锅炉原理课件

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1、 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1 11.1 概述概述发电厂锅炉部分示意图发电厂锅炉部分示意图第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2 2 1.1 概述概述一、什么是锅炉一、什么是锅炉生产蒸汽或热水的换热设备任务：燃料（煤、油、天然气等）的化学能转化为热能二、锅炉的重要性二、锅炉的重要性1锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备2锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动 力及供热设备3锅炉是能源工业发展的主要组成部分火力发电站三大主机之一第

2、一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 3 31.1 概述概述4锅炉及锅炉房设备在节能、环保等科技改造及研究方面具有重要地位三、锅炉的分类三、锅炉的分类1根据用途的不同分为：根据用途的不同分为：电站锅炉在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电工业锅炉用于工业及采暖动力锅炉驱动蒸汽动力装置2按载热工质的不同分为：按载热工质的不同分为：蒸汽锅炉热水锅炉第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 4 41.1 概述概述3按能源分为：按能源分为：燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 废热

3、锅炉 太阳能锅炉4按燃烧方式分；按燃烧方式分；5按出口介质压力分；按出口介质压力分；6按锅炉容量大小分；按锅炉容量大小分；7按介质流动方式分；按介质流动方式分；8按组装方式分；按组装方式分；9按换热方式分按换热方式分四、锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点四、锅炉工业的研究方向及本专业的学习重点节能降耗，提高效率防止和降低环境污染，开发新的洁净燃烧技术合理有效地利用地方燃料,提高机械化、自动化水平重点在于基本原理的理解和学习，方法的应用 第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 5 51.2锅炉的基本结构及其工作过程锅炉的基本

4、结构及其工作过程 一、基本结构一、基本结构 1.锅炉本体锅炉本体构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，由汽锅、炉子及安全附件组成。1）汽锅）汽锅锅炉本体中汽水系统，高温燃烧产物烟气通过受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热，沸腾汽化，生成蒸汽。2）炉子）炉子锅炉本体中燃烧设备，燃烧将燃料的化学能转化为热能3）安全附件）安全附件水位计、压力表、安全阀 2锅炉金属钢架及平台楼梯锅炉金属钢架及平台楼梯二、锅炉的工作过程二、锅炉的工作过程 1.燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 6 61.2锅炉

5、的基本结构及其工作过程锅炉的基本结构及其工作过程定义：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰定义：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程渣的过程 高温烟气高温烟气 给煤斗给煤斗燃料（煤）燃料（煤）炉排面（燃烧室）炉排面（燃烧室）除渣板（入灰渣斗）除渣板（入灰渣斗）空气空气在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件：在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件：高温环境高温环境 必需的空气量及空气与燃料的良好混合必需的空气量及空气与燃料的良好混合 燃料的供应机灰渣和烟气的排放燃料的供应机灰渣和烟气的排放第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 P

6、age ppt,05/2003 Page 7 71.2锅炉的基本结构及其工作过程锅炉的基本结构及其工作过程 2.烟气向水烟气向水(汽等工质汽等工质)的传热过程的传热过程 辐射辐射 辐射辐射+对流对流 对流对流 高温烟气高温烟气 水冷壁水冷壁 过热器（凝渣管）过热器（凝渣管）对流管束对流管束 对流对流 尾部受热面尾部受热面(省、空省、空)除尘除尘 引风机引风机 烟囱烟囱 3.工质工质(水水)的加热和汽化过程的加热和汽化过程蒸汽的生产过程蒸汽的生产过程 1）给水：水）给水：水 省煤器省煤器 汽锅汽锅 2）水循环：汽锅）水循环：汽锅 下降管下降管 下集箱下集箱 水冷壁水冷壁 3）汽水分离）汽水分离第

7、一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 8 81.3 锅炉基本特性锅炉基本特性 一、锅炉容量一、锅炉容量1蒸发量（产热量）：蒸发量（产热量）：锅炉每小时所产生的蒸汽（热水）流量2额定蒸发量（产热量）：额定蒸发量（产热量）：锅炉在额定参数(压力、温度_和保证一定热效率下，每小时最大连续蒸发量(产热量)，符号D(Q)，单位t/h（kJ/h，MW）。二、蒸汽二、蒸汽(热水热水)参数参数1蒸汽参数蒸汽参数锅炉出口处蒸汽的额定压力锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压表压)和温度，符号和温度，符号p(t)；单位单位MPa,。2热水参数热水参数锅

