火电厂-锅炉课件.ppt
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1、发热量发热量: : 单位质量的煤完全燃烧后所放出的热量称为煤单位质量的煤完全燃烧后所放出的热量称为煤的发热量。通常用氧弹测热器测定。氧弹测热器直接测量的发热量。通常用氧弹测热器测定。氧弹测热器直接测量出氧弹发热值,从中扣除硫和氮燃烧生成的硫酸和硝酸的出氧弹发热值,从中扣除硫和氮燃烧生成的硫酸和硝酸的溶解热后,就是煤的高位发热量(溶解热后,就是煤的高位发热量(Q Qgrgr);继而扣除煤中);继而扣除煤中水分和氢燃烧生成的水蒸气的潜热后,即为煤的低位发热水分和氢燃烧生成的水蒸气的潜热后,即为煤的低位发热量(量(Q Qnetnet)。我国在有关锅炉计算中以低位发热量为准。)。我国在有关锅炉计算中以
2、低位发热量为准。为了便于煤耗指标的可比性,工程中常引入为了便于煤耗指标的可比性,工程中常引入“标准煤标准煤”的的概念,规定标准煤的低位发热量为概念,规定标准煤的低位发热量为29.3MJ/kg29.3MJ/kg(7000kCal/kg7000kCal/kg)。)。 锅炉的热效率锅炉的热效率: :是锅炉的总有效利用热量占据锅是锅炉的总有效利用热量占据锅炉输入热量的百分比。炉输入热量的百分比。 在设计锅炉时,可以根在设计锅炉时,可以根据热平衡求出锅炉的热效率:据热平衡求出锅炉的热效率: Q1Q1有效利用热量,是指被工质吸收,将给有效利用热量,是指被工质吸收,将给水一直加热成过热蒸汽(或热水或饱和汽)
3、的热水一直加热成过热蒸汽(或热水或饱和汽)的热量,包括锅炉的省煤器、蒸发受热面、过热器、量,包括锅炉的省煤器、蒸发受热面、过热器、再热器吸收的热量。再热器吸收的热量。 Q2Q2排烟热损失,是指离开锅炉最后受热面的烟排烟热损失,是指离开锅炉最后受热面的烟气拥有的热量随烟气直接排放到大气中而不能得气拥有的热量随烟气直接排放到大气中而不能得到利用所造成的热到利用所造成的热损失。这是锅炉热损失中最主要的一项。对大、损失。这是锅炉热损失中最主要的一项。对大、中型锅炉约占输入热量的中型锅炉约占输入热量的4%4%8 8,主要影响因,主要影响因素为排烟温度和烟气容积。素为排烟温度和烟气容积。Q3Q3化学不完全
4、燃烧热损失,由于化学不完全燃烧热损失,由于CO、H2、CH4等可燃气体部分残留于烟气中,未完全燃烧等可燃气体部分残留于烟气中,未完全燃烧放热就随烟气排入大气所造成的损失。放热就随烟气排入大气所造成的损失。 Q4Q4机械不完全燃烧热损失,是指部分固体颗粒燃料在炉内机械不完全燃烧热损失,是指部分固体颗粒燃料在炉内未能燃尽就被排放出炉外造成的热损失,通常仅次于排烟未能燃尽就被排放出炉外造成的热损失,通常仅次于排烟热损失。主要由以下三部分组成:(热损失。主要由以下三部分组成:(1 1)由灰渣中未燃烧或)由灰渣中未燃烧或未燃尽碳粒引起的损失;(未燃尽碳粒引起的损失;(2 2)因未燃尽碳粒随烟气排出炉)因
5、未燃尽碳粒随烟气排出炉外而引起的损失;(外而引起的损失;(3 3)部分燃料经炉排落入灰坑引起的损)部分燃料经炉排落入灰坑引起的损失,它只存在于层燃炉中。失,它只存在于层燃炉中。 Q5Q5锅炉的散热损失,是由于锅炉炉墙、锅筒、集箱、汽水锅炉的散热损失,是由于锅炉炉墙、锅筒、集箱、汽水管道、烟风管道等部件的温度高于周围大气而向四周环境管道、烟风管道等部件的温度高于周围大气而向四周环境所散失的热量。所散失的热量。 Q6Q6其它热损失,包括灰渣的物理热损失及冷却水热损失。其它热损失,包括灰渣的物理热损失及冷却水热损失。 锅炉燃烧方式锅炉燃烧方式层燃燃烧层燃燃烧: : 原煤中只有特别大的煤块进行破碎后,
