第一章 锅炉基础知识.ppt

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1、第一章 锅炉基础知识 锅炉能效测试人员培训教材,宋吉民沈阳特种设备检测研究院,目 录,第一节 锅炉设备及其系统第二节 燃料特性及其燃烧 第三节 锅炉工质 第四节 传热学基础 第五节 锅炉结构,第一节 锅炉设备及其系统一 、锅炉的定义和分类1、锅炉 锅炉是利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的工质加热到一定的参数，并对外输出热能的设备。特种设备中锅炉范围（条例）： 容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉（正常水位）； 出口水压大于或者等于0.1MPa（表压），且额定功率大于或者等于 0.1MW的承压热水锅炉； 有机热载体锅炉。,“ 锅” 锅炉本体结构的汽水系统，包括 锅筒、水冷壁、对流管束、烟管

2、、 下降管、集箱、过热器、省煤器 等受压部件。“炉” 锅炉的燃烧系统，包括燃烧设备、 炉墙、炉膛以及风、煤、烟系统。,锅炉发展过程简图,2、 锅炉分类,*整（组）装锅炉（TSG G3001-2004）：锅炉本体承压件已在制造厂内组焊完毕，在安 装现场不进行承压件组焊工作的锅炉。,二、锅炉的参数和型号1、锅炉参数 额定出力：蒸汽锅炉的额定出力又称为额定蒸发量，是指在额定蒸汽参数、额定给水温度、使用设计燃料时所规定的蒸发量。 热水锅炉的额定容量称为额定热功率或额定出力，指在额定回水温度、额定出口水温度、额定回水压力、额定出水压力、额定循环水量和使用设计燃料时所达到的供热量。 额定压力：额定蒸汽压力

3、是指蒸汽锅炉在规定的负荷范围内长期连续运行时应予保证的出口蒸汽压力。 额定温度：额定蒸汽温度是指蒸汽锅炉规定的负荷范围、额定蒸汽压力和额定给水温度下长期连续运行应予保证的出口蒸汽温度。 热水锅炉额定出口水温度是指热水锅炉在额定回水温度、额定回水压力、额定出水压力和额定循环水量长期连续运行时应予保证的出口热水温度。,2、锅炉型号表示方法 1）工业锅炉型号表示方法 JB/T1626-2002工业锅炉产品型号编制方法,锅炉本体型式代号,燃烧设备型式或燃烧方式代号,燃料种类代号,2）有机热载体锅炉型号表示方法 GB/T17410-2008有机热载体炉,有机热载体锅炉型号组成示意图,锅炉类型代号,燃烧设

4、备代号,炉体安置型式代号,燃料代号,3）电加热锅炉型号表示方法 JB/T1626-2002工业锅炉产品型号编制方法,锅炉本体型式分卧式和立式两种，用W代表卧式，用L代表立式；,锅炉产品型号示例说明表,三、锅炉系统和工作过程1、锅炉系统 指包含锅炉本体、锅炉管道（含锅炉工质进口管道、锅炉工质出口至用热设备的管道）、锅炉安全附件、仪表、锅炉辅助设备和锅炉控制系统的集合体，也称锅炉岛。,锅炉本体 由锅筒、炉膛、受热面及其间的集箱和连接管道（包括烟道和风道）、燃烧器、空气预热器、构架（包括平台和扶梯）、炉墙和除渣设备等所组成的整体。 锅炉范围内管道 电站锅炉，包括锅炉主给水管道、主蒸汽管道、再热蒸汽管

5、道等； 电站锅炉以外： 有分汽(水、油)缸的锅炉，包括锅炉给水(油)阀出口和分汽(水、油)缸 出口与外部管道连接的第一道环向接头的焊缝内、法兰连接的第一个法兰密 封面以内的承压管道(含分汽(水、油)缸)； 无分汽(水、油)缸的锅炉，包括锅炉给水(油)阀出口和锅炉主蒸汽(水、 油)出口阀以内的承压管道。锅炉安全附件和仪表 安全阀、压力测量装置、水（液）位测量与示控装置、温度测量装置、排污和放水装置等安全附件，以及安全保护装置和相关仪表。锅炉辅助设备及系统 燃料制备，以及汽水、水处理、控制污染排放的烟气处理设备及系统。,2、工作过程1）燃烧过程：燃料在炉内燃烧，其化学贮藏能以热能的形式释放出来，使

