锅炉技术培训资料.doc

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1、目 录 1. 锅炉的基础知识 1 1.1. 锅炉的发展史.1 1.2. 锅炉的分类3 1.3. 锅炉的燃烧方式6 1.4. 锅炉的换热过程7 1.5. 锅炉参数与经济性指标7 1.6. 燃料与燃烧9 1.7. 蒸汽净化和汽水品质12 1.8. 过量空气系数14 1.9. 锅炉热平衡.14 1.10. 锅炉排放物的污染控制14 2. 锅炉本体、辅机设备结构 16 2.1. 锅炉基本结构16 2.2. 锅炉本体16 2.3.锅炉主要辅机设备.22 3. 锅炉试验与启动准备 27 3.1. 锅炉水压试验27 3.2. 锅炉漏风试验29 3.3. 锅炉烘炉、煮炉、冲管及蒸汽严密性试验30 4. 机组启

2、动前的准备 34 1 4.1. 锅炉启动导则34 4.2. 检查项目35 4.3. 点火前的准备35 4.4. 锅炉上水36 5. 锅炉机组的运行调节 36 5.1. 运行调节任务36 5.2. 汽压的调节.36 5.3. 汽温的控制与调整.37 5.4. 水位的监视与调整.37 5.5. 燃烧调整38 5.6. 自动装置的运行 .38 5.7. 锅炉排污及加药 .39 5.8. 点火升压注意事项.40 5.9. 锅炉并汽40 6. 我厂锅炉简介 41 6.1. 锅炉概述41 6.2. 工艺流程42 6.3.燃料特性.44 6.4. 锅炉主要尺寸及主要设备47 6.5. 水质标准62 7. 事

3、故处理 62 2 7.1. 事故处理原则62 7.2. 事故及故障停炉 .63 7.3. MFT64 7.4. 锅炉满水65 7.5. 锅炉缺水65 7.6. 汽水共腾66 7.7. 炉膛压力高.67 7.8. 炉膛压力低.67 7.9. 省煤器管损坏68 7.10. 水冷壁管损坏68 7.11. 过热器损坏.69 7.12. 烟道再燃烧.70 7.13. 炉膛结焦及出口粘灰.71 7.14. 燃油系统故障71 7.15. 锅炉灭火.72 7.16. 厂用电中断.73 7.17. 辅机故障减负荷.73 7.18. 控制气源故障74 7.19. 引、送风机和一次风机故障74 1 1. 锅炉的基础

4、知识 锅炉（蒸汽发生器）是利用燃料或其他能源的热能，把工质（一般为净化的水）加 热到一定参数（温度、压力）的换热设备。它由通常俗称的“炉”、“锅”以及附件、仪表和 附属设备构成。 炉：“炉”是由燃烧设备、炉墙、炉拱和钢架等部分组成的。它使燃料进行燃烧产生灼 热烟气，烟气经过炉膛和各段烟道向锅炉受热面放热，最后从锅炉尾部经除尘器、烟气 脱硫装置进入烟囱排出。 锅：“锅”是锅炉容纳水和蒸汽的受压部件，它包括汽包（汽包）、水冷壁、对流管束、 烟管、下降管、集箱（联箱）、过热器、省煤器等，并组成完整的水和蒸汽的系统，进 行加热和汽化。 1.1. 锅炉的发展史 1.1.1.锅的发展 18世纪上半叶，英国

5、煤矿使用的蒸汽机，包括J.瓦特的初期蒸汽机在内，所用的蒸汽 压力等于大气压力。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪，常用的蒸汽压力 提高到0.8兆帕左右。与此相适应，最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳， 后来改用卧式锅壳。锅壳下方砖砌炉体中烧火。随着锅炉越做越大，为了增加受热面积， 在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱 并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅 炉；后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。1830年左右，在掌握了优质钢 管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。 一些火管装在锅壳

6、中，构成锅炉的主要受热面，火（烟气）在管内流过。在锅壳的 存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低，但需要 很大的砌体。 19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅 壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利 于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为汽包，或称为汽包。 20世纪初期，汽轮机开始发展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅 炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。开始是 采用多汽包式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用和汽包内部汽水分离

7、元件的改进， 汽包数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。到 30年代，已广泛应用24兆帕、385400的具有水冷壁的弯水管式锅炉配612兆瓦的 火电机组。第二次世界大战以后，锅炉工业发展很快。40年代开始采用10兆帕、510左 右的配50兆瓦发电机组的锅炉；50年代开始采用14兆帕左右、540570的配100200 兆瓦发电机组的锅炉；60年代开始采用配300600兆瓦发电机组的亚临界压力(1718.5 兆帕)锅炉；70年代最大的自然循环锅炉单台容量已达850兆瓦。 以前的火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉都属于自然循环锅炉水汽在上升、下降管路 2 中因受热情况不同造

