锅炉相关知识培训

1、徐志海徐志海2014年年9月月5日日2 锅炉是利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质(主要是水)加热到一定温度和压力的换热设备。通常意义的锅炉中一般要实现下述过程通常意义的锅炉中一般要实现下述过程 燃烧燃烧 热交换热交换 燃料的化学能燃料的化学能 烟气的热能烟气的热能 蒸汽蒸汽(或热水或热水)的热能的热能锅炉；汽轮机；发电机锅炉；汽轮机；发电机789230 额定蒸发量额定蒸发量 在额定给水温度、使用设计燃料和额定蒸汽参数，保证热效率时所规定的蒸发量，单位为T/h（或Kg/s） 最大连续蒸发量（对大型锅炉）最大连续蒸发量（对大型锅炉） 在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续

2、运行时所能达到的最大蒸发量，单位为T/h（或Kg/s ） 供热量（工业热水锅炉）供热量（工业热水锅炉） 单位为KW（或Kcal/h）。 蒸汽锅炉的额定参数蒸汽锅炉的额定参数 在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出 口蒸汽参数，包括额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是MPa；额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度)，单位是0C。 热水锅炉的额定参数热水锅炉的额定参数 锅炉出口热水的压力和温度，单位分别是MPa和0C 10（二）锅炉安全、经济性指标（二）锅炉安全、经济性指标 连续运行小时数 两次检修之间的运行小时数（5000 h ） 可用率 （总运行小时数 + 总备用小时数）/ 统计

3、期间总小时数（一年） （90%） 事故率 总事故停炉小时数/（总运行小时数 + 事故停炉小时数）（2%）运行安全性指标：运行安全性指标：11经济性指标：经济性指标：锅炉热效率锅炉热效率 gl =（ Q 1 / Q r ）100， % 式中式中 Q 1 锅炉有效利用热锅炉有效利用热 Q r 锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量（大容量电站锅炉大于（大容量电站锅炉大于90%；工业锅炉约；工业锅炉约6080%）锅炉有害物质排放物：锅炉有害物质排放物：锅炉燃烧产生的污染物主要有锅炉燃烧产生的污染物主要有：烟雾、粉尘等2soxNOCO2CO / 设计次序 燃料代号 额

4、定蒸汽压力 额定蒸发量 制造厂代号例例 DGJ-75/3.82-IV2 东方锅炉厂制造, 额定蒸发量75t/h， 额定蒸汽压力 3.82Mpa 秸杆锅炉 （第二次设计） . .国内主要的锅炉生产厂家：国内主要的锅炉生产厂家：排名排名厂家名称厂家名称所在地所在地产值产值备注备注1哈尔滨锅炉厂黑龙江108.39亿产值最大2东方锅炉厂四川100亿最老牌3上海锅炉厂上海4武汉锅炉厂湖北35亿5北京巴威锅炉厂北京6杭州锅炉厂浙江7无锡锅炉厂江苏8济南锅炉厂山东9四川锅炉厂四川3.2亿15火电厂三大主机之一，火室燃烧。生产高温高压蒸气，适用各种燃料，热效率高、受热面复杂，向大容量、高参数发展。适于各行业，

5、火床燃烧，热效率低，容量较小。生产蒸汽（或热水）供给工业和民用所需热能，或通过蒸汽动力机械转换为机械能。 作为船舶动力，体积小，重量轻，启停方便，变负荷能力强。一般采用低中压参数，炉膛容积热负荷高，水循环高度小的燃油锅炉。居民生活所需的蒸汽或热水之用。（四）锅（四）锅 炉炉 分类分类 19我国电站锅炉参数、容量3001025；1000250280540/54016.7125；200420670220250540/54013.750；100220；4102052255409.86；122535；651301451551651754503.88201054002.5蒸汽温度给水温度蒸汽压力发电功率

