發(fā)生較大的波動。 目的：保證汽輪機安全、穩(wěn)定運行。 目標：使電站鍋爐蒸汽溫度偏離額定值的波動不能超過 (-10+5) ；工業(yè)鍋爐出口過熱汽溫為 (-20+30

32、) 。,88,汽溫調(diào)節(jié)方法,汽側調(diào)節(jié)（多用于過熱蒸汽調(diào)溫）,煙氣側調(diào)節(jié)（多用于再熱蒸汽調(diào)溫）,分隔煙道擋板,煙氣再循環(huán),搖動燃燒器,噴水減溫器,將液態(tài)水直接噴入過熱蒸汽。,低溫煙氣送回到爐膛。,幅度大、靈敏、遲滯小,結構簡單、調(diào)節(jié)靈敏，可靠性高。,優(yōu)點,方式,調(diào)節(jié)煙道的煙氣量。,簡單、方便、延遲大，范圍有限,改變爐內(nèi)火焰中心位置,調(diào)溫幅度大,增大廠用電、風機磨損,效率降低。,缺點,延遲大，范圍有限,/,89,三、尾部受熱面,省煤器和空氣預熱器布置在對流煙道最后的低煙溫區(qū)，利用煙氣的余熱加熱給水和燃料燃燒所需的空氣，提高系統(tǒng)熱效率。,1.加熱給水，提高效率；2.減少蒸發(fā)受熱面；3.降低汽包的溫差

33、熱應力,1.加熱空氣，利于著火和燃燒； 2.提高效率,形式,作用,一般采用管式換熱,大多采用回轉(zhuǎn)式蓄熱換熱器,省煤器,空氣預熱器,90,尾部受熱面工作特點： 受熱工質(zhì)和煙氣溫度均較低，金屬工作條件雖不像過熱器那樣惡劣，但易造成低溫腐蝕、磨損與積灰。,1.流速； 2.飛灰濃度,煙氣溫度,措施,影響因素,1.合理設計流速 2.降低飛灰濃度 3.加裝防磨裝置,1.提高空氣溫度 2.采用耐腐蝕材料 3.降低過量空氣系數(shù),飛灰磨損,低溫腐蝕,部位,省煤器較嚴重,空氣預熱器較嚴重,91,作業(yè)題與思考題,1、敘述鍋爐中水冷壁、汽包、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器的作用。 2、在什么情況下鍋爐必需采用強制

34、循環(huán)或直流形式？ 3、在鍋爐運行中，調(diào)節(jié)蒸汽溫度的主要方法？ 4、鍋爐尾部受熱面的主要問題是什么？ 5、為什么大型電站鍋爐需要采用對流輻射式過熱器系統(tǒng)。,92,周二（7.5）上午8：30動力樓402階梯教室，答疑,93,第二節(jié) 鍋爐燃料特性及熱平衡,燃料,核燃料,有機燃料（主要成分：碳、氫、硫、氧、氮、水份、灰份）,固體燃料,液體燃料,氣體燃料,94,固體燃料,液體燃料,氣體燃料,天然 木材、煤、油頁巖,人工 焦炭、煤磚、煤粉,天然 石油,人工 汽油、煤油、重油、渣油、酒精,天然 天然氣,人工 高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、煉焦爐煤氣、地下氣化煤氣,我國鍋爐燃料以燃煤為主，而且主要是燃燒劣質(zhì)煤，燃燒困

35、難。,劉慈欣地火,95,（一）煤的組成成分,煤的元素分析成分 碳(C)、氫(H)、硫(S)、氧(0)、氮(N),煤的工業(yè)分析成分水分(M Moisture)、灰分(A Ash)、揮發(fā)分(V Volatile)、固定碳(FC Fixed carbon),一、煤的成分及特性,煤的成分分析一般有元素分析和工業(yè)分析法。,96,（二）煤的成分特性 碳C元素：包括固定碳和揮發(fā)分(CmHn及CO等)中的C；在煤中含量最多（5090%）。發(fā)熱量為32700kj/kg。含碳量高、不易著火。氫H元素：以有機化合物狀態(tài)存在，易著火，發(fā)熱量最高（達120000kj/kg) 。硫S元素：包括可燃硫（ Sr ） 和硫酸鹽

