B22锅炉结构及其系统

B2.2锅炉结构及其系统B2.2.1锅炉结构一、锅炉构成及工作流程锅炉由主要部件和辅助装置构成。下表所列为锅炉主要部件及辅助装置。锅炉主要部件和辅助装置的名称和作用名称主要作用主要部件炉膛保证燃料燃尽并使出口烟气温度冷却到对流受热面能安全工作的数值燃烧设备将燃料和燃烧所需空气送入炉膛并使燃料着火稳定，燃烧良好锅筒是自然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁，下降管等组成水循环回路。锅筒储存汽水，可适应负荷变化，内部设有汽水分离装置等以保证水汽品质。直流锅炉无锅筒水冷壁是锅炉的主要辐射受热面、吸收炉膛辐射热加热工质，并用于保护炉墙过热器将饱和蒸汽加热到额定过热蒸汽温度。生产饱和蒸汽和热水的锅炉无过热器再热器将汽轮机高压缸排汽加热到较高温度，然后再送到汽轮机中压缸膨胀做功。用于大型电站锅炉以提高电站热效率省煤器利用锅炉尾部烟气的热量加热给水，以降低排烟温度，节约燃料空气预热器加热燃烧用的空气，以加强着火和燃烧；吸收烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉效率；为煤粉锅炉制粉系统提供干燥剂炉墙构架是锅炉的保护外壳，起密封和保温作用。支承和固定锅炉各部件，并保持其相对位置辅助装置燃料供应装置储存和运输燃料磨煤装置将煤磨成煤粉并输入燃用煤粉的锅炉燃烧送风装置由送风机将空气送入空气预热器加热后输往炉膛及磨煤装置应用引风装置由引风机和烟囱将锅炉排出的烟气送往大气给水装由给水泵将经过水处理设备处理后的给水送入锅炉置除灰除渣装置从锅炉中除去灰渣并运走除尘装置除去锅炉烟气中的飞灰、改善环境卫生自动控制装置自动检测、程序控制、自动保护和自动调节下图所示是燃用煤粉炉的自然循环锅炉简图。其工作流程大致如下。燃料煤运到煤厂后经煤斗和给煤机入磨煤机磨成煤粉并由一次空气携带往燃烧器。燃烧器喷出的煤粉与二次空气混合后在炉膛燃烧并释放出大量热量。燃烧产生的高温烟气由炉膛经过热器、再热器、省煤器、和空气预热器进入除尘器，再由引风机送往烟囱排入大气。给水由给水泵经给水管道送入省煤器。给水在省煤器吸热后进入锅筒，并沿着下降管经下集箱流入水冷壁。水在水冷壁中吸收炉膛辐射热而形成汽水混合物并流入锅筒。汽水混合物在锅筒中经汽水分离装置后，蒸汽由锅筒上部送入半辐射式过热器和对流过热器等吸热并形成过热蒸汽。随后，过热蒸汽由过热器出口集箱送往汽轮机。自高压缸出口引来的蒸汽在再热器中吸收烟气热量后再送入中压缸作功。冷空气自送风机吸风管吸入后，由送风机送往空气预热器。空气在空气预热器中吸收烟气热量后形成热空气，并分为一次空气和二次空气分别送往磨煤机和燃烧器。锅炉的灰渣经灰渣斗落入排灰槽道后用水力排除。二、工业锅炉结构工业锅炉就其本体结构而言可分为火管锅炉和水管锅炉两种。火管锅炉具有结构简单、运行水平和给水品质要求较低等优点。但是，由于结构上的限制，只能制成低参数、小容量的锅炉，热效率较低。因而钢材消耗率较大。水管锅炉受热面布置方便，传热性能好，热效率也较高，因而钢材消耗率较低，在结构上可用于大容量和高参数的工况，但对水质和运行水平要求较高。水火管锅炉是在火管锅炉和水管锅炉基础上设计制成的，具有两者的优点，对水质要求与水管锅炉相近。火管锅炉由于容量小、结构简单，一般制成快装式锅炉；水管锅炉也有制成快装式锅炉的。（一）火管锅炉（二）水管锅炉（三）水火管锅炉（四）热水锅炉三、自然循环电站锅炉的结构电站锅炉是一种用以生产过热蒸汽供电站发电应用的蒸汽锅炉。利用循环回路中上升管内汽水混合物和下降管内水的密度差建立工质循环的称为自然循环电站锅炉。其特点为具有锅筒和只能在临界压力以下工作。自然循环锅炉的循环回路由锅筒、集箱、下降管和上升管组成。下降管布置在炉墙外面，不受热，上端和锅筒相连，使锅筒内炉水流入管内，下端和下集箱相连；上升管也称水冷壁管，布置在炉膛内，吸收火焰辐射热，使由下降管经下集箱入上升管的炉水汽化产生蒸汽。上升管下端和下集箱相连，上端和锅筒相连，管内产生的汽水混合物回入锅筒。