鍋爐基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

鍋爐培訓(xùn)教材

2012.05第1頁，共63頁。鍋爐的基本原理鍋爐的基本構(gòu)造什么是鍋爐？定義——鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽或熱水的換熱設(shè)備第2頁，共63頁。按功能分為兩個部分：爐——通過燃燒煤、油、氣及其他燃料，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能鍋——將燃料燃燒釋放出的熱能通過各種傳熱方式，傳遞給水使之升溫、汽化、過熱以產(chǎn)生所需要的蒸汽，或加熱所需要的高溫?zé)崴?頁，共63頁。形象理解

鍋：用來裝要被加熱的水(或其它介質(zhì))的容器；

爐：加熱鍋的裝置。

鍋爐鍋爐第4頁，共63頁。按結(jié)構(gòu)分類火管鍋爐——煙氣在火管內(nèi)流過，一般為小容量、低參數(shù)鍋爐，熱效率較低，但結(jié)構(gòu)簡單，水質(zhì)要求低，運行維修方便。水管鍋爐——汽水在管內(nèi)流過，可以制成小容量，低參數(shù)鍋爐，也可制成大容量、高參數(shù)鍋爐。電站鍋爐一般均為水管鍋爐，熱效率較高，但對水質(zhì)和運行水平的要求也較高。第5頁，共63頁。循環(huán)方式自然循環(huán)鍋筒鍋爐強制循環(huán)鍋筒鍋爐低倍率循環(huán)鍋爐直流鍋爐復(fù)合循環(huán)鍋爐

利用下降管和上升管中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán)利用循環(huán)回路中的工質(zhì)密度差和循環(huán)泵壓頭具有汽水分離器和循環(huán)泵給水靠水泵壓頭一次通過受熱面產(chǎn)生蒸汽具有再循環(huán)泵第6頁，共63頁。鍋爐出口工質(zhì)壓力分類壓力類別蒸汽壓力壓力類別蒸汽壓力常壓鍋爐零高壓鍋爐9.8MPa

微壓鍋爐表壓為幾個mm水柱超高壓鍋爐13.73MPa

低壓鍋爐小于1.275MPa

亞臨界壓力鍋爐16.67MPa中壓鍋爐3.825MPa

超臨界壓力鍋爐大于22.13MPa第7頁，共63頁。燃燒方式火床燃燒鍋爐火室燃燒鍋爐沸騰爐主要用于工業(yè)鍋爐，固定爐排爐、活動手搖爐排爐、倒轉(zhuǎn)爐排拋煤機爐等主要用于電站鍋爐，燃用液體燃料、氣體燃料和煤粉的鍋爐送入爐排的空氣流速較高，使大粒燃煤在爐排上面的沸騰床中翻騰燃燒第8頁，共63頁。鍋爐按所用燃料及能源所用燃料能源固體燃料鍋爐原子能鍋爐液體燃料鍋爐余熱鍋爐氣體燃料鍋爐其他能源鍋爐廢料鍋爐第9頁，共63頁。排渣方式爐膛煙氣壓力固態(tài)排渣鍋爐液態(tài)排渣鍋爐負(fù)壓鍋爐微正壓鍋爐增壓鍋爐第10頁，共63頁。蒸汽鍋爐的主要參數(shù)為：鍋爐參數(shù)（1）蒸發(fā)量（即鍋爐容量），t/h，kg/s（2）出口蒸汽壓力,MPa（3）出口蒸汽溫度，℃（4）給水溫度，℃第11頁，共63頁。熱水鍋爐鍋爐參數(shù)（1）熱功率，MW（2）出口熱水壓力，MPa（3）出口熱水溫度，℃（4）給水溫度（回水溫度），℃

第12頁，共63頁。鍋爐在確保安全的前提下長期連續(xù)運行、每小時所產(chǎn)生蒸汽的數(shù)量，稱為這臺鍋爐的蒸發(fā)量。蒸發(fā)量又稱為“出力”或“容量”，一般用符號“D”來表示，常用的單位為t／h。鍋爐蒸發(fā)量可分為額定蒸發(fā)量，經(jīng)濟蒸發(fā)量和最大蒸發(fā)量三種。蒸發(fā)量第13頁，共63頁。

