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1、 锅炉设备及系统锅炉设备及系统4/25/20231本章内容本章内容第一节第一节 电厂锅炉概述电厂锅炉概述第二节第二节 燃料及燃烧燃料及燃烧第三节第三节 锅炉受热面锅炉受热面第四节第四节 锅炉汽水系统及其设备锅炉汽水系统及其设备第五节第五节 锅炉的主要辅助设备及系统锅炉的主要辅助设备及系统第六节第六节 典型锅炉及其安全附件典型锅炉及其安全附件4/25/20232第一节第一节 电厂锅炉概述电厂锅炉概述u锅炉的任务是把燃料的化学能转变为蒸锅炉的任务是把燃料的化学能转变为蒸汽的热能设备，是火力发电厂的三大主机汽的热能设备，是火力发电厂的三大主机之一（锅炉，汽机，发电机），影响整个之一（锅炉，汽机，发电
2、机），影响整个电厂的安全性及经济性。电厂的安全性及经济性。4/25/20233一一.电厂锅炉的组成电厂锅炉的组成(锅侧、炉侧锅侧、炉侧)锅炉由本体设备、辅助设备和附锅炉由本体设备、辅助设备和附件等购成。锅炉本体设备由件等购成。锅炉本体设备由“锅锅”和和“炉炉”两部分组成。两部分组成。4/25/202344/25/20235煤粉锅炉及辅助设备煤粉锅炉及辅助设备 4/25/202364/25/20237循环流化床锅炉及其附属设备循环流化床锅炉及其附属设备 4/25/20238循环流化床锅炉循环流化床锅炉4/25/20239“锅锅”u指锅炉的汽水系统，用于盛放工质，并接指锅炉的汽水系统，用于盛放工质
3、，并接受燃料燃烧放出的热量，使工质由水逐渐受燃料燃烧放出的热量，使工质由水逐渐被加热至合乎要求的过热蒸汽。被加热至合乎要求的过热蒸汽。u它主要由它主要由汽包汽包（锅筒）、（锅筒）、下降管下降管、联箱联箱、水冷壁水冷壁、省煤器省煤器、过热器过热器、再热器和连接、再热器和连接管道等组成。管道等组成。4/25/202310 1 1、锅内设备、锅内设备(详见第详见第4 4节节)汽包：存放工质和产生合格要求的汽包：存放工质和产生合格要求的饱和蒸汽饱和蒸汽水冷壁：位于炉膛的四壁，吸收辐水冷壁：位于炉膛的四壁，吸收辐射热，使水受热蒸发，保护炉墙。射热，使水受热蒸发，保护炉墙。过热器过热器.：加热饱和蒸汽至过
4、热蒸汽，：加热饱和蒸汽至过热蒸汽，供给高压缸供给高压缸再热器：重新加热已经部分作功、再热器：重新加热已经部分作功、压力和温度都已降低的蒸汽，供给压力和温度都已降低的蒸汽，供给汽轮机的中低压缸作功汽轮机的中低压缸作功省煤器：提高锅炉效率，降低锅炉省煤器：提高锅炉效率，降低锅炉的排烟温度，节约燃料的排烟温度，节约燃料4/25/202311“炉炉”u即燃烧系统，其任务是使燃料在其内部快即燃烧系统，其任务是使燃料在其内部快速、稳定、完全地燃烧，放出热量，产生速、稳定、完全地燃烧，放出热量，产生高温火焰和烟气。高温火焰和烟气。u燃烧系统主要由燃烧系统主要由炉膛炉膛、燃烧器燃烧器、空气预热空气预热器器和和
5、烟道烟道等组成。等组成。4/25/2023122、炉内设备(详见第详见第2 2节节)炉膛：炉膛：由水冷壁和炉墙围成，燃料由水冷壁和炉墙围成，燃料在炉膛进行合理的燃烧在炉膛进行合理的燃烧燃烧器燃烧器：安装在炉墙上面，其作用：安装在炉墙上面，其作用是将燃料和空气以一定的速度送入是将燃料和空气以一定的速度送入炉膛内部，使燃料能够适时地着火，炉膛内部，使燃料能够适时地着火，并迅速完全地燃烧。并迅速完全地燃烧。空气预热器空气预热器：安装在锅炉的最末端，：安装在锅炉的最末端，进一步降低排烟温度，提高锅炉效进一步降低排烟温度，提高锅炉效率。率。4/25/2023134/25/202314 锅炉的辅助设备锅炉
6、的辅助设备 给水设备给水设备：包括给水泵、管道阀门等：包括给水泵、管道阀门等通风设备：通风设备：送风机、引风机、烟风道、送风机、引风机、烟风道、烟囱等烟囱等制粉设备制粉设备：原煤仓、给煤机、磨煤机、：原煤仓、给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器和排粉风机粗粉分离器、细粉分离器和排粉风机除尘设备：除尘设备：分离除去烟气中的飞灰颗粒，分离除去烟气中的飞灰颗粒，减轻飞灰对环境的污染和对引风机的磨减轻飞灰对环境的污染和对引风机的磨损。损。除灰设备除灰设备：除去锅炉底部的大渣和除尘：除去锅炉底部的大渣和除尘器分离下来的细灰器分离下来的细灰 4/25/202315二二.锅炉的规范、型号及分类锅炉的规范、
