【正文】 第二章 鍋爐的分類 電站鍋爐：大多為大容量、高參數(shù)鍋爐，火室燃燒，熱效率高，出口工質(zhì)為過熱蒸汽。 在燃煤（特別是燃褐煤）的電站鍋爐中采用分級燃燒或低溫燃燒技術(shù)，即延遲煤粉與空氣的混合或在空氣中摻煙氣以減慢燃燒,或把燃燒器分散開來抑制爐溫,不但可抑制氮氧化物生成，還能減少結(jié)渣。 這時電站鍋爐的容量也越來越大，要求燃燒設(shè)備不僅能燃燒完全，著火穩(wěn)定，運行可*，低負(fù)荷性能好，還必須減少排煙中的污染物質(zhì)。燃油鍋爐的自動化程度容易提高。60年代某些國家曾在多角形爐膛中應(yīng)用直流燃燒器的切圓燃燒方式,用以燃燒褐煤。隨著鍋爐容量增大,旋流式燃燒器的數(shù)目也開始增加,可以布置在兩側(cè)墻，也可以布置在前后墻。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下降，再轉(zhuǎn)彎上升。自第二次世界大戰(zhàn)初起，電站鍋爐幾乎全部采用室燃爐。發(fā)電機組功率超過6兆瓦時,以上這些層燃爐的爐排尺寸太大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易布置，所以20年代開始使用室燃爐，室燃爐燃燒煤粉和油。40年代出現(xiàn)了拋煤機。鏈條爐排能適應(yīng)大多數(shù)煤種，但不能燒強粘結(jié)煙煤。早期爐膛低矮，燃燒效率低。直水管鍋爐出現(xiàn)后開始采用機械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應(yīng)用。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物（硫氧化物和氮氧化物）。在鍋爐的發(fā)展過程中，燃料種類對爐膛和燃燒設(shè)備有很大的影響。后來又發(fā)展了由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復(fù)合而成的復(fù)合循環(huán)鍋爐。70年代最大的單臺輔助循環(huán)鍋爐是17兆帕壓力配1000兆瓦發(fā)電機組。發(fā)展這兩種鍋爐的目的是：縮小或不用鍋筒，可以采用小直徑管子作受熱面，可以比較自由地布置受熱面。直流鍋爐（圖6[直流鍋爐簡圖] ）中沒有鍋筒,給水由給水泵送入省煤器，經(jīng)水冷壁和過熱器等蒸發(fā)受熱面變成過熱蒸汽送往汽輪機，各部分流動阻力全由給水泵來克服。 輔助循環(huán)鍋爐又稱強制循環(huán)鍋爐(圖5[輔助循環(huán)鍋爐簡圖]),它是在自然循環(huán)鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐的同時，從30年代開始應(yīng)用直流鍋爐。50年代開始采用14兆帕左右、540～570℃的配100～200兆瓦發(fā)電機組的鍋爐；60年代開始采用配300～600兆瓦發(fā)電機組的亞臨界壓力(17～)鍋爐；70年代最大的自然循環(huán)鍋爐單臺容量已達850兆瓦。第二次世界大戰(zhàn)以后，鍋爐工業(yè)發(fā)展很快。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應(yīng)用和鍋筒內(nèi)部汽水分離元件的改進，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐（圖3 [彎水管式鍋爐發(fā)展簡圖] ）。 20世紀(jì)初期，汽輪機開始發(fā)展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。初期的水管鍋爐只用直水管，其發(fā)展見圖2 [直水管式鍋爐發(fā)展簡圖] 。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。 19世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。 火筒鍋爐和火管鍋爐合稱鍋殼鍋爐。圖1f[鍋殼式鍋爐發(fā)展簡圖] 的機車鍋爐在只有火管的鍋殼前方裝上一個包有水夾套的火箱，火箱下部裝爐排燒火，布置緊湊，蒸汽機車均用這種鍋爐。圖1e[鍋殼式鍋爐發(fā)展簡圖] 為火筒火管鍋爐，煙氣流出火筒后再流過火管，稱為蘇格蘭船用鍋爐。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐（圖1d[鍋殼式鍋爐發(fā)展簡圖] ）。隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪并對鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼（圖1a[鍋殼式鍋爐發(fā)展簡圖]）。18世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。因此，對鍋爐的材料選用、設(shè)計計算、制造和檢驗等都制訂有嚴(yán)格的法規(guī)。 鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。 船用鍋爐裝在各種船舶上，所產(chǎn)生的蒸汽用于驅(qū)動蒸汽動力機械。工業(yè)鍋爐數(shù)量甚多，需要消耗大量燃料。電站鍋爐、汽輪機和發(fā)電機是火力發(fā)電站的主機，因此電站鍋爐是生產(chǎn)電能的重要設(shè)備。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，常簡稱為鍋爐，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業(yè)。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機械能，或再通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。兗州煤業(yè)榆林能化有限公司鍋爐培訓(xùn)教材（第一版）主編：任慶偉審核：王明峰批準(zhǔn)：張士金二〇〇六年十月十二日目 錄第一部分 鍋爐基礎(chǔ)知識 1第一章 鍋爐的發(fā)展史 1第二章 鍋爐的分類 6第三章 鍋爐設(shè)備構(gòu)成及其工作過程 9第四章 鍋爐的參數(shù)與技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 15第五章 鍋爐型號 17第六章 工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu) 17第七章 電站鍋爐結(jié)構(gòu) 27第二部分 鍋爐操作部分 31第一章 鍋爐設(shè)備規(guī)范 31 31 35第二章 鍋爐輔助設(shè)備簡要特性 39 392. 刮板撈渣機 46 524. 脈沖式布袋除塵器 54 58 59第三章 鍋爐主要操作控制保護系統(tǒng) 61 612．操作臺界面 613．分級的過程畫面 624．趨勢畫面 635．機組負(fù)荷指令ULD 636．鍋爐主要輔助設(shè)備順控邏輯 667．FSSS主要設(shè)計說明 70第四章 鍋爐的啟動 運行維護及停止 781. 鍋爐的啟動 78 85 93第五章 輔助設(shè)備運行 97 97 98 101 102 104 1057 制粉系統(tǒng)運行 106第六章 鍋爐事故和故障處理 118第一部分 鍋爐基礎(chǔ)知識第一章 鍋爐的發(fā)展史 利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設(shè)備。鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所，鍋爐包括鍋和爐兩大部分。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。鍋爐也稱蒸汽發(fā)生器，是利用燃料或工業(yè)生產(chǎn)中余熱的熱能，將工質(zhì)加熱到一定溫度和壓力的換熱設(shè)備,是蒸汽動力裝置的重要組成部分。工業(yè)鍋爐是在各種工業(yè)企業(yè)中提供生產(chǎn)和供暖所需的蒸汽的必不可少的設(shè)備。利用生產(chǎn)過程中高溫廢氣作為熱源的余熱鍋爐對節(jié)能有重要作用。機車鍋爐作為蒸汽機車的主要設(shè)備尚有一定的應(yīng)用。即使是小型鍋爐，一旦發(fā)生爆炸，后果也十分嚴(yán)重。鍋爐用途廣泛，型式眾多，一般可按下列方法分類：18世紀(jì)上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。19世紀(jì)，常用的蒸汽壓力提高到 。鍋殼下方磚砌爐體中燒火。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐(圖1b[鍋殼式鍋爐發(fā)展簡圖]) )；后來加到兩個火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐（圖1c[鍋殼式鍋爐發(fā)展簡圖] ）。