火力发电厂锅炉...ppt

1、第一章 火电厂锅炉综述 第一节 火电厂锅炉的类型 80年代以来，我国建设了一批以燃煤为主的亚临界与超临界参数大容量发电机组。各种类型的300、350、500、600、800MW级亚临界与超临界参数锅炉机组相继投入运行。 一、火电厂锅炉的容量和参数,亚临界压力自然循环及控制循环锅炉的容量和参数见表11,直流锅炉及低倍率循环锅炉的容量和参数如表1-2所示,二、火电厂锅炉的类型 燃烧方式来看，现有的300、600MW级亚临界参数锅炉主要有三种技术形式：第一种是四角切圆燃烧方式，第二种是对冲燃烧方式，第三种是W型火焰燃烧方式。 四角燃烧锅炉多数采用摆动式燃烧器调节再热汽温，也可采用烟气挡板和其他调温方

2、式。而对冲燃烧锅炉采用旋流式燃烧器，多数采用烟气挡板调节再热汽温。 从循环方式来看，主要有四种形式：自然循环；控制循环；复合循环或低倍率循环方式；纯直流方式。四角燃烧锅炉的循环方式趋于多样化，上述四种形式都占相当数量。 而对冲燃烧锅炉，多数采用自然循环方式。从受热面系统布置来看，对于采用摆动式燃烧器调温的锅炉，除了水平烟道和尾部烟道的贴墙管过热器外，烟道中的主受热面系统布置大致上形成了两种形式：种是过热器和再热器都采用辐射+对流式的系统；另一种是过热器采用辐射+对流式的系统，再热器采用对流式系统。,从锅炉炉型结构看，有倒U型布置、塔型布置、W型火焰炉型布置。从工作参数看，目前发展的主要是亚临界

3、和超临界参数机组。,第一节 自然循环锅炉 一、采用对冲燃烧方式的300MW自然循环锅炉 图11采用B&W技术设计制造的亚临界压力300MW锅炉。采用双调风旋流式燃烧器对冲燃烧、自然循环、烟气挡板调温方式。,二、采用四角燃烧方式的300MW自然循环锅炉 图1-2是东方锅炉厂根据CE技术设计制造的亚临界压力300MW锅炉，采用四角切圆燃烧、自然循环、摆动式燃烧器调温方式。 炉膛的宽、深、高分别为13335mm、 12829mm、54300mm，燃用西山贫煤和洗中煤的混煤。炉膛容积热负荷为389103kJ (m3h)，炉膛断面热负荷为17.13106kJ(m2h)。 炉膛四角布置4只摆动式直流燃烧器

4、，燃烧器有6层一次风喷口，4层油喷口，6层二次风喷口，气流射出喷口后，在炉膛中央形成700mm和 1000mm的两个切圆。,三、FW300MW级W型火焰锅炉 FW300MW级W型火焰锅炉是采用引进技术生产制造的亚临界自然循环锅炉，见图13。,四、B&W360MW级W型火焰锅炉 B&W360MW级W型火焰锅炉是引进的亚临界自然循环锅炉。 锅炉整体布置如图1-4所示。沿烟气流程布置屏式过热器、高温过热器，水平烟道中布置高、低温再热器(即再热器为单级布置)，尾部竖井烟道中布置低温过热器和省煤器。 过热汽温调节采用两级喷水减温，再热汽温调节采用炉底供热风的方式。炉底注入热风还可以使冷灰斗区域的炉渣凝聚

5、体积减小，以利于排渣和减轻受热面的磨损。,第三节 控制循环锅炉 一、300MW控制循环锅炉 图15为CE技术设计制造的300MW控制循环锅炉的整体布置。 其受热面布置与自然循环锅炉大致相同，不同的是水循环系统中增加了循环泵和水冷壁管径减小。 炉水循环泵及其工作系统如下。,二、600MW控制循环锅炉 图1-7是采用CE技术设计制造的600MW亚临界控制循环锅炉，采用四角燃烧，摆动式直流燃烧器调温方式。 炉膛宽、深、高度分别为18.542m、 16.432m、65.354m。燃用烟煤，断面热负荷为5.64106Wm2，容积热负荷为96.25 103Wm3。 600MW控制循环锅炉的受热面系统布置类

