電站鍋爐_第八章

1、大型機(jī)組鍋爐典型的汽包和汽包內(nèi)部裝大型機(jī)組鍋爐典型的汽包和汽包內(nèi)部裝置置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置汽包汽包第八章第八章 汽包及其內(nèi)部裝置汽包及其內(nèi)部裝置鍋爐原理鍋爐原理 課件課件汽汽 包包 汽包啟動(dòng)應(yīng)力汽包啟動(dòng)應(yīng)力 汽包啟動(dòng)應(yīng)力是指鍋爐啟動(dòng)、停運(yùn)與變負(fù)荷過程中汽包壁的應(yīng)力。包括工質(zhì)壓力引起的機(jī)械應(yīng)力，汽包壁溫度不均勻引起的熱應(yīng)力及汽包與內(nèi)部介質(zhì)重量等引起的對(duì)加應(yīng)力。其中熱應(yīng)力包括汽包上、下側(cè)溫差和汽包內(nèi)、外壁溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力。 汽包壁很厚，汽包啟動(dòng)應(yīng)力（由機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力及對(duì)加應(yīng)力組成）很大，須引起足夠重視并采取相應(yīng)措施。 汽包內(nèi)外壁的溫差由下式計(jì)算 式中 w加熱介質(zhì)的溫升速度

2、； 熱擴(kuò)散率； 一般規(guī)定汽包上、下壁金屬溫差 t=（t上-t下）/250。 汽包啟動(dòng)應(yīng)力汽包啟動(dòng)應(yīng)力 汽包啟動(dòng)應(yīng)力是指鍋爐啟動(dòng)、停運(yùn)與變負(fù)荷過程中汽包壁的應(yīng)力。包括工質(zhì)壓力引起的機(jī)械應(yīng)力，汽包壁溫度不均勻引起的熱應(yīng)力及汽包與內(nèi)部介質(zhì)重量等引起的對(duì)加應(yīng)力。其中熱應(yīng)力包括汽包上、下側(cè)溫差和汽包內(nèi)、外壁溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力。 汽包壁很厚，汽包啟動(dòng)應(yīng)力（由機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力及對(duì)加應(yīng)力組成）很大，須引起足夠重視并采取相應(yīng)措施。 汽包內(nèi)外壁的溫差由下式計(jì)算 式中 w加熱介質(zhì)的溫升速度； 熱擴(kuò)散率； 一般規(guī)定汽包上、下壁金屬溫差 t=（t上-t下）/250。汽包壁溫度場22xawt 汽汽 包包 汽包的安全性分析汽包

3、的安全性分析 汽包壁很厚，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，汽包上下壁溫度差別很大，須汽包壁很厚，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，汽包上下壁溫度差別很大，須給予足夠的重視并采取相應(yīng)的措施加以控制：給予足夠的重視并采取相應(yīng)的措施加以控制： 嚴(yán)格控制汽包溫差鍋爐進(jìn)水水溫0.2%蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置 汽包內(nèi)蒸汽流速不僅與負(fù)荷有關(guān)，還與汽包結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，常用蒸發(fā)面負(fù)荷Rm和蒸汽空間負(fù)荷Rk兩個(gè)指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)汽包的合理設(shè)計(jì)。蒸發(fā)面負(fù)荷蒸發(fā)面負(fù)荷: :指單位時(shí)間通過單位蒸發(fā)面積的蒸汽容積。蒸汽空間負(fù)荷：蒸汽空間負(fù)荷：指單位時(shí)間通過單位蒸汽空間的蒸汽容積。 式中 D鍋爐蒸發(fā)量。kg/h； 飽和蒸汽比體積，m3/kg； A汽包

