第10章 鍋爐整體布置

1、第十章第十章 電站鍋爐本體設(shè)計(jì)與布置電站鍋爐本體設(shè)計(jì)與布置v v 鍋爐本體布置鍋爐本體布置是指爐膛及爐膛內(nèi)輻射受熱面、是指爐膛及爐膛內(nèi)輻射受熱面、對流煙道及其中的各對流受熱面之間的相互關(guān)系對流煙道及其中的各對流受熱面之間的相互關(guān)系及相對位置。及相對位置。根據(jù)鍋爐容量參數(shù)、燃料種類、燃燒方式、根據(jù)鍋爐容量參數(shù)、燃料種類、燃燒方式、循環(huán)方式和廠房布置等條件的不同，會產(chǎn)生不同循環(huán)方式和廠房布置等條件的不同，會產(chǎn)生不同的鍋爐本體布置方案。的鍋爐本體布置方案。一、鍋爐本體的典型布置一、鍋爐本體的典型布置：1. 型布置：型布置：應(yīng)用范圍最廣應(yīng)用范圍最廣的爐型。由垂直的爐型。由垂直柱體爐膛、柱體爐膛、水平煙

2、道和下行對流煙道組成。水平煙道和下行對流煙道組成。 型布置鍋爐和廠房的高度較低，送引風(fēng)機(jī)、除塵器型布置鍋爐和廠房的高度較低，送引風(fēng)機(jī)、除塵器等笨重設(shè)備可作等笨重設(shè)備可作低位布置低位布置（建筑在地面），減輕了廠（建筑在地面），減輕了廠房和鍋爐構(gòu)架的負(fù)載。房和鍋爐構(gòu)架的負(fù)載。a.型型 b.型型 c.T型型 d.塔型塔型 e.半塔型半塔型 f.箱型箱型 水平煙道中，可以采用簡便的懸吊式受熱面。水平煙道中，可以采用簡便的懸吊式受熱面。 煙氣在豎井中向下流動，受熱面易于布置成逆流傳熱煙氣在豎井中向下流動，受熱面易于布置成逆流傳熱方式，并使尾部受熱面檢修方便。方式，并使尾部受熱面檢修方便。 占地面積大，煙

3、道轉(zhuǎn)彎易引起煙氣速度場和飛灰濃度占地面積大，煙道轉(zhuǎn)彎易引起煙氣速度場和飛灰濃度場不均勻，影響傳熱性能，并造成受熱面的局部磨損。場不均勻，影響傳熱性能，并造成受熱面的局部磨損。a.型型 b.型型 c.T型型 d.塔型塔型 e.半塔型半塔型 f.箱型箱型2. 型布置：型布置：取消了取消了型布置中的水平煙道，保留型布置中的水平煙道，保留垂直柱垂直柱體爐膛和下行對流煙道。體爐膛和下行對流煙道。 型布置節(jié)省鋼材，節(jié)約占地面積。型布置節(jié)省鋼材，節(jié)約占地面積。 尾部受熱面與尾部受熱面與型布置一樣，完全采用懸吊結(jié)構(gòu)。型布置一樣，完全采用懸吊結(jié)構(gòu)。 一般搭配使用回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，不能使用管式空預(yù)器。一般搭配使用回轉(zhuǎn)

4、式空預(yù)器，不能使用管式空預(yù)器。a.型型 b.型型 c.T型型 d.塔型塔型 e.半塔型半塔型 f.箱型箱型3. 塔型布置：塔型布置：對流對流煙道布置在爐膛的上方，鍋爐垂直向煙道布置在爐膛的上方，鍋爐垂直向上發(fā)展，取消了不宜布置受熱面的轉(zhuǎn)向室。上發(fā)展，取消了不宜布置受熱面的轉(zhuǎn)向室。 塔型布置鍋爐爐墻表面和占地面積均較小。塔型布置鍋爐爐墻表面和占地面積均較小。 對流煙道有自身通風(fēng)作用，煙氣阻力比對流煙道有自身通風(fēng)作用，煙氣阻力比型布置型布置小。小。 過熱器和再熱器采用水平布置，易于清除管內(nèi)沉積物，過熱器和再熱器采用水平布置，易于清除管內(nèi)沉積物，便于進(jìn)行酸洗。便于進(jìn)行酸洗。a.型型 b.型型 c.T