7、型号及分类1.1.锅炉的规范锅炉的规范2.2.锅炉的规范包括：锅炉容量、锅炉蒸汽参数、给水锅炉的规范包括：锅炉容量、锅炉蒸汽参数、给水温度等，用来说明锅炉的基本工作特性。温度等，用来说明锅炉的基本工作特性。u锅炉容量(额定蒸发量)：锅炉每小时的最大连续蒸发量，简称BMCR。De表示，单位：吨/小时u锅炉蒸汽参数：锅炉过热器出口处的过热蒸汽压力（兆帕）和温度（）。u给水温度：省煤器入口处的温度。不同蒸汽参数的锅炉其给水温度也不相同。4/25/202316锅炉型号反映锅炉的基本特征锅炉型号反映锅炉的基本特征 高压锅炉用三组字码表示其型号如：型号 HG-410/9.8-1 制造厂制造厂-蒸发量蒸发量
8、t/h/t/h/额定压力额定压力MPMPa a.设计序号设计序号 超高压及以上的锅炉装有再热器其型号 型号：DG-1000/16.7-555/555-1制造厂-蒸发量t/h/额定压力MPa.-过热蒸汽和再热蒸汽温度-设计序号 2锅炉的型号4/25/2023173.锅炉的分类（1）按锅炉容量分类u小型锅炉（De220吨/小时）u中型锅炉（De=220410吨/小时）u大型锅炉（De670吨/小时）4/25/202318（2 2）按蒸汽压力分类：按蒸汽压力分类：低压锅炉低压锅炉 p1.27兆帕兆帕中压锅炉中压锅炉 p2.453.82兆帕兆帕高压锅炉高压锅炉 p9.8兆帕兆帕超高压锅炉超高压锅炉 p
9、13.7兆帕兆帕亚临界压力锅炉亚临界压力锅炉 p16.7，18.3兆帕兆帕超临界压力锅炉超临界压力锅炉 p22.1兆帕兆帕4/25/202319（3 3）按燃用燃料分类按燃用燃料分类 燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉。燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉。（4 4）按燃烧方式分类按燃烧方式分类层燃炉层燃炉室燃炉（煤粉炉、燃油炉等）室燃炉（煤粉炉、燃油炉等）流化床锅炉流化床锅炉旋风炉旋风炉4/25/202320（5 5）按水循环特性分为：按水循环特性分为：自然循环锅炉自然循环锅炉直流锅炉直流锅炉（6 6）按煤粉炉的排渣方式分为：按煤粉炉的排渣方式分为：固态排渣炉和液态排渣锅炉固态排渣炉和液态排渣锅炉4/25
10、/202321我国电厂锅炉系列我国电厂锅炉系列 容量容量（吨（吨/小小时时）蒸汽蒸汽压压力力（MPaMPa）过热过热/再再热热温度温度（）给给水温度水温度（）配用汽配用汽轮发电轮发电机机组组功率（功率（MWMW）锅锅炉炉类类型型3535656575751101101301303.83.84504501501501501501501501701701701706 61212121225252525中中压压自然循自然循环锅环锅炉，有炉，有层层燃燃炉、煤粉炉和流化床炉、煤粉炉和流化床锅锅炉多炉多种形式种形式2202202302304104109.89.854054051051054054021521
11、550505050100100高高压压自然循自然循环锅环锅炉，有煤粉炉，有煤粉炉、燃油炉和流化床炉、燃油炉和流化床锅锅炉多炉多种形式种形式40040067067013.713.7555/555555/555540/540540/540240240125125200200超高超高压压自然循自然循环锅环锅炉，再炉，再热热，燃煤粉或油，主要是室燃，燃煤粉或油，主要是室燃，目前有流化床目前有流化床锅锅炉炉9359351000100016.716.7570/570570/570555/555555/555260260265265300300亚临亚临界界压压力自然循力自然循环环、强强制制循循环锅环锅炉，再
12、炉，再热热，燃煤粉，燃煤粉2008200818.318.3541/541541/541278.3278.3600600亚临亚临界界压压力自然循力自然循环环、强强制制循循环锅环锅炉，再炉，再热热，燃煤粉，燃煤粉2950295027.5627.56605/603605/603292.5292.510001000超超超超临临界参数界参数变压变压垂直管圈垂直管圈直流炉，再直流炉，再热热，燃煤粉，燃煤粉4/25/202322第二节第二节 燃料及燃烧燃料及燃烧u锅炉燃料、有固体燃料、液体燃料和锅炉燃料、有固体燃料、液体燃料和气体燃料三大类。气体燃料三大类。u锅炉燃料以煤为主，电站锅炉更是如锅炉燃料以煤为主