8、成密度差而产生自然流动。在发展自然循环锅炉的同时，从30年代 开始应用直流锅炉。40年代开始应用辅助循环锅炉。辅助循环锅炉又称强制循环锅炉(图 5辅助循环锅炉简图)，它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。在下降管系统内加装 循环泵，以加强蒸发受热面的水循环。直流锅炉（图6直流锅炉简图）中没有汽包，给 水由给水泵送入省煤器，经水冷壁和过热器等蒸发受热面变成过热蒸汽送往汽轮机，各 部分流动阻力全由给水泵来克服。第二次世界大战以后，这两种型式的锅炉得到较快发 展，因为当时发电机组要求高温高压和大容量。发展这两种锅炉的目的是：缩小或不用 汽包，可以采用小直径管子作受热面，可以比较自由地布置受热面。随着

9、自动控制和水 处理技术的进步，它们渐趋成熟。70年代最大的单台辅助循环锅炉是17兆帕压力配1000 兆瓦发电机组。在超临界压力时，直流锅炉是唯一可以采用的一种锅炉，70年代最大的 单台容量是27兆帕压力配1300兆瓦发电机组。后来又发展了由辅助循环锅炉和直流锅炉 复合而成的复合循环锅炉。 1.1.2. 炉的发展 在锅炉的发展过程中，燃料种类对炉膛和燃烧设备有很大的影响。因此，不但要求 发展各种炉膛和燃烧设备的技术改进还要求尽量减少锅炉排烟中的污染物（硫氧化物和 氮氧化物）。 早年的锅壳锅炉采用固定炉排，多燃用优质煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。 炉型来适应不同燃料的燃烧特点，而且还要提高燃烧

10、效率以节约能源。此外，直水管锅 炉出现后开始采用机械化炉排，其中链条炉排得到了广泛的应用。炉排下送风从不分段 的“统仓风”发展成分段送风。早期炉膛低矮，燃烧效率低。后来人们认识到炉膛容积和结 构在燃烧中的作用，将炉膛造得较高，并采用炉和二次风，从而提高了燃烧效率。链 条炉排能适应大多数煤种，但不能烧强粘结烟煤。下饲炉排也出现得很早，只适宜于烧 优质烟煤。40年代出现了抛煤机。抛煤机可以配在固定火床上，也可以配在链条炉排上 而成为抛煤机链条炉排。发电机组功率超过6兆瓦时，以上这些层燃炉的炉排尺寸太大， 结构复杂，不易布置，所以20年代开始使用室燃炉，室燃炉燃烧煤粉和油。煤由磨煤机 磨成煤粉后用燃

11、烧器喷入炉膛燃烧，发电机组的容量遂不再受燃烧设备的限制。自第二 次世界大战初起，电站锅炉几乎全部采用室燃炉。 早年制造的煤粉炉采用了形火焰。燃烧器喷出的煤粉气流在炉膛中先下降，再转 弯上升。后来又出现了前墙布置的旋流式燃烧器，火焰在炉膛中形成L形火炬。随着锅炉 容量增大，旋流式燃烧器的数目也开始增加，可以布置在两侧墙，也可以布置在前后墙。 1930年左右出现了布置在炉膛四角且大多成切圆燃烧方式的直流燃烧器。60年代某些国 家曾在多角形炉膛中应用直流燃烧器的切圆燃烧方式，用以燃烧褐煤。第二次世界大战 后，石油价廉，许多国家广泛采用燃油锅炉。燃油锅炉的自动化程度容易提高。70年代 石油提价后，许多

12、国家又转向利用煤炭资源。这时电站锅炉的容量也越来越大，要求燃 烧设备不仅能燃烧完全，着火稳定，运行可*，低负荷性能好，还必须减少排烟中的污染 物质。4060年代，为了强化燃烧和减少飞灰，一度采用液态排渣煤粉炉和旋风炉，但 由于采用这种燃烧方式生成的氮氧化物太多，从70年代起已较少采用。 3 在燃煤（特别是燃褐煤）的电站锅炉中采用分级燃烧或低温燃烧技术，即延迟煤粉 与空气的混合或在空气中掺烟气以减慢燃烧，或把燃烧器分散开来抑制炉温，不但可抑 制氮氧化物生成，还能减少结渣。沸腾燃烧方式属于一种低温燃烧，除可燃用灰分十分 高的固体燃料外，还可在沸腾床中掺入石灰石用以脱硫。 1.2. 锅炉的分类 1.

