第五章 锅炉设备

1、第五章第五章 锅炉设备锅炉设备第一节第一节 电厂锅炉概述电厂锅炉概述一、锅炉设备的整体布置及工作过程一、锅炉设备的整体布置及工作过程1 1、锅炉设备是火力发电厂的主要热力设备，其作用、锅炉设备是火力发电厂的主要热力设备，其作用是使燃料通过燃烧将其化学能转变为热能，并以热是使燃料通过燃烧将其化学能转变为热能，并以热能加热给水以生产具有一定温度和压力蒸汽。能加热给水以生产具有一定温度和压力蒸汽。2 2、锅炉设备是锅炉本体及其辅助设备的总称。、锅炉设备是锅炉本体及其辅助设备的总称。3 3、锅炉本体设备的组成：燃烧设备、蒸发设备、对、锅炉本体设备的组成：燃烧设备、蒸发设备、对流受热面、锅炉墙体构成的烟

2、道和钢架构件流受热面、锅炉墙体构成的烟道和钢架构件（1 1）、燃烧设备：燃烧室、燃烧器和点火装置）、燃烧设备：燃烧室、燃烧器和点火装置（2 2）、蒸汽设备：汽包、下降管、水冷壁）、蒸汽设备：汽包、下降管、水冷壁（3 3）、对流受热面：过热器、省煤器、空气预）、对流受热面：过热器、省煤器、空气预热器热器4 4、锅炉的辅助设备：通风设备、给水设备、燃、锅炉的辅助设备：通风设备、给水设备、燃料运输设备、制粉设备、除尘设备、锅炉辅件；料运输设备、制粉设备、除尘设备、锅炉辅件；具体的辅助设备：水泵、送风机、引风机、磨煤具体的辅助设备：水泵、送风机、引风机、磨煤机、除尘器、烟囱、灰渣泵、安全门、水位计等机

3、、除尘器、烟囱、灰渣泵、安全门、水位计等 锅炉的工作过程：锅炉的工作过程：1 1、煤、风、烟系统、煤、风、烟系统二二次次风风一一次次风风（1）一次风：）一次风：（2）二次风：）二次风：2、汽水系统、汽水系统二、锅炉设备的特性指标二、锅炉设备的特性指标1 1、锅炉容量（蒸发量）：锅炉在额定蒸汽参数、额、锅炉容量（蒸发量）：锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度和使用设计燃料时，每小时的最大连续定给水温度和使用设计燃料时，每小时的最大连续蒸发量蒸发量2 2、蒸汽参数：锅炉出口处的蒸汽压力和温度；额定、蒸汽参数：锅炉出口处的蒸汽压力和温度；额定蒸汽压力和额定蒸汽温度蒸汽压力和额定蒸汽温度3 3、给水温度：

4、锅炉在额定工况下，省煤器入口处的、给水温度：锅炉在额定工况下，省煤器入口处的水温。水温。4 4、锅炉效率：锅炉生产蒸汽的吸热量占锅炉输入燃、锅炉效率：锅炉生产蒸汽的吸热量占锅炉输入燃料热量的百分比。表明了燃料的有效利用程度料热量的百分比。表明了燃料的有效利用程度 一、锅炉的分类一、锅炉的分类1 1、按使用的燃料：燃煤炉、燃油炉、燃气炉、按使用的燃料：燃煤炉、燃油炉、燃气炉2 2、容量：大（、容量：大（300MW300MW）、中、小）、中、小3 3、蒸汽压力：低压（、蒸汽压力：低压（p2.45MPa2.45MPa）、中压）、中压（p2.942.944.90MPa4.90MPa）、高压）、高压（p

