鍋爐系統(tǒng)及布置

2/5/20231鍋爐用途鍋爐是化工、石化、冶金、輕紡、造紙等工礦企業(yè)主要動及供熱設備；工業(yè)鍋爐—用于工業(yè)及采暖；動力鍋爐—驅動蒸汽動力裝置；鍋爐也是火力發(fā)電站三大主機之一。電站鍋爐—在火電廠，蒸汽驅動汽輪機組發(fā)電。2/5/20232火力發(fā)電廠

鍋爐設備2/5/20233電廠全貌2/5/20234火力發(fā)電水力發(fā)電其它形式發(fā)電發(fā)電方式燃料化學能蒸汽熱能機械能電能汽輪機發(fā)電機鍋爐核能發(fā)電火力發(fā)電廠三大主機2/5/20235鍋爐是火力發(fā)電廠的三大主機之一鍋爐設備是火力發(fā)電廠的兩大設備之一*鍋爐設備的作用：一、是燃料高效率燃燒二、加熱給水，生產出一定數(shù)量和質量的蒸汽，供給汽輪機使用。電廠鍋爐概述2/5/20236鍋爐系統(tǒng)組成：兩部分組成：鍋爐本體、輔助設備及附件1.本體：汽水系統(tǒng)（鍋）和燃燒系統(tǒng)（爐）組成。（1）鍋：即汽水系統(tǒng)。任務是吸收燃料放出的熱量，使水蒸發(fā)并變成具有一定參數(shù)的過熱蒸汽，供汽輪機使用。①水的預熱設備—省煤器②水的蒸發(fā)設備（汽化設備）—蒸發(fā)設備汽包爐蒸發(fā)設備由汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱和連接管組成；直流鍋爐蒸發(fā)設備即水冷壁。③蒸汽過熱設備—過熱器、再熱器2/5/20237（2）爐：燃燒系統(tǒng)。任務是使燃料在爐內良好燃燒，放出熱量。燃燒設備（煤粉燃燒器、點火裝置、爐膛）、煙道、空氣預熱器等組成2.輔助設備及附件：（1）輔助設備：通風設備、輸煤設備、制粉設備、給水設備、除塵除灰設備、煙氣脫硫設備。（2）附件：安全門、水位計、吹灰器、熱工儀表等。2/5/20238鍋爐本體實際上就是爐膛燃燒空間和對流煙道兩部分組成。鍋爐燃燒空間布置圖2/5/20239布置有后屏受熱面的大容量鍋爐，爐膛出口是指后屏進口；對于沒有后屏的中小容量鍋爐，爐膛出口指凝渣管進口。2/5/202310鍋爐排煙位置指的是鍋爐最后一級受熱面煙氣出口位置。（一般是空氣預熱器出口）鍋爐排煙溫度一般為110-150℃（多為130-150℃），主要考慮排煙熱損失和尾部受熱面的低溫腐蝕綜合影響。2/5/202311第三節(jié)鍋爐系統(tǒng)及布置一、鍋爐整體布置二、煤粉爐的燃燒設備三、風煙及燃燒系統(tǒng)四、煤粉爐燃燒及制粉系統(tǒng)流程五、空氣預熱器六、鍋爐汽水系統(tǒng)2/5/202312一、鍋爐整體布置按照空間劃分：鍋爐分為爐膛（燃燒空間）和煙道（布置有各種受熱面的空間）兩部分組成。2/5/202313鍋爐空間布置圖鍋爐本體實際上就是爐膛燃燒空間和對流煙道兩部分組成。爐膛出口煙氣溫度1000-1100℃鍋爐排煙溫度110-150℃（130-150）（最后一級受熱面煙氣出口）2/5/202314鍋爐整體布置概念：爐膛、對流煙道以及各級受熱面之間的相對位置稱為鍋爐整體布置。1-爐膛，2-水平煙道，3-轉向室，4-垂直煙道典型的倒U型布置方式原則：盡量在爐膛和煙道空間的四壁和空間通道內布置各種足夠的受熱面，提高換熱效率。2/5/202315鍋爐典型布置2/5/202316二、煤粉爐的燃燒設備煤粉爐燃燒設備作用：合理組織送入爐膛的煤粉與空氣良好混合，保證煤粉穩(wěn)定著火和充分燃燒。