5、型型 d.塔型塔型 e.半塔型半塔型 f.箱型箱型 爐膛上部對流受熱面內(nèi)，煙氣速度場和溫度場分布較爐膛上部對流受熱面內(nèi)，煙氣速度場和溫度場分布較均勻，減小了流場不均勻造成的熱偏差，有利于提高均勻，減小了流場不均勻造成的熱偏差，有利于提高金屬材料的安全裕度。金屬材料的安全裕度。 煙氣在對流受熱面中不改變流動方向，煙氣中的飛灰煙氣在對流受熱面中不改變流動方向，煙氣中的飛灰不會因離心力而集中造成受熱面的磨損，對于多灰燃不會因離心力而集中造成受熱面的磨損，對于多灰燃料非常有利。料非常有利。a.型型 b.型型 c.T型型 d.塔型塔型 e.半塔型半塔型 f.箱型箱型 塔型布置的鍋爐高度過大，過熱器、再熱

6、器和省煤器塔型布置的鍋爐高度過大，過熱器、再熱器和省煤器都布置的很高，汽水管道較長。都布置的很高，汽水管道較長。 空預(yù)器、送引風(fēng)機(jī)、除塵器等都采用高位布置（布置空預(yù)器、送引風(fēng)機(jī)、除塵器等都采用高位布置（布置在鍋爐頂部），加重了鍋爐構(gòu)架和廠房的負(fù)擔(dān)，使造在鍋爐頂部），加重了鍋爐構(gòu)架和廠房的負(fù)擔(dān)，使造價(jià)提高。價(jià)提高。a.型型 b.型型 c.T型型 d.塔型塔型 e.半塔型半塔型 f.箱型箱型a.型型 b.型型 c.T型型 d.塔型塔型 e.半塔型半塔型 f.箱型箱型4. 半塔型布置：半塔型布置：對塔型布置進(jìn)行改進(jìn)，將塔型布置中的對塔型布置進(jìn)行改進(jìn)，將塔型布置中的空預(yù)器、送引風(fēng)機(jī)、除塵器等笨重設(shè)備布

7、置在地面，空預(yù)器、送引風(fēng)機(jī)、除塵器等笨重設(shè)備布置在地面，以減輕鍋爐構(gòu)架和廠房的負(fù)載，避免汽、水管道過長。以減輕鍋爐構(gòu)架和廠房的負(fù)載，避免汽、水管道過長。占地面積大于塔型布置。占地面積大于塔型布置。5. 箱型布置：箱型布置：主要用于容量較大的燃油燃?xì)忮仩t。特點(diǎn)主要用于容量較大的燃油燃?xì)忮仩t。特點(diǎn)是除空預(yù)器外的各個(gè)受熱面都布置在一個(gè)箱型爐體中，是除空預(yù)器外的各個(gè)受熱面都布置在一個(gè)箱型爐體中，結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、密封性好。結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、密封性好。二、影響鍋爐本體布置的因素二、影響鍋爐本體布置的因素1. 蒸汽參數(shù)：蒸汽參數(shù)：對鍋爐本體布置有重大影響，不但對爐型對鍋爐本體布置有重大影響，不但對爐型的選

8、擇有決定性影響，還影響到鍋爐受熱面的布置。的選擇有決定性影響，還影響到鍋爐受熱面的布置。參數(shù)的變化使鍋爐內(nèi)加熱、蒸發(fā)和過熱吸熱量的比例參數(shù)的變化使鍋爐內(nèi)加熱、蒸發(fā)和過熱吸熱量的比例發(fā)生變化。隨參數(shù)的提高，蒸發(fā)吸熱比例下降，過熱發(fā)生變化。隨參數(shù)的提高，蒸發(fā)吸熱比例下降，過熱吸熱比例大幅度提高，這直接影響到省煤器、水冷壁、吸熱比例大幅度提高，這直接影響到省煤器、水冷壁、過熱器及再熱器在爐內(nèi)的布置。過熱器及再熱器在爐內(nèi)的布置。不同參數(shù)等級下工質(zhì)的不同吸熱量比例不同參數(shù)等級下工質(zhì)的不同吸熱量比例 中壓鍋爐：中壓鍋爐：蒸發(fā)吸熱比例較高，加熱和過熱吸熱比例蒸發(fā)吸熱比例較高，加熱和過熱吸熱比例較少，一般用布