36、硫（Sly）?？扇剂蛏捎泻ξ镔|(zhì)，造成污染，導致尾部煙道腐蝕、堵灰。氧（O）：含量會使可燃元素含量減少，降低煤的發(fā)熱量。氮（N）：燃燒產(chǎn)生有害物質(zhì)Nxx，會使可燃元素含量減少.,可燃元素,不可燃元素,97,水份（M）（內(nèi)部水份Mad和外部水份Mf）；灰份（A）是礦物質(zhì)燃燒生成物，影響燃燒，造成積灰、結渣、堵塞和磨損，含量相差較大。揮發(fā)份 煤中的氫、氧、氮、硫與部分碳所組成的有機化合物加熱后分解，形成氣體揮發(fā)，易燃，揮發(fā)份是煤的重要特性。 固定碳 揮發(fā)份析出后的純碳。,不可燃雜質(zhì),可燃,98,（三）煤的工業(yè)分析成分基準basis,1、 收到基as received（ar）（舊稱應用基“y”） 以

37、進入鍋爐煤（包括煤的全部成分）為基準 2、 空氣干燥基air dry（ad）（舊稱分析基“f”） 以風干狀態(tài)煤（空氣干燥狀態(tài)）為基準(以與空氣濕度達到平衡狀態(tài)的煤為基準）基準 3、 干燥基dry（d） （舊稱干燥基“g”） 以去掉全部水分煤為基準 4、 干燥無灰基dry and ash free（daf）(舊稱可燃基“r”) 以去掉全部水分及灰分煤為基準,煤的成分分析一般用質(zhì)量百分比表示：,99,100,1、收到基(ar) = A+chons+Mad+Mf 2、空氣干燥基(ad) = A+chons+Mad 3、干燥基(d) = A+chons 4、干燥無灰基(daf)= chons,101,

38、在煤質(zhì)分析中，常采用空氣干燥基和干燥無灰基； 在鍋爐設計計算時，必需知道煤的收到基。 不同基準之間的換算關系為： X=K 式中， 按原基準計算的某成分的質(zhì)量百分比； K 換算系數(shù)（234表91）； X 按新基準計算的某成分的質(zhì)量百分比。,102,1.某鍋爐爐前應用燃煤取樣分析，知水份含量Mar10.00；試驗室中分析試樣的元素分析成份為：Cad60.04，Had5.14，Oad11.4，Nad1.08，Sad1.09，Aad20.25，Mad1.00，求收到基成份. 2.某煤樣的空氣干燥基工業(yè)分析結果為：Mad1.50，Vad25.13，F(xiàn)Cad59.37，Aad14.00，求干燥無灰基揮發(fā)份

39、含量收到基成份已知Mar10.50,練習題：,235,103,（四）煤的灰分特性及分類,煤的灰分特性 煤的灰分在熔融狀態(tài)下會粘結在鍋爐受熱面上造成結渣（結焦），影響鍋爐的安全性和經(jīng)濟性。這一特性與灰的成分及含量有關。煤的灰分特性可用灰的三個特征溫度表示：,灰的變形溫度DT deformation（舊稱 ） 灰的軟化溫度ST Softening（舊稱 ） 灰的熔化溫度FT Fluid（舊稱 ）,104,105,煤的分類：,按煤中揮發(fā)分含量高低依次可分為 褐煤、煙煤、貧煤、無煙煤。,無煙煤：碳化程度高，含碳量高，發(fā)熱量一般為2500032500KJ/kg，揮發(fā)分含量低（10%），燃燒困難，不易著火

40、、燃盡； 煙煤：含碳量較高，發(fā)熱量一般為2000030000KJ/kg，揮發(fā)分含量（=1045%），容易著火，燃燒。而劣質(zhì)煙煤中揮發(fā)分中等，但水分、灰分量高，發(fā)熱量低，所以，著火、燃燒較困難。,106,貧煤：碳化程度最高的煙煤，揮發(fā)分含量低（=1020% ），燃燒性能接近無煙煤。 褐煤：碳化程度最低，揮發(fā)分含量很高（可達37%），易于著火。但水分、灰分量高，發(fā)熱量低，一般小于16750KJ/kg。,揮發(fā)分 揮發(fā)份低的煤,含碳量高，通常水分或灰分較高燃料容易著火、燃燒與燃盡； 含碳量高 發(fā)熱量高、固定碳不易著火、燃燒； 水分、灰分高 發(fā)熱量低，爐膛溫度下降，燃料著火、燃燒越困難，受熱面腐蝕、堵灰

