电站锅炉原理

1、电站锅炉原理锅炉原理锅炉原理 本章结构本章结构v 锅炉简介锅炉简介v 锅炉机组的工作过程锅炉机组的工作过程v 锅炉的容量和参数锅炉的容量和参数v 锅炉的分类锅炉的分类v 亚临界锅炉亚临界锅炉v 超临界锅炉超临界锅炉锅炉利用燃料燃烧释放的热能加热给水，获利用燃料燃烧释放的热能加热给水，获得规定参数（温度、压力）和品质的蒸得规定参数（温度、压力）和品质的蒸汽的设备汽的设备是进行燃料燃烧、热量传递和水汽化过是进行燃料燃烧、热量传递和水汽化过程的综合装置，程的综合装置，是火力发电厂的三大主要设备之一；是火力发电厂的三大主要设备之一；（锅炉，汽机，发电机）（锅炉，汽机，发电机）1 1、锅炉简介、锅炉简介

2、锅炉制造国外主要产商：国外主要产商： B&W， ABB， CE， Alstom， Fosterwheeler, 三凌，日立，西门子三凌，日立，西门子国内：国内： 哈锅、东锅、上锅、武汉、北京、杭州、哈锅、东锅、上锅、武汉、北京、杭州、济南、无锡济南、无锡建国初，建国初，1200 g/(kWh) 煤耗高的原因之一：煤耗高的原因之一：热电联产比例小热电联产比例小技术水平（煤耗）技术水平（煤耗）我国电力的平均供电煤耗，从我国电力的平均供电煤耗，从19901990年的年的427g/(kWh)427g/(kWh)下降到下降到19951995年的年的412g/(kWh)412g/(kWh)，仍比世

3、界先进国家，仍比世界先进国家高高8080多多g/(kWg/(kWh)h)。 2007年为年为357 /(kWh)，2、锅炉机组的工作过程、锅炉机组的工作过程锅炉的组成锅炉的组成(炉内、锅内炉内、锅内)锅炉虽是一个整体，但从功能上可分成锅炉虽是一个整体，但从功能上可分成“炉侧炉侧”、“锅侧锅侧”炉炉煤、空气煤、空气 烟、烟、飞灰、炉渣飞灰、炉渣制粉系统制粉系统燃烧系统燃烧系统风烟系统风烟系统水、汽水、汽锅锅汽水系统汽水系统除渣除灰清灰除渣除灰清灰 系系统统电厂锅炉布置图炉侧的工作过程炉侧的工作过程1、制粉系统、制粉系统燃料输送燃料输送碎煤机碎煤机除铁器除铁器原煤斗原煤斗 磨煤机磨煤机煤粉煤粉 一

4、次风输送煤粉通过燃烧器进入炉内一次风输送煤粉通过燃烧器进入炉内2、风烟系统、风烟系统送风机：送风机： 二次风；二次风；一次风机：一次风机： 一次风；一次风；引风机：烟气引风机：烟气空气预热器：利用烟气加热冷空气空气预热器：利用烟气加热冷空气3、燃烧系统、燃烧系统点火装置点火装置 燃烧器燃烧器 一次风挡板一次风挡板 二次风风箱挡板等二次风风箱挡板等燃烧器为主要设备，组织合理空气动力场，确保燃烧器为主要设备，组织合理空气动力场，确保燃料顺利着火、稳定燃烧、充分燃尽。燃料顺利着火、稳定燃烧、充分燃尽。 空气空气 煤煤 飞灰飞灰+灰渣灰渣 烟气烟气化学能化学能 热能热能4、除渣、除灰、清灰系统、除渣、

5、除灰、清灰系统捞渣机、电除捞渣机、电除 尘、吹灰枪等尘、吹灰枪等锅侧的工作过程锅侧的工作过程5、汽水系统、汽水系统汽包炉：省煤器汽包炉：省煤器汽包汽包水冷壁水冷壁过热器过热器汽轮机汽轮机再热冷段再热冷段再热器再热器汽轮机汽轮机预热、汽化、过热预热、汽化、过热工质水工质水水蒸汽水蒸汽烟气烟气 水、水蒸汽水、水蒸汽热量的传递热量的传递直流炉：省煤器直流炉：省煤器水冷壁水冷壁启动分离器启动分离器过热器过热器汽轮机汽轮机水冷壁：蒸发受热面，包围火焰形成炉膛水冷壁：蒸发受热面，包围火焰形成炉膛过热器：过热，悬挂于炉膛上方或烟道内过热器：过热，悬挂于炉膛上方或烟道内再热器：过热，悬挂于炉膛上方或烟道内再热

