锅炉系统介绍ppt课件.ppt
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1、锅炉系统介绍,1、 锅炉概述 锅炉是由一个“锅”和一个“炉”组成的一种能量转换设备。锅是蓄热和传送热能的设备,它通过介质水和蒸汽,把炉所转化来的热能大量吸收并传递出去进行使用。炉是化学能源物质进行能量转换的场所,并通过受热面将热能传递给水和蒸汽,变成热能和动能并转送出去加以利用。,第一章 概述,锅炉的组成,2、锅炉的分类 (一)按用途分类:有电站锅炉、工业锅炉和生活用锅炉; (二)按输出介质分类:有蒸汽锅炉、热水锅炉、和汽水两用锅炉; (三)按燃料分类:有燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉; (四)按燃烧方式分类可分为:层燃炉、室燃炉和介于二者之间的沸腾(流化床)炉。 层燃炉和沸腾炉只适合于燃煤,而
2、室燃炉煤、油气都可以燃烧。,(五)按锅炉水循环方式分类可分为:自然循环锅炉、强制循环锅炉和复合循环锅炉。 自然循环锅炉的水在锅内循环的动力来于自身的汽水比重差。强制循环的动力主要来自于给水泵。而复合循环锅炉的动力既有来自汽水比重差,又有给水泵的动力。 (六)按蒸汽压力分类可分为:低压锅炉(压力2.45MPa)、中压锅炉(压力2.94-4.9MPa)、高压锅炉(压力7.84-10.8MPa)超高压锅炉(11.8-14.7MPa)亚临界压力锅炉(15.7-19.6MPa)和超临界压力锅炉(压力22.0),室燃炉 室燃炉所用燃料有煤粉、液体燃料和气体燃料,可分别称为煤粉炉、燃油炉和燃气炉。室燃炉的燃
3、料由输送管道通过燃烧器送入炉膛中燃烧,燃烧所需要的空气由一次风管、二次风管以及三次风管分别送入。 注意:可以用固体燃料、液体燃料、气体燃料。 层燃炉 由手工方式或机械方式向炉膛内送煤或其他固体燃料,在炉排上形成燃料层,燃烧所需的空气由风机送入燃料层下的送风仓,透过燃烧层进行燃烧瓜而产生高温烟气。 注意:只能用固体燃料,沸腾炉 沸腾炉所燃用的煤被破碎成10mm以下的颗粒,送入存有大量床料(灰颗粒或石英沙)的炉炉床,炉床下部送入的空气向上以一定流速推动床料,使燃料和料床在炉床中翻滚浮动而呈“流态化”燃烧,这样的料床称为鼓床或流化床。现在常用的为循环流化床锅炉。注意:沸腾炉的燃料也是固体燃料。,3、
4、锅炉机组的容量、参数 表示锅炉工作特性的基本参数,主要有锅炉的蒸发量、压力、和温度三项。一、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)注:热水锅炉容量为单位时间的产热量。单位为MW(或万大卡/时),二 压强压强:垂直均匀作用在物体单位面积上的压力,称为压强。 用符号P表示。 常用单位MPa。*压强一词一般在学术上应用,工程上我们习惯的把压强称为压力。常用压力间的换算关系:1kgf/cm2=0.098MPa0.1 MPa 1 MPa10.2 kgf/cm210 kgf/cm2绝对压力:以压力等于零作为测量起点,称为绝对压力(P绝
5、)。,相对压力:以当时当地的大气压力作为测量起点,也就是用压力表测出的压力数值,故称为表压力或称为相对压力(P表)。绝对压力和相对压力的换算关系:P绝P表0.098MPa P表P绝0.098MPa负压:表压小于0时的压力。,三 温度温度:标示物体冷热的程度。 用符号t表示。 常用单位是 温度是物体内部所拥有能量的一种体现方式,温度越高,能量越大。因此,在同一压力下,过热蒸汽就比饱和蒸汽能够做出更多的功。,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,锅炉的容量和参数,额定蒸汽
6、参数,锅炉的容量和参数,我国电站锅炉参数、容量系列,锅炉内为什么会有压力呢?蒸汽锅炉是因为锅内的水吸收热量后,由液体状态变成气体状态,其体积增大很多,由于锅炉是密闭的容器,因而限制了水汽的自由膨胀,结果就使锅炉各受压部件受到了水汽压力的作用。而热水锅炉内压力则来自高水位形成的静压力;强制循环采暖系统的热水锅炉,其压力来源于循环泵的压力。,4、锅炉型号,燃料分类 在自然界所处的状态:固体(煤);液体(原油、重油和渣油);气体(煤气和天然气) 获得方法:天然燃料(未加工);人工燃料(木炭、焦炭和石油制品) 用途:工艺燃料(炼焦、锻造和化工,焦结性好,杂质少);动力燃料,通过燃烧释放热能的可燃物质,