41、、結渣及磨損加重。,107,二、液體燃料（重油、渣油）,特點：碳氫含量高，熱值大，燃燒效率高 粘度： 運輸與霧化質(zhì)量 凝固點（石蠟）： 運輸 閃點與燃點： 安全性 含硫量： 低溫腐蝕 灰分： 高溫腐蝕,108,奧里油簡介：,109,110,三、煤的燃燒計算,煤的燃燒計算是進行鍋爐設計的基礎。通過燃燒計算以確定燃燒所需空氣量、爐膛出口及煙道各處煙氣的容積、焓值，以便進行鍋爐熱平衡計算、對流受熱面的傳熱計算。,(一）燃燒所需空氣量,1、理論空氣量V 0 （NM3/kg）：1kg 燃料完全燃燒時所需要的最小空氣量，可通過燃料中可燃元素（C、H、S）的燃燒化學反應方程式求得。237 式9-2,111,

42、2、實際空氣量 V：由于空氣和燃料不可能完全混合，為了使煤燃盡，實際送入爐膛的空氣量應大于理論空氣量。這里，用過剩空氣量系數(shù)說明。 過?？諝庀禂?shù)： 實際空氣量 V與理論空氣量 之比稱為過剩空氣系數(shù)，即，,過?？諝庀禂?shù) 是鍋爐運行的重要參數(shù)。通常用爐膛出口處的過?？諝庀禂?shù) 來描述空氣量對燃燒過程的影響。,過?？諝庀禂?shù)與煙氣中的RO2，O2的含量存在一定的近似關系。237,112,對于負壓鍋爐，空氣可通過爐墻、煙道等處漏入，使得煙氣中過?？諝庠黾?。爐膛后任意一煙道截面處的過?？諝庀禂?shù)為,式中： 漏風系數(shù)， 為漏入空氣量 與與理論空氣量 之比，即,113,（二）燃燒產(chǎn)物(煙氣)容積,1、煙氣容積 ：

43、煤燃燒后生成煙氣。煤完全燃燒（=1）時，煙氣具有的容積為理論煙氣容積 。但是，1，完全燃燒時，煙氣具有的容積為實際煙氣容積 ，除了那四種生成物外還有剩余的 。因此， 理論煙氣容積為： 實際煙氣容積為：,114,2，煙氣的焓值：空氣和煙氣的焓值，是指在等壓條件下，將1kg燃料燃燒所需要的理論空氣和生成煙氣量從0 加熱到 所需的熱量，用 和 表示，單位為 KJ/kg。 煙氣為混合物 ，其焓值為：,其中，理論煙氣焓值（=1）為,理論空氣焓值為,飛灰的焓值為,115,四、鍋爐的熱平衡,鍋爐的熱平衡是指輸入鍋爐的熱量與其輸出熱量的平衡。 熱平衡計算的目的：確定鍋爐熱效率和燃料消耗量，分析熱損失產(chǎn)生的原因，鑒定鍋爐的性能和水平。,116,（一）煤的發(fā)熱量,煤的發(fā)熱量（kJ/kg) 單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時所釋放的熱量。,高位發(fā)熱量( ) 包含燃燒產(chǎn)物中全部水蒸汽凝結時放出的汽化潛熱。,低位發(fā)熱量（ ） 不考慮水份的汽化潛熱的發(fā)熱量。通常鍋爐排煙溫度一般為110180 ，煙氣中的水蒸汽不會凝結 ，所以在熱力計算中是用低位發(fā)熱量。,117,高、低位發(fā)熱量之間的關系為：,二者之差別就是汽化潛熱 r = 2510 kJ/kg,標準煤：為了進行經(jīng)濟比較，規(guī)定以收到基