鍋爐和汽輪機的分類及特點

1、鍋爐和汽輪機的分類及特點鍋爐篇一、鍋爐的分類1、按用途分類：電站鍋爐：用于發(fā)電，大多為大容量、高參數(shù)鍋爐，出口工 質為過熱蒸汽。工業(yè)鍋爐：用于工業(yè)生產(chǎn)和采暖，大多數(shù)為低壓、低溫、小 容量鍋爐，出口工質為蒸汽的稱為蒸汽鍋爐，出口工質為熱水的稱為 熱水鍋爐。船用鍋爐。機車鍋爐。注汽鍋爐：用于油田對稠油的注汽熱采，出口工質一般為高 壓濕蒸汽。2、按結構分類：火管鍋爐：煙氣在火管內(nèi)流過，一般為小容量、低參數(shù)鍋爐， 熱效率低，但結構簡單，水質要求低，運行維修方便。水管鍋爐：汽水在管內(nèi)流過，可以制成小容量，低參數(shù)鍋爐， 也可以制成大容量、高參數(shù)鍋爐。電站鍋爐一般均為水管鍋爐，熱效 率高，但對水質和運行水平

2、的要求也較高。3、按循環(huán)方式分類：自然循環(huán)鍋筒鍋爐多次強制循環(huán)鍋筒鍋爐 低倍率循環(huán)鍋爐 直流鍋爐復合循環(huán)鍋爐 4、按鍋爐額定工作壓力分類：低壓鍋爐：3.8MPa中壓鍋爐：3.8MPaP V 5.4MPa。次高壓鍋爐：5.4MPaPV9.8MPa；高壓鍋爐：9.8MPa27.0MPa或額定出口溫電590C的鍋爐。5、按所用燃料或能源分類：固體燃料鍋爐：燃用煤等固體燃料；液體燃料鍋爐：燃用重油等液體燃料；氣體燃料鍋爐：燃用天然氣等氣體燃料;6、按燃燒方式分類：火床燃燒鍋爐：包括固定爐排爐、彳主復爐排爐等。主要用于工業(yè)鍋爐，火室燃燒鍋爐：燃用液體燃料、氣體燃料和煤粉的鍋爐均為主要用于電站鍋爐，火室燃

3、燒鍋爐。流化床鍋爐（沸騰爐）：送入爐排空氣流速較高，使大顆粒燃煤在爐排上面的沸騰床中翻 騰燃燒，小顆粒燃煤隨空氣上升并燃燒。旋風燃燒爐：旋風燃燒是按照強旋渦的原理組織爐內(nèi)旋風火焰燃燒的一種方 式。除了以上的分類方法外，鍋爐還有幾種不常用的分類方法，這里 就不一一介紹，下文主要以按燃燒方式分類為主，對四類鍋爐的性質 特點進行比較。二、幾種常用鍋爐的性質及特性分析1、火床燃燒鍋爐火床燃燒是指燃料主要在火床（又稱爐排）上完成燃燒全過程的 一種燃燒方式。添加在正在燃燒的火床上的新鮮燃料受到爐膛高溫及已燃高溫 煤層的加熱而點燃。燃燒所需要的空氣從火床下部的風是通過爐排上 的通風孔穿入煤層供給燃燒用。火床

4、燃燒只能燃用固體燃料?；居?于工業(yè)生產(chǎn)和采暖，大多為低參數(shù)、小容量鍋爐。1 .分段均勻送風室2 .均句分層煤層3.均勺分層給煤機4、7.前后二次風5應前后爐拱&媒倉自動均勻始煤機9.運動鏈條L,=燒I I - r - mft圖1、鏈條鍋爐內(nèi)部結構簡圖燃燒過程：燃料煤從煤倉自動給： 下部的旋轉門，煤E 靠出煤口的閘門提 條帶動）的向后運動 灼熱焦炭層的直接烘烤， 預熱、十燥、揮發(fā)份逸 了猛烈的燃燒期。直至完成全部燃燒過程，然后越過位于爐排后端的望，打開給煤機平是通過控制緊 便隨著爐排（鏈的強烈輻射以及熱力準備階段（即，進而揮發(fā)分著火燃燒，最后焦炭也進入群 13灣5混皿工藝評價:優(yōu)點：火床爐的煤