汽水在锅筒内分离，炉水回入下降管，蒸汽流入过热器，经加热后输往汽轮机应用。（一）中压自然循环电站锅炉国产的中压自然循环电站锅炉的额定蒸汽压力为3.822MPa（39kgf/cm2），额定汽温为450℃，额定容量为35~130t/h，一般用于中小型电站。蒸发量＞65t/h的锅炉均为煤粉炉。图示锅炉为上海锅炉厂设计制造的SG130-39、450型中压煤粉炉，采用固态排渣，可配25MW的汽轮发电机组。锅炉采用倒U型布置，单锅筒。锅炉按燃烧无烟煤设计，采用四角布置直流燃烧器。炉膛横截面近于正方形，煤粉气流的射流在炉膛中心形成一个直径1000mm的假想切圆。为了保证无烟煤的燃烧，在燃烧器中心标高上下1.5m处敷设有卫燃带。炉膛四壁全部设有水冷壁，水冷壁管的管径为直径Φ60×3mm，节距为75mm。在炉膛出口处的后水冷壁设计成具有折烟角以改善烟气流动及冲刷情况。饱和蒸汽由锅筒经炉顶管进入逆-顺混合流动方式布置的第一级过热器，出来后经8根引出管左右交叉引到两侧减温器。然后，流过第二级过热器的两侧逆流段，经中间集箱混合后，再经顺流的第二级过热器的中部热段，最后由第二级过热器出口集箱左侧端部输出。省煤器和空气预热器采用双极交错布置，省煤器管子直径为32×3mm，空气预热器管径为40×1.5mm，管子均作叉列布置。热空气温度为400℃，排烟温度为140℃，锅炉效率为88.65%。（二）高压自然循环电站锅炉国产高压自然循环电站锅炉的额定蒸汽压力为9.8MPa（100kgf/cm2），额定汽温为540℃额定蒸发量有220t/h和410t/h两种，均采用煤粉燃烧。图示为哈尔滨锅炉厂设计制造的HG-220/100-1型锅炉，用于配50MW汽轮发电机组。额定蒸汽压力为9.8MPa（100kgf/cm2），额定汽温为540℃，给水温度为215℃。锅炉按烟煤设计，排烟温度选为120℃，锅炉设计效率为92.8%。锅炉采用角式布置直流燃烧器，应用重油点火。炉膛各壁均布置水冷壁。过热器由炉顶过热器、低温对流过热器、屏式过热器和高温对流过热器组成。饱和蒸汽从锅筒出来后即按此顺序流经过热器各部分。过热汽温调节采用两级自凝水喷水减温方法。第一级喷水减温器位于屏式过热器前，第二级布置在高温对流过热器热段前面。省煤器和空气预热器作双级交错布置。省煤器为双侧进水。空气预热器采用两面进风的管式空气预热器。对流过热器采用蒸汽吹灰，屏式过热器采用振动吹灰，尾部受热面采用钢珠除灰装置。（三）超高压自然循环电站锅炉国产超高压自然循环电站锅炉的额定蒸汽压力为13.72MPa（140kgf/cm2），过热汽温/再热汽温有两种，即（555/555）℃及（540/540）℃，额定蒸发量有400t/h及670t/h。东方锅炉厂设计制作的DG-670/140-4型锅炉配200MW的汽轮发电机组。过热汽压力为13.72MPa（140kgf/cm2），过热汽温为540℃，再热蒸汽压力为（进口/出口）（2.65/2.45）MPa，再热气温为（进口/出口）（323/540）℃，再热蒸汽流量为579t/h，给水温度为240℃。锅炉按露天布置燃用贫煤。作倒U型布置，单锅筒、单炉膛，采用四角直流式燃烧器。炉膛四周均由直径60×6mm的鳍片管按节距80mm焊接制成膜式水冷壁。尾部井烟道两侧墙也用同尺寸管焊接成节距为160mm的膜式水冷壁。水平烟道斜底及两侧墙也采用膜式水冷壁。锅炉共有24个循环回路，用大直径下降管集中供水。（四）亚临界压力自然循环电站锅炉图示为英国制造的配660MW汽轮发电机组的亚临界压力自然循环电站锅炉，锅炉额定压力为16.66MPa（170kgf/cm2），额定过热汽温为568℃，额定蒸发量为2020t/h，再热气温与过热汽温相同。锅炉燃用煤粉，燃烧器布置在炉膛前后墙上，上下各5排，每排6只，共计60只圆形燃烧器，由10台E型磨煤机供给煤粉。炉膛水冷壁由12根从锅筒引出的内径470mm的大直径下降管供水。锅炉具有单锅筒，其内直径为2210mm，壁厚为150mm，长33m，重315t，分三段运往工地安装。烟气离开炉膛后，先流过节距为760mm的屏式过热器，再依次流过节距为450mm的第二级过热器和第二级再热器。