培训课件发电厂基础知识资料

影响因素：汽水密度差（饱和水密度、饱和蒸汽密度、 上升管含汽率、压力），回路高度，循环回路阻力。 随着压力的提高，饱和水和饱和汽的密度差逐渐减少， 到临界压力，其密度差将为零，所以自然循环的推动力， 即运动压头也随压力提高而逐渐减弱。到达一定压力后， 所产生的运动压头就不足以维持水的自然循环，即不能 采用自然循环了。


按使用燃料可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉及燃用其 他燃料（如油页岩、垃圾、沼气等）锅炉。 按照排渣方式可分为固态排渣和液态排渣两种。 按通风方式可分为平衡通风锅炉、微正压锅炉（2～4KPa） 和增压锅炉。

锅炉蒸发受热面内工质的流动 方式 1 自然循环锅炉a 2 强制循环锅炉b 3 直流锅炉d

水循环 水及汽水混合物在炉膛水冷壁内的循环流动。 给水经省煤器进入汽包后，经由下降管和联箱分配给水 冷壁，水在水冷壁内受热产生蒸汽，形成汽水混合物又 回到汽包；分离蒸汽后的锅水又经下降管和联箱进入水 冷壁继续循环流动。水循环不畅会导致水冷壁超温爆管， 所以正常的水循环是锅护可靠运行的重要条件之一。

在直流锅炉中，蒸发受热面不构成循环，无汽水 分离问题，因此，当工作压力增高，汽水密度差 减小时，对蒸发系统工质的运动并无影响，所以 在超临界压力以上时，直流锅炉仍能可靠地工作。
由于没有汽包，又不用下降管，可节省钢材 20～ 30 ％（与汽包锅炉相比），同时，直流锅炉的制 造工艺比较简单，运输安装也比较方便。 由于没有厚壁的汽包，在启、停过程中，锅炉各 部分的加热和冷却都容易达到均匀，所以启动和 停炉的速度都比较快。冷炉点火后约 40 ～ 45min 就可供给额定压力和温度的蒸汽。 蒸发受热面可以任意布置。




由于没有汽包进行汽水分离，也就是蒸发受热面和过热器 没有中间分隔容器隔开，因此水的加热、蒸发和过热的受 热面没有固定的分界；过热汽温往往也随着负荷的变动而 波动较大。 由于没有汽包，直流锅炉的水容积及其相应的蓄热能力大 为降低，一般的为同参数汽包锅炉的50％以下。因此，直 流锅炉负荷变化比较敏感，锅炉工作压力变化速度也比较 快。若燃料、给水等供应比例失调，就不能保证产生合乎 要求的蒸汽。这就要求直流锅炉有更灵敏的调节控制手段。 由于没有汽包，直流锅炉一般不能连续排污，给水带入锅 炉的盐类，除了蒸汽带去的一部分外，其余都将沉积在受 热而管子中，因此，直流锅炉对给水品质的要求很高。


3 直流锅炉
定义：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 并全部变为过热水蒸气 的锅炉。
（ d）
1－给水泵；2－省煤器； 5－联箱；6－蒸发受热面； 7－过热器；

直流锅炉没有汽包，工质一次通过蒸发部分，即循环倍 率为 1。直流锅炉的另一特点是在省煤器、蒸发部分和 过热器之间没有固定不变的分界点，水在受热蒸发面中 全部转变为蒸汽，沿工质整个行程的流动阻力均由给水 泵来克服。如果在直流锅炉的启动回路中加入循环泵， 则可以形成复合循环锅炉。即在启停过程及低负荷时， 由于经过蒸发面的工质不能全部转变为蒸汽，所以在锅 炉的汽水分离器中会有饱和水分离出来，分离出来的水 经过循环泵再输送至省煤器的入口，这时流经蒸发部分 的工质流量超过流出的蒸汽量，即循环倍率大于 1。当 锅炉负荷超过本生点以上或在高负荷运行时，由蒸发部 分出来的是微过热蒸汽，这时循环泵停运，锅炉按照纯 直流方式工作。
自然循环锅炉的特点
最大的特点是有一个汽包，锅炉蒸发受热面通常就是由许多 管子组成的水冷壁。 汽包是省煤器、过热器和蒸发受热面的分隔容器，所以给水 的预热、蒸发和蒸汽过热等各个受热面有明显的分界。汽水流 动特性相应比较简单，容易掌握。 汽包中装有汽水分离装置，从水冷壁进入汽包的汽水混合物 既在汽包中的汽空间，也在汽水分离装置中进行汽水分离，以 减少饱和蒸汽带水。 锅炉的水容量及其相应的蓄热能力较大，因此，当负荷变化 时，汽包水位及蒸汽压力的变化速度较慢，对机组调节的要求 可以低一些。但由于水容量大，加上汽包壁较厚，因此在锅炉 受热或冷却时都不易均匀 使锅炉的启、停速度受到限制。 水冷壁管子出口的含汽率相对较低，可以允许稍大的锅水含 盐量，而且可以排污，因而对给水品质的要求可以低些。 汽包锅炉的金属消耗量较大，成本较高。
2.3、锅炉的分类