4、中蒸發(fā)面的面積，m2； V汽包蒸汽空間容積，m3。ADRm VDRk 蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置 蒸發(fā)面負(fù)荷Rm愈大，蒸汽平均上升速度越高，帶水能力越強(qiáng)。蒸汽空間負(fù)荷Rk越大，蒸汽在汽包汽空間停留時(shí)間越短，水滴來不及分離就被蒸汽帶走。Rk的推薦值如下表所示。表8-3 蒸汽空間負(fù)荷Rk的推薦值蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置u 工作壓力工作壓力 隨工作壓力的升高，飽和蒸汽與水的密度差減小，汽與水分離困難，蒸汽卷起水滴的能力增強(qiáng)，同時(shí)，壓力高，飽和溫度也高，水的表面張力減小，大水滴更容易破碎成細(xì)水滴。所以工作壓力愈高蒸汽愈容易帶水，汽包蒸汽空間的許可負(fù)荷越低。 對(duì)于運(yùn)

5、行的鍋爐，壓力急劇降低時(shí)也會(huì)影響蒸汽帶水。由于汽壓降低，汽包和蒸發(fā)系統(tǒng)中的存水及受熱面金屬會(huì)放出熱量產(chǎn)生部分附加蒸汽，致使汽包水容積膨脹，穿過蒸發(fā)面的汽量增多，從而造成蒸汽大量帶水，蒸汽品質(zhì)惡化。蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置u蒸汽空間高度蒸汽空間高度 蒸汽空間高度對(duì)蒸汽帶水的影響如右所示。 一般汽包正常水位應(yīng)在汽包中心線以下100200mm處，允許波動(dòng)范圍為5075mm。運(yùn)行中水位過高或壓力突變導(dǎo)致虛假水位現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，都會(huì)使蒸汽帶水量增加，蒸汽品質(zhì)惡化，所以運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視汽包水位。 蒸汽濕度與蒸汽空間高度的關(guān)系蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置u 鍋水含鹽量鍋水含鹽

6、量 蒸汽濕度與鍋水含鹽量關(guān)系如下圖所示。 鍋爐負(fù)荷越高，臨界鍋水含鹽量越低。對(duì)具體鍋爐而言，其臨界鍋水含鹽量應(yīng)通過熱化學(xué)試驗(yàn)確定，并應(yīng)使實(shí)際鍋水含鹽量遠(yuǎn)小于臨界鍋水含鹽量。蒸汽濕度與鍋水含鹽量的關(guān)系蒸汽濕度與鍋水含鹽量的關(guān)系蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置 飽和蒸汽的溶解攜帶飽和蒸汽的溶解攜帶 蒸汽溶解攜帶的鹽量與分配系數(shù)和鍋水含鹽量的大小有關(guān)，用下式表示，即： 式中 SqR飽和蒸汽溶解攜帶的鹽量，mg/kg； 分配系數(shù)，指某種鹽在蒸汽中的溶解量與它在鍋水中溶解量的比值的百分?jǐn)?shù)，%。 ，飽和水與飽和蒸汽的密度，kg/m3； N溶解指數(shù)，與鹽的種類有關(guān)，各種鹽類的溶解指數(shù)如下表nls

7、RqaSaS ，100幾種鹽類的溶解指數(shù)幾種鹽類的溶解指數(shù)蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置 高壓蒸汽溶鹽的特點(diǎn)高壓蒸汽溶鹽的特點(diǎn)u 飽和蒸汽和過熱蒸汽都具有溶解鹽分的能力，所有能溶于飽和蒸汽的鹽類也能溶于過熱蒸汽；u 隨著壓力的提高，蒸汽溶解鹽分的能力增強(qiáng)。中、低壓蒸汽幾乎是不溶解鹽分的，高壓及以上壓力的蒸汽能直接溶解鹽類，是因?yàn)殡S著壓力提高，蒸汽密度不斷增大，飽和水的密度相應(yīng)降低，蒸汽密度逐漸接近于水的密度，因而蒸汽的性質(zhì)也愈接近水的性質(zhì)。水能溶解鹽類，蒸汽也能直接溶解鹽類；u 高壓蒸汽的溶鹽具有選擇性。在相同條件下，蒸汽對(duì)各種鹽類的溶解能力也是不同的，而且差別很大。根據(jù)飽和蒸汽