額定蒸發(fā)量指鍋爐在額定壓力，蒸汽溫度、額定給水溫度下，使用設(shè)計燃料和保證設(shè)計效率的條件下連續(xù)運行所應(yīng)達到的每小時蒸發(fā)量。

經(jīng)濟蒸發(fā)量指在保證安全的前提下，鍋爐連續(xù)運行，熱效率最高時的蒸發(fā)量。

鍋爐最大蒸發(fā)量（MCR）指在規(guī)定的工作壓力下或低于工作壓力下，連續(xù)運行，不考慮其經(jīng)濟效果，每小時能產(chǎn)生的最大蒸發(fā)量。第14頁，共63頁。熱水鍋爐的出力是指鍋爐在確保安全的前提下長期連續(xù)運行，每小時輸出熱水的有效供熱量，稱為鍋爐的額定供熱量。熱水鍋爐的額定供熱量用熱功率表示，其單位為“MW”熱水鍋爐供熱量第15頁，共63頁。蒸汽鍋爐的額定蒸汽溫度是指鍋爐輸出蒸汽的最高工作溫度。對于小型鍋爐，其蒸汽溫度是指該鍋爐工作壓力下的飽和蒸汽溫度。對于有過熱器的鍋爐，其蒸汽溫度是指過熱器后主汽閥出口處的過熱蒸汽溫度。熱水鍋爐的額定熱水溫度是指鍋爐輸出熱水的最高工作溫度。蒸汽溫度第16頁，共63頁。熱水鍋爐型號表示方法第17頁，共63頁。第二次設(shè)計強制循環(huán)式往復(fù)爐排熱水鍋爐額定供熱量2.8MW額定工作壓力0.7MPa額定出水溫度95℃額定進水溫度70℃燃用煙煤第18頁，共63頁。電站鍋爐表示方法第19頁，共63頁。HG-670/13.72-M

哈爾濱鍋爐廠蒸汽量為670t/h蒸汽壓力為13.72MPa燃煤第20頁，共63頁。鍋爐的具體組成(爐內(nèi)、鍋內(nèi))爐煤、空氣、煙燃料系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)風(fēng)煙系統(tǒng)鍋水、汽汽水系統(tǒng)第21頁，共63頁。鍋爐的組成：鍋爐本體（主要部件）①爐膛②燃燒設(shè)備③鍋筒④水冷壁⑤過熱器⑥再熱器⑦省煤器⑧空氣預(yù)熱器⑨爐墻構(gòu)架鍋爐輔助設(shè)備①燃料供應(yīng)設(shè)備②磨煤及制粉設(shè)備③送風(fēng)設(shè)備④引風(fēng)設(shè)備⑤給水加藥設(shè)備⑥除灰除渣設(shè)備⑦除塵設(shè)備⑧自動控制設(shè)備第22頁，共63頁。第23頁，共63頁。鍋筒：

鍋筒的作用是匯集、儲存、凈化蒸汽和補充給水。熱水鍋爐鍋筒內(nèi)是熱水，而蒸汽鍋爐鍋筒裝的是熱水與蒸汽之混合物。單鍋筒的蒸汽鍋爐，鍋筒的下半部是熱水，鍋筒的上半部為蒸汽空間；雙鍋筒的蒸汽鍋爐，下鍋筒全部是熱水，上鍋筒的下半部為熱水，上半部為蒸汽空間，蒸汽與熱水分界的位置叫水位線。第24頁，共63頁。水冷壁：水冷壁是布置在水管鍋爐爐膛四周的輻射受熱面。它是鍋爐的主要受熱面，有些水冷壁管兩側(cè)焊有或帶有翼片。翼片增大了對爐墻的遮擋面積，可以更多接受爐膛輻射熱量，提高鍋爐產(chǎn)氣量，降低爐膛內(nèi)壁的溫度，保護爐墻，防止?fàn)t墻結(jié)渣。對流管束：對流管束是鍋爐的對流受熱面。它的作用是吸收高溫?zé)煔獾臒崃?，增加鍋爐受熱面，對流管束吸熱情況，與煙氣流速、管束排列方式、煙氣沖刷的方式都有關(guān)。第25頁，共63頁。下降管：

