锅炉-陈高飞--锅炉蒸发设备与自然水循环

1.蒸发设备的组成主要由汽包、下降管、联箱、水冷壁、汽包导管组成闭合回路。1.1汽包是锅炉构成的主要部件，又称“锅筒”1.1.1汽包的结构（1）热水锅炉的汽包内装的全是热水，蒸汽锅炉的汽包内装的是热水和蒸汽。单汽包蒸汽锅炉中，汽包的上半部是汽，下半部是热水。双汽包蒸汽锅炉里，上汽包的上半部是蒸汽，下半部是热水，蒸汽与水的分界面位置称水位线，下汽包则全是热水。1.1汽包（2）汽包有一定的水容积，与下水管和水冷壁相连接，组成自然水循环系统。汽包又同时接受省煤器的给水，向过热器输送饱和蒸汽。汽包是加热、蒸发和过热三个过程的分界点。汽包中存有一定的水量，故有一定的储热能力，当工况变化时，可减缓汽压变化的速度，有利于调节运行，以此提高锅炉运行的安全性。汽包中装有各种蒸汽净化装置，用以保证蒸汽的质量3装有各种表计，用以监视汽包的运行。1.1汽包（3）汽包外面有许多管座，以连接各种管道，如给水管、下降管、汽水泥合物引入管、蒸汽引出管、连续排污管、事故放水管、加药管以及连接仪表和自动装置管道等。（4）汽包内部装有各种提高蒸汽质量的装置，如汽水分离装置、蒸汽清洗装置、连续排污装置、分段蒸发装置、加药装置以及给水分配装置和事故故水管等。1.1.2汽包的作用与材质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和大致分界点。汽包中存有一定量的汽水，在负荷变化时，能起到储热器和储水器的作用，可以缓解汽压变化的速度，对锅炉运行调节有利。汽包内装有汽水分离装置，蒸汽清洗装置，排污装置，锅内加药装置等，可以提高蒸汽品质。汽包上装有压力表、水位计和安全阀等附件，汽包内还装有事故放水装置等，用来保证汽包安全运行。锅筒内径为φ1500，壁厚为55mm，设计材料为20g。1.2下降管结构与规格1.2.1下降管的结构（1）下降管的作用是将汽包中的水连续不断地送入下联箱以供水冷壁，使受热面有足够的水量循环，以保证运行可靠。下降管的一端与汽包相连，另一端与下联箱连接。为保证水循环的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在炉外，不受热。（2）下降管一般自汽包底部引出，在下降管入口上方装有栅格板或十字板，有的人口段还用变径管，以防形成旋涡和入口处炉水汽化。下降管的钢材通常用20号锅炉钢，有小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。1.2.2下降管规格￠108*6￠133*6￠219*8￠159*6不同规格，左右各10根。1.3联箱（1）联箱又称集箱，其直径较大，且是两端封闭的圆管，用以连接管子，起汇集、混合和分配汽水保证各受热面可靠供水的作用，或起汇集各受热面的水或汽水混合物的作用。联箱通常不受热，以免部分水产生气包，破坏水循环。（2）联箱常用20号锅炉钢作材料。按其布置可分为上联箱、下联箱、左联箱和右联箱等。除蒸发设备外，过热器和省煤器上也有联箱。位于炉排两侧的下联箱又称防焦箱。水冷壁的下联箱一般都装有定期排污装置和膨胀指示器，有的还装有加强水循环用的循环推动器。1.4水冷壁蒸发设备中唯一的受热面1.4.1水冷壁的布置与组成。水冷壁布置在燃烧室内壁四周，或部分布置在燃烧室中间。它由许多根上升管组成，以接受辐射传热为主受热面。与对流受热面相比，其辐射受热面的热负荷大，说明传递同样的热量可以用较少的受热面。1.4.2水冷壁的作用（1）依靠炉膛的高温火焰和烟气对水冷壁辐射传热，使未饱和水或饱和水加热蒸发成饱和蒸汽。（2）由于炉墙内表面被水冷壁管遮盖，故能较快降低炉墙温度，能防止烧坏炉墙，还能防止结渣侵蚀炉墙o（3）可以简化炉墙的结构，减轻炉墙的重量。（4）如采用敷管式炉墙，水冷壁还可起悬吊炉墙的作用。1.4.3水冷壁的用材中压锅炉的水冷壁多用￠60×3mm的管子，高压锅炉多用坝￠60*5和￠76×6mm的管子。承受同样压力时，如果管子直径小一些，则管壁厚度也可减小一些；管径越小，遮盖同样面积的炉墙所需金属也越少。