6、器：过热，悬挂于炉膛上方或烟道内省煤器：预热作用，吊装在尾部烟道内省煤器：预热作用，吊装在尾部烟道内带一次再热的朗肯循环带一次再热的朗肯循环本体与辅机本体与辅机锅炉本体：锅炉的汽包、水冷壁、过热器、锅炉本体：锅炉的汽包、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空预、燃烧器、排渣装再热器、省煤器、空预、燃烧器、排渣装置以及相应的连接管道构架炉墙等构成的置以及相应的连接管道构架炉墙等构成的整体。整体。悬挂在钢梁上，向下膨胀悬挂在钢梁上，向下膨胀辅机：送风机、引风机、磨煤机、除尘器辅机：送风机、引风机、磨煤机、除尘器等等锅炉容量锅炉容量：即蒸发量，锅炉每小时产生：即蒸发量，锅炉每小时产生的蒸汽量，的蒸汽量，

7、kg/h，t/h。如。如1025t/h等等额定蒸发量（额定蒸发量（ BRL ）：在额定的蒸汽参：在额定的蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，并数，额定给水温度和使用设计燃料，并保证热效率时所规定的蒸发量；保证热效率时所规定的蒸发量；kg/h,t/h最大连续蒸发量（最大连续蒸发量（BMCR） ：在额定的：在额定的蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期运行所达到的最大的蒸发量料，长期运行所达到的最大的蒸发量, kg/h, t/h3、锅炉的容量和参数、锅炉的容量和参数 锅炉参数锅炉参数编号编号HG 2008 / 18.2 - HM3制造厂制造厂 蒸发量蒸发量t

8、/h 额定压力额定压力MPa 煤种煤种 SG 220 50MW 高压高压 褐煤褐煤DG 410 100MW 高压高压 烟煤烟煤WG 670 200MW 超高压超高压 无烟煤无烟煤国外国外 1000 300MW 亚临界亚临界 表表1-1 中国电站锅炉的蒸汽参数及容量中国电站锅炉的蒸汽参数及容量蒸汽压力蒸汽压力蒸汽温度蒸汽温度给水温度给水温度MCR发电功率发电功率MPat/hMW9.9540205225220,41050,10013.8540/540220250420,670125,20016.818.6540/54025028010252008300,60017.5540/54025510251

9、650300,50025.4541/546286190060025545/54526727716502650500,800锅炉的蒸汽参数：额定蒸汽压力、额定蒸汽温度锅炉的蒸汽参数：额定蒸汽压力、额定蒸汽温度表表1-2 亚临界压力自然、控制循环锅炉参数亚临界压力自然、控制循环锅炉参数机组功率300300300600600MWMWMWMWMWMW循环方式自然循环控制循环自然循环自然循环控制循环过热蒸汽流量 MCR1025102510252026.82008再热蒸汽流量，t/h860834.8823.81704.21634过热蒸汽压力，MPa18.218.318.318.1918.22再热蒸汽压力，

10、MPa4/3.793.83/3.623.82/3.664.176/4.33.49/3.31续表1-2 亚临界压力自然循环及控制循环锅炉的容量和参数机组功率300300300600600MWMWMWMWMWMW过热蒸汽温度，540541540540.6540.6再热蒸汽温度，330/540322/541316/540313/540313.3/540.6给水温度，276281278276278.33燃煤量，t/h136.61139.89122.6264.4269.9燃烧方式四角燃烧四角燃烧对冲燃烧对冲燃烧四角燃烧00300530 00300530 锅炉原理锅炉原理 第一章第一章 概述概述 第三节第

