2022年锅炉的基本概念及工作原理-锅炉的原理.docx
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1、1、锅炉工作原理锅炉工作原理一、根本概念什么是锅炉利用燃料燃烧释放的热能或其他热能加热水或其他工质,以生产规定参数(温 度、压力)和品质的蒸汽、热水或其他工质的设备。锅炉是一种能量转换设备,向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温 烟气的热能等形式,而经过锅炉转换,向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有 机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器,炉指燃烧燃料的场所,锅炉包括锅 和炉两大局部。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热 能,也可通过蒸汽动力装置转换为机械能,或再通过发电机将机械能转换为电能。 提供热水的锅炉称为热水锅炉,主要用于生活,工业生产中也有少量应用。产
2、生蒸 汽的锅炉称为蒸汽锅炉,常简称为锅炉,多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。锅炉是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生 .产中的余热传递给容器内的 水,使水到达所需要的温度(热水)或一定压力蒸汽的热力设备。它是由“锅(即 锅炉木体水压局部、吸热的局部称为锅)、“炉(即燃烧设备局部、产生热量的局 部称为炉)、附件仪表及附属设备构成的一个完整体。例如水冷壁、过热器、省煤 器等吸热的局部可以看成是锅;而炉膛、燃烧器、燃油泵,送、引风机可以看成是 炉。锅炉在“锅与”炉两局部同时进行,水进入锅炉以后,在汽水系统中锅炉 受热面将吸收的热量传递给水,使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽,被 引出应用。
3、在燃烧设备局部,燃料燃烧不断放出热量,燃烧产生的高温烟气通过热 的传播,将热量传递给锅炉受热面,而本身温度逐渐降低,最后由烟囱排出。即布置了过热器分隔屏和后屏,墙式再热器布置在前墙和两侧墙前部。在折焰角上 部和水平烟道按烟气流程依次布置了屏式再热器、末级再热器和末级过热器。后烟 井内布置有低温过热器和省煤器。锅炉尾部布置2台三分仓转子回转式空气预热器,转子内径12. 24米。2、燃烧设备锅炉的燃烧方式有三种形式:层燃(火床燃烧)、室燃(悬浮燃烧)、沸腾燃烧。 各种燃烧方式有其相应的燃烧设备。固定炉排、链条炉排、往复炉排、振动炉排等 属于层燃式,适用于燃烧固体燃料。1、固定炉排:一种最古老、结构
4、简单的层燃燃烧的设备,分两种单层炉排和双 层炉排A单层炉排用铸铁制造,有板状和条状B双层炉排,内有上下两层炉排,上 炉排由水冷却管组成的固定炉排,下炉排为普通铸铁的固定炉排。上炉排以上空间 为风室,下炉排以下为灰坑,两层炉排之间为燃烧室。2、链条炉排:一种结构比拟完善的燃烧设备。由于机械化程度高(加煤、清 渣、除灰等均有机械完成),制造工艺成熟,运行稳定可靠,人工拨火能使燃料燃 烧的更充分,燃烧率也较高,适用于大、中、小型工业锅炉。国产链条炉排按结构 可分链带式、横梁式和鳞片式链条炉排。A链带式链条炉排属于轻型结构适用于额 定蒸发量小于10t/Hd的蒸汽锅炉或相应容量的燃烧锅炉。B横梁式链条炉
