2022年2022年锅炉各部件的工作原理 .pdf

锅炉各部件的工作原理?锅炉及锅炉设备的任务电厂锅炉是发电厂三大主要设备中重要的能量转换设备。它的作用是将燃料的化学能转变为热能，并利用热能加热锅内的水使之成为具有足够数量和一定质量（汽温、汽压）的过热蒸汽，供汽轮机使用。现在火力发电厂的锅炉容量大、参数高、技术复杂、机械化和自动化水平高，所以燃料主要是煤，并且煤在燃烧之前先制成煤粉，然后送入锅炉在炉膛中燃烧放热。概括地说，锅炉是主要工作过程就燃料的燃烧、热量的传递、水的加热与汽化和蒸汽的过热等。纯低温余热锅炉分为窑头（AQC）和窑尾(SP)两台炉，其不同之处在与：AQC 余热锅炉：利用篦式冷却机中部抽取的废气作为热源。SP 余热锅炉：利用预热器一级筒出口废气作为热源。双压系统的窑尾锅炉排气需要提供给水泥生产系统作为烘干用热源，因此排气温度不能太低，故窑尾锅炉只设蒸发器和过热器，蒸发器给水由窑头锅炉的高压省煤器加热后供给。窑头锅炉排气温度要保证在系统中不结露和节点温差合理的前提下尽可能低。为了加大热利用率，窑头锅炉分为两段，分别由高压省煤器、蒸发器、过热器和低压省煤器、蒸发器、过热器组成，高压省煤器加热后的热水同时作为窑尾蒸发器和窑头高压蒸发器的给水。窑头低压省煤器加热后的热水供窑头低压蒸发器使用，窑尾锅炉及窑头锅炉高压过热器同时生产一种压力的过热蒸汽，混合后进入汽轮机入口段。窑头低压过热器生产压力较低的过热蒸汽，并单独进入汽轮机的中段。汽轮机的排气经凝汽器凝结成水由凝结水泵输送到除氧器，除氧后一部分水由高压给水泵加压送回窑头锅炉的高压省煤器重新循环，另一部分水由低压给水泵加压送回窑头锅炉的低压省煤器重新循环。一：锅炉设备的组成 锅炉本体：“锅”、“炉”?“锅”吸热容纳水和蒸汽的受压部件，包括锅筒（汽包）、对流管束、水冷壁、集箱（联箱）、蒸汽过热器、省煤器和管道组成的一个封闭的汽水系统。?“炉”放热锅炉中使燃料进行燃烧产生高温烟气的场所，是由煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等组成的燃烧设备。锅炉辅助设备燃料供应与除灰渣系统通风系统水汽系统仪表控制系统二：锅筒及其内部装置（1）锅筒的作用和构造锅筒（汽包）是锅炉中最重要的受压元件，其作用为连接；汽水分离；汇集分配炉水；减缓压力变化；提高蒸汽品质；安装观察仪表。汽包的连续排污装置能保持炉水的含盐量一定。清洗装置可以用给水清洗掉溶解在蒸汽中的盐，从而保证蒸汽品质。汽包中的加药装置可以进行锅内处理，防止蒸发受热面结垢。锅炉按锅筒分类有双锅筒和单锅筒锅炉。双锅筒锅炉有上锅筒、下锅筒各一个，上下锅筒由对流管束连接。而单锅筒只有一个上锅筒。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -锅筒由上升管和下降管连接起来组成自然循环回路。上锅筒内汇集了循环回路中的汽水混合物，常设有汽水分离装置、给水分配管。为了改善锅水品质有的锅炉还设有连续排污管和加药管。下锅筒内则有定期排污装置。（2）汽水分离装置锅炉给水一般含有少量杂质，随着锅水的不断蒸发和浓缩，锅水杂质的相对含量会越来越高，即锅水含盐浓度增大。由受热面各上升管进入上锅筒的汽水混合物具有很高动能，会冲击蒸发面和汽包内部装置，引起大量的锅水飞溅。这些质量很小的水珠很容易被流速很高的蒸汽带走。于是蒸汽携带了含盐浓度较高的锅水而被污染，即蒸汽品质恶化了。品质恶化的蒸汽会在蒸汽过热器或换热设备及阀门内结垢，这样不仅影响设备的传热效果，而且影响设备的安全运行。