火力發(fā)電廠鍋爐知識講座

火力發(fā)電廠鍋爐知識講座2013-6-8鍋爐基本概念及作用鍋爐（Boiler）是指利用燃料的燃燒熱能或其他熱能加熱給水（或其他工質(zhì)）以生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的蒸汽、熱水（或其他工質(zhì)、或其他工質(zhì)蒸汽）的機械設(shè)備。用以發(fā)電的鍋爐稱電站鍋爐或電廠鍋爐，又泛稱為蒸汽發(fā)生器（SteamGenerator）。電站鍋爐中的“鍋”指的是工質(zhì)流經(jīng)的各個受熱面，一般包括省煤器、水冷壁、過熱器及再熱器等以及通流分離器件如聯(lián)箱、汽包（汽水分離器）等；“爐”一般指的是燃料的燃燒場所以及煙氣通道，如爐膛、水平煙道及尾部煙道等。鍋爐一般工作原理及基本技術(shù)指標(biāo)壓力：物體單位面積上所受的壓力強度，SI單位為Pa(帕)1Pa=1N/m31MPa=106Pa鍋爐運行常用“表壓力”，即鍋爐壓力表所顯示的壓力。絕對壓力[MPa]＝表壓力[MPa]＋0.1[MPa](大氣壓力)鍋爐一般工作原理及基本技術(shù)指標(biāo)額定溫度、額定壓力：鍋爐設(shè)計規(guī)定的生產(chǎn)溫度或壓力。額定蒸發(fā)量：鍋爐額定參數(shù)下每小時生產(chǎn)的水蒸氣的質(zhì)量。額定熱負(fù)荷：鍋爐額定參數(shù)下每小時通過生產(chǎn)的熱水所提供熱量。一般用兆瓦，即MW表示.鍋爐的分類1、鍋爐按照循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐。2、鍋爐按照蒸汽參數(shù)分為低壓鍋爐（出口蒸汽壓力≤2.45MPa）、中壓鍋爐（2.94～4.90MPa）、高壓鍋爐（7.8～10.8MPa）、超高壓鍋爐（11.8～14.7MPa）、亞臨界壓力鍋爐（15.7～19.6MPa）、超臨界壓力鍋爐（>22.1MPa）和超超臨界壓力鍋爐（>27MPa）。

鍋爐分類3、鍋爐按燃燒方式可分為層式燃燒鍋爐、懸浮燃燒鍋爐、旋風(fēng)燃燒鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐。對懸浮燃燒煤粉爐，按燃燒器可以分直流燃燒器和旋流燃燒器兩種；按燃燒方式組織的不同，又分四角（八角）切圓和前后墻對沖兩種。常見的火焰型式有切向、墻式及對沖、U型、W型等數(shù)種。4、鍋爐按使用燃料可分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t及燃用其他燃料（如油頁巖、垃圾、沼氣等）鍋爐。鍋爐銘牌參數(shù)某公司制造的最大連續(xù)蒸發(fā)量670t/h，介質(zhì)出口壓力為13.7MPa的電站鍋爐，設(shè)計燃料為煤的鍋爐，第三次變型設(shè)計，其型號為：××-1025/18.3-M003xx-鍋爐制造工廠（公司）代號，由若干字母表示1025/18.3爐額定蒸發(fā)量（或最大連續(xù)蒸發(fā)量），用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位：t/h；鍋爐額定介質(zhì)出口壓力，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位：MPa。M鍋爐設(shè)計燃料代號，燃“煤”爐用“M”表示；燃“油”爐用“Y”表示；燃“氣”爐用“Q”表示燃其它燃料爐用“T”表示。鍋爐的組成

