第13章锅炉本体的设计和布置

1第13章锅炉本体的设计和布置第一节锅炉本体布置第二节主要设计参数的选定第三节锅炉热力计算方法2第一节锅炉本体布置一、锅炉本体布置的典型结构二、蒸汽参数和锅炉容量对锅炉本体布置的影响三、燃料特性对锅炉本体布置的影响31∏型布置及其变形（1）∏型布置的优点：高度低，易于安装起吊方便；受热面易于布置成逆流；尾部烟道烟气向下流动，有利吹灰；锅炉烟气出口在底层，引风机、送风机除尘器等可以布置在地面。（2）∏型布置的缺点：占地较大；受热面局部磨损；转弯气室难以利用；锅炉容量大时，燃烧器布置有困难。前后墙布置，煤粉管道复杂，四角切圆布置，炉膛与尾部烟道高度和截面配合难度大。一、锅炉本体布置的典型结构4图13－1（a）5（3）无水平烟道∏型结构紧凑；密封性好；包墙管系统简单；有利于受热面采用悬吊结构6（4）双折烟角∏型改善烟气在水平烟道的流动状况，利用转弯烟室的空间，在水平烟道部分布置更多的受热面。72塔型布置1、特点烟气一直向上流动，适用于褐煤、多灰分劣质烟煤。2、优点便于疏水，锅炉体积小，锅炉占地少，煤粉管道和燃烧器布置方便，整台锅炉悬吊，只有向下的垂直膨胀，对流受热面管子在一侧集中穿墙，减少密封面，烟气不改变流动方向，对受热面冲刷均匀，磨损减轻。3、缺点锅炉很高，安装和检修困难，蒸汽管道的长度和成本增加，炉膛和对流受热面的截面需配合恰当；将空气预热器和送引风机放在顶部，加重锅炉构架负荷，也增加了安装和检修的困难。83箱型布置1、特点适用于中大容量燃油、燃气锅炉。9二、蒸汽参数和锅炉容量对锅炉本体布置的影响参数的变化使得锅炉内加热、蒸发和过热（再热）吸热量的比例发生变化。参数升高：加热吸热量变化不大；蒸发吸热量变化降低；过热（再热）吸热量变化升高。前屏墙式再热器10三、燃料特性对锅炉本体布置的影响燃油：箱式煤挥发分低：燃烧区布置燃烧带；炉膛瘦长；空气预热器受热面积大；挥发分影响过量空气系数。煤灰分：磨损和积灰，要选取适当的烟气流速灰的熔融性：灰的软化温度T小于等于1390度，需要限制炉膛容积热负荷。影响炉膛的容积和尺寸。煤中水分：水分大，要求热风温度高，空预器面积大。11第二节主要设计参数的选定一、排烟温度二、热风温度三、炉膛出口烟温四、各受热面中的工质流速12一、排烟温度排烟温度低，排烟若损失小，锅炉效率高，节约燃料；但是传热温差下降，增加了受热面积。存在最经济排烟温度。还应考虑：低温腐蚀、堵灰。表13－2表13－313二、热风温度热风作用：煤粉制备时起干燥预热作用，主要是帮助煤粉在炉内迅速着火。热风温度高有利于运行，但是多布置空气预热器面积。稳定着火为益。只有在挥发分少的无烟煤，水分高的褐煤、液态排渣方式时，才采用高的热风温度。固态排渣煤粉炉贫煤、烟煤300－350褐煤、无烟煤360－40014三、炉膛出口烟温一、饱和蒸汽的溶盐二、硅酸的选择性携带三、过热蒸汽的溶盐规律15一、饱和蒸汽的溶盐1、溶盐规律：（1）分配定律：如果某物质在两种互不相溶的介质中（如空气和水）均能溶解，则平衡状态下，该物质在这两种介质中的溶解度之比为一常数，可称为分配系数。（2）饱和蒸汽溶盐的特点：①具有选择性；②溶盐能力与压力有关；162、盐类分类：（1）硅酸盐(分配系数最大)；（2）易溶的其它盐类，如NaOH、NaCl、CaCl2（分配系数小于硅酸盐，但压力增大，分配系数很大）；（3）难溶于蒸汽的盐分（分配系数很小）；【注意】P6Mpa，主要考虑机械携带；P6Mpa，考虑硅酸携带；P12.75Mpa，考虑第二类盐携带；P20Mpa，考虑第三类盐携带；17二、硅酸的选择性携带1、重要性：高压下，硅酸携带大大高于机械携带，在汽轮机低压缸沉积；2、硅化物溶盐规律：（1）复杂性：①测量时难分开；②溶解特性差异大；③锅水PH值影响大；（2）蒸汽中硅化物溶解量：（3）锅水中硅酸含量：（4）溶解系数：3、减少蒸汽中硅化物含量的方法：（1）补给水除硅、防止凝汽器泄露；（2）控制锅水的PH值，PH值增大，溶解少，一般9～10。