煤粉爐燃燒設備組成：點火裝置、煤粉燃燒器、爐膛見視頻。（1）煤粉燃燒器作用：將攜帶煤粉的一次風和助燃的二次風送入爐膛，并組織一定的氣流結構，使煤粉迅速穩(wěn)定地著火；同時使煤粉和空氣合理混合，達到煤粉在爐內迅速完全燃燒的目的。（2）鍋爐點火裝置：主要用于鍋爐啟動時點燃主燃燒器的煤粉氣流；當鍋爐低負荷運行或燃用劣質煤時，可以用點火裝置來穩(wěn)定燃燒或作為輔助燃燒設備。（3）爐膛也稱為燃燒室：供煤粉燃燒的空間。2/5/2023171-等溫線；2-燃燒器；3-折焰角；4-屏式過熱器；5-冷灰斗壁面-布置燃燒器；爐底－冷灰斗。爐頂－頂棚管過熱器。爐膛上部懸掛有屏式過熱器。爐膛后上方為煙氣出口。爐膛出口的下部有后水冷壁彎曲而成的折焰角，折焰角可以改善煙氣流動、提高爐膛內煙氣充滿度。1.爐膛爐膛也稱為燃燒室：供煤粉燃燒的空間。燃燒器燃盡風口前墻左側墻后墻右側墻2/5/2023182/5/2023192/5/2023202.煤粉燃燒器煤粉燃燒器作用：將攜帶煤粉的一次風和助燃的二次風送入爐膛，并組織一定的氣流結構，使煤粉迅速穩(wěn)定地著火；同時使煤粉和空氣合理混合，達到煤粉在爐內迅速完全燃燒的目的。分直流燃燒器和旋流燃燒器兩種：★直流燃燒器：煤粉氣流（一次風）、燃燒所需空氣（二次風）分別由互相隔絕的不同噴口以直流射流形式噴進爐膛。直流燃燒器為多個配合組織火焰?！镄魅紵鳎盒魅紵饔梢唤M套裝在一起的圓形噴口組成，燃燒器中裝有各種型式的旋流發(fā)生器（簡稱旋流器）。燃燒器中的一次風噴口在內部，一次風噴口射出的可以是旋轉射流，也可以是直流射流；二次風噴口在外部，二次風噴口出來的是旋轉射流，整個燃燒器射出的射流為旋轉射流。旋流燃燒器獨立即可組織火焰。2/5/202321直流燃燒器2/5/202322旋流燃燒器-12/5/202323燃燒器喉口旋流燃燒器-22/5/202324燃燒器燃盡風口前墻左側墻后墻右側墻旋流燃燒器-32/5/2023253.鍋爐點火裝置：主要用于鍋爐啟動時點燃主燃燒器的煤粉氣流；當鍋爐低負荷運行或燃用劣質煤時，可以用點火裝置來穩(wěn)定燃燒或作為輔助燃燒設備2/5/202326三、風煙(及燃燒)系統(tǒng)1.鍋護通風任務：連續(xù)不斷地給鍋爐提供燃料燃燒所需的空氣，并把燃燒生成的煙氣排出爐外，以保證燃燒的正常進行。

2/5/2023272.鍋護通風方式：(自然通風和機械通風兩種)（1）自然通風是利用煙囪進行通風，即利用煙囪中熱煙氣和外界冷空氣之間的密度差所產生的自生通風力(抽力或自拔力)進行通風。單純自然通風僅能克服較小的流動阻力，電廠鍋爐流動阻力都較大，例如在一般煤粉爐中，空氣側阻力約達2500-4000Pa，煙氣側阻力約2000-3000Pa，所以電廠鍋爐一般都采用機械通風。2/5/202328（2）機械通風是利用風機產生的壓力，迫使空氣和煙氣在風煙系統(tǒng)中流動進行通風。目前采用的機械通風方式:正壓通風、負壓通風和平衡通風。負壓通風：迫使空氣和煙氣在風道、煙道中流動，除利用煙囪外，還在煙囪前裝設引風機來克服風、煙系統(tǒng)中的全部阻力。由于抽取煙氣爐內形成較高的負壓，故稱負壓通風。正壓通風：除利用煙囪外，在爐前風道上裝設送風機來克服風、煙系統(tǒng)中全部阻力，由于往爐內壓送空氣而形成較高的正壓，故稱正壓通風。