鍋爐是火力發(fā)電廠的三大主機之一，它的作用是使燃料在爐膛中燃燒成很高溫度的煙氣，煙氣從水管外面流通時，把大部分的熱量傳遞給管內(nèi)的水，使之成為飽和蒸氣，然后繼續(xù)過熱成具有一定壓力和溫度的過熱蒸汽，通過主蒸汽管道送入汽輪機。

鍋爐有兩個主要系統(tǒng)，一個是汽水系統(tǒng)，另一個是風(fēng)煙系統(tǒng)。汽水系統(tǒng)由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器等設(shè)備組成。它的任務(wù)是使水吸收蒸發(fā)，最后成為具有一定參數(shù)的過熱蒸汽。燃燒系統(tǒng)由燃燒器、爐膛、煙道及空氣預(yù)熱器等組成。直流鍋爐的特點直流鍋爐沒有汽包，工質(zhì)依靠給水泵的壓頭一次通過預(yù)熱、蒸發(fā)過熱面而變成過熱蒸汽，即循環(huán)倍率為1。如果在直流鍋爐的啟動回路中加入循環(huán)泵，則可以形成復(fù)合循環(huán)鍋爐。沒有循環(huán)泵則為純直流超臨界鍋爐。工作原理圖如下：給水泵→省煤器→水冷壁→過熱器超臨界機組的過熱器出口主蒸汽壓力超過22.129Mpa。目前運行的超臨界機組運行壓力均為24Mpa~25Mpa。水的臨界點在相圖上是飽和水線和飽和汽線的轉(zhuǎn)化點。隨著壓力的升高，飽和水轉(zhuǎn)化成飽和蒸汽所需要的汽化潛熱逐漸減少，理論上認(rèn)為,在水的狀態(tài)參數(shù)達(dá)到臨界點時(22.129MPa，374.15℃)，飽和水瞬間就可以完成向飽和蒸汽的轉(zhuǎn)化，水的汽相和液相之間的性質(zhì)無差別。鍋爐系統(tǒng)的組成鍋爐系統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)包括燃油系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、壓縮空氣體統(tǒng)、鍋爐疏放水系統(tǒng)、報警監(jiān)視裝置等。鍋爐本體該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，前后墻對沖燃燒單爐膛，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置。汽水流程圖

給水由爐前右側(cè)進入省煤器，流經(jīng)省煤器后，進入螺旋水冷壁、過度段、垂直水冷壁然后進入汽水分離器進行汽水分離，從分離器分離出來的水進入貯水罐排往冷凝器，蒸汽則依次經(jīng)頂棚管、后豎井/水平煙道包墻、低溫過熱器、屏式過熱器和高溫過熱器。再熱器由位于后豎井前煙道的低溫再熱器和水平煙道內(nèi)的高溫再熱器組成。直流鍋爐爐本體形式1、鍋爐啟動系統(tǒng)為內(nèi)置式啟動系統(tǒng)，包括二個啟動分離器，一個貯水箱。在正常運行中分離器不與系統(tǒng)隔離，作為系統(tǒng)流程的一個部件。2、省煤器位于后豎井后煙道內(nèi)低溫過熱器的下方,沿?zé)煹缹挾确较蝽樍胁贾?給水從爐右側(cè)直接進入省煤器進口集箱,經(jīng)省煤器蛇形管,進入省煤器出口集箱,從爐右側(cè)通過一根下降管引入螺旋水冷壁。3、過熱器由頂棚過熱器、包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器及高溫過熱器組成，頂棚過熱器布置在爐膛及水平煙道頂部。