机组锅炉运行讲座

1、锅炉运行讲座，蔡群林，1，锅炉基本概念，锅炉是将燃料产生的热量加热工作流体以达到一定参数的设备。锅炉最广泛的用途是将净化后的水加热变成蒸汽。因此，在英语资料中，也称为蒸汽发生装置。在火电厂，锅炉产生高温高压蒸汽，推动蒸汽涡轮，驱动发电机，实现一次能源转化为二次能源的能量转换过程。因此锅炉、汽轮机、发电机是火电厂的三大主要设备。锅炉设备由锅炉主体和辅助设备两部分组成。锅炉主体由“锅”和“炉”两部分组成。“锅”是锅炉的碳酸饮料系统管，由省煤器、滚筒下降管、水冷壁、过热器、再加热装置组成。“高炉”是由炉子、风管、烟囱、燃烧器、锅炉铁架等组成的锅炉燃烧系统和骨架。锅炉辅助设备是指除了煤处理、破碎、通风

2、、排烟、供水、除尘、除灰、热机和水处理设备等锅炉主体以外必须使用的设备。2，锅炉分类，锅炉根据用途可分为电站锅炉、工业锅炉、船舶锅炉及生活锅炉等；可以按燃料分为燃煤锅炉、燃油锅炉、煤气锅炉、垃圾锅炉等。根据容量可分为大型锅炉、中型锅炉、小型锅炉等。蒸汽压力包括低压锅炉(p2.45Mpa)、中压锅炉(p=2.944.90Mpa)、高压锅炉(p=7.8410.8Mpa)、超高压锅炉(p=11.814.7Mpa)和亚临界锅炉排渣方法可分为固体排渣锅炉和液体排渣锅炉。3、锅炉参数和加热过程、锅炉参数表示锅炉的容量、锅炉出口蒸汽压力、蒸汽温度和进口给水温度。锅炉容量以额定蒸汽量表示，这是锅炉在保证额定出

3、口蒸汽参数和进口供水温度以及效率的条件下连续运行时保证的蒸汽量，其单位为t/h。锅炉出口蒸汽压力和温度表示锅炉主蒸汽阀出口部(或过热器出口集箱)的过热蒸汽压力和温度。进口给水温度是指省煤器进口集热器的供水温度。将锅炉给水转化为过热蒸汽的蒸发过程经历了预热、蒸发、过热三个阶段。为了提高蒸汽动力循环的效率，现代电站锅炉数的汽化，还有4个阶段再加热。锅炉产生的过热蒸汽被送到汽轮机高压缸，膨胀和运行后，蒸汽的压力和温度都降低了，再返回锅炉加热。再加热，然后再送到蒸汽的中低压缸继续工作。第二，锅炉主体、锅炉主体的布局样式表示锅炉镗孔和炉子的辐射加热面和对流烟囱与其中各种对流受热面之间的相互关系和相对位置

4、。锅炉主体的布置样式与锅炉的容量、参数和锅炉使用的燃料特性及钢材、场地价格都有关。根据条件，有多种布局样式。其次，锅炉本体布置(a)锅炉本体布置的主要优点是(1)锅炉排气口位于底部，因此可以在地板上布置风机、刘涛风扇和除尘器等机械和笨重的设备，从而减轻工厂和锅炉框架的负荷。(2)锅炉和工厂的高度低。(3)在水平烟囱中，吊架方法可以使用比较简单的吊架加热面。(4)在后尾垂直下降烟囱中，受热面以逆流传热方式容易放置，对流换热强化。(5)从烟囱掉下来，气流向下流动，很容易自夸。(6)尾部受热面，裴珉姬维修方便。(7)锅炉本身或锅炉和汽轮机之间的连接管不是很长。但是，此样式的缺点是(1)安装面积大。(

