1、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(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,.,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 轉軸的機械能 電能,電站鍋爐型號,例 DGJ-75/3.82-IV2 東方鍋爐廠制造, 額定蒸發(fā)量75t/h， 額定蒸汽壓力 3.82Mpa 秸桿鍋爐 （第二次設計）,.,.,電站

2、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)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。,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

3、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,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。 旋風爐：燃料和空氣在高溫旋風筒內高速旋轉，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。,按鍋爐蒸發(fā)受熱面中工質流動方式分：,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）中工質密度差產(chǎn)生工質循環(huán)。循環(huán)倍率約為410，是亞臨界壓力以下鍋爐的主要形式。,強

4、制循環(huán)汽包鍋爐 具有汽包和循環(huán)泵，利用循環(huán)回路中工質密度差和循環(huán)泵壓頭使工質循環(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,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,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(表壓15.719.6MPa)、超

5、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,自然循環(huán)鍋爐的優(yōu)點是可以將汽包內含雜質濃度較高的水連續(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),對給水質量要求稍低,自動調節(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,就容易發(fā)生水循環(huán)不良,引發(fā)爆管事故.一般

6、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,對水質要求高,自動調節(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.,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；65 130,145155 165175,

7、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,.,工質吸熱量分配比例,生物質定義,生物質是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機體，即一切有生命的可以生長的有機物質通稱為生物質。它包括植物、動物和微生物。廣義概念：生物質包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其生產(chǎn)的廢棄物。有代表性的生物質如農作物、農作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便。狹義概念：生物質主要是指農林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質纖

8、維素（簡稱木質素）、農產(chǎn)品加工業(yè)的下腳料、農林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質。,15,.,生物質燃料的主要特性,16,.,1、灰溶點低 典型生物質灰溶點,17,.,2、堿金屬腐蝕 生物質灰中富含鉀和鈉等堿金屬,熔點低,在爐膛內 為汽相,在500左右以灰污形式凝結于高溫過熱器 受熱面上,18,.,3、灰份低 木材類原料的灰分含量極低，只有13%，秸稈類原料較高，為5-10。,19,.,4、重量輕 真密度及壓制成型后的密度,20,5、揮發(fā)份高 生物質原料的揮發(fā)分遠高于固定碳的含量，與煤正 好相反,.,21,.,6、硫份低 大部分生物質含硫量極少或不含硫,22,.,7、熱值相當于中

9、等煙煤 典型生物質低位發(fā)熱量,23,.,8、氧含量高 典型生物質氧含量 生物質中氧含量遠高于煤，燃燒時空氣需求量小于煤 應充分考慮煙氣量的變化對鍋爐熱力性能的綜合影響,24,.,9、環(huán)保性能好 SO2排放低 生物質中硫含量低 堿金屬與硫反應生成硫酸鹽,起固硫劑作用 生物質灰中的CaO含量高,自脫硫能力強 NOx的排放低于燃煤 生物質燃燒排放的C02與生長過程吸收的相同,C02凈排放為零,生物質發(fā)電,生物質發(fā)電是利用生物質所具有的生物質能進行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，包括農林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。,燃料的燃燒原理,阿累尼烏斯定律：燃

10、燒化學反應速度主要取決于反應過程的溫度及活化能的大小。 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。,燃料的燃燒及燃燒設備,1.活化能： 燃料品種 2.溫度： 空氣預熱器 3.氣流擴散速度：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：,燃料燃燒過程的四個階段：

11、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。,鍋爐受熱面,鍋爐受熱面：是吸收爐內熱量來加熱工質的表面式換熱器。主要包括蒸發(fā)受熱面（包括水冷壁、對流管束）、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,蒸發(fā)受熱面的作用與結構： 蒸發(fā)受熱面是指工質在

12、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。 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。,水冷壁與自然循環(huán)： 自然循環(huán)鍋爐的水冷壁通常用無縫鋼管制成。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

13、墻重量，便于采用懸吊結構。,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。,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； 3、汽包內保持一定水量，具有一定儲熱能力

14、，有利于運行調節(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。,過熱器,過熱器、一般布置在高溫煙道，管外煙氣及管內工質溫度高、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、管間工質熱偏差及高溫腐蝕。工作條件最為惡劣。,（一）過熱器的型式及特點： 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。,過熱器的型式,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。,

15、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,大多采用回轉式蓄熱換熱器,省煤器,空氣預熱器,尾部受熱面工作特點： 受熱工質和煙氣溫度均較低，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