平衡通風：亦稱強制通風除利用煙囪外，在鍋爐風、煙系統(tǒng)中同時裝設送風機和引風機。送風機負責把風送進爐膛，引風機負責把爐膛的煙氣排出爐外，由于爐膛內保持的壓力略低于外界的大氣壓力，故稱平衡通風。一般在爐膛出口處保持20一60Pa的負壓力。2/5/202329平衡通風優(yōu)點：處于合理的負壓下運行，因此鍋爐房的安全及衛(wèi)生條件較好，而且鍋爐漏風量較少，是目前電廠鍋爐應用較為普遍的一種通風方式。如圖所示為平衡通風時煙、風道系統(tǒng)中各部位的正負壓分布示意圖。為減小附近地區(qū)的大氣污染程度，采用平衡通風時，必須建造有一定高度的煙囪，以便把煙氣排到高空之中。2/5/202330問題:1.鍋爐通風的方式和任務?2.煙風系統(tǒng)中哪里的壓力最大?哪里的壓力最小?3.平衡通風方式中,正常的爐膛出口負壓是多少?2/5/202331軸流式風機2/5/202332一次風機2/5/202333引風機2/5/202334四、煤粉爐(燃燒及)制粉系統(tǒng)流程2/5/202335制粉系統(tǒng)任務：將送入制粉系統(tǒng)的原煤，磨碎、干燥制成具有一定細度和水分的煤粉；在氣流輸送下，保證氣粉混合物以合適的速度和溫度，連續(xù)不斷地、定量地經燃燒器的一次風噴口送入爐膛。煤粉爐燃燒及制粉系統(tǒng)流程-12/5/202336煤粉爐燃燒及制粉系統(tǒng)流程-22/5/202337五、空氣預熱器一、空氣預熱器的作用利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需的空氣。作用：

1.進一步降低排煙溫度,提高鍋爐效率,節(jié)省燃料;2.改善燃料的著火和燃燒條件,同時降低不完全燃燒損失;3.節(jié)約金屬,降低造價;二、空氣預熱器的種類和結構回轉式空氣預熱器（蓄熱式）:煙氣和空氣交替流過受熱面,熱量有煙氣傳給金屬,再由金屬傳遞給空氣。管式（傳熱式）:熱量連續(xù)不斷由煙氣傳給空氣,煙氣空氣有各自的通道。2/5/2023382/5/202339回轉式空氣預熱器（受熱面回轉式）：回轉式空氣預熱器（蓄熱式）:煙氣和空氣交替流過受熱面,熱量有煙氣傳給金屬,再由金屬傳遞給空氣。2/5/202340六、鍋爐汽水系統(tǒng)①水的預熱設備—省煤器②水的蒸發(fā)設備（汽化設備）—蒸發(fā)設備汽包爐蒸發(fā)設備由汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱和連接管組成；直流鍋爐蒸發(fā)設備即水冷壁。③蒸汽過熱設備—過熱器、再熱器2/5/202341高壓鍋爐受熱面布置圖2/5/2023421025t/h亞臨界參數(shù)鍋爐布置圖2/5/202343★1900t/h超臨界鍋爐2/5/202344分典型汽包鍋爐（高壓鍋爐為例）和超臨界直流鍋爐（1900T/H超臨界鍋爐為例）兩種介紹。2/5/202345（一）汽包爐汽水系統(tǒng)2/5/202346流程：省煤器→蒸發(fā)設備（汽包、下降管、水冷壁）→頂棚過熱器→低溫對流過熱器→屏式過熱器→高溫對流過熱器汽包鍋爐（高壓鍋爐為例）2/5/202347省煤器（水的加熱設備）作用吸收低溫煙氣的熱量降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。給水提前預熱，減少水在水冷壁內的吸熱量。