發(fā)電廠鍋爐設備

第二章鍋爐設備及系統(tǒng)概述一、 鍋爐是火力發(fā)電廠的主設備之一。將燃料燃燒或其他熱能釋放出來的熱量傳遞給水或其他介質，將其加熱到一定的壓力和溫度的換熱設備稱為鍋爐。鍋爐由鍋和爐兩部分組成。通常把燃燒、放熱、排廢稱為爐內過程，把工質的流動，傳熱稱為鍋內過程。因此，爐是燃料燃燒、放熱的場所，它包括燃燒器、爐膛、煙道等；鍋是介質流動和受熱的場所，它包括水冷壁、汽包、過熱器、再熱器、省煤器等。二、 電站鍋爐概況火力發(fā)電廠的鍋爐稱為電站鍋爐，其特點是容量大，參數(shù)高，技術復雜以及機械化和自動化水平高。我國從1953年開始，在捷克和蘇聯(lián)專家的指導下設計電站鍋爐，容量40t/h,參數(shù)3.82Mpa、450°C，配6MW汽輪機，隨后生產了65t/h,75t/h,120t/h,130t/h等中溫中壓鍋爐，并繼續(xù)發(fā)展了220t/h高溫，高壓的自然循環(huán)鍋爐，在60年代初也生產過高壓直流鍋爐。60年代中期開始自行設計超高壓中間再熱鍋爐，蒸發(fā)量400t/h，420t/h，670t/h，參數(shù)13.7Mpa，540C(555C)。到70年代初開始設計亞臨界壓力直流鍋爐，蒸發(fā)量1000t/h，配3000MW汽輪發(fā)電機組。至80年代初，從美國CE公司引進了亞臨界壓力配300MW、600MW汽輪發(fā)電機組的控制循環(huán)鍋爐。90年代初從瑞士Suizer公司和美國CE公司聯(lián)合設計的超臨界壓力，配600MW汽輪發(fā)電機組的直流鍋爐。到目前為止，300MW，600MW的火力發(fā)電機組，是我國電力系統(tǒng)的主力機組。三、鍋爐常用的幾個術語1、 鍋爐額定蒸發(fā)量：鍋爐在額定的蒸汽參數(shù)，額定的給水溫度，使用設計燃料連續(xù)運行時所產生的蒸汽量。單位為t/h。2、 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）：鍋爐在額定的蒸汽參數(shù)，額定的給水溫度，使用設計燃料時能供給汽輪機發(fā)出最大連續(xù)出力時所需的蒸汽流量。3鍋爐熱效率（n）：鍋爐的總有效利用熱量占鍋爐輸入熱量的百分比。4、鍋爐最低運行負荷。鍋爐在不投油的情況下穩(wěn)燃的最低負荷。（二）鍋爐類型鍋爐類型可以接循環(huán)方式、運行方式、負荷方式、出口蒸汽壓力、所用燃料或能源、燃燒方式、排渣方式、爐內煙氣壓力、爐型等來分類。一、按循環(huán)方式分類1、 自然循環(huán)鍋爐；2、 控制循環(huán)鍋爐；3、直流鍋爐;4、復合循環(huán)鍋爐。按運行方式分類1、定壓運行鍋爐;21、定壓運行鍋爐;2、變壓運行鍋爐;3、 復合變壓運行鍋爐。三、 按負荷方式分類1、 基本負荷鍋爐；2、 調峰負荷鍋爐；3、 中間負荷鍋爐；四、 按主蒸汽出口壓力分類1、 低壓鍋爐(2.45MPa以下)；2、 中壓鍋爐(2.49MPa?4.9MPa)；3、 高壓鍋爐(5.9mpa?9.89mpa)4、 超高壓鍋爐(11.8mpa?14.7mpa)；5、 亞臨界壓力鍋爐(15.7mpa?19.6mpa)；6、 超臨界壓力鍋爐(22.0mpa以上)。五、 按燃料性質分類1、 固體燃料鍋爐；2、 液體燃料鍋爐；3、 氣體燃料鍋爐；4、 余熱鍋爐；5、 原子能鍋爐；6、 其他能源鍋爐；六、 按燃燒方式分類1、 火床鍋爐；2、 火室鍋爐；3、 旋風鍋爐；4、 沸騰燃燒鍋爐。七、 按排渣方式分類1、 固態(tài)排渣鍋爐；2、 液態(tài)排渣鍋爐。八、 按爐內煙氣壓力分類1、 平衡通風鍋爐；2、 微正壓鍋爐；3、 正壓鍋爐。九、 按鍋爐的形狀分類1、 n型鍋爐；2、 箱式鍋爐；3、 塔式鍋爐；4、 D型鍋爐。