1.4.4水冷壁的类型由于锅炉的形式和参数也不同，所采用的水冷壁形式也不同。水冷壁的类型有光管式、膜式和刺管式三种。1.4.4.1水冷壁的类型1.4.4.1光管式水冷壁由普通元缝钢管弯制组合而成，它通常是贴近燃烧室炉墙内壁互相平行而垂直布置，上端与汽包或上联箱连接。1.4.4.2膜式水冷壁水冷壁管两侧焊有或带有的翼片称为绍片，将各绍片管的绍片顶部焊接以后，整个水冷壁受热面则连成一体，炉膛周围被一层整块的水冷壁膜严密包围，因此称其为膜式水冷壁。1.4.4.2膜式水冷壁的优点可以较多地接受炉膛辐射热量，提高锅炉的产汽量。使炉胎有良好的气密性，较大地减少炉膛漏风。便于采用敷管式炉墙，简化炉墙结构，减轻了锅炉的重量。可在制造厂内焊接成整片出厂，减少了安装工作量，便于降低炉膛内壁的温度，保护炉墙，防止炉墙结渣。1.4.4.3刺管式水冷壁在刺管水冷壁上敷设一层耐火材料，即构成燃烧带。敷设燃烧带的区域因水冷壁吸热量减少，故温度较高。因此，用来敷设燃烧带的刺管水冷壁常用于液态排渣炉的下部(熔渣段)；或燃用不易着火的煤时，用于炉膛的喷燃区；或用于其他需要提高温度的部位，如用于旋风炉的旋风筒内。1.5过热器1.5.1过热器的作用过热器是蒸汽锅炉的辅助受热面，它的作用是在压力不变的情况下，从汽包中引出饱和蒸汽，经过加热，使饱和蒸汽成为一定温度的过热蒸汽。过热器是锅炉所有受热面中工作温度员高的受热面。过热器内流过的是高温蒸汽，传热性能较差，但管外又是高温烟气，决定了过热器的管壁温度较高。1.5.2过热器的种类过热器按结构和装置形式，可分为立式和卧式两种3按传热方式，可分为对流式、辐射式和半辐射式等几种。1.5.2.1对流过热器它布置在烟道中，主要依靠对流传热方式吸收烟气的热量，故称为对流过热器。它是由许多并列的蛇形管和联箱构成的，蛇形管与联箱以焊接连接，联箱布置在炉墙外面。蒸汽在蛇形管内流动，蛇形管外则受烟气的横向冲刷。由此，烟气将热量传给蛇形管，蒸汽则从管壁上将热量带走，而使蒸汽加热，提高了温度。1.5.2.1对流过热器它布置在烟道中，主要依靠对流传热方式吸收烟气的热量，故称为对流过热器。它是由许多并列的蛇形管和联箱构成的，蛇形管与联箱以焊接连接，联箱布置在炉墙外面。蒸汽在蛇形管内流动，蛇形管外则受烟气的横向冲刷。由此，烟气将热量传给蛇形管，蒸汽则从管壁上将热量带走，而使蒸汽加热，提高了温度。1.5.2.1对流过热器对流过热器并列连接的蛇形管根数，与蒸汽及烟气的流速有关，但主要取决于管内的蒸汽流速。蒸汽的流速是按管子的壁温状况与过热器压力降的大小而定。蒸汽流带越高，则传热性能越好，管壁能较好的冷却，但流动阻力则增加，压力降增大。对流过热器区的烟气流速受传热性能、飞灰磨损和积灰三方面因素的制约。烟气流速越高，则传热性能越好，可减少过热器的受热面积，但飞灰对管壁的磨损严重；烟气流速过低，则容易积灰。煤灰粉炉，烟气流速一般控制在6—14m／s。1.5.2.1对流过热器对流过热器按烟气与蒸汽的流动方面，可分为顺流、逆流及混流等方式布置。通常用双逆流方式布置，其优点是传热性能好。如按管子的放置方向，又可分垂直布置和水平布置两种方式。1.5.2.1对流过热器过热器的工作特性，主要由它的气温变化特性表明。对流过热器的气温变化特性，是其出口过热气温随锅炉负荷的增加而升高。当锅炉负荷增加时，燃料量增多，烟气量增加，流过过热器的烟气量也增加。烟气流速增加，烟气对管壁的传热系数增大。由于炉膛出口烟气温度升高，即进入对流过热器的烟温升高，使传热温差加大，从而使烟气对过热器的传热量增加。再则，锅炉负荷增加，流过对流过热器的蒸汽量也增多，使过热器中单位数量蒸汽的吸热量减少。但是，烟气传热量增加的影响大于蒸汽量增加的影响，而使对流过热器的汽温升高。反之，负荷减少时，则对流过热器的出口汽温降低。1.5.2.2辐射过热器它布置在炉膛中，主要依靠辐射热方式直接吸收炉膛的辐射热，这种过热器称为辐射过热器。