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1、（一）锅炉的功能和分类：（一）锅炉的功能和分类： 锅炉是利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质(主要是水)加热到一定温度和压力的换热设备。通常意义的锅炉中一般要实现下述过程通常意义的锅炉中一般要实现下述过程 燃烧燃烧 热交换热交换 燃料的化学能燃料的化学能 烟气的热能烟气的热能 蒸汽蒸汽( (或热水或热水) )的热能的热能. . 现代电站锅炉最为庞大、复杂，技术成套性强，是多学科、多门类工业产品综合而成的蒸汽发生装置。火力发电厂能量转换的基本过程火力发电厂能量转换的基本过程 / 设计次序 燃料代号 额定蒸汽压力 额定蒸发量 制造厂代号例例 DGJ-75/3.82-IV2 东方锅炉厂制造
2、, 额定蒸发量75t/h， 额定蒸汽压力 3.82Mpa 秸杆锅炉 （第二次设计） 按用途分按用途分： 电站锅炉：电站锅炉：用于发电，参数高、容量大； 工业锅炉：工业锅炉：用于工业生产和供热，参数低、容量小。其中， 又有蒸汽锅炉和热水锅炉。 方式 层燃炉 室燃炉 流化床炉 旋风炉燃料 块状 粉状、雾状、气态 固体颗粒 固体颗粒 按锅炉燃烧方式分按锅炉燃烧方式分：层燃炉、室燃炉、层燃炉、室燃炉、 流化床炉、旋风炉流化床炉、旋风炉 按锅炉蒸发受热面中工质流动方式分：按锅炉蒸发受热面中工质流动方式分： 自然循环汽包锅炉自然循环汽包锅炉 具有汽包，利用下降管和上升管（水冷壁）中工质密度差产生工质循环。
3、循环倍率循环倍率约为410，是亚临界压力以下锅炉的主要形式。 汽包汽包 具有汽包和循环泵，利用循环回路中工质密度差和循环泵压头使工质循环。循环倍率循环倍率约为35，只能在临界压力以下应用。泵汽包联箱下降管受热面直流锅炉直流锅炉 无汽包，给水靠无汽包，给水靠给水泵压头一次通给水泵压头一次通过各受热面产生蒸过各受热面产生蒸汽，循环倍率约为汽，循环倍率约为1 1，可在高压以上任何可在高压以上任何压力下应用压力下应用 低倍率循环锅炉低倍率循环锅炉 无汽包，具有汽水分无汽包，具有汽水分离器和再循环泵，靠再离器和再循环泵，靠再循环泵实现工质再循环循环泵实现工质再循环, ,循环倍率约为循环倍率约为1.21.
4、22 2，多用于亚临界压力多用于亚临界压力泵汽包联箱下降管受热面按锅炉参数分按锅炉参数分：低压（低压（表压2.4MPa）、中压）、中压( (表压2.94.9MPa) )、高压、高压( (表压7.8410.8MPa) )、超高压、超高压( (表压11.814.7MPa) )、亚临界压力、亚临界压力( (表压15.719.6MPa) )、超临界压力、超临界压力( (超过临界压力22.1MPa) )、超超临界压力锅炉。、超超临界压力锅炉。22.1-15.7-19.611.8-14.77.84-10.82.94-4.9超临界亚临界超高压高压中压自然循环强制循环直流低倍率- 2.45低压 自然循环锅炉的
5、优点是可以将汽包内含杂质浓度较高的水连续排去一部分(连续排污),还可以在水冷壁下部定期放水,除去沉淀的水渣(定期排污),对给水质量要求稍低,自动调节系统较简单.目前我国火电厂采用的锅炉绝大部分是自然循环锅炉. 锅炉的汽压越高,饱和蒸汽与饱和水的比重就越接近,使炉水自然循环的动力也越小.如果设计,运行不当,就容易发生水循环不良,引发爆管管事故.一般汽压超过16.6MPa(170大气压)时不宜采用此种锅炉.直流锅炉的特点是没有汽包,水在给水泵的下,一直流过锅炉的蒸发部分,不往返循环,如图2-5所示. 直流锅炉的优点是没有汽包,比较容易制造,钢材耗量少,缺点是不能排污,对水质要求高,自动调节也比较复
6、杂.直流锅炉可用于任何蒸汽参数参数,特别适用于超高压以上的电厂.工质吸热量分配比例微生物玉米玉米小麦小麦棉花棉花果木枝条果木枝条变形温度变形温度10801080760760660660650650软化温度软化温度11301130780780820820670670溶化温度溶化温度11601160790790830830790790玉米玉米小麦小麦棉花棉花果木枝条果木枝条氧化钾（氧化钾（% %）13.8413.8426.0526.0531.7631.7613.0313.03氧化纳（氧化纳（% %）2.272.272.442.445.825.820.980.98玉米玉米小麦小麦棉花棉花果木枝条果木
