電站鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)培訓教程

METEC2x220t/h+1x137.5MW

鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介2/2/20231鍋爐的組成

鍋爐由本體設備、輔助設備和附件等購成。鍋爐本體設備由“鍋”和“爐”兩部分組成。2/2/20232鍋爐系統(tǒng)簡單示意圖2/2/20233典型電站鍋爐剖面圖2/2/20234安裝完成的鍋爐島

2/2/20235“鍋”指鍋爐的汽水系統(tǒng)，用于盛放工質(zhì)，并接受燃料燃燒放出的熱量，使工質(zhì)由水逐漸被加熱至合乎要求的過熱蒸汽。主要由汽包（鍋筒）、下降管、聯(lián)箱、水冷壁、省煤器、過熱器、再熱器和連接管道等組成。主要由受熱面組成。2/2/20236鍋內(nèi)設備汽包：存放工質(zhì)和產(chǎn)生合格要求的飽和蒸汽水冷壁：位于爐膛的四壁，吸收輻射熱，使水受熱蒸發(fā)，保護爐墻。過熱器.：加熱飽和蒸汽至過熱蒸汽，供給高壓缸再熱器：重新加熱已經(jīng)部分作功、壓力和溫度都已降低的蒸汽，供給汽輪機的中低壓缸作功省煤器：提高鍋爐效率，降低鍋爐的排煙溫度，節(jié)約燃料2/2/20237“爐”即燃燒系統(tǒng)，其任務是使燃料在其內(nèi)部快速、穩(wěn)定、完全地燃燒，放出熱量，產(chǎn)生高溫火焰和煙氣。燃燒系統(tǒng)主要由爐膛、燃燒器、空氣預熱器和煙道等組成。2/2/20238爐內(nèi)設備爐膛：由水冷壁和爐墻圍成，燃料在爐膛進行合理的燃燒燃燒器：安裝在爐墻上面，其作用是將燃料和空氣以一定的速度送入爐膛內(nèi)部，使燃料能夠適時地著火，并迅速完全地燃燒?？諝忸A熱器：安裝在鍋爐的最末端，進一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率。2/2/20239鍋爐的輔助設備給水設備：包括給水泵、管道閥門等通風設備：送風機、引風機、煙風道、煙囪等上料設備：破碎機、雙螺旋給料機、卸料機、輪式疊臂抓斗起重機、裝載機等除塵設備：分離除去煙氣中的飛灰顆粒，減輕飛灰對環(huán)境的污染和對引風機的磨損。除灰設備：除去鍋爐底部的大渣和除塵器分離下來的細灰2/2/202310一、電站鍋爐受熱面鍋爐受熱面包括爐膛水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器等受熱面受熱面中完成給水經(jīng)過預熱、蒸發(fā)、過熱、再熱加熱過程①預熱：省煤器②蒸發(fā)：水冷壁③過熱：過熱器④再熱：再熱器2/2/202311受熱面的整體布置型式(a)Π型；(b)Γ型；(c)T型；(d)塔型；(e)半塔型；(f)箱型2/2/202312（1）膜式水冷壁鍋爐爐墻四周，輻射換熱蒸發(fā)受熱面。水冷壁的作用：①強化傳熱，節(jié)省金屬消耗量；②形成爐墻，起保護爐墻作用；③能有效地防止爐壁結(jié)渣。受熱面聯(lián)箱：為分配流體的裝置。2/2/2023132/2/202314成品水冷壁膜式水冷壁銷釘焊膜式水冷壁給料口

水冷壁折煙角

水冷壁集箱2/2/202315運行后磨損的水冷壁2/2/202316（2）過熱器受熱面和再熱器受熱面過熱受熱面有過熱器和再熱器①過熱器和再熱器的作用將飽和蒸汽或低溫蒸汽加熱成為達到合格溫度的過熱蒸汽②按傳熱方式分類：對流過熱器（一般布置在尾部煙道）；半輻射式過熱器（即屏式過熱器）；輻射式過熱器。