13、，电站锅炉更是如此。本课将主要介绍煤及其燃烧此。本课将主要介绍煤及其燃烧4/25/202323一一.煤的成分煤的成分p煤是远古植物遗体随着地壳变动被埋入地下，长期处在地下温度、压力较高的环境中，经过复杂的生物、化学变化逐渐形成的。煤的成分煤的成分可燃成分可燃成分硫硫氮氮氧氧氢氢碳碳水分水分灰分灰分4/25/2023241.1.煤的元素分析成分煤的元素分析成分n概念：煤中的概念：煤中的碳（碳（C C）、氢（）、氢（H H）、氧（）、氧（O O）、）、氮（氮（N N）、硫（）、硫（S S）等元素的重量占燃料重等元素的重量占燃料重量的百分数。量的百分数。碳碳(C(C）：）：主要的可燃物质，含量越多煤
14、燃主要的可燃物质，含量越多煤燃烧能产生的热量越大，含量随煤的变质程烧能产生的热量越大，含量随煤的变质程度的加深而增加。度的加深而增加。4/25/202325氢（氢（H H）u重要的可燃物质，发热量高每重要的可燃物质，发热量高每120kJ/kg120kJ/kg，随煤的变质程度加深而减少，随煤的变质程度加深而减少氧（氧（O O）和氮（）和氮（N N）u氧为煤中的不可燃元素，含量较少，含氧为煤中的不可燃元素，含量较少，含量随变质程度加而减少量随变质程度加而减少u氮为煤中的有害元素，含量较少，氮的氮为煤中的有害元素，含量较少，氮的氧化产物为氧化产物为NONO或者或者NONO2 2，排放到大气中排放到大
15、气中都对环境有害。都对环境有害。4/25/202326硫（硫（S S）可燃元素；分成有机硫和无机硫；每千克可燃硫发可燃元素；分成有机硫和无机硫；每千克可燃硫发热量热量90509050千焦，燃烧产物为千焦，燃烧产物为SOSO2 2或者或者SOSO3 3，污染大气，污染大气，使设备发生腐蚀。使设备发生腐蚀。水分（水分（M M）不可燃成分，其来源有三种，即外部水分、内部水分不可燃成分，其来源有三种，即外部水分、内部水分和化合水分。水分较多的煤发热量较低，不容易着火和化合水分。水分较多的煤发热量较低，不容易着火和燃烧。和燃烧。灰分（灰分（A A）不可燃成分；灰分较多的煤发热量低，着火和燃尽都不可燃成分
16、；灰分较多的煤发热量低，着火和燃尽都困难。困难。4/25/202327表表4.2 4.2 燃料各种分析基准及其元素成分燃料各种分析基准及其元素成分角角码码碳碳C C氢氢H H氧氧O O氮氮N N可燃硫可燃硫S Sdafdaf杂质杂质水分水分M M有机硫有机硫S So o硫化硫化铁铁硫硫S Sp p硫酸硫酸盐盐硫硫S Ss s灰分灰分A A内在水内在水分分M Minhinh外在水外在水分分M Mf fdafdaf干燥无灰基干燥无灰基d d干燥基干燥基adad空气干燥基空气干燥基arar收到基收到基4/25/2023282.2.煤的工业分析煤的工业分析u为了更有利于统一煤质计量、煤种划分、煤为了更
17、有利于统一煤质计量、煤种划分、煤质评估、用途选择、商品计价等，实用中常质评估、用途选择、商品计价等，实用中常用工业分析方法确定煤的成分。用工业分析方法确定煤的成分。u工业分析成分包括工业分析成分包括水分水分、灰分灰分、挥发分挥发分和和固固定碳定碳四种成分，这四种成分总量为四种成分，这四种成分总量为100%100%。4/25/2023292.2.煤的工业分析煤的工业分析u主要概念主要概念挥发分挥发分（V Vdafdaf）主要成分：可燃气体主要成分：可燃气体 H H2 2、CHCH4 4、H H2 2S S、C C m m H H n n等等 不可燃气体不可燃气体O O2 2、N N2 2、COC
18、O2 2等等固定碳固定碳（FCFC）焦炭：灰份焦炭：灰份+固定碳固定碳 固定碳：以单质形式存在的碳固定碳：以单质形式存在的碳4/25/202330二二.煤的性质煤的性质1 1发热量发热量u发热量：单位质量的煤完全燃烧时释放的热量，符号发热量：单位质量的煤完全燃烧时释放的热量，符号为为Q Q，单位为：千焦，单位为：千焦/公斤（公斤（kJ/kgkJ/kg）。）。u煤的高位发热量煤的高位发热量Q Qgrgr：1 1公斤煤完全燃烧后产生的热量，公斤煤完全燃烧后产生的热量，包括燃烧产物（烟气）中水分的汽化潜热。包括燃烧产物（烟气）中水分的汽化潜热。u煤的低位发热量煤的低位发热量Q Qnet net：从高
19、位发热量中扣除了水蒸气：从高位发热量中扣除了水蒸气的汽化潜热后的热量。的汽化潜热后的热量。u规定以规定以Q Qnet,a rnet,a r2930829308千焦千焦/公斤的煤作为公斤的煤作为标准煤标准煤。4/25/202331折算标准煤折算标准煤 4/25/202332折算成分折算成分 u指对应于指对应于4190 kJ/kg4190 kJ/kg收到基低位发热量的收到基收到基低位发热量的收到基成分含量，即：成分含量，即：u折算灰分折算灰分A AZSZS4.04.0的煤称为的煤称为高灰分煤高灰分煤、u折算水分折算水分M MZSZS8.08.0的煤称为的煤称为高水分煤高水分煤、u折算硫分折算硫分S