5、排是用 刚性很强的横梁作支架,炉排片嵌于支架横梁的槽内,当主动轴上的链轮带动链条 转动时横梁及其上的整付炉排随之移动。C鳞式链条炉排适用于额定蒸发量大于 10t/Hd的蒸汽锅炉或相应容量的燃烧锅炉。3、往复炉排:一种利用炉排往复运动来实现给煤、除渣、拨火机械化的燃烧设 备。往复炉排炉排按布置方式可分倾斜往复炉排和水平往复炉排A倾斜往复炉排为 倾斜阶梯型,炉排有相间布置的活动炉排片和固定炉排片组成。B水平往复炉排是 有固定炉排片和活动炉排片交错组成,炉排片相互搭接。4、振动炉排:一种由偏心块激振器、横梁、炉排片、拉杆、弹簧板、后密封装 置、激振器电机、地脚螺钉、减震橡皮垫、下框架、前密封装置。测
6、梁、固定支点 等部件组成。具有结构简单,制造容易,重量轻、金属耗量少、设备投资省、燃烧 条件好、炉排面积负荷高、煤种适应能力强优点在工业锅炉应用过。锅炉采用HP中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统,共配置6台HP963 型碗式中速磨,每台磨煤机出口用4根煤粉管道接至同一层四角布置的煤粉喷嘴。 燃烧器共设置6层煤粉喷嘴,锅炉MCR和ECR负荷时投运5层,另一层备用。燃烧 器的一、二次风呈间隔布置,顶部设有OFA(燃烬风)。每组燃烧器的二次风挡板均 由电动执行器单独操作。为满足锅炉汽温调节的需要,燃烧器喷嘴采用摆动结构, 除OFA层喷嘴单独摆动外,其余喷嘴由内外连杆组成一个摆动系统,由一台电动执
7、 行器集中驱动作上下摆动。这些电动执行器均采用进口的直行程结构。在燃烧器二 次风室中配置了 3层共12支重油枪,采用外混式蒸汽雾化方式。燃烧器的水冷套 与燃烧器在出厂前由工厂进行组装。煤粉喷嘴采用了 300MW锅炉已经成熟的具有浓、淡别离功能的WR结构,它不 仅提高了单只喷嘴的稳燃能力,而且也是抑制氧化氮形成的有效措施之一。在一次 风喷嘴周围设置周界风,不仅能有效地冷却一次风喷嘴,还能改善煤种适应性。 3、给水和水循环系统3. 1给水系统锅炉给水经由止回阀和截止阀进入省煤器进口集箱,流经省煤器蛇形管束后进 入省煤器中间集箱,再经省煤器悬吊管(悬吊低温过热器)进入省煤器出口集箱,再 由连接管分成
8、3路从锅筒底部引入水侧。3. 2水循环系统锅筒、下降管、炉水循环泵、下水包、水冷壁、水冷壁上集箱引出管等部件组 成水循环系统。锅筒下部的水通过6根e406的下降管接至集合集箱,再由集合集箱引出3根 吸入管,分别与3台炉水循环泵连接,循环泵将水通过泵的排水管输入下部环形水 包,下水包内每根水冷壁管进口装有节流孔板,使管内的流量与它的吸热相匹配。水冷壁采用的651m内螺纹管和光管,节距为63. 5mm的膜式结构。炉膛水冷 壁管除冷灰斗和墙式再热器后面外,全部采用内螺纹管,以保证水循环平安可靠, 防止DNB的发生。3台炉水循环泵,投运2台可带MCR负荷,1台备用。投运1台泵时可带60, MCR 负荷
9、。4、锅筒及内部设备锅筒筒身用钢板卷制而成,内径为6174用m,简身直段长26216mm,等厚壁厚 203mm,两端采用球形封头,筒身和封头材料均采用SA299碳钢材料。锅筒内部 采用环形内夹套结构,汽水混合物由锅筒上部引入自上而下流动,使锅筒上、下部 得到均匀加热,可有效地减小上、下壁温差,加快启、停速度。锅筒内装有110只 直径为6254的涡流式别离器和148只波形板枯燥器,还设有连续排污管,给水分 配管及水位取样装置等。5、过热器过热器按蒸汽流程由炉顶包覆过热器、低温过热器、分隔屏、后屏过热器和末 级过热器组成。炉顶及包墙管由光管加扁钢焊接成膜式壁结构。低温过热器布置在尾部烟道内由水平和
