锅炉原理第1章绪论
锅炉原理窦文宇版上
电站锅炉概述
锅炉的分类Ⅵ
U型
塔型
按
箱型
整 T型 电站锅炉
体
外 U型
形
N型
L型
D型 工业锅炉
A型
中 国 特 种 设 备 检 测 研 第究2院6页/共49页
电站锅炉概述
露天
电站锅炉
按
半露天
锅
炉
室内
房 型
地下
工业锅炉
式
洞内
按
快装锅炉
小型锅炉
锅
炉
出
组装锅炉
厂 型
电站锅炉
式
散装锅炉
中 国 特 种 设 备 检 测 研 第究2院7页/共49页
发展趋势：SC超临界 USC超超临界（仅2004年1月至 2005年底，国家新核准和开工的火电项目达12840.40万千 瓦，其中，300MW级以上的电站锅炉256台，600MW及 以上机组电站锅炉129台，参数多为超临界，部分为超超 临界）
2010年前预计建造：600MW超临界机组约150多台， 660MW超超临界机组14台，1000MW超超临界机组42台；
313
110753
205
41850
343
39798.7
375
19491.2
472
12175.3
980
12470.0
1296
7930.4
3984
244468.6
中 国 特 种 设 备 检 测 研 第究1院2页/共49页
电站锅炉概述
2002年至今，火力发电井喷式发展（截止到2005年底，全 国共有在役电站锅炉为7983台，其中，300MW以上的电 站锅炉为394台，600MW及以上机组电站锅炉43台）
锅炉原理精品课程
锅炉原理精品课程第一章：锅炉基本概念和分类1.1 锅炉的定义及作用锅炉是一种将液体（水）加热转化为蒸汽或热水的设备，常用于供暖、发电和工业生产等领域。
它能够通过燃烧燃料释放的热能，将水加热到饱和温度或超饱和温度，从而产生蒸汽或热水供应给其他设备或系统使用。
1.2 锅炉的分类及特点根据工作原理和结构特点，锅炉可分为循环流化床锅炉、流化床锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等多种类型。
不同类型的锅炉在燃料、热效率、使用环境等方面有着各自的特点。
第二章：燃烧过程及燃料选择2.1 燃烧过程及要素燃烧是指燃料与氧气在适当的温度和压力条件下发生的氧化反应。
燃烧过程包括点火、燃烧和燃尽三个阶段。
点火是指将燃料加热到其自燃温度，使其自行燃烧；燃烧是指燃料与氧气在一定的温度和压力下发生氧化反应，释放出热能；燃尽是指燃料完全燃烧，生成二氧化碳和水等无害物质。
2.2 燃料的选择原则在选择锅炉燃料时，需要考虑燃料的能量密度、供应可靠性、环境影响、成本等因素。
常用的锅炉燃料包括燃煤、燃油、天然气、生物质等。
不同燃料的选择应根据实际情况进行综合考量。
第三章：锅炉热传递和热效率3.1 热传递的基本原理锅炉中的热传递主要通过辐射、对流和传导三种方式进行。
辐射是指热能以电磁波的形式传递；对流是指热能通过液体或气体的流动传递；传导是指热能通过物质内部分子之间的碰撞传递。
3.2 热效率的计算和提高锅炉的热效率是指燃料转化为有效热量的比例，通常以百分比表示。
提高锅炉的热效率可以通过改善燃烧过程、优化锅炉结构、加强热传递等方式实现。
合理选择锅炉燃料、提高燃料的利用率、改善烟气排放等措施也能有效提高锅炉的热效率。
第四章：锅炉控制及安全保护4.1 锅炉控制系统锅炉控制系统包括自动控制、调节和保护等功能。
自动控制系统能够根据锅炉负荷和运行状态自动调节燃料供给、风量、水位等参数，以实现稳定的锅炉运行。
调节系统能够根据负荷变化及时调整锅炉运行参数，以满足不同负荷的需求。
锅炉原理复习资料
锅炉原理第一章 绪论一、锅炉的组成1.主体：锅+炉。
