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1、电站锅炉概述,图2-4 Hero发明的装置,电站锅炉概述,但直到工业革命之前，所谓的锅炉几乎没有发展。工业革命在英国迅速发展后，由于矿井抽水的需要，对动力的需要增大，瓦特在纽卡门的发明基础上，完善了蒸汽机。,锅炉发展简史,电站锅炉概述,但当时用于产生蒸汽的锅炉主要为圆筒形，筒外加热，见右图2-5：最简单的锅炉,电站锅炉概述,锅炉发展简史,随着工业的发展，锅炉向两个方向发展：在圆筒内部增加受热面积。开始是在一个大圆筒内增加了一火筒，然后两个，直到多个。最后发展为现代的火管锅炉。增加筒外部的受热面积，即增加水筒的数目。燃料在筒外燃烧，与火管锅炉的发展相似，水筒的数目不断增加，发展成为很多小直径的水
2、管。由于水在管中流动，称为水管锅炉。水管锅炉的发展有两个分支：横水管锅炉：逐渐被淘汰 竖水管锅炉：现代锅炉的主要形式,电站锅炉概述,图2-6 锅炉发展过程简图,电站锅炉概述,锅炉发展简史总结,总之，锅炉的发展史就是为了增加蒸发量、提高蒸汽参数、减少煤耗、节省钢材和改进工艺过程的历史。,电站锅炉概述,锅炉发展方向,电站锅炉：向高效率（部分减少污染）、大容量、高参数、低污染、自动化、高可靠性、低成本（金属消耗量）方向发展；工业锅炉：更注重高效率、低污染、自动化、低成本（金属消耗量）；生活锅炉：追求低污染、自动化、安全可靠。,电站锅炉概述,2-4 锅炉的性能指标,通常用经济性、可靠性及机动性3项指标
3、来表示。1.经济性：指热效率、成本、煤耗和厂用电量等。（1）锅炉热效率：,指送入锅炉的全部热量中被有效利用的百分数,电站锅炉概述,电站锅炉概述,锅炉热效率,现代电站锅炉的热效率都在90%以上。火力发电厂一次能源（煤炭）利用率：发电机对亚临界参数为38%左右，对于超临界参数可提高到45%左右。,电站锅炉概述,锅炉热效率,现代电站锅炉的热效率都在90%以上。我国以水为介质的工业锅炉的热效率应不低于表2-11所列的规定值。生活锅炉的热效率应不低于表2-12所列的规定值。,电站锅炉概述,表2-11 工业锅炉热效率,电站锅炉概述,表2-12 生活锅炉热效率,电站锅炉概述,（2）锅炉成本,表示方法：成本中
4、的重要经济指标钢材消耗率钢材消耗率:定义:锅炉单位蒸发量所用的钢材重量单位:th/t锅炉参数、循环方式、燃料种类及锅炉部件结构对钢材消耗率均有影响。锅炉蒸汽参数高、容量小、燃煤、采用自然循环、采用管式空气预热器及钢柱构架可使钢材消耗率增大。蒸汽参数低、容量大、采用直流锅炉、燃油或燃气、采用回转式空气预热器及钢筋混凝土柱构架可使钢材消耗率减小。,电站锅炉概述,锅炉成本,由于钢材、耐火材料等价格经常变化，为了便于比较，往往用钢材消耗量来表示锅炉成本。增大单机容量和提高蒸汽参数是减少金属耗量和投资费用的有效途径。一般来说，机组容量由300MW提高到600MW，每kW投资可降低10-15；由亚临界压力
5、增加到超临界压力，每kW投资增加1-5。所以超临界与大容量相结合，机组的综合经济效益可大大提高。国外资料显示，一台600MW机组与两台300MW机组相比，电站单位造价可降低10，运行人员和检修费用降低一半，金属耗量减少20，基建劳动消耗减少30。,电站锅炉概述,(3)煤耗和厂用电量,在电厂运行中用煤耗和厂用电量作为经济考核指标。发电(或供电)煤耗率:每发出(或供应)l kWh的电所消耗的煤量。与机组参数有关，参数越高，供电煤耗越低。燃料种类，负荷方式，厂房布置条件，单机容量以及其他一些条件也影响供电煤耗。厂用电率:辅机设备用电量占机组发电量的比.与辅机设备的配置选型密切相关，尤其是燃料制备系统