5、2)有水平烟囱，锅炉框架复杂，无法利用所有空间布置暖气面。(3)有水平烟囱，烟气在高炉内旋转两次，烟气的速度场、温度场、粉煤灰浓度场不均匀，影响传热效果，对流受热面部分粉煤灰磨损严重。(4)锅炉高度低，烟囱越往下，锅炉高度越接近，因此在大容量锅炉的尾部烟囱上布置足够的尾部受热面是有困难的。尤其是燃烧低热值的劣质煤时更为明显。(b)锅炉的类型和特性以及蒸发加热面上由工作流体驱动的锅炉类型可以分为四种：自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉和复合循环锅炉。(b)锅炉类型和特性1，自然循环锅炉自然循环锅炉蒸发受热面的工作流体由水和蒸汽的密度差产生的压力头循环。锅炉的工作压力越大，密度差越小，压力头越小

6、，因此高压以上的锅炉在水冷壁电路设计中根据炉内热负荷分布规律适当分割成单独的电路，保证循环稳定。自然循环锅炉的特点是(1)水冷壁被自然循环的工作流体冷却；(2)锅成为蒸发加热面和过热器之间的固定分离点。(3)东桶具有较大的蓄热能力，供水、燃料和蒸发量之间可能存在一定的不一致，自动控制要求较低。(4)流入供水的盐分必须浓缩在锅里，用污水去除；(5)厚壁锅的加热和冷却不均匀，气缸壁温差限制了锅炉启动停止的速度。(6)汽包锅炉的金属消耗大，成本高。(b)锅炉类型和特性，2，强制循环锅炉强制循环锅炉又名控制循环锅炉，是基于自然循环锅炉开发的。因此，在结构和运行特性等诸多方面与自然循环锅炉有相似之处。强

7、制循环锅炉也有鼓，主要的差别是自然循环主要依靠清凉密度差，自然循环蒸发加热面的工作流体，工作压力提高，水蒸气密度差减少，自然循环的可靠性降低。但是，强制循环锅炉主要依赖于锅炉水循环泵，强制工作流体在水冷壁上流动，而不管锅炉工作压力如何，因此可以同时控制流动磁头和每个电路的工作流体流动。强制循环锅炉比自然循环锅炉多使用几个循环水泵，但使用循环水泵会给锅炉的结构和运行带来一系列重大变化。结构上蒸发受热面不一定采用垂直上升样式。运行时可以利用强制水流，或在低负荷或启动时均匀加热每个压力零件，从而在启动和上升、负荷下降时显着提高速度。(b)锅炉类型和特性3，直流锅炉供水通过给水泵压力头一次加热面产生蒸

8、汽的锅炉称为直流锅炉。直流锅炉的特点是没有鼓，整个锅炉由很多管道平行地用集箱串联起来。在给水泵压力头的作用下，工质按一次顺序通过加热、蒸发和过热受热面，进口工质是水，出口工质是过热蒸汽。工作流体运动是由给水泵的图钉推动的，因此在直流锅炉中，空气质量在所有加热面强制流动。(b)锅炉类型和特性，4，复合循环锅炉复合循环锅炉在美国燃烧工程公司(CE)协助下，基于亚临界参数强制循环锅炉经验，发明了一种新的工作方式锅炉，即超临界压力锅炉在低负荷时循环炉水冷壁系统的工作流体，并在高负荷时自动转换为直流锅炉。复合循环锅炉的优点包括：(1)水冷壁质量流速在用循环泵去除时可以选择负荷，因此可以选择较低的值以减少

9、流动阻力。(2)低启动流量，基于循环水泵工作点启动系统容量，锅炉最小负荷减少到10%额定负荷；(3)水冷壁条件得到改善，工作流体流动小，温度变化小，从而降低温度应力，有助于低负荷运行；(4)质量流速可由循环泵容量保证，避免使用太小的水冷壁直径。(5)简化启动旁路系统，便于滑动压力操作。(c)国内600MW直流锅炉的技术特点，1、超临界概念和单位效率数临界状态点的参数为22.115MPa，374.15。在这种状态下，水的汽化在临界点时，饱和水和饱和蒸汽之间的蒸汽、水共存的两相区域不再存在，两个参数的差异也不再存在。(随着压力的增加，CP值减少)使用超临界参数比等容量亚临界设备效率提高22.5%，

