生产实习讲义—锅炉

生产实习讲义——锅炉部分锅炉定义通过煤、油或天燃气等燃料的燃烧释放出化学能，使其变成热能，并通过传热过程把热能传递给水，使其变成蒸汽的设备。亦称做蒸汽发生器。锅炉分类按燃烧方式层燃炉室燃炉沸腾炉旋风炉按水循环方式自然循环强制循环直流锅炉按压力大小低压锅炉≈1.3MPa中压锅炉≈3.9MPa高压锅炉≈10MPa超高压锅炉≈14MPa亚临界锅炉≈17MPa超临界锅炉≈25MPa锅炉组成燃烧设备包括燃烧器、炉膛以及制粉系统中的各种装置锅炉本体包括汽包、水冷壁、凝渣管、过热器、省煤器、空气预热器，以及有关汽水管道、炉墙、构架等辅助设备包括送风机、引风机、除尘器以及锅炉运行所需的辅助机械等锅炉工作过程燃料的燃烧过程燃料由煤粉燃烧器一次风口喷入炉膛，与二次风口进入炉膛的热风混合燃烧，产生的烟气沿炉膛上升，流经水平烟道，然后流过尾部竖井，最后由烟囱排入大气烟气向水（汽）的传热过程烟气流经锅炉的过程中，将热量传递给与之接触的受热面内流过的工质水的受热和汽化过程给水由水泵加压，流经省煤器预热，然后进入汽包。汽包内的水经过下降管进入水冷壁吸热蒸发，而后汇入汽包。经过汽水分离和净化装置产生饱和蒸汽，该蒸汽流过过热器过热，最后产生主蒸汽电站锅炉型号表示方法××—△/△/△/△—×各符号意义如下：生产厂家代号—额定蒸发（t/h）量—主蒸汽压力(MPa)—主蒸汽温度（℃）—再热蒸汽温度（℃）—生产序号胜利电厂一期工程锅炉简介一期锅炉型号：DG-670/13.7/540/540-8A;型式：超高压中间再热自然循环固态排渣煤粉锅炉一、燃烧设备燃烧器分类：直流式和旋流式布置方式：前墙、对冲、四角、顶部一期工程采用直流式燃烧器，四角切圆布置，两角对冲，两角相切。直流燃烧器分类：均等配风型和一次风集中布置型一期工程每角燃烧器分为上下两组，上下两组各有两层一次风喷口制粉系统分类：中间仓储式和直吹式主要组成设备(中仓式)：原煤仓、给煤机、球磨机、粗细粉分离器、煤粉仓、给粉机、排粉机等一期工程制粉系统为热风送粉；二期为正压直吹系统球磨机结构如下图所示工作原理：电动机带动筒体旋转，钢球在离心力和摩擦力作用下，紧贴筒体旋转至一定高度后，沿着抛物线方向下落。撞击燃煤，把煤颗粒击碎，同时钢球还在筒体内旋转运动，这时球和球之间、球和钢瓦之间产生挤压研磨作用，把煤粒磨成煤粉。优点：结构简单，筒体转速低，故而工作可靠。对燃料的可磨性没有任何限制，可以磨制各种固体燃料。磨制的煤粉细度R90可以小于10%，是各种磨煤机中唯一适宜磨制如此细煤粉的设备。缺点：设备笨重（圆筒直径约2~4m，长3~10m），金属耗量大，占地面积大，初投资大，运行耗电量大，噪音大，出粉均匀性差，钢球（球直径30~60mm）及护板磨损量大。分离器粗粉分离器工作原理：涉及重力分离、惯性分离和离心力分离。工作过程：风粉混合物沿着进料管上升，然后沿着内外椎面之间通道上升，再此过程完成重力和离心力分离。接着到达导向叶片，使气流旋转进入内锥体，完成离心力分离，粗粉沿回粉管下落至磨煤机，细风粉沿出口管进入细粉分离器。细粉分离器工作原理：涉及重力分离、离心力分离。工作过程：风粉混合物沿切线方向进入选分分离器，在内壁自上而下做螺旋运动，产生离心力，使煤粉沿内壁向下滑落，气流到达分离器底部后自下向上运动，由出口管通往排粉机。二、锅炉本体水冷壁作用：是锅炉的主要蒸发受热面，依靠火焰对水冷壁的辐射放热，把进入水冷壁的水加热成为汽水混合物。组成：常见水冷壁管的直径在51~76mm之间，管子之间的节距约为1.1~1.2倍管径。常见形式：见下页图示。一期工程水冷壁共分为3个部分，分别是炉膛四周水冷壁；水平烟道两侧墙水冷壁；尾部竖井两侧墙水冷壁。所有水冷壁均为膜式壁，由φ60×6光管加扁钢焊接而成。其中，前两种水冷壁管间距为80mm，最后一种水冷壁管间距为160mm。汽包作用：连接省煤器、下降管、水冷壁、过热器。是加热、蒸发、过热三个过程的中心枢纽。储存一定量的水，能起到缓冲、稳定及调解作用。