鍋爐內(nèi)部設(shè)備工作原理及作用

1、鍋爐內(nèi)部設(shè)備工作原理及作用課件第1頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三汽水共騰的現(xiàn)象、原因、處理在鍋爐運(yùn)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(yùn)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(yán)重時發(fā)生爆管事故第2頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三現(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(yán)重超標(biāo)。(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

2、水錘、法蘭連接處發(fā)生漏汽漏水。第3頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三汽水共騰的原因(1)鍋水質(zhì)量不符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、堿度、含鹽量嚴(yán)重超標(biāo);給水中含有大量油污和懸浮物,造成鍋水質(zhì)量嚴(yán)重惡化。(2)排污操作不當(dāng),連續(xù)排污不開或開度太小,定期排污不進(jìn)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(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行,或升負(fù)荷太急。第4頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三汽水共騰的處理(1)減弱燃燒,關(guān)小主汽閥,減少鍋爐蒸發(fā)量,降低負(fù)荷并保持穩(wěn)定。(2)完全開啟上鍋筒的表面排

3、污閥(連續(xù)排污閥),并適當(dāng)進(jìn)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(yīng)注意鍋爐水位的控制。(3)采用鍋內(nèi)加藥處理的鍋爐,應(yīng)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(yàn)次數(shù),直至鍋水合格后才可轉(zhuǎn)人正常運(yùn)行。(7)在鍋爐水質(zhì)未改善前,嚴(yán)禁增大鍋爐負(fù)荷。事故消除后,應(yīng)及時沖洗水位表第5頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三 過熱器的作用1). 將汽包來的干飽和蒸汽進(jìn)一步加熱使之成為過熱蒸汽.當(dāng)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

4、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(jìn)一步加熱,完成這一任務(wù)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.第6頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三第7頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三第8頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三空氣預(yù)熱器的作用1、改善并強(qiáng)化燃燒 當(dāng)經(jīng)過預(yù)熱器后的熱空

5、氣進(jìn)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(qiáng)化燃燒的作用。2、強(qiáng)化傳熱 由于爐內(nèi)燃燒得到改善和強(qiáng)化，加上進(jìn)入爐內(nèi)的熱風(fēng)溫度提高，爐內(nèi)平均溫度水平也有提高，從而可強(qiáng)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(qiáng)化，可以降低化學(xué)不完全燃燒損失；另一方面，空氣預(yù)熱器利用煙氣余熱，進(jìn)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(yàn)，當(dāng)空氣在預(yù)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(yù)熱器后，如果能把空氣預(yù)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1

6、1%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，熱空氣是制粉系統(tǒng)的重要干燥劑和煤粉輸送介質(zhì)。第9頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三第10頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三 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(shè)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(zhuǎn)；降低爐膛出口煙溫，防止對流受熱面結(jié)渣；改善過熱蒸汽或再熱蒸汽的氣溫特性。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：橫向節(jié)距大，縱向節(jié)距?。辉O(shè)置定位

7、和夾持管；熱負(fù)荷高，熱偏差大，結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：合適的質(zhì)量流速、管材、管徑、管長和合理布置。第11頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三第12頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三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；（2） 保護(hù)爐墻，簡化爐墻結(jié)構(gòu)，減輕爐墻重量，這主要是由于水冷壁吸收爐內(nèi)輻射熱，使?fàn)t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(jié)渣、防止?fàn)t膛出口結(jié)渣都是有利的；（4）水冷壁在爐內(nèi)高溫下

8、吸收輻射熱，傳熱效果好，故能降低鍋爐鋼材標(biāo)號。第13頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三 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(dāng)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室高度方向的分布趨向均勻。使?fàn)t膛前上部水冷壁與頂棚過熱器的吸熱量增加。第14頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三水冷壁蒸發(fā)管內(nèi)的停滯、倒流和膜態(tài)

9、沸騰1停滯 水冷壁是將幾百根管子并聯(lián)組合成幾個獨(dú)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(fù)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(qiáng)度就會存在偏 差，加上上升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)偏差和流量分配偏差，將導(dǎo)致每根管子根管子和管屏分配偏差，將導(dǎo)致每根管子和管屏間的受熱強(qiáng)度不同，阻力不同，循環(huán)推動力就不同。雖然管屏進(jìn)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(dāng)這根管子的重位壓頭接近于管屏的壓差時，管屏的壓差只能托住液柱，而不能推動液柱的運(yùn)動。這時，管內(nèi)就出現(xiàn)了流體的停滯現(xiàn)象第15頁，共24頁，202

10、2年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三 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(yīng)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(yùn)動，而汽泡由于受到浮力向上運(yùn)動。當(dāng)?shù)沽魉俣容^慢且等于汽泡向上運(yùn)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，以至使管子出現(xiàn)局部過熱超溫。當(dāng)管內(nèi)工質(zhì)倒流速

11、度很快時，管子仍能得到良好的冷卻，不會出現(xiàn)超溫。當(dāng)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(dāng)水冷壁受熱不均比較嚴(yán)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(jī)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。第16頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三3膜態(tài)沸騰 當(dāng)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(fù)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(yīng)”的作用力，向管子中心轉(zhuǎn)移，而管中心的水不斷地向壁面補(bǔ)充。這時的管內(nèi)沸騰被稱為核態(tài)沸騰。如果管外的

12、熱負(fù)荷很高，在管子內(nèi)壁面上，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(dǎo)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(zhuǎn)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?yàn)?，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(jī)會相應(yīng)增加，而膜態(tài)沸騰的產(chǎn)生取決于水冷壁管外的熱負(fù)荷

13、、管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量含汽率、管內(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(fù)荷與質(zhì)量含汽率。第17頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三汽包的工作原理汽包汽水分離設(shè)備及分離過程如下：汽水分離采用軸流式旋風(fēng)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(dǎo)向葉片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，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(jìn)入波形板分離器進(jìn)行

14、二次分離。該分離器的特點(diǎn)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(shè)計考慮了在超壓、超負(fù)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(gòu)成，濕蒸汽以低速進(jìn)入波形板通道作曲線運(yùn)行，氣流在離心力、重力和分子摩擦力的作用下，進(jìn)一步降低蒸汽中攜帶的水份。三次分離是布置在汽包內(nèi)部上方的立式百葉窗分離器，依據(jù)低速沉積原理去除經(jīng)過兩次分離后殘留在蒸汽中的水份，積聚在干燥器波形板上的水膜靠自重流入疏水管進(jìn)入水空間，被分離的合格蒸汽從汽包頂部引出第18頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三第19頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)41分，星期三第20頁，共24頁，2022年，5月2