锅炉原理.ppt
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1、中国特种设备检测研究中心,李林录 2004年10月,锅炉原理 第一章:概述,锅炉,从字面上来讲,就是由“锅”和“炉”两个部分所组成的热力设备。锅炉中燃烧燃 料的部分就是“炉”,它的作用是提供燃料燃烧条件和空间,使燃料(例如煤)在其中燃烧。 “炉”内燃烧产生的热量由“锅”来吸收,“锅”是锅炉中盛水和汽的部分,它吸收“炉”放出的 热量后,使水被加热到所需温度(热水锅炉)或者转变为工作压力下的蒸汽(蒸汽锅炉)。 但是,在现代锅炉中,“锅”和“炉”已经是一个统一的整体,是燃料化学能转换为热能输出的统一体。,第一章:概述,电站锅炉 主要提供高温高压蒸汽推动汽轮机,汽轮机带动发电机发电。,第一章:概述,中
2、国电力工业基本概况 : 2000年底,我国发电装机达到3.19亿千瓦,发电量约1.37万亿千瓦时,均居世界第二位。 2003年底,火电装机容量2.9亿千瓦,发电量15790亿千瓦时,分别占全国发电装机总容量和发电量的74.1%和82.9%。,第一章:概述,2002年底5000千瓦及以上火力发电机组分部,锅炉分类 1、按燃料分为: 燃油炉(蒸汽雾化、空气雾化、机械雾化)、燃气炉、燃煤炉 2、按燃烧方式分为: 层燃炉、沸腾炉(流化床炉)、室燃炉(燃油、燃气、煤粉(旋流、直流(四角切园、w型等) 3、按排渣方式分为: 液态排渣炉、固态排渣炉 4、按循环方式分为:,第一章:概述,第一章:概述,自然循环
3、锅炉 锅炉具有锅筒,利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环,只能在临界压力以下应用。 多次强制循环锅炉 也称辅助循环锅炉。具有锅筒和循环泵,利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头建立工质循环。只能在临界压力以下应用。,第一章:概述,低倍率循环锅炉 具有汽水分离器和循环泵。主要靠循环泵建立工质循环,可应用于亚临界压力和超临界压力,循环倍率低,一般为1.252.0。 直流锅炉 无锅筒,给水靠水泵压头一次通过受热面产生蒸汽,适用于高压、超高压、亚临界压力、超临界压力锅炉。,第一章:概述,复合循环锅炉 具有再循环泵。锅炉负荷低时按再循环方式运行,负荷高时按直流方式运行。可应用于亚临界压力和超临界压
4、力,第一章:概述,6、按出口蒸汽压力分为: 中压锅炉,一般压力为:3.82MPa(39KG/cm2)。 高压锅炉,一般压力为:9.8MPa(100KGc/m2)。 超高压锅炉,一般压力为:13.7MPa(140KG/cm2)。 亚临界压力锅炉,一般压力为:16.67MPa(170KG/cm2)。 超临界压力锅炉,压力大于22.13MPa(225KG/cm2)。,第一章:概述,7、按锅筒布置分类 单锅筒、双锅筒(最大220T/H),第二章:电站锅炉参数及典型锅炉实例,第二章:电站锅炉参数及典型锅炉实例,其,第二章:电站锅炉参数及典型锅炉实例,我,第三章:热量传递的方式,1、导热 热量从物体中温度
5、较高的部分传递到温度较低的部分。或从温度较高的物体传递到与其接触的温度较低的物体。 Qx=-F t/,第三章:热量传递的方式,2、对流换热 对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅能发生在流体中,且必然伴随着导热现象。 工程上将流体流过另一物体表面时所发生的热交换过程称为对流换热。 Qx= F t,第三章:热量传递的方式,3、辐射 物体通过电磁波来传递能量的过程称为辐射。辐射换热区别与导热及对流:(1)可在真空中传播(2)不仅伴随着能量的转移,而且伴随着能量形式的转化。 Q= F 0 T4(物体向外辐射的热量) Qx= F t,第三章:热量传递的方式,4、传热系数 传热
6、过程中所传递的热量与冷热流体间温差及传热面积成正比。 Qx=K F t,第三章:热量传递的方式,5、热阻 热量传递路径上的阻力称为热阻。 1/K 一个传热过程的总热阻等于组成该过程各串联环节的热阻之和。 1/K / 1 / 1 / ,第四章:锅炉热平衡,Qr=Q1 + Q2 + Q3 + Q4+ Q5 + Q6 Qr送入锅炉的热量 Q1 锅炉有效利用的热量 Q2 排烟热损失 Q3 化学不完全热损失 Q4 机械不完全热损失 Q5锅炉的散热损失 Q6 锅炉灰渣的物理热损失,第四章:锅炉热平衡,Qr = Qd w i r Qwr Qwh Qd w燃料的低位发热量 i r 燃料的物理热 Qwr 外用热
7、源加热空气时带入的热量 Qwh 雾化燃油所用蒸汽带入的热量,第四章:锅炉热平衡,Q1 锅炉有效利用的热量 将水加热变为蒸汽的焓变。,第四章:锅炉热平衡,Q2 排烟热损失 排出锅炉时烟气的焓值高于进入锅炉时空气的焓而造成的损失。 进入锅炉时空气温度为环境温度 排烟温度110 180,第四章:锅炉热平衡,Q3 化学不完全热损失 由于CO、H2 、 CH4等可燃气体未燃烧就直接排入大气引起的热损失。,第四章:锅炉热平衡,Q4 机械不完全燃烧热损失 电站炉主要包括飞灰、灰渣未完全燃烧引起的热损失,第四章:锅炉热平衡,Q5锅炉的散热损失 锅炉炉墙、锅筒、集箱、汽水管道、烟风管道等部件的温度高于周围大气而
8、向四周环境所散失的热量。,第四章:锅炉热平衡,Q6 锅炉灰渣的物理热损失 灰渣排除炉外时带走的热量。 对液态排渣炉、沸腾炉此热损失较大。,第四章:锅炉热平衡,锅炉热效率测定 正平衡法:直接测量锅炉的有效利用热及送入锅炉的热量按下式计算: Q1/Qr 100 反平衡法:测定锅炉的各项热损失及送入锅炉的热量按下式计算: 100( Q2 + Q3 + Q4+ Q5 + Q6 )/Qr 100,第五章:水蒸汽,1、定压加热下水的发生过程 (1)三个阶段:液体加热阶段、汽化阶段、过热阶段。 (2)五种状态:未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽。,第五章:水蒸汽,2、压力比容图,P,3,3,
9、2,2,1,1,V,c,第五章:水蒸汽,3、温度熵图,第五章:水蒸汽,4、临界点c: 压力:22.115MPa 温度:374.12 焓:2095.2 KJ/Kg 熵:4.4237 KJ/(Kg K ) 比容:0.003147 m3/Kg,第五章:水蒸汽,5、水蒸汽图表: 温度、压力、焓、熵、比容之间的关系图标。 ( 1 )已知任意状态下的二个独立参数,查出其余参数。 (2)分析和计算水、蒸汽、水蒸汽的热力过程。 (3)饱和状态下可压力、温度互查。,第六章:蒸汽动力循环,蒸汽动力循环主要包括四个过程: 加压过程水泵来完成 吸热过程锅炉来完成 做功过程汽轮机来完成 放热过程冷凝器来完成,第六章:蒸
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