2/2/202317對流過熱器：屏式過熱器2/2/202318③輻射式過熱器2/2/202319過熱器立體圖2/2/202320成品過熱器對流過熱器屏式過熱器2/2/202321④包墻管過熱器在水平煙道和尾部豎井煙道內(nèi)壁像布置水冷壁那樣布置過熱器，稱為包墻管過熱器或包覆壁過熱器。它主要用于懸吊爐墻，傳熱效果差，不能作為主要受熱面。2/2/202322鍋爐過熱器布置型式2/2/202323輻射過熱器輻射過熱器結(jié)構(gòu)：

與水冷壁相同；輻射過熱器為低溫受熱面，較低溫度蒸汽流過，改善管子工作條件。2/2/202324（3）省煤器省煤器主要作用降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料由于給水先在省煤器內(nèi)加熱，代替部分造價較高的蒸發(fā)受熱面；減少了給水與汽包壁之間的溫差，使汽包熱應力降低2/2/202325省煤器分類螺旋鰭片管式光管式大型電站鍋爐鑄鐵式(壓力<4MPa)鑄鐵式用在小容量鍋爐2/2/202326鑄鐵式：體積、重量大，價格貴，法蘭多，易泄露；2/2/202327光管式省煤器成品鋼管式省煤器材質(zhì)：鍋爐無縫鋼管。優(yōu)點：體積小，重量輕，價格低廉。2/2/202328鰭片管省煤器和膜式省煤器示意圖

（a）

鰭片管省煤器；(b)膜式省煤器

2/2/202329安裝與運行后的省煤器安裝中的省煤器運行后的省煤器2/2/202330（4）空氣預熱器空氣預熱器是利用煙氣的熱量來加熱燃燒所需空氣的熱交換設備作用：在煙氣溫度最低的區(qū)域回收了煙氣的熱量；提高了鍋爐效率；同時預熱空氣強化了著火燃燒過程分類：分為管式空氣預熱器和回轉(zhuǎn)式空氣預熱器

2/2/202331管式空氣預熱器管式空氣預熱器2/2/202332回轉(zhuǎn)式空氣預熱器1－轉(zhuǎn)子；2－軸；3－齒條；4－齒輪；5－煙氣入口；6－煙氣出口；7－空氣人口；8－空氣出口；9－隔板；10－過渡區(qū)；11－密封圖回轉(zhuǎn)式空氣預熱器容克式）2/2/202333回轉(zhuǎn)式空氣預熱器2/2/202334二、鍋爐汽水系統(tǒng)及其設備汽水系統(tǒng)是指給水和蒸汽流經(jīng)的設備及其管道所組成的系統(tǒng)。汽水系統(tǒng)及其設備的連接情況如下圖所示2/2/202335汽水系統(tǒng)及其設備的連接情況1－省煤器；2－汽包；3－下降管；4－聯(lián)箱；5－上升管；6－過熱器；7－除氧器；8－給水泵；9－再熱器；10－汽輪機高壓缸11－汽輪機中壓缸；12－汽輪機低壓缸；13－發(fā)電機；14－凝汽器；15－凝結(jié)水泵；16－高壓加熱器2/2/2023362/2/202337鍋爐給水系統(tǒng)及其設備組成：由除氧器水箱經(jīng)給水泵、高壓加熱器到省煤器的全部給水管道、閥門、附件等組成作用是向鍋爐提供連續(xù)不斷的給水2/2/202338按其壓力不同可分為低壓和高壓給水系統(tǒng)低壓給水系統(tǒng)：由除氧器到給水泵進口側(cè)之間的管道、閥門及附件組成的系統(tǒng)稱低壓給水高壓給水系統(tǒng)；由給水泵出口經(jīng)高壓加熱器至鍋爐省煤器的管道、閥門及附件組成的系統(tǒng)稱為高壓給水系統(tǒng)。2/2/202339汽水系統(tǒng)部件(1）汽包2/2/202340汽包特點汽包是鍋爐的加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的連接樞紐。汽包中存有一定的汽、水，因而它有一定的蓄熱能力。在負荷變化時起蓄熱器和蓄水器的作用，可以減緩汽壓變化的速度。汽包中設有蒸汽凈化裝置，它可保證蒸汽品質(zhì)汽包上還裝有壓力表、水位計和安全閥等，從而保證鍋爐的安全工作。2/2/202341（2）集中下降管2/2/202342（3）聯(lián)箱2/2/2023433.鍋內(nèi)裝置及其蒸汽凈化