20、 SZSZS0.20.2的煤称为的煤称为高硫分煤高硫分煤。4/25/2023332.2.煤灰熔融性煤灰熔融性 u灰灰的的熔融性熔融性是指煤中灰分在高温下由固态向液态是指煤中灰分在高温下由固态向液态变化的特性。变化的特性。u当煤灰在炉膛内的高温火焰中受热时，逐渐向液当煤灰在炉膛内的高温火焰中受热时，逐渐向液态转化而呈塑性状态，其粘塑性随温度而异。态转化而呈塑性状态，其粘塑性随温度而异。4/25/2023342.2.煤灰熔融性煤灰熔融性 (a)(a)未加热的试样；未加热的试样；(b)(b)开始变形温度开始变形温度DTDT；(c)(c)开始软化温度开始软化温度STST；(d)(d)开始流动温度开始流
21、动温度FTFT；4/25/202335灰灰的熔点的熔点u当灰分所处温度达到软化温度当灰分所处温度达到软化温度STST值时，就开始具值时，就开始具有结渣的可能性，习惯上将有结渣的可能性，习惯上将STST用以代表灰的熔点。用以代表灰的熔点。u通常通常:uSTST14001400称为难熔灰；称为难熔灰；uSTST1200120014001400称为中熔灰；称为中熔灰；uSTST12001200称为易熔灰。称为易熔灰。uSTST值越高，越不易造成结渣。值越高，越不易造成结渣。4/25/202336三三.煤的分类煤的分类煤的成分随着地质年代的长短有所变化。埋藏年代越久，碳煤的成分随着地质年代的长短有所变
22、化。埋藏年代越久，碳化程度越深，挥发物含量越少，碳的含量越多。化程度越深，挥发物含量越少，碳的含量越多。主要根据挥发分并参考水分、灰分的含量来分类：主要根据挥发分并参考水分、灰分的含量来分类：u无烟煤无烟煤(anthracite)anthracite)：V Vdafdaf1010u贫煤：贫煤：V Vdafdaf=l0=l02020u烟煤烟煤(bituminous)bituminous)：V Vdafdaf20204545u褐煤褐煤(brown coal)brown coal)：V Vdafdaf40405050，甚至达甚至达6060。4/25/202337无烟煤无烟煤(anthracite)a
23、nthracite)1 1无烟煤无烟煤无烟煤的挥发分含量最低；无烟煤的挥发分含量最低；含碳量很高，一般含碳量很高，一般C C4040，最高可达，最高可达9090；灰分不高，一般灰分不高，一般A A6 62525；水分很低，水分很低，M M1 15 5。发热量较高，不易点燃，燃尽也不容易，焦炭无粘结性发热量较高，不易点燃，燃尽也不容易，焦炭无粘结性4/25/2023382贫煤其燃烧性质接近于无烟煤，难以着火和燃尽。碳化程度比无烟煤低，发热量较高，一般不结焦。3烟煤(bituminous)bituminous)挥发分含量较高，变化范围宽。碳化程度较无烟煤浅，含碳量C4060，少数能达到75；一般灰
24、分不大，水分适中；发热量也相当高，大多数烟煤都容易点燃，燃烧快，燃烧时火焰较长。多数具有或强或弱的焦结性。4/25/2023394 4褐煤褐煤(brown coal)brown coal)碳化程度较低，呈褐黑色，尚有清楚木纹，易风化成粉末碳化程度较低，呈褐黑色，尚有清楚木纹，易风化成粉末挥发物含量高，易于着火和燃烧挥发物含量高，易于着火和燃烧 5 5其它低质煤其它低质煤洗中煤、煤泥和泥煤。泥煤比褐煤地质年代更短，这种煤易洗中煤、煤泥和泥煤。泥煤比褐煤地质年代更短，这种煤易碎，但不结焦，泥煤在我国发现的极少。碎，但不结焦，泥煤在我国发现的极少。油页岩是一种淡灰色或暗褐色的石油矿石，其灰分极高，达
25、油页岩是一种淡灰色或暗褐色的石油矿石，其灰分极高，达60608080，因此发热量很低，因此发热量很低，煤矸石则是采煤时的下脚料，它的热值更低，灰分更高。煤矸石则是采煤时的下脚料，它的热值更低，灰分更高。这些低质燃料除了采用流化床燃烧外，其他燃烧方法无法燃这些低质燃料除了采用流化床燃烧外，其他燃烧方法无法燃用。用。4/25/202340四四.锅炉的热平衡计算锅炉的热平衡计算u锅炉热平衡锅炉热平衡：送入锅炉的热量等于锅炉输出的热量。：送入锅炉的热量等于锅炉输出的热量。u热平衡方程热平衡方程 Q Q r r1 1公斤燃料的输入热量;Q1锅炉的有效利用热；Q2 排烟带走的热损失；Q3气体未完全燃烧损失