6、火焰和燃烧产物（烟气和灰渣）具有高温。煤灰系统 以层燃炉为例，煤在炉排上经历干燥、干馏、挥发分着火燃烧和焦炭燃烧，燃尽后生成炉渣。其中大部分灰渣以炉渣形式从炉排排出，少部分以飞灰形式从烟囱排走，构成煤-灰系统。 烟风系统 空气经空气预热器被加热后送入炉排下风室，通过炉排与煤燃烧后生成烟气，烟气流经各受热面后从烟囱排出，构成烟-风系统。,2）传热过程：高温火焰和烟气通过受热面向工质传递热量。 燃料在炉膛中燃烧产生热量，以辐射换热方式将热量传递给四周水冷壁，工质被加热，温度升高，同时烟气温度下降。烟气离开炉膛后，以一定的速度流经对流受热面，以对流换热方式将热量传递给工质，使烟气温度进一步降低，最后

7、自锅炉烟囱排出。,3）汽化过程：工质被加热，其温度升高或者汽化为饱和蒸汽，或再进一步被加热成为过热蒸汽。汽水系统 锅炉给水经水泵送入锅筒，然后进入由锅筒、下降管、下集箱和水冷壁管组成的循环回路。在炉膛内，水冷壁管内工质接受炉内高温烟气的热辐射，产生汽水混合物,而与水冷壁管连同的下降管不受热，于是水冷壁管与下降管内的工质形成密度差，重者下降，轻者上升，形成自然循环。在锅炉管束中，由于各管束的工质受热不同，其工质密度也不同，依靠工质的密度差也会产生自然循环，工质不断的将受热面传来的热量吸收，使之汽化。上述各受热面构成了锅炉的汽-水系统。,第二节 燃料特性及其燃烧一、燃料及其基本特性 燃料是指在空气

8、中燃烧并能放出大量热量的气体、液体或固体，且在经济上具有利用价值的物质的总称。,锅炉燃料,固体燃料,液体燃料 石油及其制品：重油、渣油、轻柴油,气体燃料,煤 无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤等,油页岩,生物质木材、秸杆、稻壳,天然气气田气、油田气液化石油气,煤气 城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气,1、固体燃料1）煤的分类,工业锅炉用煤的分类,2）煤的主要特性 挥发分 挥发分高的煤，着火容易，并有利于煤的燃尽和降低固体不完全燃烧热损失。 固定碳 固定碳在炉排上燃烧发出的热量多，燃烧的好坏对锅炉影响很大。不焦结煤容易被空气吹起，增加飞灰和漏煤损失；焦结性强的煤在炉排上往往结成硬块，影响通风。灰分 燃料中

9、灰分过多，会使焦炭周围形成裹灰，阻碍和空气的接触，妨碍燃烧，延长燃煤燃尽时间，增加固体不完全燃烧热损失。 水分 水分过多，燃煤干燥时间加长，水分蒸发吸收热量，降低了炉温，不利燃煤燃烧强化，排烟热损失增加，热效率下降。 水分过低，漏煤和飞灰增加，固体不完全燃烧热损失上升。,发热量 煤在完全燃烧时所能放出的热量称为煤的发热量。煤的发热量有低位发热量和高位发热量。 为了便于对比和计算,通常将低位发热量为29308kJ/kg (约合7000kcal/kg)的煤称为标准煤。灰溶点和焦炭的粘结性 不同煤种的灰分组成变化很大，其灰熔点也不一样。通常，将灰熔点高于1425的灰称为难熔性灰，低于1200的称为易