6、就从原煤中只有特别大的煤块进行破碎后,就从煤斗进入炉膛,煤层铺在炉排上进行燃烧。煤斗进入炉膛,煤层铺在炉排上进行燃烧。悬浮燃烧悬浮燃烧: : 原煤首先被磨成象面粉那样的煤粉,然后通原煤首先被磨成象面粉那样的煤粉,然后通过燃烧器随风吹入炉膛进行悬浮燃烧。这种燃烧方式也过燃烧器随风吹入炉膛进行悬浮燃烧。这种燃烧方式也同样用来燃烧气体和液体燃料。同样用来燃烧气体和液体燃料。 流化床燃烧流化床燃烧: : 原煤经过专门设备破碎为原煤经过专门设备破碎为0 08mm8mm大小的煤大小的煤粒,在炉膛的底部布置了布风板,来自布风板的高速鼓粒,在炉膛的底部布置了布风板,来自布风板的高速鼓风将煤粒托起,燃烧过程如烧
7、米粥一样,煤粒犹如米粒,风将煤粒托起,燃烧过程如烧米粥一样,煤粒犹如米粒,在炉膛中上下翻滚地燃烧。在炉膛中上下翻滚地燃烧。 自然循环锅炉水动力学自然循环锅炉水动力学 自然循环:由于上升管中汽水混合物的密度小于下降管中水的自然循环:由于上升管中汽水混合物的密度小于下降管中水的密度,下联箱左右两侧将产生压力差,从而驱使工质的循环流动。密度,下联箱左右两侧将产生压力差,从而驱使工质的循环流动。 运动压头:运动压头:克服上升管阻力和下降管阻力的压力差称之为运克服上升管阻力和下降管阻力的压力差称之为运动压头,用动压头,用Syd表示,其计算值等于循环回路的含汽段高度与下表示,其计算值等于循环回路的含汽段高
8、度与下降管和上升管在该高度中的平均重度差的乘积。降管和上升管在该高度中的平均重度差的乘积。 有效压头:有效压头:克服下降管阻力,并称之为有效压头,用克服下降管阻力,并称之为有效压头,用Syx 表表示。有效压头愈大,可以克服的下降管阻力就越大,亦即循环的示。有效压头愈大,可以克服的下降管阻力就越大,亦即循环的水量愈大,水循环愈强烈。水量愈大,水循环愈强烈。 循环倍率:在循环回路中进入上升管的循环水量与上升管出循环倍率:在循环回路中进入上升管的循环水量与上升管出口蒸汽量之比称为循环倍率口蒸汽量之比称为循环倍率K K。 循环流化床汽水系统水冷壁水冷壁:布置在炉膛内壁面上主要用水来冷却的布置在炉膛内壁
9、面上主要用水来冷却的受热面称为水冷壁受热面称为水冷壁,它是锅炉的主要受热面它是锅炉的主要受热面.水冷壁的作用水冷壁的作用:吸收炉内辐射热吸收炉内辐射热,将水加热成饱和将水加热成饱和 蒸汽蒸汽;保护炉墙保护炉墙,简化炉墙结构简化炉墙结构,减轻减轻 炉墙重量炉墙重量;吸收炉内辐射热吸收炉内辐射热,降低炉降低炉 膛温度和炉膛出口烟气温度膛温度和炉膛出口烟气温度,减少减少 炉内及烟道对流受热面结渣的可能炉内及烟道对流受热面结渣的可能 性性.水冷壁分类水冷壁分类:光管水冷壁光管水冷壁,模式水冷壁模式水冷壁,鳍片水冷壁鳍片水冷壁汽包汽包:是锅炉的重要组件是锅炉的重要组件,是锅炉加热,汽化是锅炉加热,汽化,
10、过热过热 三过程的连接枢纽三过程的连接枢纽;汽包连接下降管汽包连接下降管,水冷壁水冷壁, 联箱联箱,构成闭合的水循环回路构成闭合的水循环回路;汽包内存储有汽包内存储有 一定的水和蒸汽一定的水和蒸汽,对蒸发量与给水的不平衡对蒸发量与给水的不平衡, 汽压的变化速度具有一定的缓冲作用汽压的变化速度具有一定的缓冲作用;汽包汽包 内装有汽水分离装置内装有汽水分离装置,蒸汽清洗装置以及加蒸汽清洗装置以及加 药药,排污装置排污装置,用以保证蒸汽品质及炉水合格用以保证蒸汽品质及炉水合格. 省煤器省煤器 省煤器主要是充分利用锅炉尾部烟气温度来省煤器主要是充分利用锅炉尾部烟气温度来加热给水,提高进入锅筒的水温,同