9、置在爐膛中的水冷壁即可滿足蒸發(fā)吸較少，一般用布置在爐膛中的水冷壁即可滿足蒸發(fā)吸熱的要求。熱的要求。 高壓鍋爐：高壓鍋爐：蒸發(fā)吸熱比例減少，過熱吸熱比例提高，蒸發(fā)吸熱比例減少，過熱吸熱比例提高，爐膛內(nèi)燃料燃燒放出的輻射熱供給蒸發(fā)吸熱綽綽有余，爐膛內(nèi)燃料燃燒放出的輻射熱供給蒸發(fā)吸熱綽綽有余，有必要將一部分過熱器移入爐內(nèi)，如頂棚過熱器、布有必要將一部分過熱器移入爐內(nèi)，如頂棚過熱器、布置在爐膛出口處的屏式受熱面。并開始布置再熱器。置在爐膛出口處的屏式受熱面。并開始布置再熱器。 超高壓鍋爐：超高壓鍋爐：蒸發(fā)吸熱比例大幅減小，過熱吸熱比例蒸發(fā)吸熱比例大幅減小，過熱吸熱比例大幅提高。必須將更多的受熱面移入爐

10、內(nèi)，開始放置大幅提高。必須將更多的受熱面移入爐內(nèi)，開始放置前屏過熱器，再熱器一般位于水平煙道后部和尾部煙前屏過熱器，再熱器一般位于水平煙道后部和尾部煙道上部。道上部。 亞臨界壓力鍋爐：亞臨界壓力鍋爐：過熱吸熱比例進(jìn)一步增大，過熱器過熱吸熱比例進(jìn)一步增大，過熱器和再熱器受熱面積需進(jìn)一步增加。在減少水冷壁面積和再熱器受熱面積需進(jìn)一步增加。在減少水冷壁面積的同時(shí)，再熱器的布置向爐膛發(fā)展。的同時(shí)，再熱器的布置向爐膛發(fā)展。 超臨界壓力鍋爐：超臨界壓力鍋爐：只能采用直流鍋爐，不存在蒸發(fā)受只能采用直流鍋爐，不存在蒸發(fā)受熱面。熱面。2. 鍋爐容量：鍋爐容量：鍋爐容量與蒸汽參數(shù)一般同向變化，即大鍋爐容量與蒸汽參

11、數(shù)一般同向變化，即大容量的鍋爐，一般蒸汽參數(shù)也高。容量的鍋爐，一般蒸汽參數(shù)也高。 隨鍋爐容量增大，爐膛的幾何尺寸呈現(xiàn)非線性增大，隨鍋爐容量增大，爐膛的幾何尺寸呈現(xiàn)非線性增大，并且爐膛容積的增幅大于爐膛截面積的增幅。并且爐膛容積的增幅大于爐膛截面積的增幅。 隨鍋爐容量增大，爐墻面積的增加落后于鍋爐容量的隨鍋爐容量增大，爐墻面積的增加落后于鍋爐容量的增大，水冷壁面積增加較慢，爐膛出口煙溫提高。為增大，水冷壁面積增加較慢，爐膛出口煙溫提高。為了保證爐膛出口煙溫不至過高，可采用雙面水冷壁或了保證爐膛出口煙溫不至過高，可采用雙面水冷壁或在爐膛上部布置較多的屏式受熱面。在爐膛上部布置較多的屏式受熱面。 隨