7、第二章 燃料及其燃烧特性,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 挥发分,煤的常规特性,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,煤的元素分析与工业分析,收到基(ar) (原应用基y) 以入炉煤(包括煤的全部成分)为基准 空气干燥基(ad)(原分析基f) 以风干状态煤(除外部水分)为基准 干燥基(d) (原干燥基g) 以去掉全部水分煤为基准 干燥无灰基(daf)(原可燃基r) 以去掉全部水分及灰分煤为基准,煤的常规特性,煤的成分计算基准,例题:已知
8、Mar、Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。即推导换算系数K。,煤的常规特性,煤成分基准间的换算,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) 高位发热量减去水蒸气凝结放出的汽化潜热后,称为低位发热量(燃料在锅炉中的实际发热量)。,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)减去硫和氮生成酸的校正值确定(式2-9),煤的常规特性,煤的发热量,氧弹式量热计,煤的常规特性,标准煤 收到基低位发热量为29310 kJ/kg的燃料为标准煤(7000大卡),标准煤耗量 式中 、 分别为标准煤耗量与实际煤耗量,相关概念,煤的常规特性
9、,高温下煤灰的熔融性 用灰熔点表示,煤灰的角锥法确定 变形温度 DT(原t1) 软化温度 ST(原t2) 流动温度 FT(原t3),判断锅炉运行中是否会结渣的主要因素之一。影响结渣性的主要因素是煤灰分和灰熔点。煤的灰分高、灰熔占低,结渣率就高。,煤灰的熔融特性,煤的常规特性,影响因素 煤灰的化学组成 煤灰中酸性氧化物(SiO2、Al2O3等)使灰熔点提高;碱性氧化物(Fe2O3、CaO、MgO等)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;弱还原性介质中,灰熔点较低,煤灰的熔融特性,煤的常规特性,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,V含量
10、越多,煤中V对锅炉工作的影响,煤的常规特性对锅炉工作的影响,V含量越多(C含量越少),V中含O量亦多,其中的可燃 成分相应减少,这时,煤的热值低 V含量越多,煤的着火温度低,易着火燃烧 V 多,V着火燃烧造成高温,有利于碳的着火、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少,煤易于燃尽,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,热效率下降 M、A 高,过热器易超温 M、A
11、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,煤中M、A对锅炉工作的影响,煤的常规特性对锅炉工作的影响,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 可能结渣,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 高、低温腐蚀;易造成受热面的堵灰 形成酸雨,污染环境 燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损,煤中S、ST对锅炉工作的影响,煤的常规特性对锅炉工作的影响,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37% )、烟煤( Vdaf含量10
12、% )、无烟煤( Vdaf含量10% ),煤的分类,煤的分类,电厂锅炉用煤分类,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; 挥发分很少,小于10%,Vdaf析出的温度较高(可达400),着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃,煤的分类,发电厂煤的分类及燃烧特性,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(200),着火及燃烧均较容易,煤的分类,发电厂煤的分类及燃烧特性,烟煤 碳化程度次于无烟煤,含碳量较高,一般为4
13、060%,杂质少,发热量较高, 约为2000030000 kJ/kg; 挥发分含量较高,约1045%,着火及燃烧均较容易,煤的分类,发电厂煤的分类及燃烧特性,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,煤的分类,发电厂煤的分类及燃烧特性,锅炉的组成部分: 锅的组成部分: 汽包(锅筒)、水冷壁、过热器、省煤器; 炉的组成部分: 炉膛、燃烧器。 锅炉本体: 炉膛、燃烧器、锅筒、水冷壁、对流受热面、钢架和炉墙等组成