汽包内装有连排、加药、汽水分离和净化装置。汽包上装有压力表、安全门等安全附件，保证锅炉的安全运行。一期工程锅炉汽包内经1600mm，壁厚95mm，全长21620mm，直筒部分和两端封头部分长度分别为20m、810mm，汽包材质采用西德生产的BHW35钢，总重为87.3t。中心标高52700mm，下部有六根集中下降管，靠近两端各有6根分散下降管。具体结构如下页图示。汽水分离和清洗装置作用：保证饱和蒸汽和过热蒸汽的品质汽水分离装置：可分为两类，一类为一次汽水分离装置或成为粗分离装置，分离后的蒸汽湿度为0.5%~1.0%左右，包括旋风分离器、水下孔板、挡板。另一类为二次汽水分离装置或称为细分分离装置，使蒸汽湿度小于0.01%~0.03%，包括波形板分离器、钢丝网分离器、均汽孔板。清洗装置分类：喷水式、雨淋式、水膜式、自凝式和穿层式一期工程汽包内部的一二次汽水分离装置分别为旋风分离器和均汽孔板，蒸汽清洗装置为穿层式。给水分配管作用：使给水沿锅筒长度方向均匀分配，配水管长度不小于锅筒长度的2/3。配水管应远离排污管以提高排污水的含盐浓度。排污管作用：锅筒内的炉水是所有锅炉水中最脏的，随着运行时间的增长，炉水含盐浓度不断增加，必须排除一些浓度较大的炉水并补进清洁的给水才能达到使炉水含盐浓度保持在允许范围内。排污管应装在炉水浓度最大的区域并远离给水管和加药管。加药管作用：防止锅筒不受碱性腐蚀和蒸发管产生水垢，在运行中要向炉水中加入磷酸盐。加药管应位于下降管附近，开孔方向应能使药品与给水均匀混合，反应后产生的软渣可顺利地由下降管排至下集箱。阀门和仪表作用：确保锅炉安全运行，主要是安全阀和水位计。过热器作用：将饱和蒸汽加热成额定参数的过热蒸汽。分类：根据受热面的布置位置不同，吸收热量的形式也不同，所以过热器可分为辐射式、半辐射式和对流式三种。组成：过热器的管子直径在32~45mm之间，管子之间的节距约为1.1~1.2倍管径。屏式过热器中屏与屏之间距离约为600~800mm。注意：对于大容量的锅炉，过热热所占的比例增加，过热器随之变得非常复杂。为了消除各根管子吸热不均的影响，往往中间加集箱使蒸汽混合，从而把过热器分成几级。为了消除沿烟道宽度方向吸热不均匀的影响，使蒸汽交叉混合流动。同时为了控制温度，还需采取一些必要措施（过热器各级之间布置减温器或实施烟气侧吸热量的调节）。一期锅炉过热器采用五级布置，其中三次左右交叉两级喷水减温。具体布置见后续图示。再热器作用：降低汽轮机末级叶片湿度，提高机组热效率。组成：再热器的管子直径在42~60mm之间，管子之间的节距约为1.1~1.2倍管径。一期工程再热器采用两级布置方式，低温再热器位于尾部竖井，管子规格为φ42×3.5，由8管圈绕成，分上、中、下三级。高温再热器布置于水平烟道，管子规格为φ51×3.5，由8管圈绕成。具体结构见下页图示。两级再热器之间设置喷水减温器。低温再热器与尾部竖井过热器下部的烟道内均的装设有烟气调节挡板，用以调节流经这两个受热面的烟气量，以达到调节汽温的目的。过热器与再热器的汽温调节调节原因：蒸汽温度随锅炉负荷、燃料性质、给水温度等变化。如果汽温过高，会引起金属材料损坏。如汽温过低，影响热力循环效率，并使汽轮机末级的湿度过大，叶片受损。调节形式：蒸汽侧调节（设置减温器），该侧调节只能降低蒸汽温度，故需要事先多布置一些受热面积，这意味着过热器钢材耗量增大，但是调节精度高；烟气侧调节（烟气再循环、烟气挡板、摆动式燃烧器等），此种调节方式既能提高蒸汽温度又能降低蒸汽温度，但是要影响后续受热面吸热状况，且调节精度差。一期锅炉汽温调节方式为：一次蒸汽的调节，设二级喷水减温器。一级喷水减温器设在大屏出口。二级喷水减温器设在后屏出口。再热器则通过烟气挡板进行粗调，喷水减温器作为细调。具体结构图见下页。省煤器作用：降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。