锅炉的分类及原理.docx

1、一. 燃煤锅炉有多种类型，可按燃烧方式、除渣方式以及结构安装方式分类。按燃烧方式:1.层燃炉: 原煤经破碎成粒径为 2540 毫米的碎块后，用炉前煤斗的煤闸板或播煤机平铺在链条炉排上作层状燃烧。层燃炉优点是附属设备少，制造、安装简便，易于运行操作。适用于中小容量锅炉。这种锅炉的缺点为煤的燃烧不完全，炉渣和飞灰中可燃物含量多，锅炉效率一般为 7585 。通常要烧较好的煤。2. 室燃炉：又称煤粉炉。原煤经筛选、破碎和研磨成大部分粒径小于 0.1 毫米的煤粉后，经燃烧器喷入炉膛作悬浮状燃烧。煤粉喷入炉膛后能很快着火，烟气能达到 1500左右的高温。但煤粉和周围气体间的相对运动很微弱，煤粉在较大的炉膛

2、内停留约 23 秒才能基本上烧完，故煤粉炉的炉膛容积常比同蒸发量的层燃炉炉膛约大一倍。这种锅炉的优点为能燃烧各种煤且燃烧较完全，所以锅炉容量可做得很大，适用于大、中型及特大型锅炉。锅炉效率一般可达 9092。其缺点为附属机械多，自动化水平要求高，锅炉给水须经过处理，基建投资大。3. 旋风炉：将粒径小于 10 毫米的碎煤粒或粗煤粉先在前置式旋风筒内作旋风状燃烧，所产生的高温烟气再进入主炉膛（冷却室）内进行辐射换热。旋风炉的优点为炉膛容积热强度高，炉子的尺寸小；过剩空气系数小（仅为1.051.10） ，可以降低排烟热的损失；燃用粗煤粉可简化制粉设备；排渣率高，飞灰浓度低，提高烟气速度加强对流受热面

3、的传热。其缺点是适用煤受灰熔点和渣的粘滞性的限制；锅炉负荷变动范围较小；不能快速启停；由于炉内温度可达 2000左右，有害气体 NOx 排放量大，对大气污染较严重。4. 沸腾燃烧炉：即沸腾燃烧锅炉。按除渣方式: 1. 固态除渣炉 :炉膛中熔渣经炉底冷灰斗或凝渣箱凝固后排出。适用于燃用灰熔点较高的煤。2. 液态除渣炉：炉底有保温熔液池。熔渣经排渣口流出（或经冷水凝固后排出） ，或用蒸汽吹拉成炉渣绵排出（可作保温材料） 。按结构安装方式:1. 悬吊式锅炉 :锅炉炉膛和转向烟室均用吊杆悬吊于架设在钢筋混凝土立柱上的大板框架梁上。悬吊式锅炉优点是炉体可自由膨胀，易于防震，节省钢材，炉底下面的空间较大便

4、于布置送风机及除灰设备。但安装技术要求高。2. 支承式锅炉：锅炉整体支撑于框形骨架上。特点是便于安装、占地少，但耗用钢材多。二1. 煤粉炉一般采用的燃烧方式是直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式、旋流燃烧器前后墙布置对冲燃烧方式和 W 型火焰燃烧方式 。2. 按工质在蒸发受热面内的流动方式可以将锅炉分成：自然循环锅炉、直流锅炉和强制循环锅炉三 磨煤机有多种类型，按转速高低可以分为低速磨煤机、中速磨煤机和高速磨煤机 3类。磨煤机的类型主要根据煤种、锅炉炉型和负荷特性等条件选择。1. 低速磨煤机主要为滚筒式钢球磨煤机，一般简称钢球磨或球磨机( 图 1)。它是一个转动的圆柱形或两端为锥形的滚筒，滚筒内装有

5、钢球。滚筒的转速为 1525 转分。工作时筒内的钢球不断地撞击和挤压煤块，将煤块磨制成煤粉。然后由通入滚筒内的热风将煤烘干并将煤粉送出，经分离器分离后，一定粒度的煤粉被送入煤粉仓或直接送入煤粉燃烧器。钢球磨笨重庞大、电耗高、噪声大；但对煤种的适应范围广，运行可靠，特别适宜于磨制硬质无烟煤。2. 中速磨煤机转速为 50300 转分, 种类较多。常见的有平盘磨、碗式磨、 E 型磨和辊式磨。它们的共同特点是碾磨部件由两组相对运动的碾磨体构成。煤块在这两组碾磨体表面之间受到挤压、碾磨而被粉碎。同时，通入磨煤机的热风将煤烘干,并将煤粉送到碾磨区上部的分离器中。经分离后,一定粒度的煤粉随气流带出磨外，粗颗

