锅炉原理 第1章 绪论

1、热能与动力工程热能与动力工程第一章绪论第一章绪论热能与动力工程热能与动力工程第一节电厂锅炉设备的基本构造和工作原理第一节电厂锅炉设备的基本构造和工作原理一、火力发电厂的生产过程一、火力发电厂的生产过程火力发电厂生产的电能需要经过多次能量转换过程。火力发电厂生产的电能需要经过多次能量转换过程。 在锅炉中在锅炉中 化学能一热能化学能一热能 三大主机三大主机 在汽轮机中在汽轮机中 热能一机械能热能一机械能 在电机中在电机中 机械能一电能机械能一电能热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程二、电厂锅炉设备的基本组成二、电厂锅炉设备的基本组成1、锅炉的定义、锅炉的定义 是一种将燃料燃烧，

2、使其中的化学能转变为热能并将热能是一种将燃料燃烧，使其中的化学能转变为热能并将热能传递给水，使水变成具有一定温度、一定压力的蒸汽和热传递给水，使水变成具有一定温度、一定压力的蒸汽和热水的设备。水的设备。 组成：组成： 锅：不仅是盛水容器，也是传递热量，使水变成蒸汽和热锅：不仅是盛水容器，也是传递热量，使水变成蒸汽和热水。水。 炉：炉：(本意本意)燃料燃烧的场所，近代也作重要的传热部件。燃料燃烧的场所，近代也作重要的传热部件。热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程锅炉照片锅炉照片热能与动力工程热能与动力工程锅炉照片锅炉照片热能与动力工程热能与动力工程锅炉照片锅炉照片热能与动力工

3、程热能与动力工程锅炉照片锅炉照片热能与动力工程热能与动力工程锅炉照片锅炉照片热能与动力工程热能与动力工程锅炉的组成锅炉的组成炉锅锅炉热能与动力工程热能与动力工程2、锅炉机组的组成部件、锅炉机组的组成部件 锅炉机组的组成部件分为两部分，即本体设备和辅机设备。锅炉机组的组成部件分为两部分，即本体设备和辅机设备。本体设备包括：炉膛、燃烧器、空气预热器、省煤器、本体设备包括：炉膛、燃烧器、空气预热器、省煤器、水冷壁、锅筒或启动用汽水分离器、过热器、再热器等；水冷壁、锅筒或启动用汽水分离器、过热器、再热器等；辅机设备包括：设备给煤机、磨煤机、送风机、吸风机、辅机设备包括：设备给煤机、磨煤机、送风机、吸风

4、机、给水泵、吹灰器、碎渣机、除尘器、灰浆泵。给水泵、吹灰器、碎渣机、除尘器、灰浆泵。 热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程3、锅炉机组的工作过程、锅炉机组的工作过程 原煤破碎原煤破碎原煤干燥原煤干燥磨制煤粉磨制煤粉输送煤粉输送煤粉组织燃组织燃烧；烧； 空气加热空气加热燃料燃烧配风；燃料燃烧配风； 锅炉给水由省煤器受热面加热升温锅炉给水由省煤器受热面加热升温由蒸发受热面由蒸发受热面 ( (水冷壁水冷壁) )吸热将给水转变为汽水混合物或直接转变为吸热将给水转变为汽水混合物或直接转变为蒸汽蒸汽由过热器受热面将蒸汽进一步加热达到过热状由过热器受热面将蒸汽进一步加热达到过热状态；态；

5、 排渣、清灰、除灰、烟气排放。排渣、清灰、除灰、烟气排放。热能与动力工程热能与动力工程4、锅炉机组的系统、锅炉机组的系统 制粉系统制粉系统原煤输送系统将破碎后的原煤送入原煤仓原煤输送系统将破碎后的原煤送入原煤仓给煤机给煤机磨煤机磨煤机煤粉煤粉分离分离合格的煤粉合格的煤粉由空气送入炉内燃烧。由空气送入炉内燃烧。燃烧系统燃烧系统 燃烧所需要的空气燃烧所需要的空气 送风机送风机 空气预热器空气预热器 燃烧器二次风喷口燃烧器二次风喷口燃烧室。燃烧室。两路热风管道两路热风管道 制粉系统输送煤制粉系统输送煤 粉粉燃烧器一次风喷口燃烧器一次风喷口燃烧室。燃烧室。 热能与动力工程热能与动力工程 汽水系统汽水系