（排污降低PH值，可导致硅量增加）18三、过热蒸汽的溶盐规律1、饱和蒸汽易于溶解的盐类在过热器中溶解度也较大；2、压力越高，溶解度越大；3、压力一定，溶解度不同的盐有增有减，过热汽温很高时，接近理想气体，盐分受温度影响大；19第四节汽水分离装置一、汽水分离过程的组织二、立式旋风分离器三、涡轮式旋风分离器：（轴流式）20一、汽水分离过程的组织：1、分离的任务和一次分离元件：（1）、任务：①一次分离（粗分离），蒸汽湿分减少到0.5%～1%；②消除汽水混合物的动能；③为二次分离（细分离）创造条件，A、不允许大的水滴或大量湿分带进二次分离元件；B、均匀引出蒸汽；（充分利用汽包分离空间）C、不允许夹带汽泡；（降低膨胀水位，减少下降管带汽，水流不旋转）D、分离水流不能直冲水面，溅起水滴；④阻力小；21（2）、一次分离元件包括：①旋风分离器；②挡板；③立式节流板；④水下孔板；⑤钢丝网分离器；2、细分离的任务和办法：（1）任务：蒸汽湿分降低到0.01%～0.03%；（2）办法：①控制蒸发面负荷减少汽流携带水滴的卷吸力；②局部区域汽流流速不要太高；③进行重力分离；④采用二次分离元件；22二、立式旋风分离器：1、工作过程：（见《锅炉原理》多媒体教学软件）2、结构型式及允许负荷：φ290，φ315，φ35023三、涡轮式旋风分离器：（轴流式）多用于强制循环锅炉24第五节蒸汽清洗装置一、蒸汽清洗工作原理二、蒸汽清洗装置三、提高蒸汽清洗效果措施25一、蒸汽清洗工作原理分配系数：蒸汽的含硅酸量取决于锅水的含硅酸量；（1）凝结蒸汽率：（2）总平衡方程：（3）清洗装置平衡方程kgmgSaSsiogssiosioq/100222，%')')(100(100，iiiipxdsm222100100siogssioqsiogpSSSp）（2222])100(100[100')100()100(100sioqssioqsioqsiogSdpxSSdSpx26盐分平衡图27（4）锅水平衡方程x：送入清洗装置的给水占总给水量的质量百分数；p：排污率；：进入清洗装置蒸汽的硅酸含量；2222')100(])100(100[)100(100100siogssioqsioqssiogpSSdSdpxSpx21)(100100'2222222siogsioqxsioqxsioqsiogssiogssioqSSKSSKS2'sioqS28清洗效率：实际清除的硅酸含量与理论上可能除去的硅酸含量之比；β：清洗不完全系数；)2(100''222222sioqxsiogsiosioqsioqsioqSSaSSS222222100)2(100)1(siogssiogssioqxsiogsioqxsioqSKSSKS29影响蒸汽清洗效果的因素：（1）清洗后蒸汽携带硅酸系数；（2）清洗水硅酸含量；（3）清洗不完全系数β；30二、蒸汽清洗装置雨淋式；水膜式；起泡穿层式；板厚2～3mm，开孔孔径φ5～φ631三、提高蒸汽清洗效果措施1、蒸汽与清洗水要充分接触：保证必要的清洗水层厚度Hqxs；（1）清洗孔板上部保持连续的清洗水层；（2）保证清洗装置上水层均匀，溢流通畅；2、蒸汽与清洗水要均匀地接触：3、进入清洗水层蒸汽应力求干净：4、减少清洗后蒸汽带水量：（1）清洗负荷强度Rqxb；（2）清洗水份额x；（3）清洗装置与二次分离元件的距离Hqxs；5、提高锅炉给水品质：32第六节排污一、锅炉给水的限定二、排污三、给水品质33一、锅炉给水的限定kgmgSKSmgsmmq/100，34二、排污1、排污的作用2、锅水盐分平衡m：锅水浓缩倍率；控制给水品质或控制排污率；%100，DDPpwPPmKPPSSSKSSPSSPggsgsqqgsg100100100100)100(353、排污率和给水品质的限定：技术经济比较4、排污方法的局限性：（1）压力增高，排污带走盐分相对减少，排污作用减少；（2）压力增高，蒸汽带走盐分增加，因此给水品质应更好；36三、给水品质（标准）