10、熔性灰。灰熔点低的煤，易于结渣，难以燃尽，增加不完全燃烧热损失。有时，熔融的灰渣堵塞了炉排上的通风孔隙，使燃烧过程恶化。 焦炭的粘结性对于层状燃烧有显著影响，也是煤的重要特性之一。在炉排上燃烧强粘结性的煤，会引起严重结焦，阻碍通风，致使可燃物难以继续燃烧。反之，燃烧非粘结性煤，焦炭会呈粉状，燃烧层趋于密实，引起通风不良。有时还会形成局部火口，把部分细煤屑吹走，增加飞灰未燃尽损失，燃烧工况大为恶化。,2、液体燃料 锅炉燃用的液体燃料主要是重油、渣油和轻柴油。小型燃油锅炉用轻柴油作为燃料。 轻柴油质量标准主要是指硫含量、机械杂质、运动粘度、凝点、冷凝点、闪点、十六烷值等。,代表性的燃料油成分和发热

11、量,3、气体燃料 气体燃料按来源有天然气、液化石油气、干馏煤气、气化煤气、高炉煤气、焦炉煤气、城市煤气等。,常见气体燃料的成分及发热量,4、燃料的成分分析 煤是一种成分极为复杂的混合化合物，它含有C、H、O、S、N等元素。煤的元素分析除了分析它所含的元素外，还要测定水分(M)和灰分(A)等。 碳C：包括固定碳和挥发分(CmHn及CO等)中的碳；在煤中含量 最多（1590%），不易着火。 氢H：以有机化合物状态存在，易着火，发热量最高 硫S：包括可燃硫和硫酸盐硫。可燃硫生成有害物质，造成污 染，导致尾部烟道腐蚀、堵灰。,氧O：会使可燃元素含量减少，降低煤的发热量。 氮N：燃烧产生有害物质NOx，

12、会使可燃元素含量减少。 水份M：内部水份Mad和外部水份Mf。 灰份A： 是矿物质燃烧生成物，影响燃烧，造成积灰、结渣、 堵塞和磨损，含量相差较大。,可燃元素,不可燃元素,不可燃杂质,由于煤中灰分和水分含量容易受外界条件的影响而发生变化,所以单位质量的煤中其他成分的质量分数也会随之而变化,即使是同一种煤,也会出现上述情况。因此,需要根据煤存在的条件或根据需要而规定的“成分组合”作为基准,才能正确地反映煤的性质。常用的基准 (1)收到基ar : 以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% (2)空气干燥基ad ：以空气干燥过的煤

13、为基准计算煤中成分的组合。 (3)干燥基d ：以假想无水状态的煤为基准计算煤中成分的组合。 (4)干燥无灰基daf : 以假想无水、无灰状态的煤为基准计算煤中成分的组合。,煤的成分图解,5、燃料的发热量 燃料的发热量是指1kg燃料(气体燃料用1m3)完全燃烧时所发出的热量,单位是 kJ/kg (或kJ/m3)。高位发热量：单位质量（重量）的固体或液体燃料、单位体积的气体燃料在 特定的条件下完全燃烧所释放的热量，其中包括烟气中水蒸汽凝结成水 时放出的热量。低位发热量：单位质量（重量）的固体或液体燃料、单位体积的气体燃料在 特定的条件下完全燃烧所释放的热量中扣除烟气中水蒸汽凝结成水的汽 化潜热所得

14、的热量。 所以相同基燃料的高、低位发热量的差别是烟气中水蒸气吸收的汽化潜热。,二、燃料燃烧1、燃烧 某种物质与氧或含氧物质急剧反应并放出大量热与光的化学反应。 燃料在进行燃烧反应时，一定同时出现吸热和放热，这种热称为反应热或燃烧热。燃烧反应的化合物称为燃烧产物。燃烧的三个要素： 可燃物 足够高的着火温度 充足氧气或空气燃料完全燃烧的四个条件： 温度条件有足够高的炉膛温度 空气条件供给足够的空气 燃料与空气的混合条件燃料和空气良好的接触 时间与空间条件需要一定的时间和足够的空间,2、煤的燃烧 a.预热干燥阶段 ：加热、析出水分，大量吸热； b.挥发分析出着火阶段： CmHn、CO、H2等可燃气体