下降管的作用是把鍋筒里的水輸送到下集箱，使受熱管束有足夠的循環(huán)水量，以保證可靠運行。下降管必須采取絕熱措施。集箱：

集箱也稱聯(lián)箱，它的作用是匯集、分配鍋水，保證各受熱面管束可靠的供水或匯集各管束的水或汽水混合物。集箱按其布置位置有上集箱、下集箱、左集箱、右集箱之分。第26頁，共63頁。過熱器：過熱器是過路的輔助受熱面，它的作用是壓力不變的情況下，從鍋筒中引出飽和蒸汽，再經(jīng)加熱，使飽和蒸汽整的水分蒸發(fā)并使蒸汽溫度升高，提高蒸汽品質(zhì)，成為過熱蒸汽。省煤器：省煤器是布置在鍋爐尾部煙道內(nèi)，利用排煙余熱來提高給水溫度的熱交換器，作用是提高給水溫度，減少排煙損失，提高鍋爐熱效率。一般來說，省煤器出口水溫升高1℃，鍋爐排煙溫度平均降低2-3℃，給水溫度升高6-7℃，省煤1%，一般加裝省煤器的鍋爐，可節(jié)約煤5%-10%。第27頁，共63頁。附件儀表為保證鍋爐的正常安全運行，鍋爐上需裝置安全閥（包括水封式安全裝置）、壓力表、水位表（包括雙色水位計、高低水位報警器、低地位水位計）、低水位連鎖保護裝置、溫度儀表、超溫報警器、流量儀表、排污裝置、防爆門、常有閥門以及自動調(diào)節(jié)裝置等。第28頁，共63頁。安全閥安全閥是一種自動泄壓報警裝置。它的主要作用是：當(dāng)蒸氣鍋爐壓力超過允許的數(shù)值時，能自動開啟排氣泄壓，同時能發(fā)出聲響警報，警告思路人員，以便采取必要措施，降低鍋爐壓力。當(dāng)鍋爐壓力降到允許值后，安全閥又能自動關(guān)閉，從而使鍋爐在允許的壓力范圍內(nèi)安全的運行，防止鍋爐因超壓而引起爆炸。第29頁，共63頁。壓力表

壓力表是一種測量壓力大小的儀表，可用來測量鍋爐內(nèi)實際壓力值，壓力表指針的變化可以反映燃燒及法和的變化，司爐人員根據(jù)家里表的指標(biāo)數(shù)值來調(diào)節(jié)燃燒，使之適應(yīng)外界負(fù)荷的變化，將鍋爐壓力控制在允許的范圍內(nèi)，達到安全運行的目的。第30頁，共63頁。水位表水位表是一種反映液位的測量儀表，用來指示鍋爐內(nèi)水位的高低，可協(xié)助司爐人員監(jiān)視鍋爐水位的動態(tài)，以便控制鍋爐水位在正常范圍內(nèi)。因此，水位表也是蒸汽鍋爐的主要安全附件之一。理論上講水位表上顯示的水位也就是鍋筒內(nèi)的實際水位。第31頁，共63頁。溫度測量儀表溫度是熱力系統(tǒng)的重要狀態(tài)參數(shù)之一。在鍋爐和鍋爐房熱力系統(tǒng)中，給水、蒸汽和煙氣等介質(zhì)的熱力狀態(tài)是否正常，風(fēng)機和水泵的等設(shè)備軸承的運行情況是否良好，都依靠對溫度來進行監(jiān)視。常用的溫度測量儀表有玻璃溫度計、壓力式溫度計（30-500）、熱電偶溫度計（1600）和光學(xué)高溫計等多種形式。第32頁，共63頁。鍋爐的工作原理