26、；Q4 固体未完全燃烧损失 Q5锅炉散热损失；Q6 灰渣物理热损失。u热平衡方程也用送入热量的百分比表示热平衡方程也用送入热量的百分比表示4/25/202341正平衡效率正平衡效率 ：从热量的有效利用角度出发计算得：从热量的有效利用角度出发计算得出，即锅炉的热效率出，即锅炉的热效率 反平衡效率：从热损失角度看，锅炉效率还可以反平衡效率：从热损失角度看，锅炉效率还可以按下式计算：按下式计算：4/25/2023421 1锅炉输入热量锅炉输入热量 燃料的收到燃料的收到基低位发热基低位发热量量 燃料的物燃料的物理热理热 用外部热源加用外部热源加热空气时带入热空气时带入锅炉的热量锅炉的热量 4/25/2
27、023432 2锅炉的有效利用热量锅炉的有效利用热量 u锅炉有效利用热量包括锅炉有效利用热量包括u过热蒸汽的吸热过热蒸汽的吸热u再热蒸汽的吸热再热蒸汽的吸热u饱和蒸汽的吸热和排污水的吸热。饱和蒸汽的吸热和排污水的吸热。u 也即是锅炉的热效率，也称为锅炉也即是锅炉的热效率，也称为锅炉的正平衡效率。的正平衡效率。4/25/2023443.3.排烟损失排烟损失q q2 2u排烟热损失是现代电厂排烟热损失是现代电厂锅炉锅炉热损失中热损失中最大的一项热最大的一项热损失损失，煤粉炉的排烟热损失通常可达，煤粉炉的排烟热损失通常可达5 58 8u一般排烟温度每增高约一般排烟温度每增高约1010，q q2 2约
28、增大约增大1 1。u降低排烟温度，不得不大大增加尾部受热面面积，降低排烟温度，不得不大大增加尾部受热面面积，因而相应增加锅炉的金属消耗量。低温受热面的壁因而相应增加锅炉的金属消耗量。低温受热面的壁面可能达到露点温度，导致低温腐蚀。面可能达到露点温度，导致低温腐蚀。u大、中型电厂锅炉的排烟温度通常控制在大、中型电厂锅炉的排烟温度通常控制在110110160160的范围内。的范围内。4/25/2023454.4.气体未完全燃烧热损失气体未完全燃烧热损失q q3 3u气体未完全燃烧热损失是由于烟气中含有气体未完全燃烧热损失是由于烟气中含有可燃气体造成的热损失，这些气体主要是可燃气体造成的热损失，这些
29、气体主要是一氧化碳（有时也含少量的氢和甲烷等可一氧化碳（有时也含少量的氢和甲烷等可燃气体），最终未能发生燃烧而造成的。燃气体），最终未能发生燃烧而造成的。u煤粉炉的煤粉炉的q q3 3一般不超过一般不超过0.50.54/25/2023465.5.固体未完全燃烧损失固体未完全燃烧损失 q q4 4uq q4是由于灰中含有未燃尽的残炭造成的热损失，是是由于灰中含有未燃尽的残炭造成的热损失，是锅炉热损失中的主要部分，通常仅次于排烟热损失。锅炉热损失中的主要部分，通常仅次于排烟热损失。u影响影响q q4 4的主要因素有：燃料品质、煤粉细度、炉内的主要因素有：燃料品质、煤粉细度、炉内燃烧条件、喷燃器的工
30、作性能以及运行情况等。燃烧条件、喷燃器的工作性能以及运行情况等。u多数煤粉炉的多数煤粉炉的q q4 4一般一般1 15 54/25/2023476 6灰渣的物理热损失灰渣的物理热损失 q q5 5uq q5是锅炉在运行中，汽包、联箱、汽水管道、炉墙等的温度均是锅炉在运行中，汽包、联箱、汽水管道、炉墙等的温度均高于外界空气的温度，因而一部分热量会散失到空气中去，形高于外界空气的温度，因而一部分热量会散失到空气中去，形成锅炉的散热损失。成锅炉的散热损失。u锅炉的散热损失与炉型、炉墙质量、水冷壁敷设情况和管道的锅炉的散热损失与炉型、炉墙质量、水冷壁敷设情况和管道的绝热情况等因素有关。绝热情况等因素有
31、关。u按照经验估计，大容量电厂锅炉的按照经验估计，大容量电厂锅炉的q q5 5约占约占0.20.20.60.64/25/2023487 7灰渣的物理热损失灰渣的物理热损失 q q6 6u锅炉炉渣排出炉外时带出的热量，形成灰渣物理锅炉炉渣排出炉外时带出的热量，形成灰渣物理热损失。热损失。q q6 6的大小主要决定于排渣量和排渣温度。的大小主要决定于排渣量和排渣温度。u多数固态排渣煤粉炉，多数固态排渣煤粉炉，q q6 6大致为大致为0.50.51 1；液态；液态排渣炉的此项热损失自然要显著增大。排渣炉的此项热损失自然要显著增大。4/25/2023491.燃烧过程是一个复杂的化学反应和物理过程的综合
32、过程。2.燃料的燃烧过程加热干燥，把水分蒸发掉。进一步被加热到一定温度时，发生煤的热分解反应而释放出挥发分。挥发分析出后，达到相应的着火温度时即着火燃烧。燃尽五五.燃料的燃烧燃料的燃烧4/25/202350燃烧方式燃烧方式u层状燃烧层状燃烧u悬浮燃烧（室燃）悬浮燃烧（室燃）u流化床燃烧流化床燃烧4/25/202351六六.煤粉燃烧方式和设备煤粉燃烧方式和设备1 1、煤粉气流的着火、煤粉气流的着火u煤粉的着火温度不同煤粉的着火温度不同不同煤种的煤粉气流中颗粒的着火温度不同煤种的煤粉气流中颗粒的着火温度煤种煤种挥发挥发分，分，Vdaf100煤粉气流着火温度煤粉气流着火温度，Ti/褐煤褐煤50550
