重慶大學鍋爐原理總結(jié)

緒論鍋爐構(gòu)成：鍋爐本體（燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)）和輔助設(shè)備。鍋爐的工作過程：鍋爐內(nèi)部同事進行著燃料燃燒、煙氣想工質(zhì)傳熱、工質(zhì)受熱汽化三過程。鍋爐分類：用途生活，工業(yè)，電站蒸汽壓力低壓鍋爐（出口蒸汽壓<=2.45）、中壓鍋爐（表壓2.94-4.9）、高壓鍋爐（7.84-10.8）、超高壓鍋爐（11.8-14.7）、亞臨界壓力鍋爐（15.7-19.6）、超臨界壓力鍋爐（24.0-28.0）、超超臨界機組（表壓28.0以上，或主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度為593℃以上）。鍋爐主要形式：層燃燃燒鍋爐、循環(huán)流化床鍋爐、自然循環(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐、超臨界直流鍋爐、預(yù)熱鍋爐、導(dǎo)熱油鍋爐。鍋爐額定蒸發(fā)量：鍋爐在額定蒸汽參數(shù)、額定給水溫度和使用設(shè)計燃料，并保證熱效率是的蒸發(fā)量。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量：鍋爐在額定蒸汽參數(shù)、額定給水溫度和使用設(shè)計燃料，長期連續(xù)運行是所能達到的最大蒸發(fā)量。熱效率（鍋爐效率一般指鍋爐熱效率）有效利用的熱量Q1與燃料輸入熱量Qr的百分比鍋爐凈效率：有效利用熱量Q1與燃料輸入熱加鍋爐自用熱耗和鍋爐輔助設(shè)備消耗功率之比。鍋爐燃料煤的元素分析成分煤的工業(yè)分析成分燃料的發(fā)熱量的三種表示方法：彈筒發(fā)熱量、高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。折算成分煤的工業(yè)分類煤灰熔性灰熔性地獄鍋爐影響常用液體燃料燃料燃燒計算及鍋爐平衡理論空氣量：1kg（或標況下1m3）燃料完全燃燒且燃燒產(chǎn)物中又沒有氧氣存在時所需的空氣量。實際空氣量：一般燃燒設(shè)備很難保證氧氣和燃料完全燃燒，通常實際空氣量大于理論空氣量。空氣系數(shù)：實際空氣量與理論空氣量之比。完全燃耗時煙氣成分：CO2、SO2、N2、H2O。煙氣分析方法：化學吸收法、色譜分析法、紅外吸收法、電化學傳感器法。實際燃燒溫度：實際燃燒過程中，煙氣可能達到的溫度。理論燃燒溫度：絕熱條件下完全燃燒，不考慮對外做功時，煙氣可能達到的最高溫度。熱平衡方程（P48）保熱系數(shù)（？）：吸收熱量與煙氣放出熱量之比鍋爐熱效率正平衡法反平衡法及其特點《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗規(guī)程》燃燒原理及設(shè)備質(zhì)量作用定律與阿累尼烏斯定律煤粒燃燒的四個階段與特點1）干燥階段2）揮發(fā)分析出并著火階段3）燃燒階段4）燃盡階段以上四個階段交錯進行的且碳的燃燒是多相燃燒過程碳的多相燃燒特點參與反應(yīng)的氣體分子（氧）向碳表面轉(zhuǎn)移與擴散2）氣體分子（氧）吸附在碳表面3）被吸附的氣體分子（氧）在碳表面發(fā)生化學反應(yīng)，生成燃燒產(chǎn)物4）燃燒產(chǎn)物從碳表面解吸附5）燃燒產(chǎn)物離開碳表面，擴散到周圍環(huán)境中由于2、4階段進行的最快，5也較快，碳的多相燃燒取決于比較慢得1、3階段，最終取決于1、3中最慢的階段碳的多想燃燒反應(yīng)區(qū)域的劃分動力燃燒區(qū)擴散燃燒區(qū)過度燃燒區(qū)著火熱：將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量。