6、粒的煤粉反回碾磨区重磨。中速磨煤机具有设备紧凑、 占地小、 电耗省（约为钢球磨煤机的 5075） 、噪声小、运行控制比较轻便灵敏等显著优点，但结构和制造较复杂，维修费用较大，而且不适宜磨制较硬的煤。在大容量燃煤锅炉中碗式中速磨用得较多。1. MPS 中速磨煤机主要应用于电站火力发电、建材水泥生产线、冶金炼铁高炉喷粉、 化工煤化工、煤油化等制粉系统。随着科学技术的发展，MPS 中速磨煤机将有更 广泛的应用。在电站火力发电机组上，MPS 中速磨煤机主要是应用于正压直吹式 制粉系统，在正压直吹式制粉系统中，磨煤机内为正压（磨内压力高于磨外大气压 力，磨机入口正压约为 8000-15000Pa） ，磨

7、煤机磨好的煤粉全部直接送入炉膛内 燃烧，因此在任何时候运行磨煤机制粉量均等于锅炉燃料消耗量，也就是说制粉 量是随锅炉负荷变化而变化的。正压直吹式制粉系统一个显著的特点是一次风机 装在磨煤机的前面。火电机组项目制粉系统一般都随着机组的大小、锅炉的型式和 燃煤量以及燃煤条件的不同设置不同台次的中速磨煤机。正压直吹式制粉系统对中 速磨煤机的基本要求：1）满足出力的要求；一般机组为多台运行一台备用，在磨 制设计煤种时，除备用外的磨煤机总出力应不小于锅炉最大蒸发量时燃煤消耗量的 110%。2 ）满足煤粉细度的要求；在火电机组锅炉对煤粉细度的要求一般不高，通 常 R90 在 15-30%之间（特殊要求除外

8、，如燃用挥发份低的煤种，煤粉细度要求在 8-14%；燃用褐煤煤粉细度要求在 35-50%） ，磨煤机采用静态分离器就可满足要求， MPS 中速磨煤机采用静态分离器可达到的煤粉细度最低可达到 R90=13%） 。目前为 了提高锅炉效率，超临界和超超临界机组得到大量应用，等离子点火需要磨机负荷 率低、煤粉细度细，静态分离器无法满足要求，动态分离器将来会得到大量应用。3） 煤粉水分；煤粉水分对锅炉燃烧性能有直接的影响，不同的锅炉对煤粉水分有不同 的要求。4）煤粉分配均匀性；为了保证锅炉燃烧稳定，磨煤机应保证输粉管道分配 均匀。要求风量及粉量偏差在一定的范围内（一般为5%） ， MPS 中速磨煤机上面

9、 一般采用的是扩散型煤粉分配器，装于磨煤机出口，于磨煤机构成一体，这种分配 器原则上可引出任意数目分支管，但支管数越多，分配均匀性将大大降低。目前常 用的分支数为 4 个。扩散型煤粉分配器不容易达到偏差5%的要求，但结构简单， 无须维护，应用较广。 5）另外还要求磨煤机在低负荷下能长期安全稳定运行（目前 MPS 中速磨煤机最低可达到最大负荷的 25%） 。2 HP 碗式磨煤机的工作原理HP 磨煤机的功能是碾磨原煤，使其达到能在炉内有效地燃烧的细度。磨煤机的最 大 碾磨出力取决于下列三个因素：第一：磨煤机的规格第二：原煤特性哈氏可磨度和含水量第三：煤粉细度-通过 200 目筛子。原煤（颗粒等于或

