1、第一章第一章 绪论绪论思考：电从何而来？思考：电从何而来？N.Y火力发电厂火力发电厂三峡水电站三峡水电站大大亚亚湾湾核核电电站站盐湖风力发电站盐湖风力发电站火电厂的生产过程火电厂的生产过程1-锅炉锅炉 2-汽轮机汽轮机 3-发电机发电机 4-凝汽器凝汽器 5-凝结水泵凝结水泵 6-给水泵给水泵7-低压加热器低压加热器8-高压加热器高压加热器 9-除氧器除氧器 10-水处理设备水处理设备3可见在火力发电厂的生产过程中，存在着可见在火力发电厂的生产过程中，存在着三种三种形式的能量转换形式的能量转换：在：在锅炉锅炉中燃料的中燃料的化学能化学能转变为蒸转变为蒸汽的汽的热能热能；在；在汽轮机汽轮机中蒸汽
2、的中蒸汽的热能热能转变为转子的转变为转子的机机械能械能；在；在发电机发电机中转子的中转子的机械能机械能转变为转变为电能电能。因此，锅炉、汽轮机和发电机被称为火力发电因此，锅炉、汽轮机和发电机被称为火力发电厂的厂的三大主机三大主机。锅炉的作用是使燃料在炉内燃烧放热，通过受锅炉的作用是使燃料在炉内燃烧放热，通过受热面使给水加热、蒸发、过热，以产生一定数量和热面使给水加热、蒸发、过热，以产生一定数量和质量的过热蒸汽。质量的过热蒸汽。观看动画观看动画电站煤粉锅炉机组框图电站煤粉锅炉机组框图锅炉机组工作过程示意图锅炉机组工作过程示意图燃烧系统（煤、风、烟）燃烧系统（煤、风、烟）汽水系统汽水系统v 容量：
3、用于表征蒸汽锅炉供热能力。容量：用于表征蒸汽锅炉供热能力。锅炉的容量一般指单机蒸发量，为单位时间内锅炉的容量一般指单机蒸发量，为单位时间内锅炉所能供应的蒸汽量，以锅炉所能供应的蒸汽量，以t/h或或kg/s为单位，有为单位，有时也用与配套汽轮发电机的出力相匹配的输出功时也用与配套汽轮发电机的出力相匹配的输出功率率MW表示。表示。（1）额定蒸发量额定蒸发量：在额定蒸汽参数，额定给水：在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量。发量。（2）最大连续蒸发量：在额定蒸汽参数，额定给）最大连续蒸发量：在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设
4、计燃料，长期连续运行所能达到水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量。通常为额定蒸发量的的最大蒸发量。通常为额定蒸发量的1.03-1.2倍。倍。2.参数：用于表征锅炉供热品位。参数：用于表征锅炉供热品位。（1）额定蒸汽参数：过热器出口的设计蒸汽压力）额定蒸汽参数：过热器出口的设计蒸汽压力MPa和蒸汽温度和蒸汽温度，对具有中间再热的锅炉，蒸，对具有中间再热的锅炉，蒸汽参数还应包括再热蒸汽流量、压力、温度。汽参数还应包括再热蒸汽流量、压力、温度。（2）额定给水温度：一般指省煤器入口处的给水）额定给水温度：一般指省煤器入口处的给水温度。温度。3.锅炉效率：是衡量锅炉运行经济性的主要指标
5、。锅炉效率：是衡量锅炉运行经济性的主要指标。热效率热效率净效率净效率Q Q1 1 锅炉有效利用热，锅炉有效利用热，kJ/kgkJ/kg；Q Qr r 锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg,kJ/kg；Q Qq q 锅炉机组自身所需的热量，锅炉机组自身所需的热量，kJ/kgkJ/kg；Q Qp p 锅炉机组自身电耗对应的热量，锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kgkJ/kg；q q3 3、q q4 4 锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%341,%(13)rqq 燃烧效率燃烧效率1,%(12)qpjrQQQQ1100,