10、立式两局部组成,管径l)57mmo分隔屏位于上炉膛前部,沿炉宽方向布置6大片,每片由6个小屏组成,管径 6 57mm。后屏过热器布置在分隔屏后面,沿炉宽方向布置25片,管径6 57mm/60mm。末级过热器位于水平烟道的后部,沿炉宽方向布置102片,管径的657mm。各级过热器之间采用大口径管连接,左右两侧的连接管道采取平行布置,以减 少汽温偏差。6、再热器再热器按蒸汽流程由墙式再热器、屏式再热器和末级再热器组成。墙式再热器布置在上部炉膛前墙和两侧墙前部,管径小60nlm。屏式再热器位于炉膛折焰角上方,后屏过热器之后,沿炉宽布置有50片,管径 663mm。末级再热器位于水平烟道前部,屏式再热器
11、后面,共76片,管径的小63mm。屏式再热器和末级再热器之间用大口径管道连接并左右交叉一次。7、蒸汽温度调节7. 1过热蒸汽温度调节在过热器系统中,采用二级喷水减温。第级布置在低温过热器至分隔屏之间 的管道上,作汽温主调和保护分隔屏。第二级布置在后屏过热器至末级过热器之间 的连接管道上,作汽温细调。每级减温均设左右2只减温器,左、右喷水调节阀单 独控制,可方使两侧汽温的调整,减小左右两侧汽温偏差。过热器喷水减温器采用多孔笛形管的结构。7. 2再热蒸汽温度调节再热蒸汽温度主要采用燃烧器喷嘴摆动角度,控制炉膛出口温度来实现调温。当负荷较低时还可改变过剩空气量来进行调温。此外,在再热器进口还设有2
12、只事故喷水减温器,最大设计喷水量为再热器流量的5, (MCR)。8、省煤器省煤器布置在后烟井低温过热器下面,分成上、下两组,管径顺列布 置。省煤器蛇形管组出口设有3只中间集箱,从集箱上引出3排用来悬吊低温过热 器的省煤器悬吊管。在省煤器进口前后墙包覆管上装设有烟气阻流板,以防止形成烟气走廊造成局 部磨损,还增加了管子壁厚和将烟气平均流速控制在10m/s以下,大大提高了省煤 器的抗磨能力。为防止锅炉尾部振动,在省煤器区域沿炉宽设置了 4道防振隔板。9、空气预热器采用上海锅炉厂设计制造的两台三分仓转子回转式空气预热器,型号为32VI(T)50-1828, 一、二次风分隔布置,一次风开度为50,转子
13、反转。转子直径12. 24米,受热面高度为1828nlm,转子采用模块结构,传热元件为篮 子结构,以便检修和调换。转子传动装置设主传动,辅助传动和手动盘车装置。每台空气预热器配置一台伸缩式吹灰器,在预热器烟气侧冷热端配备有一根固 定式水冲洗管和灭火管,还配有红外线探测装置。10、出渣设备锅炉出渣设备有水力出渣和机械出渣两种。可按用户要求选用。对于水源丰富 的地区推荐水力出渣方式(水封式除渣装置)。水封式除渣装置排渣间隔为8小时一 次,机械出港装置为连续排渣。吴泾工程采用水封式除渣装置。11、锅炉构架锅炉构架采用独立式钢结构,受力构件采用高强度螺栓连接,螺栓直径为 M22O整个构架分7个安装层,
14、主要包括:垂直支撑、水平支撑、炉顶支吊平面、平 台、扶梯、大层顶等组件。锅炉钢架共有8根单腹板主梁,其中最大主梁长度25700mni,高度4000mm,宽 度1300mm,重量90t。钢柱采用H型钢柱。平台采用镀锌栅格,扶梯倾角小于45。字串212、锅炉密封和保温600MW锅炉的密封按照整台锅炉漏风系数。,0的要求设计。在锅炉炉膛、水平 烟道、包覆过热器和后炉顶过热器的设计采用全膜式壁的结构;在锅炉前炉顶、炉 膛底部、折烟角部位和低温过热器进口处采用金属内护板进行密封;渣斗采用不锈 钢密封挡板水封装置。此外,还采用按引进技术设计的典型密封结构。如:前交叉 密封结构、高冠密封支承结构、后烟井侧墙