5、炭無需特地破碎加工；其鍋爐房布置簡單，運行耗電少；鏈帶式爐排結構簡單，方便制造。缺點：燃料與空氣混和較差，燃燒速度慢，效率不高，燃燒不徹底;勞動強度大，污染較嚴重，清爐操作繁重；鏈帶式爐排檢修不便，安裝質量要求高，爐排片易折斷。2、火室燃燒鍋爐（煤粉爐）火室燃燒是指燃料在爐膛空間中以懸浮狀態(tài)完成燃燒全過程的 一種燃燒方式?；鹗胰紵O備最主要的部件是燃燒器。新鮮燃料與燃燒所需的空 氣量都是通過燃燒器上的各個不同用途和作用的噴口噴入爐內(nèi)，并組 織爐內(nèi)燃燒空氣動力工況，創(chuàng)造合適的燃燒條件和環(huán)境以保證燃料在 火室（及爐膛）空間中及時著火、穩(wěn)定燃燒、充分燃盡。圖2、火室燃燒鍋爐示意圖QK爐膻w-過熱器;

6、-省煤器*-下降曾I-受悠面火室燃燒鍋爐的燃燒過程及部件詳細解釋見火力發(fā)電流程及設 備PPT文檔燃燒階段：受到爐內(nèi)火焰、高溫煙氣的加熱，溫度升高，開始把水分蒸 發(fā)掉；溫度再上升，煤中的揮發(fā)物則開始析出，并在煤粒周圍燃燒， 使煤粒進一步加熱；在析出揮發(fā)物后，煤粉顆粒就變成了高溫的焦炭顆粒，并進 一步燃燒，直至燃盡為止；煤粉在爐內(nèi)的停留一般為23s，燃盡后形成的灰渣大部分作 為飛灰隨氣流排出。工藝評價：優(yōu)點：它沒有爐排，燃料是隨空氣流入爐內(nèi)，燃料燃燒的各個階段 都是在懸浮狀態(tài)下進行和完成的，其容量的提高不再受爐排的構造和 布置的限制；燃料的燃燒反應面積很大，與空氣混合良好，可以采用較小 的過量空氣

7、系數(shù)，燃燒速度和效率比層燃爐高；燃料適應性廣，可以燃用固體、液體和氣體燃料；燃燒調節(jié)和運行、管理易于實現(xiàn)機械化和自動化。 缺點：在供熱鍋爐中，由于它需要配置磨煤設備，電耗大；由于燃料在室燃爐停留時間一般都很短促，為保證燃燒充分 完全，因而爐膛體積大；系統(tǒng)也較復雜，且不能低負荷運行和壓火；飛灰多，易污染環(huán)境等原因，應用受到限制。3、流化床鍋爐（沸騰爐）（1）流化床的概述當流體（液體、氣體）向上流過固體顆粒床層時，其速度增大到 一定值后，顆粒被流體的摩擦力所承托，呈現(xiàn)飄浮狀態(tài)，顆粒可以在 床層中自由運動，這種狀態(tài)稱為“流態(tài)化”。按流化介質的不同可分為澎固流態(tài)化、氣-固流態(tài)化。燃煤流化 床屬氣-固流

8、態(tài)化范疇。1-進料口 2-溢流口務布風板4-風室5-埋管圖3、流化床鍋爐燃燒過程空氣從進風管送進風室后，經(jīng)布風板的分配而均勻的進入爐子的 下半部-沸騰段。氣體在沸騰段中基本上向上流動，直至流出沸騰段， 流過整個爐膛。燃料從進料口進入沸騰段，一部分細粉被氣流吹出沸 騰段，并在那里懸浮燃燒。其余絕大部分留在沸騰段內(nèi)，被氣流流化 后形成沸騰床。這部分燃料顆粒在沸騰運動過程中完成燃燒。燃盡的 灰渣從溢流口溢出。（2）流化床鍋爐的發(fā)展第一代流化床鍋爐：鼓泡床鍋爐鼓泡床鍋爐，即流化床鍋爐，工作過程就如上面所述，其優(yōu)缺點 如下： 優(yōu)點：燃料適應性廣：可以燃燒包括煤矸石、焦碳、油頁巖、垃圾 等劣質煤在內(nèi)的所有