16、損,低溫腐蝕,部位,省煤器較嚴重,空氣預熱器較嚴重,1、安全閥保證鍋爐在額定工作壓力下安全運行的裝置。有彈簧式、杠桿式和重錘式。 2、壓力表保證鍋爐在允許工作壓力下安全運行的儀表。 3、水位計監(jiān)視鍋筒內水位的一種安全裝置。,三大安全附件,沖洗水位計的方法： “下中中上上下”。,鍋爐技術培訓,排水閥門（下）,水側閥門（中）,汽側閥門（上）,鍋筒,水位計,叫水法當鍋爐發(fā)生缺水事故時，為判斷是輕微缺水還是嚴重缺水的一種操作方法。 具體操作步驟是： 1、開啟排水閥門，同時沖洗汽、水側連通管； 2、關閉汽側閥門，單獨沖洗水側連通管； 3、緩慢關閉排水閥門，觀察水位計中有無水位出現(xiàn)。如有，則是輕微缺水；沒

17、有，就是嚴重缺水。 注意：鍋爐嚴重缺水時，嚴禁向鍋爐進水！,.,鍋爐排污方式 1、定期排污定期開啟安裝在下鍋筒和下集箱最低部位的排污閥門，排出沉積在下鍋筒和各集箱內的沉淀物。 注意： 幾臺鍋爐共用一根排污總管時，嚴禁同時進行排污！ 排污應在低負荷、高液位時進行。每次排污時間不得超過30秒。 排污時應先開一次閥（離鍋筒或集箱最近的），再開二次閥，先關二次閥，后關一次閥。,.,下鍋筒,集箱,排污閥,2、連續(xù)排污連續(xù)排出表面爐水，降低爐水濃度，改善蒸汽品質。 注意：須根據(jù)爐水的品質調節(jié)閥門的開度。,.,上鍋筒,水位計,連續(xù)排污閥,鍋爐巡回檢查方法 “看” 用眼睛觀察設備、閥門、法蘭和管道有無泄漏，觀

18、察冷卻水、液位、油位是否正常，觀察鍋爐本體鋼結構、管道、落灰管有無變形損壞。 “摸” 用手摸運轉設備的溫度是否正常，特別是軸承座、油箱和電機的溫度；運轉設備的地腳螺栓有無松動、機體有無明顯的振動。 “聽” 用耳聽運轉設備的聲音是否正常，主要是風機有無摩擦的異常聲音、軸承有無損壞的異常聲音、機體有無振動的異常聲音，爐內有無漏水漏蒸汽和風箱、煙道有無漏風漏煙氣的異常聲音。 “聞” 用鼻聞有無電源線過流或被燒后發(fā)出的焦糊味，,.,緊急停爐 有以下情況者必須緊急停爐： 嚴重缺水，通過“叫水法”，水位計仍不見水位出現(xiàn)時； 鍋爐汽壓超過額定工作壓力安全閥已開啟排汽，而汽壓繼續(xù)上升時； 所有安全附件全部失靈

19、時； 所有給水設備全部損壞，不能上水時； 鍋爐主體鋼結構發(fā)生嚴重變形或爐墻倒塌時； 鍋爐發(fā)生爆管或爆鳴時； 后工段發(fā)生嚴重事故危及鍋爐運行安全時。 2、緊急停爐的操作步驟： 立即停給料機和送風機，減小引風； 開啟對空排汽門泄壓；同時關閉主汽閥，與蒸汽母管斷開后，開啟過熱器疏水閥； 除嚴重缺水外，可采取上水排水的方法進行冷卻。 爐火熄滅后，可打開爐門和灰門，加快降溫冷卻。,.,缺水事故 1、缺水現(xiàn)象： 水位計內看不到水位。 報警器發(fā)出低水位報警。 缺水嚴重時，汽壓開始下降，過熱蒸汽溫度上升。 2、缺水判斷： 通過水位計和報警裝置。 通過“叫水法”。 3、缺水處理： 嚴重缺水，按緊急停車處理。 輕

20、微缺水，可減弱燃燒，加強進水，至正常水位后，恢復正常運行。,.,滿水事故 1、滿水現(xiàn)象： 水位計內看不到水位。 報警器發(fā)出高水位報警。 滿水嚴重時，過熱蒸汽溫度下降，蒸汽管道和分汽缸有水沖擊發(fā)生。 2、滿水判斷： 通過水位計和報警裝置。 通過“叫水法”。 有無水沖擊現(xiàn)象。 3、滿水處理： 嚴重滿水，按緊急停爐處理。 輕微滿水，可減弱燃燒，停止進水，開啟排污閥放水。 開啟過熱器和分汽缸的疏水閥，防止蒸汽管道和分汽缸發(fā)生水沖擊。 至正常水位后，恢復正常運行。,.,鍋爐熱平衡方程式,鍋爐熱平衡方程式,式中 qi =（ Qi / Qr ）100 Qr 輸入熱量 Q1 有效利用熱 Q2 排煙損失 Q3