13、2.1.按用途分类 电站锅炉：大多为大容量、高参数锅炉，火室燃烧，热效率高，出口工质为过热蒸 汽。 工业锅炉：用于工业生产和采暖，大多为低压、低温、小容量锅炉，火床燃烧居多， 热效率较低；出口工质为蒸汽的称为蒸汽工业锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉。 船用锅炉：用作船舶动力，一般采用低、中参数，大多燃油。锅炉体积小，重量轻。 机车锅炉：用作机车动力，一般为小容量、低参数，火床燃烧，以燃煤为主，锅炉 结构紧凑，现已少用。注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一为高压湿蒸 汽。 1.2.2.按结构分类 火管锅炉：烟气在火管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，热效率较低，但结 构简单，水质要

14、求低，运行维修方便。 水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可制成大容量、高 参数锅炉。电站锅炉均为水管锅炉，热效率较高，但对水质和运行水平的要求也较高。 1.2.3.按循环方式分类 自然循环汽包锅炉：具有汽包，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环， 只能在临界压力以下应用。 多次强制循环汽包锅炉：也称辅助循环汽包锅炉。具有汽包和循路中的工质密度差 和循环泵压力建立工质循环。只能在临界压力以下应用。低倍率循环锅炉：具有汽水分 离器和循环泵，主要依靠循环泵建立工质循环，可应用于亚临界压力和超临界压力，循 环倍率低，一般为1.252.0。 直流锅炉：无汽包，给水依靠水泵压力

15、，一次通过受热面产生蒸汽，适用于高压和 超临界压力锅炉，如图1.1所示。 复合循环锅炉：具有再循环泵。锅炉负荷低时按再循环方式运行，负荷高时按直 流方式运行，可应用于亚临界压力和超临界压力。 1.2.4.按锅炉出口工质压力分类 中国电站锅炉的现行系列为：中压3.9兆帕；高压10兆帕；超高压14兆帕；亚临界压 力17兆帕。具体分类如图1.2所示。中国工业锅炉的现行系列为：0.5兆帕、0.8兆帕、1.3 兆帕、2.5兆帕。 低压锅炉：一般压力小于1.275MPa(13kgf/cm2) 4 中压锅炉：一般压力为3.825MPa(39kgf/cm2) 高压锅炉：一般压力为9.8MPa(100kgf/c

16、m2) 超高压锅炉：一般压力为1.3.73MPa(140kgf/cm2) 亚临界压力锅炉：一般压力为16.67MPa(170kgf/cm2) 超临界压力锅炉：压力大于 22.13MPa(225.65kgf/cm2） 图1.1 直流锅炉简图 5 图1.2 自然循环锅炉简图 1.2.5.按燃烧方式分类 火床燃烧锅炉：主要用于工业锅炉，其中包括固定炉排炉、倒转炉排抛煤机炉、振 动炉排炉；下饲式炉排炉和往复推饲炉排炉等。燃料主要在炉排上燃烧。 6 火室燃烧锅炉：主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为火 室燃烧锅炉。火室燃烧时，燃料主要在炉膛空间悬浮燃烧。 旋风（沸腾）炉：送入炉排的空

17、气流速较高，使大粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻 腾燃烧，小粒燃煤随空气上升并燃烧。用于燃用劣质燃料。多为工业锅炉，大型循环沸 腾燃烧锅炉可用作电站锅炉。 1.2.6.按所用燃料或能源分类 固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料。 液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料。 气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料。 余热锅炉：利用冶金、石油化工等工业的余热作热源。 原子能锅炉：利用核反应堆所释放热能作为热源的蒸汽发生器。废料锅炉：利用垃 圾、树皮、废液等作为废料的锅炉。 其他能源锅炉：利用地热、太阳能等能源的蒸汽发生器或热水器。 1.2.7.按排渣方式分类 固态排渣锅炉：燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排出，是燃煤锅炉的主

18、要排渣方式。 液态排渣锅炉：燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流出，在裂化箱的冷却水中裂化成小 颗粒后排入水沟。 1.2.8.按炉膛烟气压力分类 负压锅炉：炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要型式。微正压锅炉： 炉膛压力大于为25kPa，不需引风机，宜于低氧燃烧。 增压锅炉：炉膛压力大于0.3MPa，用于蒸汽燃气联合循环。 1.2.9.按汽包布置分类 锅炉汽包数一般为一个或两个，汽包可纵置或横置。现代汽包型电站锅炉都采用单 汽包型式，工业锅炉采用单汽包或双汽包型式。 1.2.10.按炉型分类 锅炉炉型很多，有倒U型、塔型、箱型、T型、U型、N型、L型、D型、A型等，D型、 A型用于工业

19、锅炉，其他炉型一般用于电站锅炉。 1.2.11.按锅炉出厂型式分类 锅炉可作露天、半露天、室内、地下或洞内布置。工业锅炉一般采用室内布置，电 站锅炉主要采用室内半露天或露天布置。 1.2.12.按锅炉出厂型式分类 可分为快装锅炉、组装锅炉和散装锅炉、小型锅炉可采用快装型式，电站锅炉一般为 组装或散装。 1.3. 锅炉的燃烧方式 1.3.1.层状燃烧：这种燃烧方式仅用于固体燃料，其特点是燃料的全部燃烧过程主要在炉 箅上进行，用于层状燃烧的锅炉，工业上称为链条炉。 1.3.2.悬浮燃烧：悬浮燃烧是在没有炉箅只有四个炉墙所组成的高大炉膛内进行燃烧。燃 7 料随空气一起运动，燃烧的各个阶段均在悬浮状态