12、鍋爐容量增大，煙氣容積增幅超過爐膛幾何尺寸的隨鍋爐容量增大，煙氣容積增幅超過爐膛幾何尺寸的增幅，為了保持對流煙道內(nèi)的煙氣速度不至過高，鍋增幅，為了保持對流煙道內(nèi)的煙氣速度不至過高，鍋爐對流煙道的尺寸可以接近甚至超過爐膛尺寸。但對爐對流煙道的尺寸可以接近甚至超過爐膛尺寸。但對流煙道尺寸過大易造成煙氣流場不均，因此可采用流煙道尺寸過大易造成煙氣流場不均，因此可采用T型布置，爐膛兩側(cè)都有對流煙道，每側(cè)的對流煙道尺型布置，爐膛兩側(cè)都有對流煙道，每側(cè)的對流煙道尺寸縮小，保證煙氣流場均勻。寸縮小，保證煙氣流場均勻。 大容量鍋爐的過熱器和再熱器采用更多并列管數(shù)管圈。大容量鍋爐的過熱器和再熱器采用更多并列管數(shù)

13、管圈。蛇形管的結(jié)構(gòu)蛇形管的結(jié)構(gòu)單管圈單管圈 雙管圈雙管圈 多管圈多管圈過熱器的蛇形管可以做成單管圈、雙管圈或多管過熱器的蛇形管可以做成單管圈、雙管圈或多管圈，這圈，這與鍋爐的容量和管內(nèi)必須維持的蒸汽流速有關(guān)與鍋爐的容量和管內(nèi)必須維持的蒸汽流速有關(guān)。在煙氣通路截面不變并保持煙氣流速的情況下，可通在煙氣通路截面不變并保持煙氣流速的情況下，可通過改變管圈數(shù)目來改變過改變管圈數(shù)目來改變蒸汽速度蒸汽速度。如由單管圈變?yōu)殡p。如由單管圈變?yōu)殡p管圈，蒸汽通路截面積增大一倍，蒸汽速度降為原來管圈，蒸汽通路截面積增大一倍，蒸汽速度降為原來的一半，而過熱器若順列布置，則管圈的增加不影響的一半，而過熱器若順列布置，則

14、管圈的增加不影響煙氣通路截面和煙氣流速。煙氣通路截面和煙氣流速。3. 燃料：燃料：燃料的種類和性質(zhì)對鍋爐布置影響較大。固體燃料的種類和性質(zhì)對鍋爐布置影響較大。固體燃料的揮發(fā)分、水分、灰分、硫分含量及灰分的性質(zhì)燃料的揮發(fā)分、水分、灰分、硫分含量及灰分的性質(zhì)等都會影響鍋爐的布置。等都會影響鍋爐的布置。 揮發(fā)分：揮發(fā)分低的煤，不易著火和燃盡，因此爐膛揮發(fā)分：揮發(fā)分低的煤，不易著火和燃盡，因此爐膛容積熱負(fù)荷取小些，爐膛截面熱負(fù)荷取較大，爐膛呈容積熱負(fù)荷取小些，爐膛截面熱負(fù)荷取較大，爐膛呈瘦高狀，既保證了煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，又保持燃瘦高狀，既保證了煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，又保持燃燒器區(qū)域的高溫，同時(shí)有利

15、于尾部煙道的合理布置。燒器區(qū)域的高溫，同時(shí)有利于尾部煙道的合理布置。同時(shí)敷設(shè)衛(wèi)燃帶。同時(shí)敷設(shè)衛(wèi)燃帶。 水分：水分增大會引起爐膛溫度下降，使?fàn)t內(nèi)輻射傳水分：水分增大會引起爐膛溫度下降，使?fàn)t內(nèi)輻射傳熱量減小，對流吸熱量增大。水分多的煤要求較高的熱量減小，對流吸熱量增大。水分多的煤要求較高的熱風(fēng)溫度，一般采用熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，同時(shí)需增大空預(yù)熱風(fēng)溫度，一般采用熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，同時(shí)需增大空預(yù)器的受熱面積。器的受熱面積。 灰分：灰分增多會加劇對流受熱面的磨損，尤其是煙灰分：灰分增多會加劇對流受熱面的磨損，尤其是煙氣轉(zhuǎn)彎的局部地方。應(yīng)采用較低的煙氣速度。鍋爐可氣轉(zhuǎn)彎的局部地方。應(yīng)采用較低的煙氣速度。鍋爐可采用塔型

