电站锅炉原理2.

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1、,电站锅炉原理,第一章 绪论,1-1 锅炉机组的工作过程 1-2 锅炉的容量和参数 1-3 锅炉分类 1-4 锅炉的安全和经济指标,一、火电厂生产过程,1-1 锅炉机组的工作过程,二、锅炉任务 组织合理的燃料燃烧，将燃料燃烧释放的热能加热水和水蒸汽，以生产规定参数和品质的过热蒸汽。,锅,炉,锅炉本体,辅助设备,锅炉机组,三、锅炉组成,四、锅炉机组的工作过程(以煤粉炉为例),汽水流程 烟气流程 热空气流程 制粉过程,亚临界压力600自然循环锅炉,一、锅炉的主要特性参数 1、锅炉容量（锅炉蒸发量） 定义：锅炉单位时间内所产生的蒸汽量，单位：t/h（kg/s）。 额定蒸发量（BRL)：在额定蒸汽参数

2、、额定给水温度和使用设计燃料，并保证热效率时所规定的蒸发量。 最大连续蒸发量（BMCR)：在额定蒸汽参数、额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量。,1-2 锅炉的主要特性参数及型号,2、锅炉蒸汽参数 额定蒸汽压力：蒸汽锅炉在规定的给水压力和规定的负荷范围内，长期连续运行时应予保证的出口蒸汽压力，单位：MPa。 额定蒸汽温度：蒸汽锅炉在规定的负荷范围、额定蒸汽压力和额定给水温度下长期连续运行时所必须保证的出口蒸汽温度，单位：。 3、锅炉给水温度 定义：给水在省煤器入口处的温度，用tgs表示。,我国电站锅炉的蒸汽参数及容量系列表,二、锅炉型号 DG-670/13.7-540/

3、540-5型锅炉 HG-1025/18.2-YM6型锅炉 HG-1100/25.4-PM1型锅炉,1-3 锅炉的分类,按锅炉用途分 工业锅炉 热水锅炉 电站锅炉,按锅炉容量分 大型锅炉 中等容量锅炉 小型锅炉,按锅炉使用的燃料分 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉,按锅炉蒸汽压力分 低压锅炉（Pg 2.4MPa） 中压锅炉（Pg=2.944.90MPa） 高压锅炉（Pg=7.8410.8MPa） 超高压锅炉（Pg=11.814.7MPa） 亚临界压力锅炉（Pg=15.719.6MPa） 超临界压力锅炉（P 22.1MPa）,按锅炉的燃烧方式分 火床炉（层燃炉）：块状固体燃料在炉排上形成燃料层，空气从

4、炉排下的通风孔隙穿过 燃料层向上流动，在高温下，大部分燃料在炉排上形成火床燃烧。用于工业锅炉和热水锅炉。 室燃炉（悬浮炉）：燃料以粉状、雾状或气态随同空气喷入炉膛，燃料颗粒在悬浮状态下着火、燃烧及燃尽。电站锅炉普遍采用。 旋风炉：以圆柱形旋风筒作为主要燃烧室的炉子，它又分为立式和卧式两种。采用液态排渣，炉温较高，NOX排放大，,流化床锅炉：这种炉子的优点是可燃烧劣质煤，脱硫效 果好，燃烧产生的氮氧化物少。,链条炉结构示意图,煤粉炉工作示意图,旋风炉结构示意图,按锅炉蒸发受热面内工质的流动方式分 自然循环锅炉 强制循环锅炉 直流锅炉 低倍率及复合循环锅炉,1-汽包；2-下降管；3-分隔屏；4-后

5、屏；5-高温过热器；6-高温再热器；7-水冷壁；8-燃烧器；9-燃烧带；10-空气预热器；11-省煤器进口集箱；12-省煤器；13-低温再热器；14-低温过热器；15-折焰角；16-排渣装置,亚临界参数自然循环燃煤锅炉,DG1900/25.4型锅炉示意图,按锅炉排渣的相态分 固态排渣锅炉 液态排渣锅炉,按锅炉燃烧室内的压力分 负压燃烧锅炉 压力燃烧锅炉,1-4 锅炉的安全和经济指标,一、锅炉运行的经济指标 锅炉效率：锅炉有效利用热与锅炉送入热量之比。 锅炉净效率：扣除了锅炉机组运行时的自用能耗（热耗和电耗）以后的锅炉效率。,二、锅炉运行的安全性指标 锅炉连续运行小时数：锅炉两次被迫停炉进行检修