一些火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火（煙氣）在管內(nèi)流過。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。其形狀和尺寸可與輪船機艙配合較好，鍋爐本身也較輕，所以一直在船舶上使用。圖1g[鍋殼式鍋爐發(fā)展簡圖] 為小型立式火管鍋爐?；鹜插仩t已趨淘汰，而火筒鍋爐則仍在應(yīng)用。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。直水管鍋爐壓力和容量都受到限制。直水管鍋爐已不能滿足要求。開始是采用多鍋筒式。到30年代，已廣泛應(yīng)用2～4兆帕、385～400℃的具有水冷壁的彎水管式鍋爐配 6～12兆瓦的火電機組。40年代開始采用10兆帕、510℃左右的配50兆瓦發(fā)電機組的鍋爐。 以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán)鍋爐(圖4[自然循環(huán)鍋爐簡圖] 水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同造成密度差而產(chǎn)生自然流動。40年代開始應(yīng)用輔助循環(huán)鍋爐。在下降管系統(tǒng)內(nèi)加裝循環(huán)泵，以加強蒸發(fā)受熱面的水循環(huán)。第二次世界大戰(zhàn)以后，這兩種型式的鍋爐得到較快發(fā)展，因為當(dāng)時發(fā)電機組要求高溫高壓和大容量。隨著自動控制和水處理技術(shù)的進步，它們漸趨成熟。在超臨界壓力時，直流鍋爐是唯一可以采用的一種鍋爐，70年代最大的單臺容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發(fā)電機組。 因此，不但要求發(fā)展各種爐型來適應(yīng)不同燃料的燃燒特點，而且還要提高燃燒效率以節(jié)約能源。 早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。爐排下送風(fēng)從不分段的“統(tǒng)倉風(fēng)”發(fā)展成分段送風(fēng)。后來人們認(rèn)識到爐膛容積和結(jié)構(gòu)在燃燒中的作用，將爐膛造得較高，并采用爐和二次風(fēng)，從而提高了燃燒效率。下飼爐排也出現(xiàn)得很早，只適宜于燒優(yōu)質(zhì)煙煤。拋煤機可以配在固定火床上，也可以配在鏈條爐排上而成為拋煤機鏈條爐排。煤由磨煤機磨成煤粉后用燃燒器噴入爐膛燃燒，發(fā)電機組的容量遂不再受燃燒設(shè)備的限制。 早年制造的煤粉爐采用了Ｕ形火焰。后來又出現(xiàn)了前墻布置的旋流式燃燒器，火焰在爐膛中形成 L形火炬。1930年左右出現(xiàn)了布置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。第二次世界大戰(zhàn)后,石油價廉，許多國家廣泛采用燃油鍋爐。70年代石油提價后，許多國家又轉(zhuǎn)向利用煤炭資源。40～60年代，為了強化燃燒和減少飛灰，一度采用液態(tài)排渣煤粉爐和旋風(fēng)爐，但由于采用這種燃燒方式生成的氮氧化物太多，從70年代起已較少采用。沸騰燃燒方式屬于一種低溫燃燒，除可燃用灰分十分高的固體燃料外，還可在沸騰床中摻入石灰石用以脫硫。 工業(yè)鍋爐：用于工業(yè)生產(chǎn)和采暖，大多為低壓、低溫、小容量鍋爐，火床燃燒居多，熱效率較低；出口工質(zhì)為蒸汽的稱為蒸汽工業(yè)鍋爐，出口工質(zhì)為熱水的稱為熱水鍋爐。鍋爐體積小，重量輕。 注汽鍋爐：用于油田對稠油的注汽熱采，出口工質(zhì)一般為高壓濕蒸汽。 水管鍋爐：汽水在管內(nèi)流過，可以制成小容量，低參數(shù)鍋爐，也可制成大容量、高參數(shù)鍋爐。 自然循環(huán)鍋筒鍋爐：具有鍋筒，利用下降管和上升管中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán)，只能在臨界壓力以下應(yīng)用。具有鍋筒和循環(huán)泵，利用循環(huán)回路中的工質(zhì)密度差和循環(huán)泵壓力建立工質(zhì)循環(huán)。 低倍率循環(huán)鍋爐：具有汽水分離器和循環(huán)泵，主要*循環(huán)泵建立工質(zhì)循環(huán)，可應(yīng)用于亞臨界壓力和超臨界壓力，循環(huán)倍率低，~。 