15、析出，少量吸热； c.焦炭燃烧阶段：挥发份首先燃烧，造成高温使碳着火燃烧，大量放热； d.燃尽阶段 ：碳粒燃尽形成灰渣，少量放热。3、液体燃料燃烧 a.油的雾化阶段：油经过燃烧器被雾化成细小的油滴喷人炉膛内； b.油滴蒸发和热分解阶段：炉膛内的油滴，吸收炉膛内的热量，开始蒸 发，随着温度升高不断分解和扩散成油气； c.油气与空气的混合阶段：油气在炉膛内遇到一、二次风被扰动，与空气 充分混合，形成可燃气混合物； d.混合气着火和燃烧阶段：混合物继续吸热，温度升高，当达到油的着火 温度便开始着火燃烧直到结束。4、气体燃料燃烧 a.与空气混合阶段：可燃气体与空气混合； b.混合气体燃烧阶段：混合气体

16、达到可燃程度，遇明火进行燃烧。,三、锅炉典型燃烧方式1、层燃燃烧 也称层状燃烧或火床燃烧。是通过人工或机械设备将燃料送到固定、移动的炉排上形成煤层，空气从炉排下面送入，经炉排的孔隙并穿过燃料层使燃料燃烧。 固体燃料 链条炉排和固定炉排。,（1）链条炉排的燃烧 链条炉排的燃烧过程 .燃料预热干燥区段 .挥发分析出并燃烧区段 .焦炭燃烧区 .灰渣燃尽区段,链条炉排上煤层燃烧阶段的分布-燃料预热干燥区段；-挥发分析出并燃烧区段；-a焦炭氧化区段；-b焦炭还原区段；-灰渣燃尽区段；,链条炉的燃烧特性 “单面着火”链条炉的单面着火给链条炉的煤种适应性带来限制。,（2）链条炉排的配风 燃煤在链条炉排上沿炉

17、排长度方向分区段燃烧，各区段燃烧时所需要的氧气是不同的。如果炉排下供入的空气不加以控制地送入，即采取统仓送风，那么炉排两端供应的空气过多，中部则相对不足；当锅炉容量较大时，为了均匀配风，还需布置两面进风。,两端少，中间多分段送风，炉排下的 风室分成4-6个小风室宽炉排采用双侧进风,（3）二次风 二次风是指不经过燃料层，而从火床上方高速喷入炉膛的若干股强烈气流。 这些气流，大部分是空气，但也有少部分锅炉采用蒸汽或烟气作为二次风。 作用 可燃气体与空气的混合作用 辅助着火作用 调节风量的作用,（4） 炉拱 指突出于炉膛内部，且墙面向下的那部分倾斜或水平的炉墙。 前拱、中拱、后拱 加强炉内气流的混合

18、； 合理组织炉内的热辐射和热烟气流动。,（5）链条炉排锅炉对煤质要求 结焦性 结焦性强，燃料表面板结成块，增加床层阻力，空气流通困难，影响煤的燃烧和燃尽；水分、灰分和灰熔点 水分过高，使着火推迟，燃尽困难，排烟损失增大； 水分过低，使飞灰和漏煤量增加，相应的q4损失也增大； 灰分过高，使焦炭裹灰严重,不易燃尽； 灰熔点低，易使熔渣阻塞通风孔，破坏燃烧过程。颗粒度分布 颗粒度影响煤层通风的均匀性、漏煤量和煤的燃尽。 GB/T18342-2001链条炉排锅炉用煤技术条件中规定：链条炉排锅炉级用煤颗粒度为625mm，限下率小于30%；链条炉排锅炉级用煤颗粒度小于50mm时，小于6mm的细煤粉含量不大

19、于30%；颗粒度小于30mm时，小于3mm的细煤粉含量不大于30%。,（6）链条炉排燃烧调整 燃烧调整原则 链条炉的燃烧调整是对给煤量和送风量进行必要的调整，以适应煤种和负荷的变化并获得良好的燃烧工况，保证锅炉燃烧的经济性及安全性。 调整的手段主要有炉排速度、煤层厚度及各风室的风门开度等。 炉排速度的调整 炉排速度不但要与负荷相适应，还要与燃煤的着火特性有关。挥发分 低的煤，不容易着火，因此，炉排速度应采用慢速，以保证着火。挥发分 高的煤，炉排速度应采用快速，炉排速度过慢会使着火点过于靠前，以致 烧坏煤闸门。,煤层厚度调整 链条炉的煤层厚度主要根据燃料的种类、特性和颗粒度进行调整。煤层不宜太厚