10、小于 38mm）经由联接在给煤机的中心给煤管喂入旋转的磨碗上。 情况下，给煤率由燃烧控制系统根据机组需要的发电量，煤质情况和磨煤机投运台数 自动控制。原煤落入磨碗上后，在离心力的作用下沿径向朝外移动，在磨碗上形成一 层煤床。煤床在可绕轴转动的磨辊装置下通过，这时，弹簧加载装置产生的碾磨力通过转动的 磨辊施加在煤上，煤在磨碗衬板与磨辊之间被碾磨成粉，已磨成的煤粉颗粒继续向外 移动，越过磨碗边缘进入输送介质通道。输送介质，典型的是热空气，主要有三个作用：第一：它为磨煤机内提供必要的动力，使煤粉进行分离（控制煤粉细度） 。第二：热空气在煤的碾磨过程中，不断对其干燥使煤易于碾磨。第三：它承担着将煤粉输

11、送到炉膛的责任。在煤的碾磨过程中，较小较轻的煤颗粒被气态输送介质（热空气）连续地从磨碗上吹 起来。输送空气可由外于磨煤机上游的一次风或位于磨煤机下游的独立的排粉机供给，一次 风提供正压（用于电厂） ，排粉机提供负压（用于钢厂高炉喷粉） 。热空气从侧机体进入，然后沿着旋转的磨碗外径上升，装在磨碗上的叶片（叶轮装置） 使气流趋于垂直方向，在磨碗外缘上较小较轻的煤粒被气流携带向上，而重的不易磨 碎的外来杂物穿过气流落入侧机体区域。在磨碗上方，被空气携带的较轻的煤粒经历了三级分离过程；第一级分离正好发生在 磨碗的水平面上，安装在分离器体上的固定倾斜的衬板使最重的煤粒突然改变方向， 失去动能并直接回到磨

12、碗上重磨；较轻的煤粒被空气携带至分离器顶盖进行第二级分 离，此处弯曲的可调叶片使风粉混合物产生旋风运动，导致重颗粒失去动能而落入内 锥体内并沿着内锥体内壁重新落入磨碗上重磨；较轻的煤粒被空气携带至文邱利内， 文邱利内的倾斜叶片上进行第三级分离，此处倾斜的叶片使重的煤粒突然改变方向 动能而落入内锥体内，并沿着内锥体内壁重新落入磨碗上重磨。为了降低通过内锥体口进入内锥体气流速度，在内锥体的内部装了一个倒锥体，但应 保证倒锥体不能阻止较重的煤粒返回磨碗。被空气携带至文邱利管时的风粉混合物，先被浓缩，然后再扩大使得每根粉道中风粉 均匀分配，煤粉管道把合格细度的风粉混合物引入炉膛进行燃烧。穿过气流落入侧

13、机体区域内的不易磨碎的外来杂物被安装在磨碗裙罩上的刮板装置刮 入侧机体底板上的孔内，然后进入石子煤收集系统排出。外来杂物通常是由煤层中的岩石和采煤机械零件组成，因此对用户来说把这些进入磨 煤机的杂物数量减到最少是有好处的。石子煤收集系统装有阀门，磨煤机正常运行时阀门打开，石子煤排入收集斗只，仅在 清理收集斗时才关闭阀门，如果磨煤机运行时阀门关闭，则石子煤会留在侧机体内并与 刮板支架和衬板碾磨，以至造成这些零件的额外磨损，并形成潜在的着火隐患。磨煤机在正压下运行，密封空气系统向磨碗壳周围、磨辊耳轴及弹簧加载 等处供给清洁空气，以防止热空气和煤粉娩出污染环境或者防止煤粉进入磨 煤机部件导致机件损坏

14、。3. 高速磨煤机转速为 5001500 转分, 主要由高速转子和磨壳组成。常见的有风扇磨和锤击磨等。在风扇磨（图 3）中煤块受到高速转子的高速冲击与磨壳碰撞，以及煤块之间互相撞击而被磨碎。这种磨煤机与煤粉分离器组成一个整体，结构简单，紧凑，初投资省，特别适用于磨制高水分褐煤和挥发分高、容易磨制的烟煤。风扇磨由于磨损大，连续运行时间较其他磨煤机都短，不适于磨制硬质煤种。四动态分离器:适用范围 1 在仓储式和直吹式制粉系统上均可使用 。 2 可对钢球磨、中速磨、风扇磨粗粉分离器进行改造。工作原理：静动叶结合型粗粉分离器分离时结合了挡板式分离器和旋转式分离器的优点，带粉气流在挡板分离区首先进行预分