16、或半塔型布置，煙氣在對流煙道中不改變流采用塔型或半塔型布置，煙氣在對流煙道中不改變流動方向，對減少受熱面磨損有利。動方向，對減少受熱面磨損有利。 灰分的性質(zhì)：主要是灰熔點(diǎn)和灰成分?；胰埸c(diǎn)影響爐灰分的性質(zhì)：主要是灰熔點(diǎn)和灰成分?；胰埸c(diǎn)影響爐膛出口煙氣溫度的選擇，進(jìn)而影響爐膛內(nèi)輻射吸熱量膛出口煙氣溫度的選擇，進(jìn)而影響爐膛內(nèi)輻射吸熱量與對流吸熱量的比例，也影響受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸。與對流吸熱量的比例，也影響受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸。 硫分：對鍋爐低溫腐蝕和高溫腐蝕均有影響，因此也硫分：對鍋爐低溫腐蝕和高溫腐蝕均有影響，因此也需注意受熱面的布置。需注意受熱面的布置。v 一、一、 爐膛熱強(qiáng)度：爐膛熱強(qiáng)度：是鍋爐的主

17、要設(shè)計(jì)熱力參數(shù)。是鍋爐的主要設(shè)計(jì)熱力參數(shù)。1. 爐膛容積熱負(fù)荷：爐膛容積熱負(fù)荷：單位時(shí)間、單位爐膛容積內(nèi)，燃單位時(shí)間、單位爐膛容積內(nèi)，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映煤粉氣流在料燃燒所釋放出的熱量。反映煤粉氣流在爐內(nèi)的停爐內(nèi)的停留時(shí)間。留時(shí)間。,3,kW/mcalar netVfB QqVqV過大：過大： 鍋爐容量一定，則爐膛容積過小，造成煤粉氣流在鍋爐容量一定，則爐膛容積過小，造成煤粉氣流在爐膛停留時(shí)間爐膛停留時(shí)間過小，造成不完全燃燒，過小，造成不完全燃燒，q3、q4。 爐膛容積爐膛容積，水冷壁面積，水冷壁面積，爐溫和爐膛出口煙氣溫，爐溫和爐膛出口煙氣溫度度，易結(jié)渣；排煙溫度，易結(jié)渣；排煙溫度，

18、q2。qV過?。哼^小： 爐膛容積爐膛容積 ，爐溫，爐溫，對著火和穩(wěn)定燃燒不利；水冷，對著火和穩(wěn)定燃燒不利；水冷壁面積壁面積，金屬耗量，金屬耗量，造價(jià)，造價(jià)。,3,kW/mcalar netVfB QqV2. 爐膛截面熱負(fù)荷爐膛截面熱負(fù)荷qA：單位時(shí)間、爐膛單位截面上，燃料單位時(shí)間、爐膛單位截面上，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映燃燒器區(qū)域溫度水平。燃燒所釋放出的熱量。反映燃燒器區(qū)域溫度水平。 qA，A，爐膛截面周長，爐膛截面周長，水冷壁面積，水冷壁面積，燃燒器區(qū)域，燃燒器區(qū)域溫度溫度，可能導(dǎo)致燃燒器區(qū)域結(jié)渣，可能導(dǎo)致燃燒器區(qū)域結(jié)渣，NOX。 qA，A，燃燒器區(qū)域溫度，燃燒器區(qū)域溫度，不利于著火。，

19、不利于著火。 鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)選用的鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)選用的qV、qA確定爐膛容積和截面確定爐膛容積和截面積，并由此決定爐膛寬度、深度及高度。積，并由此決定爐膛寬度、深度及高度。 低揮發(fā)分煤，為了穩(wěn)定著火，低揮發(fā)分煤，為了穩(wěn)定著火，qA應(yīng)該取大些；灰熔點(diǎn)較應(yīng)該取大些；灰熔點(diǎn)較低的煤，為了避免結(jié)渣，低的煤，為了避免結(jié)渣，qA應(yīng)該取小些。比如，應(yīng)該取小些。比如，無煙煤無煙煤為了燃盡為了燃盡qV值小，為了穩(wěn)定著火值小，為了穩(wěn)定著火qA值大，爐膛呈瘦高狀。值大，爐膛呈瘦高狀。,2,kW/mcalar netAB QqA3. 燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷qB：單位時(shí)間、燃燒區(qū)域單位爐壁面單