9、固體燃料；清潔燃燒：脫硫率高、NOx排放少；負荷調節(jié)性能好：低負荷下仍可保持燃燒穩(wěn)定；負荷調節(jié)比 達4： 1，甚至可以壓火備用；灰渣綜合利用性能好：低溫燃燒后的灰渣沒有經(jīng)歷燒結過 程，活性好，非常適合做水泥填料。缺點：燃燒損失大：燃料寬篩分（010mm）,未燃盡細顆粒飛出量 大；埋管磨損嚴重：為了控制密相區(qū)床溫，密相區(qū)布置有埋管， 但其磨損問題不易解決；大型化受到限制：截面熱負荷低，為煤粉爐的1/4,如一臺 400t/h的鼓泡床截面積約200m2；脫硫劑利用效率低：脫硫劑顆粒大（細顆粒易飛出），利用率 低。第二代流化床鍋爐：循環(huán)流化床鍋爐“循環(huán)”的概念一一飛出爐膛的物料被氣固分離器收集，返回爐

10、膛， 循環(huán)燃燒和利用。1、爐膛2、旋風分離器3、過熱器4、外置式換熱器5、煤倉6、返料裝置7、石灰石進料口8、灰冷卻器9、省煤器10、空氣預熱11、除塵器12、引風機13、尾部煙道14、汽包圖4、循環(huán)流化床鍋爐示意圖注：石灰石的主要作用是脫硫和維持物料循環(huán)量的穩(wěn)定。與鼓泡床相比，循環(huán)流化床鍋爐有以下優(yōu)勢：燃燒效率提高(可達 97.599%)：爐膛沿高度基本恒溫 (850 C),延長了燃燒時間；物料通過分離器多次循環(huán)回爐內(nèi)，延長了燃燒時間；沒有埋管，徹底解決埋管磨損問題：密相區(qū)燃燒份額小，不 需埋管即可控制床溫；為大型化提供了可能：燃燒、傳熱不僅僅局限于濃相區(qū)，爐 膛截面熱負荷提高23倍，更易實

11、現(xiàn)大型化；脫硫劑利用率提高：脫硫劑(石灰石)顆粒變細(0.10.3mm)， 利用率提高；SO2氣體在燃燒區(qū)停留時間延長，鼓泡床12s，循環(huán)流 化床34s；脫硫劑循環(huán)利用，停留時間延長。目前的循環(huán)流化床鍋爐仍存在以下問題：單機容量不夠大：國內(nèi)最大單機容量為300MWe結構復雜，造價較高：比煤粉爐增加了物料分離和回送裝置， 占地面積大，鋼材消耗量約增加20%；但若與煤粉爐加尾部煙氣脫硫相比，總造價低；磨損問題：固體顆粒濃度大，對受熱面磨損較嚴重；鍋爐機組自身能耗增加；物料循環(huán)回路的調節(jié)與控制要求高。4、旋風燃燒爐旋風爐實際上是液態(tài)排渣爐的一種，一般由旋風筒、燃燼室和冷 卻爐膛組成，因其有圓柱型燃燒

12、氧旋風筒），氣流在其內(nèi)高速旋轉燃 燒而得名。旋風爐在圓柱形旋風筒進行旋渦燃燒。強入的旋轉氣流將較粗的 燃料顆粒甩向旋風筒內(nèi)壁的一層高溫的熔渣膜上，較細的燃料顆粒則 在筒內(nèi)作懸浮燃燒，從而使燃料在旋風筒內(nèi)有足夠長的停留時間，再 加上旋風筒內(nèi)高達1800C以上的燃燒溫度，保證了燃料的完全燃燒， 而且旋風筒的容積熱負荷高，通?？蔀槊悍蹱t的1030倍，因此，旋 風爐體積小，結構緊湊。熱氣體缺伽 IIIIMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII一次風液態(tài)熔渣圖5、旋風爐工作示意圖DnHUonuDnu旋風燃燒方式具有下列特點: 優(yōu)點：熱強度高：由于火焰在旋風筒內(nèi)高速旋

13、轉，擾動極其強烈， 傳熱、傳質條件非常好，燃料顆粒完全處于擴散燃燒區(qū)。燃燒穩(wěn)定：燃料進入旋風筒后粘附在熔渣膜上，因此，燃料 在筒內(nèi)有相當長的滯留時間，燃燒室中蓄積相當多的熱量，這有助于 維持燃燒過程的連續(xù)性。燃燒經(jīng)濟性高：旋風爐具有高的燃燒溫度，優(yōu)良的傳熱和傳 質條件，充分保證了燃料的完全燃燒?；瘜W不完全燃燒損失、機械不 完全燃燒熱損失較小。捕渣率高：旋風筒內(nèi)高速旋轉的氣流具有很高的分離熔渣的 能力，一般在70%以上。鍋爐尺寸緊湊：由于捕渣率高，煙氣中挾帶的飛灰量少，鍋 爐對流受熱面的煙速可以提高，而不必擔心飛灰對受熱面磨損。煙速 提高使傳熱強化，飛灰量減少，使除塵器負擔減輕，這些都將使鍋爐