7、枝条灰分（灰分（% %）8.148.148.908.905.65.62.102.10硫分（硫分（% %）0.220.220.230.230.290.290.050.05玉米玉米小麦小麦棉花棉花果木枝条果木枝条真密度（真密度（t/mt/m3 3）1.611.611.611.611.661.661.581.58压块密度（压块密度（t/mt/m3 3）0.90.91.41.4堆积密度（堆积密度（t/m3t/m3）0.60.6玉米玉米小麦小麦棉花棉花果木枝条果木枝条低位发热量低位发热量 （MJ/KgMJ/Kg）15.6815.6815.4715.4718.2718.2716.5916.59低位发热量（
8、低位发热量（Kcal/KgKcal/Kg）37453745369536954364436439633963可再生能源发电 阿累尼乌斯定律：燃烧化学反应速度主要取决于反应过程的温度及活化能的大小。 什么是燃料的“活性”呢？可以简单地理解为燃料着火与燃尽的难易程度。例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。而不同的固体燃料，“活性”也不同，烟煤比无烟煤容易着火，也容易燃尽。因此，燃料的“活性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。燃料的活性程度可用活化能来表示。RTEeKK/01.活化能： 燃料品种2.温度： 空气预热器3.气流扩散速度：燃烧方式燃烧速度影响因素 完全燃烧的条件：完全燃烧的条件： 1.
9、炉膛温度； 2.供应充分的空气； 3.燃料与空气的充分混合； 4.足够的燃烧空间和时间。动力燃烧与扩散燃烧问题： 燃料燃烧过程的四个阶段：燃料燃烧过程的四个阶段： 预热干燥阶段预热干燥阶段 加热、析出水分，大量吸热； 挥发份析出阶段挥发份析出阶段 CmHn、CO、H2等可燃气体析出，少量吸热；着火、燃烧阶段着火、燃烧阶段 挥发份首先燃烧，造成高温促使碳着火燃 烧，大量放热；燃尽阶段燃尽阶段 碳粒燃尽形成灰渣，少量放热。 锅炉受热面锅炉受热面：是吸收炉内热量来加热工质的表面式换热器。主要包括蒸发受热面（包括水冷壁、对流管束）、过热器、再热器、省煤器及空气预热器。以完成水的加热、蒸发和过热，蒸汽的
10、再热及空气的预热。蒸发受热面过热器再热器空气预热器水蒸汽空气水冷壁对流管束凝渣管束辐射对流对流对流对流辐射省煤器水对流： 蒸发受热面是指工质在其中吸热、汽化的受热面。主要是指敷设在炉膛四周炉墙上的水冷壁，用以吸收炉膛中的辐射热。为了降低炉膛出口温度，保护炉墙、防止炉壁结渣。 现代大型锅炉的水冷壁已成为锅炉的主要受热面，因为炉内温度高，水冷壁吸收辐射热的能力很强，这样可减少受热面积，节约钢材；同时可降低高温，保护炉墙和防止结渣。 自然循环锅炉的循环回路包括若干根不受热的下降管、接受炉内辐射热的水冷壁管，上部与汽包连接，并固定在钢架上，下部与下联箱连接,可自由膨胀。汽包中的炉水自下降管经下联箱引入
11、水冷壁，炉水在水冷壁中接受炉内高温烟气的辐射热以形成汽水混合物并沿水冷壁上升到汽包，以形成自然保护循环回路。 汽包汽包： 汽包是自然循环锅炉和强制循环锅炉的重要受压部件。其作用主要是： 1、汽包是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，保证锅炉水循环； 2、汽包是蒸汽通道与水通道的交汇点。汽包内装有汽水分离器、连续排污装置等，用以汽水分离，保证蒸汽品质； 3、汽包内保持一定水量，具有一定储热能力，有利于运行调节； 4、汽包筒体上安装有压力表、水位表、事故防水阀、安全阀等，以控制汽包压力、监视汽包水位，保证锅炉安全工作。 过热器、一般布置过热器、一般布置在高温烟道，管外烟气及管内工质温度高、蒸汽