6、似于300MW控制循环锅炉。,第四节 直 流 锅 炉 一、超临界压力600MW锅炉 600MW超临界压力锅炉为n型布置，如图18所示。 炉膛下部螺旋管圈水冷壁，炉膛上部布置垂直管屏水冷壁。 螺旋管圈水冷壁通过焊接在鳍片管上的张力板悬吊于炉顶钢架上，螺旋管圈水冷壁的重量负载传递给张力板，再由张力板把重量负载均匀地传递给炉膛上部的垂直管屏，从而实现螺旋管圈的悬吊。,二 亚临界直流锅炉,第五节 低倍率循环锅炉 国内电厂中也有相当数量的低倍率循环锅炉，一般采用塔型布置，容量等级为600、 500、300MW。 图116是500MW亚临界参数低倍率循环塔型锅炉。,第二章燃料及其燃烧特性 第一节 火电厂锅

7、炉燃料的分类 火电厂锅炉是将燃料的化学能转换为蒸汽热能的设备。 在工程上将加热至一定温度后能与氧发生强烈的化学反应，并放出大量热量的炭氢化合物和炭化物称为燃料。 燃料的种类和特性对锅炉的安全性和经济性有密切关系。在锅炉的设计和运行中，由于燃料的不同、锅炉受热面积的大小、炉膛高矮、燃烧器型式、空气预热器面积的大小、受热面的污染、磨损、腐蚀等情况均会不同。,根据燃料在自然界所处的状态，可将燃料分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。 固体燃料主要以煤为主；液体燃料以重油和渣油为主；气体燃料以煤气为主。 根据获得燃料的方法，可将直接从自然界取得未经工艺加工的燃料称为天然燃料，如原煤、原油及天然气。 将经过

8、工艺加工后的木炭、焦炭和石油制品则称为人工燃料。 根据用途，将用于炼焦、锻造和化工的焦结性好、含杂质少的燃料称为工艺燃料。 不适于做工艺燃料的锅炉燃用的燃料称为动力燃料。 我国的燃料政策是，尽量不烧油和天然气，电力工业以烧煤为主；尽量不使用工艺燃料；为减少运输，应尽量使用当地出产的煤；由于煤对环境的污染大于其他燃料，在使用过程中应尽量采取措施减少污染。,我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，占世界煤产量的25。1996年，我国煤炭产量达13.8亿t，而煤炭占我国一次能源消费量的75。 我国煤炭资源相对较为丰富，分布也广，而石油和天然气资源相对不足，预计到21世纪中叶，我国能源消耗仍会以煤为主。

9、 煤是由多种有机物和无机物混合组成的复杂的固体碳氢燃料。它是远古植物遗体随地壳的变动被埋入地下，长期在地下温度、压力较高的环境中，植物中的纤维素、木质素经脱水腐蚀，含氧量不断减少，碳质不断增加，逐渐形成化学稳定性强、含碳量高的固体碳氢燃料。 埋入地下深度和时间不同、地质作用的强弱不同，就会形成不同的煤种，即分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类。,第二节 煤的元素分析和工业分析 一、元素分析 全面测定煤中所含化学成分的分析叫元素分析。根据分析，煤中元素达三十几种。一般将不可燃物质都归入灰分。 对燃烧有影响的成分包括：碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分，各化学元素成分用质量百分数表示，即 C+H+O十N十S+

10、A+M100,氢是煤中发热量最高的物质，完全燃烧时，纯氢的发热量为1.2105kJkg。氢燃点低，易点燃，是有利元素。煤中氢的含量较少，一般约占36。 煤中的氧和氮是不可燃物质，其含量也较少。煤中的氮在高温条件下易生成污染大气的NOx，被视为有害元素。 硫虽然在燃烧时也放出热量，但其燃烧产物S02和S03会造成锅炉金属的腐蚀并污染大气。 硫常以三种形式存在，即有机硫、硫化铁硫、硫酸盐硫。前两种可燃，称为挥发硫，后一种归入灰分。一般在计算含硫量时应采用全硫分。 煤中灰分和水分均为不可燃物质。灰分存在不仅使燃料发热量减少，而且影响燃料着火燃尽，也是造成积灰、结渣、磨损的主要因素。水分会使炉内温度下

11、降，影响着火，并增大排烟热损失，还会加剧尾部受热面腐蚀和堵灰。,二、工业分析 在一定的实验室条件下的煤样，分析得出水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数的过程，称为工业分析。 取1g左右的自然干燥后的煤粉样放人预先加热至1455的干燥箱中，干燥1h后，试样质量减轻的量占原质量的百分数即为空气干燥基水分。 此数值与外部水分值相加即为全水分。,煤中的水分在自然干燥条件下失去的部分，称为外部水分，而剩余部分称为内部水分，两部分之和称为全水分。,挥发分是煤在加热过程中有机质分解而析出的气体物质。主要是由各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体组成的，另外还有少量的氧、二氧化碳、氮等不可