11、三节 锅炉的容量、参数及其分类锅炉的容量、参数及其分类表表1-3 超临界压力直流锅炉超临界压力直流锅炉及低倍率循环锅炉的容量和参数及低倍率循环锅炉的容量和参数机组功率，MW600500800500过热蒸汽流量 MCR1900165026501650再热蒸汽流量，t/h161314812151.51481过热蒸汽压力，MPa25.4252517.46再热蒸汽压力，MPa4.77/4.574.15/3.93.86/3.624.21/4过热蒸汽温度，541545545540续表续表1-3 超临界压力直流锅炉超临界压力直流锅炉及低倍率循环锅炉的容量和参数及低倍率循环锅炉的容量和参数机组功率，MW600

12、500800500再热蒸汽温度，338/566295/545283/545333/540给水温度，286270277255燃煤量，t/h-208336.5-燃烧方式四角燃烧对冲燃烧对冲燃烧对冲燃烧水冷壁型式螺旋管圈垂直管屏垂直管屏垂直管屏表表1-4 国外超临界参数机组的发展方向国外超临界参数机组的发展方向主蒸汽压力，bar290305335400主蒸汽温度，582582610700再热蒸汽压力，bar807493112再热蒸汽温度，580600630720循环热效率，%4749505255电站锅炉原理4、锅炉分类、锅炉分类一、按用途分电站锅炉：产生的蒸汽用于发电电站锅炉：产生的蒸汽用于发电工业

13、锅炉：蒸汽主要用于工业企业生产工业锅炉：蒸汽主要用于工业企业生产工艺过程以及采暖和生活用工艺过程以及采暖和生活用热水锅炉：产生热水，供热，取暖、制热水锅炉：产生热水，供热，取暖、制冷和生活用冷和生活用二、按锅炉容量分类依据发展状况在变化，目前：依据发展状况在变化，目前：大型锅炉：大型锅炉： 通常指通常指300MW(1000t/h)以上以上, 目前主流目前主流 为为20003000t/h容量容量 最大单机容量有约最大单机容量有约4000t/h(前苏联）前苏联）中型锅炉中型锅炉小型锅炉：小于小型锅炉：小于65t/h三、按蒸汽压力分类低压锅炉：低压锅炉：2.45 MPa中压锅炉：中压锅炉：2.944

14、.9 MPa高压锅炉：高压锅炉： 7.8410.8 MPa超高压锅炉：超高压锅炉：11.814.7 MPa亚临界压力锅炉：亚临界压力锅炉： 15.719.6 MPa超临界压力锅炉：绝对压力大于超临界压力锅炉：绝对压力大于22.1MPa超超临界压力锅炉：超超临界压力锅炉：27 MPa以上以上四、按燃烧方式分类 火床炉火床炉 煤粉炉煤粉炉 旋风炉旋风炉 流化床锅炉流化床锅炉火床炉 固体燃料以一定厚度分布在炉排上进行燃烧的方式固体燃料以一定厚度分布在炉排上进行燃烧的方式 用火床燃烧方式来组织燃烧的锅炉用火床燃烧方式来组织燃烧的锅炉- -链条炉、人工炉、炉排链条炉、人工炉、炉排炉等炉等 炉排结构复杂，

15、体积大，金属耗量大，热效率偏低，不易炉排结构复杂，体积大，金属耗量大，热效率偏低，不易放大，污染排放严重放大，污染排放严重链条炉煤粉炉火室燃烧方式：燃料以粉状、雾状或气态随同火室燃烧方式：燃料以粉状、雾状或气态随同空气喷入燃烧室中进行燃烧的方式空气喷入燃烧室中进行燃烧的方式细颗粒燃料随空气细颗粒燃料随空气-烟气流作连续运动，连续烟气流作连续运动，连续流过燃烧空间，在悬浮状态下着火燃烧、燃烬流过燃烧空间，在悬浮状态下着火燃烧、燃烬典型的煤粉炉 效率高，体积小，易大型化效率高，体积小，易大型化 燃料适应性差，需燃料适应性差，需FGD，负荷调节稍差负荷调节稍差旋风炉 燃料和空气在高温旋风燃料和空气在

