锅炉原理要点

锅炉原理要点

一、基本概念

1、火电厂三大主机及其功能： 在锅炉中 化学能一＞热能 在汽轮机中 热能一＞机械能

在电机中 机械能一＞电能

2、锅炉的定义：是一种将燃料燃烧，使其中的化学能转变为热能并将热能传递给水，使水变成具有一定温度、一定压力的蒸汽和热水的设备。（锅：盛水，传热，使加热水升温汽化；炉：燃料燃烧场所）

本体设备包括：炉膛、燃烧器、空气预热器、省煤器、水冷壁、锅筒或启动用汽水分离器、过热器、再热器等；

辅机设备包括：设备给煤机、磨煤机、送风机、引风机、给水泵、吹灰器、碎渣机、除尘器、灰浆泵。

3、锅炉的主要特性参数

1锅炉容量：额定蒸发量BRL；最大连续蒸发量BMCR 2蒸汽参数：压力；温度

3给水温度

4、按锅炉用途分类 ：1、电站锅炉(发电)2、工业锅炉3、热水锅炉 5、按压力分：

低压(P<2.5ＭPa) 中压(P?3.9ＭPa) 高压(P?10.8ＭPa) 超高压(P?14.7ＭPa)

亚临界压力(P?16.8～18.6ＭPa)

超临界及超超临界压力(P?25～40ＭPa)。

6、循环方式：自然循环、控制循环、直流锅炉、低倍率或复合循环

二、燃料及燃烧

1、煤种类：无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤等 2、煤成分：C，H，O，N，S，A(ash)，M(moisture)

3、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

4、挥发份定义：失去水分的煤样在隔绝空气的条件下加热到一定温度时，煤分解逸出的部分可燃质和矿物质。主要成分是CO、CO2、CmHn、H2等。 5、硫分、灰分与水分对锅炉工作的影响 1）降低煤的发热量

2）降低燃烧温度，不利于燃料的着火与燃烧

3）增加烟气容积，排烟温度升高，排烟损失增加，锅炉效率下降 4）加剧锅炉受热面的低温腐蚀与积灰 5）增加通风电耗。

6、三个特征温度来表示灰的熔融特性。

DT—开始变形温度；DT<1200℃，易结渣；

ST—软化温度（ST>1350℃，不易结渣；ST<1350℃，易结渣）；

FT—熔化温度

7、水分的影响：影响煤粉着火（使着火困难）；降低炉膛温度，增大未完全燃烧损失；排入大气，增加排烟损失；增加烟气体积，使吸风机电耗增加；增加烟气的水蒸气分额，增加烟气的腐蚀；原煤水分多，制粉系统工作困难；磨煤机出力下降；原煤仓容易堵塞、给煤机粘结等。

8、硫分的影响：与氧气作用有一部分形成SO3，进而形成硫酸，腐蚀尾部受热面；在炉膛里形成H2S对水冷壁产生高温腐蚀；形成的SO2对环境造成危害；硫化铁很硬，造成严重的磨损。

9、几种煤比较：

无烟煤：Vdaf≤10%，含碳最多，发热量高，难以点燃； 贫煤：Vdaf=10~20%，灰分较多；

烟煤：Vdaf=10~50%，含碳多，灰、水少，发热量高

褐煤：Vdaf>40%，水分与灰分高，发热量低，着火与燃烧容易。

10、磨煤机分类：低速（15-25rpm，球磨）中速：（50-300rpm，碗式，mps）高速（500-1500rpm，风扇磨，锤式磨）

11、低速球磨机的特点：

1、适应煤种广，能磨任何煤；

2、对煤中混入的铁件、木屑不敏感； 3、单机容量大，且磨制的煤粉较细； 4、工作可靠，运行周期长；

5、煤粉储备能力大，响应时间短；

6、磨煤机的结构简单；

7、设备庞大，金属消耗多，占地面积大，初投资大； 8、运行电耗大，金属磨损较高； 9、低负荷运行不经济；

10、运行噪音大；

12、中速磨的特点：

启动迅速，调节灵活；

磨煤单位电耗小；滚动碾磨，摩擦阻力小，金属磨损量小； 转速高，碾磨效果好，效率高； 稳定性好，外壳不受力； 噪音小，传动平稳；

磨煤机的结构复杂；

结构紧凑；质量轻，占地面积小，单位投资小， 辅助系统复杂，维护量大； 对杂质敏感，工作条件要求刻苛。 煤粉储备能力小，响应时间长； 13、高速磨煤机特点：

1)结构简单，尺寸小

2)原理：撞击、磨擦 高水分褐煤(软)?干燥作用强

3)本身为排粉机?直吹式

4)用热风或高温烟气来干燥

14、着火：由缓慢的氧化反应状态转变到高速燃烧状态的瞬间过程

可分为：

连锁着火：这种由连锁反应引起的着火叫连锁着火。 热力着火：由于温度不断升高而引起的着火叫热力着火。在锅炉中发生的着火就是热力着火。 15、实现稳定着火满足两个条件

A、放热量和散热量达到平衡，放热量等于散热量。

B、放热量随系统温度的变化率大于散量热随系统温度的变化率。

16、着火热的来源：卷吸炉膛高温烟气而产生的对流换热，炉内高温火焰的辐射换热 17、煤粉燃烧好坏的关键：碳的燃烧：焦炭中的碳是可燃质的主要部份；焦炭着火最晚，燃烧最迟；焦炭中的碳的放热量比例较大 18、燃烧完全的条件：

1、供应充足而合适的空气量 2、适当高的炉温

3、空气和煤粉有良好的扰动混合 4、在炉内有足够的停留时间 19、强化煤粉气流燃烧的措施： 提高热风和一次风温度 限制一次风量 合理送入二次风 着火区保持高温

选择适当的煤粉细度

强化燃烧阶段和燃尽阶段

合理组织炉内空气动力工况 20、均等配风方式是指一、二次风喷口相间布置。级配风方式是指把燃烧所需要的二次风分级分阶段地送入燃烧的煤粉气流中。

21、分级配风直流燃烧器的特点：一次风喷口狭长；一次风喷口集中布置；一、二次风喷口各自集中在一起，且一、二次风喷口的间距较大

22、飞边现象：当气流旋流强度增加到一定程度时射流会突然贴在墙壁上，即扩散角等于180℃，当飞边现象产生后，会导致喷口和炉墙结渣，也容易烧坏燃烧器。 23、常用稳燃措施

（1）敷设燃烧带；

（2）热风送粉；

（3）较低的一次风速和一次风率；

（4）减小颗粒细度；

（5）控制最低运行负荷以及采用性能良好的燃烧器。

24、氮氧化物的生成：生成NOx的途径主要有三个：热力型、燃料型和快速型。

热力型NOx是空气中的氮气在高温下直接氧化而生成的，它的生成和温度密切相关，仅当火焰温度大于1500℃时，才会大量生成；

燃料型是燃料中氮在燃烧过程中氧化而生成的NOx，与温度的关系不大，是最主要的NOx生成途径；

快速型是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx，在煤燃烧过程中的生成量较小。

25、切圆燃烧方式的特点：四角布置的直流燃烧器射出的四股气流在炉膛中心形成一个稳定的强烈旋转火炬。在炉膛中心形成一股螺旋上升的气流。着火：互相引燃；燃烧：气流在炉膛中心强烈旋转燃烧；燃尽：旋转上升延长了煤粉在炉内停留的时间

26、引起燃烧器出口气流偏斜的主要原因：

（1）邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因。

（2）射流偏斜还受射流两侧“补气”条件的影响。

（3）燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大。

（4）当燃烧器多层布置时，上层气流不断的被卷吸到下层气流中，加上气流受热膨胀的影响，使气流容积流量增大，旋涡直径相应增大，一般可使实际切圆直径膨胀到假想切圆直径的8~10倍。

27、W形火焰的炉内燃烧过程：

第一阶段为着火的起始阶段，煤粉在低扰动状态下着火和初步燃烧，空气以低速、少量送入，以免影响着火；

第二阶段为燃烧阶段，已着火的煤粉气流先后与以二次风、三次风形式送入的空气强烈混合，形成猛烈的燃烧；

第三阶段为辐射换热和燃尽阶段，燃烧生成的烟气向上流动进入上部辐射炉膛后，除继续以低扰动状态使燃烧趋于完善外，烟气一边流动，一边对受热面进行辐射热交换。 28、W形火焰燃烧方式的主要特点：

（1）燃烧中心在喷口附近，前后拱的辐射和燃烧带，都有利于低挥发分煤的着火和燃烧；

（2）空气逐步加入，实现分级配风、分级燃烧，不但利于着火、燃烧，而且可控制低的过量空气系数和低NOx生成量；

（3）火焰行程长，增加煤粉停留时间，利于燃尽；

（4）火焰在炉膛底部转弯180°向上流动时，使部分飞灰分离出来，减少烟气中飞灰含量； （5）可采用直流燃烧器或轴向可动叶轮旋流燃烧器，也可用高浓度煤粉燃烧器，有利于组织良好的着火、燃烧；

（6）负荷变化时，下部着火炉膛中火焰中心温度变化不大，有良好的负荷调节性能，低负荷可不投油或少投油。

三、蒸发设备

1、汽包的作用

1、汽包是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，也是这三个过程的分界点。 2、增加锅炉的蓄热量：具有较好的负荷调节特性。 3、汽包内装有各种净化装置。如汽水分离装置、蒸汽清洗装置、排污及加药装置等、从而改善了蒸汽品质。

4、汽包上装有压力表、水位计和安全门等附件，保证了锅炉安全工作。 2、水冷壁的作用;

（1）通过辐射传热，水变成汽水混合物； （2）保护炉墙，便于采用轻型炉墙；

（3）可使炉膛出口烟温冷却到灰的软化温度以下，防止结焦 。

3、膜式水冷壁的优点：能用全部面积吸收炉膛辐射热；节省金属材料；对炉墙的保护最彻底；使炉墙厚度减轻，简化了炉墙的悬吊结构；能承受较大的侧向力，增加了抗爆能力；安装工作量减小；气密性良好，漏风小。 4、防止高温腐蚀的措施：

（1）在水冷壁金属表面喷涂耐腐蚀材料，或提高水冷壁金属材料的耐腐蚀性能。 （2）采用低氧燃烧技术。减小炉内的过量空气系数，自由氧原子的生成量减少，二氧化硫转化为三氧化硫的转化率降低，三氧化硫的浓度低，发生高温腐蚀的机会就会减少。