12、燃气体。 碳化程度不同，挥发分的析出温度以及挥发分的含量也不同。 挥发分燃点低，易于着火燃烧，对锅炉工作影响较大，其含量常做为煤的分类的重要依据。 煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦碳，它包括固定碳和灰分。 将煤粉样放在高温炉中，按规定方法升温至81510C，并加热1h，冷却至室温后称重，剩余重量占原煤样重量的质量百分数即为空气干燥基灰分的含量。将原煤粉样中水分、灰分、挥发分扣除后，即为空气干燥基固定碳的质量百分数。发电厂中均可做煤的工业分析。,三、煤的成分计算基准 煤中灰分和水分含量容易受外界条件的影响而发生变化，单位质量的煤中其他可燃物质的质量百分数也会随之而变化。同一种煤，也会出现上述

13、情况。 因此，需要根据煤存在的条件或根据需要而规定的“成分组合”作为基准，才能正确地反映煤的性质。 常用下列4种基准。 1收到基(原应用基） 收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称为收到基，其中包括全部水分。收到基以下角标ar表示，即 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar100 (22),2空气干燥基(原分析基) 煤样在实验室规定温度下，自然干燥，失去外部水分后，其余的成分组合便是空气干燥基，以下角标ad表示，即 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100(23) 3干燥基 假想无水状态煤为基准，以下角标d表示。由于已不受水分的影响，灰分含量百分数比较

14、稳定，可用于比较两种煤的含灰量，即 Cd+Hd十Od+Nd十Sd+Ad=100 (24),4干燥无灰基(原可燃基)； 假想无水、无灰状态的煤为基准，以下角标daf表示。由于不受水分、灰分影响，常用于比较两种煤中的碳、氢、氧、氮、硫成分含量的多少，即 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 (25) 4种基准同样也可以用于煤的工业分析。元素分析成分和工业分析成分的关系如图21所示。,四、煤的发热量 煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时放出的热量。在实际应用中，煤的发热量有高位发热量和低位发热量之分，发热量的单位目前用kJkg。 发热量中包括煤燃烧后所产生的水蒸气凝结放出的汽化

15、潜热时，称为高位发热量，用Qgw表示。,五、折算成分和标准煤 1折算成分 锅炉的设计和运行中，为了更好地鉴别煤的性质，更准确地比较煤中硫、水分、灰分对锅炉工作的影响，常用折算成分的概念来考虑。 规定每送入锅炉4182kJkg热量(即 1000kcalkg)，带入锅炉的水分、灰分和硫分。,2标准煤 准确地比较煤的消耗量，便于比较和管理，采用收到基发热量为29270kJkg (7000kcalkg)的煤为标准煤。即可用下式计算标准煤耗Bb Bb=BQar,net kgh (214) 式中 B电厂实际煤耗值。 比较两个电厂的煤耗时，可用式(214)先折算为标准煤耗后再比较。,第三节 煤的燃烧特性分析

16、 一、煤的热分解机理 煤粒被加热到超过一定温度后，即进入热分解阶段，放出挥发分并形成焦碳。 煤在热分解时放出挥发分的重量和成分与热解的条件有关，即与加热温升速度、最终温度和在此温度下的持续时间有关。当加热时温升速度大于1l0s时，称为快速热分解；而当加热时温升速度小于2s时称为慢速热分解；温升速度介于两者之间的为中速热分解。,二、煤的热重分析 燃料特性是燃烧设备设计的主要依据，采用常规的方法，如元素及工业分析时，发热量和灰熔点，灰的成分和可磨性系数等参数，不能完全表征煤的燃烧特性。 近年来，国内外开发了许多特种分析方法，如热天平、热显微镜、着火指数炉、一维炉等方法。 由于仪器规范不同，即使同一种煤也会得出不同的结果。在使用分析数据时应弄清数据的来源单位，所用仪器和规范，否则可能造成错误。 煤的失重分析是判别煤的燃烧特性而进行的专门分析，热天平是常用设备之一。,二、煤的热重分析 燃料特性是燃烧设备设计的主要依据，采用常规的方法，如元素及工业分析时，发热量和灰熔点，灰的成分和可磨性系数等参