可以按循环方式、燃烧方式、排渣方式、运行方式以及燃 料、蒸汽参数、炉型、通风方式等进行分类，其中按循环 方式和蒸汽参数的分类最为常见。




循环方式分类 锅炉按照循环方式可分为自然循环锅炉、控制循环锅炉 和直流锅炉。 蒸汽参数分类 锅炉按照蒸汽参数分为低压锅炉（出口蒸汽压力，下同， ≤2.45MPa）、中压锅炉（2.94～4.90 MPa）、高压锅炉 （7.8～10.8 MPa）、超高压锅炉（11.8～14.7 MPa）、 亚临界压力锅炉（ 15.7～19.6 MPa）、超临界压力锅炉 （>22.1 MPa）和超超临界压力锅炉（>27 MPa）。 燃烧方式 锅炉按燃烧方式可分为层式燃烧锅炉、悬浮燃烧锅炉、 旋风燃烧锅炉和循环流化床锅炉。其中悬浮燃烧锅炉常 见的火焰型式有切向、墙式及对冲、 U 型、 W 型等数种。 按锅炉型式分类 锅炉按其燃烧室、对流烟道间的相互布置方式又可分为 Π型(倒 U 型)、塔型、半塔型(改良型)、T 型、箱型、Γ 型(倒 L 型)、U 型等多种型式。
第二节 电厂锅炉
1、电厂锅炉的作用
2、锅炉的主要参数
3、锅炉的类型 4、锅炉的设备组成 5、锅炉的工作过程
2.1、电厂锅炉的作用 将燃料的化学能变为热能，并以此热能加热水，使其 成为具有一定压力和温度的蒸汽。
2.2、锅炉的主要参数
1.锅炉容量D(t/h) 锅炉每小时的最大连续蒸发量。 2.锅炉蒸汽参数 电厂锅炉的蒸汽参数一般是指过热器出口处蒸汽 的额定表压力和额定温度。 3.给水温度 锅炉给水温度是指给水在省煤器入口处的温度。 4.锅炉效率 锅炉生产蒸汽时有效利用的热量与同时间内进入 炉内燃烧的燃料在完全燃烧情况下所放出热量之 比值。
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按锅炉、汽轮机的蒸汽初参数分
其他类型的发电厂
１
原子能发电厂(核电站) 水力发电厂
２
３
风力、地热及潮汐发电站等
2、电力生产的特点及基本要求
安全可靠
节约能源
力求经济
电力生产 基本要求
保护环境
保证电能质量
控制污染
3、火力发电厂的组成及能量转换过程
三大主机
锅炉
汽轮机
发电机
火力发电厂的组成及能量转换过程
锅炉效率的计算
Q1 D(hsu hfw ) b y y Q dw BQ dw Q 1 每千克燃料发出的热量被有效利用部分，kJ / kg；
y Q dw 燃料的低位发热量，kJ / kg；
D 锅炉的蒸发量，kg / h； B 燃料的消耗量，kg / h； hsu 过热器出口过热蒸汽的焓，kJ / kg hfw 省煤器入口处给水的焓，kJ / kg
蒸发发受热面中可以保持足够高的质量流速而使循环稳定， 不会使受热弱的管子发生循环停滞或倒流等循环故障。而 且大容量强制循环锅炉的水冷壁管子进口处一般都装有节 流圈（即为控制循环锅炉），这又是避免出现水动力的多 值性、脉动现象、停滞、倒流或过大的受热偏差的有效措 施。 锅炉能快速启停。由于循环系统的管子金属壁较薄，热容 量小，在加热或冷却过程中温度易于趋向均匀，启动时汽 包壁温升允许值一般可达 100℃/h （自然循环锅炉： 50℃ /h）。而目强制循环锅炉在点火前已开始启动循环系，建 立正常循环系统，所以可以缩短启动时间。 冷态启动，从点火到带满负荷：自然循环6～8h ，强制循 环4.5h。 缺点： 一台强制循环锅炉一般装设循环泵 3～4台，其中一自备用， 运行时循环泵所消耗的功率一般为机组功率的 0.2％～0.25 ％。 循 环 泵 增 加 了 设 备 制 造 费 用 ， 高 压 、 高 温 （ 250 ～ 300℃ ），特殊材料保证泵的安全（防止汽蚀）



状态参数 凡能够表示工质状态特性的物理量，就叫做 状态参数。例如：温度T、压力p、比容ひ、内能u、焓 h、熵s等，我们常用的就是这六个 。（最常用温度T、 压力p ） 临界点 随着压力的升高，饱和水和干饱和蒸汽差别越 来越小，当压力升到某一数值时，饱和水和干饱和蒸汽 没有差别，具有相同的状态参数，该点称为临界点。 临界参数 临界点的各状态参数称为临界参数，对水蒸 气来说:其临界压力p=22.129MPa，临界温度t=374.15℃。