因此，保持蒸汽的洁净、降低蒸汽的带水量是非常重要的。工业锅炉常用的汽水分离装置有：?进口挡板?水下孔板?均汽孔板?集汽管?蜗壳式分离器蒸汽锅炉的给水大多由上锅筒引入。给水管的作用是将锅炉给水沿锅筒长度方向均匀分配，避免过于集中在一起，而破坏正常的水循环；同时为避免给水直接冲击锅筒壁，造成温差应力。（3）连续排污装置连续排污装置的作用是排走含盐浓度较高的锅水，使锅水含盐量降低，以防止锅水起沫，造成锅水的汽水共腾。通常在蒸发面附近沿上锅筒纵轴方向安装一根连续排污钢管。在排污管上装设许多上部开有锥形缝的短管。三、水冷壁及对流管束（1）水循环锅炉水冷壁的水循环，由锅筒、下降管、联箱和水冷壁管构成水循环回路。自然循环：布置在炉膛内的水冷壁受到火焰和高温烟气辐射的热量加热后，管内水的温度迅速升高，一部分水汽化，在管内形成汽水混合物。布置在炉墙外侧下降管中的水，由于不受热，它的密度就大于汽水混合物的密度。下降管一侧的压力大于水冷壁一侧的压力，二者之差为流动压头。在流动压头的作用下，水从下降管向水冷壁管（上升管）不断地循环流动，这种现象称为自然循环。蒸汽锅炉中普遍采用自然水循环。强制循环：利用水泵的压力来完成锅水流动。某些热水锅炉和大型蒸汽锅炉（直流锅炉），采用的是强制循环。?常见的水循环故障：汽水停滞、汽水分层、下降管带汽。措施：按时巡检，勤调整，发现异常及时处理（2）水冷壁管水冷壁管垂直布置在炉膛内四周，其主要作用是吸收高温烟气的大量辐射热，同时可以减少熔渣和高温烟气对炉墙的破坏，保护炉墙。水冷壁管下端与下集箱相连，下集箱通过下降管与锅筒的水空间相连；上端直接与上锅筒连接，或接到上集箱经导汽管与锅筒连接，构成水冷壁的水循环系统。（3）对流管束名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -对流管束通常是由连接上、下锅筒间的管束构成。全部对流管束都布置在烟道中，受烟气的冲刷而换热，也称对流受热面，是另一种主要受热面。连接方式有胀接和焊接两种。对流管束排列方式有错排和顺排两种。错排管束的传热效果好，但清灰和检修不如顺排管束方便。其传热效果主要取决于烟气的流速。器四、省煤器省煤器是利用锅炉尾部烟气的热量，加热给水以降低排烟温度的锅炉部件，设置在对流管束后部的烟道中。锅炉给水经过省煤器使水温升高，排烟温度降低，减少了热损失，节省了燃料，提高了锅炉效率。省煤器按材质的不同，可分为铸铁式和钢管式两种。按给水在其中被加热的程度，可分为非沸腾式和沸腾式两种。工业锅炉常用的是非沸腾式铸铁省煤器。省煤器布置在烟道中应使烟气从上而下流动，给水则自下而上流动，形成逆流式放热。器：二次加热给水使水汽化。五、过热器：其作用是将汽包来的饱和蒸汽加热上成具有一定温度的过热蒸汽。六：锅炉的给水系统（1）给水系统的组成蒸汽锅炉房的给水系统由给水箱、锅炉给水泵、水处理设备、凝结水回收设备、给水管道及阀门、附件等组成。工业锅炉房一般采用多台锅炉集中给水系统。蒸汽锅炉的给水方式应根据热网回水方式和水处理方式来确定。（2）给水管道由除氧水箱或给水箱接至锅炉给水泵入口的管道称为吸水管道；由给水泵出口到锅炉给水阀之间的管道，称为压水管道，二者总称为锅炉的给水管道。蒸汽锅炉房一般采用单母管给水系统。但对于常年不间断供汽以及给水泵不能并联运行的锅炉房，锅炉给水母管宜采用双母管给水或采用单元制锅炉给水系统（即一泵对一台锅炉另加一台公共备用泵）。每台锅炉给水泵出口应装设截止阀，在截止阀和水泵之间设止回阀，以防止水倒流，避免停泵时水泵因受到过大压力而损坏。