鍋爐運行時，燃料中的可燃物質(zhì)在適當(dāng)溫度下，與通風(fēng)系統(tǒng)輸送給爐膛內(nèi)的空氣混合燃燒，釋放出熱量，通過各受熱面?zhèn)鬟f給鍋水，水溫不斷升高，產(chǎn)生汽化，這時為飽和蒸汽，經(jīng)過汽水分離進入主汽閥輸出使用。如果對蒸汽品質(zhì)要求較高，可將飽和蒸汽進入過熱器中再進行加熱，成為過熱蒸汽輸出使用。第33頁，共63頁。第34頁，共63頁。鍋爐傳熱的三種形式熱輻射：是指高溫物體直接以波的形式將熱量向四周散發(fā)給低溫物體，而物體之間可以不接觸，也可以不依靠流體流動的傳熱過程。與溫度的四次方成正比熱對流是指靠液體或氣體流動，將熱量由一處傳到另一處的傳熱過程。在鍋爐內(nèi)，熱水上升，冷水下降，形成循環(huán)，直到將水加熱到需要的溫度為止。熱傳導(dǎo)是指同一物體內(nèi)不同溫度的部分或兩個不同溫度的物體相接觸時，熱量從高溫部分傳給低溫部分的過程。第35頁，共63頁。煙氣向水(汽等工質(zhì))的傳熱過程輻射輻射+對流對流高溫?zé)煔馑浔谶^熱器（凝渣管）對流管束對流尾部受熱面(省、空)除塵引風(fēng)機煙囪

工質(zhì)(水)的加熱和汽化過程——蒸汽的生產(chǎn)過程1）給水：水省煤器汽鍋2）水循環(huán)：汽鍋下降管下集箱水冷壁

3）汽水分離（汽包）第36頁，共63頁。鍋爐的三大系統(tǒng)汽水系統(tǒng)——工質(zhì)進入鍋爐、最后以蒸汽（或熱水）的形式供出。燃料系統(tǒng)——燃料進入爐內(nèi)燃燒，其可燃部分燃燒后連同原含水分轉(zhuǎn)化為煙氣，其原含灰分則殘存為灰渣。煙風(fēng)系統(tǒng)——空氣送入爐內(nèi)參加燃燒反應(yīng)，過剩的空氣也混在煙氣中排出。第37頁，共63頁。鍋爐水循環(huán)

鍋爐本體是由鍋筒、下降管、水冷壁管、集箱、對流管束等受壓部件組成的封閉式回路。鍋爐中的水或汽水混合物在這個回路中，循著一定路線不斷流動著，流動的路線構(gòu)成周而復(fù)始的回路，叫循環(huán)回路。鍋爐中的水在循環(huán)回路中的流動，叫鍋爐水循環(huán)。第38頁，共63頁。水循環(huán)的重要性水循環(huán)在水管鍋爐中的作用：使受煙氣加熱的水管管壁溫度在循環(huán)工質(zhì)的冷卻條件下，保持在其金屬強度所允許的范圍內(nèi)，以確保蒸發(fā)受熱面的安全；若水循環(huán)一旦遭到破壞，水管管壁冷卻條件惡化，將導(dǎo)致管壁發(fā)生熱損壞，嚴(yán)重時可導(dǎo)致爆管，造成鍋爐重大事故。水管鍋爐的安全運行，很大程度取決于鍋水循環(huán)的好壞。第39頁，共63頁。水循環(huán)過程鍋筒水冷壁下降管下集箱

第40頁，共63頁。上升管鍋筒蒸汽出口管給水管下降管下集箱加熱水循環(huán)示意圖第41頁，共63頁。燃料的燃燒以煤為例水分—內(nèi)水、外水揮發(fā)分—失去水分的干燥煤樣，在隔絕空氣的條件下，加熱到一定溫度時，析出的氣態(tài)物質(zhì)的百分含量。揮發(fā)分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃?xì)怏w和少量O2、CO2和N2組成；灰分—煤燃燒后的殘留物質(zhì)固定碳—煤中的可燃物質(zhì)，煤燃燒主要是固定碳的燃燒低位發(fā)熱量—每公斤燃料完全燃燒后所放出的熱量，扣除隨煙氣帶走的水蒸汽的汽化潛熱的熱量第42頁，共63頁。煤