6、MW容 量 （t/h)参 数300；6001025；2008260290540/54017.5216.按按锅炉燃烧方式分锅炉燃烧方式分： 层层燃炉、室燃炉、燃炉、室燃炉、 流化床炉、旋风炉流化床炉、旋风炉 方式 层燃炉 室燃炉 流化床炉 旋风炉燃料 块状 粉状、雾状、气态 固体颗粒 固体颗粒22层燃炉层燃炉：煤块在炉排上燃烧，燃烧所需空气从炉排低下送入。 炉排在旋转。旋风炉旋风炉：燃料和空气在高温旋风筒内高速旋转，细小的燃料颗粒 在其中悬浮燃烧，较大的颗粒被抛向筒壁液态渣膜上进行燃烧。流化床炉流化床炉：固体燃料在高速气流作用下，在布风板上的床料层 上下翻滚，呈流化状态燃烧。室燃炉室燃炉：燃料以

7、粉状、雾状或气态随空气喷入炉膛，悬浮燃烧。23 按锅炉蒸发受热面中工质流动方式分：按锅炉蒸发受热面中工质流动方式分： 自然循环汽包锅炉自然循环汽包锅炉 具有汽包，利用下降管和上升管（水冷壁）中工质密度差产生工质循环。循环倍率循环倍率(?)约为410，是亚临界压力以下锅炉的主要形式。 汽包汽包 具有汽包和循环泵，利用循环回路中工质密度差和循环泵压头使工质循环。循环倍率循环倍率约为35，只能在临界压力以下应用。泵汽包联箱下降管受热面24直流锅炉直流锅炉 无汽包，给水靠无汽包，给水靠给给水泵压头水泵压头一次通过一次通过各受热面产生蒸汽各受热面产生蒸汽，循环倍率约为循环倍率约为1，可，可在高压以上任何

8、压在高压以上任何压力下应用力下应用 低倍率循环锅炉低倍率循环锅炉 无汽包，具有无汽包，具有汽水分离汽水分离器器和和再循环泵再循环泵，靠再循靠再循环泵实现工质再循环环泵实现工质再循环,循循环倍率约为环倍率约为1.22，多，多用于亚临界压力用于亚临界压力泵汽包联箱下降管受热面25 自然循环锅炉的优点是可以将汽包内含杂质浓度较高的水连续排去一部分(连续排污),还可以在水冷壁下部定期放水,除去沉淀的水渣(定期排污),对给水质量要求稍低,自动调节系统较简单.目前我国火电厂采用的锅炉绝大部分是自然循环锅炉. 锅炉的汽压越高,饱和蒸汽与饱和水的比重就越接近,使炉水自然循环的动力也越小.如果设计,运行不当,就

9、容易发生水循环不良,引发爆管管事故.一般汽压超过16.6MPa(170大气压)时不宜采用此种锅炉.直流锅炉的特点是没有汽包,水在给水泵的下,一直流过锅炉的蒸发部分,不往返循环,如图2-5所示. 直流锅炉的优点是没有汽包,比较容易制造,钢材耗量少,缺点是不能排污,对水质要求高,自动调节也比较复杂.直流锅炉可用于任何蒸汽参数参数,特别适用于超高压以上的电厂.26工质吸热量分配比例比例汽压汽温加热蒸发过热1.3350105270814.372.413.33.9450150269717.662.619.89.9540215252220.449.63013.8540240277720.536.229.6

10、MPa摄氏度摄氏度Kj/Kg参数给水温度总焓补水率1.5% （五）电站（五）电站锅炉的基本结构锅炉的基本结构 图21 电站锅炉及其辅助设备系统简图煤斗；给煤机；磨煤机；空气预热器；排粉风机；燃烧器；炉膛；水冷壁；屏式过热器；高温过热器；低温过热器；省煤器；除尘器；吸风机； 烟囱；送风机；锅筒；下降管；顶棚过热器；排渣室 21536620718178191091116413121214153031 燃料燃烧过程的四个阶段：燃料燃烧过程的四个阶段： 预热干燥阶段预热干燥阶段 加热、析出水分，大量吸热； 挥发份析出阶段挥发份析出阶段 CmHn、CO、H2等可燃气体析出，少量吸热；着火、燃烧阶段着火、

