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鍋爐工作原理(二)
發表時間(jiān):2025年03月04日 文章來源:本(běn)站原創  瀏覽次數:

鍋爐本體:爐膛、燃燒器、水冷壁、過(guò)熱器(qì)、省煤(méi)器、再熱器、空氣預熱器以及(jí)鋼架(jià)爐壁。

水冷壁:吸收爐膛輻射熱,汽化(huà)水(shuǐ)。

過熱(rè)器:飽和蒸汽加熱到過熱蒸汽。

再熱器:將透平中低溫蒸汽加熱,以提高做功能力。

省煤器:把低溫給水加熱成溫度較高(gāo)的水。

空氣預熱器:預熱空氣,利用低溫(wēn)煙氣加熱進入鍋爐的空氣,提高其溫度。

爐牆:減少鍋爐散熱損失,起保護作用。

燃燒(shāo)器:使燃料合理(lǐ)燃燒(shāo)。

輔助裝置:

磨煤裝置(zhì):磨(mó)煤機、排粉機、粗粉(fěn)及(jí)細粉分離器。

送風裝(zhuāng)置:送風機、風道、送風機將空氣通過空(kōng)氣預熱器送往爐子(zǐ)中。

引風裝(zhuāng)置(zhì):引風機、煙囪,將爐(lú)子中排出的煙氣送入大(dà)氣(qì)中。

給(gěi)水裝置(zhì):給水泵(bèng)、給水(shuǐ)管道、水處理設備。

燃料供應裝置:將燃料由儲煤場(chǎng)送到鍋爐(lú)房(fáng)。

除灰裝置:從鍋爐中除去灰渣並送出電(diàn)廠(chǎng)。

除塵裝置:出去鍋爐煙氣(qì)中的飛(fēi)灰,改善環境衛生。

自動控(kòng)製與儀表,包括熱工測量儀(yí)表及自動之控製設備。

爐膛設(shè)計

爐膛設計需要充分考慮使用燃料的特性。每台鍋爐(lú)應盡量燃用原設計的燃料。燃用特性差別較大的燃料時鍋爐運行的經濟性和性都可能降低。

鍋筒(tǒng)

是(shì)自然循環和(hé)多次強製循環鍋爐中,接受省煤器來的給水、聯(lián)接循環回路,並向過熱器輸送飽和蒸汽的圓(yuán)筒形容器。鍋(guō)筒簡體由*質厚鋼板製成,是鍋爐中*重要的部件之一。

鍋筒主要功(gōng)能:鍋筒的主要功能(néng)是儲水,進行汽(qì)水(shuǐ)分離,在運行中排除鍋水中的鹽(yán)水(shuǐ)和(hé)泥渣,避免含有高濃度鹽分和雜質的鍋水隨蒸汽進入(rù)過熱器和汽輪機(jī)中。

鍋筒內部裝(zhuāng)置:包括(kuò)汽水分離(lí)和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排汙和加藥設備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來(lái)的(de)飽和蒸汽與水分離開來,並盡量減少蒸汽中攜帶的細(xì)小水滴。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件;中(zhōng)壓以上的鍋爐除廣泛采用多種型式的旋風(fēng)分離(lí)器進(jìn)行(háng)粗分離外,還用百頁窗、鋼絲網或均汽板等(děng)進行(háng)進一步分離。鍋筒上還(hái)裝有水位表、安*閥等監測和保護設(shè)施。

設計考慮(lǜ)

為了考核性能和改進設計(jì),鍋爐常要經過熱平衡試驗。直接從有效利(lì)用能量來計(jì)算鍋爐熱效率(lǜ)的方法叫正平(píng)衡,從各種熱損失來反算(suàn)效率的方法叫反平衡。考慮鍋爐房(fáng)的實際效益時,不僅要看鍋(guō)爐熱效(xiào)率,還要計及鍋爐輔機所消耗的能量。

單位質量或單位容積的燃料完*燃燒時,按化學反應計算出的空(kōng)氣需求量稱為(wéi)理論空氣量。為(wéi)了(le)使燃料在爐膛內有更多的機會與氧氣接觸而(ér)燃燒,實際送入爐內的空氣量總要大於(yú)理論空氣量。雖然多送入空氣可(kě)以減少不完*燃燒熱(rè)損失,但排煙(yān)熱損(sǔn)失(shī)會增大,還會加劇硫氧化物腐蝕和氮氧(yǎng)化(huà)物生(shēng)成。因(yīn)此應設法改進(jìn)燃燒技術,爭取以盡量小的過量空氣係(xì)數使爐膛(táng)內燃燒完*。



