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1、海满热电锅炉培训教案海满热电锅炉培训教案2008 年年 1 月月海满热电锅炉培训教案第 2 页 共 79 页第一章第一章 发电厂整体认识发电厂整体认识火力发电厂的三大主机是锅炉、汽轮机、发电机锅炉用燃料燃烧释放出来的热能将水加热成具有一定压力和温度的蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，带动发电机一起高速旋转，从而发出电能整个过程中存在三种能量转换过程：锅炉 : 燃料的化学能 转换成 热能汽轮机 : 热能 转换成 机械能发电机 : 机械能 转换成 电能海满热电锅炉培训教案第 3 页 共 79 页第二章第二章 锅炉整体认识锅炉整体认识一、 锅炉设备的作用及构成1、作用：锅炉是发电厂最重要的能量
2、转换设备之一，它的任务就是：通过燃烧将给水进行加热，制造出合格品质的过热蒸汽，供汽轮机使用。2、构成：锅炉本体由“锅”和“炉”两部分组成“锅”: 就是锅炉的汽水系统由 省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器等组成过程：给水由给水泵打入省煤器以后，逐渐吸热，并蒸发成为饱和蒸汽；饱和蒸汽在汽包中经分离、清洗后，引入过热器，逐渐过热到规定温度，成为合格的过热蒸汽，然后送到汽轮机；过热蒸汽在汽轮机高压缸中膨胀做功后，汽温汽压均下降，在高压缸出口由导管将蒸汽引入锅炉再热器中再次进行加热成为高温再热蒸汽，送往汽轮机中/低压缸继续膨胀做功。“炉” ：就是锅炉的燃烧系统包括：由炉膛、烟道、喷燃器、空气预
3、热器等组成过程：送风机空预器制粉系统喷燃器炉膛各受热面除尘器引风机烟囱密封风、三次风二次风海满热电锅炉培训教案第 4 页 共 79 页锅炉炉膛具有较大的空间，煤粉在炉膛内悬浮燃烧，炉膛周围墙壁上布置有密集排列的水冷壁管，管内有水和蒸汽通过，既能吸收炉膛的辐射热，又能保护炉墙不致被烧坏。燃烧中心具有 1500或更高的温度，但在上部炉膛出口处，烟气温度要低于煤灰的熔点，以免融化的灰渣粘结在烟道内的受热面上。煤粉燃烧所生成的较大灰粒将至炉膛底部的冷灰斗中，逐渐冷却和凝固，并落入排渣装置，由排渣机排走。大量较细的灰粒随烟气离开炉膛，流经一系列的受热面，逐渐冷却，最后由引风机经烟囱排入大气。排烟温度一般
4、为 150左右。为了减少排烟所带出的飞灰污染环境，离开锅炉的烟气先流经除尘器使绝大部分飞灰被捕捉下来，最后只有极少量的细微灰粒排入大气。二、 锅炉的类型划分可以按燃烧方式分、按蒸气参数分、按水循环特性分、按燃煤炉的排渣方海满热电锅炉培训教案第 5 页 共 79 页式分、按燃用燃料分、按锅炉容量分1) 锅炉按照燃烧方式分为（1）层燃炉（2）室燃炉（3）旋风炉（4）沸腾炉2) 锅炉按蒸气参数分为（1）低压锅炉（2）中压锅炉（3）高压锅炉（4）超高压锅炉（5）亚临界压力锅炉（6）超临界压力锅炉 蒸汽压力MPa蒸汽温度给水温度额定蒸发量t/h机组容量MW中压 3.83.9高压 9.8100超高压 13
5、.7140 540/540 240 670 200亚临界压力 16.71701 工程大气压=1kgf/cm 2=9.80665*1043) 锅炉按水循环方式不同可分为（1）自然循环锅炉 （2）强制循环锅炉（3）直流锅炉（4）复合循环锅炉4) 锅炉按燃煤炉的排渣方式分为（1）固态排渣炉 （2） 液态排渣炉5) 锅炉按燃用燃料分（1）燃煤炉 （2） 燃气炉 （3）燃油炉此外还有 按照布置方式等进行划分的 ： T N 塔 等。三、锅炉型号表示方法第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉生产厂家；海满热电锅炉培训教案第 6 页 共 79 页第二段用阿拉伯数字表示蒸发量及额定压力；第三段阿拉伯数字表示主再热汽温