在进入后竖井时，烟气流分为前后两股，前者流经水平布置的第一级过热器和省煤器，后者流经水平布置的第一级再热器和省煤器。省煤器后面装有烟气调节挡板，用于控制烟气按一定比例流过上述两烟道达到调节再热汽温的目的。四、多次强制循环电站锅炉的结构多次强制循环电站锅炉的特点为在炉膛蒸发受热面的下降管和上升管之间装设循环泵以提高回路的流动压头。循环泵的流动压头一般为0.25~0.35MPa。由于工质是做强制流动的，因而可以采用直径较小的锅筒、上升管和下降管，蒸发受热面布置比较自由，锅炉启停时间比自然循环电站锅炉的短，负荷调节范围增大。目前已运行的多次强制循环锅炉最大容量为2950t/h最高运行压力为18.34MPa（187kgf/h）。有超高压多次循环锅炉、亚临界压力多次循环锅炉。五、电站用直流锅炉、低倍率循环锅炉和复合循环锅炉的结构直流锅炉是一种使给水一次通过各受热面变为蒸汽的锅炉，其循环倍率等于1.0，给水靠水泵压头的作用顺序通过省煤器、蒸发受热面和过热器并全部变成过热蒸汽。在中等容量直流锅炉中，根据炉膛蒸发受热面布置方式的不同有三种基本形式：水平围绕管圈式，垂直上升管屏式和回带管屏式。与自然循环锅炉比较，直流锅炉的优点为蒸发受热面布置比较自由，可在超临界压力和临界压力以下应用，无锅筒因而制造方便且省金属，此外启停较迅速，调节灵敏。其缺点为给水品质及自动调节要求较高，蒸发受热面阻力大，给水泵耗电较大。电站用低倍率循环锅炉是在直流锅炉和多次强制循环锅炉基础上发展起来的一种锅炉，又称全负荷复合循环锅炉。其特点为无锅筒，炉膛蒸发受热面中工质采用强制循环，从炉膛蒸发受热面出来的汽水混合物进入汽水分离器分离。分离后蒸汽引向过热器，水则和省煤器出来的给水在混合器混合后经再循环泵送入炉膛蒸发受热面，因而蒸发受热面中的流量大于蒸发量。其循环倍率较低，一般为1.2~2.0.可用于亚临界压力和超临界压力。这种锅炉由于存在再循环泵，当负荷变化时，蒸发受热面中循环流量变化不大，因而与直流锅炉相比额定负荷时可以采用低的多的工质流速，使蒸发受热面流动阻力显著减少；与自然循环锅炉相比，用汽水分离器取代锅筒，可使金属耗量降低，制造工艺简化；与多次强制循环锅炉相比，循环倍率小。因而再循环泵功率小且无锅筒。六、特种锅炉的结构（一）间接加热锅炉（二）余热锅炉（三）废料锅炉（四）特种工质锅炉（五）正压燃烧锅炉锅炉分类分类方法锅炉类型简要说明按用途分类电站锅炉用于发电，大多为大容量高参数锅炉，火室燃烧，热效率较高工业锅炉用于工业生产和采暖，大多为低参数，小容量锅炉，火床燃烧，热效率较低。出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称热水锅炉。船用锅炉用作船舶动力，一般采用低、中参数，大多燃油，要求锅炉体积小，重量轻机车锅炉用作机车动力，一般为小容量低参数，火床燃烧，以燃煤为主，锅炉设计紧凑按结构分类火管锅炉烟气在火管内流动，一般为小容量低参数锅炉，热效率较低但构造简单，水质要求低，运行维修方便水管锅炉汽水在管内流过，可以制成小容量、低参数锅炉，也可制成大容量，高参数锅炉。电站锅炉一般均为水管锅炉，热效率较高，但对水质要求和运行水平的要求也较高按循环方式分类自然循环锅筒锅炉具有锅筒，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环，只能在临界压力以下应用多次强制循环锅筒锅炉也称辅助循环锅筒锅炉具有锅筒和循环泵，利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头建立工质循环。只能在临界压力以下应用低倍率循环锅炉具有汽水分离器和循环泵。主要靠循环泵建立工质循环，可应用于亚临界压力和超临界压力。循环倍率较低，一般为1.25~2.0直流锅炉无锅筒，给水靠水泵压头一次通过受热面产生蒸汽，适用于高压和超临界压力锅炉复合循环锅炉具有再循环泵。锅炉复合低时按再循环方式运行，负荷高时按直流方式运行。可应用于亚临界压力和超临界压力按锅炉