1、整體布置

鍋爐采用傳統(tǒng)的型布置四角切圓燃燒。爐膛采用全焊膜式水(shuǐ)冷壁,爐膛寬19558mm,深16940mm,爐頂管標高74100mm,鍋筒中心線標高(gāo)75100mm。爐頂采用全密封結(jié)構(gòu),並設有大(dà)罩(zhào)殼。上部爐膛采用引進(jìn)型控製循環鍋爐的傳統布置方式,即(jí)布(bù)置了過熱器分(fèn)隔屏和後屏,牆(qiáng)式再熱器布置在(zài)前牆和兩側牆前部(bù)。在折焰(yàn)角上部和水平煙道按煙氣流程依次布置了屏式再熱(rè)器、末級再熱器和末級過熱器。後煙井內布(bù)置有低溫過(guò)熱器和省煤器。

     鍋爐尾(wěi)部布(bù)置2台三分倉轉子回轉式空氣預熱器(qì),轉子內徑12.24米。

2、燃燒設備

鍋爐的燃(rán)燒方式有三種形式:層燃(火床燃燒)、室(shì)燃(懸浮燃燒)、沸騰燃燒。各種(zhǒng)燃燒方式有其相應的燃燒設(shè)備。固定爐排、鏈條(tiáo)爐排、往複爐排、振動爐排等(děng)屬於層燃式,適用於燃燒(shāo)固體燃料。

1、固定爐排:一種(zhǒng)*古老、結構簡單的層(céng)燃燃燒的設備,分兩種單層爐排和雙(shuāng)層爐排A單層爐排用鑄鐵製造,有板狀和(hé)條狀B雙層爐排,內有上下兩(liǎng)層爐排,上爐排(pái)由水冷卻管組成的固定爐排,下爐排(pái)為(wéi)普通鑄鐵的固定爐排。上(shàng)爐排以上空間為風室,下爐排以下為灰坑(kēng),兩層爐排之間為燃燒室。

2、鏈條爐排:一種結構(gòu)比較完善的燃燒設備。由於機(jī)械化(huà)程度高(加煤、清渣、除灰等均有機械(xiè)完成),製造工藝成熟,運行穩定(dìng),人工撥火能使燃料燃燒的更充分,燃燒率也較高,適用於大、中、小(xiǎo)型工業鍋爐。國產鏈條爐(lú)排(pái)按結構可分鏈帶式、橫梁式和鱗片式鏈條爐排。A鏈帶式鏈(liàn)條爐排屬於輕(qīng)型結構適用於額定蒸發量小於10t/Hd的蒸汽鍋爐或相應容(róng)量的燃燒鍋爐。B橫梁式鏈條爐排是用剛性很強的(de)橫梁作支架,爐(lú)排片嵌於支架橫梁的槽內,當主動軸上的鏈輪帶動鏈條轉動時橫梁及其上的(de)整付爐排隨之移動。C鱗式鏈條爐排適(shì)用於額定蒸發量(liàng)大於10t/Hd的蒸汽鍋爐或(huò)相應容量的燃燒鍋爐。

3、往複爐排(pái):一種利用爐排往複運動來實現給煤、除渣、撥火(huǒ)機械化的燃燒(shāo)設備。往複爐排爐排按(àn)布(bù)置方式可分傾斜往複爐排和水平往複爐排A傾斜往複(fù)爐排為傾斜階梯型,爐排有相間布置的活動爐排片和固定爐排片組成。B水平往複爐排是有固定(dìng)爐排片和(hé)活動爐排片交錯組成,爐排片相互(hù)搭接。

4、振動(dòng)爐排:一種由偏心塊激振器、橫梁、爐排(pái)片、拉杆、彈簧板、後密封裝置、激振(zhèn)器(qì)電(diàn)機、地腳螺釘、減(jiǎn)震橡皮墊、下框架、前密封裝置。測梁、固定支點等部件組成。具有結構簡單,製造容易,重量輕、金屬耗量少、設備投(tóu)資省、燃燒條件好、爐排麵積負荷(hé)高、煤種適應能力強優點在工業(yè)鍋爐應(yīng)用過。