10、使用超临界参数(P30MPa)效率提高45%。目前世界先进超临界单位效率达4749%。(c)国内600MW直流锅炉的技术特点，2、超临界机组的运行灵活性和可靠性大容量超临界机组，启动、运行和调峰性能好，满足电网负荷的调峰要求，可以在较大负荷范围(3090%额定负荷)内进行变压运行，可变负荷率多5%分钟。超临界机组运行可靠性指标可达到不低于亚临界机组的90%以上。(c)国内600MW直流锅炉的技术特点3，超临界单位投资成本一般略高于超临界比亚临界单位成本310%。发电站的运营成本主要取决于燃料成本，超临界效率高，因此一般专家认为，煤超过30美元/吨时，应采用超临界装置。(c)国内600MW直流锅

11、炉技术特点、直流锅炉结构和运行特点：1、无鼓、固定水蒸气分离点、金属消费量大幅度减少；2、压力达到临界点时，水蒸气密度不好，只能使用直流火炉。3、由于直流炉水冷壁管流动是强制流动，可以使用小直径管；大大减少水冷壁管的横截面积，增加管内水蒸气混合物的流速，确保水冷壁管的安全。4、供水质量要求高，需要冷凝水100除盐处理；5、自动控制系统要求高、可变条件、锅炉蓄热小、蒸汽压力蒸汽温度变化，因此对燃油和水供应的直流锅炉控制系统要求；6、直流锅炉没有鼓，启动停止速度更快，单元启动停止时间大大缩短。第三，燃料和主要特性；(a)煤的元素分析成分煤的元素分析成分为碳(c)、氢(h)、氧(o)、氮(n)、硫(

12、s)。其中碳、氢、硫是可燃物，其馀是不连续性。这些成分不是机械混合物，而是复杂的化合物，存在于煤中。煤的各种成分的性质如下。(1)碳：碳是煤最主要的可燃性要素，也是煤最基本的成分。地质年代越久，其碳含量越高。其含量约占40%。每公斤碳完全燃烧时可释放32700KJ的热量。碳是煤的发热量的主要来源。煤中的一些碳与氢、氮、硫等相结合，由挥发性有机化合物构成，其馀的在固碳状态下称为固碳。固定的碳必须在高温下燃烧。煤的固定碳含量越高，燃烧越困难。(2)氢：氢是煤中单位热量最高的元素，含量大部分为3%6%。氢的热量很高，每公斤氢释放大约120103KJ的热量(如果燃烧产物是水蒸气的话)。但是燃烧氢气产生

13、的物质必须吸收部分热量，蒸发成水蒸气。因此，煤的氢燃料实际释放的热量低于上述数值。煤中的氢，部分与氧结合，是稳定的化合物，不能燃烧；另一部分存在于加热时发挥氢或多种碳氢化合物的有机物中。这种挥发性气体容易在火灾中燃烧。(3)氧：氧是煤中的杂质，不会产生热。由于氧的存在，煤的易燃元素含量较低。煤的氧由两部分组成，一部分是游离氧，它有助于燃烧。其他部分以化合物状态存在，不能燃烧。(4)氮：氮也是煤中的杂质，其含量约为0.5%1.5%，对锅炉运行影响不大。氮在燃烧时多少转化为一氧化氮(NOx)，导致空气污染。(5)硫：煤中的硫由有机硫、黄铁矿中的硫、硫酸盐中的硫三部分组成。前两种硫可以燃烧，构成所谓