20、，否则将造成着火推迟，炉排的有效长度缩短，煤层阻力增大。煤层过薄，火床蓄热量小，温度也偏低，对燃烧及燃尽均不利。一般建议煤层厚度控制在60 160mm左右。 挥发分高又宜结渣的烟煤 采用薄煤层，可在60120mm之间进行调整。 不粘结的烟煤 煤层厚度一般控制在80140mm之间，这样 炉排速度相应稍慢一些。 挥发分少的贫煤和无烟煤 一般可在100160mm之间调整，调整原则 是 “厚煤层，慢送煤”。 高水分、高灰分的劣质煤 应采用“厚煤层，慢送煤”的调整原则。,配风的调整 a.分段送风 b.合理使用二次风 负荷增大及细煤屑增多时，悬浮燃烧的煤粉增加，二次风量加大 负荷降低时，由于炉膛温度较低，

21、二次风量应当减少甚至全部关闭 c.控制炉膛出口过剩空气系数 过剩空气系数过大会加大排烟热损失q2，过小会加大化学和机械 不完全燃烧热损失q3、q4。,2、室燃燃烧 又称悬浮燃烧，它没有炉排，燃料悬浮在炉室空间燃烧。它不仅可燃用固体燃料，也可燃用液体或气体燃料。固体燃料必需先制成粉末状喷入炉内方能进行燃烧。室燃炉当燃料喷入炉内立即着火燃烧，燃烧及烧尽阶段很难区分。 粉状、雾状、气态 煤粉炉、燃油炉及燃气炉。,3、流化燃烧 也称沸腾燃烧。是指固体燃料颗粒在气体作用下变成流化状态燃烧的过程。 固体颗粒 流化床锅炉特点 1）几乎能适应各种不同品质的煤 2）燃烧效率高 3）NOX低污染物排放 4）流化层

22、内埋管受热面吸热强烈,a）固定床 b）鼓泡床 c）湍流床 d）循环床,第三节 锅炉工质一、水汽性质1.水的性质1）水是无色、无味、透明和无嗅的液体。纯水是由氢和氧两种元素化合而 成的，其分子式是H2O。2）水有三态，随着温度的不同，水会呈现液态（水）、气态（水蒸气）和固 态（冰）三种形态。它们之间能够互相转化。锅炉中的水是通过加热沸腾 蒸发而形成蒸汽的。3) 水的内部向任何方向都有压力,在同一深度,对各个方向的压力都相等,深 度增加,压力也增加。4）水的比热容为4.19kJ/(kg)，较其他液体大。即一定质量的水当温度升高 时吸收的热量，比其他液体在相同情况下所吸收的热量多。5）水在一定温度下

23、，温度越高，气体的溶解度就越小，当水在0.020.025MPa 下加热到沸点温度时，水中的各种溶解气体能分离出来。,2. 水蒸汽的性质 水由液态转化为汽态的过程称为汽化。汽化是通过蒸发或沸腾两种方法进行的。蒸发是水在自由表面上缓慢地汽化，在任何温度下都在持续进行。沸腾是水在表面和内部同时进行剧烈地汽化，只有当温度达到沸点温度时才会进行。 饱和温度（沸点）：在一定的压力下，水被加热，温度逐渐升高，当达到该压力下水开始沸腾时的温度。 饱和温度状态下的水称为饱和水。 1kg的水由0加热至饱和温度，所吸收的热量称为水的液体热。 水达到饱和温度后，继续加热，水便开始汽化，水温不再升高，所加入的热量使部分

24、水转化为蒸汽，所生成蒸汽的温度仍维持饱和温度，该蒸汽叫饱和蒸汽。 使lkg饱和水完全汽化为饱和蒸汽所需的热量称为汽化潜热。 饱和蒸汽中会带有少量的水份，是蒸汽和水的混合物，一般称为湿蒸汽。 饱和蒸汽中含水份的重量百分数称为湿度， 在等压下继续加热饱和蒸汽，蒸汽温度便会逐渐升高，这种温度高于饱和温度的蒸汽叫过热蒸汽。,3.水的定压加热与汽化 三个阶段：液体加热阶段、汽化阶段、过热阶段。 五种状态：未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽。,定压下的水蒸汽产生过程,4.水的临界参数 水的饱和压力与饱和温度是单值函数关系。随着压力增高，与之相对应的饱和温度也升高，不同饱和压力下的汽化潜热也

