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鍋爐概述 鍋爐:是利用燃料燃燒放出的熱量加熱工質(zhì)產(chǎn)生具有一定壓力和溫度的蒸汽設(shè)備,由“鍋”和“爐”兩大部分組成。同時(shí)為了保證鍋爐正常運(yùn)行,還必須配齊必要的附件、儀表和附屬設(shè)備。 “鍋” 是鍋爐中盛水的部分,它的作用是吸收“爐”中放出的熱量,使低溫水變成高溫水,或變成具有一定壓力和溫度的蒸汽。 “爐” 是鍋爐中燃燒燃料的部分,它的作用是燃料燃燒產(chǎn)生熱量供“鍋”吸收,一般稱為“燃燒設(shè)備”。 鍋爐的基本工作過(guò)程 鍋爐設(shè)備運(yùn)行有三個(gè)工作過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的,即燃料的燃燒過(guò)程、燃燒生成的高溫?zé)煔庀蛩畟鬟f熱能過(guò)程及蒸汽和熱水的產(chǎn)生過(guò)程。其中任何一個(gè)過(guò)程如不能正常運(yùn)行,都會(huì)影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。 煙氣流程:空氣通過(guò)一次風(fēng)機(jī)經(jīng)一次風(fēng)道至一次空氣預(yù)熱器加熱后進(jìn)入風(fēng)箱,通過(guò)進(jìn)入燃燒室參加燃燒,同時(shí)二次風(fēng)通過(guò)二次風(fēng)道進(jìn)入爐膛不同的高度參加燃燒。爐膛中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)爐膛至第二回程受熱面和對(duì)流管束,在爐膛、受熱面和對(duì)流管束完成熱交換后經(jīng)省煤器(余熱除氧器)或空氣預(yù)熱器至尾氣除塵器,由引風(fēng)機(jī)把經(jīng)過(guò)除塵器處理和脫硫過(guò)的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。 汽水流程:原水經(jīng)過(guò)化水離子交換器制成除鹽水后到除鹽水箱,用除鹽水泵把除鹽水打到除氧器,經(jīng)過(guò)除氧器熱力除氧后,再用給水泵經(jīng)給水操作臺(tái)到省煤器,而后到汽包,汽包里的水經(jīng)下降管和下集箱、水冷壁管、汽包組成循環(huán)回路在不斷循環(huán),汽包中產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)引出管到包覆管和各級(jí)過(guò)熱器,從而變成一定溫度和壓力的過(guò)熱蒸汽,最后進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)做功。 鍋爐的基本參數(shù) 1、蒸發(fā)量: 鍋爐每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量叫蒸發(fā)量t/h,符號(hào)D表示。鍋爐蒸發(fā)量有額定蒸發(fā)量、最大蒸發(fā)量和經(jīng)濟(jì)蒸發(fā)量三種。
2、壓力: 在國(guó)際單位制中的壓力單位為牛頓每平方米(N/c㎡)符號(hào)pa表示,稱為“帕斯卡”,簡(jiǎn)稱“帕”。 定義:1N的力均勻分布在1cm2面積上所形成的壓力。
3、溫度: 是表示物體冷熱溫度的物理量,從微觀上來(lái)看是說(shuō)明物體分子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的量。 4、物體的比熱: 比熱是指單位質(zhì)量物質(zhì)溫度升高(或降低)1℃時(shí)所吸收(或放出)的熱量。 5、水蒸汽: 鍋爐是產(chǎn)生水蒸汽的設(shè)備,在定壓條件下,水在鍋爐受熱產(chǎn)生水蒸汽,一般經(jīng)以下三個(gè)階段。 1)水的加熱階段 以一定溫度送入鍋爐的水,在鍋爐內(nèi)被定壓加熱升溫,當(dāng)溫度升至某一數(shù)值時(shí),水開(kāi)始沸騰,水沸騰時(shí)的溫度稱飽和溫度,其對(duì)應(yīng)的壓力稱飽和壓力。