6、之间的运行小时数。 锅炉的可用率： 可用率（运行总小时数总备用小时数）统计期间总小时数100% 锅炉事故率： 事故率事故停炉总小时数（总运行小时数事故停炉总小时数） 100%,第二章 锅炉燃料,燃料,核燃料,有机燃料,工艺燃料（优质燃料）,动力燃料（劣质燃料）,固体燃料 液体燃料 气体燃料,第一节 煤的成分分析 一、煤的元素分析 定义：对煤中碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分进行分析的总称。分析结果用各成分的质量百分数表示。 各成分燃烧特性 碳 C :可燃质，在煤中含量大，5090%，发热量大 氢 H：可燃质，在煤中含量16%，发热量大 硫 S：可燃质，在煤中含量0.53%，发热量低，在燃烧时会转

7、化成 SO2和SO3 氧 O：不可燃质，140% 氮N：不可燃质，0.52.5%，在燃烧时会转化成NOX 水分：不利于燃烧，250%，由外部水分和内部水分组成。 灰分：有害物质，1050%，,二、煤的工业分析：计算煤中水分M、挥发分V、固定FC碳、灰分A四种成分的质量百分数。 三、煤的分析基准表示方法 （1）收到基（应用基)。用下标ar表示 （2）空气干燥基（分析基）。以下角码ad表示 （3）干燥基。以下角码d表示 （4）干燥无灰基。以下角码daf表示,挥发性物质,煤的基准的划分,四、计算基准的换算 换算公式： x = K x0,不同基准的换算系数K,例:,一、煤的发热量 1、发热量定义:单位

8、质量的煤在完全燃烧时所释放的热量。单位：kJ/kg。 弹筒发热量：煤在充满压力氧的氧弹中燃烧，燃烧产物冷却到煤的原始温度时放出的热量。 高位发热量:煤在空气中完全燃烧时所放出的热量，计及了燃烧产物中全部水蒸汽的汽化潜热。 低位发热量：高位发热量减去煤样中水和燃烧时生成的水的汽化潜热后的热值。,第二节 煤的特性,2、各种发热量之间的换算 弹筒发热量和高位发热量间的换算： Qad.gr= Qad,b (94.1Sad,b +a Qad,b) KJ/kg 高位发热量和低位发热量间的换算： Q = Qar,gr 206Har - 23Mar KJ/kg,二、标准煤和折算成分 1、标准煤：以Q =292

9、70 KJ/kg的燃料作为标准煤。 2、折算成分：把相对于每4182KJ/kg收到基低位发热量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、灰分和硫分。 折算水分： 折算灰分： 折算硫分：,当煤中的Mar,zs8%时为高水分煤； 当Aar,zs4%时为高灰分煤； 当Sar,zs0.2%时，称为高硫分煤。,三、高温下煤灰的熔融性 1、灰的熔融性：当煤灰受热时，由固态逐渐向液态转化，两种状态无明显的界限温度，这种转化特性称为煤灰的熔融性。 2、特征温度：用变形温度DT、软化温度ST、半球温度HT、熔化温度FT来表示。,3、影响煤灰熔融性的因素： 煤灰的化学组成 煤灰周围高温介质的性质,长渣：

10、DT与FT温度差为200400 短渣： DT与FT温度差为100200,DT ST HT FT,第三节 煤的常规特性对锅炉工作的影响 挥发分的影响：挥发分越多，越容易着火，燃烧越易完全。 水分的影响：水分增大，燃烧时放出的有效热量减少、煤的着火热增大、着火推迟；炉内温度降低、着火困难、燃烧不易完全；烟气量增大，排烟热损失增大，引风机电耗增大；煤粉制备困难，造成原煤仓、给煤机及落煤管中的粘结性堵塞及磨煤机出力下降等不良后果。 灰分的影响：灰分增大，着火困难、燃烧不稳定、炉膛结渣的可能性增大、对流受热面的磨损增强、环境污染增强、燃料机械未完全燃烧热损失增大。,灰渣熔融性的影响：当ST 1350 时

11、，造成炉内结渣的可能性不大；为了避免炉膛出口处结渣，炉膛出口处烟温应低于DT，并至少留有50100 的余量。 硫分的影响：硫分越多，发生低温腐蚀的可能性增大；随含硫量的增大，煤粉自燃的可能性增大。,第四节 煤的分类 一、我国煤的分类 我国动力用煤根据挥发分Vdaf的多少来分，可分为三大类： 无烟煤： Vdaf10%，煤化程度最深，含碳最多， Car 50%，发热量高， Qar,net=2500032500kJ/kg，灰分、水分不多，着火及燃尽困难，表面有明亮光泽，机械强度高，不易研磨，不易自燃。 烟煤： Vdaf在10%37%之间，煤化程度低于无烟煤，着火、燃烧较容易。Qar,net=2000