6、统给水给水 (凝结水和少量补给水凝结水和少量补给水 ) 水处理设备除去大部分水处理设备除去大部分杂质杂质 汽轮机低压蒸汽抽汽加热并经除氧器去除给水汽轮机低压蒸汽抽汽加热并经除氧器去除给水中的氧和不溶解性气体中的氧和不溶解性气体 由给水泵提高给水压力由给水泵提高给水压力 汽轮机高压蒸汽抽汽加热汽轮机高压蒸汽抽汽加热锅炉省煤器加热锅炉省煤器加热 水冷壁水冷壁蒸发蒸发 过热器升温至汽机要求的进汽温度过热器升温至汽机要求的进汽温度。 热能与动力工程热能与动力工程 除渣、除灰和清灰系统除渣、除灰和清灰系统燃烧产生的大块熔渣（约占总灰量的燃烧产生的大块熔渣（约占总灰量的510%），经），经水冷壁冷却形成固

7、态渣由炉底排放水冷壁冷却形成固态渣由炉底排放 经碎渣机破碎；经碎渣机破碎；烟气中携带的细灰粒（约占总灰量的烟气中携带的细灰粒（约占总灰量的9095%），经），经除尘器将细灰从烟气中分离出来，由除灰系统送往灰除尘器将细灰从烟气中分离出来，由除灰系统送往灰场；场；锅炉运行中沉积到受热面上的细灰由吹灰器清除进锅炉运行中沉积到受热面上的细灰由吹灰器清除进入除灰系统。入除灰系统。 热能与动力工程热能与动力工程 烟气排放系统烟气排放系统燃烧产生的烟气由锅炉尾部的空气预热器出口排出燃烧产生的烟气由锅炉尾部的空气预热器出口排出后，经过除尘器，将烟气中的大部分细灰分离出来，后，经过除尘器，将烟气中的大部分细灰分

8、离出来，排往除灰系统，以防止粉尘粒子对大气产生污染。排往除灰系统，以防止粉尘粒子对大气产生污染。 热能与动力工程热能与动力工程第二节第二节 锅炉的主要特性参数及型号锅炉的主要特性参数及型号 一、锅炉的主要特性参数主要特性参数 锅炉容量：额定蒸发量锅炉容量：额定蒸发量BRL；最大连续蒸发量；最大连续蒸发量BMCR 蒸汽参数：压力；温度蒸汽参数：压力；温度 给水温度给水温度 热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程二、锅炉型号二、锅炉型号热能与动力工程热能与动力工程省内主要机组锅炉型号省内主要机组锅

9、炉型号 盘南电厂：盘南电厂：DG2028/17.352 贵阳电厂：贵阳电厂：WGZ670/13.73 水城电厂：水城电厂：DG670/13.719 安顺电厂：安顺电厂：DG1025/18.2010热能与动力工程热能与动力工程第三节锅炉分类第三节锅炉分类 一、按锅炉用途分类一、按锅炉用途分类 电站锅炉电站锅炉(发电发电) 工业锅炉工业锅炉(工业生产工艺用汽或供暖工业生产工艺用汽或供暖 ) 热水锅炉热水锅炉(民用采暖或供热民用采暖或供热) 热能与动力工程热能与动力工程二、按锅炉容量分类二、按锅炉容量分类 按时代和技术进步，锅炉机组容量以大、中、小的排序和按时代和技术进步，锅炉机组容量以大、中、小的

