鍋爐汽水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、長 沙 理 工 大 學(xué)節(jié)能技術(shù)結(jié)課論文 論文題目：鍋爐汽水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀鍋爐汽水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 摘要：鍋爐的汽水系統(tǒng)一般由給水管路、省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、再熱蒸汽及主再熱蒸汽管路等組成。汽水系統(tǒng)的主要任務(wù)是使水吸熱后蒸發(fā)，最后形成有一定參數(shù)的過熱蒸汽。從給水管路來的水經(jīng)過給水閥后進(jìn)入省煤器，在省煤器中加熱到接近飽和溫度，進(jìn)入汽包，再經(jīng)過下降管進(jìn)入水冷壁，吸收蒸發(fā)熱量，形成汽水混合物，回到汽包。汽包經(jīng)過汽水分離以后，蒸汽進(jìn)入過熱器，水再次進(jìn)入水冷壁進(jìn)行加熱。這個(gè)循環(huán)過程對于不同的鍋爐有不同的循環(huán)動力，自然循環(huán)的鍋爐靠的是汽水壓力差，強(qiáng)制循環(huán)鍋爐靠的是泵的牽引力。從汽包

2、中分離并進(jìn)入過熱器的蒸汽在鍋爐煙氣通道處繼續(xù)吸收熱量，從而成為具有一定溫度和壓力的過熱蒸汽（主蒸汽）。經(jīng)過主蒸汽管，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸做功。蒸汽從高壓缸做完功后，經(jīng)再熱蒸汽管道，進(jìn)入鍋爐再熱器加熱至額定溫度后，經(jīng)再熱蒸汽熱段，進(jìn)入汽輪機(jī)中缸、低壓缸繼續(xù)做功。本文就我國一般的燃煤鍋爐的汽水系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對我國鍋爐汽水系統(tǒng)的節(jié)能進(jìn)行論述。 關(guān)鍵詞： 汽包 水冷壁 過熱器 再熱器 凝汽器 前言：有我國的能源現(xiàn)狀分析，我國占主導(dǎo)發(fā)電的電廠是火力發(fā)電廠，而火電廠的主要發(fā)電能源是燃煤。對于燃煤鍋爐進(jìn)行能量傳遞的工質(zhì)就是汽水，汽水系統(tǒng)的運(yùn)行好壞直接影響發(fā)電效率。就我看來加強(qiáng)換熱是提高效率的最根本的辦法

3、，其次是工質(zhì)的運(yùn)行狀況和工質(zhì)的流動環(huán)境。汽水系統(tǒng)各個(gè)部件：一、汽包汽包是運(yùn)行于自然循環(huán)鍋爐和控制循環(huán)鍋爐中的汽水分離設(shè)備，直流鍋爐是沒有汽包的。汽包的作用就是把水冷壁中的汽水混合物進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)汽水能量的充分利用。是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三個(gè)過程的連接樞紐 ；也增加了鍋爐水位平衡和蓄熱能力。 行鍋爐汽包一般采用火用分析模型，也就是應(yīng)用火用平衡方程所建立關(guān)系的，這是現(xiàn)在最先進(jìn)的分析方法。他的一般過程是：首先, 將整個(gè)系統(tǒng)劃分成若干個(gè)子系統(tǒng), 然后對所劃分的單元逐一進(jìn)行火用平衡分析, 計(jì)算各個(gè)子系統(tǒng)的能量指標(biāo), 最后, 以圖形或表格形式展示結(jié)果。 現(xiàn)行汽包的一般結(jié)構(gòu)：1旋風(fēng)分離器* k6 g. h2

4、 r/ m2波形板分離器2 o* h+ (3疏水管 8 : p# s" v. e; y8 y4立式百葉窗干燥器6 k) v' r  x/ l$ p5排污管) / v2 v6 z$ n/ h' f5 j6給水管 / e( o. x2 c( p3 7緊急放水管 8加藥管  "1 g( b9 b8 q' 3 m& , s9 n2 o k9 o/汽包節(jié)能：值得注意的是汽包的水位對汽包的運(yùn)行起到非常重要的作用。水位會使得進(jìn)入過熱器的蒸汽參數(shù)發(fā)生變化，這對再熱器，過熱器中的換熱系數(shù)影響很大。我們可以說汽包水位是鍋爐

5、運(yùn)行一個(gè)非常重要的被控變量。維持水位在一定范圍內(nèi)是保障鍋爐安全運(yùn)行的首要條件， 液位過高, 會使蒸汽帶水過多, 汽水分離差, 使后續(xù)的過熱器管壁結(jié)垢, 傳熱效率下降, 過熱蒸汽溫度下降, 嚴(yán)重時(shí)將引起蒸汽品質(zhì)下降, 影響生產(chǎn)和安全; 水位過低又將破壞部分水冷壁的水循環(huán), 引起水冷壁局部過熱而損壞, 嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生鍋爐爆炸。 因此, 在鍋爐運(yùn)行中, 保證汽包水位在正常范圍保證系統(tǒng)輸出蒸汽溫度穩(wěn)定的前提。二、水冷壁水冷壁一般布置于爐膛四周，緊貼爐墻形成爐膛周壁，接受爐內(nèi)火焰和高溫?zé)煔獾妮椛錈?，大容量鍋爐有的將部分水冷壁布置在爐膛中間，兩面分別吸收高溫?zé)煔獾妮椛錈?，形成兩面曝光水冷壁。水冷壁的作用：爐