8、的溶鹽能力，可把鍋水中的溶鹽分為三類： 第一類鹽分為溶解系數(shù)最大的硅酸(SiO2,H2SiO3等)； 第二類為NaOH、NaCl、CaC12等，當(dāng)壓力超過14MPa，其溶解系數(shù)也能達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值； 第三類為一些難溶于蒸汽的鹽分，只有當(dāng)壓力超過20MPa時(shí)，才考慮第三類溶鹽的溶解攜帶。蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置 硅酸在蒸汽中的溶解特性硅酸在蒸汽中的溶解特性u(píng) 硅酸在蒸汽中的溶解度最大；u 硅酸以分子形式溶解在蒸汽中。 鍋水中的硅酸和硅酸鹽可以根據(jù)條件不同相互轉(zhuǎn)化，方程如下： Na2SiO3+2H2O2NaOH+H2SiO3 Na2SiO5+3H2O2NaOH+2H2SiO3

9、增大pH值，有利于硅酸轉(zhuǎn)化為難溶于蒸汽的硅酸鹽，從而使蒸汽中的硅酸含量減少，提高蒸汽品質(zhì)。因此，為改善蒸汽品質(zhì)應(yīng)使鍋水中的pH值大些。但pH值不能過大，否則不僅會(huì)使鍋水泡沫增多，蒸汽帶水量增加，還會(huì)引起金屬設(shè)備的堿腐蝕，一般控制鍋水的pH值為9100。對(duì)于高壓以下的蒸汽，蒸汽的機(jī)械攜帶是其污染的主要原因。對(duì)對(duì)于高壓以下的蒸汽，蒸汽的機(jī)械攜帶是其污染的主要原因。對(duì)于高壓及以上的蒸汽，蒸汽污染包括蒸汽的機(jī)械攜帶和溶解攜帶。于高壓及以上的蒸汽，蒸汽污染包括蒸汽的機(jī)械攜帶和溶解攜帶。這時(shí)蒸汽攜帶的鹽量為機(jī)械攜帶鹽量和溶解攜帶鹽量的和這時(shí)蒸汽攜帶的鹽量為機(jī)械攜帶鹽量和溶解攜帶鹽量的和。蒸汽凈化和汽包內(nèi)部

10、裝置蒸汽凈化和汽包內(nèi)部裝置 汽水分離裝置汽水分離裝置 汽包內(nèi)汽水分離過程分為兩個(gè)階段：汽包內(nèi)汽水分離過程分為兩個(gè)階段： 進(jìn)行初步的汽水分離的粗分離階段； 將蒸汽中的小水滴進(jìn)一步的分離并使蒸汽從汽包上部均勻引出的細(xì)分離階段。 目前我國電廠鍋爐采用的進(jìn)口擋板、旋風(fēng)分離器屬粗分離設(shè)備，目前我國電廠鍋爐采用的進(jìn)口擋板、旋風(fēng)分離器屬粗分離設(shè)備，而波形板分離器、頂部多孔板屬于細(xì)分離設(shè)備。而波形板分離器、頂部多孔板屬于細(xì)分離設(shè)備。汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置 進(jìn)口擋板進(jìn)口擋板 進(jìn)口擋板進(jìn)口擋板當(dāng)汽水混合物碰撞到擋板上時(shí)，由于轉(zhuǎn)彎和板上水膜勃附作用，使蒸汽中的水滴分離出來，從而達(dá)到粗分離的目的。為避免蒸汽二次帶水