提高溫度，減少給水和汽包壁之間的溫差，降低熱應力。2/5/2023482/5/2023492/5/2023502/5/2023512/5/2023522/5/2023532/5/202354水冷壁作用：吸收爐內輻射熱量，將工質蒸發(fā)為汽水混合物；降低煙氣溫度，保證爐膛出口煙氣溫度在合適的范圍。布置方式：每面墻由多個水冷壁管屏并列構成，其中的每個管屏由進口聯(lián)箱、受熱面管組、出口聯(lián)箱組成。型式：1.光管：2.膜式：3.銷釘式：在水冷壁管子表面焊銷釘，固定并冷卻衛(wèi)燃帶。4.內螺紋管：在水冷壁管內壁形成多道凹槽，可強化流體和壁面?zhèn)鳠?，降低管子壁溫，推遲傳熱惡化的發(fā)生。2/5/2023552/5/2023562/5/2023572/5/2023582/5/202359汽包作用：1.是加熱、蒸發(fā)、過熱過程的連接樞紐和分界。2.提高了鍋爐蓄熱能力，負荷變動時具有一定的緩沖能力。3.在汽包內進行汽水分離。4.對鍋水進行化學處理，保證了蒸汽的潔凈度。2/5/2023602/5/2023612/5/2023622/5/202363下降管作用：把汽包內的水連續(xù)不斷地通過下聯(lián)箱供給水冷壁。型式：大口徑集中型、小直徑分散型。普遍采用大口徑集中型，可降低流動阻力。2/5/2023642/5/2023652/5/2023662/5/202367過熱器和再熱器過熱器和再熱器的作用過熱器：將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽。再熱器：將汽輪機高壓缸排汽加熱成具有一定溫度的再熱蒸汽。結構：由并列的空心管組成受熱面（壁式、對流式、屏式），受熱面的進口和出口各連接在一個統(tǒng)一的聯(lián)箱上。由進口聯(lián)箱、出口聯(lián)箱、并列的受熱面管組三部分連接構成。再熱壓力為過熱壓力的20-25%，故再熱器的管徑粗、管壁薄、管子數(shù)量多。2/5/2023682/5/2023692/5/2023702/5/2023712/5/2023722/5/202373（二）超臨界直流鍋爐汽水系統(tǒng)

2/5/202374★某1900t/h超臨界鍋爐汽水系統(tǒng)流程（600MW機組）1.蒸汽系統(tǒng)主蒸汽（含給水）系統(tǒng)流程給水→省煤器→螺旋管水冷壁→過渡聯(lián)箱→垂直管水冷壁→啟動分離器→頂棚和包墻過熱器系統(tǒng)→低溫過熱器→一級噴水減溫器→屏式過熱器→二級噴水減溫器→末級過熱器→汽輪機高壓缸再熱蒸汽系統(tǒng)流程冷端再熱管道→再熱器事故噴水減溫器→冷端再熱管道→水平低溫再熱器→末級再熱器→汽輪機低壓缸2/5/202375①省煤器①去高壓缸去中壓缸來自高加來自高壓缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②爐膛③低過④屏過⑤末過⑥低再⑦高再⑧分離器⑨貯水罐過熱器一級減溫再熱器事故減溫過熱器二級減溫②2/5/2023762/5/2023772/5/2023782.超臨界直流鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)省煤器、過熱器、再熱器的結構基本相似，蒸發(fā)系統(tǒng)與汽包爐區(qū)別明顯，故重