11、时把离开锅加热给水,提高进入锅筒的水温,同时把离开锅炉的烟气温度进一步降低。这样可以提高锅炉效炉的烟气温度进一步降低。这样可以提高锅炉效率,节省燃料率,节省燃料. .空气预热器空气预热器 空气预热器的作用:空气预热器是利用烟气空气预热器的作用:空气预热器是利用烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备。空的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备。空气预热器可吸收烟气热量,使排烟温度降低并气预热器可吸收烟气热量,使排烟温度降低并减少排烟热损失,提高锅炉效率;同时提高了减少排烟热损失,提高锅炉效率;同时提高了燃烧空气的温度,有利于燃料的着火、燃烧和燃烧空气的温度,有利于燃料的着火、燃烧和燃尽,增强了燃烧
12、稳定性并可提高锅炉燃烧效燃尽,增强了燃烧稳定性并可提高锅炉燃烧效率;空气预热还能提高炉膛内烟气温度,强化率;空气预热还能提高炉膛内烟气温度,强化炉内辐射换热。炉内辐射换热。空预器布置空预器布置: :立式布置和卧式布置立式布置和卧式布置.过热器的布置方式:按工质与烟气的流动方向不同布置按工质与烟气的流动方向不同布置: 顺流布置顺流布置:(工质与烟气流动方向一致工质与烟气流动方向一致)传热温差小传热温差小,蒸汽出口蒸汽出口烟气温度低烟气温度低,工作安全工作安全,但经济性差但经济性差.一般用于蒸汽温度最高一般用于蒸汽温度最高的末级过热器的末级过热器.逆流布置逆流布置:(工质与烟气流动方向相反工质与烟
13、气流动方向相反)具有较大的金属温差具有较大的金属温差,可减少金属材料可减少金属材料,但蒸汽出口位于烟气较高区域但蒸汽出口位于烟气较高区域,对金属安全对金属安全不利不利.一般用于布置低温段过热器一般用于布置低温段过热器.混合流布置混合流布置:既有逆流式既有逆流式,也有顺流式也有顺流式,克服了单纯对流或顺克服了单纯对流或顺流布置的缺点流布置的缺点,效果及安全性都有很大提高效果及安全性都有很大提高.过热器的布置方式:立式过热器立式过热器:蛇形管呈立式放置蛇形管呈立式放置. 特点特点:受热面不易积灰受热面不易积灰,有利于传热有利于传热;管子的支吊管子的支吊较较 方便方便;但不易疏水但不易疏水,管子冷却
14、条件差管子冷却条件差.卧式过热器卧式过热器:蛇形管呈水平放置蛇形管呈水平放置. 特点特点:有利于管内疏水,停炉期间可以减少管道有利于管内疏水,停炉期间可以减少管道弯头处的积水,大大降低管子的腐蚀弯头处的积水,大大降低管子的腐蚀,启动时不启动时不会出现水塞现象会出现水塞现象.管子易于积灰管子易于积灰,不利于传热不利于传热.支吊支吊结构复杂结构复杂.过热器结构和布置方式过热器结构和布置方式 根据传热方式,过热器可分为对流式、辐射式和半辐射式对流式、辐射式和半辐射式,而再热器通常都是对流式,在亚临界控制循环锅炉中也采用辐射式和半辐射式再热器。对流过热对流过热器器布置在烟道中布置在烟道中, ,靠烟气换
15、热靠烟气换热. . 辐射式过热器布置在炉膛的炉壁布置在炉膛的炉壁上上,直接吸收炉膛辐射热直接吸收炉膛辐射热,它的结构和水冷壁相似,只有管径可能不同。半辐射式过热器布置在布置在炉膛上方,同时吸收炉膛的辐射炉膛上方,同时吸收炉膛的辐射热和烟气的对流传热,热和烟气的对流传热,常由许多根做成“U”形的管子排成一个平面的管屏,因此又称屏式过热器。屏式过热器是系统安全运行中的薄弱环节。 123456789101112131411过热器的基本结构示例图1.锅筒;2.在炉膛壁上的二行程辐射式过热器;3. 炉膛出口处屏式过热器;4. 立式对流过热器; 5. 卧式对流过热器; 6. 顶棚过热器;7. 喷水减温器;
