《鍋爐原理》課件-第1章 緒論

1、電站鍋爐原理主講：曹娜Tel一章 緒論 鍋爐機(jī)組的工作過程及構(gòu)成 鍋爐參數(shù)及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 鍋爐的類型 電廠鍋爐發(fā)展趨勢思考：電從何而來？N.Y火力發(fā)電廠三峽水電站大亞灣核電站鹽湖風(fēng)力發(fā)電站煤炭是中國的首選能源中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變遷煤炭是中國最重要的能源，生產(chǎn)消費(fèi)的數(shù)量大，比重高，替代有難度。實(shí)現(xiàn)煤炭安全高效，清潔環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義 火電廠的生產(chǎn)過程1-鍋爐 2-汽輪機(jī) 3-發(fā)電機(jī) 4-凝汽器 5-凝結(jié)水泵 6-給水泵7-低壓加熱器8-高壓加熱器 9-除氧器 10-水處理設(shè)備3可見在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，存在著三種形式的能量轉(zhuǎn)換：在鍋爐中燃料的化學(xué)能

2、轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?；在汽輪機(jī)中蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子的機(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)子的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。因此，鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)被稱為火力發(fā)電廠的三大主機(jī)。鍋爐的作用是使燃料在爐內(nèi)燃燒放熱，通過受熱面使給水加熱、蒸發(fā)、過熱，以產(chǎn)生一定數(shù)量和質(zhì)量的過熱蒸汽。觀看動畫電站煤粉鍋爐機(jī)組框圖鍋爐機(jī)組工作過程示意圖燃燒系統(tǒng)（煤、風(fēng)、煙）汽水系統(tǒng) 鍋爐參數(shù)及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)容量：用于表征蒸汽鍋爐供熱能力。鍋爐的容量一般指單機(jī)蒸發(fā)量，為單位時間內(nèi)鍋爐所能供應(yīng)的蒸汽量，以t/h或kg/s為單位，有時也用與配套汽輪發(fā)電機(jī)的出力相匹配的輸出功率MW表示。（1）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

3、率時所規(guī)定的蒸發(fā)量。（2）最大連續(xù)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，長期連續(xù)運(yùn)行所能達(dá)到的最大蒸發(fā)量。通常為額定蒸發(fā)量的1.03-1.2倍。2. 參數(shù)：用于表征鍋爐供熱品位。（1）額定蒸汽參數(shù)：過熱器出口的設(shè)計(jì)蒸汽壓力MPa和蒸汽溫度，對具有中間再熱的鍋爐，蒸汽參數(shù)還應(yīng)包括再熱蒸汽流量、壓力、溫度。（2）額定給水溫度：一般指省煤器入口處的給水溫度。3. 鍋爐效率：是衡量鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)。熱效率凈效率Q1 鍋爐有效利用熱， kJ/kg；Qr 鍋爐在單位時間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量,kJ/kg；Qq 鍋爐機(jī)組自身所需的熱量，kJ/kg；Qp 鍋爐機(jī)組自身電耗對應(yīng)的熱量，kJ

4、/kg；q3、q4 鍋爐化學(xué)、機(jī)械未完全燃燒熱損失，% 燃燒效率4. 鋼材消耗量：是衡量鍋爐制造成本的重要指標(biāo)。定義為鍋爐單位蒸發(fā)量所用的鋼材重量。鋼材消耗量與鍋爐參數(shù)、循環(huán)方式、燃料種類及鍋爐部件結(jié)構(gòu)有關(guān)。在保證鍋爐安全高效運(yùn)行的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能降低鍋爐鋼耗量。5. 安全可靠性：是鍋爐技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。停運(yùn)備用運(yùn)行統(tǒng)計(jì)時一般以一年作為一個統(tǒng)計(jì)周期。連續(xù)運(yùn)行小時數(shù)越高，事故率越低，可用率越高，表示鍋爐工作越可靠。一般連續(xù)運(yùn)行小時數(shù)5000h，可用率9095%，事故率約1%。6. 環(huán)保性：是現(xiàn)代鍋爐必須予以考慮的指標(biāo)。CO2：減少化石燃料使用，提高化石燃料的能源效率是減少CO2排放的主要方