8、炉出口处热水的额定压力锅炉出口处热水的额定压力(表压表压)和温度及回水温度。和温度及回水温度。第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 9 91.3 锅炉基本特性锅炉基本特性三、受热面蒸发率、受热面发热率三、受热面蒸发率、受热面发热率1受热面蒸发率受热面蒸发率每每m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号D/H；单位单位kg/m2h2受热面发热率受热面发热率每每m2受热面每小时所产生的受热面每小时所产生的(热水热水)热量，符号热量，符号Q/H；单位单位kJ/m2h四、锅炉热效率四、锅炉热效率每

9、小时送进锅炉的燃料（全部完全燃烧时）所能发出的热量每小时送进锅炉的燃料（全部完全燃烧时）所能发出的热量中有有百分之几被用来产生蒸汽或加热水，以符号或表示。中有有百分之几被用来产生蒸汽或加热水，以符号或表示。第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 10101.3 锅炉基本特性锅炉基本特性五、锅炉型号表示方法五、锅炉型号表示方法 锅炉型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。锅炉型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。第一部分：表示锅炉型式，燃烧方式和蒸发量，共分三段：第一部分：表示锅炉型式，燃烧方式和蒸发量，共分三段：第一段

10、用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式；第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉本体型式；第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式；第二段用一个汉语拼音代表燃烧方式；第三段用阿拉伯数字表示蒸发量。第三段用阿拉伯数字表示蒸发量。第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 11111.3 锅炉基本特性锅炉基本特性第二部分：表示蒸汽第二部分：表示蒸汽(或热水或热水)参数，共分两段，中间一斜线分开。参数，共分两段，中间一斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸

11、汽第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水或热水)温度，饱和蒸汽二段温度，饱和蒸汽二段第三部分：表示燃料种类，以拼音字母和罗马字分别代表燃料第三部分：表示燃料种类，以拼音字母和罗马字分别代表燃料 类别和分类。类别和分类。举例：举例：:双锅筒横置式链条炉排锅炉，额定蒸发量为双锅筒横置式链条炉排锅炉，额定蒸发量为10t/h，额定额定 压力为压力为1.25MPa，出口过热蒸汽温度为饱和温度，燃出口过热蒸汽温度为饱和温度，燃用用类烟煤。类烟煤。:强制循环室燃锅炉，强制循环室燃锅炉，额定热功率为额定热功率为120MW，允许工作压力为允许工作压力为0.8MPa，出水温度出水温度130，进水温度为，进水温度为

12、80，燃料为油燃料为油。YQXS80/130/8.0120AHL3.110第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 12121.4 锅炉房设备的组成锅炉房设备的组成 一、锅炉房设备一、锅炉房设备包括锅炉本体及其辅助设备。包括锅炉本体及其辅助设备。锅炉本体设备包括：汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器和空气预锅炉本体设备包括：汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器。热器。锅炉附加受热面：蒸汽过热器、省煤器和空气预热器锅炉附加受热面：蒸汽过热器、省煤器和空气预热器锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器锅炉尾部受热面：省煤器和空气预热器二

13、、锅炉房辅助设备二、锅炉房辅助设备1运煤、除灰系统运煤、除灰系统2送引风系统送引风系统3水、汽系统水、汽系统(包括排污系统包括排污系统)4仪表控制系统仪表控制系统第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 13131.4 锅炉房设备的组成锅炉房设备的组成第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 14141.5 锅炉发展简史锅炉发展简史 锅炉沿着两个方向发展：锅炉沿着两个方向发展：a)在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列；在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列；

14、b)在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列。在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列。锅炉发展的一大飞跃锅炉发展的一大飞跃 一、烟管锅炉一、烟管锅炉 二、水管锅炉二、水管锅炉 三、快装锅炉三、快装锅炉 第一章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 15152.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性 2.3 锅炉燃料锅炉燃料 2.4 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算 返返 回回第二章第二章 燃料及燃烧计算燃料及燃烧计算 2.5 锅炉运行时烟气分析及其应用锅炉运行时烟气分析及其应用 锅炉及锅炉房设

15、备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 16162.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质第二章一、燃料的化学成分及其性质一、燃料的化学成分及其性质燃料（燃料（s、l、g）可燃基：高分子化合物，成分可燃基：高分子化合物，成分C、H、O、N、S 惰性基：多种矿物质惰性基：多种矿物质 灰分灰分1碳碳(C)：主要的燃烧成分，约占5095%，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氢氢(H)：重要的燃烧成分，煤中约占28%，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

16、室易析出碳黑而冒黑烟。3硫硫(S)S)：是燃料中的有害成分，约占可燃成分的8%，kJ/kg，燃烧后的产物是 125600ydwQ33704ydwQ 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 17172.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质sptSSS硫酸盐中硫硫铁矿中硫无机硫有机硫全硫 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。约占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NO