14、锅炉的主要部件,称为锅炉本体。 锅炉的其他重要辅机: 燃料输配送装置、送引风装置、给排水装置、水处理设备及管道、除尘及除灰、脱硫脱硝系统、控制系统等,第三章 锅炉的组成及工作过程,1、锅筒:锅筒的作用是汇集、储存、净化蒸汽和补充给水。热水锅炉锅筒内全部装的是热水,而蒸汽锅炉锅筒装的是热水喝蒸汽。 单锅筒的蒸汽锅炉,锅筒的下半部全部是热水,锅筒的上半部为蒸汽空间。,2、水冷壁:水冷壁是布置在水管锅炉炉膛四周的辐射受热面。炉膛内,进入炉膛的燃料与空气混合后着火燃烧产生的高温火焰和烟气,通过辐射把热量传递给四周的水冷壁管,水在冷壁管内受热蒸发产生饱和蒸汽。3、对流管束:电站锅炉的对流受热面包括过热器
15、、再热器、省煤器,工业锅炉的对流受热面则包括对流管束、过热器、省煤器。对带有空气预热器的锅炉,空气预热器从传热的角度看,也可作为对流受热面。炉膛烟气出口处,通常布置数排凝渣管束,以对后面的过热管起到保护作用,防止管束外表面结渣。,4、过热器:通过对流换热和辐射热将汽包(锅筒)出来的饱和蒸汽加热至所需参数的过热蒸汽,提高蒸汽品质。 5、再热器:布置于过热器后部,烟气通过对流换热将从汽轮机高压缸抽出的蒸汽在再热器中加热,称为再热过程, 6、省煤器:它使给水在进入锅筒之前,利用排烟余热来提高给水温度的热交换器,作用是提高给水温度(通常低于饱和温度或达到饱和温度),减少排烟损失,提高锅炉热效率。 7、
16、空气预热器:空气在进入炉膛之前被加热到一定温度,以改善炉内的燃烧过程,同时降低排烟温度,提高锅炉的热效率。,1、 锅炉的工作过程锅炉运行同时进行三个过程燃烧过程 传热过程 水的加热或汽化过程。什么是燃烧 燃烧是燃料中的可燃物质与氧进行强烈氧化化反应的过程,这是一种复杂的物理化学综合过程。它需要具有一定的温度和浓度条件、一定的时间和空间条件。 要燃烧,必须同时具备以下三个因素1、必须有可燃物(燃料)。2、具有能使可燃物着火燃烧的温度。3、必须备有充分提供氧或新鲜空气的助燃物。 缺少上述其中任意一因素,燃烧是不能进行的。只有三个因素同时存在,才能引起燃烧,2、煤的燃烧煤从进入炉膛到燃烧完毕,一般要
17、经过预热干燥、干馏,挥发分着火,以及焦炭燃烧和燃尽四个阶段。1 予热干燥:100105,水蒸发,煤烘干。2 干馏:180250时,烟煤的挥发分析出。3 挥发分着火:400500时烟煤的挥发分开始着火。4 焦炭燃烧和燃尽:约占90%的燃烧时间。以上四个阶段是连续交错进行的。,燃料进入锅炉燃烧的基本过程:燃烧炉膛(或炉排)除渣设备。烟气的基本流程是: 高温烟气 水冷壁 过热器 再热器 尾部受热面(省、空) 引风机 除尘、脱硫 烟囱,辐射,辐射+对流,对流,对流,水的加热或汽化过程 该过程是饱和蒸汽的生产过程。给水经过除氧器除氧后由给水泵将水送到省煤器,水在省煤器中被加热到某一温度后进入锅筒,然后沿
18、下降管下行到水冷壁进口集箱,经适当分配后注入水冷壁管,水在水冷壁管内吸收炉膛内的辐射热后形成和水和饱和蒸汽的混合物,上升进入锅筒内,由汽水分离装置分离,蒸汽由锅筒上部流入过热器,分离下来的水仍参与水冷壁管内的循环。汽水混合物的分离设备是保证蒸汽品质和过热器工作可靠的必要设备。蒸汽流入过热器后继续被加热成具有一定温度和过热度的过热蒸汽。,锅炉的工作过程及系统,汽 水 系 统,第四章 热效率热 效 率:燃料在炉中燃烧放出的热量称为热效率。 燃料在炉中燃烧释放出的热量,不可能全部被水和蒸汽全部吸收,总有一部分未被利用而损失掉。,锅炉热平衡,锅炉热平衡方程式,排烟损失Q2:随烟气的排出而被带走的热量,
19、叫排烟热损失。它是锅炉热损失中最大的一项,约为48%,影响这项损失的主要因素是烟气容积及排烟温度,烟气容积大排烟温度高,则排烟带走热损失也大。化学未完全燃烧损失Q3:燃料在燃烧过程中所产生的可燃性气体,能完全燃烧而随烟气排出,造成的热损失,叫化学未完全燃烧损失。影响这项损失的主要因素是燃料的挥发份含量,炉内过剩空气系数,炉膛的温度和气流的混合等情况。,散热损失Q5:锅炉机组露出于大气中的金属结构,炉墙烟道等,向外界空气散失的热量叫散热损失。这种损失与锅炉机组的外表面积大小,保温及绝热情况有直接关系。灰渣物理热损失Q6:具有较高温度的灰渣排出炉外而带走的一部分热量,叫灰渣物理热损失。,机械未完全
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