6、%(1 1)grQQ4.钢材消耗量：是衡量锅炉制造成本的重要指标。钢材消耗量：是衡量锅炉制造成本的重要指标。定义为锅炉单位蒸发量所用的钢材重量。钢材消定义为锅炉单位蒸发量所用的钢材重量。钢材消耗量与锅炉参数、循环方式、燃料种类及锅炉部耗量与锅炉参数、循环方式、燃料种类及锅炉部件结构有关。在保证锅炉安全高效运行的基础上，件结构有关。在保证锅炉安全高效运行的基础上，应尽可能降低锅炉钢耗量。应尽可能降低锅炉钢耗量。5.安全可靠性：是锅炉技术水平的重要标志之一。安全可靠性：是锅炉技术水平的重要标志之一。100%100%（1）连续运行小时数两次停炉检修之间的运行小时数事故停运小时数（2）事故率=总运行小
7、时数+事故停运小时数总运行小时数+备用时数（3）可用率=统计期间总时数停运停运备用备用运行运行统计时一般以一年作为一个统统计时一般以一年作为一个统计周期。连续运行小时数越高，事计周期。连续运行小时数越高，事故率越低，可用率越高，表示锅炉故率越低，可用率越高，表示锅炉工作越可靠。一般连续运行小时数工作越可靠。一般连续运行小时数5000h，可用率，可用率9095%，事故，事故率约率约1%。6.环保性：是现代锅炉必须予以考虑的指标。环保性：是现代锅炉必须予以考虑的指标。CO2：减少化石燃料使用，提高化石燃料的能源：减少化石燃料使用，提高化石燃料的能源效率是减少效率是减少CO2排放的主要方法。排放的主
8、要方法。SOx，NOx，粉尘飞灰：可通过高效除尘设备，粉尘飞灰：可通过高效除尘设备，脱硫脱硝设备，及低脱硫脱硝设备，及低NOx燃烧技术进行有效控制。燃烧技术进行有效控制。v 锅炉的分类根据不同的标准，可有多种分类方法：锅炉的分类根据不同的标准，可有多种分类方法：分类方式分类方式锅炉类型锅炉类型简要说明简要说明蒸发量大、中、小型只具有相对意义，无固定分界主蒸汽压力亚临界、超临界等按过热器出口过热蒸汽压力分类出口工质物态蒸汽锅炉锅炉出口工质为蒸汽热水锅炉锅炉出口工质为热水燃料燃煤锅炉锅炉中使用的燃料为煤燃油锅炉锅炉中使用的燃料为燃油燃气锅炉锅炉中使用的燃料为燃气其他燃料木材、垃圾、生物质等分类方式
9、分类方式锅炉类型锅炉类型简要说明简要说明按工质是否在受热面管内流动水管锅炉锅炉受热面管内流动的全部为工质烟管锅炉锅炉受热面管内流动的全部为烟气烟管水管混合锅炉锅炉受热面管内流动的一部分为工质、一部分为烟气按排渣方式固态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排除液态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流除1.按燃烧方式分类：按燃烧方式分类：层燃炉、流化床炉、室燃炉。层燃炉、流化床炉、室燃炉。（1）层燃炉：）层燃炉：层燃层燃炉有炉排，煤块在炉有炉排，煤块在固定或移动的炉排固定或移动的炉排上燃烧，在燃烧过上燃烧，在燃烧过程中燃料保持层状。程中燃料保持层状。煤靠自重由炉前煤靠自重由炉前煤斗落于链条炉排
10、上，煤斗落于链条炉排上，炉排由主动链轮带动，炉排由主动链轮带动，由前向后徐徐运动，由前向后徐徐运动，煤随之通过煤闸门被煤随之通过煤闸门被带入炉内，并逐渐依带入炉内，并逐渐依次完成预热干燥、挥次完成预热干燥、挥发物析出、燃烧和燃发物析出、燃烧和燃尽各阶段，形成的灰尽各阶段，形成的灰渣最后由装置在炉排渣最后由装置在炉排末端的除渣板铲落渣末端的除渣板铲落渣斗。斗。（2）流化床炉：）流化床炉：床层上的固体燃料处于上、下翻腾床层上的固体燃料处于上、下翻腾的流化状态。循环流化床炉是在炉膛里把颗粒燃的流化状态。循环流化床炉是在炉膛里把颗粒燃料控制在特殊的流化状态下燃烧，细小的固体颗料控制在特殊的流化状态下燃
11、烧，细小的固体颗粒以一定速度携带出炉膛，再由气固分离器分离粒以一定速度携带出炉膛，再由气固分离器分离后在距布风板一定高度处送回炉膛，形成足够的后在距布风板一定高度处送回炉膛，形成足够的固体物料循环，并保持比较均匀的炉膛温度。循固体物料循环，并保持比较均匀的炉膛温度。循环流化床锅炉燃料适应性广，环流化床锅炉燃料适应性广，NOX生产少，脱硫生产少，脱硫装置简单，但运行可靠性较低，经济性较差。装置简单，但运行可靠性较低，经济性较差。（3）室燃炉：）室燃炉：燃料随空气流进入炉室且呈悬浮状燃燃料随空气流进入炉室且呈悬浮状燃烧的炉子，如燃用煤粉的煤粉炉，燃用液体、气烧的炉子，如燃用煤粉的煤粉炉，燃用液体、