11、燃烧阶段 挥发份首先燃烧，造成高温促使碳着火燃 烧，大量放热；燃尽阶段燃尽阶段 碳粒燃尽形成灰渣，少量放热。 锅炉受热面锅炉受热面：是吸收炉内热量来加热工质的表面式换热器。主要包括蒸发受热面（包括水冷壁、对流管束）、过热器、再热器、省煤器及空气预热器。以完成水的加热、蒸发和过热，蒸汽的再热及空气的预热。蒸发受热面过热器再热器空气预热器水蒸汽空气水冷壁对流管束凝渣管束辐射对流对流对流对流辐射省煤器水对流： 蒸发受热面是指工质在其中吸热、汽化的受热面。主要是指敷设在炉膛四周炉墙上的水冷壁，用以吸收炉膛中的辐射热。为了降低炉膛出口温度，保护炉墙、防止炉壁结渣。 现代大型锅炉的水冷壁已成为锅炉的主要受

12、热面，因为炉内温度高，水冷壁吸收辐射热的能力很强，这样可减少受热面积，节约钢材；同时可降低高温，保护炉墙和防止结渣。1、磨煤设备、磨煤设备： 煤粉制备的主要设备。 （1）筒式钢球磨煤机。 （2）中速磨煤机 立磨。 （3）高速磨煤机 风扇磨煤机。 2 2、煤粉燃烧装置、煤粉燃烧装置 煤粉燃烧器、点火装置、炉膛。（1）煤粉燃烧器 旋流煤粉燃烧器（1）煤粉燃烧器 直流煤粉燃烧器（2 2）点火装置）点火装置 三组点火：气油煤粉 二级点火：油煤粉常用的电器点火器： 电火花点火器：常用于大、中型锅炉的三级点火系统 电弧点火器：多用于二级点火系统 高能点火器：用于二级点火系统（3 3）炉膛）炉膛 供煤粉燃烧

13、的空间。旋流燃烧器的炉膛旋流燃烧器的炉膛的空气动力特性直流燃烧器的炉膛切向燃烧：切向燃烧：直流燃烧器布置在炉膛的四角，其出口气流的集合轴线射向炉膛中心的一个假想切圆。切向燃烧方式：1、单切圆布置：四角燃烧器一、二次风口的几何轴线相切于炉膛中心同一个圆。见图a。2、两角对冲：两角相切或一次风对冲，二次风切圆。见图b3、双切圆布置：四角一、二次风口相切于不同直径的圆或对角燃烧器各自相切于不同直径的圆。见图c。4、八向或六向切圆图布置：如采用风扇磨煤机时，就将磨煤机沿炉膛四周布置。 见图d5、双炉膛切圆布置：两炉膛内气流旋转方向相反，大容量锅炉有时采用该布置。见图e。现代光管水冷壁的结构特点：现代光

14、管水冷壁的结构特点：1、水冷壁管紧密排列，管间节距S与管子外径d之比为11.1之间；2、广泛采用敷管式炉墙，水冷壁一半埋入炉墙，s/d一般为11.05。优点是：炉墙温度较低，可做成薄而轻的护墙；节省高温耐火材料和保温材料；锅炉重量轻，简化水冷壁炉墙的悬吊结构。膜式水冷壁膜式水冷壁现代大中型锅炉普遍采用膜式水冷壁。由鳍片管焊接而成。鳍片管型式：钢成直接轧制，称轧制鳍片管 在光管之间焊接扁钢制成，称焊接鳍 片管。结构特点：1、管间节距S与管子外径d之比为1.21.5之间；2、炉膛具有很好的气密性，减少漏风。3、对炉墙具有保护作用。4、相同的炉墙面积下，幅射 自然循环锅炉的循环回路包括若干根不受热的