给水泵入口应装设切断阀，一般采用闸阀。锅炉的每个进水口处都应装设截止阀和止回阀，两阀应紧密相连，截止阀紧靠锅炉。此处截止阀只作启闭用。每台锅炉给水管上应装供调节用的阀门。手动调节阀应设在司炉操作处，以便控制。对于蒸发量大于4t/h 的锅炉，应采用自动调节装置，同时也应能进行人工调节。七：蒸汽系统1）蒸汽系统的组成锅炉房内的蒸汽管道可分为主蒸汽管道和副蒸汽管道。由锅炉至分汽器（分汽缸）之间的蒸汽管道称为主蒸汽管道；从锅炉引出直接用于锅炉本身。如吹灰驱动汽动泵或注水器的蒸汽管道称为副蒸汽管道。主蒸汽管道、副蒸汽管道及其上的设备、附件等，称为蒸汽系统。每台锅炉与锅炉房蒸汽总管之间的管道上一般应安装两个阀门，以防止某台锅炉停炉检修时蒸汽从关闭失灵的阀门倒流而入。对于工作压力不同的锅炉，不能合用一根蒸汽总管或一台分汽器，应分别设置蒸汽管路。锅炉房内连接相同参数锅炉的蒸汽管道宜采用单母管，对常年不间断供汽的锅炉房可采用双母管。（2）分汽器（分汽缸）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -采用多管供汽的锅炉房，应设置分汽器（分汽缸）。蒸汽进入分汽缸后，由于流速突然降低，蒸汽中的水滴被分离出来。为了及时排出这些水滴，分汽缸应设0.01 的坡度，在最低点接疏水器。分汽缸上接出的蒸汽管道应分别设置阀门。分汽缸上不需设置安全阀，但应设置压力表。当工作介质为过热蒸汽时，应设置温度计。分汽缸一般设于锅炉间的固定端，有时也设于锅炉的后部。安装在便于管理和操作的地方，一般靠墙布置，并离地面有一定距离，便于检修。分汽缸保温层外表面到墙面距离一般不小于150mm。分汽缸前面要有足够的阀门操作位置，一般从阀门手柄外端算起，要有1.01.5m 的操作空间。分汽缸的安装方式有落地式支架和挂墙悬臂式支架两种。影响蒸汽品质的因素有一下主要方面；（一）蒸汽携带锅水：a)锅炉压力对蒸汽带水的影响；压力越高蒸汽越容易带水。b)汽包内部结构对蒸汽带水的影响:汽包内径的大小，汽水的引入引出管的布置情况要影响蒸汽带水的多少，汽包内汽水分离装置不同，其汽水分离效果也不同。c)锅水含盐量对蒸汽带水的影响；锅水含盐量小于某一定值时，蒸汽含盐与锅水含盐量成正比。d)锅炉负荷对蒸汽带水的影响；在蒸汽压力和锅水含盐量一定的条件下，锅炉负荷上升，蒸汽带水量也趋于有少量增加。如果锅炉超负荷运行时，其蒸汽品质就会严重恶化。d)汽包水位的影响也不容忽视；当汽包水位过高时，蒸汽带水量也会明显增加。（二）蒸汽溶解杂质：大容量高压锅炉的饱和蒸汽像水一样也能溶解锅水中的某些杂质。蒸汽溶解杂质的数量与物质种类和蒸汽压力大小有关。蒸汽溶盐能力随压力的升高而增强；蒸汽溶盐具有选择性，以溶解硅酸最为显著，过热蒸汽也能溶盐。因此锅炉压力越高，要求锅水中含盐量和含硅量越低。下面我们从运行方面来总结一下提高蒸汽品质所采取的措施：通过各项实验可知，要获得清洁的蒸汽，就必须降低炉水的含盐量，降低饱和蒸汽的带水和减少溶解在蒸汽中的杂质。因此，我们运行人员要努力做到以下几点：1)首先减少给水中的杂质，保证给水品质良好。2)其次，合理地进行锅炉排污。锅炉排污分定期排污和连续排污，定期排污可排除锅水中的水渣及沉淀物。连续排污可以降低锅水的含盐量，含硅量。故锅炉值班员在进行排污工作时应严格执行各技术标准规定和运行分场的各项技术措施。3)再次，当锅炉正常运行时对汽包水位应进行严密监视与调整。按锅炉技术标准规定执行，汽包水位应保持在零位即：汽包中心线下50MM处。防止因汽包水位过高引起蒸汽带水，造成蒸汽品质恶化。