（汽包、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空气预热器、燃烧器、及其连接管道、构架、炉墙组成的整体。
）2.辅助：燃料供应系统、煤粉制备系统、给水系统、通风系统、出灰除尘系统、水处理系统、测量及控制系统、脱硫系统、脱硝系统。
<考点：判断设备归属>二、工作原理1.汽水系统：2.燃烧系统：三、锅炉的分类1、按用途分：电站锅炉、工业锅炉（pmax=2.45MPa 、65t/h)、热水锅炉。
2、按容量分目前分：大（>300MW 、1000t/h ）；中（50－100MW 、220－410t/h ）；小（<50MW 、220t/h ）。
3、按锅炉蒸汽压力分（见p.4）（表压）：低压（<2.45MPa ）——工业锅炉；中压（2.94－4.9MPa ）；高压（7.84－10.8MPa ）；超高压（11.8－14.7MPa ）；亚临界压力（15.7－19.6）（> 300MW ）；超临界压力（绝对压力>临界压力22.1MPa ）（>300MW ）。
4、按锅炉燃烧方式分：层燃炉——链条炉（p.5）；室燃炉——煤粉锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉；流化床（沸腾炉）——FBC （第一代鼓泡床）、CFBC （第二代）（p.6，7）。
5、按蒸发受热面内工质流动方式分：自然循环锅炉——靠水和汽水混合物比重差循环；强制循环锅炉——靠循环泵的压头进行循环（下降管中；直流锅炉——靠给水泵压头一次产汽。
复合循环锅炉——直流炉+强制炉 。
6、按锅炉排渣的相态分：固态排渣；液态排渣。
7、按锅炉燃烧室内压力分（炉膛出口烟气静压）：负压燃烧锅炉（<大气压力）；压力燃烧锅炉（>大气压力）；微正压燃烧锅炉（1.96－4.92MPa ＝200－500mmH2O ）。
第二章 锅炉受热面一、锅炉受热面的组成汽水系统（水冷壁；过热器；再热器；省煤器）；风烟系统（空气预热器）。
《锅炉原理》讲稿PPT
1、炉膛
其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器和外置流化床热交换器。虽然外置流化床热交换器的采用使这种锅炉略显复杂，但也使这种锅炉的床温调节更加简便，过热器/再热器的布置更为灵活。目前这种循环流化床锅炉最大容量的锅炉是法国阿尔斯通斯登工业公司制造的，装在普罗旺斯电厂配250MW机组的700t/h亚临界压力循环流化床锅炉。
35吨链条炉
35吨煤粉炉
锅炉三大系统：
1）燃烧供给系统 2）汽水系统 3）空气、烟气系统
1-2锅炉的参数
一、锅炉容量（额定蒸发量） 锅炉在设计蒸汽参数和保证效率下最大连续蒸发量。Kg/s t/h 二、蒸汽参数 锅炉出口处蒸汽压力（MP)和温度（℃） 三、给水温度 进省煤器的给水温度。 动力中压锅炉给水温度：150 ℃或170 ℃ 动力高压锅炉给水温度：215℃ 动力亚临界锅炉给水温度：260 ℃ （表1-1参数）
二.经济性指标
1.锅炉效率：锅炉的有效利用热量与输入热量的百分比. ηgl=Q1/Qr×100% (30万机组,设计效率92%,保证效率89%,一般为90%) 2.钢材使用率 锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材吨数. 2.5-5t/t/h
§1-5 锅炉发展的趋势
发展趋势： 1、大容量：容量增大一倍,每t/h的金属用量减少5~20%。 2、高参数：参数提高一档,经济性提高2%. 3、再热机组：一次再热,提高经济性4~5%. 目前我国多采用亚临界压力,温度多采用540℃,主要是考虑设备工作的可靠性.