15、与顶棚管密封结构、受热面之间的斜交 错密封结构和炉顶大罩壳等,确保不漏烟、漏灰。锅炉本体采用优质轻型保温材料,外装金属外护板,环境温度为25时、炉墙 外壁面温度不超过50。锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物 质,未经净化时其排放指标可到达环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物 质排放的措施有燃烧前处理、改良燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只 能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。四、燃煤锅炉的工作过程由原煤仓落下的原煤经给煤机送入磨煤机磨制成煤粉。在原煤磨制过程中,需 要热空气对煤进行加热和枯燥,因此外界冷空气通过送风机送入锅炉尾部烟道的空 气预热
16、器中,被烟气加热成为热空气进入热风管道。其中一局部热空气经排粉机送 入磨煤机中,对煤进行加热和枯燥,同时这局部空气也是输送煤粉的介质;另一局 部热空气直接经燃烧器进入炉膛参与煤粉的燃烧。从磨煤机排出的煤粉和空气的混 合物经燃烧器进入炉膛内燃烧。煤粉在炉膛内迅速燃烧后放出大量的热量,使炉膛火焰中心的温度具有1500 度或更高的温度。炉膛四周内壁布置有许多的水冷壁管,炉膛顶部布置着顶棚过热 器及炉膛上方布置着屏式过热器等受热面。水冷壁和顶棚过热器等是炉膛的辐射受 热面,其内部的工质在吸引炉膛的辐射热的同时,使火焰温度降低,保护炉墙不致 被烧坏。为了防止熔化的灰渣黏结在烟道内的受热面上,烟气向上流动
17、到达炉膛上 部出口处时,其温度要低于煤灰的熔点。高温烟气经炉膛上部出口离开炉膛进入水平烟道,与布置在水平烟道的过热器 进行热量交换,然后进入尾部烟道,并与再热器、省煤器、和空气预热器等受热面 进行热量交换,使烟气不断放出热量而逐渐冷却下来,使得离开空气预热器的烟气 温度通常在110T60度之间。低温烟气再经过除尘器除去大量的飞灰,最后只有少 量的细微灰粒随烟气由引风机送入烟囱排入大气。煤粉在炉膛中燃烧后所生成的较大灰粒沉降到炉膛底部的冷灰斗中,被冷却凝 固落入排渣装置中,形成固定排渣。五、DZL系列燃煤蒸汽锅炉结构简介新型DZL系列燃煤蒸汽锅炉为单锅筒纵置式水火管锅壳式锅炉,燃烧设备为链 条炉
18、排。热水锅炉水循环为上进上出自然循环加引射。炉膛左右侧水冷壁为辐射受 热面,炉膛两翼为对流受热面,锅筒内布置螺纹烟管对流受热面,炉膛用隔烟墙隔 开分成前面为燃烧室后面为燃烬室,锅炉主机外侧为立体形护板外壳。燃烧过程:燃料自煤斗落在炉排前部,随着炉排运转,煤经过预热干留、着火、燃烬,炉 渣落入渣斗,由除渣机随时排出炉外。炉拱采用人字形拱,改善着火条件,烟气在 前、后拱间的喉部形成涡流与空气充分混合、燃烧,然后进入两翼烟道,通过前烟 箱进入螺纹烟管,经过铸铁省煤器(热水锅炉不设铸铁省煤器)除尘器,由引风机至 烟囱排出。锅炉技术特点:DZL系列燃煤蒸汽锅炉的结构与老式炉型结构比拟有如下特点:采用拱型