15、下降管、接受炉内辐射热的水冷壁管，上部与汽包连接，并固定在钢架上，下部与下联箱连接,可自由膨胀。汽包中的炉水自下降管经下联箱引入水冷壁，炉水在水冷壁中接受炉内高温烟气的辐射热以形成汽水混合物并沿水冷壁上升到汽包，以形成自然保护循环回路。 汽包汽包： 汽包是自然循环锅炉和强制循环锅炉的重要受压部件。汽包主要作用： 1、汽包是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，保证锅炉水循环； 2、汽包是蒸汽通道与水通道的交汇点。汽包内装有汽水分离器、连续排污装置等，用以汽水分离，保证蒸汽品质； 3、汽包内保持一定水量，具有一定储热能力，有利于运行调节； 4、汽包筒体上安装有压力表、水位表、事故防水阀、安全阀

16、等，以控制汽包压力、监视汽包水位，保证锅炉安全工作。（一）（一）过热器的型式及特点：过热器的型式及特点： 过热器的作用：将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，增加蒸汽的做功能力。 过热器、一般布置过热器、一般布置在高温烟道，管外烟气及管内工质温度高、蒸汽的换热系数小，冷却能力差，其壁温是锅炉受热面中最高的。易发生管壁超温、管间工质热偏差及高温腐蚀。工作条件最为恶劣。 过热器的型式过热器的型式对流式 布置于锅炉的水平烟道或尾部竖井中，主要吸收烟气的对流放热量。半辐射式 炉膛出口烟窗，称为屏式受热面辐射式 炉膛顶部，称为顶棚受热面；或炉膛内壁，称为墙式受热面。 辐射式受热面的采用利于改善汽温特性，降低金属耗量

17、。 1 1、对流过热器对流过热器的型的型式式对流式过（再热器）由蛇形管组成，其进出口分别用联箱连接。对流式过（再热器）由蛇形管组成，其进出口分别用联箱连接。 2 2、辐射过热器辐射过热器的型的型式式辐射过（再热器）主要以吸收炉膛辐射过（再热器）主要以吸收炉膛辐射热为主。辐射热为主。结构型式：屏式、墙式结构型式：屏式、墙式屏式过热器（再热器）：一般布置屏式过热器（再热器）：一般布置在炉膛上部，横向节距较大，通常在炉膛上部，横向节距较大，通常称为前屏，作用主要是降低炉膛出称为前屏，作用主要是降低炉膛出口烟温，减少烟气扰动和旋转，改口烟温，减少烟气扰动和旋转，改善过热蒸汽或再热蒸汽的汽温特性。善过热

18、蒸汽或再热蒸汽的汽温特性。半辐射过热器（再热器）：布置在半辐射过热器（再热器）：布置在炉膛出口处，吸收炉膛中辐射热和炉膛出口处，吸收炉膛中辐射热和烟气的对流热，对流和辐射的份额烟气的对流热，对流和辐射的份额与所布置的位置和节距有关。与所布置的位置和节距有关。屏式过热器屏式过热器 3 3、壁式、壁式过热器过热器的型的型式式辐射过（再热器）主要以吸收炉膛辐射热为主。辐射过（再热器）主要以吸收炉膛辐射热为主。结构型式结构型式：（：（1 1）1 1紧贴炉墙和水冷壁管相间布置，多用于控制循环锅炉；紧贴炉墙和水冷壁管相间布置，多用于控制循环锅炉；（2 2）附着在水冷壁管上，将水冷壁管遮盖，水冷壁被遮盖部人

19、不吸收热，）附着在水冷壁管上，将水冷壁管遮盖，水冷壁被遮盖部人不吸收热，多用于自然循环锅炉。多用于自然循环锅炉。可以仅布置在炉膛上部，也可以沿炉膛全高度布置。可以仅布置在炉膛上部，也可以沿炉膛全高度布置。 省煤器和空气预热器布置在对流烟道最后的低烟温区，利用烟气的余热加热给水和燃料燃烧所需的空气，提高系统热效率。 1.加热给水，提高效率；2.减少蒸发受热面；3.降低汽包的温差热应力1.加热空气，利于着火和燃烧； 2.提高效率形式作用一般采用管式换热大多采用回转式蓄热换热器省煤器空气预热器尾部受热面工作特点：尾部受热面工作特点： 受热工质和烟气温度均较低，金属工作条件虽不像过热器那样恶劣，但易造