包墻過熱器布置在尾部煙道頂部、前后墻、側(cè)墻及中間隔墻。低溫過熱器布置在尾部雙煙道的后部煙道中。屏式過熱器布置在爐膛上部。高溫過熱器布置在折焰角上部的水平煙道中。過熱器減溫水分為兩級，每級兩只，一級布置在屏式過熱器入口集箱處，二級布置在屏式過熱器出口集箱與高溫過熱器入口集箱的連接管道上。再熱器分為低溫再熱器和高溫再熱器，低溫再熱器布置在尾部雙煙道的前部煙道中，高溫再熱器布置在水平煙道中。過熱汽溫采用噴水減溫，布置有兩級，兩側(cè)可以分別調(diào)節(jié)。再熱汽溫以煙氣擋板調(diào)節(jié)為主，同時在低溫再熱器出口管道上布置再熱器事故噴水減溫器作為輔助調(diào)節(jié)手段。非正常情況下可采用事故噴水調(diào)節(jié)再熱汽溫。汽水總貌風(fēng)煙系統(tǒng)一次風(fēng)系統(tǒng)作用：一次風(fēng)的作用主要是干燥和輸送煤粉，包括制粉系統(tǒng)的干燥通風(fēng)量和磨煤通風(fēng)量。干燥通風(fēng)量的作用是向入爐原煤提供熱量，完成煤炭在磨制過程中的干燥作用、維持磨煤機出口溫度的所對應(yīng)煤量下所需的通風(fēng)量。一次風(fēng)流程：一次風(fēng)在一次風(fēng)機的作用下從大氣吸入，經(jīng)過一次風(fēng)機增壓后分成兩路，一路經(jīng)過空預(yù)器加熱成熱風(fēng)，作為熱一次風(fēng)，另一路作為冷一次風(fēng)。冷、熱一次風(fēng)經(jīng)過位于磨煤機進口的冷、熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的調(diào)節(jié)，以一定的流量和溫度進入磨煤機，干燥和輸送磨煤機內(nèi)的煤粉，使其以穩(wěn)定的溫度和速度進入爐膛燃燒。風(fēng)煙流程二次風(fēng)系統(tǒng)作用：二次風(fēng)系統(tǒng)主要是向爐膛供應(yīng)煤粉燃燒所需要的空氣，同時在爐膛中擾動燃燒的煤粉氣流，強化燃燒。二次風(fēng)流程：送分機從大氣吸風(fēng)，升壓后將二次風(fēng)送往空氣預(yù)熱器加熱，加熱后的熱二次風(fēng)直接送往各燃燒器，進入爐膛使煤粉完全燃燒。風(fēng)煙系統(tǒng)煙氣系統(tǒng)煙氣系統(tǒng)的功能是引（吸）風(fēng)機抽出爐膛中的煙氣，將經(jīng)過尾部受熱面、空氣預(yù)熱器、除塵器的煙氣送往煙氣脫硫系統(tǒng)，再經(jīng)過煙囪向大氣排放。風(fēng)煙系統(tǒng)密封風(fēng)系統(tǒng)從冷一次風(fēng)母管上另外引出一路經(jīng)過密封風(fēng)機升壓后作為磨煤機、磨煤機出口門、磨煤機冷熱風(fēng)隔離門、給煤機的密封風(fēng)。如果鍋爐采用正壓直吹式，密封風(fēng)設(shè)計的目的主要就是防止煤粉或熱一次風(fēng)從磨煤機的磨碗、磨輥、給煤機、一次風(fēng)門擋板等不嚴(yán)密處泄漏出來，并且使磨煤機、給煤機轉(zhuǎn)動部件不被煤粉損壞。直流鍋爐的控制主汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)燃料量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。由于沒有固定的汽水份界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過熱段長度發(fā)生變化，汽溫隨著發(fā)生變化，汽溫調(diào)節(jié)比較困難。