33、烟煤烟煤403020650750840贫贫煤煤14900无烟煤无烟煤410004/25/2023521 1、煤粉气流的着火、煤粉气流的着火将煤粉气流加热到将煤粉气流加热到着火温度着火温度所需要的热量称为所需要的热量称为着火热着火热。u作用作用:加热煤粉和空气，使煤中水分蒸发并过热。加热煤粉和空气，使煤中水分蒸发并过热。u着火热来源着火热来源：一是高温回流烟气；一是高温回流烟气；二是高温火焰及炉壁对煤粉射流的辐射加热。二是高温火焰及炉壁对煤粉射流的辐射加热。4/25/2023532.2.煤粉燃烧煤粉燃烧 u要组织良好的燃烧过程，其标志就是尽量要组织良好的燃烧过程，其标志就是尽量接近完全燃烧，也就
34、是在炉内接近完全燃烧，也就是在炉内不结渣不结渣的前的前提下，燃烧速度提下，燃烧速度快快而且燃烧而且燃烧完全完全。4/25/202354燃烧器燃烧器l燃烧器是煤粉锅炉的主要燃烧燃烧器是煤粉锅炉的主要燃烧设备，其设备，其作用作用是是l保证燃料和燃烧用的空气在进入炉保证燃料和燃烧用的空气在进入炉膛时能充分混合、及时着火和稳定膛时能充分混合、及时着火和稳定燃烧。燃烧。直流燃烧器直流燃烧器 出口气流为直流射流；布置在出口气流为直流射流；布置在炉膛四角，使燃料气流在炉内炉膛四角，使燃料气流在炉内进行切圆燃烧进行切圆燃烧 炉膛内部的直流燃炉膛内部的直流燃烧器烧器4/25/202355u直流燃烧器采用直流燃烧
35、器采用四角切圆燃烧方四角切圆燃烧方式形成的火焰式形成的火焰俯视的炉膛火焰俯视的炉膛火焰4/25/202356煤粉燃烧火焰方式煤粉燃烧火焰方式 4/25/202357 直流煤粉燃烧器的布置方式直流煤粉燃烧器的布置方式 4/25/202358不同配风直流燃烧器不同配风直流燃烧器 4/25/202359空气气流空气气流u空气并不是一次集中送进的，而是按对空气并不是一次集中送进的，而是按对着火着火、燃燃烧烧有利而合理组织、分批送入的。有利而合理组织、分批送入的。u按送入空气的作用不同，可将送入燃烧器的空气按送入空气的作用不同，可将送入燃烧器的空气分为分为一次风一次风、二次风二次风和和三次风三次风。u一
36、次风一次风：即携带煤粉送入燃烧器的空气。：即携带煤粉送入燃烧器的空气。u二次风二次风：补充煤粉继续燃烧所需要的空气并着重起扰：补充煤粉继续燃烧所需要的空气并着重起扰动、混合作用。动、混合作用。u三次风三次风：中间储仓式热风送粉时，在磨煤机内干燥原：中间储仓式热风送粉时，在磨煤机内干燥原煤后排出的乏气，由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股煤后排出的乏气，由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为三次风。乏气称为三次风。4/25/202360不同配风直流燃烧器不同配风直流燃烧器 4/25/202361旋流燃烧器旋流燃烧器u出口气流包含有旋流出口气流包含有旋流射流的燃烧器；其出射流的燃烧器；其出口气流可为几个
37、同轴口气流可为几个同轴旋流射流组合，也可旋流射流组合，也可是旋流射流与直流射是旋流射流与直流射流的组合。流的组合。旋流燃烧器的原理图旋流燃烧器的原理图4/25/202362旋流燃烧器的布置方式旋流燃烧器的布置方式 (a)(a)前墙布置；前墙布置；（b b）两面墙对冲或交错布置；）两面墙对冲或交错布置；（b-1b-1）两面墙交错布置；）两面墙交错布置；（b-2b-2）两面墙对冲布置；）两面墙对冲布置；（c c）半开式炉膛对冲布置；）半开式炉膛对冲布置；（d d）炉底布置；）炉底布置；（e e）炉顶布置）炉顶布置4/25/202363七七.流化床燃烧方式和设备流化床燃烧方式和设备流化床：固体颗粒、
38、流体以及完成流态化的设备流化床：固体颗粒、流体以及完成流态化的设备流态化：固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的流态化：固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的一种现象一种现象气固流态化：流体作为流化介质，在锅炉燃烧中，流化气固流态化：流体作为流化介质，在锅炉燃烧中，流化介质为空气，固体煤颗粒以及煤燃烧后的灰渣被流化介质为空气，固体煤颗粒以及煤燃烧后的灰渣被流化流化床锅炉与其他类型燃烧锅炉的根本区别在于燃料处流化床锅炉与其他类型燃烧锅炉的根本区别在于燃料处于流态化运动状态，并在流态化过程中进行燃烧。于流态化运动状态，并在流态化过程中进行燃烧。4/25/202364典型的循环流化床锅炉循环系统