25、是不同的。随着压力的增高，汽化潜热逐渐减少。当压力达到22.12MPa（称为临界压力）时，汽化潜热为零，水的汽化阶段缩为一点。此时的温度374.15则称为临界温度。在临界压力以上，水和汽的差别消失。水的临界参数 压力：22.12MPa 温度：374.15 焓： 2095.2 kJ/kg 熵： 4.4237 kJ/(kg K ) 比容：0.003147 m3/kg 汽化潜热：0,二、有机热载体 是一种有机化合物，通常呈油状液体，因用作传热介质，故也称导热油，也叫热媒油。1、矿物油型导热油 是以石油高温裂解过程或催化过程生产的馏分油产品作为基础油,经过深度加工,加入清净分散剂和抗氧剂等添加剂精制而

26、成。 矿物油型导热油原料来源比较丰富,价格便宜,制造工艺简单,无毒无味,常温下不易氧化,使用温度可达液相340。2、合成油型导热油 是以化工和石油化工产品为原料,基体油为一种以上,经有机合成工艺制得。这类产品加工复杂,成本较高,使用温度较高,热稳定性也较好。 导热油具有较高的沸点,可以在很低的饱和压力下被加热到较高的工作温度,达到液相340或气相400,并有较好的热稳定性,一般不腐蚀金属设备,黏度不大,泵输送性能好,已被广泛用于作为传递热量的中间媒介。,三、锅炉水循环 锅筒、下降管、下集箱及水冷壁管组成了一个循环回路, 水在循环回路里连续不断地流动，称为锅炉水循环。,蒸汽锅炉水循环,1、自然循

27、环锅炉 锅炉具有锅筒，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。,特点：1、随着锅炉容量增大、压力增大，使密 度差减小，则水循环的动力压头减小，到一定时，必须放弃自然保护循环而采用强制循环；2、锅筒质量大，金属耗量多，运输、安装比较困难；3、由于锅筒壁较厚而产生较大的筒壁温差，限制了锅炉的起停速度；4、锅筒的蓄热和蓄水能力较大，自动调节要求低；5、给水带入的盐分可通过排污除掉，对水处理的要求也较低。,2、强制循环锅炉 也称辅助循环锅炉。具有锅筒和循环泵，利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头建立工质循环。只能在临界压力以下应用。,直流锅炉1省煤器；2螺旋水冷壁；3垂直

28、水冷壁；4屏式过热器； 5汽水分离器；6末级过热器； 7一级过热器,3、直流锅炉 无锅筒，依靠给水泵压力，使给水顺序通过省煤器、蒸发受热面(水冷壁)等,全部变为蒸气的锅炉。适用于高压、超高压、亚临界压力、超临界压力锅炉。 特点： 1、循环倍率为1.0； 2、蒸发受热面的布置比较自由。 适用于各种压力； 3、给水品质（无锅筒排污）及 自动调节要求高； 4、蒸发受热面阻力比较大，给 水泵耗电大。,4、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。 特点： 解决了直流锅炉低负荷运行时，水冷壁中因工质流量降低导致管子冷却不足和水动力不

29、稳定的问题。,第四节 传热学基础 传热是指热量从一个物体传到另一个物体，或从物体的这一部分传到另一部分的过程。一、热传导 直接接触的两个物体，或同一物体相邻两部分间所发生的热传递现象叫热传导，简称导热。,式中,Q 热流量,kJ/h 导热系数kJ/(m h ) F 传热面面积,m2;tb1、tb2 导热体两侧的温度, ； 导热体的厚度,m；,一般说来，气体的导热系数最小，液体次之，金属材料最大。非金属材料则视用途不同而在较大的范围内变动，如建筑材料和隔热材料的导热系数就很小，水垢尤其是灰垢等的更小。,二、热对流 依靠液体或气体本身的流动来传递热量的过程叫作对流传热。 锅炉受热面外侧受到流动烟气的