20、下进行，悬浮燃烧的锅炉又称为室燃 炉。这种燃烧方式适用于气体和液体燃料。固体燃料必须预先将其磨制成一定细度的煤 粉，以保持其与空气充分混合。 1.3.3.旋风燃烧：空气和燃料沿切线方向进入旋风燃烧室，在较小的空间内，气流以 60150m/s的高速形成强大的漩涡流动，并被粘在旋风筒内壁上由已燃烧的煤粉所形成的 熔融灰渣而迅速燃烧。 1.3.4.流化燃烧：被制成具有一定颗粒度的煤粒在炉床上保持一定的煤层厚度，空气以适 当的速度从底部通过炉床，将煤粒吹起，使煤粒悬浮于床层上一定高度范围内进行燃烧。 1.4. 锅炉的换热过程 由于温度不同而引起的物体间或物体内各部分之间热量传递的过程叫热交换。热交 换

21、分为两类：一类是增强传热，如锅炉的省煤器、过热器等；另一类是削弱传热，如炉 墙保温和主蒸汽管道保温。 锅炉受热面的换热过程： 1.5. 锅炉参数与经济性指标 1.5.1.锅炉参数 锅炉参数一般指锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度和给水温度。 工业蒸汽锅炉的容量用额定蒸发量表示。额定蒸发量表明锅炉在额定蒸汽压力、蒸 汽温度、规定的锅炉效率和给水温度下，连续运行时所必须保证的最大蒸发量，常以每 小时能产生以吨计的蒸汽量来表示，单位t/h。 热水锅炉的容量用额定供量表示，单位为kw(kcal/h)。 8 电站锅炉的容量也用额定蒸发量表示，单位为t/h。锅炉蒸汽压力和温度是指过热器 主汽阀出口处的过热蒸汽压

22、力和过热蒸汽温度，对于无过热器的锅炉，用主汽阀出口处 的饱和蒸汽压力和温度表示。压力的单位为MPa(kpf/cm2)，温度的单位为K或。锅炉给 水温度是指进省煤器的给水温度，对无省煤器的锅炉指进锅炉汽包的水温，单位为K或。 工业蒸汽锅炉的给水温度为20、60、105三档。电站锅炉的给水温度为（中压） 150、170、（高压）215、（亚临界）260。 1.5.2.锅炉技术经济指标 锅炉的技术经济指标通常用锅炉热效率、锅炉成本及锅炉可靠性三项来表示。优质 锅炉应保证热效率高，成本低及运行可靠。 1.5.3.锅炉热效率 锅炉热效率是指送入锅炉的全部热量中被有效利用的百分数。现代电站锅炉的热效 率都

23、在90%以上。工业锅炉的热效率（包括热水锅炉）55%87%。 热效率是锅炉的一项重要节能指标，在工业锅炉质量分等标准中有明确规定， 一等品锅炉应具有较好的节能效果，锅炉热效率应增加2%。优等品锅炉应有显著的节能 效果，其热效率应增加4%。 1.5.4.锅炉成本 锅炉成本一般用成本中的一个重要经济指标钢材消耗率表示。钢材消耗率的定义为 锅炉单位蒸发量所用的钢材重量，单位为t/h。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；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

24、热器及钢筋混凝土构架可使钢材消耗率减小。 工业锅炉的钢材消耗率在56吨钢材t/h左右；电站锅炉的钢材消耗率一般在2.55 吨钢材h/t范围内。在保证锅炉安全、可靠、经济运行的基础上应合理降低钢材消耗率， 尤其是耐热合金钢材的消耗率。 1.5.5.锅炉可靠性 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）。 事故率=%100 事故停用时间运行总时间 事故停用时间 可用率= %100 统计时间总时间 备用总时间运行总时间 目前中国电站锅炉的较好指示是：连续运行时间在4000h以上；事故率约为90%。中 9 国电力部要求电站锅炉的年运行时间6000h。 、蒸发

25、量：锅炉蒸发量又称锅炉容量，它是反映锅炉生产能力大小的基本特征数 据。常用符号D表示，单位为t/h。 在大型锅炉中，锅炉蒸发量又分为额定蒸发量和最大连续蒸发量。 1) 额定蒸发量（BECR）是指在额定蒸汽参数、额定给水温度、使用设计燃料并保证 热效率时所规定的蒸汽量。 2)最大连续蒸发量（BMCR）是指在额定蒸汽参数、额定给水温度、使用设计燃料， 长期连续运行时所能达到的最大蒸汽量。 锅炉蒸汽参数是说明锅炉蒸汽规范的特征数据，一般指锅炉过热器出口处的蒸汽温 度和蒸汽压力（表压力），分别用符号T、P表示，单位分别为，Mpa。 、额定蒸汽压力：指蒸汽锅炉在规定的给水压力和负荷范围内，长期连续运行时