5、7.810.8MPa）、超高压超高压（p11.814.7MPa）、）、亚临界压力亚临界压力（p15.719.6MPa） 、超临界压力、超临界压力（p22.2MPa22.2MPa ) 、超超临界压力超超临界压力（p27MPa27MPa ) 4 4、水冷壁内工质的流动动力分：自然循环、水冷壁内工质的流动动力分：自然循环、强制循环、直流循环强制循环、直流循环5 5、燃烧方式：煤粉炉、层燃炉、旋风炉、硫、燃烧方式：煤粉炉、层燃炉、旋风炉、硫化床炉化床炉6 6、平衡通风负压锅炉（具有送风机和引风、平衡通风负压锅炉（具有送风机和引风机）；微正压锅炉：炉膛和烟道内的压力大于机）；微正压锅炉：炉膛和烟道内的压

6、力大于环境压力环境压力第二节第二节 燃料的成分及特性燃料的成分及特性一、煤的元素分析一、煤的元素分析对煤燃烧有影响的成分：碳对煤燃烧有影响的成分：碳C、氢、氢H、氧、氧O、氮、氮N、硫硫S、灰分、灰分A、水分、水分M可燃成分：碳可燃成分：碳C、氢、氢H、硫、硫S不可燃成分：氧不可燃成分：氧O、氮、氮N水分：内部水分和外部水分水分：内部水分和外部水分二、煤的工业分析成分二、煤的工业分析成分在实验室条件下分析的煤样：在实验室条件下分析的煤样：水分、挥发分、固定碳、灰分水分、挥发分、固定碳、灰分挥发分：煤在加热过程中有机质分解而析出的气挥发分：煤在加热过程中有机质分解而析出的气体物质体物质煤在失去水

7、分和挥发分后剩余部分即为焦炭，它煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦炭，它包括固定碳和灰分包括固定碳和灰分三、煤的主要特性指标三、煤的主要特性指标1、发热量：每千克收到基燃料完全燃烧时所放出、发热量：每千克收到基燃料完全燃烧时所放出的热量的热量2、挥发分：它是衡量煤是否好燃烧的依据，挥发、挥发分：它是衡量煤是否好燃烧的依据，挥发分越少煤越好，无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥分越少煤越好，无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤煤3、灰熔点：煤灰由固态转化为液态时的三个特征、灰熔点：煤灰由固态转化为液态时的三个特征温度来表示：灰锥变形温度、软化温度、液化温温度来表示：灰锥变形温度、软化温度、液化温度。度。第三

8、节第三节 煤粉及其制备系统煤粉及其制备系统一、煤粉的特性：煤粉细度（一、煤粉的特性：煤粉细度（1-300m）二、制粉系统二、制粉系统正压系统正压系统负压系统负压系统中速磨直吹式制粉系统中速磨直吹式制粉系统干燥剂送粉的中间储仓式制粉系统干燥剂送粉的中间储仓式制粉系统三、制粉设备三、制粉设备1 1、低速磨：（、低速磨：（151525r/min25r/min）中间储仓式制中间储仓式制粉系统粉系统2 2、中速磨：（、中速磨：（5050300r/min300r/min）磨制水分小磨制水分小易磨的煤易磨的煤3 3、高速磨：（、高速磨：（7507501500r/min1500r/min）磨制水分磨制水分大的

9、煤大的煤第四节第四节 煤粉燃烧及燃烧设备煤粉燃烧及燃烧设备一、煤粉气流的燃烧过程一、煤粉气流的燃烧过程1、燃烧：燃料中的可燃成份发生剧烈的氧化作用，并同、燃烧：燃料中的可燃成份发生剧烈的氧化作用，并同时放出大量热量的过程时放出大量热量的过程完全燃烧：无可燃气体和固态可燃成分完全燃烧：无可燃气体和固态可燃成分不完全燃烧：有不完全燃烧：有CO,H2;灰渣中有可燃颗粒灰渣中有可燃颗粒2、燃烧过程：、燃烧过程：（1）预热燃烧：将煤加热到着火点的这个过程）预热燃烧：将煤加热到着火点的这个过程（2）燃烧阶段：充分燃烧的过程）燃烧阶段：充分燃烧的过程（3）燃尽阶段：）燃尽阶段：二、过量空气系数二、过量空气系