復(fù)合循環(huán)鍋爐：具有再循環(huán)泵。 低壓鍋爐 一般壓力小于 (13kgf/cm 2 ) 中壓鍋爐 一般壓力為 (39kgf/cm 2 ) 高壓鍋爐 一般壓力為 (100kgf/cm2 ) 超高壓鍋爐 一般壓力為 (140kgf/cm2 ) 亞臨界壓力鍋爐 一般壓力為 (170kgf/cm2 ) 超臨界壓力鍋爐 壓力大于 () 中國電站鍋爐的現(xiàn)行系列為:；高壓10兆帕；超高壓14兆帕；亞臨界壓力17兆帕。 火床燃燒鍋爐：主要用于工業(yè)鍋爐，其中包括固定爐排爐、倒轉(zhuǎn)爐排拋煤機爐、振動爐排爐；下飼式爐排爐和往復(fù)推飼爐排爐等。 火室燃燒鍋爐：主要用于電站鍋爐，燃用液體燃料、氣體燃料和煤粉的鍋爐均為火室燃燒鍋爐。 旋風(fēng)（沸騰）爐：送入爐排的空氣流速較高，使大粒燃煤在爐排上面的沸騰床中翻騰燃燒，小粒燃煤隨空氣上升并燃燒。多為工業(yè)鍋爐，大型循環(huán)沸騰燃燒鍋爐可用作電站鍋爐。 液體燃料鍋爐 燃用重油等液體燃料。 余熱鍋爐 利用冶金、石油化工等工業(yè)的余熱作熱源。 廢料鍋爐 利用垃圾、樹皮、廢液等作為廢料的鍋爐。 固態(tài)排渣鍋爐：燃料燃燒后生成的灰渣呈固態(tài)排出，是燃煤鍋爐的主要排渣方式。 負(fù)壓鍋爐 爐膛壓力保持負(fù)壓，有送、引風(fēng)機，是燃煤鍋爐主要型式。 增壓鍋爐 MPa ，用于蒸汽——燃氣聯(lián)合循環(huán)。 現(xiàn)代鍋筒型電站鍋爐都采用單鍋筒型式，工業(yè)鍋爐采用單鍋筒或雙鍋筒型式。工業(yè)鍋爐一般采用室內(nèi)布置，電站鍋爐主要采用室內(nèi)半露天或露天布置。第三章 鍋爐設(shè)備構(gòu)成及其工作過程 工作過程圖4[自然循環(huán)鍋爐簡圖] 和圖7[燃燒系統(tǒng)示意圖] 為 120噸／時自然循環(huán)燃煤電站鍋爐的簡圖和燃燒系統(tǒng)示意圖。煤粉由空氣攜帶通過裝在爐墻上的燃燒器送入爐膛中燃燒。鍋爐的蒸發(fā)受熱面裝在爐膛的內(nèi)壁上，組成水冷壁，吸收爐膛中高溫火焰和煙氣的輻射熱量，使?fàn)t膛出口處煙氣溫度降低到1000～1150℃。為防止鍋爐受熱面上積灰或結(jié)渣，還使用吹灰器。煙氣通過過熱器后溫度降低到 500～600℃,然后進入尾部煙道。它由很多平行的蛇形管所組成，其作用是使給水在進入鍋筒之前預(yù)先加熱，并降低排煙溫度。它的作用是使空氣在進入爐膛以前加熱到一定溫度，以改善燃燒和進一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率。水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達鍋筒中，由汽水分離裝置使水、汽分離。 在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面，送風(fēng)機將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定溫度。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒，放出大量熱量。 基本結(jié)構(gòu)鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分。鍋爐本體中兩個最主要的部件是爐膛和鍋筒。將固體燃料放在爐排上進行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒、適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐，又稱流化床爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)并強烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐。燃料在爐膛內(nèi)燃燒形成火焰和高溫?zé)煔?，所以爐膛四周的爐墻由耐高溫材料和保溫材料構(gòu)成。 爐膛的結(jié)構(gòu)、形狀、容積和高度都要保證燃料充分燃燒，并使?fàn)t膛出口的煙氣溫度降低到熔渣開始凝結(jié)的溫度以下。熔融的灰渣顆粒在觸及爐內(nèi)水冷壁管或其他構(gòu)件時會粘在上面。結(jié)渣會降低鍋爐受熱面的傳熱效果。 一般用爐膛容積熱負(fù)荷和爐膛截面熱負(fù)荷或爐排熱