煤粉氣流的著火特點P66？層燃爐結(jié)構(gòu)特性鏈條爐結(jié)構(gòu)煤粉爐爐膛設(shè)計條件：1）有足夠容積和高度，合理布置燃燒器，保證燃料完全燃燒2）保證合理爐內(nèi)空氣動力特性。充滿度好，爐內(nèi)火焰氣流不直接沖刷爐強，避免出現(xiàn)結(jié)渣和高溫腐蝕3）合理布置爐膛輻射受熱面，以滿足鍋爐容量的要求，并保證合適爐膛出口煙溫4）爐膛的輻射受熱面應(yīng)具有可靠地水動力特性5）在滿足以上要求基礎(chǔ)上，保證其安全工作。爐膛熱負荷：容積熱負荷、截面熱負荷、燃燒器區(qū)域表面熱負荷、爐膛輻射受熱面熱負荷。煤粉爐對燃燒器的基本要求是：1、保證著火及時，燃燒穩(wěn)定2、二次風與一次風混合及時，擾動強烈，三次風布置恰當，保證較好燃盡程度3、能形成較好的爐內(nèi)空氣動力場，火焰充滿度好，同時應(yīng)能防止火焰沖刷墻引起結(jié)渣5、能較好的控制污染物（NOx）生成點火裝置：電火花點火裝置、電弧點火裝置、高能點火裝置、等離子點火（無油點火）旋轉(zhuǎn)射流的流動結(jié)構(gòu)及特點：在燃燒器中，一二次風的通道是隔開的，一次風可以是旋轉(zhuǎn)射流，也可以是直流射流，二次風均是旋轉(zhuǎn)射流。旋轉(zhuǎn)射流有一個中心回流區(qū)，能回流高溫煙氣，幫助煤粉氣流著火，旋轉(zhuǎn)射流的著火是從內(nèi)外邊界開始的。直流射流：了解p80頁4-19第五章燃料的制備煤粉的經(jīng)濟細度：q2,q4,qw（金屬磨耗）,qp（制粉點好）之和為最小值時所對應(yīng)的煤粉細度。煤的可磨性指數(shù)：沒被磨成一定細度的煤粉的難以程度。沒的磨損性指數(shù)：該種煤對磨煤機的研磨部件磨損的輕重程度。鋼球磨煤機：單進單出鋼球磨煤機、雙進雙出干求磨煤機（主要）中速磨煤機：輥-碗式（碗式磨煤機、RP磨煤機（改進型為HP型））、輥-環(huán)式（MPS磨煤機）、球環(huán)式（中速鋼球磨煤機或E型磨煤機）高速磨煤機：風扇式磨煤機、錘擊式磨煤機風扇式磨煤機：適宜磨制沖刷磨損指數(shù)Ke<3.5的褐煤，能磨制高水分的褐煤和煙煤。特點：葉輪、葉片磨損快，檢修周期短；結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，金屬耗量少。制粉系統(tǒng)P122-126中間儲倉式制粉系統(tǒng)直吹式制粉系統(tǒng)優(yōu)點磨煤機處理不收鍋爐負荷變動的影響，磨煤機可以一直維持在經(jīng)濟工況下運行，系統(tǒng)可靠性提高。調(diào)節(jié)方便靈敏系統(tǒng)簡單、設(shè)備部件少、輸粉管道阻力小、運行電耗低、鋼材消耗少、占有空間小、投資少和爆炸危險性小缺點系統(tǒng)復(fù)雜龐大，初期建設(shè)投資大較大煤粉爆炸危險性，系統(tǒng)負壓大，漏風量大，使輸粉點好增大鍋爐效率降低磨煤機出力受負荷影響，可靠性降低。系統(tǒng)調(diào)節(jié)惰性大。