4)最后，应严格监督给水品质，调整锅炉运行工况。因为各台锅炉汽，水监督指标是根据每台锅炉热化学实验确定的，运行中应保持汽，水品质合格。同时锅炉运行负荷的大小应符合有关规定。八：排污系统锅炉房排污系统包括连续排污、定期排污的管道及设备。定期排污由于排污时间短，余热利用价值较小，一般将它引入排污降温池中与冷水混合后排入下水管道，以免排水管道受热胀裂，锅炉房有多台锅炉并联运行时，也可以设置定期排污膨胀器回收热量。连续排污排水的热量，可按具体情况加以利用。一般设连续排污膨胀器，污水进入膨胀器后名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -降压产生二次蒸汽。二次蒸汽可引入热力除氧器或给水箱中加热给水，也可用来加热生活用水。排污膨胀器中的高温水通过热交换器加热软水或排入排污降温池后排入室外排水管网。?排污系统锅炉排污水具有较高的温度，在排入城市排水管网前应采取降温措施，使温度降至40以下。一般于室外设排污降温池，用冷水混合冷却。连续排污系统中，从锅炉上锅筒连续排污管接至排污膨胀器的排污管道必须采用无缝钢管。膨胀器进口处应设一个截止阀，排污扩容器的水位可用液位调节阀控制。24 台锅炉宜合用一台连续排污膨胀器。每台锅炉的连续排污管道应单独接至连续排污膨胀器进口。连续排污膨胀器应设安全阀。从锅炉接出的连续排污管上，应设节流阀。一般在锅炉的定期排污管上设置快速排污阀和截止阀，串联使用。在靠近排污口处装设截止阀，其后安装快速排污阀。一般每台锅炉必须单独设置定期排污管。污水经室外降温池冷却后排入下水道。当几台锅炉合用排污总管时，在每台锅炉接至排污总管的支管上必须装设切断阀。在该阀前宜装设止回阀。排污总管上不得装有任何阀门。各排污管不得同时进行排污。为了保证安全，排污管不得采用铸铁管件。锅炉的排污阀及其管道不应采用螺纹连接，排污管道应减少弯头，保证排污通畅。九：锅炉的主要性能指标（1）蒸发量蒸发量（D t/h）：蒸汽锅炉每小时生产的额定蒸汽量。（2）压力和温度锅炉的额定工作压力（P）：蒸汽锅炉出汽口处蒸汽的额定压力或热水锅炉出水口处热水的额定压力。温度（t）：蒸汽锅炉蒸汽过热器出口处的蒸汽温度或热水锅炉的额定出水口供水温度和进口回水温度。（3）受热面蒸发率或受热面发热率受热面蒸发率（D/H）：蒸汽锅炉每平方米受热面每小时所产生的蒸汽量。受热面发热率（Q/H）：热水锅炉每平方米受热面每小时所产生的热量。（4）锅炉热效率锅炉热效率是指送入锅炉的全部热量中被有效利用的百分数，也称锅炉效率（）。（5）锅炉的金属耗率及耗电率锅炉的金属耗率：相应于锅炉每吨蒸发量所耗用金属材料的重量，也称钢水比。锅炉的耗电率：生产1t 蒸汽，锅炉房设备耗用电的总度数。3.2 锅炉的各项热损失（1）固体不完全燃烧热损失燃用固体燃料的锅炉，部分固体可燃物在炉内没有参与燃烧或没有燃尽被排除炉外而造成的热损失。包括部分燃料经炉排掉入灰斗的漏煤损失；未燃尽的可燃物包裹在灰渣中被排出，落入灰斗造成的灰渣损失；未燃尽的碳粒随烟气带走的飞灰损失。（2）排烟热损失烟气的温度比进入锅炉的空气温度要高。烟气离开锅炉排入大气所带走的热量损失。它是锅炉热损失中较大的一项。影响排烟热损失的因素主要是排烟温度和排烟容积。（3）气体不完全燃烧热损失名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -由于一部分可燃气体（CO、H2 等）未能燃烧放热，随烟气排出造成的热量损失。