10、排序和分类在不断演变，目前分类在不断演变，目前300MW以上的机组配置的锅炉为以上的机组配置的锅炉为大容量锅炉。大容量锅炉。 热能与动力工程热能与动力工程三、按蒸汽压力分类三、按蒸汽压力分类 低压低压(P2.5Pa) 中压中压(P 3.9Pa) 高压高压(P 10.8Pa) 超高压超高压(P 14.7Pa) 亚临界压力亚临界压力(P 16.818.6Pa) 超临界及超超临界压力超临界及超超临界压力(P 2540Pa)。 热能与动力工程热能与动力工程四、按燃烧方式分类四、按燃烧方式分类 火床炉火床炉 煤粉炉煤粉炉(四角燃烧、对冲燃烧、型火焰燃烧四角燃烧、对冲燃烧、型火焰燃烧) 旋风炉旋风炉 流化

11、床锅炉。流化床锅炉。 热能与动力工程热能与动力工程层燃炉层燃炉热能与动力工程热能与动力工程固定炉排炉固定炉排炉热能与动力工程热能与动力工程层燃炉层燃炉固定炉排炉链条炉热能与动力工程热能与动力工程煤粉炉煤粉炉热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程五、按蒸发受热面循环方式分类五、按蒸发受热面循环方式分类 自然循环自然循环 控制循环控制循环 直流锅炉直流锅炉 低倍率或复合循环低倍率或复合循环 热能与动力工程热能与动力工程流向过热器324561A 自然循环B 控制循环342热能与动力工程热能与动力工程437C 直流D 复合循环3845611循环泵； 2锅筒； 3省煤器； 4炉膛水冷壁

12、 5节流阀； 6 分配集箱； 7给水泵； 8混合器热能与动力工程热能与动力工程再循环量给水量水冷壁流量10050050100流量100%7A 全负荷复合循环锅炉负荷/ 100%123456亚临界压力复合循环热能与动力工程热能与动力工程1234576再循环量给水量10050050100水冷壁流量B 部分负荷复合循环锅炉负荷/ %1水冷壁； 2-汽水分离器； 3-省煤器；4-混合器； 5-循环泵； 6-控制阀； 7-节流阀热能与动力工程热能与动力工程第四节锅炉的安全和经济指标第四节锅炉的安全和经济指标一、锅炉的经济性指标一、锅炉的经济性指标锅炉效率锅炉效率： Q1/Qr钢材耗用率：每产生一吨蒸汽所

13、消耗的钢材数钢材耗用率：每产生一吨蒸汽所消耗的钢材数热能与动力工程热能与动力工程二、锅炉的安全性指标二、锅炉的安全性指标锅炉连续运行小时数锅炉连续运行小时数锅炉可用率锅炉可用率锅炉事故率锅炉事故率热能与动力工程热能与动力工程第五节第五节 大容量锅炉的主要型式大容量锅炉的主要型式一、一、采用对冲燃烧方式的300自然循环锅炉 图图1-41-4是北京巴威公司采用技术设计制造的亚临界压力是北京巴威公司采用技术设计制造的亚临界压力300300锅炉。采用双调风旋流式燃烧器对冲燃烧、自然循环、烟气挡板锅炉。采用双调风旋流式燃烧器对冲燃烧、自然循环、烟气挡板调温方式。炉膛由膜式水冷壁组成。炉膛的宽度、深度、高

14、度调温方式。炉膛由膜式水冷壁组成。炉膛的宽度、深度、高度( (前后前后墙水冷壁下联箱到顶棚管中心线的距离墙水冷壁下联箱到顶棚管中心线的距离) )分别为分别为13.350m13.350m、12.300m12.300m、46.400m46.400m。燃用山西晋中贫煤。燃用山西晋中贫煤, ,炉膛容积热强度为炉膛容积热强度为440.2440.210103 3kJ/(mkJ/(m3 3h)h)，炉膛断面热强度为，炉膛断面热强度为18.2418.2410106 6kJ/(mkJ/(m2 2h)h)。在炉。在炉膛的前后墙各布置三层双调风旋流式燃烧器，每层四只，共膛的前后墙各布置三层双调风旋流式燃烧器，每层四