6、，还受燃料品种、燃烧方式的影响。,电站锅炉概述,2.锅炉可靠性,常用下列3种指标来衡量:,连续运行时间=两次检修之间的运行时间(用小时表示),目前中国电站锅炉的较好指标是：连续运行时间在4000h以上；可用率约为90%。,电站锅炉概述,3.机动性,随着现代社会生活方式和用电负荷新的变化，要求锅炉运行有更大的灵活性和可调性。在电站负荷方面，除基本负荷、调峰负荷和循环负荷外，还应具有承担最低负荷的能力。从运行压力来看，存在定压、滑压等运行方式。,电站锅炉概述,机动性的要求,机动性的要求：快速改变负荷，经常停运及随后快速启动的可能性和最低允许负荷下持久运行的可能性。这些要求已成为锅炉产品的重要性能指
7、标。另外，燃煤锅炉在遇到煤质降低，燃用劣质燃料，燃料品种改变等都会降低机组的机动性。,电站锅炉概述,第三章 电站锅炉的基本组成及一般工作过程,电站锅炉概述,本章内容,3-1基本概念3-2电站锅炉基本组成3-3电站锅炉的一般工作过程,电站锅炉概述,3-1基本概念,火力发电厂三大主机,电站锅炉蒸汽轮机发电机,电站锅炉概述,冷却塔6个,660MW 燃煤锅炉6台,SO2 吸收塔6个,煤 场,电站锅炉概述,高温:540 高压：17.0 MPa高速：3000 转/分钟,电站锅炉概述,600MW等级的发电机,电站锅炉概述,电站锅炉四大管道,主蒸汽管道再热热段管道再热冷段管道主给水管道,电站锅炉概述,电站锅炉
8、受热面管（四小管）,水冷壁管过热器管再热器管省煤器管,电站锅炉概述,3-2 电站锅炉基本组成,锅炉本体（主要部件）：指由锅筒、集箱、受热面及其间的连接管道、燃烧设备、炉墙和构架等所组成的整体；辅助设备：指由锅炉本体及配合锅炉本体工作的其它设备或机械构成的成套装置，这些配合锅炉本体工作的其它设备或机械我们统称为锅炉辅助设备，有：鼓引风设备，运煤、除灰渣设备，制粉设备（煤粉燃烧锅炉），给水设备，水处理设备及烟气除尘、脱硫及脱硝设备等。,电站锅炉概述,3-3 电站锅炉的一般工作过程,（1）燃料的燃烧过程（炉内过程）：燃料中的化学能被释放出来并转化成为被烟气所携带的热能。,电站锅炉概述,（2）传热过程
9、：在这个过程中，烟气所携带的热能通过锅炉的各种受热面传递给锅炉的工质。,电站锅炉概述,（3）工质的升温、汽化、过热过程:在这个过程中，工质吸收热量而被加热到所期望的温度。这一过程也称为锅内过程。,电站锅炉概述,电站锅炉三个流程燃料、空气的流程烟气流程汽水流程,电站锅炉概述,电站锅炉概述,第四章 锅筒以及锅炉各种受热面的作用及结构,电站锅炉概述,本章内容,4-1锅筒4-2水冷壁、凝渣管和对流管束4-3过热器及再热器 4-4省煤器及空气预热器,电站锅炉概述,4-1 锅筒,电站锅炉概述,作用：汽水分离、提高蒸汽品质、提高锅炉过热器受热面及汽轮机的安全性。作为循环回路的闭合件将锅炉各部分的受热面如：水
10、冷壁、省煤器、过热器、对流管束连接起来。内部装有汽水分离器。,电站锅炉概述,锅筒结构要求：适当的尺寸，使其具有足够的蒸汽容积和水容积。正确选择汽水分离系统及锅筒内部装置，使其满足蒸汽品质，及水循环可靠性要求。合理布置锅筒内各种管道，如给水引入管、饱和蒸汽引出管、汽水混合物引入管、下降管、排污管、及加药管等。,电站锅炉概述,配300MW火力发电机组的锅炉(1025t/h)锅筒 全焊接结构：重210t、直径1.782m、长30m,电站锅炉概述,4-2 水冷壁、凝渣管和对流管束,水冷壁、凝渣管和对流管束在蒸汽锅炉中也称蒸发受热面。一、炉膛水冷壁二、凝渣管束三、锅炉管束,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,
