鍋爐內(nèi)部設備工作原理及作用課件2

1、汽包： 汽包是自然循環(huán)鍋爐和強制循環(huán)鍋爐的重要受壓部件。其作用主要是： 1、汽包是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的連接樞紐，保證鍋爐水循環(huán)； 2、汽包是蒸汽通道與水通道的交匯點。汽包內(nèi)裝有汽水分離器、連續(xù)排污裝置等，用以汽水分離，保證蒸汽品質(zhì)； 3、汽包內(nèi)保持一定水量，具有一定儲熱能力，有利于運行調(diào)節(jié)； 4、汽包筒體上安裝有壓力表、水位表、事故防水閥、安全閥等，以控制汽包壓力、監(jiān)視汽包水位，保證鍋爐安全工作。汽水共騰的現(xiàn)象、原因、處理在鍋爐運行中鍋爐鍋水和蒸汽共同升騰產(chǎn)生泡沫使鍋水和蒸汽界限模糊不清,水位波動劇烈,蒸汽大量帶水而危及鍋爐安全運行的現(xiàn)象稱為汽水共騰事故。汽水共騰事故發(fā)生時,難于監(jiān)視

2、水位,由于蒸汽中帶有大量水分,使蒸汽品質(zhì)下降,如有過熱器,則會使過熱器積垢過熱,嚴重時發(fā)生爆管事故現(xiàn)象：(1)水位表內(nèi)水位上下急劇波動,水位線模糊不清。(2)鍋水堿度、含鹽量嚴重超標。(3)蒸汽大量帶水,蒸汽品質(zhì)下降,過熱器出口汽溫下降。(4蒸汽管道內(nèi)發(fā)生水錘、法蘭連接處發(fā)生漏汽漏水。汽水共騰的原因(1)鍋水質(zhì)量不符合水質(zhì)標準、堿度、含鹽量嚴重超標;給水中含有大量油污和懸浮物,造成鍋水質(zhì)量嚴重惡化。(2)排污操作不當,連續(xù)排污不開或開度太小,定期排污不進行或排污間隔時間過長,總之排污量過小。(3)并爐時鍋爐汽壓高于蒸汽母管汽壓,開啟主汽閥時速度太快,使鍋爐壓力急劇下降,造成汽水共騰。(4)嚴重

3、超負荷運行,或升負荷太急。汽水共騰的處理(1)減弱燃燒,關小主汽閥,減少鍋爐蒸發(fā)量,降低負荷并保持穩(wěn)定。(2)完全開啟上鍋筒的表面排污閥(連續(xù)排污閥),并適當進行鍋筒下部的定期排污。同時加大給水量,以降低鍋水堿度和含鹽量,此時應注意鍋爐水位的控制。(3)采用鍋內(nèi)加藥處理的鍋爐,應停止加藥。開啟過熱器、蒸汽管道和分汽缸上的疏水閥。(5)維持鍋爐水位略低于正常水位。(6)通知水處理人員采取措施保證供給合格的軟化水。增加鍋水取樣化驗次數(shù),直至鍋水合格后才可轉人正常運行。(7)在鍋爐水質(zhì)未改善前,嚴禁增大鍋爐負荷。事故消除后,應及時沖洗水位表 過熱器的作用1). 將汽包來的干飽和蒸汽進一步加熱使之成為

4、過熱蒸汽.當汽水共存時,對汽水混合物加熱,加入的熱量只能用來使汽水混合物中的水蒸發(fā)成為蒸汽,而不能使蒸汽溫度升高成為過熱蒸汽.要想獲得過熱蒸汽,常采用的方法是將蒸汽從汽水混合物中分離出來,對其進一步加熱,完成這一任務的部件成為過熱器.2). 降低煙氣溫度,回收煙氣中的熱量,提高鍋爐效率.爐膛出口的煙氣溫度比較高,為1000-1100度,其中含有很多熱量.煙氣經(jīng)過過熱器后,溫度降至700-800度,過熱器回收了一部分煙氣熱量.空氣預熱器的作用1、改善并強化燃燒 當經(jīng)過預熱器后的熱空氣進入爐內(nèi)后，加速了燃料的干燥、著火和燃燒過程，保證爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒，起著改善、強化燃燒的作用。2、強化傳熱 由于爐內(nèi)燃