26、 应予保证的蒸汽压力，单位为Mpa。 、额定蒸汽温度：指蒸汽锅炉在规定的负荷范围、额定蒸汽压力、额定给水温度 下长期连续运行所必须保证的出口蒸汽温度，单位为。 1.6. 燃料与燃烧 燃料通常是指燃烧时能释放大量热量的物质。锅炉是要耗用大量燃料的动力设备， 锅炉运行的安全性、经济性与燃料的性质有密切关系。 1.6.1.燃料的分类 燃料按物态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三种，也可按获得的方法分为天 然燃料和人工燃料。 1.6.2.燃料(煤)的成分 、燃料的成分可分为七项，碳（C）、氢（H）、氧（O）、硫（S）、氮（N）、 水分（W）、灰分（A）；其中碳、氢和挥发性硫是燃料的可燃成分，其余都是

27、不可燃成 分。 碳（C）: 碳是燃料中的主要可燃元素，也是煤中最基本的成分，碳含量的大小决定 了燃料发热量的高低。 燃料的可燃成分碳化程度越深，即含碳量越高，着火燃烧就越困难。燃料中的含碳 量一般为40%70%。 氢（H）：氢是燃料中发热量最高的元素。氢在固体燃料中的含量约为3%5%。 硫（S）：硫是燃料中的有害成分，煤中含硫量一般为1%8%。燃料中一部分硫可 以燃烧发出热量，燃烧产物为S02 或SO3 气体，它与凝结的水蒸汽化合成亚硫酸，将导致 锅炉尾部受热面发生腐蚀。 氧（O）：氧是煤中的杂质，氧在各煤种中的含量差别很大，随着煤化程度提高，氧 的含量逐渐减少。 氮（N）：氮是煤中杂质，含量

28、一般为0.5%2.5%。 水分（W）：水分也是煤中的杂质。煤中的水分分为表面水分（外水分）和固有水分 (内部水分)。 10 各种煤的水分含量差别很大，含量少的仅2%左右，最多的可达50%60%。 灰分（A）：灰分是燃料完全燃烧所形成固有残留物的统称，是煤中的主要杂质。煤 中的灰分越高，发热量越低。 挥发分（Var）：把失去水分的煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度时，其有机物 质会分解成各种气体成分逸出，称为挥发分。 、燃料的各种成分通常采用重量百分数来表示。把锅炉在运行时所实际使用的燃 料叫“应用基燃料”，在成分符号的右上角用y表示，所以 Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100% 1

29、.6.3. 燃料的技术特性 燃料的发热量、挥发分和固定碳的含量是燃料的重要技术特性。 燃料的发热量是指1kg应用基燃料完全燃烧时所发出的热量，用Qy表示，单位是 kJ/kg。燃料发热量分为高位发热量和低位发热量，当计入燃料燃烧后水蒸气凝结成水所 放出来的汽化潜热时，发热量称为高位发热量；不计入这部分热量时，发热量称为燃料 的低位发热量。电厂锅炉所能利用的就是低位发热量，因为排烟温度远远大于烟气中水 蒸气的凝结温度。 不同燃料的发热量相差很大，为了便于比较，通常把发热量不同的燃料折算成具有 同一发热量的“标准燃料”。世界各国把标准燃料的低位热量统一规定为7000kcal/kg,也就 是 2930

30、8kJ/kg。 固体燃料在与空气隔绝的情况下加热至850，则水分首先被蒸发出来，继续加热就 会从燃料中逸出一部分气态物质，其中包括，碳氢化合物、氢、氧、氮、挥发性硫和一 氧化碳等气体。这些气态物质称为挥发分，用Vr%表示。水分和挥发分逸出后残留下来的 固体物质称作焦炭。焦炭中的主要成分是能够燃烧的固定碳和燃烧残余物灰分。 1.6.4.燃烧的基本理论 所谓燃烧，是指燃料中的可燃物质和空气中的氧进行剧烈化合，放出大量热量的化 学反应过程，常伴随着发光过程，即所谓的“火”。 1.6.4.1.煤粉燃烧的条件 煤粉在炉内的燃烧，既要燃烧稳定，又要有较高的效率，要做到燃烧迅速而完全， 必须具备以下条件：

31、足够高的炉膛温度 适当的空气 煤粉与空气的良好混合 足够的燃烧时间 1.6.4.2.燃料的燃烧过程 燃烧过程可以分为三个阶段。 A. 预热阶段：包括燃料的预热、烘干和挥发分的分解逸出。这一阶段的特点是燃料 只从炉膛中吸取热量，并未开始燃烧，故不需要供给空气。 B. 燃烧阶段：当燃料因受热而温度不断升高时，逸出的挥发分首先着火燃烧 ，待 11 挥发分将要燃尽时，大量焦炭便开始燃烧。这一阶段的特点是燃料中的可燃成分与氧在 高温下进行剧烈的燃烧反应，放出大量的热量。因此，这时需要既集中又迅速的供给足 够数量的空气，并使空气与燃料均匀混合，保证燃烧进行的迅速、强烈和完全。 C. 燃尽阶段：这一阶段灰分