特点：与自然循环锅炉相比较 循 环 推 动 力 ： 自 然 循 环 ： 0.05 ～ 0.1MPa ； 强 制 循 环 ： 0.25～0.5MPa。因此可用小直径管作为水冷壁管。小直径 管在同样压力下所需的管壁较薄，金属消耗量较少。 可任意布置蒸发受热面，管子直立、平放都可以，因此锅 炉的形状和受热面都能采用比较好的布置方案。 循环倍率较低。因为循环倍率的大小与水冷壁的冷却有直 接关系，循环倍率大则安全，但不经济（因会使循环泵流 量大、消耗功率大），由于强制循环锅炉可以使用小直径 管子，管壁薄，壁温较低，如果采用较高流速，则循环倍 率取得小一些（一般取循环倍率K＝3～5）。 由于循环倍率低，循环水流量较小，可以采用蒸汽负荷较 高、阻力较大的旋风分离装置，以减少分离装置的数量和 尺寸，可采用较小直径的汽包。
发电厂基础知识
闫英明
发电厂基础知识
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 火力发电厂概述 电厂锅炉 电厂汽轮机 发电机 发电厂主要经济指标
第一节
火力发电厂概述
1、 发电厂的分类
2、电力生产的特点及基本要求 3、火力发电厂的组成及能量转换过程
1、发电厂分类
发电厂 类型
火力发电厂
其他类型 的发电厂
锅 化学能 (燃料)
炉
发电机 电能
热能
机械能
火力发电厂的组成及能量转换过程
现代火力发电厂由锅炉、汽轮机和发电机三大核心设备组 成。 其他辅助系统：脱硫脱硝系统、供水、除尘、燃料等。

燃料在炉膛内燃烧形成高温烟气，高温烟气加热水冷壁管 和过热器管中的水和蒸汽形成高温高压蒸汽。 蒸汽在汽轮机中膨胀推动汽轮机转子旋转。 汽轮机带动发电机旋转产生电能。
我国火力发电量大约占总发电量的80%左右。 电能的特点是便于输送、使用方便。
火力发电厂的分类
火力（热力）发电厂：通过燃料燃烧将化学能变为电能。
1
按火电厂供电、供热的产品分 按使用的一次能源分 按火电厂的服务规模分
发电厂和热电厂
2
燃煤电厂、燃油电厂、余热电厂
电力系统中发电厂 、孤立电厂、 自备电厂 亚临界、超临界、超超临界

2 强制循环锅炉（控制循环锅炉） 定义：强制循环锅炉中水或水蒸 气不仅以水与水蒸气的密度差为 动力，而且需要一定的泵功来在 加热管道中循环，所以称之为强 制循环锅炉 流程：与自然循环类似 差别： 循环推动力 锅水循环泵 蒸发面布置 启动，升、降负荷速度 节流圈（控制循环锅炉）


在循环回路中加装循环水泵，就可以增加工质的 流动推动力，形成控制循环锅炉。在控制循环锅 炉中，循环流动压头要比自然循环时增强很多， 可以比较自由地布置水冷壁蒸发面，蒸发面可以 垂直布置也可以水平布置，其中的汽水混合物即 可以向上也可以向下流动，所以可以更好地适应 锅炉结构的要求。控制循环锅炉的循环倍率约为 3～10。 自然循环锅炉和控制循环锅炉的共同特点是都有 汽包。汽包将省煤器、蒸发部分和过热器分隔开， 并使蒸发部分形成密闭的循环回路。汽包内的大 容积能保证汽和水的良好分离。但是汽包锅炉只 适用于临界压力以下的锅炉。

1 自然循环锅炉 定义：依靠下降管与上升管介 质密度差循环
•自然循环锅炉：给水经给水泵升压后进入省煤器，受 热后进入蒸发系统。蒸发系统包括汽包、不受热的下 降管、受热的水冷壁以及相应的联箱等。当给水在水 冷壁中受热时，部分水会变为蒸汽，所以水冷壁中的 工质为汽水混合物，而在不受热的下降管中工质则全 部为水。由于水的密度要大于汽水混合物的密度，所 以在下降管和水冷壁之间就会产生压力差，在这种压 力差的推动下，给水和汽水混合物在蒸发系统中循环 流动。这种循环流动是由于水冷壁的受热而形成，没 有借助其他的能量消耗，所以称为自然循环。在自然 循环中，每千克水每循环一次只有一部分转变为蒸汽， 或者说每千克水要循环几次才能完全汽化，循环水量 大于生成的蒸汽量。单位时间内的循环水量同生成蒸 汽量之比称为循环倍率。自然循环锅炉的循环倍率约 为 4～30。循环倍率 进入上升管的循环水量与其出 口处蒸汽量之比。