6、；HG-2008/186-MDG-670/140-540/540-8海满热电锅炉培训教案第 7 页 共 79 页第三章第三章 燃料、燃烧、热平衡燃料、燃烧、热平衡一、 燃料1能源、一次能源、二次能源能源从词义来讲就是能量的来源。工程上所讲的能源是指具有各种能量的对象。如太阳能、风水海洋能、地热能、矿物能、核能、生物能等。一次能源是指以原有形式存在于自然界中的能源，如煤、石油、天然气、水力、风力、草木燃料、地热、核能、直接的太阳辐射等。二次能源是指由一次能源直接或间接转换为其它种类和形式的人工能源，如电能、热能、各种石油制品、煤气、液化气、沼气、余热、火药、酒精等等。2燃料、燃料的基本条件所谓燃
7、料是指在空气中易于燃烧，并能放出大量热量，且在经济上值得利用其热量的物质。这里需要强调的是：不能简单的把可燃物统称为燃料，比如，纸张、棉布、粮食及食用油等都是可燃物，但不能把它们当作燃料。由于工程上、生活上对燃料的需求量极大，作为燃料的物质应具备下列基本条件：（1） 易于获取；（2） 容易燃烧、发热量高且价格低谦；（3） 贮藏、运输、处理比较简便；（4） 使用过程中没有大的危险性；（5） 燃烧产物对大气、水质等环境不会造成严重污染。海满热电锅炉培训教案第 8 页 共 79 页3燃料的分类燃料的分类方法很多，类别也就较多。通常以燃料的形态分类，有如下几种：（1） 固体燃料 包括煤、油页岩、木柴等
8、到。电站锅炉使用的固体燃料主要是煤。（2） 液体燃料 包括石油及其制品、酒精等到。电站锅炉点火用油一般为柴油，作为主燃料时为重油或渣油。（3） 气体燃料 包括天然气、焦炉煤气、高炉煤气、城市煤气、沼气、液化气等。根据地域不同，电站锅炉可能燃用部分焦炉气或高炉煤气。而其它气体燃料是不提倡作为锅炉燃料的，这些燃料用于其它方面可能更合理。二、煤1 煤的元素分析成分与工业分析成分通过元素分析方法得出的煤的主要组成成分，称元素分析成分。它包括碳（C） 、氢（H） 、氧（O） 、氮（N） 、硫（S） 、灰分（A） 、水分（M） 。其中碳、氢、硫是可燃成分。硫燃烧后要生成 SO2 ，及少量 SO3 ，故它是
9、有害成分。煤中的水分和灰分也都是有害成分。通过元素分析成分可以了解煤的特性及实用价值，有关燃烧计算也都使用元素分析数据。但元素分析方法较为复杂。发电厂常用较为简便的工业分析方法得到工业分析成分，用它可以基本了解煤的燃烧特性。煤的工业分析是把煤加热到不同温度和保持不同的时间而获得水分、挥发分、固定碳、灰分的百分组成。2煤中水分由哪几部分组成、煤中水分的危害海满热电锅炉培训教案第 9 页 共 79 页通常所说的煤中水分是指全水分 Mt,由表面水分 Mf 和内在水分 Minh组成。内在水分也称固有水分 Minh，它是生成煤的植物中的水分及煤生成过程中进入的水分，不能用自然风干的方法除去，必须通过加热
10、才能除掉。它的含量对于一定煤种是稳定的。表面水分是在开采、储运过程中进入的，又称外在水分，通过自然风干即可除去。表面水分的含量，受自然条件影响较大，故其数值变化较大。不同煤种的全水分在不同条件下差别较大，少的只有百分之几，多的可达40%50%。水分的存在不仅使煤种的可燃成分相对减少，发热量下降，而且影响燃料的着火燃烧。燃用高水分的煤，使燃烧温度偏低，烟气容积增大，使锅炉效率下降，还会加剧锅炉尾部受热面的低温腐蚀和堵灰。煤中水分高，使煤的运输、磨制也会发生困难。3煤中灰分的危害灰分是煤中的害杂质，含量在 5%40%之间。煤中灰分越高，可燃成分相对降低，发热量减小，且影响煤的着火与燃烧，使燃烧效率
11、下降。燃烧后灰分可在受热面上形成结渣与积灰，影响传热，使锅炉热效率下降。随烟气流动的飞灰，磨损受热面，使锅炉受热面使用寿命降低。为了清除灰渣与飞灰，使除灰尘设备复杂化。随烟气排入大气的飞灰，造成对环境的污染。4煤中硫分的危害硫在煤中以三种形式存在，即有机硫、硫铁矿硫（黄铁矿和白铁矿硫等形态存在的硫）和硫酸盐硫。前两种可以燃烧，通常称为可燃硫。最后海满热电锅炉培训教案第 10 页 共 79 页一种硫酸盐硫不可燃烧，只转化为灰的一部分。硫在煤中含量变化范围也较大，一般约为 0.1%-5%。硫虽能燃烧放热，但它却是极为有害的成分。硫燃烧后生成二氧化硫（SO 2 ）及少量三氧化硫（SO 3） ，排入大