（1）基本概念蒸汽污染：蒸汽中含有雜質(zhì)的現(xiàn)象稱為蒸汽污染。

排污：從鍋爐中放出部分鍋水并補充部分新鮮給水的方法叫排污。（2）解決方法在汽包內(nèi)安裝汽水分離設備，可提高蒸汽品質(zhì)

2/2/202344汽包內(nèi)部裝置1－汽包；2－旋風分離器；3－給水管；4－清洗裝置；5－百葉窗分離；6－均汽孔板定期排污是定時地從鍋爐水冷壁的下聯(lián)箱排放出部分鍋水的方法。連續(xù)排污的目的是不斷地排除鍋水中溶解的部分鹽類物質(zhì)。鍋爐連續(xù)排污不僅是工質(zhì)損失，而且伴有熱量損失。2/2/202345三鍋爐的主要輔助設備及系統(tǒng)鍋爐的輔助設備較多，顯然有些設備不直接屬于電廠鍋爐車間管理，但都是鍋爐的輔助設備。它們有：上料系統(tǒng)（含破碎，儲存、輸送等）；鍋爐通風系統(tǒng)；煙塵處理系統(tǒng)；鍋爐水處理系統(tǒng)；燃料運輸系統(tǒng)；除灰系統(tǒng)；給水系統(tǒng)和供水系統(tǒng)等。

2/2/2023461.上料系統(tǒng)生物質(zhì)鍋爐上料系統(tǒng)的要求燃料本身的特殊性對生物質(zhì)鍋爐給料機的性能提出了特殊的要求可以很方便地用管道進行輸送需要適應生物質(zhì)燃料的各種特性，在各種情況下具有足夠的輸送能力需要有很高的可靠性，以及靈活響應鍋爐負荷變化需求的能力確保一般設備故障條件下設備的可用性燃料特性與設計要求存在一定程度差異情況下盡可能滿足鍋爐運行其它2/2/202347燃料處理入爐的技術(shù)模式成捆上料，燃料包直接入爐模式成捆上料，爐前破碎后入爐的模式完成破碎預處理后的燃料經(jīng)過料倉入爐的模式2/2/202348模式A2/2/202349模式A的特點丹麥的小型秸稈直燃發(fā)電項目采用，國內(nèi)國電東海生物質(zhì)電廠采用，但是在原理上適合熱功率較小的應用場合適合于100%軟質(zhì)秸桿為燃料的場合，限制了采用多種燃料的可能性爐前防火道內(nèi)排列的多個大草捆（單個500kg）提供一定的入爐燃料緩存量無需破碎，避免了破碎設備投資和運行電耗對于燃料包的品質(zhì)要求很高，主要體現(xiàn)在對于包捆密度和幾何尺寸有嚴格的要求2/2/202350模式B2/2/202351模式B的特點丹麥較多秸稈直燃發(fā)電項目采用，中國國內(nèi)未見適合與以軟秸桿為主要燃料，可以摻燒部分硬質(zhì)生物質(zhì)較大的草捆（500kg）提供一定的入爐燃料緩存爐前在線破碎對于設備技術(shù)要求很高，目前國內(nèi)尚無經(jīng)驗，費用也高對于燃料包的品質(zhì)要求較高，特別是捆扎形式和雜質(zhì)含量等需滿足一定要求2/2/202352模式C多種燃料分散破碎散料轉(zhuǎn)運配備料倉構(gòu)成類似傳統(tǒng)的燃煤電廠模式，國外生物質(zhì)電廠（非秸稈燃料）和中國大多數(shù)生物質(zhì)直燃電廠采用該模式。2/2/202353C模式即完成破碎預處理的燃料經(jīng)過料倉入爐的模式，是目前中國國內(nèi)大多數(shù)生物質(zhì)直燃鍋爐采用的模式。也是應用最成熟的一種模式。我們推薦METEC用此種上料模式。2/2/202354給料系統(tǒng)典型設計室內(nèi)料棚去鐵器破碎機爐前倉鍋爐料坑34A轉(zhuǎn)運層皮帶上料皮帶倉底輸送機組2/2/202355系統(tǒng)特點上料環(huán)節(jié)比較少，可靠、成本低除料倉外，各環(huán)節(jié)運行正常，對燃料品種變化適應性好對燃料品質(zhì)適應性強（高水分、含石塊、塵土和其他雜質(zhì)等）運行模式靈活，對于打包或者不打包，已破碎或者未破碎的入場燃料都可以處置2/2/202356容易出現(xiàn)的問題