再熱汽溫調(diào)節(jié)主要采用分隔煙道的煙氣擋板作為主調(diào)節(jié)手段。緊急狀態(tài)下采用噴水調(diào)節(jié)。增負(fù)荷時，先增加風(fēng)量，后增加給煤量。減負(fù)荷時，先減給煤量，后減風(fēng)量，其幅度不宜過大，盡量使同層煤粉量一致。負(fù)荷變化幅度大時，調(diào)給煤量不滿足要求時，采用啟、停磨煤機的辦法。直流鍋爐需要重點監(jiān)視、調(diào)整的參數(shù)1、鍋爐負(fù)荷2、主、再熱蒸汽溫度，汽壓3、過熱度（將干飽和蒸汽繼續(xù)定壓加熱，蒸汽溫度就要上升，而超過飽和溫度，其超過的溫度叫過熱度。）4、負(fù)壓5、水煤比6、儲水罐水位高度7、蒸發(fā)量和主給水流量8、排煙溫度、風(fēng)量、氧量、煤量等等。風(fēng)煙系統(tǒng)火焰檢測冷卻風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置火檢冷卻風(fēng)機向爐膛火焰檢測探頭提供冷卻風(fēng)和清掃風(fēng)。用來冷卻探頭及清掃探頭上的飛灰、爐渣等。風(fēng)煙系統(tǒng)流程制粉系統(tǒng)分類直吹式系統(tǒng)經(jīng)磨煤機磨制成的煤粉全部直接送入爐膛燃燒的系統(tǒng)。中間儲倉式系統(tǒng)將磨好的煤粉先儲存在煤粉倉中，然后再從煤粉倉中根據(jù)鍋爐負(fù)荷的需要經(jīng)給粉機送入爐膛燃燒的系統(tǒng)。直吹式制粉系統(tǒng)根據(jù)一次風(fēng)機（排粉機）安裝位置的不同，即磨煤機工作壓力的不同，可分為正壓直吹式系統(tǒng)和負(fù)壓直吹式系統(tǒng)。1、負(fù)壓直吹式按制粉系統(tǒng)的工作流程，排粉機在磨煤機之后，整個系統(tǒng)處于負(fù)壓下工作，稱為負(fù)壓直吹式系統(tǒng)。優(yōu)點：負(fù)壓直吹式系統(tǒng)中磨煤機處于負(fù)壓狀態(tài)，不會向外噴粉，所以工作環(huán)境較干凈。缺點：1.燃燒所需的全部煤粉通過排粉機，使排粉機葉片磨損嚴(yán)重，從而降低排粉機效率，增加運行電耗；2.常更換葉片使運行費用增加，系統(tǒng)工作可靠性降低，維修工作量大。3.負(fù)壓的漏風(fēng)量大，為了維持一定的爐膛過量的空氣系數(shù)，需要減少流經(jīng)空氣預(yù)熱器的空氣量.直吹式制粉系統(tǒng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)排粉機裝在磨煤機之前或空氣預(yù)熱器之前時，制粉系統(tǒng)處于正壓下工作，稱為正壓系統(tǒng)，由于系統(tǒng)處于正壓，外界空氣不會漏入，鍋爐運行經(jīng)濟性高，同時不存在排粉機磨損問題。這種系統(tǒng)對磨煤機及管道嚴(yán)密性要求高，否則向外冒粉。中速磨和雙進雙出磨的比較雙進雙出鋼球磨煤機的特點十分顯著，主要有：1）連續(xù)作業(yè)率高，運行維護工作很少，不需設(shè)備用磨煤機；2）此型式的磨煤機，其易損件鋼球能實現(xiàn)不停機加球；3）其螺旋推進器葉片一般壽命為2～3年，筒體襯板壽命6～8年，螺旋葉片和筒體襯板的更換可跟隨鍋爐檢修時進行，磨煤機檢修維護費很低；4）在寬負(fù)荷范圍內(nèi)，響應(yīng)速度快。