飽和溫度與飽和壓力是一一對(duì)應(yīng)的,即一個(gè)飽和溫度對(duì)應(yīng)一個(gè)飽和壓力;飽和溫度愈高,其對(duì)應(yīng)的飽和壓力亦愈高。 2)飽和蒸汽的產(chǎn)生 當(dāng)水加熱到飽和溫度后,如繼續(xù)定壓加熱則飽和水不斷產(chǎn)生飽和蒸汽,汽量增多,水量減少,直至完全汽化,在這個(gè)整個(gè)過(guò)程中,其溫度不變。 汽化潛熱:1kg飽和水在定壓下加熱至完全汽化成同溫度下的飽和蒸汽所需要的熱量,或?qū)⒋孙柡驼羝Y(jié)成同溫度下的飽和水所放出的熱量,稱汽化潛熱。汽化潛熱隨飽和壓力的變化而變化,飽和壓力愈高,則汽化潛熱愈小。 3)過(guò)熱蒸汽的產(chǎn)生 將干飽和蒸汽繼續(xù)定壓加熱,蒸汽溫度就上升而超過(guò)飽和溫度,這樣的蒸汽稱為過(guò)熱蒸汽。 傳熱學(xué)基本概念 熱量的傳遞有熱傳導(dǎo)、對(duì)流和熱輻射三種方式 1、熱傳導(dǎo):是指直接接觸的物體各部分間的熱交換過(guò)程。 2、對(duì)流換熱:是指流體(氣體、液體)流過(guò)壁面時(shí)同壁面之間產(chǎn)生的熱交換。由于溫度的不同而引起的兩物體間或一個(gè)物體內(nèi)各部分之間熱量傳遞的過(guò)程,熱或?qū)α鱾鳠帷?/p> 3、熱輻射:是通過(guò)電磁波形式傳播熱量的,其傳播速度和光速一樣。 在鍋爐運(yùn)行中,高溫?zé)煔夂退浔谑軣崦娑枷蛲廨椛錈崃?,其兩者輻射熱量的差額為水冷壁所吸收。 4、傳熱過(guò)程:在工程技術(shù)上,把熱量從熱流體通過(guò)固體壁面?zhèn)鹘o冷流體的過(guò)程稱傳熱過(guò)程,這種傳熱過(guò)程只有一種換熱方式是實(shí)現(xiàn)不了的,常是三種換熱方式的綜合。 例如,水冷壁的傳熱過(guò)程如下: 高溫?zé)煔狻瓕?duì)流換熱(輻射換熱)…管外壁…熱傳導(dǎo)…管內(nèi)壁…對(duì)流換熱…汽水混合物 鍋爐的組成和分類 1、鍋爐的組成 鍋爐設(shè)備由本體設(shè)備和輔助設(shè)備組成。 本體設(shè)備:燃燒設(shè)備、蒸發(fā)設(shè)備、對(duì)流受熱面、鍋爐墻體構(gòu)成的煙道和鋼架設(shè)備等。 輔助設(shè)備:通風(fēng)設(shè)備、給水(或油)設(shè)備、除塵(灰)設(shè)備、煙囪、安全門、水位計(jì)、壓力表等,軟化裝置、除氧器、加藥裝置等。 燃燒設(shè)備:燃燒室(爐膛)、點(diǎn)火裝置等。 蒸發(fā)設(shè)備:汽包、下降管、聯(lián)箱、上升管(水冷壁管)等。 任務(wù):將進(jìn)入鍋爐的水,在蒸發(fā)設(shè)備特定的受熱面中,不斷吸收燃料燃燒所放出的熱量,將水加熱至所處壓力下的飽和溫度,并繼續(xù)吸收熱量將飽和水蒸發(fā)成飽和蒸汽。
對(duì)流受熱面:過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等。
可分為沸騰式和非沸騰式省煤器,也可按材質(zhì)分成鋼管式省煤器和鑄鐵式省煤器。
2、鍋爐的分類
鍋爐燃料的知識(shí) 燃料是指燃燒過(guò)程中,能夠放出熱量的物質(zhì)。 1、分類:固體燃料、液體燃料和氣體燃料。 2、煤的元素分析:C、H、O、N、S、M、A 可燃成分:C、H、S 不可燃成分:O、N、M、A 水分分為:內(nèi)在水分和外在水分。 3、灰的熔融性:是指煤中灰熔點(diǎn)的高低。 影響灰熔點(diǎn)的因素:成分、介質(zhì)、濃度 4、煤的主要特征: 煤的發(fā)熱量:指1kg煤完全燃燒時(shí)所發(fā)出的熱量 高位發(fā)熱量:1kg煤完全燃燒時(shí)而生成的水蒸汽凝結(jié)成水時(shí),所放出的熱量。 低位發(fā)熱量:1kg煤完全燃燒時(shí)而生成的水蒸汽未凝結(jié)成水時(shí)所放出的熱量。 5、煤的分類: 1)無(wú)煙煤:Vr<10% 650℃~700℃ 2)煙煤:Vr10~40% 400℃~500℃ 易結(jié)渣 3)褐煤:Vr>40% 350℃~400℃ 6、燃料的燃燒: 燃燒:燃料中的可燃物質(zhì)與空氣中的氧激烈進(jìn)行放熱和發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。 