§1-6工业锅炉型号表示方法
按照标准规定方法编制： △△ △ ××－××／××－× （1）（2）(3) (4) (5) (6) （1）：总体型式代号 （2）：燃烧设备代号 （3）：额定热功率或额定蒸发量 （4）：额定争气压力或允许工作压力 （5）：过热蒸汽温度或出/进水温度 （6）：燃料种类代号
锅炉原理第一章
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
Ebeltoft Town, Denmark
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
Palm Springs, CA, USA. >1000 sets
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
风电场
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
草原上的风电机
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
（图）（位于美国加利福尼亚州巴斯托附近沙漠地区的 太阳能发电厂，完成于 1982 年 4月，是世界上第一座示 范性太阳能发电厂，投资1.1415亿美元，总装机容量为 1.08万千瓦。它采用了由1818块能自动跟踪太阳的日光 反射镜，将日光反射到中央日光集中塔上。）
包括太阳能、风能、海洋能、地热 能、生物质能、核能等。
(1)太阳能：
太阳不断地进行将氢变为氦的核聚变反应。
虽然地球获得的太阳能，只是太阳辐射能 量的极少部分，但其数量已足够巨大。
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
太阳能的利用方式，有直接利用太阳热能 水加热、蒸发、蒸馏的装置；有将其转化 为电能的太阳能电池； 有光一化学转换的化学蓄热方法。 太阳能安全、清洁，又取之不尽，但目前 的问题是装置成本太高。
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
新能源： 由于技术、经济的限制，尚未大规模开 发利用的资源，如太阳能、地热能、海 洋能、生物质能、核聚变等。 新能源不仅数量巨大，种类繁多，而且 使用清洁，不易污染环境；又因它们(除 核能外)消耗与补充速度可以持平，故又 称连续性能源，或可再生能源。水能也 属此类。
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
电站锅炉原理-第1讲第一章a
220～250 250～280 260～290 270～290
420； 670 1025；1000 1025；2008 1900；1650
125；200 300
300；600 600
第三节 锅炉分类
•按锅炉的用途分类 1）电站锅炉。锅炉产生的蒸汽主要用于发电的锅炉。 2）工业锅炉。用于工业企业生产工艺过程以及采暖和生活用的锅炉。 3）热水锅炉。用于产生热水供采暖、制冷和生活用的锅炉。 •按锅炉容量分类 按照锅炉容量的大小，锅炉有大、中、小型之分，但它们之间没有固 定、明确的分界、随着我国电力工业的发展，电站锅炉容量不断增大， 大中小型锅炉的分界容量便不断变化，按当前情况来看，发电功率等于 或大于300MW的锅炉才算是大型锅炉。 •按锅炉的蒸汽压力分类 1)低压锅炉[出口蒸汽压力（表压）不大于2.45MPa] 2)中压锅炉（表压为2.94~4.90MPa）， 3)高压锅炉（表压为7.84~10.8MPa）， 4)超高压锅炉（表压为11.8~14.7MPa）， 5)亚临界压力锅炉（表压为15.7~19.6MPa）， 6)超临界压力锅炉（绝对压力超过临界压力22.1MPa）。 •按锅炉的燃烧方式分类 1)火床燃烧方式: 固体燃料以一定厚度分布在炉排上进行燃烧的方式 2)火室燃烧方式: 燃料以粉状、雾状或气态随同空气喷入炉膛中进行燃 烧的方式
水
水
水
汽水混合物
汽水混合物
①
饱和蒸汽
过热蒸汽
排汽
再热蒸汽
过热器
汽轮机高压缸 再热器
汽轮机低压缸
电站煤粉锅炉机组部件框图
锅炉机组
锅炉本体
辅助设备
原煤斗1、给煤机2、 磨煤机3、排粉风机18、 排渣装置19、送风机 20、除尘器21、引风 机22、烟囱23
锅炉原理-第一章绪论ppt课件
什么是锅炉？
济锅YG-130/9.8-M循环流化床锅炉
什么是锅炉？
济锅YG-600/9.8-M循环流化床锅炉
什么是锅炉？
泰锅DZL(单锅筒纵置式链条炉排)锅炉
什么是锅炉？
泰锅SZL(双锅筒纵置式链条炉排)锅炉
什么是锅炉？
泰锅WNS（卧式内燃室燃）燃油燃气锅炉
什么是锅炉？
立 式 开 水 炉
锅炉分为哪些种类？
燃烧方式 层燃炉（火床炉）：燃料在炉排上形成均匀的、有 一定厚度的燃料层进行燃烧。层燃炉炉排主要有：链 条炉排、振动炉排、往复推饲炉排、固定炉排等。 室燃炉：通过燃烧器保证燃料与空气进入炉膛（燃 烧室）时充分混合、及时着火和稳定燃烧。主要有： 煤粉炉、燃油燃气锅炉。 旋风炉
锅炉是如何工作的？
煤、风、烟系统
冷空气 烟气 烟气 烟气
烟囱 空气预热器