6、膛中的高溫火焰對水冷壁進(jìn)行輻射傳熱，是水冷壁內(nèi)的工質(zhì)吸收熱量后由水逐步變成汽水混合物；水冷壁還能降低爐膛內(nèi)煙氣溫度，減少結(jié)渣；也大大降低了爐墻厚度。水冷壁的分類：現(xiàn)代鍋爐的水冷壁主要有光管式、膜式、銷釘式三種類型。我們常用的一般采用膜式水冷壁。它是由軋制或焊接鰭片管或光管加扁鋼或光管燒熔焊拼焊成的氣密管屏所組成的水冷壁。膜氏水冷壁具有氣密性好，能適應(yīng)正壓燃燒對鍋爐的要求，不易結(jié)渣、漏風(fēng)少，減少排煙熱損失，提高鍋爐熱效率，對爐墻也有很好的保護(hù)作用?，F(xiàn)代水冷壁的傳熱強(qiáng)化：采用螺旋管圈型和垂直管屏型水冷壁。螺旋管圈型水冷壁沒有水平圍繞管圈型水冷壁中的水平段，工質(zhì)在蒸發(fā)管內(nèi)不易出現(xiàn)汽水分離層的現(xiàn)象，管

7、帶中并聯(lián)管數(shù)也較多。由于螺旋管圈的并聯(lián)各管受熱條件都基本相同，所以熱偏差小。對于垂直管屏型水冷壁則是在水冷壁上升的過程中進(jìn)行混合，使得各管受熱融合均勻，減小了熱偏差。三、過熱器鍋爐過熱器是回收鍋爐煙氣能量的，使鍋爐出來的蒸汽可以獲得加熱，變?yōu)楦烧羝?，有利于提高鍋爐熱效率，也有利于蒸汽輪機(jī)避免水擊。過熱器能把鍋爐中首次蒸發(fā)的蒸汽加熱成高品質(zhì)的過熱蒸汽；然后過熱蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸中做功后，低壓低溫的蒸汽被重新引入再熱器，再熱器就是負(fù)責(zé)把這部分蒸汽重新加熱成高溫蒸汽，在再熱器中，通常壓力不能提高，而是把溫度提高到和過熱蒸汽通樣或略低的溫度。加熱后的再熱蒸汽（稱熱再）再進(jìn)入汽輪機(jī)中、低壓缸繼續(xù)做功，最

8、后進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水。再熱器他的本質(zhì)就是一個(gè)換熱器。只是在鍋爐中的位置不同，換熱方式不同。有的位于頂部可輻射的地方，有的位于只有對流換熱的地方，有的還會進(jìn)行復(fù)合換熱，既有輻射換熱又有對流換熱。加強(qiáng)工質(zhì)側(cè)的換熱效果可極大地提高換熱效率?，F(xiàn)行過熱器的分類：過熱器的分類有多種方式，一般按以下的方式進(jìn)行分類：1根據(jù)煙氣與管內(nèi)蒸汽的相對流動方向分：逆流、順流和混合流。2根據(jù)傳熱方式分：對流、輻射和半輻射式。3根據(jù)管子排列方式分：順列、錯(cuò)列。4根據(jù)管圈數(shù)分：單管圈、雙管圈、多管圈。5根據(jù)結(jié)構(gòu)分：屏式過熱器、壁式過熱器、對流過熱器。6根據(jù)對流受熱面的放置方式分：立式、臥式?，F(xiàn)行過熱器的優(yōu)化方法：過熱器的傳熱

9、優(yōu)化主要是靠過熱器的布置和多級換熱結(jié)構(gòu)。立式布置的特點(diǎn)是，受熱面不易積灰，有利于傳熱；管子的支吊較方便，可用吊鉤把蛇形管彎頭吊掛在鋼架頂梁上；但這種布置方式不易疏水，啟動初期管內(nèi)的凝結(jié)水可能形成“水塞”，壓力很低的蒸汽不易流過，使管子的冷卻條件較差。采用臥式布置時(shí)，管子易于積灰，對傳熱不利；但管子內(nèi)積水易于疏出，啟動時(shí)不會出現(xiàn)“水塞”。臥式布置的受熱面，支吊結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。現(xiàn)在大容量鍋爐，常以有工質(zhì)冷卻的受熱面管子（如過熱器和再熱器自身或省煤器）作為它的懸吊管，既簡化了結(jié)構(gòu)，又較安全。 還有就逆向換熱和順向換熱的換熱效率不同，逆向換熱的工質(zhì)流動方向與煙氣流動方向相反，這樣工質(zhì)和煙氣的溫度相差大一些