10、数 =VrV0 =1.15-1.25三、分级燃烧的概念三、分级燃烧的概念分段送入空气，在燃料开始着火燃烧时，现送入分段送入空气，在燃料开始着火燃烧时，现送入较少的空气量，减少或抑制较少的空气量，减少或抑制NO的生成的生成四、煤粉燃烧器四、煤粉燃烧器作用：将所需燃用的煤粉气流和热风（一、二、作用：将所需燃用的煤粉气流和热风（一、二、三次风）送入炉膛，并且使一、二次风适时良好三次风）送入炉膛，并且使一、二次风适时良好地混合，保证燃料迅速着火、燃烧和燃尽，使火地混合，保证燃料迅速着火、燃烧和燃尽，使火焰充满炉膛。焰充满炉膛。轴向可调叶片旋流式燃烧器轴向可调叶片旋流式燃烧器直直流流式式燃燃烧烧器器第五

11、节第五节 锅炉受热面锅炉受热面锅炉受热面一般有省煤器、锅炉受热面一般有省煤器、水冷壁、过热器和再热器，水冷壁、过热器和再热器，完成水的预热、蒸发、过热完成水的预热、蒸发、过热和再热和再热一、水冷壁和水循环一、水冷壁和水循环水冷壁：下降管中流动的工水冷壁：下降管中流动的工质温度是饱和温度，比火焰质温度是饱和温度，比火焰温度低得多，所以炉壁受到温度低得多，所以炉壁受到有效的冷却而免于烧毁。有效的冷却而免于烧毁。1、自然循环锅炉的水冷壁、自然循环锅炉的水冷壁2、控制循环锅炉的水、控制循环锅炉的水冷壁（多次强制循环锅冷壁（多次强制循环锅炉）炉）在下联箱加装循环泵，在下联箱加装循环泵，主要用于亚临界压力

12、锅主要用于亚临界压力锅炉（炉（300MW机组）机组）3、直流锅炉的水冷壁、直流锅炉的水冷壁（一次强制循环锅炉）（一次强制循环锅炉）无汽包，多在亚临界压无汽包，多在亚临界压力以上采用力以上采用1 1、膜式水冷壁；、膜式水冷壁；2 2、混合器；、混合器；3 3、调解阀、调解阀4、三种炉型水冷壁的特点、三种炉型水冷壁的特点自然循环锅炉：自然循环锅炉：减少水循环回路的流动阻力，采用减少水循环回路的流动阻力，采用大直径集中下降管（大直径集中下降管（60mm）控制循环锅炉：控制循环锅炉：循环倍率较低，有循环泵克服流动循环倍率较低，有循环泵克服流动阻力，所以管径较小（阻力，所以管径较小（ 51mm），节约钢

13、材），节约钢材直流锅炉：直流锅炉：循环倍率为（水冷壁进口处的水流量循环倍率为（水冷壁进口处的水流量等于其出口处的蒸汽量），管径较小（等于其出口处的蒸汽量），管径较小（ 21mm ）过小制造和运行困难。过小制造和运行困难。、汽包（锅筒）、汽包（锅筒） 汽包布置在炉顶不受热的厚壁筒体容器。大型锅炉的汽包，汽包布置在炉顶不受热的厚壁筒体容器。大型锅炉的汽包，通常内直径为通常内直径为1.7m左右、长度与炉膛宽度基本相同。左右、长度与炉膛宽度基本相同。汽包的作用：汽包的作用：（1） 与下降管、水冷壁等构成水循环系统；与下降管、水冷壁等构成水循环系统；（2）接受省煤器来的给水，并向过热器输送饱和蒸汽；）接