30、冲刷使热量从烟气传递到受热面外侧，及锅炉内侧水(或蒸汽)的流动使热量从内壁传递给水（或蒸汽）的过程都属于对流传热。 Q = t F 式中 Q 对流传热量，kJ/h； 对流传热系数,kJ/(m2h)； t 流体和固体壁面间的温度差,； F 传热面积,m2。,三、热辐射 由热物体本身直接向周围发射热量的过程叫热辐射，简称辐射。 任何物体只要温度高于绝对零度，就能不断地以电磁波的形式向四面八方发射能量，这就是热辐射的实质。与此同时，物体又能不断地吸收其他物体发出的部分辐射能，从而实现了能量的转移，称辐射换热。 斯蒂芬-玻尔兹曼定律,q 物体辐射力，kJ/m2 h；C 辐射系数，kJ/m2 h K4；

31、T 辐射物体的绝对温度，K。,式中,第五节 锅炉结构一、锅炉本体,1、锅筒 锅筒的作用是汇集、贮存、净化蒸汽和补充给水。热水锅炉锅筒内全部盛装的是热水，而蒸汽锅炉锅筒盛装的是热水和蒸汽。单锅筒的蒸汽锅炉，锅筒下部全是热水，锅筒上部为蒸汽空间；双锅筒的蒸汽锅炉，下锅筒全是热水，上锅筒下部为热水，上部为蒸汽空间。,2、水冷壁管 水冷壁管是布置在炉膛四周的、管内流动介质一般为水或汽水两相混合物的受热面。管内工质一般向上流动，因而水冷壁也称上升管。 其主要作用是吸收炉膛内的辐射热，同时可以减少熔渣和高温烟气对炉墙的冲刷，降低炉墙温度。,3、对流管束 对流管束是锅炉的对流受热面，布置在上、下锅筒之间的密

32、集管束。管束与锅筒可以是胀接，也可以是焊接。管内的水及汽水混合物自然循环流动，受热强的管子为上升管，受热弱的管子为下降管。 大多数水管锅炉在炉膛以外的区域布置对流管束，以保证足够的受热面，吸收高温烟气的热量。,（a）顺排； （b）错排,4、烟管、火管 烟管是指烟气在管内流动的受热面, 是锅炉的对流受热面，吸收高温烟气的热量。5、下降管 下降管的作用是把锅筒里的水输送到下集箱，使受热面管子有足够的循环水量，以保证可靠的运行。下降管必须采取绝热措施。6、集箱 集箱的作用是汇集、分配锅水，保证各受热面管子可靠的供水或汇集各管子的水或汽水混合物。,7、过热器与再热器 过热器的作用：将饱和蒸汽加热成过热

33、蒸汽，增加蒸汽的做功能力。 再热器的作用：将汽轮机高压缸的排汽再一次加热，使其温度与过热蒸汽相近，然后再送到中、低压缸做功。 过热器、再热器一般布置在高温烟道，管外烟气及管内工质温度高、蒸汽的换热系数小，冷却能力差，其壁温是锅炉受热面中最高的。易发生管壁超温、管间工质热偏差及高温腐蚀。,立式蒸汽过热器 1-锅筒；2-进口集箱；3-蛇形管 ；4-中间集箱；5-出口集箱；6-夹紧箍；,卧式过热器,8、省煤器 省煤器是布置在锅炉尾部烟道内的对流受热面。作用是吸收低温烟气中的热量，提高锅炉给水温度，降低排烟温度，从而提高锅炉热效率，节省燃料。 分为铸铁省煤器和钢管省煤器两种。,铸铁省煤器,钢管省煤器1

34、-集箱；2-蛇形管；3-空心支持梁；4-支架,9、空气预热器 提高送风温度，有利于燃料着火和提高炉膛温度，强化燃烧，减少化学和机械不完全燃烧损失；降低排烟温度，同时也使烟气余热得到充分利用，减少了排烟热损失。 管式、板式和回转式。,管式空气预热器图1-管子；2-上管板；3-膨胀节；4-空气连通罩； 5-中间管板；6-下管板；7-构架；8-框架；,二、燃烧设备 能够将燃料在炉膛内充分燃烧，最大限度地释放出燃料的热量，供锅炉受热面充分吸收。,燃烧设备性能要求 a.能够保证燃料良好燃烧的性能； b.能够根据锅炉负荷变化对燃烧进行调节的 性能； c.能够方便司炉操作和减轻司炉劳动强度； d.应具有金属