14、設備布置緊湊。燃燒效率高：旋風筒中的燃燒既不存在火床燃燒中那種保持 火床層穩(wěn)定的必要性，也沒有懸浮燃燒中燃料顆粒與空氣之間相對速 度趨近于零、燃料顆粒在爐內(nèi)停留時間很短的缺點。缺點：能量消耗高：旋風筒中高速旋轉氣流使流動阻力劇增。采用 熱風送粉，必須有高壓風機，這樣鍋爐自身消耗的電能就必然增高。煤質適應能力差：對旋風爐爐型來說，能適應各種煤種。但 對于某一特定的旋風爐，因其對燃煤灰分的熔融特性、灰渣的流動能 力極其敏感，尤其是鍋爐負荷較低時，問題愈突出。鍋爐可用率低：旋風爐存在析鐵、受熱面煙氣側高溫腐蝕、 ?；瘺_渣系統(tǒng)容易發(fā)生故障、過熱器和高溫段省煤器處容易積灰等均 能引起故障停爐，使旋風爐可

15、利用率降低。實踐表明，旋風爐在投運 初期事故率較高。灰渣物理熱損失高：旋風爐的燃燒經(jīng)濟性較高，但高溫的灰 渣送至渣溝排掉，尤其是燃用高灰分煤時，其灰渣物理熱損失更大。NOx排放量較高：旋風爐燃燒溫度比一般煤粉爐高，氮在高 溫下生成氧化氮，煙氣中NOx較高，對環(huán)境影響較大。對流受熱面易積灰：旋風爐捕渣率高，使進入對流受熱面煙 氣中較粗的飛灰顆粒減少，因此喪失了大顆粒飛灰沖刷對流管束積灰 的作用，使鍋爐出口對流受熱面積灰嚴重。制造費用高：旋風爐結構復雜，銷釘焊接工作量大，因而制 造費用要比同容量的煤粉爐高。汽輪機篇一、汽輪機的分類汽輪機的類型很多，為了便于選用，常按熱力過程特性、工作原 理、新蒸汽

16、參數(shù)、蒸汽流動方向及用途等對其進行分類。1、按熱力過程特性分純凝汽式汽輪機背壓式汽輪機抽汽式汽輪機2、按工作原理分沖動式汽輪機反動式汽輪機混合式汽輪機3、按新（主）蒸汽壓力分低壓汽輪機 新蒸汽壓力為1.2 MPa2MPa；中壓汽輪機 新蒸汽壓力為2.1 MPa8MPa；高壓汽輪機 新蒸汽壓力為8.1 MPa12.5MPa；超高壓汽輪機 新蒸汽壓力為12.6MPa-15.1MPa；亞臨界汽輪機 新蒸汽壓力為15.1MPa22MPa；超臨界汽輪機 新蒸汽壓力為22.12MPa25MPa；超超臨界汽輪機新蒸汽壓力為25.0MPa以上。4、按蒸汽流方向分軸流式汽輪機輻流式汽輪機5、按用途分電站汽輪機：

17、用具有一定溫度和壓力的過熱蒸汽工質）為動 力，并將蒸汽的熱能轉換為轉子旋轉的機械能，帶動發(fā)電機發(fā)電的汽 輪機。工業(yè)汽輪機：在工業(yè)生產(chǎn)中，直接用汽輪機作為原動機來驅 動一些大型的機械設備，如大型風機、給水泵壓縮機等功率比較大的 設備，這種用途的汽輪機叫工業(yè)汽輪機。船用汽輪機：滿足船用條件，供船舶推進或驅動輔機等用的 汽輪機。本文主要針對以熱力過程特性分類的三種汽輪機進行討論二、幾種汽輪機的介紹1、純凝汽式汽輪機純凝汽式汽輪機是火電廠中普遍采用的專為發(fā)電用的汽輪機凝 汽設備主要由凝汽器、循環(huán)水泵、凝結水泵和抽氣器組成。汽輪機排汽進入凝汽器，全部被循環(huán)水冷卻凝結為水，由凝結水 泵抽出，經(jīng)過各級加熱器