5、法。SOx，NOx，粉塵飛灰：可通過高效除塵設(shè)備，脫硫脫硝設(shè)備，及低NOx燃燒技術(shù)進(jìn)行有效控制。 鍋爐的分類鍋爐的分類根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，可有多種分類方法：分類方式鍋爐類型簡要說明蒸發(fā)量大、中、小型只具有相對意義，無固定分界主蒸汽壓力亞臨界、超臨界等按過熱器出口過熱蒸汽壓力分類出口工質(zhì)物態(tài)蒸汽鍋爐鍋爐出口工質(zhì)為蒸汽熱水鍋爐鍋爐出口工質(zhì)為熱水燃料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、生物質(zhì)等分類方式鍋爐類型簡要說明按工質(zhì)是否在受熱面管內(nèi)流動水管鍋爐鍋爐受熱面管內(nèi)流動的全部為工質(zhì)煙管鍋爐鍋爐受熱面管內(nèi)流動的全部為煙氣煙管水管混合鍋爐

6、鍋爐受熱面管內(nèi)流動的一部分為工質(zhì)、一部分為煙氣按排渣方式固態(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1. 按燃燒方式分類：層燃爐、流化床爐、室燃爐。（1）層燃爐：層燃爐有爐排，煤塊在固定或移動的爐排上燃燒，在燃燒過程中燃料保持層狀。煤靠自重由爐前煤斗落于鏈條爐排上，爐排由主動鏈輪帶動，由前向后徐徐運(yùn)動，煤隨之通過煤閘門被帶入爐內(nèi)，并逐漸依次完成預(yù)熱干燥、揮發(fā)物析出、燃燒和燃盡各階段，形成的灰渣最后由裝置在爐排末端的除渣板鏟落渣斗。（2）流化床爐：床層上的固體燃料處于上、下翻騰的流化狀態(tài)。循環(huán)流化床爐是在爐膛里把顆粒燃料控制在特殊的流化狀態(tài)下燃燒，細(xì)

7、小的固體顆粒以一定速度攜帶出爐膛，再由氣固分離器分離后在距布風(fēng)板一定高度處送回爐膛，形成足夠的固體物料循環(huán)，并保持比較均勻的爐膛溫度。循環(huán)流化床鍋爐燃料適應(yīng)性廣，NOX生產(chǎn)少，脫硫裝置簡單，但運(yùn)行可靠性較低，經(jīng)濟(jì)性較差。（3）室燃爐：燃料隨空氣流進(jìn)入爐室且呈懸浮狀燃燒的爐子，如燃用煤粉的煤粉爐，燃用液體、氣體燃料的燃油爐和燃?xì)鉅t。我國電站鍋爐大多數(shù)采用的都是煤粉燃燒方式。煤粉爐把煤先磨成煤粉，然后用空氣將煤粉噴入爐內(nèi)呈懸浮狀燃燒。煤被磨成煤粉后，與空氣的接觸面大為增加，這不僅改善了著火條件，也強(qiáng)化了燃燒，使煤粉爐的煤種適應(yīng)范圍較廣，而且燃燒也較完全，鍋爐熱效率高達(dá)90%以上。煤粉燃燒熱惰性較小

8、，燃燒調(diào)節(jié)方便，適應(yīng)負(fù)荷變化快。2. 按水循環(huán)方式分類：自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)鍋爐（a）自然循環(huán) （b）控制循環(huán) （c）直流式1-給水泵 2-省煤器 3-汽包 4-下降管 5-聯(lián)箱 6-蒸發(fā)管 7-過熱器 8-循環(huán)泵（a）自然循環(huán) 1-給水泵 2-省煤器 3-汽包 4-下降管 5-聯(lián)箱 6-蒸發(fā)管 7-過熱器 8-循環(huán)泵自然循環(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。過程：水由給水泵1壓送，經(jīng)省煤器2加熱后進(jìn)入汽包。下降管4位于爐膛外不受熱，管內(nèi)工質(zhì)為水，蒸發(fā)管6受熱，管內(nèi)工質(zhì)為汽水混合物，下降管內(nèi)水的密度大于蒸發(fā)管內(nèi)汽水混合物的密