11、，裝設(shè)擋板應(yīng)注意：擋板與汽流間的夾角45；管子出口汽水混合物流速：中壓鍋爐3m/s,高壓鍋爐22.5m/s;擋板出口流速，中壓鍋爐11.5m/s，高壓鍋爐1m/s；管口至擋板距離S2d。汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置 汽水混合物由連接罩切向進(jìn)入分離器，依靠離心力進(jìn)行汽水分離，分離出的水分被拋向筒壁，沿筒壁流下；蒸汽沿筒體旋轉(zhuǎn)上升，經(jīng)頂部的波形板分離器徑向流出，進(jìn)入汽包。為提高內(nèi)置旋風(fēng)分離器的分離效果，一般推薦：中壓鍋爐為58m/s；高壓和超高壓鍋爐為46m/s。 旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器11進(jìn)口法蘭；進(jìn)口法蘭；2 2拉桿；拉桿；3 3底板；底板；4 4導(dǎo)向葉片；導(dǎo)向葉片；55筒體；筒體；6 6溢流環(huán)；溢

12、流環(huán)；7 7波形板頂帽波形板頂帽 旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置不同尺寸的內(nèi)置旋風(fēng)分離器的允許壓力推薦值不同尺寸的內(nèi)置旋風(fēng)分離器的允許壓力推薦值 旋風(fēng)分離器的連接方式旋風(fēng)分離器的連接方式(a)(a)單位式單位式 (b)(b)總聯(lián)箱式總聯(lián)箱式 (c)(c)分聯(lián)箱式分聯(lián)箱式汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置 渦輪分離器渦輪分離器 1 1梯形頂帽；梯形頂帽；2波形板；波形板；3集汽短管；集汽短管；4 4鉤頭螺栓；鉤頭螺栓； 5固定式導(dǎo)向葉片；固定式導(dǎo)向葉片；6 6渦輪芯渦輪芯子；子；7外筒；外筒；8內(nèi)筒；內(nèi)筒；9 9排水夾層；排水夾層；10支撐螺栓支撐螺栓 螺旋臂式分離器螺旋臂式分離器 其它內(nèi)置

13、式旋風(fēng)分離器其它內(nèi)置式旋風(fēng)分離器汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置 內(nèi)置旋風(fēng)分離器高度受到限制，分離效果不能得到充分發(fā)揮。故一般作為粗分離設(shè)備，與其他分離設(shè)備配合使用。 外置式旋風(fēng)分離器的工作原理與內(nèi)置式相同，如右圖。因其布置在爐外，不受汽包尺寸的限制，故其直徑可較大(為300500mm)，高度也可較高(能達(dá)45m)，汽水分離效果較好。但需承受很高的內(nèi)壓力，金屬耗量多，制作難度大，應(yīng)用不廣，一般用于分段蒸發(fā)系統(tǒng)的鹽段分離。 外置式旋風(fēng)分離器的示意圖外置式旋風(fēng)分離器的示意圖11筒體；筒體；2 2由水冷壁來的汽水混合由水冷壁來的汽水混合物引入管；物引入管；3 3多孔板；多孔板；44蒸汽連通管；蒸汽連通管；5

14、 5下降管；下降管；6 6水連通管水連通管；7 7汽包汽包汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置 波形板分離器，由密集波形板組成，如右圖。每塊波形板厚度13mm，板間距約10mm，組裝時(shí)注意間距均勻。汽流通過波形板時(shí)，轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力將水滴分離出來。 波形板分離器可分為水平布置和立式布置兩種。水平布置如右圖，其蒸汽流向與水流向平行。蒸汽流速：中壓不大于0.5m/s；高壓不大于0.2m/s，超高壓不大于0.1m/s。 立式布置如圖1-58中的波形板分離器頂帽，其蒸汽流向與水流向垂直。其蒸汽流速可為臥式波形板分離器的1.52倍。 波形板分離器波形板分離器 波形板分離器（波形板分離器（百葉窗分離器）百葉窗分離器）汽