14、挥发性或可燃硫SR，后者不燃烧，在灰分内计算。硫在每公斤完全燃烧时释放9040KJ热量。第三，燃料及其主要特性，(b)煤的工业分析成分多种元素参与燃烧，在煤的燃烧过程中，大部分不是元素燃烧，而是由可燃元素和其他元素构成的复杂高分子化合物。煤的燃烧及燃烧过程中煤的各种物质发生变化。首先水分蒸发，然后煤中的氢、氮、硫和一些碳组成的有机化合物被热分解，气体挥发后产生。挥发分析后，剩下的是焦炭。焦炭是固定碳和灰分的组成物。第三，燃料及其主要特性，第一，挥发性影响挥发性由各种碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等可燃性气体和少量氧气、二氧化碳、氮等不可燃气体组成。固体燃料的挥发含量与燃料的地质年代有密切关系。地

15、质年代越短，即燃料的碳化程度越浅，挥发分含量越高。这是因为煤中包含的各种气体本身就具有挥发性，埋藏时间越短，自然产蒸馏所挥发的内容物就越少。而且，随着地质年代的不同，燃料开始析出挥发分的温度也不同。地质年代短的燃料不仅含有大量挥发性物质，而且在褐煤等较低温度(200)下快速析出。地质年代长、易挥发的无烟煤在400年左右开始析出挥发性物质。挥发分含量越多的煤，着火越好，燃烧越容易完全。这是因为挥发性是气体可燃物，其燃烧温度低，挥发度越大，其点火温度越低，煤就越容易着火。挥发性大，未来煤不能燃烧的焦炭少。许多挥发性分析结果表明，火灾燃烧会释放出大量的热量，在高炉中产生高温度，有助于焦炭的快速着火和

16、燃烧，因此易燃烧大量挥发的煤。挥发性在固体燃料内部析出，这使固体燃料具有极性，挥发点越多，燃料粒子的极性就越大，燃料和空气接触面越大，燃烧就越容易完成。挥发性对锅炉不加油的最小稳定燃烧负荷起决定性作用。一般来说：(1)无烟煤锅炉应达到6070%的额定蒸发量。(2)贫煤、低挥发分烟煤、褐煤锅炉为5060%额定蒸发量。(3)高挥发性烟煤锅炉为3040%额定蒸发量。(来源于燃煤电厂锅炉技术条件SD268-1988)，第三，燃料及其主要特性，2，水的影响煤燃烧的含水量对锅炉工作有很大影响。煤燃烧时水分多，燃烧时释放的有效热量就会减少。水分多会降低高炉内的燃烧温度，火绳增加，火灾会延期，甚至火灾也很难发

17、生。燃料燃烧后，燃料中的水分吸热变成水蒸气，烟气排入大气，烟气排放的杨怡增加，降低锅炉热效率，增加空气吸收器的机电消耗。水分多，为低温受热面的污垢和腐蚀创造了外部条件。水分增加会影响过热蒸汽温度，一般的经验资料是，水分每增加1%，过热蒸汽温度就会增加1.5。此外，煤中水分过多会加重煤粉制备的困难；水分多会产生原煤仓、给煤机、落煤管中的耦合堵塞、减少粉碎机输出等副作用。第三，燃料及其主要特性，3，灰分的影响煤灰分是有害成分。灰分含量增加，煤中可燃性成分相对减少，热量减少。煤燃烧时，矿物质从煤转化为灰质，熔化，吸收热量，从残渣中带来大量物理热。灰分多，理论燃烧温度降低，煤灰表面经常形成灰分外壳，妨碍煤中可燃物和氧的接触，使煤不连续，增加机械不完全燃烧热损失。灰分多，炉温低，燃烧不稳定。由于灰分多，随着烟雾，灰色粒子通过对流受热面时，如果烟速度高，受热面就会磨损。烟速度低，加热区域灰尘形成，传热效果降低，排气温度升高，排气热损失增加。因此，燃烧高灰分燃料的锅炉、炉内及对流受热面应安装有效的吹灰装置，定期吹灰。要减少受热面粉煤灰磨损，必须限制烟气流速，采取有效的防磨损措施。灰分多会产生高炉斜线，