9、度，在密度差作用下，推動工質(zhì)在封閉蒸發(fā)系統(tǒng)中循環(huán)流動。循環(huán)倍率K：單位時間內(nèi)循環(huán)水量與系統(tǒng)中產(chǎn)生的蒸汽量之比。超高壓以上自然循環(huán)鍋爐K一般為410.73（b）控制循環(huán) 1-給水泵 2-省煤器 3-汽包 4-下降管 5-聯(lián)箱 6-蒸發(fā)管 7-過熱器 8-循環(huán)泵控制循環(huán)鍋爐：壓力提高，汽水密度差減小，蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)除了依靠水與汽水混合物的密度差外，主要依靠鍋水循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)的鍋爐。為了保證受熱蒸發(fā)管內(nèi)有足夠的流量循環(huán)，在蒸發(fā)系統(tǒng)的下降管內(nèi)加裝循環(huán)泵8，以增強(qiáng)工質(zhì)循環(huán)流動的推動力?？刂蒲h(huán)鍋爐循環(huán)倍率K一般為25.7（c）直流鍋爐 1-給水泵 2-省煤器 3-汽包 4-下降管 5-聯(lián)箱 6-蒸發(fā)

10、管 7-過熱器 8-循環(huán)泵直流鍋爐：靠給水泵的壓頭,給水一次通過鍋爐各受熱面產(chǎn)生蒸汽的鍋爐。給水經(jīng)省煤器加熱后，流經(jīng)蒸發(fā)受熱面，在其中全部蒸發(fā)汽化為蒸汽，蒸汽在過熱器中加熱為過熱蒸汽。因此直流鍋爐循環(huán)倍率K=1，并且不存在汽包。復(fù)合循環(huán)鍋爐：由直流鍋爐和強(qiáng)制循環(huán)鍋爐綜合發(fā)展起來的，也是對直流鍋爐的一種改進(jìn)。它是依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭將蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質(zhì)進(jìn)行再循環(huán)的鍋爐。低負(fù)荷時，循環(huán)泵起動，部分工質(zhì)進(jìn)行再循環(huán)，與給水泵送來的給水組成復(fù)合系統(tǒng)保證足夠的質(zhì)量流量，K1；高負(fù)荷時，循環(huán)泵停止，再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)無工質(zhì)流動，鍋爐即直流鍋爐K=1，可避免過高的質(zhì)量流速。這樣既可保證鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時蒸

11、發(fā)受熱面的可靠冷卻，又可減少高負(fù)荷時給水泵的功耗。復(fù)合循環(huán)鍋爐 鍋爐技術(shù)發(fā)展趨勢型布置上行煙道的爐膛，大體呈矩形立方體，四周壁面上布置有水冷壁，接受四周高溫火焰的輻射熱。爐膛出口至下行煙道之間的區(qū)域?yàn)樗綗煹?。水平煙道?nèi)適于布置高溫過熱器和高溫再熱器。下行煙道內(nèi)，煙氣溫度較低，適于布置低溫過熱器、低溫再熱器和尾部低溫受熱面（省煤器、空預(yù)器）。上行煙道至水平煙道的轉(zhuǎn)彎處設(shè)有折焰角，以改善高溫?zé)煔饬鬓D(zhuǎn)彎時的流場。水平煙道至下行煙道的轉(zhuǎn)彎區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)向室，一般不布置受熱面。1. 加快發(fā)展大容量、高參數(shù)機(jī)組大容量、高參數(shù)機(jī)組可適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，電站熱效率高，基建投資、設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用降低；但大機(jī)組可用率相對較低，綜合考慮，單機(jī)容量穩(wěn)定在500800MW。2. 強(qiáng)化煤電環(huán)境保護(hù)，發(fā)展?jié)崈羧济杭夹g(shù) 燃煤的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)(增壓流化床聯(lián)合循環(huán)及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）和超臨界壓力蒸汽循環(huán)可滿足燃煤高效、低污染要求。3. 提高運(yùn)行可靠性和靈活性鍋爐的可靠性涉及到設(shè)計(jì)、設(shè)備制造及安裝、運(yùn)行維護(hù)和生產(chǎn)管理等各