35、消耗量低，在运行中耗能低； e.能够在运行中起到消烟除尘作用。,1、固定炉排 固定炉排通常由条状炉条组成，用普通铸铁或耐热铸铁制成。特点 着火条件优越； 燃烧时间充足； 煤种适用性强; 燃烧呈周期性的变化、冒黑烟； 劳动强度大； 适用于小容量锅炉。,2、双层炉排 炉排在炉膛内布置上、下两层。上层炉排一般由直径5176mm的钢管组成水冷炉排，管子间隙约25mm。炉排前低后高与水平倾斜10 15。特点 燃烧充分，q4比固定炉排低； 利于结焦性的煤； 飞灰含量低； 着火条件较差； 着火和燃烧过程缓慢； 煤种适应范围较窄。,3、链条炉排 链带式、横梁式、鳞片式。,4、往复炉排 由固定炉排片、活动炉排片

36、、传动机构和往复机构等部分组成。特点 金属耗量低; 适用劣质煤； 炉排着火性能好，燃烧效率高； 漏煤量大； 各风室之间易串风； 炉排片的使用寿命低。,布风装置结构,5、流化床 由风道、风室和布风板所组成。布风板则包括花板、风帽和隔热层。鼓风机通过风道将空气送入风室，风室起着稳压和预分流的作用，把空气均匀地送入风帽，然后空气从风帽小孔喷出。,特点 热效率高，与煤粉相近， 煤种适应性广； SOX、NOX排放量小； 负荷调节比例大而且快； 电耗高； 炉内受热面磨损大； 飞灰量大。,6、燃烧器 将燃料与燃烧所需空气按一定的比例、速度和混合方式经喷口送入炉膛保证燃料与空气充分混合、及时着火、稳定燃烧和燃

37、尽，燃烧效率高。特点： 较好的燃料适应性和负荷调节范围； 减少NOX的生成，减少对环境的污染； 结构简单，流动阻力较小。 直流式燃烧器 旋流式燃烧器,三、典型锅炉结构,1、LSC型锅炉,2、DZL型水火管锅炉,3、DHL型锅炉,4、SZW型锅炉,5、SHL型锅炉,6、角管式锅炉 锅炉的下降管布置在四个角上，它不仅作为水循环通道，而且还是锅炉支撑框架的一部分，所以这种锅炉被称为角管锅炉。,特点：在锅炉的前后有四根大直径下降管，前两根同时支撑锅筒。下降管下部与所有受热面的下集箱连接。汽水混合物从受热面进入上集箱，并在上集箱里发生汽水预分离。蒸汽经汽管进入锅筒上部的汽空间，而一部分分离出来的水经锅筒

38、和前下降管进行循环；另一部分水则经后下降管直接供给那些远离锅筒的蒸发受热面。一般经过锅筒的水仅占整个循环量的40%-60%。,外循环：物料在炉膛外通过旋风分离器捕捉并经返料装置被送回的循环过程,7、循环流化床锅炉,内循环：物料在炉膛内的循环,8、WNS型燃油（气）锅炉,卧室内燃干背式锅炉主要由锅壳、炉胆、前后管板、烟火管等主要部件组成。 烟气流程是燃油在炉胆内燃烧产生烟气，从炉胆前面进入后面，然后又从炉胆后管板与后烟箱间折转。进入火管，从火管后管板处到前管板处，在前烟箱处再折转进入烟管，流入后管板处，汇集在后烟箱后从烟囱排出。 具有结构简单，操作方便，运行稳定，对水质要求不高等特点。,干背式,湿背式,直流锅炉是指靠给水泵压力，使给水顺序通过省煤器、蒸发受热面(水冷壁)、过热器并全部变为过热蒸气的锅炉。 由于给水在进入锅炉后，水的加热、蒸发和水蒸气的过热，都是在受热面中连续进行的，不需要在加热中途进行汽水分离。因此，它没有自然循环锅炉的汽包。在省煤器受热面、蒸发受热面和过热器受热面之间没有固定的分界点，随锅炉负荷变动而变动。,