11、电站锅炉概述,定义:所谓的炉膛水冷壁就是布置在炉膛四周的、管内流动介质一般为水或汽水两相混合物的受热面。管内工质一般向上流动，因而水冷壁也称上升管。水冷壁的基本作用:（1）吸收炉膛内火焰的热量。由于炉内火焰温度较高，且烟速很低，因此这种吸热主要通过辐射方式来进行，在炉膛出口处将烟气的温度冷却到足够低的程度。（2）保护炉墙。由于水冷壁的存在，使得火焰只能部分或完全不接触炉墙，从而起到保护作用。除此之外，水冷壁还能起到悬吊炉墙、防止炉壁结渣等作用。若锅炉为蒸汽锅炉，水冷壁主要为蒸发受热面；若锅炉为热水锅炉或超临界压力锅炉，则水冷壁主要为加热受热面。,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,水冷壁主要有两类，
12、即光管式水冷壁和膜式水冷壁。,1.光管式水冷壁,通过锅筒及集箱连接起来的一排布置在炉墙内侧的光管,2.膜式水冷壁,各光管之间用鳍片或扁钢焊接成的一组管屏,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,图4-1 水冷壁管的型式,(a)光管；(b)鳍片管焊成的膜式水冷壁(c)用扁钢焊成的膜式水冷壁；(d)光管上涂有耐火泥；(e)涂有耐水泥的膜式水冷壁 1一管子；2一耐火层；3一绝热层；4一护板；5一扁钢；6鳍片管；7特制销钉；8一耐火水泥；9一耐火材料,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,膜式水冷壁管现场照片（超临界锅炉）,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,1.光管水冷壁 优点:光管式水冷壁具有制造、安装简单等优点。但它的
13、缺点是保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。由于焊接工艺的限制，以前普遍采用光管式水冷壁。现代小型锅炉受制造成本的限制时，也较多应用光管式水冷壁。,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,2.膜式水冷壁 两种型式:一种是光管之间焊扁钢形成膜式水冷壁；另一种是由轧制成型的鳍片管焊成。,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,2.膜式水冷壁 优点:膜式水冷壁对炉墙的保护最好，炉墙的重量、厚度大为减少。因为膜式水冷壁的炉墙只需要保温材料，不用耐火材料，因而可采用轻型炉墙。同时，水冷壁的金属耗量增加不多。此外，膜式水冷壁的气密性好，大大减少了炉膛漏风，甚至也可采用微正压燃烧，提高锅炉热效率。由于蓄热能力小，炉膛燃烧室升温快，冷
14、却亦快，可缩短启动和停炉时间。厂内预先组装好才出厂，可缩短安装周期，保证质量。膜式水冷壁由于有显著的优点，因而得到了广泛的应用。大型锅炉几乎全部采用的是膜式水冷壁,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,2.膜式水冷壁 缺点:膜式水冷壁的缺点主要是制造工艺较复杂，设计时必须考虑到它的一些特点。如不允许两相邻管子的金属温度差超过50(这个要求对自然循环锅炉是容易做到的)，因要把水冷壁系统制成整体焊接的悬吊框式结构，设计膜式水冷壁时必须保证有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔、检查孔、看火孔以及管子横穿水冷壁等处有绝对的密封性。,电站锅炉概述,一、炉膛水冷壁,卫燃带 定义:对于不易着火的燃料，为使燃料迅速着火和稳定燃烧，或在旋风炉及液态排渣炉中为了获得较高的温度，常常需要把一部分水冷壁管表面遮盖起来，以减少该部位的吸热量，这部分水冷壁表面称为卫燃带 方法:常用的敷设卫燃带的方法是在卫燃带区域的水冷壁管表面焊上许多长2025mm、直径612mm的销钉(或称抓钉)，然后敷上铬矿砂耐火料，如图42所示。,