21、化學不完全燃燒熱損失 Q4 機械不完全燃燒熱損失 Q5 散熱損失 Q6 灰渣物理熱損失,100,：燃料收到基低位發(fā)熱量，,輸入鍋爐熱量,式中：,：燃料的物理顯熱，,：外來熱源加熱空氣時帶來的熱量，,：霧化燃油帶來的熱量，,對于燃煤鍋爐，如果燃料和空氣都沒用外界熱量進行預熱，則,輸入鍋爐的熱量包括：,鍋爐有效利用熱 ： 鍋爐有效利用熱 是指將給水加熱至過熱蒸汽（或飽和汽或熱水）所需的總熱量，,對于熱水爐，為：熱水吸熱熱量,對于飽和蒸汽爐，為：有飽和蒸汽熱量排污損失熱量,對電站鍋爐 ，為：過熱熱量再熱熱量排污損失熱量,鍋爐的各項損失： 鍋爐損失包括燃料未完全燃燒及未被充分利用熱量兩部分：,1、機械

22、不完全燃燒損失 ：機械不完全燃燒損失是指灰渣、飛灰中的未燃燒、未燃盡的固體可燃物（碳）被排出爐外所造成的熱損失。這是燃煤鍋爐的主要熱損失。對于固態(tài)排渣爐一般取0.55%，火床爐取715%，氣體、液體燃料爐取零。2、化學不完全燃燒損失 ：化學不完全燃燒損失是指未完全燃燒的可燃氣體（ ）隨煙氣排放到大氣所造成的熱損失。對于煤粉爐一般取0，氣體、液體燃料爐取0.5%，火床爐取(0.51.0)% 。,影響燃料未完全燃燒的因素：燃料性質，燃燒方式，燃燒設備的結構與布置，爐膛溫度，過剩空氣系數(shù)。,3、排煙損失 ：排煙損失是指排煙物理顯熱造成的損失，為排煙焓與進入鍋爐冷空氣焓之差，即,式中： 排煙焓；,進入

23、鍋爐冷空氣焓，,排煙處的過剩空氣系數(shù)，,是鍋爐最大的一項熱損失，一般為512% 。 影響排煙損失的主要因素：排煙溫度和排煙處的過?？諝庀禂?shù)。 每增加1020 ,排煙損失增加1% 。 過低，會造成尾部受熱面腐蝕和堵灰，一般為110以上。降低過剩空氣系數(shù)可降低排煙損失。,4、散熱損失 ：散熱損失是由于爐墻、金屬結構、鍋爐范圍內的汽水管道、煙風管道等的溫度高于周圍環(huán)境溫度所造成的。一般鍋爐越大，散熱損失越小。當容量900 t/h ，可取0.2%。,5、其他熱損失 ：其他熱損失主要是指灰渣排出時的物理顯熱所造成的損失。對于固態(tài)排渣煤粉爐，一般取0.51.0,鍋爐熱效率與燃料消耗量,熱效率： 鍋爐熱效率

24、為鍋爐有效利用熱 與鍋爐送入熱量 之比，即：,或,燃燒效率： 反映燃料燃燒的完全程度，取決于不完全燃燒損失大小， 即：,鍋爐燃料消耗量：,計算燃料消耗量： 考慮了不完全燃燒損失 后，實際燃料消耗量為,鍋爐技術的發(fā)展：,1、鍋爐技術發(fā)展的動力（能源，環(huán)保，基礎理論的發(fā)展） 2、大型鍋爐發(fā)展的方向（高參數(shù)化，聯(lián)合循環(huán)，多聯(lián)產(chǎn)） 3、燃燒技術的發(fā)展方向（煤粉爐與流化床爐，環(huán)保） 4、計算機技術在鍋爐技術發(fā)展中的作用（提高工作效率，節(jié)省試驗成本，運行監(jiān)控）,.,.,循環(huán)流化床鍋爐,主要型式：鼓泡床、湍動床、快速床、循環(huán)流化床等 應用領域：石油、化工、冶金、能源、環(huán)保等 主要優(yōu)點：,燃料適應性廣； 低溫燃燒，NOx排放低 可實現(xiàn)爐內脫硫； 燃燒效率高 強化燃燒和傳熱,61,CFB,循環(huán)流化床鍋爐燃燒室,布風板,.,流化床鍋爐燃燒室下部的爐篦稱作布風板，布風板的主要作用有： （1）支撐爐內物料 （2）合理分配一二次風，使通過布風板及風帽的一次風流化物料，使之達到良好的流化狀態(tài)。布風板的結構設計、布置形式及風帽分布對鍋爐燃燒、物料摻混、爐內傳熱都起著重要作用。對布風