（4）炉体散热损失锅炉运行时，由于炉墙、锅筒、钢架、管道及其他附件等表面温度高于周围空气温度，部分热量从炉体表面向外界散失，形成炉体散热损失。其大小主要取决于锅炉散热表面面积的大小、外表面温度以及周围空气的温度。（5）其他热损失灰渣物理热损失冷却热损失十：锅炉的启动与正常运行（1）锅炉的启动锅炉的启动过程一般包括启动前的准备与检查、进水、点火、升压等几个步骤。新装或大修后的锅炉，必须经过专业技术人员进行内外部检验，合格后方可启用。（2）锅炉的正常运行为了保证锅炉安全、经济地运行，需要做好运行调节工作。锅炉正常运行时，工作人员主要是对锅炉的水位、蒸汽压力、汽水质量和燃烧情况的动态变化进行监视和控制。保持水位、蒸汽压力和燃烧工况的稳定，提高效率，减少环境污染。12.2 锅炉的停炉及保养锅炉从运行状态转入停止燃烧，降压的过程称为停炉。停炉分为压火停炉、正常停炉、紧急停炉。锅炉停用后放出锅水，锅内湿度很大，受热面内表面会形成一层水膜。水膜中的氧气和铁起化学反应生成铁锈，锅炉就受到了腐蚀。被腐蚀的锅炉重新投入运行后，在高温下会加剧腐蚀。锅炉表面金属被腐蚀后，机械强度降低、缩短锅炉的寿命。因此，必须做好锅炉的停炉保养工作。工业锅炉常用的停炉保养主要有干法保养和湿法保养两种。十一：锅炉安全附件为了保证锅炉的正常运行，锅炉上装有压力表、水位表、安全阀、高低水位警报器、给水自动调节等附件。其作用是对锅炉安全运行起到监视和保护，为系统的经济运行起到保驾护航之功效。锅炉的工作原理：由高压水泵将除过氧并加热的除氧水送至高压省煤器进行二次加热；经过加热的水一路直接送至 AQC 汽包；在汽包内湿蒸汽上升经过汽水分力装置将水去除湿蒸汽经过上升管进入过热器，水进入蒸发器；由蒸发器将水气化进入汽包至过热器，由过热器将湿蒸汽完全气化成为干蒸汽。第二路水进入SP省煤器加热送至汽包，在汽包内湿蒸汽上升经过汽水分力装置将水去除湿蒸汽经过上升管进入过热器，水进入蒸发器；由蒸发器将水气化进入汽包至过热器，由过热器将湿蒸汽完全气化成为干蒸汽。两路蒸汽进入分汽包进行融合成为品质合格的蒸汽进入母管输送给汽轮机。锅炉运行调整的主要任务：1.保持锅炉的蒸发量在额定值内，满足汽轮机的需要2.保持正常的气温和气压均衡进水，保持正常水位。保持汽包水位正常是锅炉和汽轮机的安全保证。水位是保证锅炉水循环、蒸汽品质良好，保证锅炉设备安全运行的主要因素，因此要经常监视调整。水位过高蒸汽空间减小，蒸汽带水量增加，使蒸汽品质恶化，容易造成管壁结垢，使管子过热烧坏，汽包严重满水会造成蒸汽大量带水，过热器年度急剧下降，引起蒸汽管道和汽轮机严重水冲击，损坏汽轮机叶片和推力瓦。水位过低破坏锅炉水循环，使水冷壁的安全受到威胁，若严重缺水容易名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -造成炉管爆破，停机停炉。因此运行中必须保证汽包水位正常。运行中应保持汽包水位计完整清晰、指示正确、照明充足，每班冲洗水位计一次，冲洗程序如下：打开放水阀，冲洗汽管水管关闭水阀，冲洗汽管打开水阀，关闭气阀冲洗水管打开气阀，关闭放水阀，恢复水位计的运行。关闭放水阀时，水位计的水位应很快上升，并有轻微波动。冲洗水位计时应缓慢进行，冲洗完毕后与另一只水位计对照，如指示不正确，应重新冲洗。3.保证炉水、饱和蒸汽和过热蒸汽的品质合格4.保证锅炉机组安全运行，及时发现运行中发生的各种故障，把事故消除在萌芽状态5.在运行中应加强调整，保证锅炉工况稳定韩振伟名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -