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1、火电厂动力设备,现代电站锅炉,第一章 绪论第三章 燃烧过程的基本理论第五章 蒸发设备与水冷壁第七章 省煤器与空气预热器,第二章 燃料、制粉设备及系统 第四章 煤粉炉燃烧设备 第六章 过热器、再热器及蒸汽系统第八章 锅炉本体的设计与布置,电站煤粉锅炉机组的构成锅炉机组的工作过程锅炉参数及类型锅炉技术、经济性指标电厂锅炉发展趋势思考题,绪论,锅炉的作用,锅炉是利用燃料的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。在锅炉内实现下叙过程,电站锅炉是火力发电厂三大主机之一，又称为蒸汽发生器。 火力发电厂能量转换的基本过程,1/4,锅,炉,锅炉本体,辅助设备,锅炉机组,电站煤粉锅炉机组组
2、成,2/4,电站煤粉锅炉的构成,1-原煤斗;2-给煤机;3-磨煤机;4-汽包;5-高温过热器;6-屏式过热器;7-下降管;8-炉膛水冷壁;9-燃烧器;10-下联箱;11-低温过热器;12-再热器;13-再热蒸汽出口;14-再热蒸汽入口;15-省煤器;16-给水;17-空气预热器18-排粉风机;19-排渣装置;20-送风机;21-除尘器;22-引风机;23-烟囱,3/4,电站煤粉锅炉的构成,4/4,煤、风、烟系统,1/2,汽、水 系 统,2/2,锅 炉 参 数,额定蒸发量 在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量，单位为t/h（或kg/s）,1/5,最大连续蒸发量（
3、大型锅炉） 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，单位为t/h（或kg/s ）,蒸汽锅炉额定蒸汽参数 在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数，额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是Mpa ；额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0C。,我国电站锅炉参数、容量系列,2/5,锅 炉 类 型,锅炉用途 电站锅炉、工业锅炉（热水锅炉）,锅炉参数 低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力、超超临界压力锅炉,层燃炉 室燃炉 硫化床炉,锅炉燃烧方式,3/5,锅 炉 类 型,锅炉蒸发受热面中工质流动方式,自然循环汽包锅炉具有汽包，
4、利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环,强制循环具有汽包和循环泵，利用循环回路中工质密度差和循环泵压头工质循环,4/5,锅 炉 类 型,直流锅炉无汽包，给水靠给水泵压头一次通过各受热面产生蒸汽,低倍率循环锅炉无汽包，具有汽水分离器和再循环泵，主要靠再循环泵实现工质 再循环,5/5,锅炉机组经济性指标,1/3,热效率（90%）净效率燃烧效率 式中 Q 1 锅炉有效利用热， kJ/kg；Q r 锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg； 锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg； 锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kg；、 锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%,锅炉连续运行小时数（5000）锅
5、炉在两次检修之间的运行小时数,2/3,锅炉可用率（约90%）（总运行小时数 + 总备用小时数）/ 统计期间总小时数（一年）,锅炉的事故率（约1%）锅炉总事故停炉小时数/（总运行小时数 + 事故停炉小时数）,锅炉机组安全性指标,火力发电厂锅炉烟尘及有害气体 最高允许排放浓度,本标准实用于：第三时段（2004.1.1起新建火电厂）火电厂两控区（ SO2排放大或酸雨严重地区）及入炉煤Q12550的火电厂,3/3,电站锅炉发展趋势,加快发展大容量、高参数机组大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、设备和运行费用降低,1/1,强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术 燃煤的燃气-蒸汽联
6、合循环(燃煤硫化床燃烧联合循环及整体煤气化联合循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤、高效、低污染要求,提高运行可靠性和灵活性锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造、运行维护和生产管理等各个方面 运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要,同时考虑因燃用劣质煤带来的不利影响（结渣、积灰、磨损、腐蚀），提高锅炉煤种的适应性。提高机组的监控水平,思 考 题,锅炉的受热面及作用 锅炉的主要系统 按锅炉燃烧方式及蒸发受热面中工貭的流动方式来分，锅炉的类型 锅炉的额定蒸发量及最大连续蒸发量 锅炉的热效率及安全性指标,1/1,电厂锅炉概述 燃料特性 煤粉及制粉设备,第一章 锅炉燃料及燃烧设备,第二节燃料
7、特性,煤的工业分析成分 水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)、固定碳(FC),一煤的组成及其性质,煤的元素分析成分 碳(C)、氢(H)、硫(S)、氧(0)、氮(N),可燃元素 C（固定碳和挥发分中的C）、H、S（可燃硫 和硫酸盐硫 ）不可燃元素（内部杂质） O、N 不可燃成分（外部杂质） M（内、外）、A 可燃气体挥发份 煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解,形成气体挥发出来,1/12,煤的组成及其性质,第二章,1碳(C)：主要的燃烧成分，约占4090%， 32700 kJ/kg。纯碳燃点高，燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在 2氢(H)：重要的燃烧成分，煤中约占36%
8、， kJ/kg。十分容易着火，燃烧迅速，易爆。液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之十几到几十不等，燃烧室易析出碳黑而冒黑烟。 3硫(S)：是燃料中的有害成分，约占可燃成分的1%8%，9050kJ/kg，燃烧后的产物,煤的元素分析成分 碳(C)、氢(H)、硫(S)、氧(0)、氮(N),SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。 1）SO2、SO3排放造成大气污染 2）锅炉尾部受热面造成低温腐蚀 4氧和氮 氧和氮是不可燃成分。氧约占1%40%，含氧量随煤化程度增高而明显减少。 氮主要以有机氮形态存在，约占0.52%。高温燃烧生成NOx，有害。,第二章,5水分(Water、Moisture)：
9、燃料中的主要杂质，约占560%。 1） 水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽，对燃烧不利； 2） 在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸，造成低温腐蚀； 3）造成排烟热损失 6灰分(A) 燃料中主要不可燃的矿物杂质成分10%35%，与成煤条件、开采方式、运输条件 1） 可燃物减少， ，着火困难，灰渣量增加，运行操作繁重； 2） ，炉内易结渣，使受热面传热恶化，3）,第二章,2煤的成分分析基准 1燃料成分表示方法 1）收到基以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准，以次为100%燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。 2）干燥无灰基将变化较大，
10、对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准燃料的干燥无灰基成分不再受水分和灰分变化的影响，是种稳定的组成成分，常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据，,第二章,煤成分基准间的换算,3/12,二煤的主要特性指标,煤的发热量（kJ/kg) 单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量,低位发热量（Qnet） 烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热无法被利用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）小于高位发热量,高位发热量(Qgr) 煤的理论发热量，由实验测得的弹筒发热量（Qb）减去校正值确定（式2-10）,5/12,煤的灰分特
11、性用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定灰的变形温度 DT（原t1）灰的软化温度 ST（原t2）灰熔点灰的流动温度 FT（原t3）,煤的灰分特性,灰分特性影响因素煤灰的化学组成煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低煤灰周围高温介质的性质氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低,9/12,煤的灰熔点越低，越容易结渣,煤中V对锅炉工作的影响,挥发分 V V的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度越浅，煤中的气体挥发越少V含量越多，煤的着火温度低，易着火燃烧V 多，V挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快V 多，煤中难燃的固定碳含量便少，煤易于燃尽V 多， V着火燃
12、烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧,10/12,煤中M、A对锅炉工作的影响,水分M、灰分A M、A 高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低M、A 高，M 蒸发、A熔融均要吸热，炉膛温度降低M、A 高，增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧 与燃尽困难；M、A 高，q2、q3、q4、q6 增加，效率下降M、A 高，过热器易超温M、A 高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重 M、A 高，煤粉制备困难或增加能耗 A 高，造成大气和环境的污染,11/12,煤中C、S、ST对锅炉工作的影响,灰熔点（ST）灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危 及锅炉运行的安全性和经济性。对于固态排渣炉， ST 1350
13、 可能结渣,含碳量 C C 高，热值高；但不易着火、燃烧,硫分 S 可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响易造成受热面的堵灰；腐蚀形成酸雨，污染环境燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损,12/12,煤的分类,我国煤的主要分类指标 干燥无灰基挥发分Vdaf含量可分为三大类：褐煤（ Vdaf含量40% ）、烟煤（ Vdaf含量10% ）、无烟煤（ Vdaf含量10% ）,为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以收到基低位发热量Qar,net 、 收到基水分、干燥基灰分、干燥基硫分及灰的熔融特性DT、ST、FT作为参 考指标，分为五大类和十小类其中低（劣）质煤单独燃烧有困难，或燃烧不稳定，或
14、燃烧经济性差，或煤中有害杂质含量高的煤，可分为五小类,1/5,电厂锅炉用煤分类,2/5,电厂锅炉用煤分类,3/5,煤的类型,4/5,无烟煤 碳化程度高，含碳量很高，达95%，杂质很少，发热量很高,约为2500032500 kJ/kg；挥发份很少，小于10%，Vdaf析出的温度较高，着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃,褐煤 碳化程度低，含碳量低，约为4050%，水分及灰分很高，发热量低, 约1000021000 kJ/kg；挥发分含量高，约4050%，甚至60%，挥发分的析出温度低，着火及燃烧均较容易,烟煤 碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，一般为4060%,杂质少，发热量较高, 约为200003
15、0000 kJ/kg；挥发分含量较高，约10 45%，着火及燃烧均较容易 贫煤 挥发分含量1020%的烟煤挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤； 劣质烟煤 挥发份2030%；但水分高，灰分更高的烟煤 发热量低，为1100012500 kJ/kg这两种烟煤着火及燃烧均较困难,煤的类型,5/5,煤的自燃性与爆炸性,煤粉的自燃 煤粉在氧化性介质中，当煤粉散热不良或周围介质温度升高时，会发生自燃煤粉的爆炸 发生自燃的煤粉遇到明火会发生爆炸,影响煤粉爆炸的因素主要有：煤的挥发分含量、煤粉细度、煤粉的浓度和温度、煤粉的水分,制粉系统需采用一定的防爆措施，如设置防爆门等,1/4,煤粉细度 Rx,2/4,煤粉均匀性系数n,R200 R90， n为正值； 当R90一定时，n值越大，则R200越小，说明煤粉中过粗的煤粉较少； 当R200一定时，n值越大，则R90越大，说明煤粉中过细的煤粉较少。 n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。 n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n = 0.81.2。,