此外，省煤器可使进入汽包的给水温度提高，减小了汽包壁温与给水温度之差，从而减小了汽包所产生的热应力。分类：铸铁式和钢管式或者沸腾式和非沸腾式组成：省煤器的管子直径在28~38mm之间。一期锅炉省煤器布置在竖井尾部烟道。分为两个组件，并列在后竖井前后烟道下部。管子规格为φ32×4。结构见右侧图。空气预热器作用：不仅能吸收排烟热量，降低排烟温度，改善了燃料的着火和燃烧过程，因而减少了燃料的不完全燃烧损失，提高锅炉效率，同时，加热的空气可作为制粉系统的干燥剂。分类：间壁式（主要为管式，管子规格φ40×1.5）和蓄热式。一期工程空气预热器为转子回转式空气预热器。转子直径8650mm，转子以每分钟1.4转的速度运行，总重量约为222吨。炉墙可分为重型炉墙、轻型托架炉墙（包括敷管炉墙）一期锅炉水冷壁采用膜式壁，炉膛部分用敷管炉墙；水平烟道及后竖井上部采用包敷管结构，也都采用了敷管式炉墙；垂直烟道下部为了便于省煤器检修，采用了框架式炉墙。构架电厂中锅炉的构架主要有托架式锅炉构架和悬吊式锅炉构架两种。在前一种结构中，炉墙和各种受热面的重量由构架支撑，构架均由钢材搭建。后一种结构锅炉所有重量均悬吊在顶板大钢板梁上或椼架式顶板上，构架由钢筋混凝土制成。一期工程采用后一种结构。具体结构见下页图示。一期工程锅炉总图三、辅助设备除尘器作用：煤粉锅炉燃煤中95%的灰分都以飞灰的形式随着烟气排向尾部受热面，国标规定最高允许排放浓度不得超过200mg/m3，要想达到这个指标，必须配置高效除尘器。分类：机械除尘装置、湿式除尘装置、电除尘器、袋式除尘装置。后两种除尘器由于除尘效率高，目前广泛用作电厂除尘装置。这两者的工作原理图如下。一期工程1、2号机组分别配置静电除尘器和布袋除尘器泵与风机分类：叶片式（离心式、轴流式）、容积式（往复式、回转式）等。由于离心式泵与风机应用最多，所以下面只介绍此种形式的工作原理。离心风机工作原理：离心风机工作时叶轮里充满着流体，当叶轮转动时，流体也跟着转动。因此，流体就产生了离心力，由于离心力的作用，流体向出口流动，于是入口就形成了真空。在大气压力和入口压力作用下，流体源源不断流向风机。离心水泵工作原理：同上，只不过是输送的流体差别较大而已。一期工程送引风机、排粉风机均为离心式风机一期工程除灰水泵、除渣水泵、冲洗水泵均为离心式水泵除渣除灰系统一期工程除渣系统及设备锅炉燃烧完的灰渣落入位于锅炉底部的渣斗，然后由渣斗底部的排渣门排除进入双辊式碎渣机，破碎后的渣流入地沟后由冲洗水泵来的冲洗水冲至灰渣池，经灰渣泵加压增速送至灰场。一期工程除灰系统及设备省煤器下部有四个灰斗，灰斗中的灰定期落入冲灰器，由冲灰水冲入地沟，流进灰浆池；空气预热器下部有两个灰斗，内部积灰连续落入冲灰器，由冲灰水冲入地沟，流入灰浆池；除尘器设有三个电场，每个电场下部有四个灰斗，灰斗中的灰连续落入冲灰器，由冲灰水冲入地沟，流入灰浆池。所有汇集进入灰浆池的灰水由灰浆泵升压送至灰场。水处理系统锅炉用水名称原水：没有经过任何处理的天然水，也称生水。补给水：为了弥补锅炉运行中由于蒸发、取样、排污等消耗而补给的水，称为补给水。凝结水：锅炉生产的蒸汽在汽轮机中做功后，经冷却冷凝成的水，称为凝结水。回水：锅炉生产的蒸汽，在其热能利用后，经过冷却而成的凝结水，然后回收循环使用的水，称为回水。给水：直接进入锅炉，供锅炉蒸发或加热的水，称为给水。给水通常由补给水和回水组成。炉水：正在运行锅炉的汽水系统中循环流动的水，称为炉水。冷却水：蒸汽在汽轮机中做功后是靠水来冷却的，汽轮机油系统也是靠水来冷却的，这部分水称为冷却水。水质超标对锅炉的危害结垢：如果水质不良，会在受热面上产生一些固体附着物——水垢，水垢的导热系数比钢铁低得多，因此引起受热面过热损坏。腐蚀：水中杂质会使金属表面遭到腐蚀破坏，缩短设备的使用寿命。另外，腐蚀产物加入水中，又会加剧受热面的结垢，结垢又促进金属腐蚀，引起恶性循坏。积盐：随蒸汽带出的杂质会沉积在过热器、蒸汽管道和汽轮机叶片积盐。会引起管道堵塞和汽轮机