（三） 鍋爐的燃燒系統(tǒng)及其設備一、燃料燃料是鍋爐獲取熱量的原料，根據(jù)我國的能源政策，電站鍋爐應盡可能多地燃用劣質煤，因此，到目前為止，我國電站鍋爐大多數(shù)以燒煤為主。煤的主要特征是：1、發(fā)熱量。煤的發(fā)熱量指1Kg煤完全燃燒時放出的熱量用Qar表示，單位是KJ/Kg。煤的發(fā)熱量有高位與低位之分，收到基高位發(fā)熱量Qgr，ar是1Kg煤完全燃燒時所放出的最大可能發(fā)熱量，它包括燃燒生成的水蒸汽凝結成水所放出的汽化潛熱。收到基低位發(fā)熱量Qnet，ar是從高位發(fā)熱量中扣除了水蒸汽的汽化潛后的發(fā)熱量。實際上，煤在鍋爐中燃燒后，排煙溫度大約在110?160°C之間，水蒸汽不可能凝結成水而放出汽化潛熱。因此，我國的鍋爐技術中一般采用低位發(fā)熱量作為計算依據(jù)。不同種類的煤有不同的發(fā)熱量。衡量鍋爐運行和操作水平不能用煤耗量來表示。為了便于正確地表示，引用了“標準煤”的概念。標準煤的收到基定壓低位發(fā)熱量為29270Kj/Kg。2、灰的熔融性。灰熔點對鍋爐工作有較大的影響。通常用變形溫度（DT）、軟化溫度（ST）、流動溫度（FT）來表示灰渣的熔融特性。當灰渣溫度達軟化溫度（ST）時，就有結渣的可能性。習慣上將ST作為灰的熔點，并根據(jù)ST高低將灰分類：ST>1400°C稱為難熔灰；ST=1200?1400°C稱為中熔灰；STV1200C稱為易熔灰，對于固態(tài)排渣煤粉爐，為了防止結渣，要求爐膛出口煙溫比軟化溫度ST低50?100C。3、 揮發(fā)份。電廠一般采用工業(yè)方法來確定煤中的水份（M）、揮發(fā)份（V）、固定碳（FC）和灰份（A）的含量，從而了解煤在燃燒方面的某些特性，以便正確地進行鍋爐的燃燒調整。揮發(fā)份的高低對燃燒過程有很大的影響。揮發(fā)份高的煤易著火，燃燒穩(wěn)定，易于燃燒完全。揮發(fā)份低的煤，著火困難，燃燒不哆穩(wěn)定，必須采取一定的措施來改善燃燒條件，才能使燃燒完全。4、 煤的分類。煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf能反映煤燃燒的難易程度，故用它對煤進行分類：無煙煤 VdafV10%貧 煤 Vdaf=10%?20%煙煤 Vdaf=20%?40%褐煤 Vdaf>40%二、燃燒過程煤的燃燒對電廠發(fā)電成本影響很大。煤的燃燒是煤中的可燃成份同空氣中的氧發(fā)生化學反應并放出熱量的過程。1、煤粉的燃燒過程。煤粉從進入爐膛到燒完，大體上可分為三個階段：著火前的準備階段:使煤粉的溫度上升到與氧氣發(fā)生劇烈氧化的溫度。燃燒階段燃盡階段三、 煤粉制備系統(tǒng)1、 電廠中采用的煤粉制備系統(tǒng)一般有中間儲倉式和直吹式兩種。中間儲倉式制粉系統(tǒng)由于有煤粉倉儲粉，磨煤機可以在經濟工況下運行，鍋爐運行不受磨煤機工作的影響，可靠性高；運行調節(jié)比較靈活；負荷調節(jié)延滯性小。但系統(tǒng)復雜、管道多、部件多、電耗大。直吹式制粉系統(tǒng)大多配用中速磨或風扇磨。該系統(tǒng)中只要有任一設備發(fā)生故障就會影響鍋爐的正常運行，可靠程度差，排粉機易磨損，但它具有系統(tǒng)簡單、布置緊湊、運行電耗低等一系列優(yōu)點，隨著自動調節(jié)技術和運行管理水平的提高，逐步地得到采用。2、 制粉系統(tǒng)的主要設備有，磨煤機、給煤機、粗、細粉分離器、給粉機等。四、 煤粉爐燃燒系統(tǒng)的構成和工作原理在第一章中已說明燃燒系統(tǒng)由燃燒器、爐膛和煙、風道構成。1、燃燒器。燃燒器是煤粉爐的一個重要部件。其作用是將煤粉和空氣噴入爐膛。