煤粉锅炉设备原理

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1、煤粉锅炉设备原理目录第一节概述第二节燃料特性第三节煤的燃烧计算和锅炉机组的热平衡第四节制粉系统第五节燃烧设备第六节蒸发系统与水循环第七节过热器和再热器第八节省煤器和空气预热器第九节超临界锅炉特点共87页将燃料的化学能能转变成工质的热能，生产规定参数和品质的工质的设备称为锅炉。锅炉的燃烧设备为燃料提供良好的燃烧条件，以求能把燃料的化学能最大限度地释放出来并转化为热能，再利用换热装置利用烟气的热量把工质水加热成为热水或蒸汽。锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的

2、热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称为锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业等。用于发电的锅炉称为电站锅炉。第一节概述一、锅炉的发展1720年，英国人海科（Haycock）首先发明了锅炉。这时的锅炉和开水壶没有多大区别，即在金属锅壳里充满水，在底部加热。锅炉结构如图2-1所示。图2-11720年Haycock锅炉18世纪上半叶，英国煤矿使用的蒸汽机，包括瓦特发明的初期

3、蒸汽机在内，所用的蒸汽压力等于大气压力。18世纪下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0.8MPa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，在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。1804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。一些火管装在锅壳中，

4、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。图2-2为早期的火管锅炉。早期的这两种锅炉都是对装有大量饱和水的容器直接加热，存在引起灾难性的爆炸的危险。尤其是火管锅炉，燃料在相对密封的小空间里燃烧，爆炸危险更大。这种危险几乎危及工业的继续发展。火管锅炉被逐渐淘汰。共87页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

5、圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管，直水管锅炉的压力和容量都受到限制。图2-3为水管锅炉结构。图2-21804年的Trevithick火管锅炉图2-3水管锅炉二十世纪初期，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。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用，以及锅筒内部汽、水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。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、

6、下降管路中因受热情况不同，造成密度差而产生自然流动。在发展自然循环锅炉的同时，从1930年代开始应用直流锅炉，1940年代开始应用控制循环锅炉。共87页控制循环锅炉又称强制循环锅炉，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。直流锅炉中没有锅筒，给水由给水泵送入省煤器，经水冷壁和过热器等受热面，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锅筒，可以采用小直径管子作受热面，可以

7、比较自由地布置受热面。随着自动控制和水处理技术的进步，它们渐趋成熟。在超临界压力时，直流锅炉是唯一可以采用的一种锅炉，1970年代投产的27MPa压力配1300MW发电机组仍然是目前世界上最大的单台容量机组，为双轴机组，共有9台，均在美国。单轴机组最大容量为1200MW，全世界仅有1台，在俄罗斯投运。后来又发展了由控制循环锅炉和直流锅炉结合而成的复合循环锅炉。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型来适应不同燃料的燃烧特点，而且还要提高燃烧效率以节约能源。此外，炉膛和燃烧设备的技术改进还要求尽量减少锅炉排烟

8、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。直