種Vr逸出溫度（℃）著火溫度（℃）褐

煤>40130~170250~450煙

煤20~40170~320400~500貧煤10~20370~390600~700無煙煤<10380~400>700煤中揮發(fā)分對燃燒的影響第43頁，共63頁。燃料熱平衡鍋爐熱平衡公式Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6Qr——每千克燃料帶入鍋爐的熱量；Q1——鍋爐有效利用熱量；Q2——排煙所帶走的熱量，稱為排煙熱損失；Q3——未燃燼可燃?xì)怏w所帶走的熱量，稱氣體未完全燃燒熱損失；Q4——未燃燼的固體燃料所帶走的熱量，稱為固體未完全燃燒熱損失；Q5——散熱損失；Q6——灰渣物理熱損失。第44頁，共63頁。鍋爐正平衡熱效率鍋爐效率:有效利用熱量占燃料帶入鍋爐熱量百分?jǐn)?shù)第45頁，共63頁。

蒸汽鍋爐正平衡熱效率D——鍋爐蒸發(fā)量，kg/h；i"——干飽和蒸汽焓，kJ/kg；r——蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg；w——蒸汽濕度，實測或取w=2～5%igs

——鍋爐給水焓，kJ/kgB——每小時燃料消耗量，kg/hQ——燃料收到基低位發(fā)熱量，KJ/kg第46頁，共63頁。熱水鍋爐正平衡熱效率G——熱水鍋爐每小時加熱水量，kg/hi1，i2——熱水鍋爐進水及出水焓，kJ/kg第47頁，共63頁。影響鍋爐熱效率的因素1過量空氣系數(shù)（O2）2排煙溫度3飛灰可燃物4入爐煤熱值5石子煤量第48頁，共63頁。影響排煙熱損失的主要因素——排煙溫度和排煙量鍋爐額定熱功率，MW蒸汽鍋爐熱水鍋爐0.72501.42202402.8—5.6<2002207—14<180200>14160180注：表中所列為鍋爐額定負(fù)荷運行時的排煙溫度第49頁，共63頁。循環(huán)流化床鍋爐第50頁，共63頁。工作原理固體顆粒在流體作用下表現(xiàn)出類似流體狀態(tài)的一種現(xiàn)象第51頁，共63頁。固體物料循環(huán)回路爐膛、分離器、返料器、外置換熱器尾部對流煙道過熱器、再熱器、省煤器、空預(yù)器CFB鍋爐主要結(jié)構(gòu)部件第52頁，共63頁。作用：實現(xiàn)煙氣的氣固分離種類：中溫、高溫絕熱；汽冷旋風(fēng)分離原理：爐膛出口煙氣沿切線方向進入，在離心力作用下煙氣中的大顆粒被分離出來分離器第53頁，共63頁。返料器作用物料流動穩(wěn)定可控、氣體不反竄分類機械閥、非機械閥第54頁，共63頁。水冷風(fēng)室風(fēng)帽第55頁，共63頁。CFB鍋爐的主要優(yōu)點燃燒適應(yīng)性好可以燒各種劣質(zhì)燃料高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、各種煤矸石，油頁巖、石油焦、尾礦、煤泥、尾氣、爐渣、樹皮、廢木頭、垃圾等。燃燒效率高

由于采用飛灰循環(huán)燃燒技術(shù)，循環(huán)流化床鍋爐根據(jù)爐型和煤種的不同，燃燒效率可達90%～99%。第56頁，共63頁。高效脫硫

流化床燃燒溫度一般為900℃左右，采用石灰石作為床料添加劑時，爐內(nèi)脫硫效果好。與煤粉鍋爐采用煙氣干法和濕法脫硫相比，前者電廠投資和運行費用大為降低。第57頁，共63頁。氮氧化物（NOX）排放低低溫燃燒（850～950℃）時空氣中的氮一般不會生成NOX采用分級燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化成NOX，并使部分已生成的NOX

第58頁，共63頁。負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)性能好對循環(huán)床鍋爐，采用改變灰循環(huán)量可使鍋爐的負(fù)荷變化范圍為100%～25%負(fù)荷的連續(xù)變化速率可達5%～10%。

燃料預(yù)處理及給煤系統(tǒng)簡單

給煤粒度一般小于13mm，與煤粉爐相比（0.05—0.1mm，燃料系統(tǒng)大為簡化。所需給煤點較少燃用高水分燃料時不需專門處理系統(tǒng)第59頁，共63頁。易于實現(xiàn)灰渣綜合利用