12、气体燃料的燃油炉和燃气炉。体燃料的燃油炉和燃气炉。我国电站锅炉大多数我国电站锅炉大多数采用的都是煤粉燃烧方式。采用的都是煤粉燃烧方式。煤粉炉把煤先磨成煤煤粉炉把煤先磨成煤粉，然后用空气将煤粉喷入炉内呈悬浮状燃烧。粉，然后用空气将煤粉喷入炉内呈悬浮状燃烧。煤被磨成煤粉后，与空气的接触面大为增加，这煤被磨成煤粉后，与空气的接触面大为增加，这不仅改善了着火条件，也强化了燃烧，使煤粉炉不仅改善了着火条件，也强化了燃烧，使煤粉炉的煤种适应范围较广，而且燃烧也较完全，锅炉的煤种适应范围较广，而且燃烧也较完全，锅炉热效率高达热效率高达90%以上。煤粉燃烧热惰性较小，燃以上。煤粉燃烧热惰性较小，燃烧调节方便，
13、适应负荷变化快。烧调节方便，适应负荷变化快。2.按水循环方式分类：按水循环方式分类：自然循环和强制循环锅炉自然循环和强制循环锅炉（a）自然循环）自然循环 （b）控制循环）控制循环 （c）直流式）直流式1-给水泵给水泵 2-省煤器省煤器 3-汽包汽包 4-下降管下降管 5-联箱联箱 6-蒸发管蒸发管 7-过热器过热器 8-循环泵循环泵（a）自然循环）自然循环 1-给水泵给水泵 2-省煤器省煤器 3-汽包汽包 4-下降管下降管 5-联箱联箱 6-蒸发管蒸发管 7-过热器过热器 8-循环泵循环泵自然循环锅炉：自然循环锅炉：蒸发受热面内的工质，蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水与上升管中的汽水依靠下
14、降管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉。进行循环的锅炉。过程：过程：水由给水泵水由给水泵1压送，经省煤器压送，经省煤器2加热后进入汽包。下降管加热后进入汽包。下降管4位于炉位于炉膛外不受热，管内工质为水，蒸发管膛外不受热，管内工质为水，蒸发管6受热，管内工质为汽水混合物，下受热，管内工质为汽水混合物，下降管内水的密度大于蒸发管内汽水混降管内水的密度大于蒸发管内汽水混合物的密度，在密度差作用下，推动合物的密度，在密度差作用下，推动工质在封闭蒸发系统中循环流动。工质在封闭蒸发系统中循环流动。循环倍率循环倍率K：单位时间内循环水量与单
15、位时间内循环水量与系统中产生的蒸汽量之比。超高压以系统中产生的蒸汽量之比。超高压以上自然循环锅炉上自然循环锅炉K一般为一般为410.73（b）控制循环）控制循环 1-给水泵给水泵 2-省煤器省煤器 3-汽包汽包 4-下降管下降管 5-联箱联箱 6-蒸发管蒸发管 7-过热器过热器 8-循环泵循环泵控制循环锅炉：控制循环锅炉：压力提高，汽压力提高，汽水密度差减小，蒸发受热面内水密度差减小，蒸发受热面内的工质除了依靠水与汽水混合的工质除了依靠水与汽水混合物的密度差外，主要依靠锅水物的密度差外，主要依靠锅水循环泵进行循环的锅炉。循环泵进行循环的锅炉。为了保证受热蒸发管内有足够为了保证受热蒸发管内有足够
16、的流量循环，在蒸发系统的下的流量循环，在蒸发系统的下降管内加装循环泵降管内加装循环泵8，以增强，以增强工质循环流动的推动力。控制工质循环流动的推动力。控制循环锅炉循环倍率循环锅炉循环倍率K一般为一般为25.7（c）直流锅炉）直流锅炉 1-给水泵给水泵 2-省煤器省煤器 3-汽包汽包 4-下降管下降管 5-联箱联箱 6-蒸发管蒸发管 7-过热器过热器 8-循环泵循环泵直流锅炉：直流锅炉：靠给水泵的压头靠给水泵的压头,给水一次通过锅炉各受热面给水一次通过锅炉各受热面产生蒸汽的锅炉。给水经省产生蒸汽的锅炉。给水经省煤器加热后，流经蒸发受热煤器加热后，流经蒸发受热面，在其中全部蒸发汽化为面，在其中全部