15、包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置 頂部多孔板裝在汽包上部蒸汽出口處，如下圖。其作用是利用孔板的節(jié)流作用，使蒸汽空間的負(fù)荷分布均勻。在與波形板分離器配合使用時(shí)，可使波形板分離器的蒸汽負(fù)荷均勻，提高分離效果。還能阻擋住一些小水滴，起到一定的細(xì)分離作用。 頂部多孔板由34mm鋼板制成，孔徑一般610mm。為使汽流上升速度均勻，改善分離效果，對(duì)于中壓鍋爐812m/s；高壓鍋爐68m/s；超高壓鍋爐46m/s。頂部多孔板頂部多孔板11蒸汽引出管；蒸汽引出管；2 2盲板；盲板；3 3頂部多孔板頂部多孔板 頂部多孔板（均汽孔板）頂部多孔板（均汽孔板）汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置 蒸汽清洗裝置蒸汽清洗裝置 蒸汽清洗裝置的形

16、式較多，按蒸汽與給水的接觸方式不同，分為起泡穿層式、雨淋式和水膜式等幾種，其中以起泡穿層式為最好。它的具體結(jié)構(gòu)又分為鐘罩式和平孔板式兩種。 鐘罩式清洗裝置工作可靠有效，但因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，阻力較大，所以使用的較少，現(xiàn)代超高壓鍋爐多采用平孔板式穿層清洗裝置。 平孔板式清洗裝置結(jié)構(gòu)簡單，阻力小，清洗面積大，清洗效果好；缺點(diǎn)是鍋爐在低負(fù)荷下工作時(shí)，清洗水會(huì)從小孔漏下，造成干板。 蒸汽清洗裝置蒸汽清洗裝置(a)(a)鐘罩式鐘罩式;(b);(b)平孔板式平孔板式汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置 影響清洗效果的因素影響清洗效果的因素 影響蒸汽清洗效果的因素主要有：清洗水量和清洗水品質(zhì)、水層厚度、清洗前蒸汽的含鹽量和蒸

17、汽流速等。 清洗水量大，清洗效果好。清洗水的品質(zhì)越高，清洗效果越好。目前一般用30%50%的鍋爐給水作清洗水； 清洗水層太薄時(shí)，與蒸汽的接觸時(shí)間短，清洗不充分，效果不好；若水層太厚，會(huì)降低分離空間的高度，使蒸汽帶水增加，一般水層厚度為4050mm； 清洗前的蒸汽品質(zhì)越差，清洗后的清洗水含鹽量越高，清洗后的蒸汽含鹽量也越高。目前實(shí)際清洗效率約為60%70%。 亞臨界壓力鍋爐，由于硅酸分配系數(shù)較大，蒸汽清洗效果較差，因此主要依靠采用較好的水處理方法來提高給水品質(zhì)。當(dāng)不采用清洗裝置已能滿足蒸汽品質(zhì)要求時(shí)，可不設(shè)置蒸汽清洗裝置。汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置大型機(jī)組鍋爐典型的汽包和汽包內(nèi)部裝置大型機(jī)組鍋爐典

18、型的汽包和汽包內(nèi)部裝置 高壓、超高壓自然循環(huán)鍋爐汽包內(nèi)部裝置高壓、超高壓自然循環(huán)鍋爐汽包內(nèi)部裝置1 1汽包；汽包；2內(nèi)置旋風(fēng)分離器；內(nèi)置旋風(fēng)分離器；3清洗水配水裝置；清洗水配水裝置；4 4蒸汽清洗裝置；蒸汽清洗裝置；5波形板；波形板；6頂部多孔板頂部多孔板 高壓和超高壓鍋爐典型汽包內(nèi)部裝置及其布置高壓和超高壓鍋爐典型汽包內(nèi)部裝置及其布置 亞臨界自然循環(huán)鍋爐汽包內(nèi)亞臨界自然循環(huán)鍋爐汽包內(nèi)部裝置部裝置 DG 1025t/h DG 1025t/h亞臨界參數(shù)自然循環(huán)鍋爐的汽包內(nèi)部裝置亞臨界參數(shù)自然循環(huán)鍋爐的汽包內(nèi)部裝置1 1旋風(fēng)分離器；旋風(fēng)分離器；2疏水管；疏水管；3頂部多孔板；頂部多孔板；4波形板分離波形板分離器器；5 5給水管；給水管；6一排污管；一排污管；7事故放水管；事故放水管；8汽水加套；汽