发电厂锅炉基础知识

 　　发电厂锅炉基础知识

　　电力工业是国民经济的基础工业，火力发电占发电方式的比例在中国和世界平均值都在接近3/4的水平，电厂锅炉在火力发电厂中的地位和作用非常重要，是电厂的三大主机之一。在火力发电厂的所有设备中，电厂锅炉及辅助设备所占空间最大，系统复杂，安全性要求很高。《电厂锅炉原理及设备》是能源与动力工程专业电厂热能动力方向的专业必修课，是这个专业方向的核心课程之一，在课程体系中占有重要地位，所学知识及相关能力的培养对学生将来在能源及电力行业中从事的工作有非常重要的作用。《电厂锅炉原理与设备》以电厂锅炉的分类、特征以及作用等基础知识作为课程的开端，重点讲解电厂锅炉的主要工作原理、燃料的燃烧性能以及锅炉本体及各辅助设备的结构特点和运行特性，培养学生应用所学知识进行电厂锅炉的相关计算、设计、运行、检修、维护的初步能力，为将来从事大型电厂锅炉的运行、检修、安装及相关研发工作打下良好的理论基础。

　　锅炉是热电厂三大主机之一，体积最大、重量最重、内部温度最高、系统最为复杂。其主要作用是将燃料的化学能转化为水蒸汽的热能。如何安全的转换、如何高效、以更小的投入取得更大的产出的转换是锅炉设计、制造、运行、检修人员努力工作的目的。

　　电厂锅炉的分类

　　1、根据所用燃料划分：燃煤炉，也有用油作燃料的叫燃油锅炉，如我们公司的启动锅炉;也有可燃气体作燃料的称为燃气锅炉;也有用垃圾作燃料的称为垃圾锅炉;利用燃气轮机作过功的废气的称为余热锅炉等。我们公司的锅炉主要用劣质煤。称为燃煤锅炉。

　　2、根据蒸汽压力分类有:

　　压力为2.45～3.92兆帕的中压锅炉

　　压力为9.8兆帕的高压锅炉

　　压力为12.79～13.72兆帕的超高压锅炉

　　压力为16.66～18.33兆帕的亚临界压力锅炉

　　压力为24.1～26.6兆帕的超临界压力锅炉

　　关于临界点的意义：当随着压力的提高，饱和水线与干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到某一数值时，两线相交，相交点即为临界点。临界点的各状态参数称为临界参数，对水蒸汽来讲;其临界压力P=22.129MPa，临界温度T=374.15℃，临界比容v=0.0031m³/㎏，焓h=2089.3 kJ/kg。

　　目前超超临界锅炉也已投入好多进入商业运营，如1000MW等级的，它们的锅炉出口蒸汽设计压力超过31 MPa。炉内蒸汽温度达到600℃

　　3、 根据锅炉燃烧形式划分：有煤粉炉(四角切圆炉如诧城电厂的55MW锅炉，前后墙对冲锅炉;W形火焰锅炉等)及流化床锅炉(如我们公司的锅炉);链条炉等等，根据不同的燃料使用不同的锅炉，目的也是为实现安全、高效、更小的投入取得更大的产出的能量转换。

　　4、 按工质(水)在锅炉中的流动方式分类有：

　　1)自然循环锅炉：靠不受热的下降水管中的水柱与受热的上升管中汽水混合物水柱的重量差而流动;

　　汽包的作用：

　　a)联接下降管、水冷壁、联箱、引出管等构成闭合的水循环回路。

　　b)汽包内储存一定的水与蒸汽，具有储能作用，当负荷变化时，它对蒸发量与给水量的不平衡、汽压的变化速度都有一定的缓冲作用。如负荷升高时，汽压要下降，这时原处于饱和状态的水，可自行汽化一部分蒸汽，使汽压下降速度趋于缓慢。

　　c)汽包内装有汽水分离装置、蒸汽清洗装置等设备，可有效地进行汽水分离、蒸汽清洗、加药、排污等，用以保证蒸汽品质及锅水品质。

　　d)是锅炉汽、水的集散中心。

　　2) 强制循环锅炉，靠装于不受热的大直径下降管回路中的再循环泵的压力而流动;

　　3) 直流锅炉，以给水泵的压力使给水经预热、蒸发、过热，一次流过锅炉各受热面;

　　4) 复合循环锅炉，由直流锅炉改进而成，除有给水泵外，还装有再循环泵。此种锅炉在60～80%额定负荷以下时按再循环方式运行，在80%额定负荷以上时，按直流锅炉方式运行。几类压力锅炉的循环倍率如表所示。循环倍率指锅炉蒸发管出口处循环汽水混合物重量与蒸发蒸汽重量之比。