燃燒具備三個(gè)條件:可燃物質(zhì)、氧化劑、著火熱源 理論空氣量:?jiǎn)挝粩?shù)量的燃料完全燃燒時(shí)所需要的空氣量Nm3/kg 實(shí)際空氣量:實(shí)際供給燃料空氣量總比理論空氣量多一些;這實(shí)際供給爐內(nèi)的空氣量叫實(shí)際空氣量。 7、煤粉的燃燒階段: 1)著火前的準(zhǔn)備階段 2)燃燒階段 3)燃盡階段 8、影響煤粉氣流著火和燃燒的因素: 1)揮發(fā)分和灰分:揮發(fā)分高著火容易,燃燒速度快。揮發(fā)分低著火難,速度慢。 2)煤粉的細(xì)度:煤粉越細(xì),表面積越大,著火時(shí)間提前。 3)爐膛的溫度:爐膛溫度高,著火時(shí)間提前,化學(xué)反應(yīng)快,燃燒迅速。 4)空氣量:空氣量多,爐膛溫度下降,對(duì)著火燃燒不利。 5)一次風(fēng)與二次風(fēng)的配合:二次風(fēng)速比一次風(fēng)速大。 6)燃燒時(shí)間。 9、迅速而完全燃燒的必要條件 1)相當(dāng)高的爐膛溫度 2)合適的空氣量 3)煤粉與空氣良好混合 4)完全的燃燒時(shí)間 10、熱平衡概念: 輸入鍋爐的熱量與輸出鍋爐的熱量相平衡即鍋爐熱平衡。 Q=q1+q2+q3+q4+q5+q6 1)q1:鍋爐有效利用熱量 2)q2排煙熱損失(最大) 3)q3:化學(xué)不完全燃燒損失 4)q4:機(jī)械不完全燃燒損失 5)q5:散熱損失 6)q6:灰渣物理熱損失 11、鍋爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)小指標(biāo): 排煙溫度、氧量值(二氧化碳值)一氧化碳值、飛灰和灰渣可燃物 鍋爐的自然水循環(huán)和排污 1、水循環(huán)原理 水和汽水混合物在鍋爐蒸發(fā)設(shè)備的循環(huán)回路中連續(xù)流動(dòng)過(guò)程稱為鍋爐的水循環(huán)。 汽水混合物在垂直圓管中流動(dòng)的狀態(tài):汽泡、汽彈、汽柱、汽霧 自然循環(huán):依靠工質(zhì)的密度差產(chǎn)生的循環(huán)流動(dòng)。 強(qiáng)制循環(huán):依靠水(循環(huán))泵,使工質(zhì)產(chǎn)生的循環(huán)流動(dòng)。 循環(huán)流速:進(jìn)入上升管入口處的水流速度 循環(huán)倍率:進(jìn)入上升管的水量與上升管的蒸發(fā)量之比 進(jìn)入上升管循環(huán)水量需要循環(huán)幾次才能全部變成蒸汽。 2、水循環(huán)故障
3、鍋爐的排污 鍋爐在運(yùn)行中排走一部分含鹽濃度大和含水渣濃度大的爐水叫鍋爐排污。 定排目的:定期排除爐水和沉淀物——水渣 連排目的:連續(xù)排除爐水中的部分鹽分;使?fàn)t水的含鹽和其他的水質(zhì)指標(biāo)保持在規(guī)定范圍內(nèi)。 鍋爐的有關(guān)附件 鍋爐四大安全附件:安全門、壓力表、水位計(jì)、操作系統(tǒng)(DCS) 1、安全門:
控制安全門的開(kāi)啟壓力低于工作安全門的開(kāi)啟壓力,它首先開(kāi)啟發(fā)出超壓信號(hào),安全門至少每年校驗(yàn)一次。
2、水位計(jì): 水位計(jì)用來(lái)監(jiān)視汽包的水位,使之不超過(guò)允許范圍。
3、吹灰器: 吹灰器的作用是:清除受熱面上的積灰,保持受熱面的清潔,以保證傳熱過(guò)程的正常運(yùn)行。
4、鍋爐的閥門:
鍋爐水處理知識(shí) 鍋爐水處理是保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié),也是提高鍋爐效率、節(jié)約燃料防止事故,延長(zhǎng)鍋爐使用壽命的重要措施。 1、水中的雜質(zhì):固態(tài)雜質(zhì):懸浮固體、膠溶固體、溶解于水中鹽類和有機(jī)質(zhì)微粒。 液態(tài)雜質(zhì):主要有油脂、工業(yè)廢液、酸液等。 氣態(tài)雜質(zhì):主要有氧氣和二氧化碳等。 2、水中雜質(zhì)對(duì)鍋爐的危害