鍋爐采用HP中速(sù)磨煤機(jī)冷一次風機正壓(yā)直吹(chuī)式製粉係統,共配置6台HP963型(xíng)碗式中速磨,每台磨煤(méi)機出口用4根煤粉管道接至同一層四角布置的煤粉噴嘴。燃燒器共設置6層煤粉(fěn)噴嘴,鍋爐MCR和(hé)ECR負荷時投運5層,另一層備用。燃燒器的一、二次風呈間隔布(bù)置,頂部設有0FA(燃燼風)。每組燃燒器的二次(cì)風(fēng)擋板均由電動執行器單(dān)獨操作。為滿足鍋爐汽溫調節的需要,燃燒器(qì)噴嘴采用擺動結構,除(chú)0FA層噴(pēn)嘴單獨擺動外,其餘噴嘴由內外連杆組成一個擺動係統,由一台電動執(zhí)行器集中驅動作上(shàng)下擺動。這些電動(dòng)執行器均采用進口的直行程結構。在燃燒器二次風室中配置了3層共12支重(chóng)油槍,采(cǎi)用(yòng)外混式蒸汽霧化方式。燃燒器的水冷套與燃燒器(qì)在出廠前(qián)由工廠(chǎng)進行組裝。  

     煤粉噴(pēn)嘴采(cǎi)用了300MW鍋爐已經成熟的具有濃(nóng)、淡分離(lí)功能的WR結構(gòu),它不僅提高了單隻噴嘴的穩燃能力,而且(qiě)也是抑製氧化氮形成的有效措施之一。在一次風噴嘴周(zhōu)圍設置周界風,不僅能有效地冷卻(què)一次風噴嘴,還能改善煤種適應性。

3、給水和水循環(huán)係統

3.1給水係統

鍋爐給水經由止回閥和截止閥(fá)進入省煤器進口集箱,流經省煤器蛇形管(guǎn)束後進入省(shěng)煤(méi)器中間集箱,再經省煤器懸吊管(懸吊低溫過熱器)進入省(shěng)煤器出口集箱,再由連接管分成3路從鍋筒底部(bù)引入水側。 

3.2水循環係統

鍋筒、下降管、爐水循環泵(bèng)、下水包、水冷壁(bì)、水冷(lěng)壁上集箱(xiāng)引出管等部件組成水循環係統。

鍋筒下部的水通(tōng)過(guò)6根φ406的下(xià)降管接至匯合集箱,再由匯合集箱引出3根吸入管,分別與3台(tái)爐水循環泵連接,循環泵將水通過泵的排水管輸入下部環形水包,下水包內每根水冷壁(bì)管進(jìn)口裝有(yǒu)節流孔板,使管內的流量與它的吸熱相(xiàng)匹配。

水冷壁(bì)采用的φ51m內螺紋管和光(guāng)管,節(jiē)距為63.5mm的膜式結構。爐膛水冷壁管除冷灰鬥和牆(qiáng)式再熱器(qì)後麵外(wài),**采用內螺紋管,以水循環安*,預防DNB的發生(shēng)。 

3台爐水循環泵,投運2台可帶(dài)MCR負荷,1台備用。投運1台泵時可帶60%MCR負荷。

4、鍋筒及內部設備

鍋(guō)筒(tǒng)筒身用鋼板卷製而成,內徑為φ1743mm,簡身直段長(zhǎng)26216mm,等厚壁厚(hòu)203mm,兩端采用球形封(fēng)頭,筒(tǒng)身和封(fēng)頭(tóu)材(cái)料均采用SA299碳鋼材料。鍋筒內部采用環形內夾套結構,汽水混合物由鍋筒上部引入自上而下(xià)流動(dòng),使鍋筒上(shàng)、下部得到均勻加熱,可(kě)有效地(dì)減小上、下壁溫差(chà),加快啟、停速度。鍋筒內裝有110隻直徑為φ254的渦流式分離(lí)器和148隻波形板幹燥器,還設有連續(xù)排汙管,給水分配管及水位取樣裝(zhuāng)置等。 