　　热电厂锅炉水冷壁管的可靠性，直接影响电厂机组的安全有效运行，但实际上，水冷壁管不可避免地会被腐蚀和磨损，从而降低其有效承载能力和安全性。利用表面防护法可以有效提高火电厂锅炉水冷壁管的防腐耐磨能力，节约维护费用，降低运行成本，提高水冷壁管的使用寿命。表面防护法是一种非常可靠的解决火电厂锅炉腐蚀、磨损的方法。

　　锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损一直是电力系统普遍存在的严重问题，它的直接危害主要表现在以下两个方面:

　　(1)使管壁减薄，据统计一般每年减薄量约为1mm左右，严重的可达5~6mm/年，形成安全运行的严重隐患，增加了电厂的临时性检修和大修工作量，给电厂造成很大的经济损失。

　　(2)发生水冷壁突发性爆管事故，造成紧急停炉抢修，不仅打乱了电厂的正常发电秩序，减少发电产值，而且增加了工人劳动强度和额外的检修费用，直接影响企业效益，同时也干扰了地区电网的正常调度，影响当地工农业生产，由此也造成了很大的社会影响。

　　水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理

　　水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理是很复杂的，简言之，与下列因素有关:(1)炉膛火焰温度;(2)燃煤的含硫量;(3)烟气与灰分颗的冲蚀。

　　热电厂锅炉水冷壁管的腐蚀、磨损原理

　　热电厂锅炉水冷壁管的腐蚀、磨损原理十分复杂，主要与灰分和烟气颗粒的冲蚀、燃煤的含硫量和炉膛火焰温度有关。通常，锅炉运行过程中的炉温高于1 600℃ ，由于硫、硫化物及其他杂质的存在，锅炉水冷壁受到高温腐蚀的现象十分普遍。因为燃煤在燃烧过程中会产生碱金属盐、钒盐、二氧化硫、硫化氢、三氧化硫等多种物质，它们在高温作用下与构成水冷壁管的金属发生作用，对水冷壁进行动态腐蚀。其中，导致锅炉发生高度腐蚀的主要因素是因为硫化物的存在：一是因为在高温条件下，不可燃硫会生产硫酸盐混入灰分熔敷于水冷壁管表面，但是它却不具有水冷壁管在高温条件下拥有的良好机械性能，实质上，减薄了水冷壁管的可用壁厚，降低了水冷壁管的有效承载能力;二是由于燃煤燃烧产生的气体中含有硫化氢，硫化氢容易与水冷壁管金属发生作用，腐蚀管壁;三是燃煤燃烧气体中的含硫物在金属高温下产生单原子硫，水冷壁管中的铁与硫在高温作用下会生成硫化亚铁。

　　燃煤燃气中含有的灰分颗粒的运动速度可达到8 m/s，以这样的速度冲击管壁，长期积累造成管壁发生切削。水冷壁管的管壁在灰分颗粒的冲刷和烟气的腐蚀交替作用下不断减薄，这就是管理水冷壁管的腐蚀、磨损原理。

　　热电厂锅炉水冷壁管腐蚀和磨损后导致的危害

　　热电厂锅炉水冷壁管的腐蚀和磨损是一个普遍且危害严重的问题，它造成的直接危害主要表现在以下方面：

　　(1)由于热电厂锅炉水冷壁管的磨损和腐蚀，容易发生突发性爆管事故，势必要立刻停炉抢修，防止事态进一步恶化，这样做肯定会影响热电厂的正常工作进度，降低发电产值，增加热电厂的额外检修费用和员工的劳动强度，给热电厂带来经济损失。

　　(2)热电厂锅炉水冷壁管发生磨损和腐蚀，使管壁变薄，研究结果表明：水冷壁管由于磨损和腐蚀，管壁厚度平均每年减少1 Into左右;磨损和腐蚀严重的部位，管壁厚度甚至减少6mill左右，这将给锅炉运行造成严重的安全隐患，威胁着工作人员的人身安全和热不电厂工作的正常进行，增加了电厂日常检修和维护的工作量。

　　煤炭中含有硫、硫化物及其他有害杂质，锅炉又是在高温条件下运行，极易造成水冷壁管腐蚀。锅炉内部燃烧是一个复杂的动态过程，煤炭在燃烧过程中会产生大量灰分，这些灰分会猛烈撞击水冷壁管，造成水冷壁管表面被严重切削，减少了水冷壁管的实际管厚，降低了水冷壁管的强度，使之在高温作用下容易发生爆管，危害十分严重所以，一定要研究一种科学有效的方法，强化热电厂锅炉水冷壁管的防腐耐磨能力，延长其使用寿命。

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