(1)浪費(fèi)燃料 (2)增加維修費(fèi)用縮短鍋爐使用壽命 (3)影響水循環(huán) (4)影響安全運(yùn)行。
3、鍋爐水質(zhì)指標(biāo)
4、水處理方法
氣體在水中的溶解度與水的溫度有關(guān),在一定的壓力下,隨著水溫升高氣體的溶解度相應(yīng)降低。 鍋爐投運(yùn)前準(zhǔn)備工作 1、水壓試驗(yàn)
1)停止運(yùn)行一年以上需要恢復(fù)運(yùn)行時(shí)。 2)改裝或遷裝完畢后。 3)受壓部件經(jīng)重大修理或更換后。 4)新建鍋爐投運(yùn)前。
1)在受壓部件金屬壁和焊縫上沒(méi)有水珠和水霧。 2)當(dāng)降到工作壓力后,脹口不滴水珠。 3)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)殘余變形。 水位計(jì)不能進(jìn)行超壓試驗(yàn)(超壓試驗(yàn)應(yīng)保壓20分鐘),鍋爐一般六年進(jìn)行一次超壓試驗(yàn)。 2、漏風(fēng)試驗(yàn) 鍋爐機(jī)組在投產(chǎn)前或經(jīng)檢修后,應(yīng)在冷態(tài)下對(duì)燃燒室、煙道、風(fēng)道、除塵器及所有孔門是否漏風(fēng)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)。 燃燒室和煙道用正壓法和負(fù)壓法。 3、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械試運(yùn)行 軸承振幅:750r/min 0.16mm 1000r/min 0.13mm 1500r/min 0.10mm 軸承工作溫度:滑動(dòng)軸承≤70℃ 滾動(dòng)軸承≤80℃ 油溫≤60℃ 串軸2~4mm 4、烘爐:對(duì)新砌爐墻進(jìn)行烘干的過(guò)程。 5、煮爐:去除鍋爐內(nèi)壁產(chǎn)生的鐵銹、油垢和其它贓物、水垢。利用堿性溶液,較薄的鐵銹2~3kg/m3,較厚的鐵銹3~4kg/m3,鐵銹加水垢5~6kg/m3。 6、鍋爐的化學(xué)清洗
(1)沉積物水垢影響傳熱、導(dǎo)致受熱不均、局部會(huì)過(guò)熱損壞。 (2)鍋內(nèi)沉渣影響水循環(huán)、造成水循環(huán)故障。 (3)使鍋爐在運(yùn)行中出現(xiàn)沉積物下腐蝕、管壁變薄引起爆管。
7、安全門的調(diào)整與試驗(yàn) 調(diào)整方法:逐個(gè)進(jìn)行,先調(diào)整定值最高的工作安全門,后調(diào)定值壓力低的控制安全門。 鍋爐的運(yùn)行調(diào)節(jié) 1、鍋爐進(jìn)行調(diào)節(jié)的任務(wù) 1)使鍋爐蒸發(fā)量適應(yīng)外界負(fù)荷需要
2)維持正常的水位并均勻給水 3)保持正常的汽壓汽量 4)保持蒸汽品質(zhì)合格 5)維持鍋爐穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)燃燒,盡量減少熱損失,提高鍋爐效率,排放符合環(huán)保要求。 2、汽壓波動(dòng)時(shí)對(duì)水位的影響 1)會(huì)形成虛假水位:
2)汽壓變化的原因: 內(nèi)部原因:
外部原因:熱用戶的用汽量。 3、汽包的水位調(diào)節(jié) 1)汽包水位偏離正常值的危害:
2)水位變化原因(給水量大于蒸發(fā)量水位上升)
外界負(fù)荷突減:水位先下降后上升
燃燒突然減弱時(shí);水位先下降后上升
4、鍋爐的燃燒調(diào)節(jié) 1)燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)要求
2)鍋爐的結(jié)焦
(1)降低鍋爐效率 (2)降低鍋爐出力 (3)容易造成事故
(1)爐膛溫度 (2)灰中礦物質(zhì)含量 (3)管壁粗糙度 (4)運(yùn)行操作水平:
3)預(yù)防結(jié)焦的措施
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