燃料破碎效果差，特別是秸桿類原料，給后續(xù)工序增加壓力料倉物料搭橋，物料傳遞至輸送機產(chǎn)生困難物料纏繞，輸送機無法正常工作。物料的擠壓糾結(jié)2/2/202357料倉內(nèi)搭橋是由于生物質(zhì)燃料流動性差引起的物料纏繞也是生物質(zhì)燃料的主要特性特別是軟草秸稈物料的擠壓糾結(jié)使搭橋纏繞問題激化搭橋與纏繞程度與物料的類別及水分、幾何長度有關(guān)原因分析2/2/202358技術(shù)措施料倉與底部輸送機間設置播料機構(gòu)，從而使料倉分為上下兩部分，播料機構(gòu)承擔料倉內(nèi)物料重力并負責將物料撥至輸送機，輸送機負責將物料水平送出，輸送機上僅僅承擔了入爐燃料重力設計合理的料倉（倉料直接壓在輸送機上不可靠）上部料倉采用梯形結(jié)構(gòu)2/2/2023592.鍋爐通風系統(tǒng)通風系統(tǒng)的作用供給燃料燃燒所需要的空氣，排走燃料燃燒所生成的煙氣，維持鍋爐燃燒連續(xù)不斷進行。通風方式有兩種：自然通風和強制通風。通風設備：送風機、引風機、煙風道、煙囪等2/2/202360通風方式①自然通風在煙囪高度范圍內(nèi)，冷、熱氣流的密度差產(chǎn)生的自生吸力，稱為自然通風。煙囪越高則通風能力越大。只適用于流動阻力很小的小容量鍋爐②強制通風采用專門的通風機械來實現(xiàn)強制通風，強制通風有負壓通風、正壓通風和平衡通風三種形式。平衡通風是電站鍋爐中應用最廣泛的一種通風方式2/2/202361電廠鍋爐平衡通風系統(tǒng)

送風機向鍋爐送入燃料燃燒需要的新鮮空氣；引風機將燃燒后的煙氣吸出并送往煙囪，排入大氣。2/2/202362鍋爐引風機2/2/202363四．煙塵處理系統(tǒng)煙氣組成：中除了空氣中原有的氮氣、氧氣外，其它均為污染氣體，煙塵污染會直接危害人民群眾的健康。除塵器分類：現(xiàn)在應用的布袋除塵器、靜電除塵器、電袋除塵器等。經(jīng)綜合經(jīng)濟分析考慮，推薦給METEC生物質(zhì)電廠為靜電除塵器。2/2/202364圖管式電除塵器工作原理示意圖1-收塵極；2-電暈極；3-絕緣子；4-高壓直流電源；5-接地線；6-灰斗；7-含塵氣體進口；8-凈煙氣出口電除塵器是利用高電壓產(chǎn)生的強場強使氣體局部電離，并利用電場力實現(xiàn)粒子（固體或液體）與氣流的分離。（如右圖）靜電除塵器工作原理除塵器過程可以分為：1氣體電離和電暈放電

