锅炉各部件的工作原理

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①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。②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①连接；②汽水分离；③汇集分配炉水；④减缓压力变化；⑤提高蒸汽品质；⑥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。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）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1.0～1.5m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。2～4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