16、高温旋风筒内高速旋转，细颗粒筒内高速旋转，细颗粒在筒内燃烧，粗颗粒被在筒内燃烧，粗颗粒被甩向壁面液态渣膜上燃甩向壁面液态渣膜上燃烧的方式烧的方式 效率高，体积小，不需效率高，体积小，不需粉煤机粉煤机 负荷调节范围小，温度负荷调节范围小，温度高，有些燃料不适合，高，有些燃料不适合，NOxNOx高高流化床锅炉 燃料颗粒在大于临界风速的燃料颗粒在大于临界风速的空气流下，在流化床内呈流空气流下，在流化床内呈流化状态的燃烧方式化状态的燃烧方式 流态化：固体颗粒在与流动流态化：固体颗粒在与流动着的流体混合后，能像流体着的流体混合后，能像流体那样自由流动的现象那样自由流动的现象 鼓泡流化床和循环流化床锅鼓泡

17、流化床和循环流化床锅炉炉 燃料适应广，炉内脱硫，低燃料适应广，炉内脱硫，低氮氧化物，负荷调节好氮氧化物，负荷调节好 磨损问题，目前大型化不够磨损问题，目前大型化不够CFB锅炉发电厂典型的循环流化床锅炉五、按蒸发受热面内 工质流动来分自然循环锅炉自然循环锅炉强制循环锅炉强制循环锅炉直流锅炉直流锅炉复合循环锅炉复合循环锅炉1)有一个较大的汽包有一个较大的汽包金属消耗量大金属消耗量大；2)热应力热应力机组启、停限制，时间长；机组启、停限制，时间长；3)流动特性简单流动特性简单运行容易掌握、可靠。运行容易掌握、可靠。自然循环锅炉的特点自然循环锅炉的特点 随着锅炉压力的提高，水汽密度差减小，自随着锅炉压

18、力的提高，水汽密度差减小，自然循环的可靠性降低然循环的可靠性降低加装加装强制循环泵强制循环泵强制流动强制流动1)汽包直径、壁厚减小；汽包直径、壁厚减小；2)提升了机组升降负荷速度，缩短了提升了机组升降负荷速度，缩短了启、停时间；启、停时间；3)水循环更加可靠；水循环更加可靠；4)强制循环泵工作于高温、高压下强制循环泵工作于高温、高压下昂贵。昂贵。强制循环锅炉强制循环锅炉(包括控制循环锅炉包括控制循环锅炉) 的特点的特点1)无汽包；无汽包；2)对负荷变化对负荷变化 敏感，防止膜态沸腾等因敏感，防止膜态沸腾等因素素对控制要求高对控制要求高；3)启停快启停快(冷炉点火后冷炉点火后40分钟就可供给额分

19、钟就可供给额定压力和温度的蒸汽，而自然循环锅定压力和温度的蒸汽，而自然循环锅炉则大约需炉则大约需24 小时小时)；4)对给水品质要求高。对给水品质要求高。直流锅炉的特点直流锅炉的特点自然循环锅炉自然循环锅炉 蒸发受热面内工质依靠下降管蒸发受热面内工质依靠下降管内水与上升管内的汽水混合物内水与上升管内的汽水混合物的密度差所产生的压力差进行的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉循环的锅炉 压力越低，越可靠压力越低，越可靠 可以应用到亚临界锅炉可以应用到亚临界锅炉 具有汽包，金属消耗量增大具有汽包，金属消耗量增大自然循环的煤粉锅炉强制循环锅炉 压力的升高，使汽水密度压力的升高，使汽水密度差非常小，自然

20、循环不可差非常小，自然循环不可能能 借助循环泵使汽水混合物借助循环泵使汽水混合物循环循环强制循环煤粉锅炉循环泵直流锅炉n接近临界压力（接近临界压力（22.1222.12MPa)MPa)或超临界压力时或超临界压力时, ,汽汽水混合物密度几乎一样，汽水分离很难实现，水混合物密度几乎一样，汽水分离很难实现，只能采用直流锅炉只能采用直流锅炉n没有汽包没有汽包直流锅炉复合循环锅炉依靠锅炉水循环泵将蒸发受热面出口的部分依靠锅炉水循环泵将蒸发受热面出口的部分或全部工质进行再循环的锅炉或全部工质进行再循环的锅炉是由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展起来是由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展起来的锅炉的锅炉六、按锅炉排渣的相态分类固态排渣锅炉（低于灰熔点运行，是目前的主固态排渣锅炉（低于灰熔点运行，是目前的主流）流）液态排渣锅炉（高于灰熔点运行，如旋风炉等）液态排渣锅炉（高于灰熔点运行，如旋风炉等）液态排渣炉