5、燒得到改善和強化，加上進入爐內(nèi)的熱風溫度提高，爐內(nèi)平均溫度水平也有提高，從而可強化爐內(nèi)輻射傳熱。 3、減小爐內(nèi)損失，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。 由于爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定，輻射熱交換的強化，可以降低化學不完全燃燒損失；另一方面，空氣預熱器利用煙氣余熱，進一步降低了排煙損失，因此，提高了鍋爐熱效率。根據(jù)經(jīng)驗，當空氣在預熱器中溫度升高1.5時，排煙溫度可降低1。在鍋爐煙道中安裝空氣預熱器后，如果能把空氣預熱150160就可以降低排煙溫度110120，可將鍋爐熱效率提高77.5，可節(jié)約燃料11%12%。4、熱空氣可以作為燃料的干燥劑。對于層燃爐，有熱空氣，可以使用水分和灰分較高的燃料；對于電站鍋爐，熱空氣

6、是制粉系統(tǒng)的重要干燥劑和煤粉輸送介質(zhì)。 屏式過熱器通常也稱半輻射式過熱器，是指布置在爐膛上部或爐膛出口煙窗處，既接受爐內(nèi)的直接輻射熱，又吸收煙氣的對流熱的受熱面。大型鍋爐中一般設置：分隔屏（前屏、大屏）和屏式過熱器。其作用：減少煙氣擾動和旋轉；降低爐膛出口煙溫，防止對流受熱面結渣；改善過熱蒸汽或再熱蒸汽的氣溫特性。結構特點：橫向節(jié)距大，縱向節(jié)距小；設置定位和夾持管；熱負荷高，熱偏差大，結構設計要求：合適的質(zhì)量流速、管材、管徑、管長和合理布置。水冷壁作用布置在爐膛內(nèi)壁面上主要用水冷卻的受熱面，稱為水冷壁。它是電站鍋爐的主要蒸發(fā)受熱面。水冷壁的主要作用是：（1） 吸收爐內(nèi)輻射熱，將水加熱成飽和蒸汽

7、；（2） 保護爐墻，簡化爐墻結構，減輕爐墻重量，這主要是由于水冷壁吸收爐內(nèi)輻射熱，使爐墻溫度降低的緣故；（3） 吸收爐內(nèi)熱量，把煙氣冷卻到爐膛出口所允許的溫度，這對減輕爐內(nèi)結渣、防止爐膛出口結渣都是有利的；（4）水冷壁在爐內(nèi)高溫下吸收輻射熱，傳熱效果好，故能降低鍋爐鋼材標號。 折焰角的作用（1）增加水平煙道的長度。因折焰角是向爐內(nèi)延伸的，相當于增加了水平煙道1個折焰角的長度。這樣，就可在不增加鍋爐深度的前提下，布置更多的過熱器受熱面。 （2）提高屏式過熱器的傳熱效果。使煙氣由沒有折焰角時對屏式過熱器的縱、橫向沖刷，變?yōu)闄M向沖刷，提高了對流傳熱的效果。 （3）提高煙氣在爐膛中的充滿度使煙氣沿燃燒

8、室高度方向的分布趨向均勻。使爐膛前上部水冷壁與頂棚過熱器的吸熱量增加。水冷壁蒸發(fā)管內(nèi)的停滯、倒流和膜態(tài)沸騰1停滯 水冷壁是將幾百根管子并聯(lián)組合成幾個獨立的循環(huán)回路，由于爐膛中溫度場分布不均，隨燃料和燃燒調(diào)整以及鍋爐負荷（鍋爐蒸發(fā)量）變化等因素變化，溫度場分布也發(fā)生變化。這樣，水冷壁管屏之間或管子之間的吸熱強度就會存在偏 差，加上上升系統(tǒng)的結構偏差和流量分配偏差，將導致每根管子根管子和管屏分配偏差，將導致每根管子和管屏間的受熱強度不同，阻力不同，循環(huán)推動力就不同。雖然管屏進出口聯(lián)箱的壓差是相同的，但每根管子的流動表現(xiàn)可能不同。受熱弱的管子中，工質(zhì)密度大，當這根管子的重位壓頭接近于管屏的壓差時，管