18、加熱后作為給水送彳主鍋爐。汽輪機最常用的凝汽器為表面式凝汽器。冷卻用水排入冷卻水池 或冷卻水塔降溫后再循環(huán)使用?？拷?、河、湖泊的電廠，如水量充 足，可將由凝汽器排出的冷卻水直接排入江、河、湖泊，稱為徑流冷 卻方式。但這種方式可能對河流湖泊造成熱污染。嚴重缺水地區(qū)的電 廠，可采用空冷式凝汽器。但它結構龐大，金屬材料消耗多，除列車 電站外，一般電廠較少采用。老式電廠中，有的采用混合式凝汽器， 汽輪機排汽與冷卻水直接混合接觸冷卻。但因排汽凝結水被冷卻水污 染，需要處理后才能作為鍋爐給水，已很少采用。由于純凝汽式汽輪機凝結蒸汽量大，故一般適合在水量充足的地 方，用冷卻水冷卻；如果在缺乏水的地方使用，

19、采用空氣冷卻大量 的待冷卻蒸汽造成空冷式凝汽器設備更加龐大，冷卻難度更大，設備2、背壓式汽輪機背壓式汽輪機是指排汽壓力（背壓）高于大氣壓力的汽輪機。 排汽用于供熱的背壓式汽輪機為供熱式汽輪機的一種，應用很廣; 排汽用作其他汽輪機進汽的背壓式汽輪機稱為前置式汽輪機。背壓式汽輪機的特點是：排汽壓力高，通流部分的級數(shù)少， 結構簡單，同時不需要龐大的凝汽器和冷卻水系統(tǒng)，機組輕小， 造價低。當它的排汽用于供熱時，熱能可得到充分利用，但這時 汽輪機的功率與供熱所需蒸汽量直接相關，因此不可能同時滿足 熱負荷和電（或動力）負荷變動的需要，這是背壓式汽輪機用于 供熱時的局限性。發(fā)電用的背壓式汽輪機通常都與凝汽式

20、汽輪機或抽汽式汽輪 機并列運行或并入電網(wǎng)，用其他汽輪機調整和平衡電負荷。對于 驅動泵和通風機等機械的背壓式汽輪機，則用其他汽源調整和平 衡熱負荷。發(fā)電用的背壓式汽輪機裝有調壓器，根據(jù)背壓變化控 制進汽量，使進汽量適應生產(chǎn)流程中熱負荷的需要，并使排汽壓 力控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。過熱蒸汽背壓式汽輪機發(fā)電機垣工業(yè)汽-輪機補給水冷卻、除氧 系統(tǒng)供暖冷卻回流3、抽汽式汽輪機抽汽凝汽式汽輪機是從中間級抽出蒸汽供給熱用戶的汽輪機才由 汽壓力根據(jù)用戶的需要和產(chǎn)品系列化的要求而確定，能在一定范圍內(nèi) 調整。按由汽數(shù)目的不同，由汽式汽輪機分為單抽汽和雙抽汽兩種。單 抽汽的通流部分可分為高壓和低壓兩段。雙抽汽的通流部分

21、分成高 壓、中壓和低壓三段。每段設有單獨的汽缸，構成分缸布置，或幾段 合在一個汽缸內(nèi)，構成單缸布置。由汽式汽輪機運行時既要供電或動力），又要供熱。當由汽量為 零時便與凝汽式汽輪機相同，進入汽輪機的蒸汽除一部分流入給水加 熱器加熱鍋爐給水外，其余蒸汽都流經(jīng)各級后進入凝汽器。當由汽量 不為零時，進入汽輪機的蒸汽先流過高壓段各級作功，然后一部分蒸 汽經(jīng)由由汽口抽出供熱;另一部分蒸汽通過調節(jié)閥或旋轉隔板流經(jīng)其 余各級，繼續(xù)作功，最后進入凝汽器。排汽壓力小于大氣壓力的由汽式汽輪機稱為曲汽凝汽式汽輪機； 排氣壓力大于大氣壓力的由汽式汽輪機稱為由汽背壓式汽輪機。由汽 背壓式汽輪機的輸出功率取決于供熱的蒸汽量大小，而不能任意改 變。因此它必須與其他汽輪機并列運行或并入電網(wǎng)，以保證供電要求。冷卻、除氧系統(tǒng)三、汽輪機工況介紹額定功率（銘牌