15、离，分离出来的风粉混合物在分离器转子区再次进行分离，分离出的粗粉全部经回粉锥体落回磨煤机继续碾磨。性能特点：1 可根据系统出力要求、通风量及煤质变化，通过 DCS 系统对煤粉细度进行即时在线调节。2 提高煤粉均匀性指数，减少飞灰含碳量，降低机组标准煤耗，节省制粉电 耗，节约生产成本。3 分离效率高，循环倍率低，可使制粉系统出力得到进一步提高。4 操作方便、准确度高，可调性强，运行可靠，维护量少。5 有利于低 NOx 燃烧器燃烧，降低 NOx 排放水平，绿色环保。产品优越性：1 电厂燃煤来源较广，锅炉燃煤变化较大较频繁，安装静动叶结合型旋转式粗粉分离器能根据燃煤煤质的变化，及时方便地调整煤粉细度

16、，可降低锅炉的机械不完全燃烧损耗,有利于劣质煤的利用,使锅炉运行更安全、更经济。2 机组调峰任务重时，负荷变化大，锅炉燃烧最佳煤粉细度随负荷发生变化，安装静动叶结合型旋转式粗粉分离器后可维持锅炉燃烧的最佳煤粉细度和煤粉均匀性，增加锅炉的调峰能力。3 静动叶结合型旋转式粗粉分离器使出口煤粉均匀性指数高，煤粉粗粒子减少，灰渣含碳量明显下降,提高锅炉的燃烧效率。当使用于直吹式制粉系统上时，还可以大大改善各根出粉管出粉量的均匀性。4 静动叶结合型旋转式粗粉分离器分离效率高，可以提高制粉系统的最大出力 10以上，降低制粉系统的耗电 10左右。5 静动叶结合型旋转式粗粉分离器用于直吹式制粉系统上时可适当降

17、低系统阻力。6 安装静动叶结合型旋转式粗粉分离器后，由于煤粉均匀性指数高,有利于低 NOX 的燃烧器；灰渣碳量明显降低，有利于锅炉降低 NOX 的排放水平,有利于环保。7 电厂运行时，制粉系统出力与通风量须经常调整，档板式煤粉分离器系统的煤粉细度变化较大，而静动叶结合型旋转式粗粉分离器系统的煤粉细度基本上不变化，有利于锅炉的运行稳定性。五煤粉分配器：1.能够均匀地分配管道所通过的煤粉,使之在锅炉燃烧器内得到充分稳定地燃烧,避免因炉膛火焰严重偏斜而引起水冷壁爆管事故的发生。同时还具有节约能源、减少环境污染、运行安全可靠、使用寿命长等优点。工作原理: 当高速煤粉被吹进下壳体，经过 n 个隔板，以一

18、分成二的方式均匀分成2 个分支流。再经上格栅体中 2m 个隔板，分成 4 个均匀小支流。使进入分配器的煤粉经两次格栅分配成均匀煤粉，再送至锅炉燃烧器，使煤粉在燃烧器内得到充分稳定的燃烧。又因分配器有四个出口。故能够将煤粉充分地送入每个角落。从而避免因炉膛火焰严重偏斜而引起水冷壁爆管事故的发生六低氮燃烧技术：一直是应用最广泛、经济实用的措施。它是通过改变燃烧设备的燃烧来降低 NOx 的形成，具体来说，是通过调节燃烧温度、烟气中的氧的浓度、烟气在高温区的停留时间等方法来抑制 NOx 的生成或破坏已生成的 NOx。低氮燃烧技术的方法很多.1.排烟再循环法：利用一部分温度较低的烟气返回燃烧区，含氧量较低，从而降低燃烧区的温度和氧浓度，从而抑制氮氧化物的生成，此法对温度型NOx 比较有效，对燃烧型 NOx 基本上没有效果。2.二段燃烧法：该法是目前应用最广泛的分段燃烧技术，将燃料的燃烧过程分阶段来。第一阶段燃烧中，只将总燃烧空气量的 70%75%（理论空气量的 80%）供入炉膛，使燃料在先在缺氧的富燃料条件下燃烧，由于富燃料缺，该区的燃料只能部分燃烧（含氧量不足） ，降低了燃烧区内的烘烘速度和温度水平，能抑制 NOx 的生成；第二阶段通过足量的空气，使剩余燃料燃尽，此段中氧气过量，但温度低，生成的 NOx 也较少。这种方法可使烟气中的 NOx 减少 25%50%。