15、只，共2424只。只。燃烧器射出的煤粉气流对冲燃烧，形成双燃烧器射出的煤粉气流对冲燃烧，形成双“L”L”形火焰。形火焰。 热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程二、采用四角燃烧方式的300自然循环锅炉 图图1-51-5是东方锅炉厂根据技术设计制造的亚临界压力是东方锅炉厂根据技术设计制造的亚临界压力300300锅锅炉，采用四角切圆燃烧、自然循环、摆动式燃烧器调温方式。炉膛的炉，采用四角切圆燃烧、自然循环、摆动式燃烧器调温方式。炉膛的宽、深、高分别为宽、深、高分别为13.335m13.335m、12.829m12.829m、54.300m54.300m，燃用西山贫煤和洗，燃用西山

16、贫煤和洗中煤的混煤。炉膛容积热强度为中煤的混煤。炉膛容积热强度为38938910103 3kJ/(mkJ/(m3 3h)h)，炉膛断面热强度，炉膛断面热强度为为17.1317.1310106 6kJ/(mkJ/(m2 2h)h)。在炉膛四角布置四只摆动式直流燃烧器，燃。在炉膛四角布置四只摆动式直流燃烧器，燃烧器有烧器有6 6层一次风喷口，四层油喷口，层一次风喷口，四层油喷口，6 6层二次风喷口，气流射出喷口层二次风喷口，气流射出喷口后，在炉膛中央形成后，在炉膛中央形成700700和和10001000的两个切圆。的两个切圆。热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程三、亚临界压力6

17、00自然循环锅炉 亚临界压力亚临界压力600600自然循环锅炉的最大蒸发量为自然循环锅炉的最大蒸发量为2020t/h2020t/h，采用采用2424只低只低NOxNOx旋流式燃烧器对冲燃烧方式，配置旋流式燃烧器对冲燃烧方式，配置6 6台双进双出磨台双进双出磨煤机直吹式制粉系统，两台三分仓空气预热器，两台离心式一次煤机直吹式制粉系统，两台三分仓空气预热器，两台离心式一次风机，两台动叶可调轴流式二次风机，两台动叶可调轴流式吸风风机，两台动叶可调轴流式二次风机，两台动叶可调轴流式吸风机，再热汽温调节采用烟气挡板，过热汽温调节以喷水减温为主。机，再热汽温调节采用烟气挡板，过热汽温调节以喷水减温为主。

18、由锅筒引出的饱和蒸汽依次进入顶棚过热器、包墙管过热器、由锅筒引出的饱和蒸汽依次进入顶棚过热器、包墙管过热器、一级过热器、大屏过热器、末级过热器。一级过热器、大屏过热器、末级过热器。 过热汽温的调节采用两级喷水减温。第一级减温器布置在一级过热汽温的调节采用两级喷水减温。第一级减温器布置在一级过热器和大屏过热器的连接管道内，二级减温器布置在大屏过热过热器和大屏过热器的连接管道内，二级减温器布置在大屏过热器出口联箱和后屏过热器进口联箱之间。器出口联箱和后屏过热器进口联箱之间。热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程四、600级和300级型火焰锅炉 660660级型火焰锅炉是亚临界参数

19、自然循环锅炉级型火焰锅炉是亚临界参数自然循环锅炉 水冷壁由鳍片管或光管组成，前后墙水冷壁向内弯曲形成炉拱。前后水冷壁由鳍片管或光管组成，前后墙水冷壁向内弯曲形成炉拱。前后拱各布置拱各布置1818只双旋风筒燃烧器。炉拱下部为燃烧室，为了保证低反应只双旋风筒燃烧器。炉拱下部为燃烧室，为了保证低反应煤的稳定燃烧，燃烧室内部分区域的水冷壁上敷设了卫燃带。煤的稳定燃烧，燃烧室内部分区域的水冷壁上敷设了卫燃带。 过热蒸汽温度的调节采用两级喷水减温，一级减温器布置在低温过热过热蒸汽温度的调节采用两级喷水减温，一级减温器布置在低温过热器和屏式过热器之间。一级减温水量占过热器总喷水量的器和屏式过热器之间。一级减