16、 8. 过热蒸汽出口集箱;9. 悬吊管进口集箱; 10. 悬吊管出口集箱;11. 过热器悬吊管; 14. 燃烧器壁孔 循环流化床示意图循环流化床示意图 循环流化床锅炉燃烧技术原理示意图循环流化床锅炉燃烧技术原理示意图循环流化床锅炉燃烧技术是一种新型的高效低污循环流化床锅炉燃烧技术是一种新型的高效低污染、目前商业化最好的清洁燃烧技术之一,世纪染、目前商业化最好的清洁燃烧技术之一,世纪 年代的能源危机和越来越突出的环保问题促进了年代的能源危机和越来越突出的环保问题促进了这种燃烧技术的发展。循环流化床锅炉兼有鼓泡这种燃烧技术的发展。循环流化床锅炉兼有鼓泡流化床锅炉和常规煤粉锅炉的长处,又克服了鼓流化
17、床锅炉和常规煤粉锅炉的长处,又克服了鼓泡流化床锅炉燃烧和脱硫效率低、难以大型化等泡流化床锅炉燃烧和脱硫效率低、难以大型化等缺点,同时也避免了煤粉炉所需价格昂贵的烟气缺点,同时也避免了煤粉炉所需价格昂贵的烟气脱硫装置。流化床燃烧设备按流体动力特性分为脱硫装置。流化床燃烧设备按流体动力特性分为鼓泡流化床和循环流化床,按工作条件分为常压鼓泡流化床和循环流化床,按工作条件分为常压和增压式流化床。和增压式流化床。循环流化床锅炉的优点循环流化床锅炉的优点: : 燃料适应性强燃料适应性强(各煤种各煤种,特别是劣质煤特别是劣质煤)燃烧效率高燃烧效率高(流化燃烧流化燃烧,循环燃烧循环燃烧,分层配风分层配风)燃烧
18、热强度大燃烧热强度大(底料多底料多,蓄热量大蓄热量大)负荷调节性能好负荷调节性能好,调节范围大调节范围大(25%110%)脱硫效果好脱硫效果好灰渣能综合利用灰渣能综合利用循环流化床锅炉的缺点循环流化床锅炉的缺点: :风机压头高风机压头高, ,耗电量大耗电量大启动时间长启动时间长磨损严重磨损严重( (炉内受热面炉内受热面, ,风帽风帽, ,尾部烟道受热面尾部烟道受热面) )运行周期较短运行周期较短什么是循环流化床炉内物料离子团在一次风的作用下炉内物料离子团在一次风的作用下,不断聚积不断聚积,沉降沉降,吹散上升再聚集的衍变过程吹散上升再聚集的衍变过程,使床中固体粒子与气体使床中固体粒子与气体发生剧
19、烈的热量和质量交换发生剧烈的热量和质量交换,形成炉内循环形成炉内循环.同时同时,由由于气流对细小固体颗粒的夹带作用很大于气流对细小固体颗粒的夹带作用很大,使大量未燃使大量未燃尽的燃料颗粒被烟气流带出炉膛尽的燃料颗粒被烟气流带出炉膛,在经过旋风分离器在经过旋风分离器时较大一部分颗粒被分离器分离出来时较大一部分颗粒被分离器分离出来,经回料装置送经回料装置送回炉膛继续燃烧回炉膛继续燃烧,形成炉外循环形成炉外循环.循环流化床的工作过程循环流化床的工作过程 在燃煤循环流化床锅炉的燃烧系统中,燃料煤首先被加工成在燃煤循环流化床锅炉的燃烧系统中,燃料煤首先被加工成一定粒度范围的宽筛分煤,然后由给料机经给煤口
20、送入循环流一定粒度范围的宽筛分煤,然后由给料机经给煤口送入循环流化床密相区进行燃烧,其中许多细颗粒物料将进入稀相区继续化床密相区进行燃烧,其中许多细颗粒物料将进入稀相区继续燃烧,并有部分随烟气飞出炉膛。飞出炉膛的大部分细颗粒由燃烧,并有部分随烟气飞出炉膛。飞出炉膛的大部分细颗粒由固体物料分离器分离后经返料器送回炉膛,再参与燃烧。燃烧固体物料分离器分离后经返料器送回炉膛,再参与燃烧。燃烧过程中产生的大量高温烟气,流经过热器、再热器、省煤器、过程中产生的大量高温烟气,流经过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面,进入除尘器进行除尘,最后由引风机排空气预热器等受热面,进入除尘器进行除尘,最后由引风