17、蒸发汽化为蒸汽，蒸汽在过热器中加热蒸汽，蒸汽在过热器中加热为过热蒸汽。因此直流锅炉为过热蒸汽。因此直流锅炉循环倍率循环倍率K=1，并且不存在，并且不存在汽包。汽包。复合循环锅炉：复合循环锅炉：由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展起来的，由直流锅炉和强制循环锅炉综合发展起来的，也是对直流锅炉的一种改进。它是依靠锅水循环泵的压头将也是对直流锅炉的一种改进。它是依靠锅水循环泵的压头将蒸发受热面出口的部分或全部工质进行再循环的锅炉。蒸发受热面出口的部分或全部工质进行再循环的锅炉。低负低负荷时，荷时，循环泵起动，部分工质进行再循环，与给水泵送来的循环泵起动，部分工质进行再循环，与给水泵送来的给水组成复合系统
18、保证足够的质量流量，给水组成复合系统保证足够的质量流量，K1；高负荷时，高负荷时，循环泵停止，再循环系统内无工质流动，锅炉即直流锅炉循环泵停止，再循环系统内无工质流动，锅炉即直流锅炉K=1，可避免过高的质量流速。这样既可保证锅炉低负荷运，可避免过高的质量流速。这样既可保证锅炉低负荷运行时蒸发受热面的可靠冷却，又可减少高负荷时给水泵的功行时蒸发受热面的可靠冷却，又可减少高负荷时给水泵的功耗。耗。复合循环锅炉复合循环锅炉v 型布置型布置上行烟道上行烟道的炉膛，大体呈矩形立方体，的炉膛，大体呈矩形立方体，四周壁面上布置有水冷壁，接受四周高温四周壁面上布置有水冷壁，接受四周高温火焰的辐射热。炉膛出口至
19、下行烟道之间火焰的辐射热。炉膛出口至下行烟道之间的区域为的区域为水平烟道水平烟道。水平烟道内适于布置。水平烟道内适于布置高温过热器和高温再热器。高温过热器和高温再热器。下行烟道下行烟道内，内，烟气温度较低，适于布置低温过热器、低烟气温度较低，适于布置低温过热器、低温再热器和尾部低温受热面（省煤器、空温再热器和尾部低温受热面（省煤器、空预器）。上行烟道至水平烟道的转弯处设预器）。上行烟道至水平烟道的转弯处设有有折焰角折焰角，以改善高温烟气流转弯时的流，以改善高温烟气流转弯时的流场。水平烟道至下行烟道的转弯区域为场。水平烟道至下行烟道的转弯区域为转转向室向室，一般不布置受热面。，一般不布置受热面。
20、1.加快发展大容量、高参数机组加快发展大容量、高参数机组大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、设备和运行费用降低；但大机组可用率相对较低，基建投资、设备和运行费用降低；但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在综合考虑，单机容量稳定在500800MW。2.强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术 燃煤的燃气燃煤的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环(增压流化床联合循环及整体煤气化增压流化床联合循环及整体煤气化联合循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤高效、低污染要联合循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤高效、低污染要求。求。3.提高运行可靠性和灵活性提高运行可靠性和灵活性锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造及安装、运行维护和生产锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造及安装、运行维护和生产管理等各个方面；运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适管理等各个方面；运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要；提高机组的自动化水平。应电网调峰需要；提高机组的自动化水平。