10、，換熱效果更好一些。一般的過熱器和換熱器都采用逆向換熱法。四、再熱器再熱器實(shí)質(zhì)上是一種把作過功的低壓蒸汽再進(jìn)行加熱并達(dá)到一定溫度的蒸汽過熱器，再熱器的作用進(jìn)一步提高了電廠循環(huán)的熱效率，并使汽輪機(jī)末級葉片的蒸汽溫度控制在允許的范圍內(nèi)。而且再熱器的產(chǎn)生是為了提高大型發(fā)電機(jī)組循環(huán)熱效率，廣泛采用中間再熱循環(huán)。從鍋爐過熱器出來的主蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸做功后，送到再熱器中再加熱以提高溫度，然后送入汽輪機(jī)中壓缸繼續(xù)膨脹做功，稱為一次中間再熱循環(huán)，可相對提高循環(huán)效率。有些大型機(jī)組，在中壓缸后再次將排汽送回鍋爐加熱，稱為兩次中間再熱循環(huán),可再相對提高循環(huán)效率。個(gè)別試驗(yàn)機(jī)組甚至采用三次中間再熱循環(huán)。再熱器效率提高

11、：再熱器與過熱器的原理差不多，都可進(jìn)行輻射換熱和對流換熱或者混合換熱。其本質(zhì)都是換熱器，提高效率的方法就是提高復(fù)合換熱系數(shù)。對于鍋爐，爐膛內(nèi)的灰渣沉積也會導(dǎo)致?lián)Q熱熱阻的增大，減少熱量傳遞。例如插排雖然可以曾大傳熱的面積，但是容易積累灰分，曾大熱阻。而順排雖然傳熱面積沒那么大，但容易清理恢復(fù)，傳熱熱阻會小一些。換熱的形式也是影響效率的因素，在靠近爐膛是，輻射強(qiáng)度大，且隨溫度的四次方成正比。故靠近爐膛的再熱器對于輻射換熱系數(shù)的考慮要慎重。位于鍋爐尾部的再熱器就主要靠煙氣的對流換熱，我們所選擇的材料可因主要換熱方式的不同而不同。五、凝汽器凝汽器相當(dāng)于卡諾循環(huán)中的冷端熱源，它對于鍋爐汽水熱循環(huán)起著非常

12、重要的作用。它位于汽輪機(jī)最末級之后，對汽輪機(jī)中做完了功的乏汽進(jìn)行冷卻，再將冷卻水循環(huán)利用。凝汽器還能在汽輪機(jī)排汽處建立真空和維持真空，有利于汽水的循環(huán)。凝汽器的本質(zhì)也是一個(gè)換熱器，只是它是把蒸汽的熱能換出去，使蒸汽凝結(jié)成水。其主要換熱形式是對流換熱。凝汽器的分類：按蒸汽凝結(jié)方式的不同凝汽器可分為表面式（也稱間壁式）和混合式（也稱接觸式）兩類。在表面式凝汽器中，與冷卻介質(zhì)隔開的蒸汽在冷卻壁面上（通常為金屬管子）被冷凝成液體。冷卻介質(zhì)可以是水或空氣。水冷表面式凝汽器按冷卻水的流動方式分為單流程、雙流程兩種。在混合式凝汽器中，蒸汽是在與冷卻介質(zhì)混合的情況下被冷凝成液體的。被冷凝的蒸汽既可是水蒸汽，也

13、可是其他物質(zhì)的蒸氣。凝汽器的節(jié)能：水垢對凝汽器的換熱熱阻是影響非常大的，怎么清理水垢是節(jié)能的關(guān)鍵。現(xiàn)在比較理想的清理方法是：利用福世泰克清洗劑清洗凝汽器，福世泰克的高效、環(huán)保、安全、無腐蝕，不但清洗效果良好而且對設(shè)備沒有腐蝕，能夠保證凝汽器的長期使用。福世泰克清洗劑（特有的添加濕潤劑和穿透劑，可以有效清除用水設(shè)備中所產(chǎn)生的最頑固的水垢（碳酸鈣）、銹垢、油垢、粘泥等沉淀物，同時(shí)不會對人體造成傷害，不會對鋼鐵、紫銅、鎳、鈦、橡膠、塑料、纖維、玻璃、陶瓷等材質(zhì)產(chǎn)生侵蝕、點(diǎn)蝕、氧化等其他有害的反應(yīng)，可大大延長設(shè)備的使用壽命。總結(jié)與展望：本文是對鍋爐汽水系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行簡單論述，從大致上認(rèn)識汽水系統(tǒng)節(jié)能的方面。這包括汽包水位的調(diào)節(jié)，水冷壁的布置結(jié)構(gòu)，過熱器和再熱器的換熱系數(shù)的提高，凝汽器的水垢處理。而且我覺得我們需要要對具體的鍋爐進(jìn)行布置才能充分體現(xiàn)出總的節(jié)能性。通過對鍋爐汽水系統(tǒng)的分析，我們要提高汽水循環(huán)效率主要就是在保證安全正常運(yùn)行的同時(shí)，提高各個(gè)部分的換熱系數(shù)，減少