2粉塵荷電3粉塵運動及捕集4清灰2/2/202365除塵系統(tǒng)設備圖布袋除塵

電除塵

2/2/202366生成氮氧化物的途徑主要有三種：一是煤中的氮化物在火焰中熱分解，然后氧化生成，“燃料型”NOx二是空氣中的氮在高溫下與氧反應生成，“熱力型”NOx三是空氣氮與燃料中的碳、氫離子團發(fā)生反應生成，“快速型”NOx“快速型”NOx所占比例不到5%；在溫度低于1350℃時，幾乎沒有“熱力型”NOx。NOx主要是通過“燃料型”的生成途徑而產(chǎn)生的。因此，控制和減少煤燃燒產(chǎn)生的NOx，主要是控制“燃料型”NOx的生成。2/2/202367氮氧化物減少排放的方法一是在燃燒中進行控制，控制火焰溫度峰值其主要措施有：空氣分級、低過量空氣系數(shù)、燃料分級、煙氣再循環(huán)等。二是在燃燒后中通過催化劑選擇法或者非催化劑選擇法，將煙氣中的NOx還原。2/2/202368五．鍋爐水處理系統(tǒng)保證一定數(shù)量和品質(zhì)的水的循環(huán)鍋爐運行時只要在短時間里存水量不足或汽水品質(zhì)惡化，都會給熱力設備帶來極大的危害，從而影響正常發(fā)電或供熱。2/2/202369①天然水中的雜質(zhì)天然水中的雜質(zhì)按顆粒大小不同可以分為懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)三大類。懸浮物是顆粒直徑約在10-4mm以上的雜質(zhì)，是使水產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象的主要原因。膠體是顆粒直徑在10-6～10-4mm之間的微粒雜質(zhì)，是許多分子和離子的集合體，是使水產(chǎn)生色、味、臭的主要原因之一。有機膠體還會引起鍋水發(fā)泡，當濃縮到一定程度時，就會產(chǎn)生汽水共騰。

2/2/202370溶解物質(zhì)主要是離子和一些溶解氣體，其顆粒直徑≦10-6mm。天然水中的離子雜質(zhì)幾乎都是無機鹽溶于水后電離形成的。其中陽離子主要有Ca2+、Mg2+、Na+、K+、此外還含有少量的Fe2+、Mn2+、NH4+等；陰離子主要有HCO-、SO42－、Cl－三種，此外還含有少量HSiO3-、CO3-及NO-等。

2/2/202371②常用水質(zhì)指標《火力發(fā)電廠機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量標準（GB/T12145）》對鍋爐給水、補給水、鍋水、凝結(jié)水等的水質(zhì)都做了具體規(guī)定。常用的水質(zhì)指標（1）懸浮物，毫克/升（mg/L）（2）含鹽量，毫克/升（3）硬度，毫摩爾/升（mmol/L）（4）堿度，毫摩爾/升（5）pH值，鍋水的pH值通常控制在10～12（6）耗氧量，表示水中有機物的數(shù)量。2/2/202372③鍋外水處理工藝鍋外水處理系統(tǒng)包括預處理和后階段處理兩部分組成經(jīng)沉淀和過濾處理除去水中懸浮物、膠體雜質(zhì)和有機物的工藝過程稱為水的預處理將預處理后的水進一步處理到滿足補給水水質(zhì)的要求，稱為后階段處理后階段處理分為軟化和除鹽兩種工藝軟化是將水中高價的金屬離子（如Ca2＋、Mg2＋）去掉，讓硬水變?yōu)檐浰?。而除鹽則是將水中所有金屬陽離子和陰離子全部除去的工藝。通過采用離子交換，將水中各種陽離子交換成H＋，各種陰離子交換成OH－，然后中和成為水。