17、x，有害。第二章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 18182.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质5水分(Water、Moisture)：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）6灰分(Ash)燃料中主要不可燃的矿物杂质成分，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）lydwQW2qVVWpyyAydwQ2tA且 DDKw

18、wwAyyy,，传热系数对流受热面及灰、堵灰对流受热面磨损严重，烟气流速第二章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 19192.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质二、燃料成分分析数据的基准及换算二、燃料成分分析数据的基准及换算1燃料成分表示方法燃料成分表示方法1）应用基）应用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。燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2）分析基）

19、分析基在实验室条件下（室温20，相对湿度60%），风干后的煤样作为分析基准3）干燥基）干燥基除去全部水分后的煤作为分析基准4）可燃基）可燃基将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准 aaa%100yyyyyyyAWNOSHC%100fffffffAWNOSHC%100ggggggANOSHC第二章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 20202.1 燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质4）可燃基）可燃基将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准 燃料的可燃基成分不再受水分和灰分变化的

20、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，如可燃基挥发分Vr。煤矿提供的煤质成分，通常也是可燃基各组成成分。上述基准的换算关系如图2-12燃料成分各种表示方法之间的换算燃料成分各种表示方法之间的换算1）换算方法2）换算系数k：见平衡4表2-13全水分计算方法全水分计算方法全水分是分析基水分和应用基风干水分之和，由于其基准不同，需换算：%或%100100yffyfyWWWW100100wfwyWWWW换算系数已知基准成分欲求基准成分第二章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 21212.2 煤的燃烧特性

21、煤的燃烧特性 煤的燃烧特性煤的燃烧特性一、煤在炉内加热燃烧过程一、煤在炉内加热燃烧过程1预热和干燥 2挥发物的逸出3焦炭的形成 4灰渣的形成二、煤的工业分析二、煤的工业分析 1.水分水分(Wy)内在水分 外在水分2挥发分挥发分(Vr)失去水分的干燥煤样，在隔绝空气的条件下，加热到一定温度时，析出的气态物质的百分含量。1 1）挥发 分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃气体和少 量 O2、CO2和N2组成；2)2)挥发分时煤分类的主要依据第二章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 22222.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性煤

22、 种Vr逸出温度（）着火温度（）褐 煤40130170250450烟 煤2040170320400500贫煤1020370390600700无烟煤700 3)煤中挥发分逸出后，如与空气混合不良，在高温缺氧条件下 易化合成难以燃烧的高分子复合烃，产生碳黑，造成大量黑烟，3灰分灰分(Ag)焦炭燃烧后的残留物质4固定碳固定碳(Cgd)焦炭中的可燃物质，焦炭燃烧主要是固定碳的燃烧 3q第二章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 23232.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性 三、焦炭的性质三、焦炭的性质焦结性焦结性焦炭煤在隔绝空气加热时，水分

23、蒸发、挥发分析出后固体残余物质。焦结性由于煤种不同，焦炭的物理性质、外观等各不相同焦结性状1焦炭结构特征焦炭结构特征1）粉状 2）粘结3）弱粘结 4）不熔融粘结5）不膨胀熔融粘结 6）微膨胀熔融粘结7）膨胀熔融粘结 8）强膨胀熔融粘结第二章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 24242.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性2焦结性对层燃炉燃烧过程的影响焦结性对层燃炉燃烧过程的影响1）粉状焦炭）粉状焦炭堆积紧密，妨碍空气流动 烟气流速过大，易被气流携带，形成火床火口；烟气流速过小，燃烧通风不畅，易从通风孔隙中漏入灰坑2）强焦结性

24、煤）强焦结性煤挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片 内部固定碳难于空气接触而燃尽；燃烧层通风不畅四、灰分的熔融特性四、灰分的熔融特性灰熔点灰熔点灰分：焦炭燃烧后的残留物质。灰分的组成：SiO2、Al2O3、各种氧化铁、CaO、MgO、K2O、Na2O等，不是单一物质，无固定熔点，采用角锥法测定特征温度第二章 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 25252.2 2.2 煤的燃烧特性煤的燃烧特性 t1变形温度：测试角锥开始变园或弯曲时的温度变形温度：测试角锥开始变园或弯曲时的温度1.t2软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度 t3流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度 易熔性灰分易熔性灰分 2.2.可熔性灰分可熔性灰分 难熔性灰分难熔性灰分3为避免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时，为避免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时，12002t142512002t14252t1002 tl第二章