14、受省煤器来的给水，并向过热器输送饱和蒸汽；（3）由于汽包内储存有一定数量的饱和水及汽，具有一定的）由于汽包内储存有一定数量的饱和水及汽，具有一定的蓄蓄 热能力，故可适应负荷的骤然变化，有利于锅炉的运行调热能力，故可适应负荷的骤然变化，有利于锅炉的运行调节；节；（4） 通过汽包内部几十个汽水分离旋风筒，进行汽水混和通过汽包内部几十个汽水分离旋风筒，进行汽水混和物的分离；物的分离；（5） 利用省煤器来的给水清洗蒸汽，降低蒸汽的含盐量，利用省煤器来的给水清洗蒸汽，降低蒸汽的含盐量，以输出洁净的饱和蒸汽。以输出洁净的饱和蒸汽。（6）汽包中有连续排污装置，以降低炉水中的含盐量。）汽包中有连续排污装置，以

15、降低炉水中的含盐量。二、过热器二、过热器 过热器是锅炉的过热受热面，其作用是将汽包引出的饱和过热器是锅炉的过热受热面，其作用是将汽包引出的饱和蒸汽加热成为具有一定过热度的过热蒸汽。过热器按与烟蒸汽加热成为具有一定过热度的过热蒸汽。过热器按与烟气的换热方式不同，可以分为如下三种：气的换热方式不同，可以分为如下三种： 1、对流过热器、对流过热器： 对流换热方式吸收烟气的热量对流换热方式吸收烟气的热量2、半辐射式过热器、半辐射式过热器：布置在炉膛出口的管屏群，一方面吸：布置在炉膛出口的管屏群，一方面吸收炉膛火焰的辐射热；另一方面吸收烟气通过时的对流热收炉膛火焰的辐射热；另一方面吸收烟气通过时的对流热

16、3、辐射式过热器：、辐射式过热器：直接吸收炉膛火焰辐射热直接吸收炉膛火焰辐射热过热器布置在高温区，管内流过的工质温度高，过热过热器布置在高温区，管内流过的工质温度高，过热材料一般为价格昂贵的优质耐热的热合金刚。材料一般为价格昂贵的优质耐热的热合金刚。三、再热器三、再热器作用：作用： 将汽轮机高压缸的排汽重新加热，使其温度和新蒸将汽轮机高压缸的排汽重新加热，使其温度和新蒸汽（即过热器出口的蒸汽，又称一次蒸汽）相同或有稍高汽（即过热器出口的蒸汽，又称一次蒸汽）相同或有稍高的温度。流经再热器的再热蒸汽的温度。流经再热器的再热蒸汽(又称二次蒸汽又称二次蒸汽)流量约为一流量约为一次蒸汽的次蒸汽的8080

17、。 与过热器相比：再热器中流过的是低压过热蒸汽与过热器相比：再热器中流过的是低压过热蒸汽(其压力其压力约为约为 一次蒸汽压力的一次蒸汽压力的2020一一2 2)，故对管壁的冷却效果，故对管壁的冷却效果较差；再热器中工质的流速也较过热器低。较差；再热器中工质的流速也较过热器低。300M以上的大容量锅炉，为保持一定的炉膛出口温度以上的大容量锅炉，为保持一定的炉膛出口温度(因锅炉内工质压力高时，蒸发吸热且相对减少因锅炉内工质压力高时，蒸发吸热且相对减少)和改善再热和改善再热器的调温特性，再热器不仅布置在水平烟道中，还布置在器的调温特性，再热器不仅布置在水平烟道中，还布置在炉膛内。炉膛内。四、省煤器四

18、、省煤器省煤器省煤器是锅炉汽水系统的预热受热面，送入锅炉的给水是锅炉汽水系统的预热受热面，送入锅炉的给水先经省煤器加热成为其压力下的饱和水后，再进入汽包到先经省煤器加热成为其压力下的饱和水后，再进入汽包到水循环系统。高参数、大容量锅炉均采用非沸腾式省煤器，水循环系统。高参数、大容量锅炉均采用非沸腾式省煤器，即其出口水温低于给水压力下的饱和温度。即其出口水温低于给水压力下的饱和温度。 作用：作用：锅炉尾部烟道中布置省煤器，在于降低排烟温度、锅炉尾部烟道中布置省煤器，在于降低排烟温度、节省燃料、提高锅炉效率。由于提高了汽包的进水温度，节省燃料、提高锅炉效率。由于提高了汽包的进水温度，可减小给水与汽