32、占多数，可燃物很少，因此所需要的空气量也较少。 综上所述，为使燃料在炉内燃烧得好，必须具备下列四个条件： 保持做够高的炉膛温度； 供给适量的空气； 保证空气与燃料能很好的接触和混合； 保证燃烧足够需要的时间并提供一定的空间环境。 1.6.4.3.煤粉气流的燃烧及强化措施 1）煤粉气流的着火：煤粉气流最好能在离开喷然器200300mm处着火，最多不要 超过500mm。着火太迟，会使火焰中心上移，使炉膛上部结渣，过热蒸汽温度偏高，不 完全燃烧损失增加；着火太早，会使燃烧器烧损或使喷燃器周围结焦。 煤粉气流着火的热源来自两方面：一方面是卷吸炉膛高温烟气而产生的对流换热。 另一方面是炉内高温火焰的辐射

33、换热。两者前者是主要的。通过这两种换热，使进入炉 膛的煤粉气流的温度迅速提高，当温度上升到某一数值时，煤粉开始燃烧，把煤粉开始 燃烧这一温度称为着火温度。 煤粉在不同条件下的着火温度是不同的。煤粉气流的着火温度主要与三个因素有关。 a.一般说来，煤的挥发份越低，则着火温度越高，即越不容易着火。褐煤的着火温度 约为400500左右；烟煤为500600左右；贫煤和无烟煤为700800 b.煤粉细度R90 越大，即煤粉越粗，着火温度越高。 c.煤粉气流的流动结构对着火温度也有影响，煤粉气流在紊流和层流条件下的着火温 度是有区别的。 2） 煤粉气流着火后的燃烧：煤粉气流着火后就强烈燃烧，随后燃烧速度逐

34、渐减慢， 因为气流中氧气浓度越来越小。 燃烧过程开始时气流温度上升快，因为燃烧非常迅速，燃烧放热远远超过水冷壁吸 热的能力。到后来并不显著减弱，温度就会逐渐降低，直到离开炉膛。 3）影响煤粉气流着火与燃烧的因素。 煤粉气流进入炉膛后应迅速着火，着火以后又应迅速，完全地燃烧。要达到这一目 的，必须对影响着火与燃烧的因素进行分析。 a：煤的挥发分与灰分； b：煤粉的细度； c：炉膛温度； d：空气量； e：一次风与二次风的配合； f:燃烧时间。 12 4）强化煤粉气流燃烧的一般措施： a：提高空气预热温度； b：保持适当的空气量，并限制一次风量； c：合理地送入二次风； d：选择适当的煤煤粉细度；

35、 e:的在着火区保持高温； f:在强化着火阶段必须强化燃烧； h:合理组织炉内空气动力工况。 1.6.5.影响锅炉热效率的因素 为了提高锅炉热效率，节约能源，就必须找出制约锅炉效率的因素，并对其进行分 析。影响锅炉热效率的因素有排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热 损失、散热损失及灰渣物理热损失。 排烟热损失是其中最大的一项，对大中型锅炉为4%8%，影响排烟热损失大小的 主要因素是排烟容积和排烟温度；化学不完全燃烧损失，对于煤粉炉一般不超过输入总 热量的0.5%，影响因素主要是：燃料性质、过量空气系数、炉膛温度以及炉内空气动力 工况等。 机械不完全燃烧热损失是锅炉热损失主要项目之

36、一，仅次于排烟热损失，固态排渣 煤粉炉机械不完全热损失约为1%5%，影响的主要因素是：燃烧方式、燃料性质、炉膛 结构、锅炉负荷、运行工况以及运行运行人员操作水平等，影响散热损失的因素有锅炉 容量、锅炉负荷、锅炉相对表面积、锅炉外表温度等。 影响灰渣物理热损失的因素有燃料灰分、炉渣占燃料灰量的份额和排渣方式等。 1.7. 蒸汽净化和汽水品质 现代锅炉对给水和蒸汽品质都有较高的要求，当给水含有杂质时，在锅炉内，炉水 的杂质含量会随炉水的不断汽化而升高。这些杂质会在锅炉的受热面上结成水垢，使传 热恶化，严重会使受热面管子过热烧坏，这些杂质也会溶解在蒸汽中，在下一工序蒸汽 通流部位结垢，影响系统的整体

37、效率，威胁运行的安全性。因此，进入锅炉的给水必须 预先处理，运行时还要严格监视炉水和蒸汽的品质。 1.7.1.蒸汽净化的目的：使锅炉所产生的蒸汽达到要求的纯净程度。清除蒸汽所携带的水 滴和杂质，送出干度大的饱和蒸汽，以提高热量的有效利用率。对产生过程蒸汽的电站 锅炉，蒸汽净化的主要是清除饱和蒸汽中水滴所带盐分和溶解在蒸汽中的盐分。 1.7.2.蒸汽中各种杂质产生的原因： 1.7.2.1.当锅炉蒸汽压力低于6.0Mpa时，蒸汽从汽包流出时还带有少量水滴，其中溶解有 各种盐类，蒸汽进入过热器后，水滴被蒸干，一部分盐类沉积在管壁上，另一部分以固 体形态悬浮于蒸汽中，被蒸汽带到下一工序中去，这种携带杂