39、典型的循环流化床锅炉循环系统 4/25/202365典型的循环流化床锅炉循环系统典型的循环流化床锅炉循环系统 4/25/202366循环流化床锅炉的组成部分循环流化床锅炉的组成部分u第一部分由炉膛（流化床燃烧室）、气固分离第一部分由炉膛（流化床燃烧室）、气固分离设备（分离器）、固体物料再循环设备（也称设备（分离器）、固体物料再循环设备（也称返料装置、返料器）和外置换热器（有些循环返料装置、返料器）和外置换热器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，流化床锅炉没有该设备）等组成，u第二部分为尾部对流烟道，布置有过热器、再第二部分为尾部对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与常规煤
40、粉燃热器、省煤器和空气预热器等，与常规煤粉燃烧锅炉相近。烧锅炉相近。4/25/202367循环流化床锅炉独特的优点循环流化床锅炉独特的优点 燃料适应性广燃料适应性广 燃烧效率高燃烧效率高 高效脱硫高效脱硫 氮氧化物（氮氧化物（NOxNOx）排放低）排放低 燃烧强度高，炉膛截面积小燃烧强度高，炉膛截面积小 燃料预处理及给煤系统简单燃料预处理及给煤系统简单 负荷调节范围大，调节速度快负荷调节范围大，调节速度快 易于实现灰渣综合利用易于实现灰渣综合利用 4/25/202368FBC FBC 锅炉布风装置锅炉布风装置 典型风帽式布风装置结构典型风帽式布风装置结构 水冷布风板水冷布风板 4/25/202
41、369气固分离器气固分离器 高温绝热式旋风分离器高温绝热式旋风分离器 水冷分离器水冷分离器 4/25/202370返料装置返料装置 4/25/202371u锅炉受热面包括炉膛水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面u受热面中完成给水经过预热、蒸发、过热、再热加热过程1.预热：省煤器 蒸发：水冷壁2.过热：过热器 再热：再热器第三节第三节 锅炉受热面锅炉受热面4/25/202372一一.受热面的整体布置型式受热面的整体布置型式 (a)(a)型；型；(b)(b)型；型；(c)T (c)T型；型；(d)(d)塔型；塔型；(e)(e)半塔型；半塔型；(f)(f)箱型箱型 4/25/20237
42、3水冷壁是以辐射换热为主的蒸发受热面。水冷壁是以辐射换热为主的蒸发受热面。1 1、水冷壁的作用：、水冷壁的作用：（l l）强化传热，强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金属）强化传热，强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金属消耗量消耗量 （2 2）降低高温对炉墙的破坏作用，起保护炉墙作用）降低高温对炉墙的破坏作用，起保护炉墙作用（3 3）能有效地防止炉壁结渣。）能有效地防止炉壁结渣。（4 4）悬吊炉墙。）悬吊炉墙。（5 5）锅炉主要的蒸发受热面，产生锅炉的全部或绝大部分饱）锅炉主要的蒸发受热面，产生锅炉的全部或绝大部分饱和蒸汽，是不可缺少的重要受热面。和蒸汽，是不可缺少的重要受热面。二蒸发受热面二
43、蒸发受热面4/25/202374受热面联箱受热面联箱4/25/2023752、水冷壁的形式 光管水冷壁：光管垂直地布置在炉膛各面墙上，管光管垂直地布置在炉膛各面墙上，管子上部与锅筒或上集箱相连，管子下部与下集箱相子上部与锅筒或上集箱相连，管子下部与下集箱相连，下级箱与锅筒间用不受热的下降管相连。此种连，下级箱与锅筒间用不受热的下降管相连。此种水冷壁在中小容量锅炉上用得比较广泛水冷壁在中小容量锅炉上用得比较广泛 膜式水冷壁 u优点：减少漏风，提高锅炉效率；同时炉墙不直接减少漏风，提高锅炉效率；同时炉墙不直接受火焰辐射，因而可不用耐火材料，而只用绝热材受火焰辐射，因而可不用耐火材料，而只用绝热材料
44、，使炉墙重量大大减轻。料，使炉墙重量大大减轻。u缺点：制造工艺较复杂：制造工艺较复杂4/25/202376 过热受热面有过热器和再热器过热受热面有过热器和再热器 1 1、过热器和再热器的作用过热器和再热器的作用 将饱和蒸汽或低温蒸汽加热成为达到合格温将饱和蒸汽或低温蒸汽加热成为达到合格温度的过热蒸汽度的过热蒸汽2 2、按传热方式分类：、按传热方式分类：u对流过热器、对流过热器、u半辐射式过热器（即屏式过热器）半辐射式过热器（即屏式过热器）u辐射式过热器辐射式过热器 三三.过热器受热面和再热器受热面过热器受热面和再热器受热面4/25/202377对流过热器：对流过热器：布置在炉膛出口的对流烟道内