磨機儲存煤量大，磨煤機出力靠一次風(fēng)量調(diào)整，使磨機響應(yīng)鍋爐負(fù)荷速度快；5）風(fēng)煤比低。風(fēng)煤比低是磨機本身結(jié)構(gòu)所決定的。風(fēng)煤比低使煤粉在一次風(fēng)中濃度提高，加上低負(fù)荷時細(xì)度增加，有利于鍋爐低負(fù)荷時穩(wěn)燃，降低燃油耗量；6）出力和細(xì)度穩(wěn)定。出力的調(diào)節(jié)是由一次風(fēng)量決定的。一次風(fēng)量不變，出力就穩(wěn)定。出力的控制與磨煤機內(nèi)的煤位控制是相互獨立的，不會因出力的增加影響磨機內(nèi)的煤量。煤粉細(xì)度通常是由磨機的鋼球量決定的，只要鋼球量不變，細(xì)度是穩(wěn)定的；7）煤種適用范圍廣，不易受異物影響。適用各種煤質(zhì)，對堅硬和高磨蝕性燃料，可通過改善受損件（襯板、鋼球）材料來滿足使用壽命要求；8）靈活性大。雙進雙出鋼球磨煤機可根據(jù)鍋爐負(fù)荷要求，實現(xiàn)雙進雙出、單進雙出或半磨運行三種工況，在實際應(yīng)用中給用戶帶來很大的方便；9）可用率高。在出現(xiàn)單側(cè)堵煤或一臺給煤機故障停機時，雙進雙出鋼球磨煤機可單側(cè)進煤而出力下降較小，且筒體內(nèi)煤粉存量很大，可維持15分鐘鍋爐煤粉需求。因此雙進雙出磨煤機的可用率很高，F(xiàn)W公司提供的資料稱可高達(dá)99.28%；10）磨煤機的電耗比中速磨電耗高，故運行費用較高。中速磨和雙進雙出磨的比較1）磨煤機采用變加載。磨煤機的出力大小可自動、隨時隨地進行調(diào)整。機組調(diào)峰時，避免磨煤機的頻繁啟動，運行操作方便。利于延長耐磨件壽命，可節(jié)能20%2）運行可靠性相對于鋼球磨煤機較差，運行維護工作量較多，需設(shè)備用磨煤機3）傳動裝置采用行星齒輪減速機。此減速機具有體積小、重量輕、承載能力大、效率高、工作平穩(wěn)等特點；磨輥與磨碗襯板無直接金屬接觸，可空載啟停，啟動力矩小，停機時磨碗中的存煤便于清除干凈；5）磨煤機的出力由給煤機和一次風(fēng)量控制，對鍋爐負(fù)荷響應(yīng)速度較慢；6）風(fēng)煤比較高，低負(fù)荷時煤粉細(xì)度不宜控制，對鍋爐穩(wěn)燃不利。滿負(fù)荷時風(fēng)煤比在2左右，低負(fù)荷時，風(fēng)煤比更高。另外風(fēng)煤比高，使一次風(fēng)系統(tǒng)阻力加大，增加了一次風(fēng)機的能耗；7）對煤種的適用性，二種磨煤機基本相同。適用低磨蝕性（沖刷磨損指數(shù)Ke<5），低灰份，中高揮發(fā)份，水分<25%,HGI>40的煙煤、次煙煤和貧煤；對煤中三塊(木塊、石塊和鐵塊)比較敏感，容易磨損。不適合磨制高硬度，高水分和低揮發(fā)分煤種。8）現(xiàn)場布置方面，中速磨設(shè)備重量及占地面積較雙進雙出鋼球磨制粉系統(tǒng)小。9）制粉電耗方面。中速磨制粉系統(tǒng)中磨煤機的運行電耗較低。10）中速磨的磨輥、磨盤瓦壽命一般為8000小時。噪音較小，距設(shè)備1m處的噪音<85dB（A）。煤的分類根據(jù)不同用途和不同的分類方法，可以把煤分成不同的類別。動力用煤一般主要依據(jù)揮發(fā)分含量將煤分成如下四類：無煙煤揮發(fā)分Vdaf<10%。無煙煤揮發(fā)分含量低，析出溫度高，著火熱大，著火較困難，燃盡也不易。它含固定碳高，發(fā)熱量大，一般發(fā)熱量Qnet,ar=20000—32500kJ/kg。無煙煤表面呈明