19、包之间的温差，降低汽包的热应力。可减小给水与汽包之间的温差，降低汽包的热应力。锅炉的启停过程中，需要采用间断供水。当停止供水锅炉的启停过程中，需要采用间断供水。当停止供水时，省煤器中的水不流动，会导致管子过热超温。省煤器时，省煤器中的水不流动，会导致管子过热超温。省煤器再循环管（省煤器入口与水冷壁下联箱连接不受热管子）：再循环管（省煤器入口与水冷壁下联箱连接不受热管子）：当停止供水时，打开再循环管的阀门，使省煤器内的水在当停止供水时，打开再循环管的阀门，使省煤器内的水在工质密度差或循环泵的推力作用下形成临时回路内的循环，工质密度差或循环泵的推力作用下形成临时回路内的循环，达到保护省煤器的目的。

20、达到保护省煤器的目的。五、空气预热器五、空气预热器空气预热器布置在省煤器后的尾部烟道中，是利用低空气预热器布置在省煤器后的尾部烟道中，是利用低温烟气加热燃烧所需空气的一种热交换器。所加热的空气温烟气加热燃烧所需空气的一种热交换器。所加热的空气一部分用于直接助燃，一部分用于干燥和输送煤粉。一部分用于直接助燃，一部分用于干燥和输送煤粉。作用：作用：不仅降低了锅炉的排烟温度，提高了锅炉效率，不仅降低了锅炉的排烟温度，提高了锅炉效率，而且由于炉内助燃空气和煤粉气流温度的提高，增强了燃而且由于炉内助燃空气和煤粉气流温度的提高，增强了燃烧稳定性，强化了燃烧和传热。因此空气预热器己成为锅烧稳定性，强化了燃烧

21、和传热。因此空气预热器己成为锅炉不可缺少的受热而。炉不可缺少的受热而。空气预热器按传热方式不同，可分为管式和回转式空气预热器按传热方式不同，可分为管式和回转式两种。管式空气预热器常用于两种。管式空气预热器常用于200M200M以下的中小型锅炉。以下的中小型锅炉。回转式回转式( (指容克式指容克式) )空气预热器在空气预热器在300M300M以上的大型机组锅以上的大型机组锅炉中应用广泛。炉中应用广泛。第六节锅炉的主要辅助设备第六节锅炉的主要辅助设备 一、通风设备一、通风设备锅炉的通风设备主要指送风机、引风机、烟囱及其连接风锅炉的通风设备主要指送风机、引风机、烟囱及其连接风道、烟道等。道、烟道等。

22、作用：作用：是供给炉内燃烧及制粉、输粉所需的热空气，并使是供给炉内燃烧及制粉、输粉所需的热空气，并使炉内燃烧产生的烟气流经各受热面、除尘器后通过烟囱排炉内燃烧产生的烟气流经各受热面、除尘器后通过烟囱排放到环境大气。放到环境大气。 烟囱烟囱是利用外界冷空气与设备内热烟气的密度差所产生的是利用外界冷空气与设备内热烟气的密度差所产生的抽吸力进行自然通风的设备，抽吸力进行自然通风的设备，主要作用主要作用是将除过尘的烟气是将除过尘的烟气排放到约排放到约200m左右的高度使有害物质在高空远扬稀，左右的高度使有害物质在高空远扬稀，以满足环保要求。以满足环保要求。离心式风机：离心式风机：结构简单结构简单体积庞大体积庞大造价较低造价较低轴流式分机：轴流