9、屏的壓差只能托住液柱，而不能推動液柱的運動。這時，管內(nèi)就出現(xiàn)了流體的停滯現(xiàn)象 2倒流 在并聯(lián)工作的水冷壁管子之間，由于受熱不均，上升管之間形成了自然循環(huán)回路。這時，有的管中工質(zhì)向上流；有的管中工質(zhì)向下流。工質(zhì)向下流的管子就叫“倒流管”。從而倒流現(xiàn)象的定義是：本來應該是工質(zhì)向上流的上升管，變成了工質(zhì)向下流的下降管。 從循環(huán)特性來看，倒流現(xiàn)象的表現(xiàn)是：倒流管的壓差大于同一片管屏或同一回路的平均壓差，從而迫使工質(zhì)向下流動。 在發(fā)生倒流的管子中，水向下運動，而汽泡由于受到浮力向上運動。當?shù)沽魉俣容^慢且等于汽泡向上運動的速度時，向下流的水帶不走汽泡，造成汽泡不上不下的狀態(tài)，引起汽塞，發(fā)生傳熱惡化，以至使

10、管子出現(xiàn)局部過熱超溫。當管內(nèi)工質(zhì)倒流速度很快時，管子仍能得到良好的冷卻，不會出現(xiàn)超溫。當汽水混合物引出管從汽包汽空間引入時，不會出現(xiàn)倒流。 當水冷壁受熱不均比較嚴重時，受熱最差的管子有時可能出現(xiàn)停滯，有時可能出現(xiàn)倒流。所以，同一根管子出現(xiàn)停滯和倒流以及向上流動的機會并不是固定的，而是隨管外吸熱狀態(tài)和管內(nèi)工質(zhì)密度的變化而變化的。3膜態(tài)沸騰 當水冷壁管受熱時，在管子內(nèi)壁面上開始蒸發(fā)，形成許多小汽泡。如果此時管外的熱負荷不大，小汽泡可以及時地被管子中心水流帶走，并受到“趨中效應”的作用力，向管子中心轉移，而管中心的水不斷地向壁面補充。這時的管內(nèi)沸騰被稱為核態(tài)沸騰。如果管外的熱負荷很高，在管子內(nèi)壁面上

11、，汽泡生成的速度大于汽泡脫離壁面的速度，汽泡就會在管子內(nèi)壁面上聚集起來，形成蒸汽膜（即在水冷壁管子內(nèi)壁面上產(chǎn)生了“蒸汽墊”），將管子中心的水與管壁隔開，使管子壁面得不到水的冷卻，引起管子壁面處出現(xiàn)傳熱惡化，導致管壁超溫。這種現(xiàn)象被稱為膜態(tài)沸騰，也稱為第一類傳熱惡化。由核態(tài)沸騰向膜態(tài)沸騰開始轉變的過程稱為偏離核態(tài)沸騰。 膜態(tài)沸騰一般發(fā)生在亞臨界參數(shù)鍋爐水冷壁管內(nèi)。這是因為，水的汽化潛熱隨著壓力提高而大幅度減小，使得亞臨界參數(shù)下在水冷壁管內(nèi)壁面附近流體邊界層中的水更容易汽化，即容易形成更多的汽化核心。因而產(chǎn)生膜態(tài)沸騰的機會相應增加，而膜態(tài)沸騰的產(chǎn)生取決于水冷壁管外的熱負荷、管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量含汽率、管

12、內(nèi)的質(zhì)量流速、工質(zhì)壓力、管徑等多種因素。但主要取決于水冷壁的熱負荷與質(zhì)量含汽率。汽包的工作原理汽包汽水分離設備及分離過程如下：汽水分離采用軸流式旋風分離器+立式百葉窗，軸流式分離器，分離器由內(nèi)套筒，外套筒、支座和集汽咀組成。整個汽水分離過程可分成三步。一次分離：汽水混合物從軸流式分離器內(nèi)套筒底部引入，經(jīng)過四片扭曲的導向葉片產(chǎn)生旋轉，在離心力的作用下，水滴被拋向內(nèi)套筒內(nèi)表面并向上流動，然后折向內(nèi)外套筒之間的環(huán)形通道向下流入水空間。蒸汽則匯集在內(nèi)套筒中心向上流經(jīng)集汽咀，然后改變流動方向水平進入波形板分離器進行二次分離。該分離器的特點是流動阻力小，分離效率高，既保證了蒸汽品質(zhì)，又有利于鍋爐水循環(huán)的可靠性與安全性，汽包內(nèi)部布置足夠的軸流式分離器，在BMCR工況下，單只分離器的平均出力為12.1t/h，而單只分離器的最大出力為13.6t/h，汽水分離總出力留有足夠的裕度。設計考慮了在超壓、超負荷情況下仍能保證分離效果和蒸汽品質(zhì)。二次分離器布置在軸流式分離器集汽咀上方,由兩組波形板束構成，濕蒸汽以低速進入波形板通道作曲線運行，氣流在離心力、重力和分子摩擦