5、過熱器

過熱(rè)器按蒸汽流程由爐頂包覆過熱器、低溫過熱器、分隔屏、後(hòu)屏過熱器和末級過熱器組成。

爐頂(dǐng)及包牆管由光管加扁鋼焊接(jiē)成(chéng)膜式壁結構。

     低溫過熱器布置在(zài)尾部煙道內由水平和立式兩部分組成,管徑φ57mm。

     分隔屏位於上爐膛前部,沿爐寬方向布置(zhì)6大片,每片由6個小屏組成,管徑 φ57mm。

     後屏過(guò)熱器布置在分隔屏後麵,沿爐寬方向布置25片,管徑φ57mm/φ60mm。

     末級過熱器(qì)位於水平煙道的後部,沿爐寬方向布置l02片,管徑的φ57mm。

     各級過熱器之間采用大口徑管連接,左右(yòu)兩側的連接管道采取平行布置(zhì),以減少汽溫偏差。

6、再熱器

再熱器按蒸汽流程由牆式再熱器、屏式再熱器和末級再熱器組成。

牆式(shì)再熱器布置在上部爐膛前牆和兩側牆(qiáng)前部,管徑φ60mm。

     屏式(shì)再熱器位於爐膛折焰角上方,後屏過熱器之後(hòu),沿爐寬布(bù)置有50片,管徑φ63mm。

     末級再熱(rè)器位於水(shuǐ)平(píng)煙道前部,屏式再熱器後麵(miàn),共76片,管徑的φ63mm。

     屏式再熱器和末級再熱器之間用大口徑管道連接並左右交(jiāo)叉一(yī)次。 

7、蒸汽(qì)溫度調節

7.1過熱蒸汽溫度調節

在過熱(rè)器係統中,采用二級噴水減溫。第*級布置(zhì)在低溫過(guò)熱器至分隔屏之間的管道上,作汽溫主調和保護分隔屏。*二級(jí)布置在後屏(píng)過熱器至(zhì)末級(jí)過熱器(qì)之間的連接管(guǎn)道上,作汽溫細調。每級減溫均設左右2隻減溫器,左、右噴(pēn)水調節閥單獨(dú)控製(zhì),可方使兩側汽溫的調整,減(jiǎn)小左(zuǒ)右兩(liǎng)側汽溫偏差。  

     過熱器噴水減溫器采(cǎi)用多孔笛形管的結構。

7.2再熱蒸(zhēng)汽溫度調(diào)節

再(zài)熱蒸汽溫度主要采用燃燒器噴嘴擺動角度,控製爐膛出口溫度來實(shí)現調溫。

當負荷較低時還可改變過剩空氣量來進行調溫。此外,在再熱器進口(kǒu)還設有2隻事故噴水減溫器,*大(dà)設計噴水量為再熱器流量的(de)5%(MCR)。

8、省煤器 

省煤器布置在後煙井低溫(wēn)過(guò)熱器下(xià)麵,分(fèn)成上、下兩組,管徑φ51mm。順列布置。省(shěng)煤器蛇形管組出口設有3隻中間集箱,從集箱上引出3排用來(lái)懸吊(diào)低溫過熱器的省煤(méi)器懸吊管。

     在省(shěng)煤器進口前後牆包覆管上裝設有煙氣阻流板,以預(yù)防形成煙氣走廊造成局部磨損,還增(zēng)加了(le)管子壁厚和將煙氣平均流速控製在10m/s以下(xià),大大提高了省煤器的抗磨能力。

     為預防鍋爐尾部(bù)振動,在省煤(méi)器區域沿爐寬設置了4道防振隔板。

9、空氣(qì)預熱器

采用(yòng)上海鍋爐廠有限(xiàn)公司設計製(zhì)造的兩台三分倉轉子回轉式空氣預熱器,型號為32VI(T)50°-1828,一、二次風分隔布置,一次風開度為50°,轉子反轉。  

     轉子直徑12.24米,受熱麵高(gāo)度為(wéi)1828mm,轉子采(cǎi)用模塊結構,傳熱元件為籃子結構,以便檢修和(hé)調換。

     轉子傳動裝置設主傳動,輔助傳動和手動盤車裝置(zhì)。

     每台空氣預熱器配置一台伸縮式吹灰器,在預(yù)熱器煙氣側冷熱端配備有一根固定式(shì)水衝洗管和滅火管,還配有紅外線探測裝置。

10、出渣設備

鍋爐出渣設備有水力出渣和機(jī)械出渣兩種。可按用戶要求選(xuǎn)用。對於(yú)水源(yuán)豐富的地區推薦水力出渣方式(shì)(水封式除渣裝置)。水封式除渣裝置排渣間隔為8小時一次,機械出渣裝置為連續排渣。吳(wú)涇工程采用水封式除渣裝置。

11、鍋爐構架

鍋爐構架采用*立式鋼結構,受力構件采用強度高螺栓連接,螺栓(shuān)直徑為M22。整個(gè)構架(jià)分7個安(ān)裝層,主要包括:垂直支(zhī)撐、水平支撐、爐頂(dǐng)支吊平麵、平台、扶梯、大層頂等組件。

     鍋爐鋼架共有8根單腹板主梁,其中*大主梁長度(dù)25700mm,高度4000mm,寬度(dù)1300mm,重量90t。鋼柱采(cǎi)用H型鋼柱。

     平(píng)台采用鍍鋅柵格,扶梯傾角小於45°


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