19、管板与螺纹烟管组成锅筒,使锅筒由准钢性体变为准弹性体结构, 取消了管板区的拉撑件,减少了应力。烟管由两回程改为单回程,解决了管板裂纹 的难题。锅筒下部由于布置了上升管排,消除了锅筒底部的死水区,使泥渣不易沉 积,锅筒高温区能得到良好的冷却,预防了锅壳下部鼓包。采用高效传热螺纹烟管,获得了强化传热效果、到达锅炉升温、升压快的特 点,提高了锅炉的热效率。结构紧凑,与同类型锅炉比拟,外形尺寸小,节省锅炉房基建投资。运行稳定、调整方便、出力足。具有110%超负荷能力。热水锅炉在水循环方面有了重大的改良。成功的采用了射流技术,采用喷射 水将回水射入下降管,到达提高上升管循环流速的目的。采用螺纹烟管强化传
20、热,提高了传热系数和热效率,由于烟气在管内有扰动 作用。烟管内不易积灰,起到自清扫的作用。锅炉的前烟箱、出口烟窗局部均有一定降尘作用。使锅炉的原始排尘浓度控 制在标准以下,保证了锅炉烟尘排放到达国家环保规定的指标。锅炉使用特点:新型DZL系列锅炉由于采用了一系列新的科研成果,在技术上有新的突破,为 保障这些特点的正确实施,在使用方面也与一般锅炉有所不同,如下几方面希望用 户在使用上加以注意。由于该锅炉具有炉膛热负荷高、升压快的特点,因此对水质要求也比拟严格。 一般情况严禁使用未经处理的水或的水质不合格水进入锅炉,严格控制水中悬浮物 和沉积物的含量超标。对炉膛内水冷壁管应经常检查,如发现外表过烧
21、、变形或内部结垢,应立即进 行更换或去除,并及时调整锅炉的热负荷,防止堵管、爆管事故的发生。新型DZL系列热水锅炉的水循环是采用回水引射的方法循环,因此进入锅炉的 回水流量,对锅炉水循环的影响相当大,所以必须满足锅炉回水流量到达或超过锅 炉标准规定的流量。因此,选用循环泵的流量应大于锅炉规定的流量。新型DZL系列热水锅炉应尽量采用单台循环方式,如果采用两台或两台以上并联使用循环泵时,应考虑锅炉阻力不同对流量的影响。每台炉回水应有流量控制阀 门,保证各台锅炉的阻力平衡,防止回水短路造成锅炉回水流量减少。该系列锅炉采用螺纹烟管、节能型炉拱,因此对风机,特别是引风机的压头、 流量均有要求。在烟道设计
22、时应尽量缩短烟道长度,减少弯头,增大流通截面积, 如防止不了时,需做烟风阻力计算,校核选用风机的压头、流量。该锅炉在设计的要求锅炉本身有一定的降尘性能。因此该锅炉隔烟墙后,前烟 箱、两翼烟道入口处均有积灰,要经常对这些部位进行清灰。该锅炉蒸汽空间在高度上受到了一定限制。为保证蒸汽品质,锅炉给水尽量采 用连续给水。六、DZL21.0A型蒸汽锅炉操作规程锅炉正常运转时要求做到:锅炉内水位正常、蒸汽压力稳定、保持锅炉的整洁、做好交接班工作。遵守岗位责任制度,加强对各机械设备和仪表的监察。确保 平安可靠,防止事故发生,注意节约用煤。司炉工应该定期总结操作经验,不断提 高运行水平。1、给水要求锅炉给水需
23、要进行处理,给水应符合GB1576-85 “低压锅炉水质标准。2、锅内水位经常注意锅内水位变化,使其保持在正常水位30毫米的范围内,不得高于最 高或最低水位,水位表内的水一般有微微晃动的现象,如水面静止不动,那么水位 表内可能有堵塞情况,应立即进行冲洗。3、水位表每班至少应冲洗水位表一次,使水位表玻璃管保持经常性整洁,确保水位清晰 正确可靠,如发现玻璃管垫圈漏水、漏气时应上紧填料。如玻璃模糊不清,或水位 线看不明确,虽然冲洗仍没有效时,应予更换。每台锅炉装有两个水位表,假设其 中一个及发现损坏应时进行修理,如两个同时损坏,应立即临时停炉、直至一个水 位表恢复正常前方可继续运行。4、给水设备所有
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