容易出現(xiàn)風粉不均勻鍋爐蒸發(fā)受熱面水冷壁類型：光管水冷壁、膜式水冷壁、銷釘管水冷壁亞臨界鍋爐的冷壁特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝不復(fù)雜；采用全懸吊式支撐結(jié)構(gòu)；在熱負荷較高的燃燒器區(qū)域水冷壁處合理敷設(shè)了耐火材料組成的燃燒帶。超（超）臨界鍋爐的水冷壁特點：螺旋管水冷壁：只要改變螺旋管的升角，就可以改變工質(zhì)的質(zhì)量流速；水冷壁關(guān)鍵熱偏差??；螺旋管圈水冷壁的阻力較大，給水泵功耗增加。內(nèi)螺紋垂直水管水冷壁：阻力小，總管長短，傳熱特性較好，水冷壁安全性較好；叫個較高，加工精度要求高，調(diào)節(jié)較為復(fù)雜。爐墻的主要作用：絕熱、密封、組成煙氣的流道。爐墻應(yīng)滿足要求：1、良好絕熱性2、良好的密封性3、足夠的耐熱性能4、一定的機械強度過熱器及再熱器過熱器的作用：將飽和蒸汽加熱成為達到合格溫度的過熱蒸汽。再熱器的作用：將汽輪機高壓缸的排氣再一次加熱，使其與過熱氣溫相等貨相近。過熱器和再熱器的工作特點：1、管外煙溫高，管內(nèi)工質(zhì)溫度高，因此過熱器與再熱器管壁溫度很高2、過熱器與再熱器的冷卻條件較差3、過熱器與再熱器中煙氣流速應(yīng)根據(jù)傳熱、磨損和積灰等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較選擇4、過熱器與再熱器需要可靠地安全保護措施5、應(yīng)盡可能減少過熱器與再熱器蒸汽壓降6、設(shè)計與運行時，應(yīng)盡量防止或減少熱偏差7、盡量將再熱器布置在煙溫較低的區(qū)域，并在出口段使用高級合金鋼8、再熱器采用大管徑多管圈受熱面（由于再熱器蒸汽壓力低，溫度高，比體積大）9、再熱器出口氣溫受進口氣溫的影響。過熱器與再熱器的結(jié)構(gòu)形式：輻射式、半輻射式、對流式、包覆壁過熱器過熱器系統(tǒng)工質(zhì)流程：P147再熱器系統(tǒng)蒸汽流程：產(chǎn)生熱偏差的原因：吸熱不均、流量不均減小熱偏差的措施：運行措施：根據(jù)鍋爐出力需要，合理投用燃燒器，調(diào)整爐內(nèi)燃燒，確保燃燒穩(wěn)定，健全吹灰制度。結(jié)構(gòu)措施：1、將受熱面分級，級間進行中間混合2、級間進行左右交叉流動，一降低兩側(cè)熱偏差3、采用合理的集箱連接形式4、采用定距裝置，以使屏間距離及蛇形片管的橫向節(jié)距相等5、接受熱面負荷分布情況分組6、適當減小外管圈管子長度7、加裝節(jié)流圈蒸汽調(diào)節(jié)方法：面式減溫器、噴水減溫器、旁路蒸汽法、汽-汽熱交換器過熱器與再熱器汽溫調(diào)節(jié)不同：過熱蒸汽用噴水減溫和調(diào)節(jié)給水比；再熱蒸汽不用噴水減溫，使用旁路蒸汽法和汽-汽熱交換器結(jié)渣：定義：結(jié)渣也叫熔渣，是指受熱面上積聚了熔化的灰沉積物。原因：主要有煙氣中夾帶的熔化或部分熔化的顆粒碰撞在高溫對流受熱面管子表面上被冷卻凝固而形成。特點：過熱器與再熱器結(jié)渣主要發(fā)生在高溫對流受熱面，結(jié)渣的主要形態(tài)是以粘稠或熔融的沉積物形式出現(xiàn)。積灰：積灰是指溫度低于灰熔點是，灰粒在受熱面上的積聚。積灰可以分為疏松灰、高溫沾結(jié)灰、低溫沾結(jié)灰三種形態(tài)。沾污：當燃料中硫及堿金屬含量較高時，易在高溫過熱器發(fā)生叫嚴重沾污，煙溫越高，燒結(jié)時間越長，灰渣強度越高，越難清除；當過熱器與再熱器沾污層中含有熔點較低的硫酸鹽，將產(chǎn)生熔融硫酸鹽型高溫腐蝕。過熱器或再熱器沾污后吸熱能力下降，將使出口汽溫下降和出口煙氣溫度上升，降低機組熱經(jīng)濟性。過熱器與再熱器的防腐：控制管壁溫度、采用低氧燃燒器、選擇合理的爐膛出口煙溫、定時對過熱器和再熱器進行吹灰、改善爐內(nèi)空氣動力及燃燒工況。省煤器級空氣預(yù)熱器高溫受熱面順流布置、低溫受熱面逆流布置省煤器的作用：利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱給水的一種交換設(shè)備。它可以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。省煤器的分類：按加熱程度分：非沸騰時省煤器（高參數(shù)）和沸騰式省煤器（小參數(shù)）按所用材料不同：鑄鐵式，和鋼管式?？諝忸A(yù)熱器的作用：利用尾部煙道中煙氣的余熱來加熱空氣的交換設(shè)備。空氣預(yù)熱器的分類：管式空氣預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器管式空氣預(yù)熱器：傳熱效率低，體積龐大，只適合200MW及一下的鍋爐?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器：結(jié)構(gòu)緊湊，安全檢修方便，運行費用低，占地面積小，適用于300MW以上。低溫腐蝕的原因：當鍋爐燃料含硫時，硫燃燒后全部或大部分生產(chǎn)二氧化硫，其中一部分氧化生成三氧化硫，三氧化硫與煙氣中的水蒸氣化合后生成酸蒸汽，當壁面溫度低于算酸露點時，這些酸就會凝結(jié)下來，對受熱面金屬產(chǎn)生嚴重腐蝕作用。酸露點：110-160。水蒸氣露點45-54低溫腐蝕的減輕和防止：提供空氣預(yù)熱器受熱面的壁溫、燃料脫硝、減少三氧化硫生成份額、冷端受熱面采用耐腐蝕材料、采用降低露點或抑制腐蝕的添加劑。造成積灰的原因：1、流動阻力是一部分灰粒停留襲來，沉積在受熱面上，形成松散的積灰2、管子背風面小顆粒沉積3、微小灰粒吸附力大4、煙氣中灰粒發(fā)生靜電效應(yīng)，灰粒帶電荷5、金屬表面具有粗糙度。影響積灰的因素：飛灰顆粒組成成分的影響、煙氣流動的影響、煙速的影響、受熱面金屬溫度的影響防止積灰的措施：采取適當?shù)臒煔饬魉佟⒉扇∏袑嵱行У姆栏胧?、合理組織和調(diào)整燃燒，保持一定過量空氣系數(shù)、定期進行空預(yù)器吹灰、切實做好防爆防漏措施。影響飛回磨損的因素：1、灰粒特性（灰粒越大磨損越嚴重）2、飛灰濃度（濃度越大，磨損越嚴重）3、管束的排列與沖刷方式（錯列布置時第二排磨損最為嚴重，順列布置時，第五排最嚴重）4、煙氣速度（省煤器煙氣速度不宜超過9，為保證傳熱效果，不小于6）5、運行中因素（鍋爐超過負荷運行、煙道漏風）鍋爐熱力計算和整體布置自然循環(huán)鍋爐按工質(zhì)在蒸發(fā)受熱面的流動方式，鍋爐分為自然循環(huán)鍋爐和強制循環(huán)鍋爐兩個大類。自然循環(huán)鍋爐：工質(zhì)循環(huán)流動完全是由于蒸發(fā)面受熱產(chǎn)生的密度差而自然形成，故稱自然循環(huán)。自然循環(huán)鍋爐特點是，有個直徑較大的鍋筒，結(jié)構(gòu)比較簡單，運行容易掌握而且比較安全可靠，我國亞臨界一下鍋爐，多數(shù)采用自然循環(huán)鍋爐。