（二次风）
原煤
引风机
除尘器
细微灰粒
灰渣沟
排粉风机
（一次风） 烟气 烟气
给煤机
磨煤机
风、粉
燃烧器
炉膛
水平烟道
尾部烟道
原煤
风、粉 未燃煤粒 灰渣
灰渣
灰渣
灰渣沟
未燃煤粒
排渣装置
未燃煤粒
冷灰斗
锅炉是如何工作的？
汽 水 系 统
汽机主凝结水 水 水 汽水混合物
水定压汽化过程的T-s图
当温度大于临界温度时，不论压力多大，再也不能 使蒸汽液化。
什么是锅炉？
东锅1000MW超超临界直流锅炉-邹县电厂
什么是锅炉？
哈锅330MW亚临界自然循环锅炉-巴西某电 厂
什么是锅炉？
哈锅330MW亚临界自然循环锅炉
锅炉题和答案
第一章：绪论1、计算1台1025t/h 亚临界压力自然循环锅炉的年耗煤量、灰渣排放量。
已知，锅炉每年的运行小时数为6000h ，每小时耗煤128t ，煤的收到基灰分为A ar =8%。
答：解：（1）每年的煤耗量Ba=6000×128=76.8×104×8/100=6.144×104（t/a ）（2）每年的灰渣（飞灰、沉降灰、底渣之和）排放量44hz 876.810 6.14410(/)100100ar aA MB t a ==⨯⨯=⨯ 计算结果分析与讨论：（1）燃煤锅炉是一种煤炭消耗量很大的发电设备。
（2）1台300MW 机组每年排放的灰渣总量达到6.144万t ，应当对电厂燃煤锅炉排放的固体废弃物进行资源化利用，以便降低对环境的污染。
2、分析煤粉炉传热过程热阻的主要构成及提高煤粉炉容量的技术瓶颈。
答：传热系数的倒数2111()()()g m h K δδδαλλλα=++++ 其中，蒸汽或者水侧的对流放热系数α2=2000~4000W/(m2•K)，烟气侧的对流放热系数α1=50~80W/(2m •K)。
导热热阻相对较小，可以忽略不计。
因此锅炉的主要热阻出现在烟气侧。
要提高锅炉的容量，必须设法增加烟气侧的对流换热系数或者受热面面积。
煤粉炉提高容量的技术瓶颈就是烟气侧对流放热系数太小。
3、分析随着锅炉容量增加，锅炉给水温度提高的原因。
答：（1）锅炉的容量越大（即蒸汽流量D 越大），水蒸气的压力就会越高。
根据水的热力学性质，压力越高，水的饱和温度越高。
（2）为了保证水冷壁的系热量主要用于蒸发，而不是用于未饱和水的加热。
进入水冷壁的水的温度与对应压力下的饱和温度之间的差值基本上是常数。
（3）水在省煤器中吸热提高温度基本上是常数。
（4）综合分析（1）、（2），随着锅炉容量增加、水蒸气的压力就会提高。
来自省煤器出口的水与未饱和温度之间的差值等于常数，因此省煤器出口的水温会随着锅炉的容量的提高而提高，有因为水在省煤器中吸热提高温度基本上是常数，所以省煤器的入口水温，即给水温度随着锅炉容量的提高而提高。
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（2）最大连续蒸发量：在额定蒸汽参数，额定给 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1.03-1.2倍。
2. 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
MPa和蒸汽温度℃，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。 （2）额定给水温度：一般指省煤器入口处的给水 温度。
按排渣方式
锅炉类型
简要说明
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
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：层燃炉、流化床炉、室燃炉。
（3）室燃炉：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 体燃料的燃油炉和燃气炉。我国电站锅炉大多数 采用的都是煤粉燃烧方式。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。 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 的煤种适应范围较广，而且燃烧也较完全，锅炉 热效率高达90%以上。煤粉燃烧热惰性较小，燃 烧调节方便，适应负荷变化快。
6. 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 效率是减少CO2排放的主要方法。 SOx，NOx，粉尘飞灰：可通过高效除尘设备， 脱硫脱硝设备，及低NOx燃烧技术进行有效控制。
❖ 锅炉的分类
锅炉的分类根据不同的标准，可有多种分类方法：
分类方式 蒸发量
主蒸汽压力 出口工质
观看动画
电站煤粉锅炉机组框图
锅炉机组工作过程示意图
燃烧系统（煤、风、烟）
汽水系统
❖ 锅炉参数及技术、经济性指标
1. 容量：用于表征蒸汽锅炉供热能力。 2. 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t/h或kg/s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 率MW表示。 3. （1）额定蒸发量：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 发量。