12、030000kJ/kg，Car=4060%，Aar=730%，Mar=318%。 褐煤： Vdaf37%， Qar,net=1000021000kJ/kg， Car=4050%，Aar=2050%，Mar=650%，煤化程度最浅的煤，易着火燃烧，表面多呈褐色或深褐色，机械强度低，易自燃。,二、发电厂用煤的质量等级 按Vdaf与Qar,net的质量等级：V1、V2、V3、V4、V5 按Ad的质量等级:A1、A2、A3 按水分的质量等级：M1、M2 按Sar的质量等级:S1、S2 按灰的软化温度ST和发热量：ST1、ST2,第五节 液体及气体燃料,一、液体燃料及其特性指标 1、重油成分 C、H、O

13、、N、S、M、A C：8184%，H:1114%，发热量：3770044000kJ/kg 2、特性指标 粘度：表征液体燃料流动性能的指标。用恩式粘度0E表示。 凝固点：表征液体燃料丧失流动性能时的温度。与石蜡含量有关。 闪点：在常压下，随着油温的升高，油表面上蒸发的油气增多，当油气与空气的混合物与明火接触而发生短促闪光时的油温。 燃点： 油气与空气的混合物遇到明火能着火燃烧并持续5s以上的最低油温。 含硫量：低硫油（Sar0.5%）、硫油（Sar=0.5%2%）、高硫油（Sar2%） 含灰量：灰中含有V、Na、K、Ca等元素的化合物，所生成的燃烧产物的熔点低，约600，对受热面易造成高温腐蚀。

14、,二、气体燃料 1、天然气体燃料 气田煤气 、油田伴生煤气 主要成分为甲烷，发热量高（3500054400KJ/m3)。 2、人工气体燃料 高炉煤气：高炉中焦炭部分和铁矿石部分还原作用所产生的气体，主要成分为CO，发热量低。 焦炉煤气：焦炭气化所得的煤气，以H2为主。,第三章 燃烧计算与热平衡计算,第一节 燃烧所需空气量计算 一、理论空气量 定义：1kg(1Nm3) 收到基燃料完全燃烧时所需的最小空气量。用V0（Nm3/kg)或L0(kg/kg)表示。 理论空气量的计算,碳燃烧消耗的氧气量,氢燃烧消耗的氧气量,硫燃烧消耗的氧气量,燃料本身的氧量,二、过量空气系数与漏风系数 过量空气系数：实际空

15、气量VK与理论空气量V0的比值。 = VK / V0 是锅炉运行的重要指标，与燃料种类、燃烧方式等有关。 2. 漏风系数：相对于1kg燃料而言，漏入空气量与理论空气量之比。 =V/V0 烟道内任一截面处的计算： 在空气预热器中：,第二节 燃烧产物计算,燃烧产物指燃烧后生成的烟气及其携带的灰粒和未燃尽炭粒。 燃烧产物的计算和测定主要是求出燃烧后的烟气量和烟气的组成。 一、完全燃烧时的燃烧产物 理论烟气容积 Vy0定义：燃烧时供以理论空气量且达到完全燃烧，此时烟气所具有的容积为理论烟气容积。用 Vy0表示，单位Nm3/kg。 Vy0计算,三原子气体烟气量,理论氮气量,理论水蒸汽量,（1）煤中的水分

16、 （2）煤中氢元素转换的水分 （3）由理论空气量V0带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的水蒸汽容积 0.0161V0 Nm3/kg,实际烟气容积Vy Vy=Vy0 + (-1)V0 + 0.0161(-1)V0 Nm3/kg 实际干烟气量Vgy Vgy=Vgy0 + (-1)V0 Nm3/kg,二、不完全燃烧时的燃烧产物 不完全燃烧时干烟气的体积Vgy的计算： 不完全燃烧时实际烟气体积的计算： Vy = Vgy +VH2O = Vgy +V0H2O+0.0161(-1)V0,三、烟气质量、飞灰浓度、三原子气体和水蒸气的容积份额、分压力 烟气质量 飞灰浓度 三原子气体和水蒸气的容积份额、分压力,第三节 烟气分析及其应用 一、烟气分析的目