21、机排至烟囱进入大气。循环流化床锅炉燃烧在整个炉膛内进行,而至烟囱进入大气。循环流化床锅炉燃烧在整个炉膛内进行,而且炉膛内具有很高的颗粒浓度,高浓度颗粒通过床层、炉膛、且炉膛内具有很高的颗粒浓度,高浓度颗粒通过床层、炉膛、分离器和返料装置,再返回炉膛,进行多次循环,颗粒在循环分离器和返料装置,再返回炉膛,进行多次循环,颗粒在循环过程中进行燃烧和传热。过程中进行燃烧和传热。循环流化床的构成循环流化床锅炉可分为两个部分。循环流化床锅炉可分为两个部分。第一部分由炉膛(流化床燃烧室)、气固分离设备(分第一部分由炉膛(流化床燃烧室)、气固分离设备(分离器)、固体物料再循环设备(返料装置、返料器)组离器)、
22、固体物料再循环设备(返料装置、返料器)组成,上述部件形成了一个固体物料循环回路。成,上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为尾部对流烟道,布置有过热器、再热器、省第二部分为尾部对流烟道,布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等,与常规火炬燃烧锅炉相近。燃料煤器和空气预热器等,与常规火炬燃烧锅炉相近。燃料和脱硫剂由炉膛下部进入锅炉,燃烧所需的一次风和二和脱硫剂由炉膛下部进入锅炉,燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入,燃料的燃烧主要在次风分别从炉膛的底部和侧墙送入,燃料的燃烧主要在炉膛中完成。炉膛四周布置有水冷壁,用于吸收燃烧所炉膛中完成。炉膛四周布置有水冷壁,用于吸收燃烧所
23、产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在分离器产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在分离器内被分离和收集,通过返料装置送回炉膛,烟气则进入内被分离和收集,通过返料装置送回炉膛,烟气则进入尾部烟道。尾部烟道。炉膛炉膛 燃料的燃烧过程、脱硫过程、燃料的燃烧过程、脱硫过程、 和的生成及分和的生成及分解过程主要在燃烧室内完成。燃烧室内布置有受解过程主要在燃烧室内完成。燃烧室内布置有受热面,它完成大约热面,它完成大约 50%燃料释热量的传递过程。燃料释热量的传递过程。流化床燃烧室既是一个燃烧设备,也是一个热交流化床燃烧室既是一个燃烧设备,也是一个热交换器和脱硫、脱氮装置,集流化过程、燃烧、传换器和
24、脱硫、脱氮装置,集流化过程、燃烧、传热与脱硫、脱硝反应于一体,所以流化床燃烧室热与脱硫、脱硝反应于一体,所以流化床燃烧室是流化床燃烧系统的主体。是流化床燃烧系统的主体。分离器分离器 循环流化床分离器是循环流化床燃烧系循环流化床分离器是循环流化床燃烧系统的关键部件之一。它的形式决定了燃烧统的关键部件之一。它的形式决定了燃烧系统和锅炉整体布置的形式和紧凑性,它系统和锅炉整体布置的形式和紧凑性,它的性能对燃烧室的空气动力特性、传热特的性能对燃烧室的空气动力特性、传热特性、物料循环、燃烧效率、锅炉出力和蒸性、物料循环、燃烧效率、锅炉出力和蒸汽参数,对石灰石的脱硫效率和利用率,汽参数,对石灰石的脱硫效率
25、和利用率,对负荷的调节范围和锅炉启动所需时间以对负荷的调节范围和锅炉启动所需时间以及散热损失等均有重要影响。及散热损失等均有重要影响。返料装置返料装置返料装置是循环流化床锅炉的重要部件之一。它返料装置是循环流化床锅炉的重要部件之一。它的正常运行对燃烧过程的可控性、对锅炉的负荷的正常运行对燃烧过程的可控性、对锅炉的负荷调节性能起决定性作用。调节性能起决定性作用。返料装置的作用:是将分离器收集下来的物料送返料装置的作用:是将分离器收集下来的物料送回流化床循环燃烧,并保证流化床内的高温烟气回流化床循环燃烧,并保证流化床内的高温烟气不经过返料装置短路流入分离器。返料装置既是不经过返料装置短路流入分离器
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