20、成低温腐蚀、磨损与积灰。1.流速；2.飞灰浓度烟气温度措施影响因素1.合理设计流速2.降低飞灰浓度3.加装防磨装置1.提高空气温度2.采用耐腐蚀材料3.降低过量空气系数飞灰磨损低温腐蚀部位省煤器较严重空气预热器较严重省煤器省煤器 利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉给水的设备。布置形式：一般布置在烟道内，吸收烟气的对流传热。作用：（1）节省燃料，降低烟气温度； （2）改善汽包的工作条件，减少汽包壁与给水之间的温差引起的热应力。 （3）降低锅炉造价。用省煤器这样的低温材料代替价格昂贵的高温水冷壁材料。省煤器布置形式省煤器布置形式 光管 鳍片管 膜片管 螺旋肋片管省煤器布置方式省煤器布置方式 卧式逆流布

21、置：水在蛇形管内自下由上流动，烟气在管外自上由下横向冲刷管壁。布置方式：纵向布置、横向布置空气预热器空气预热器 利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需要的空气的设备。布置形式：一般布置在烟道内，吸收烟气的对流传热。作用：（1）进一步降低排温温度，提高锅炉效率； （2）改善燃料的着火点与燃烧条件，降低不完全燃烧热损失。 （3）节省金属，降低造价。 （4）改善引风机的工作条件。空气预热器结构形式空气预热器结构形式（1）管式：应用很广。 优点：结构简单、制造方便，漏风量小（漏风率5%）。 缺点：体积大，耗材多。在670t/h锅炉以下采用较多。（2）回转式：大型锅炉采用 优点：结构紧凑、重量较轻。 缺

22、点：漏风量大（漏风率810%）、受热面易积灰。（3）板式： 漏风量大，金属耗量大，目前已不被采用。管式空气预热器管式空气预热器回转式空气预热器回转式空气预热器工作原理：工作原理：受热面回转式空气预热器的受热面为薄钢板制作而成的波形板，安装在可以旋转的圆筒形转子当中，随着转子的旋转而交替通过烟气流通区、空气流通区和密封区。受热面回转式空气预热器的受热面在经过烟气流通区时接受热量，而到空气流通区时释放热量，完成热传递。受热面回转式空气预热器的受热面每旋转一周，就是一次空气与烟气的热交换过程。受热面回转式空气预热器的转动部分为受热面，其重量较大，支撑的轴承负载也较重，因此对支撑轴承的要求较高。CFB

23、循环流化床锅炉燃烧室循环流化床锅炉燃烧室布风板.流化床锅炉燃烧室下部的炉篦称作布风板，布风板的主要作用有：（1）支撑炉内物料（2）合理分配一二次风，使通过布风板及风帽的一次风流化物料，使之达到良好的流化状态。布风板的结构设计、布置形式及风帽分布对锅炉燃烧、物料掺混、炉内传热都起着重要作用。对布风板的要求是：在保证布风均匀的条件下，布风板压降越低越好。布风板风帽 风帽的作用在于使进入流化床的空气产生第二次分流并具有一定动能，以减少初始气泡的生成和使底部粗颗粒产生强烈的扰动，壁面粗颗粒的沉积，减少冷渣含碳量损失。风帽还有产生足够的压降、均匀布风的作用。 尽管，风帽是循环流化床锅炉的一个小元件，但它直接影响炉床的布风，炉内气固两相流的动力特性以及锅炉安全经济运行。风帽炉内受热面炉内受热面水冷振动炉排炉与流化床比较循环流化床锅炉的优点燃料适应性广高燃烧效率高效脱硫低氮氧化物（NOX）排放高燃烧强度、炉膛截面积小便于负