12、气能污染环境，对人体和动植物以及地面建筑物均有害。同时，SO 2 、SO 3 也是导致辞锅炉受热面烟气侧高温腐蚀、低温腐蚀和堵灰的主要因素。5、挥发份将煤加热到一定温度时，煤中的部分有机物和矿物质发生分解并逸出，逸出的气体（主要是 H2,CmHn,CO,CO2等）产物称为煤的挥发份。挥发份是煤在高温下受热分解的产物，数量将随加热温度的高低和加热时间的长短而变化。通常所说的挥发份是指煤在特定条件下加热有机物及矿物质的气体产率。即经干燥的煤在隔绝空气下加热至 90010，恒温 7 分钟所析出的气体占干燥无灰基成分的质量百分数，称干燥无灰基挥发份 V。挥发份是煤中氢、氧、氮、硫和一部分碳的气体产物，
13、大部分是可燃气体。挥发份含量高，煤易于着火，燃烧稳定。因此，挥发份是表征燃烧特性的重要指标，从而也对锅炉工作带来多方面的影响，如，需要根据挥发份大小考虑炉膛容积及形状；挥发份含量影响燃烧器的型式及配风方式的选用，影响磨煤机型式及制粉系统型式的选择。同时，挥发份也是煤进行分类的重要指标之一。三、煤的特性1、发热量发热量：单位物量（1kg 或 1m3）的燃料完全燃烧时，所放出的热量称发海满热电锅炉培训教案第 11 页 共 79 页热量，也称热值。以符号 Q 表示，单位是 kJ/kg 或 kJ/m3高位发热量：燃料燃烧时，水分要蒸发为蒸汽，氢燃烧后也要生成水蒸汽。在确定发热量时，如果把烟气中水蒸汽的
14、汽化潜热计算在内，称为高位发热量。低位发热量: 如果汽化潜热不计算在内，则称为低位发热量。烟气离开锅炉时，蒸汽仍以气态排出，汽化潜热没被利用。故我国在锅炉计算中多以低位发热量为基础，欧美等国也有用高位发热量作为锅炉计算基础的。高位发热量与低位发热量的区别，就在于是否计入烟气中水蒸汽的汽化潜热.2、标准煤规定收到基的低位发热量 Q =29310 kJ/kg（即 7000kcal/kg）的燃料为标准煤。标准煤实际是不存在的。只是人为的规定，提出标准煤的主要目的是把不同的燃料划规统一的标准，便于分析比较热力设备的经济性。不同种类的煤具有不同的发热量，有时差别甚大。比如发热量最低的煤只有8000kJ/
15、kg，发热量最高的煤可达 30000 kJ/kg。相同容量、相同参数的锅炉，在相同工况下运行，燃用不同发热量的煤，燃煤量也就不同，但我们不能仅仅根据燃煤量多少来分析判断锅炉运行的经济性。如果把不同的燃煤量，都折算为统一的标准煤，那就很容易判断哪一台锅炉的标准煤耗量低，哪台锅炉的运行经济性就好。发电厂的发电煤耗与供电煤耗都是按标准煤计算的。3、灰的熔融特性海满热电锅炉培训教案第 12 页 共 79 页（1） 变形温度 DT 锥尖开始变圆或弯曲时的温度。（2） 软化温度 ST 锥体弯曲至锥顶触及托盘或锥体变成球形和高度等于底边的半球时的温度。（3） 熔化温度 FT 锥体熔化成液体或展开成高度在 1
16、.5mm 以下薄层时的温度。为了防止炉膛出口的对流受热面结渣，炉膛出口烟温必须低于软化温度。四、煤的分类依据挥发份含量将煤分成如下四类：（1） 无烟煤 挥发份 V40%。其碳化程度较浅，挥发份的析出温度低，易于点火，灰分、水分含量较高，发热量低，一般 Q=800017000kJ/kg。褐煤表面呈棕褐色，少数呈黑色，质脆易风化，不易储存，也不宜长途运输。煤挥发份越高越容易着火，褐煤的着火点只有 370海满热电锅炉培训教案第 13 页 共 79 页五、油1、燃料油的组成成分及特性燃料油的组成成分和固体燃料一样，也表示为碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分。其中主要是可燃成分碳和氢，碳含量约占 8487%，氢含量约占 11