12、的换热系数小，冷却能力差，其壁温是锅炉受热面中最高的。易发生管壁超温、管间工质热偏差及高温腐蚀。工作条件最为恶劣。（一）过热器的型式及特点： 过热器的作用：将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，增加蒸汽的做功能力。 过热器的型式过热器的型式对流式 布置于锅炉的对流烟道半辐射式 炉膛出口烟窗，称为屏式受热面辐射式 炉膛顶部，称为顶棚受热面；或炉膛内壁，称为墙式受热面。 辐射式受热面的采用利于改善汽温特性，降低金属耗量。 省煤器和空气预热器布置在对流烟道最后的低烟温区，利用烟气的余热加热给水和燃料燃烧所需的空气，提高系统热效率。 1.加热给水，提高效率；2.减少蒸发受热面；3.降低汽包的温差热应力1.加热空气
13、，利于着火和燃烧； 2.提高效率形式作用一般采用管式换热大多采用回转式蓄热换热器省煤器空气预热器尾部受热面工作特点：尾部受热面工作特点： 受热工质和烟气温度均较低，金属工作条件虽不像过热器那样恶劣，但易造成低温腐蚀、磨损与积灰。1.流速；2.飞灰浓度烟气温度措施影响因素1.合理设计流速2.降低飞灰浓度3.加装防磨装置1.提高空气温度2.采用耐腐蚀材料3.降低过量空气系数飞灰磨损低温腐蚀部位省煤器较严重空气预热器较严重排水阀门（下）排水阀门（下）水侧阀门（中）水侧阀门（中）汽侧阀门（上）汽侧阀门（上）锅筒锅筒水位计水位计下锅筒下锅筒集箱集箱排污阀排污阀上锅筒上锅筒水位计水位计连续排污阀连续排污阀
14、锅炉热平衡方程式式中 qi =（ Qi / Qr ）100 Qr 输入热量 Q1 有效利用热 Q2 排烟损失 Q3 化学不完全燃烧热损失 Q4 机械不完全燃烧热损失 Q5 散热损失 Q6 灰渣物理热损失654321rQQQQQQQ654321qqqqqq100：燃料收到基低位发热量， kj/kgQQHQQwhwrrnetarr .式中：rQnetarQ.rHwrQ whQ kj/kg ：燃料的物理显热，：外来热源加热空气时带来的热量，：雾化燃油带来的热量， kj/kg kj/kg kj/kg 对于燃煤锅炉对于燃煤锅炉如果燃料和空气都没用外界热量进行预热，则 kj/kgQQarnetr 输入锅炉
15、的热量包括：1Q1Q对于热水炉，为：热水吸热热量 对于饱和蒸汽炉，为：有饱和蒸汽热量排污损失热量对电站锅炉 ，为：过热热量再热热量排污损失热量 锅炉的各项损失：锅炉的各项损失： 锅炉损失包括燃料未完全燃烧及未被充分利用热量两部分：机械不完全燃烧损失是指灰渣、飞灰中的未燃烧、未燃尽的固体可燃物（碳）被排出炉外所造成的热损失。这是燃煤锅炉的主要热损失。对于固态排渣炉一般取0.55%，火床炉取715%，气体、液体燃料炉取零。2、化学不完全燃烧损失是指未完全燃烧的可燃气体（ ）随烟气排放到大气所造成的热损失。对于煤粉炉一般取0，气体、液体燃料炉取0.5%，火床炉取(0.51.0)% 。4q3q42CH
16、HCO，影响燃料未完全燃烧的因素影响燃料未完全燃烧的因素：燃料性质，燃烧方式，燃烧设备的结构与布置，炉膛温度，过剩空气系数。3、排烟损失、排烟损失 ：排烟损失是指排烟物理显热造成的损失，为排烟焓与进入锅炉冷空气焓之差，即2q % Qq)H(Hqrlkpypy,100402式中： 排烟焓； pyH0lkHpy 进入锅炉冷空气焓， 排烟处的过剩空气系数， 是锅炉最大的一项热损失，一般为512% 。 影响排烟损失的主要因素影响排烟损失的主要因素：排烟温度和排烟处的过剩空气系数。 每增加1020 ,排烟损失增加1% 。 过低，会造成尾部受热面腐蚀和堵灰，一般为110以上。降低过剩空气系数可降低排烟损失。2qpytC0LpyL4、散热损失、散热损失 ：散热损失是由于炉墙、金属结构、锅炉范围内的汽水管道、烟风管道等的温度高于周围环境温度所造成的。一般锅炉越大，散热损失越小。当容量900 t/h ，可取0.2%。 5q5 5、其他热损失、其他热损失 ：其他热损失主要是指灰渣排出时的物理显热所造成的损失。对于固态排渣煤粉炉，一般取0.51.06q1QrQ,%10011rglQQq或),%(100654