38、质的现象称为“机械携带”。 1.7.2.2.当锅炉蒸汽压力高于6.0Mpa时，蒸汽中除机械携带的杂质外，还会有溶解于蒸汽 中的杂质，因为蒸汽压力越高，饱和蒸汽和饱和水的密度越接近，所以蒸汽具有饱和水 的特性，能溶解盐类，压力降低时，溶解度会变小，当溶解的盐类又会析出，沉附在喷 13 嘴、叶片上积成盐垢。 1.7.2.3.蒸汽品质与给水品质、排污量、炉水品质、分离净化设备等因素有关，它们间关 系如下： 如上图所示，蒸汽的品质决定于炉水品质与分离、清洗设备的效果。而炉水品质又 综合地受给水品质、排污量、是否采用分段蒸发等因素影响。在给水质量差时，只有加 大排污量或采用分段蒸发才能保证炉水的品质。在

39、给水品质好时，采用合理的排污量就 可以保证炉水的品质合格。 较好的分离清洗效果，可以允许炉水含有较多的杂质，因而可以在给水品质一定时，采 用较小的排污量。清洗的效果与给水的品质有关，还与送去清洗的给水量有关。 1.7.3.锅炉排污 连续排污：连续不断的从锅炉水表面将含盐量浓度较高的炉水排出，其目的是降低 锅炉水中的含盐量和碱度，排除锅炉水表面的油脂和泡沫。 定期排污：排除锅炉内形成的泥垢以及其它沉积物，还能迅速调节锅炉水浓度以补 偿连续排污的不足。 在实际运行过程中，对锅炉排污的要求是：勤排、少排、均衡排、在锅炉低负荷时 排。 1.8. 过量空气系数 为了使燃料在炉膛内能够尽量燃烧完全，减少不

40、完全燃烧热损失，实际供入炉内的 空气量通常都大于理论空气量。把实际供给的空气量Vk(Nm3/kg)与理论空气量V0之比， 叫过量空气系数，用表示，即 =Vk/ V0 14 过量空气系数要适中，过大或过小都不好。它在一定程度上能反映燃烧过程的经济 性和运行操作水平。 1.9. 锅炉热平衡 锅炉的热平衡就是指锅炉工作中所有热量收入项和支出项之间的平衡。 QyDW=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6(kJkg) 如果用输入热量的百分率表示，则为 100%= q1+q2+q3+q4+q5+q6 q1表示锅炉有效利用的热量。 q2表示排烟损失 q3表示化学不完全燃烧热损失 q4表示机械不完全燃烧热损失

41、q5表示散热损失 q6表示灰渣带走的物理热损失 锅炉效率就可以用下式表示： b= Q1/ QyDW = q1=1-( q2+q3+q4+q5+q6) b=D(hsu- hfw) /B QyDW hsu 过热器出口处过热蒸汽的焓 hfw 省煤器入口处给水的焓 上属叫反平衡法，叫正平衡法。 1.10. 锅炉排放物的污染控制 大型电厂装设高效除尘、脱硫、脱销装置来控制锅炉燃烧排放物。 1.10.1.常用的除尘装置有离心式除尘器、湿式除尘器、静电除尘器、和布袋除尘器。 1.10.2.燃料燃烧时约90%以上的有机硫将氧化成为气态的SO2或SO3。一般分为以下两类： 非再生式烟气脱硫系统，如：石灰或石灰石

42、系统、双碱系统、稀硫酸系统等； 再生式（回收）烟气脱硫系统，如：氧化镁法、亚硫酸钠法、催化氧化法等。 1.10.2.1.氨法吸收原理 氨法吸收是将氨水通入吸收塔中,使其与含SO2烟气接触,发生如下反应: NH3+H2O+SO2=NH4HSO3 1 2NH3+HO2+SO2=(NH4)2SO3 2 (NH4)SO3+SO2+HO2=2NH4HSO3 3 在通人氨量较少时,发生1发应,在通入氨量较多时发生2发应,而式3表示 的才是氨法中真正的吸收发应.在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能 力,随吸收过程的进行,吸收液中的NH4HSO3数量增多,吸收液吸收能力下降,此时需向吸

43、收 液中 补充氨,使部分NH4HSO3转变为(NH4)2SO3,以保持吸收液的吸收能力。 HN4HSO3+NH3=(NH4)2SO3 4 15 因此氨法吸收是利用(NH4)2SO3NH4HSO3的不断循环的过程来吸收烟气中的SO2。 补充的NH4并不是直接用来吸收SO2，只是保持吸收液中(NH4)2SO3的组份量比。达到一定 浓度的吸收液要不断从洗涤系统中引出，然后用不同的方法对引出的吸收进行处理。 当被处理烟气中含有O2或SO3时，可能发生如下发应： 2(NH4)2SO3 +O2=2(NH4)2SO4 2NH4HSO3+O22NH4HS04 2SO2+O22SO3 以上叙述可知，(NH4)2