其种类有：前屏过热器：在自然循环锅炉中，按其辐射过热器的布置方式，悬吊在炉膛上部靠近炉前做成挂屏形式，称为前屏过热器。这种过热器做成一片一片“屏风”形式的受热面，管屏沿炉宽相互平行悬挂在炉内。每一片管屏由若干根并联的管子弯制成“U”形紧密排列，管子吊在联箱上，联箱布置在炉外。顶棚过热器：和前屏过热器不同，管于布置在炉膛顶部成顶棚管，故称为顶棚过热器。这种过热器由紧靠炉顶的单排宣管构成，接受的辐射热弱于屏式过热器。1.5.2.2辐射过热器炉膛墙式过热器：管子布置在炉膛四周墙上，称为炉膛墙式过热器。这种过热器的结构与水冷壁相似，其受热面管一般都紧贴炉膛墙面。单独集中在某一区域。辐射过热器的气温变化特性与对流过热器相反，气温随锅炉负荷的增加而降低。锅炉负荷增加时，炉腥温度有所提高，辐射吸热量增多，流过辐射过热器的蒸汽量也增多。而且蒸汽量增多的影响大于辐射热增多的影响，使辐射过热器中单位数量蒸汽获得的热量相对减少，汽温因而下降。反之，当锅炉负荷减少时，则辐射过热器出口锅温升高。1.5.2.3半辐射过热器它既利用与烟气接触吸收对流热，又直接吸收炉脆辐射热4，选种过热器称为屏式半辐射过热器。为与屏式辐射过热器(又称为前屏过热器)区别开，将屏式半辐射过热器称为后屏过热器。1.5.3我公司过热器的基本情况过热器布置在第二烟气通道内，烟气由下向上逆向流动。过热器分三级布置（共五组），按烟气流动方向分Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级依次布置。为确保Ⅲ级过热器的壁温不出现超温，采用顺流布置，且部分使用15CrMo合金钢管。Ⅱ、Ⅰ级过热器均采用逆流布置。按燃烧图对过热器受热面设计的要求，以及受热面在沾污和清洁状态的不同，过热器设置二级给水喷水减温装置，以使在燃烧图规定的工况范围内，过热汽温达到设计值。1.5.3我公司过热器的基本情况为防止过热器的磨损和结渣，过热器管全部采用顺列布置，烟速一般控制在5m/s左右。为保证过热器管内有足够的蒸汽流速，三级过热器均采用单管圈结构，管子规格均为φ42×4。三级（共五组）过热器均采用管吊管的悬吊结构，将整个过热器的重量，通过吊杆悬吊在顶部梁格上。1.6省煤器1.6.1省煤器的作用省煤器布置在锻炉尾都的烟道内，利用烟气的余热加热锅炉的给水设备。它的作用是：提高给水温度，降低排烟温度，减少排烟损失，提高锅炉热效率。通常省煤器出口水温每升高1cC，锅炉罚阳温度平均降低2于3Y3给水温度每升高6。7宅，省煤1％。一般加装省煤器的锻炉可节约煤5％—10％。1.6.2省煤器的种类按水在其中被加热的程度，省煤器可分为沸腾式和非沸腾式两种。如省煤器出口水温达到其出口压力下的饱和温度，即水加热到沸腾状态，并有一部分水蒸发成蒸汽，这种．省煤器称为沸腾式省煤器。如省煤器出口水温低于其出口压力下的饱和温度，这种省煤器称为非沸腾式省煤器。沸腾式省煤器和非沸腾式省煤器在结构上是相同的。其结构和工作原理比较简单，受热面是由许多并列的蛇形钢管组成，水的进口与出口处都装有联箱。蛇形管的两端分别焊在进、出口联箱上，联箱布置在烟道外面。烟气在省煤器管外流过，水在管内流动，水流过省煤器时，吸收了烟气的热量，以此提高自己的温度。1.6.3省煤器的材质省煤器的蛇形管外径通常是25—42mm，常用的蛇形管有425删、公32mm、少38mm和442mm四种规格。管壁厚度一般为3~5mm，管式材料用10号或20号碳钢。1.6.4蛇形管的置放与作用蛇形管一般都呈错列排列，其目的是增强传热效果，减少积灰并使结构紧凑。在尾部烟道中，省煤器的蛇形管都是水平置放，这样力“便停炉期间排水，减轻停炉期间的腐蚀。省煤器中的水总是自下而上流动，这就便于排除空气，避免引起局部氧腐蚀。烟气则是自上而下流动，这样既有助于吹灰，还可使烟气与水呈逆向流动，增大传热温差，有利于对流传热。1.6.4蛇形管的置放与作用省煤器的蛇形管在烟道中的置放，有纵向和横向两种方式。蛇形管的方向垂直于前后墙称纵向置放，平行于前后墙的称横向置放。蛇形管在烟道中的布置方向，对省煤器管中的流速有较大的影响。烟