燃燒器的性能要求是能使氣粉混合物濃度均勻，著火穩(wěn)定，一、二次風混合良好，火焰能充滿整個爐膛，阻力損失小，便于調節(jié)負荷等。燃燒器可分為旋流式和直流式兩種。旋流燃燒器的構造使氣流在燃燒器內旋轉噴入爐膛擴散成圓錐形，圓錐體內形成負壓，把爐內高溫煙氣吸入根部，形成熱煙氣回流區(qū)，使氣流迅速加熱，同時旋轉運動能使氣粉充分混合。旋流燃燒器的特點是著火快、火焰行程短、氣粉在初期混合充分，但由于氣流在爐內旋轉擴散，動能衰減較快，后期氣粉混合較差。旋流燃燒器可布置于前墻、兩側墻、爐底和爐頂?shù)?。目前我國的煤粉爐大都采用前墻和兩側墻布置方式。直流燃燒器的氣流噴入爐膛不旋轉，一、二次風相間布置以使氣粉混合。直流燃燒器的特點是火焰行程長，但擴散程度小，氣粉混合差、著火慢。為了改善氣粉混合和著火條件。直流燃燒器應布置在爐墻四角，使噴入的氣流在爐膛截面中心形成一個切圓，使火焰呈旋渦狀。2、 爐膛。爐膛四周由爐墻圍成，爐墻上布滿水冷壁以冷卻爐墻；爐頂一般采用平爐頂結構，大容量、高參數(shù)的鍋爐一般在平爐頂布置頂棚過熱器，爐膛上部空間布置屏式過熱器；爐底由前、后水冷壁彎曲成傾斜的灰斗；為了使煙氣充滿爐膛并加強爐膛上部煙氣的擾動，一般在爐膛出口的下部由后水冷壁彎曲成一個折焰角。3、 煙道。煙道由墻板圍成空間，引導爐膛內的煙氣沿著設定的路徑排出爐外。大容量高參數(shù)的鍋爐煙道的高溫區(qū)墻板上大都布置包復水冷壁，包復過熱器等以冷卻墻板。4、 風道。煤在爐內燃燒需要的空氣由送風機經煙道送入爐膛。為了改善煤粉的著火和燃燒條件?？諝庖话憬涍^空氣預熱器加熱后再送入爐膛?？諝忸A熱器一般布置在煙道尾部，是煙氣和空氣的熱交換器。其作用是提高燃燒系統(tǒng)空氣的溫度，降低排煙溫度?？諝忸A熱器主要有管式和回轉式兩種形式。（四）、鍋爐的汽水系統(tǒng)設備鍋爐的汽水系統(tǒng)由汽包、水冷壁、下降管、聯(lián)箱、過熱器、再熱器、省煤器、減溫器和各種連接管道組成。汽水系統(tǒng)的作用是使水吸收熱量蒸發(fā)并產生合格的過熱蒸汽。一、 汽包汽包是鍋爐的重要部件之一，是一個圓筒形的承壓容器。其作用是：1、汽包是工質加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的連接樞紐；2、汽包有一定儲水、儲汽容積，有一定的蓄熱量，所以有一定的適應負荷驟變的能力；3、 汽包內部裝有汽水分離裝置、蒸汽清洗裝置、連續(xù)排污裝置、鍋內加藥裝置等，以改善蒸汽品質。二、 水冷壁鍋爐爐膛的四周爐墻上布置的管子、稱為水冷壁，也叫上升管。它是鍋爐的主要蒸發(fā)受熱面，其主要作用是：1、 通過輻射換熱方式吸收熱量，將水變成蒸汽；2、 冷卻爐墻并防止結渣；3、 因輻射傳熱比對流傳熱效果強，可節(jié)省受熱面鋼材，降低鍋爐造價。三、 下降管下降管的作用是把汽包中的水連續(xù)不斷地送往下集箱供給水冷壁，使水循環(huán)正常。四、 聯(lián)箱聯(lián)箱的作用是將工質匯集起來，或將工質通過聯(lián)箱重新送往其他設備。五、 過熱器過熱器的作用是將飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽。過熱器的管壁溫度是鍋爐受熱面中最高的，這是因為其內側的蒸汽溫度高，而外側的煙氣溫度也高。因此選擇過熱器管鋼材和在運行中保護過熱器管是十分重要的。按傳熱方式不同，過熱器大致可分為對流過熱器，輻射過熱器和半輻射過熱器。六、 再熱器再熱器的作用是將在汽輪機高壓缸作過功的蒸汽引入鍋爐再次吸熱以提高過熱度，然后再送入汽輪機作功。用這種方式能提高電廠的循環(huán)熱效率，同時可減少汽輪機末級蒸汽的濕度，以保證汽輪機安全運行。由于再熱蒸汽的壓力低、比熱小，所以再熱器一般不能布置在高