2/2/202373④鍋內(nèi)水處理工藝向鍋內(nèi)的水加藥，使其殘余的鈣、鎂等雜質(zhì)不產(chǎn)生水垢，而形成水渣，再通過定期排污排除，這種方法叫做鍋內(nèi)水處理鍋內(nèi)水處理一般采用磷酸鹽處理或者協(xié)調(diào)pH－磷酸鹽處理鍋水中的鈣、鎂離子與磷酸根化合，生成更難溶的磷酸鈣和磷酸鎂沉淀物，這些沉淀物不易粘附在鍋爐受熱面上，而是以流動性很好的水渣形式存在，可借鍋爐排污水排出，從而達到防止鈣鹽水垢（CaSO4、CaSiO3等）的目的。同時，加入的磷酸鹽可在鍋爐管壁表面上生成磷酸鹽保護膜，防止鍋爐金屬腐蝕。

2/2/202374六、鍋爐的主要安全附件

1．安全閥作用：防止鍋爐超壓。它是一種自動閥門，無需人為操作。2．壓力表壓力表是測量鍋爐汽壓大小的儀表，是鍋爐不可缺少的安全附件之一。3．水位計水位計是用來監(jiān)視鍋爐汽包水位的一種重要安全裝置。（1）云母水位計（2）電接點水位計2/2/202375云母水位計1－云母水位計；2－汽閥；3－水閥；4－放水閥2/2/202376電接點水位計1－汽包；2－旁通容器；3－汽連通管；4－水連通管；5－汽閥；6－水閥；7－放水閥；8－顯示器；9－電源；10－電阻R1；11－電阻R22/2/2023774．防爆門防爆門是安裝在爐墻、各段煙道、除塵器及制粉系統(tǒng)等處的安全門。5．吹灰器吹灰器的作用是清除受熱面上的積灰，使傳熱過程得以正常進行。2/2/202378七爐墻、鋼架、吹灰器

爐墻是構(gòu)成鍋爐燃燒室和煙道的外壁，阻止熱量向外散失，起著保溫和密封的作用，并使煙氣按指定的方向流動。爐墻須滿足如下要求：應有良好的絕熱性、耐熱性、嚴密性、抗蝕性和防振性，并有足夠的機械強度和承受溫度急劇變化的能力，還應有重量輕、便于施工和價格低的特點。砌筑爐墻常用材料有以下幾種。爐墻2/2/202379

耐火黏土磚又名耐火磚，是由耐火黏土（即焙燒過的黏土）和用作黏合劑的生黏土混合后，經(jīng)高溫燒制而成。按化學成分不同可分為酸性磚和堿性磚。因為灰渣呈堿性，鍋爐爐墻通常用堿性磚，以防其腐蝕。按耐火溫度不同可分為甲、乙、丙三級，各級耐火能力分別為1730℃、1675℃、1580℃。耐火磚的密度為1.8～2.2t/m3。

耐火黏土磚的特點是：耐熱性好，機械強度大，價格低，因此應用廣泛。它一般用于爐膛內(nèi)襯墻和煙溫高于600℃的煙道中。耐火粘土磚2/2/202380由硅藻土摻入鋸末或泥煤經(jīng)過熔燒而成。硅藻土磚的特點是：密度?。?.5～0.6t/m3），導熱能力小和具有一定的耐熱性，但是其機械強度小，抗腐蝕性差。所以放在耐火磚外側(cè)，起保溫作用。爐墻、鋼架、吹灰器硅藻土磚2/2/202381

普通紅磚是用普通黏土和少量砂子焙燒而成，密度為1.7～1.8t/m3。主要用于鍋爐燃燒室的爐墻外層或低溫煙道上，其耐溫能力不超過600℃。爐墻、鋼架、吹灰器普通紅磚2/2/202382

在砌筑爐墻時，還要用到耐火土、鉻鐵礦砂等調(diào)制成的各種耐火涂料以及珍珠巖等保溫材料。爐墻按構(gòu)造不同分為重型爐墻、輕型爐墻、敷管爐墻三種。（1）重型爐墻爐墻直接砌筑在鍋爐基礎(chǔ)上，全部重量由基礎(chǔ)承擔。爐墻高度一般不宜超過12m，適用于蒸發(fā)量小于35%的鍋爐。爐墻、鋼架、吹灰器其它材料2/2/202383（2）輕型爐墻輕型爐墻又叫鋼架承托