強制循環(huán)鍋爐：隨著鍋爐壓力提高汽、水之間的密度差減小，工質(zhì)循環(huán)動力減小，水循環(huán)的可靠性降低，因此循環(huán)回路上串接一個或多個專門的循環(huán)泵，用意控制水循環(huán)。當單鍋的最大容量超過600MW，一般在較低的壓力時就采用強制循環(huán)或直流鍋爐。直流鍋爐：特點：受熱面可自由布置；金屬耗量少，起停速度快；水容量及相應(yīng)的蓄熱受熱能力較小，對外界負荷變化敏感；直流鍋爐不能連續(xù)排污，對給水品質(zhì)要求高；給水泵功耗率大。復(fù)合鍋爐循環(huán)：復(fù)合循環(huán)回路使部分工質(zhì)在水冷壁中進行在循環(huán)。循環(huán)流速：上升管內(nèi)，水在飽和狀態(tài)下的流速（m/s），即質(zhì)量含氣率：上升管中蒸汽量占循環(huán)流量的質(zhì)量份額，或汽水混合物中蒸汽所占的質(zhì)量份額，即循環(huán)倍率：上升管中，每產(chǎn)生1kg蒸汽，進入循環(huán)回路的總水量，即提高安全性的措施：1、減小并列蒸發(fā)管的吸熱不均2、降低下降管的汽水導(dǎo)管的水阻力3、合理設(shè)計上升管強制流動鍋爐水動力學p252圖11－1蒸發(fā)受熱面的流動多值性原因：由于工質(zhì)的熱物理的特性的變化造成的，此外，關(guān)注系統(tǒng)的集合參數(shù)，工質(zhì)的流動方式、壓力、近來、進口工質(zhì)焓等對流動特性也有影響。影響水動力多值性的主要因素：工作壓力、進口工質(zhì)的焓、管圈熱負荷和鍋爐熱負荷、熱水段阻力消除或減輕水動力多值性的措施：提高工作壓力、適當減小蒸發(fā)段進口水的欠焓、增加熱水段阻力、加裝呼吸集箱、提高質(zhì)量流速流動脈動現(xiàn)象：脈動是指在強制流動鍋爐蒸發(fā)面中，流量的大小隨時間發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象。脈動的原因：根本原因是由于飽和水和飽和蒸汽的密度差造成的。防止脈動的措施：提高工作壓力、增大加熱段與蒸發(fā)段阻力的比值、提高質(zhì)量流速、蒸發(fā)段安裝中間集箱、合適的鍋爐起停和運行方面的措施第一類傳熱惡化：水不能進入壁面，由核態(tài)沸騰工況轉(zhuǎn)變?yōu)槟B(tài)沸騰的傳熱惡化，通常稱為偏離核沸騰或燒毀，也稱為第一類傳熱惡化第二類傳熱惡化：在熱負荷較低、質(zhì)量含氣率較高的環(huán)狀流階段的后期，管子四周鐵壁處的液膜已經(jīng)很薄，液膜因蒸發(fā)或中心氣流的卷吸核撕破作用，液膜部分或全部消失，該處的壁面直接與蒸汽接觸而得不到液體的冷卻，也是表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)明顯下降，壁溫升高，但該壁溫的增值比第一類傳熱惡化要小，其升溫速度液較慢，這類傳熱惡化通常稱為蒸干，又稱第二類傳熱惡化或慢速危機。超臨界壓力管內(nèi)換熱：p277特點：單項流體的強迫對流換熱,Cp最大時擬臨界溫度，高于擬臨界溫度工質(zhì)為類似蒸汽的蒸汽，低于擬臨界溫度時，工質(zhì)為類似水的液體超臨界傳熱惡化現(xiàn)象：P278防止或推遲傳熱惡化的措施：適當提高質(zhì)量流量、合理安排受熱面熱負荷、加強流體在管內(nèi)擾動（采用內(nèi)螺紋管減輕傳熱惡化）。鍋爐水工況與蒸汽凈化蒸汽污染的原因給水污