20、温水量占过热器总喷水量的2/3，为满足，为满足大流量需要，每个减温器有两个减温水喷嘴，容量分别为大流量需要，每个减温器有两个减温水喷嘴，容量分别为25和和75，正常运行时，只投正常运行时，只投75容量喷。二级减温器布置在屏式过热器和高温容量喷。二级减温器布置在屏式过热器和高温过热器之间。再热汽温的调节采用烟气挡板并设置事故喷水减温装置过热器之间。再热汽温的调节采用烟气挡板并设置事故喷水减温装置,事故喷水减温装置装在再热器进口的管道中。事故喷水减温装置装在再热器进口的管道中。热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程五、360级型火焰锅炉 360级型火焰锅炉是我国湖南岳阳电厂引进的

21、亚临界自级型火焰锅炉是我国湖南岳阳电厂引进的亚临界自然循环锅炉。锅炉整体布置如图然循环锅炉。锅炉整体布置如图1-8。沿烟气流程布置屏式过热器、。沿烟气流程布置屏式过热器、高温过热器，水平烟道中布置高、低温再热器（即再热器为单级布高温过热器，水平烟道中布置高、低温再热器（即再热器为单级布置），尾部竖井烟道中布置低温过热器和省煤器。过热汽温调节采用置），尾部竖井烟道中布置低温过热器和省煤器。过热汽温调节采用两级喷水减温，再热汽温调节采用炉底供热风的方式。炉底注入热风两级喷水减温，再热汽温调节采用炉底供热风的方式。炉底注入热风还可以使冷灰斗区域的炉渣凝聚体积减小，以利于排渣和减轻受热面还可以使冷灰斗

22、区域的炉渣凝聚体积减小，以利于排渣和减轻受热面的磨损。的磨损。热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程六、 600控制循环锅炉 哈尔滨锅炉厂采用技术设计制造的哈尔滨锅炉厂采用技术设计制造的600亚临界控制循环锅炉，亚临界控制循环锅炉，采用四角燃烧，摆动式直流燃烧器调温方式。炉膛宽、深、高度分别采用四角燃烧，摆动式直流燃烧器调温方式。炉膛宽、深、高度分别为为18.542m、16.432m、65.354m。燃用烟煤，炉膛断面热强度为燃用烟煤，炉膛断面热强度为20.304106kJ/(m2h) ，炉膛容积热强，炉膛容积热强度为度为346.5103kJ/(m3h) 。热能与动力工程热能

23、与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程七、低倍率循环锅炉 1、水循环系统水循环系统采用低倍率循环方式，循环倍率为水循环系统采用低倍率循环方式，循环倍率为1.251.251.41.4。汽水流程。汽水流程设置为两个独立的流路，每个流路设一组汽水分离器。设置为两个独立的流路，每个流路设一组汽水分离器。水冷壁出口的水冷壁出口的汽水混合物进入汽水分离器，分离器分离出来的水经循环泵加压后，汽水混合物进入汽水分离器，分离器分离出来的水经循环泵加压后，送入三通混合器。分离器分离出来的饱和蒸汽进入一级过热器。给水送入三通混合器。分离器分离出来的饱和蒸汽进入一级过热器。给水经省煤器加热

24、后，通过三通混合器，与来自分离器出口的饱和水混合经省煤器加热后，通过三通混合器，与来自分离器出口的饱和水混合后，进入水冷壁。后，进入水冷壁。热能与动力工程热能与动力工程 2、塔型布置锅炉的主要特点(1)(1) 过热器和再热器水平布置，易于疏水，可减轻停炉过热器和再热器水平布置，易于疏水，可减轻停炉 后因蒸汽凝结导致的管子内壁腐蚀，并且在启动过后因蒸汽凝结导致的管子内壁腐蚀，并且在启动过 程中不会造成水塞。程中不会造成水塞。 （2 2） 烟气向上流动过程中，大颗粒的飞灰受重力作用，灰烟气向上流动过程中，大颗粒的飞灰受重力作用，灰 粒速度低于气流速度，粒速度低于气流速度， （3 3） 占地面积小，但锅炉高度提高，安装、运行、检修费占地面积小，但锅炉高度提高，安装、运行