（2）流化床炉：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 料控制在特殊的流化状态下燃烧，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 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 环流化床锅炉燃料适应性广，NOX生产少，脱硫 装置简单，但运行可靠性较低，经济性较差。
物态
燃料
锅炉类型
简要说明
大、中、小型 只具有相对意义，无固定分界
亚临界、超临界等 按过热器出口过热蒸汽压力分类
蒸汽锅炉 热水锅炉 燃煤锅炉
锅炉出口工质为蒸汽 锅炉出口工质为热水 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 按工质是否 在受热面 管内流动
（1）层燃炉：层燃 炉有炉排，煤块在 固定或移动的炉排 上燃烧，在燃烧过 程中燃料保持层状。
煤靠自重由炉前 煤斗落于链条炉排上， 炉排由主动链轮带动， 由前向后徐徐运动， 煤随之通过煤闸门被 带入炉内，并逐渐依 次完成预热干燥、挥 发物析出、燃烧和燃 尽各阶段，形成的灰 渣最后由装置在炉排 末端的除渣板铲落渣 斗。
可见在火力发电厂的生产过程中，存在着三种 形式的能量转换：在锅炉中燃料的化学能转变为蒸 汽的热能；在汽轮机中蒸汽的热能转变为转子的机 械能；在发电机中转子的机械能转变为电能。
因此，锅炉、汽轮机和发电机被称为火力发电 厂的三大主机。
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 质量的过热蒸汽。
3. 锅炉效率：是衡量锅炉运行经济性的主要指标。
热效率
g
Q1 100,% Qr
(11)
净效率 j Q1Q QqrQp,% (12)
燃烧效率 r 1 q 3 q 4,%(1 3 )
Q1 — 锅炉有效利用热， kJ/kg；
Qr — 锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg；
Qq — 锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg；
第一章 绪论
❖ 锅炉机组的工作过程及构成 ❖ 锅炉参数及技术、经济性指标 ❖ 锅炉的类型 ❖ 电厂锅炉发展趋势
思考：电从何而来？ N.Y
火力发电厂
三峡水电站
大 亚 湾 核 电 站
盐湖风力发电站
火电厂的生产过程
1-锅炉 2-汽轮机 3 3-发电机 4-凝汽器 5-凝结水泵 6-给水泵 7-低压加热器 8-高压加热器 9-除氧器 10-水处理设备5. 安全可ຫໍສະໝຸດ 性：是锅炉技术水平的重要标志之一。
（1）连续运行小时数两次停炉检修之间的运行小时数 （2）事故率=总运行小 事 时 故 数 停 +运 事小 故时 停数 运小时数100% （3）可用率=总运 统 行 计 小 期 时 间 数 总 +备 时 用 数 时数100%
停运 备用 运行
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 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 >5000h，可用率>90~95%，事故 率约1%。
Qp — 锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kg；
q3、q4 — 锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%
4. 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 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， 应尽可能降低锅炉钢耗量。
2. 按水循环方式分类：自然循环和强制循环锅炉
（a）自然循环 （b）控制循环 （c）直流式 1-给水泵 2-省煤器 3-汽包 4-下降管 5-联箱 6-蒸发管 7-过热器 8-循环泵
（a）自然循环 1-给水泵 2-省煤器 3-汽包 4-下降管 5-联箱 6-蒸发管 7-过热器 8-循环泵
自然循环锅炉：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 混合物之间的密度差所产生的压力差 进行循环的锅炉。 过程：水由给水泵1压送，经省煤器 2加热后进入汽包。下降管4位于炉 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 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 工质在封闭蒸发系统中循环流动。 循环倍率K：单位时间内循环水量与 系统中产生的蒸汽量之比。超高压以 上自然循环锅炉K一般为4~10.