44、SO3NH4HSO3溶液中(NH4)2SO3与NH4HSO3的组成状况对吸 收影响很大，而控制吸收液组份的重要依据是吸收液上的SO2和NH3的分压。在实际的洗 涤吸收系统中，由于氧的存在使部分(NH4)2SO3氧化为(NH4)2SO4，氧化的结果，使氨的有 效浓度变低，于吸收不利。实际烟气脱硫工业应用中，pH值是最易直接获得的数据，而 pH值又是(NH4)2SO3NH4HSO3溶液组成的单值函数。控制吸收液的pH值，就可获得稳定 的吸收组份，也就决定吸收液对SO2 的吸收效率以及相应NH3的消耗。 1.10.2.2.氨一硫氨法工艺原理 氨一硫铵法用NH3吸收SO2,用所生成的(NH4)2SO3

45、NH4HSO3吸收液循环洗涤含SO2烟 气。不同之处是在氨法的吸收过程中，要尽量防止和抑制氧化副反应的发生，避免将吸 收液中的(NH4)SO3氧化为(NH4)SO4，以保持吸收液对SO2的吸收效率。在氨硫胺法烟气 脱硫中，氧化产物(NH4)2SO4是脱硫的最终产品，因此在吸收过程中需要促使循环吸收液 的氧化。由此导致了氨硫铵法在工艺、设备等方面与氨酸法、氨法亚铵法存在着 不同。 氨硫铵法一般用于处理燃烧后烟气中的SO2，因为通常情况下，烟气中的氧含量将 吸收液中的(NH4)SO3部分氧化为(NH4)SO4，而吸收液氧化率的高低直接影响到对SO2的吸 收效率，吸收液的氧化使亚硫酸盐变为硫酸盐，氧

46、化愈完全，溶液吸收SO2的能力就愈低。 为了保证吸收液吸收SO2的能力，吸收液内应保持足够的亚硫酸铵浓度。因而亚硫酸铵不 能在吸收塔内全部被氧化，为此必须设置专门的氧化系统，以保证亚硫酸铵的全部氧化。 在吸收液被引出吸收塔后，将吸收液用氨进行中和，使吸收液中NH4HSO3全部的转 变为(NH4)SO3，以防SO2从溶液中逸出。整个过程的反应如下： NH4HCO3+NH3=(NH4)2SO3 生成(NH4)2SO3的用空气中的氧进行氧化： (NH4)2SO3+1/2O2=(NH4)2SO4 采用压缩空气对亚硫酸铵强制氧化，并利用烟气中的热量浓缩生产硫铵。 1.10.3.氮氧化物是石化燃料燃烧过程

47、的产物。氮氧化物除了直接就近伤害外，还与太阳光 起复杂的光化学氧化反应，形成光化学烟雾，并破坏同温层中的臭氧层，降低了其防止 紫外光辐射的屏蔽作用。因此，受到越来越严格的控制。燃烧时，氮氧化物的生成量同 燃料特性、炉膛温度、停留时间、燃烧区过剩空气量、煤粉细度、预热空气温度等有关。 根据氮氧化物具有氧化、还原和吸附等特性，脱销技术装置分为：氧化法湿式吸收脱硝、 16 还原法干式催化分解脱硝、选择性催化还原法、选择性未催化还原法等。 2. 锅炉本体、辅机设备结构 2.1. 锅炉基本结构 锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。 2.2. 锅炉本体 锅炉中的炉膛、汽包、燃烧器、水冷壁、过热器

48、、省煤器、空气预热器、构架和炉 墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件 是炉膛和汽包。 2.2.1.炉膛 炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上进行火床燃烧的炉 膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料喷入火室燃烧的炉膛 称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧、适于燃烧劣质燃料的 炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转并强烈火烧的圆筒形炉膛 称为旋风炉。炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟 气，所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷

49、设水冷 壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。炉膛的结构、形 状、容积和高度都要保证燃料充分燃烧，并使炉膛出口的烟气温度降低到熔渣开始凝结 的温度以下。当炉内的温度超过灰熔点时，灰便呈熔融状态。熔融的灰渣颗粒在触及炉 内水冷壁管或其他构件时会粘在上面。粘结的灰粒逐渐增多，遂形成渣块，称为结渣。 结渣会降低锅炉受热面的传热效果。严重时会堵塞烟气流动的通道，影响锅炉的安全和 经济运行。一般用炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷或炉排热负荷表示其燃烧强烈程度。 炉膛容积热负荷是单位炉膛容积中每单位时间内释放的热量。在锅炉技术中常用炉膛容 积热负荷来衡量炉膛大小是否恰当。容积热负荷过大，则表示炉膛容积过小，燃料在炉 内的停留时间过短，不能保证燃料完全燃烧，使燃烧效率下降；同时这还表示炉墙面积 过小，难以敷设足够的水冷壁管，结果炉内和炉膛出口处烟气温度过高，受热面容易发 生结渣。室燃炉的炉膛截面热负荷是单位时间内单位炉膛横截面上燃料燃烧所释放的热 量。在炉膛容积确定以后