20、位時(shí)間、燃燒區(qū)域單位爐壁面積上，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映燃燒器區(qū)域溫度水平積上，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映燃燒器區(qū)域溫度水平及火焰集中情況。及火焰集中情況。 qB，火焰越集中，燃燒器區(qū)域溫度，火焰越集中，燃燒器區(qū)域溫度，對著火和穩(wěn)定燃燒有，對著火和穩(wěn)定燃燒有利，但可能導(dǎo)致燃燒器區(qū)域壁面結(jié)渣，利，但可能導(dǎo)致燃燒器區(qū)域壁面結(jié)渣，NOX。4. 爐膛壁面熱負(fù)荷爐膛壁面熱負(fù)荷qf：也稱爐膛輻射受熱面的熱流密度?？捎靡卜Q爐膛輻射受熱面的熱流密度。可用于計(jì)算鍋爐水動力工況及判斷管壁溫度高低。于計(jì)算鍋爐水動力工況及判斷管壁溫度高低。 qf，爐膛單位壁面吸收的熱量，爐膛單位壁面吸收的熱量，爐內(nèi)煙氣溫度，爐

21、內(nèi)煙氣溫度，易造成，易造成水冷壁結(jié)渣。水冷壁結(jié)渣。,2,kW/mcalar netBBB QqA2,kW/mrecalffB QqF二、二、 爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙氣溫度 ： 過高：爐內(nèi)輻射受熱面布置過少，造成爐膛出口處過高：爐內(nèi)輻射受熱面布置過少，造成爐膛出口處對流受熱面易結(jié)渣。對流受熱面易結(jié)渣。 過低：爐內(nèi)輻射受熱面布置太多，造成爐膛溫度降過低：爐內(nèi)輻射受熱面布置太多，造成爐膛溫度降低，影響穩(wěn)定燃燒和換熱。低，影響穩(wěn)定燃燒和換熱。一般根據(jù)鍋爐受熱面的一般根據(jù)鍋爐受熱面的輻射和對流傳熱的最佳比輻射和對流傳熱的最佳比值值（使輻射受熱面和對流受熱面的金屬耗量及總成本（使輻射受熱面和對流受熱面

22、的金屬耗量及總成本最?。?yīng)的最小）對應(yīng)的 約為約為1250。為保證爐膛出口處對流受熱不結(jié)渣，為保證爐膛出口處對流受熱不結(jié)渣， 不應(yīng)超過不應(yīng)超過灰的軟化溫度灰的軟化溫度ST-100。當(dāng)無可靠灰熔點(diǎn)時(shí)，一般取當(dāng)無可靠灰熔點(diǎn)時(shí)，一般取1050。三、三、 排煙溫度排煙溫度 ：燃料費(fèi)用和尾部受熱面金屬費(fèi)用總?cè)剂腺M(fèi)用和尾部受熱面金屬費(fèi)用總和最少時(shí)所對應(yīng)的溫度。和最少時(shí)所對應(yīng)的溫度。 較低，排煙熱損失小，鍋爐熱效率高，節(jié)約燃料；較低，排煙熱損失小，鍋爐熱效率高，節(jié)約燃料；但由于尾部受熱面?zhèn)鳠釡貕航档停饘俸牧吭龆?。但由于尾部受熱面?zhèn)鳠釡貕航档?，金屬耗量增多?含硫量較高的燃料，排煙溫度含硫量較高的燃料，排煙溫度 應(yīng)取較高值，以避免應(yīng)取較高值，以避免低溫腐蝕和堵灰，影響鍋爐工作的可靠性。低溫腐蝕和堵灰，影響鍋爐工作的可靠性。四、熱空氣溫度四、熱空氣溫度trk：主要取決于燃料的性質(zhì)。主要取決于燃料的性質(zhì)。 著火性能好、水分低的燃料，采用較低的著火性能好、水分低的燃料，采用較低的trk。 著火性能