45、，以对流换布置在炉膛出口的对流烟道内，以对流换热为主热为主屏式过热器屏式过热器 布置在炉膛出口处或炉膛布置在炉膛出口处或炉膛 上部，既吸收火焰的直接上部，既吸收火焰的直接 辐射，又吸收烟气的对流辐射，又吸收烟气的对流 放热放热辐射式辐射式过热器过热器 一般布置在炉膛内壁面上，只吸收火焰辐射。一般布置在炉膛内壁面上，只吸收火焰辐射。4/25/202378包墙管包墙管过热器过热器u在水平烟道和尾部竖井烟道内壁像布置水在水平烟道和尾部竖井烟道内壁像布置水冷壁那样布置过热器，称为包墙管过热器冷壁那样布置过热器，称为包墙管过热器或包覆壁过热器。它主要用于悬吊炉墙，或包覆壁过热器。它主要用于悬吊炉墙，传热
46、效果差，不能作为主要受热面。传热效果差，不能作为主要受热面。4/25/202379过热汽温调节方法过热汽温调节方法u维持稳定的汽温是保证机组安全和经济运行所必需的。维持稳定的汽温是保证机组安全和经济运行所必需的。u电站锅炉调节汽温的方法有：电站锅炉调节汽温的方法有：喷水式减温器喷水式减温器、摆动式燃摆动式燃烧器烧器u喷水减温器是将减温水直接喷入过热蒸汽喷水减温器是将减温水直接喷入过热蒸汽 u利用摆动式燃烧器上下摆动，改变火焰中心位置，从而改变炉利用摆动式燃烧器上下摆动，改变火焰中心位置，从而改变炉膛出口烟温，可以调节过热汽温或再热汽温膛出口烟温，可以调节过热汽温或再热汽温u一般燃烧器摆动一般燃
47、烧器摆动20203030时，炉膛出口烟温变化约时，炉膛出口烟温变化约110110140140，蒸汽温度的最大调节幅度为，蒸汽温度的最大调节幅度为40406060。通常摆动式燃烧。通常摆动式燃烧器只作为蒸汽温度粗调手段，细调应采用喷水减温器。器只作为蒸汽温度粗调手段，细调应采用喷水减温器。4/25/202380四四.再热器受热面的特殊问题再热器受热面的特殊问题p再热器 锅炉中重新加热蒸汽的部件。将汽轮机高压缸排汽引入锅炉，重新加热至高温，然后再引入中压缸膨胀作功。p再热器工作的特殊性 当汽轮机甩负荷或机组起、停时，再热器无蒸汽冷却，需将过热蒸汽通过快速减温、减压装置引入再热器。4/25/2023
48、81特殊性：u首先当负荷变动时，再热汽温比过热汽温变化剧烈、幅度大。u其次由于喷入水只在中、低压缸作功，再热器采用喷水调节会使机组循环效率降低。计算表明，若再热蒸汽内喷入1的水，循环效率降低0.10.25，u因此喷水减温不再是再热汽温调节的主要手段。有：烟气再循环、烟气挡板、摆动燃烧器等方法。4/25/2023821、烟气再循环调节方式u用烟气再循环风机从省煤器后抽出一部分温度为300350的烟气，送回至炉子底部（如冷灰斗下部），形成烟气再循环。u优点：炉内辐射传热量减少，对流受热面吸热量增加，处于低温区的对流受热面吸热量变化大u缺点：需要能承受高温和耐磨的再循环风机，加速了受热面的磨损；对燃
49、烧不利；4/25/2023832、烟道挡板调节方式u当再热器布置在锅炉对流烟道内时，为了调节再热汽温，有时将对流烟道用隔墙分开，u将再热器和过热器分别布置两个烟道中，其后布置省煤器，出口处设有可调烟道挡板 如图所示。u特点：调节这些烟道挡板，可以改变流经两个烟道的烟气流量，也就是改变2个并联烟道中的烟气分配比率，从而调节再热汽温会影响到过热汽温4/25/202384采用分隔烟道挡板调节法的受热面布置采用分隔烟道挡板调节法的受热面布置 4/25/202385五五.省煤器省煤器1、省煤器主要作用降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料由于给水先在省煤器内加热，代替部分造价较高的蒸发受热面；减少了给水与
50、汽包壁之间的温差，使汽包热应力降低4/25/2023862、省煤器分类p钢管式、铸铁式(压力 4 MPa)u铸铁式用在小容量锅炉p非沸腾式、沸腾式u非沸腾式省煤器是出口水温低于饱和温度u沸腾式省煤器是当水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽4/25/202387六六.空气预热器空气预热器p空气预热器是利用烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备p作用：在烟气温度最低的区域回收了烟气的热量；提高了锅炉效率；同时预热空气强化了着火燃烧过程p分类：按照换热方式，空气预热器分为传热式和蓄热式 4/25/2023881 1、管式空气预热器、管式空气预热器n传热式空气预热器，通过烟气在管内流动纵向冲刷管壁，空气