鍋爐系統(tǒng)及布置

2/5/20231鍋爐用途鍋爐是化工、石化、冶金、輕紡、造紙等工礦企業(yè)主要?jiǎng)蛹肮嵩O(shè)備；工業(yè)鍋爐—用于工業(yè)及采暖；動(dòng)力鍋爐—驅(qū)動(dòng)蒸汽動(dòng)力裝置；鍋爐也是火力發(fā)電站三大主機(jī)之一。電站鍋爐—在火電廠，蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電。2/5/20232火力發(fā)電廠

鍋爐設(shè)備2/5/20233電廠全貌2/5/20234火力發(fā)電水力發(fā)電其它形式發(fā)電發(fā)電方式燃料化學(xué)能蒸汽熱能機(jī)械能電能汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)鍋爐核能發(fā)電火力發(fā)電廠三大主機(jī)2/5/20235鍋爐是火力發(fā)電廠的三大主機(jī)之一鍋爐設(shè)備是火力發(fā)電廠的兩大設(shè)備之一*鍋爐設(shè)備的作用：一、是燃料高效率燃燒二、加熱給水，生產(chǎn)出一定數(shù)量和質(zhì)量的蒸汽，供給汽輪機(jī)使用。電廠鍋爐概述2/5/20236鍋爐系統(tǒng)組成：兩部分組成：鍋爐本體、輔助設(shè)備及附件1.本體：汽水系統(tǒng)（鍋）和燃燒系統(tǒng)（爐）組成。（1）鍋：即汽水系統(tǒng)。任務(wù)是吸收燃料放出的熱量，使水蒸發(fā)并變成具有一定參數(shù)的過熱蒸汽，供汽輪機(jī)使用。①水的預(yù)熱設(shè)備—省煤器②水的蒸發(fā)設(shè)備（汽化設(shè)備）—蒸發(fā)設(shè)備汽包爐蒸發(fā)設(shè)備由汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱和連接管組成；直流鍋爐蒸發(fā)設(shè)備即水冷壁。③蒸汽過熱設(shè)備—過熱器、再熱器2/5/20237（2）爐：燃燒系統(tǒng)。任務(wù)是使燃料在爐內(nèi)良好燃燒，放出熱量。燃燒設(shè)備（煤粉燃燒器、點(diǎn)火裝置、爐膛）、煙道、空氣預(yù)熱器等組成2.輔助設(shè)備及附件：（1）輔助設(shè)備：通風(fēng)設(shè)備、輸煤設(shè)備、制粉設(shè)備、給水設(shè)備、除塵除灰設(shè)備、煙氣脫硫設(shè)備。（2）附件：安全門、水位計(jì)、吹灰器、熱工儀表等。2/5/20238鍋爐本體實(shí)際上就是爐膛燃燒空間和對(duì)流煙道兩部分組成。鍋爐燃燒空間布置圖2/5/20239布置有后屏受熱面的大容量鍋爐，爐膛出口是指后屏進(jìn)口；對(duì)于沒有后屏的中小容量鍋爐，爐膛出口指凝渣管進(jìn)口。2/5/202310鍋爐排煙位置指的是鍋爐最后一級(jí)受熱面煙氣出口位置。（一般是空氣預(yù)熱器出口）鍋爐排煙溫度一般為110-150℃（多為130-150℃），主要考慮排煙熱損失和尾部受熱面的低溫腐蝕綜合影響。2/5/202311第三節(jié)鍋爐系統(tǒng)及布置一、鍋爐整體布置二、煤粉爐的燃燒設(shè)備三、風(fēng)煙及燃燒系統(tǒng)四、煤粉爐燃燒及制粉系統(tǒng)流程五、空氣預(yù)熱器六、鍋爐汽水系統(tǒng)2/5/202312一、鍋爐整體布置按照空間劃分：鍋爐分為爐膛（燃燒空間）和煙道（布置有各種受熱面的空間）兩部分組成。2/5/202313鍋爐空間布置圖鍋爐本體實(shí)際上就是爐膛燃燒空間和對(duì)流煙道兩部分組成。爐膛出口煙氣溫度1000-1100℃鍋爐排煙溫度110-150℃（130-150）（最后一級(jí)受熱面煙氣出口）2/5/202314鍋爐整體布置概念：爐膛、對(duì)流煙道以及各級(jí)受熱面之間的相對(duì)位置稱為鍋爐整體布置。1-爐膛，2-水平煙道，3-轉(zhuǎn)向室，4-垂直煙道典型的倒U型布置方式原則：盡量在爐膛和煙道空間的四壁和空間通道內(nèi)布置各種足夠的受熱面，提高換熱效率。2/5/202315鍋爐典型布置2/5/202316二、煤粉爐的燃燒設(shè)備煤粉爐燃燒設(shè)備作用：合理組織送入爐膛的煤粉與空氣良好混合，保證煤粉穩(wěn)定著火和充分燃燒。煤粉爐燃燒設(shè)備組成：點(diǎn)火裝置、煤粉燃燒器、爐膛見視頻。（1）煤粉燃燒器作用：將攜帶煤粉的一次風(fēng)和助燃的二次風(fēng)送入爐膛，并組織一定的氣流結(jié)構(gòu)，使煤粉迅速穩(wěn)定地著火；同時(shí)使煤粉和空氣合理混合，達(dá)到煤粉在爐內(nèi)迅速完全燃燒的目的。（2）鍋爐點(diǎn)火裝置：主要用于鍋爐啟動(dòng)時(shí)點(diǎn)燃主燃燒器的煤粉氣流；當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行或燃用劣質(zhì)煤時(shí)，可以用點(diǎn)火裝置來穩(wěn)定燃燒或作為輔助燃燒設(shè)備。（3）爐膛也稱為燃燒室：供煤粉燃燒的空間。2/5/2023171-等溫線；2-燃燒器；3-折焰角；4-屏式過熱器；5-冷灰斗壁面-布置燃燒器；爐底－冷灰斗。爐頂－頂棚管過熱器。爐膛上部懸掛有屏式過熱器。爐膛后上方為煙氣出口。爐膛出口的下部有后水冷壁彎曲而成的折焰角，折焰角可以改善煙氣流動(dòng)、提高爐膛內(nèi)煙氣充滿度。1.爐膛爐膛也稱為燃燒室：供煤粉燃燒的空間。燃燒器燃盡風(fēng)口前墻左側(cè)墻后墻右側(cè)墻2/5/2023182/5/2023192/5/2023202.煤粉燃燒器煤粉燃燒器作用：將攜帶煤粉的一次風(fēng)和助燃的二次風(fēng)送入爐膛，并組織一定的氣流結(jié)構(gòu)，使煤粉迅速穩(wěn)定地著火；同時(shí)使煤粉和空氣合理混合，達(dá)到煤粉在爐內(nèi)迅速完全燃燒的目的。分直流燃燒器和旋流燃燒器兩種：★直流燃燒器：煤粉氣流（一次風(fēng)）、燃燒所需空氣（二次風(fēng)）分別由互相隔絕的不同噴口以直流射流形式噴進(jìn)爐膛。直流燃燒器為多個(gè)配合組織火焰?！镄魅紵鳎盒魅紵饔梢唤M套裝在一起的圓形噴口組成，燃燒器中裝有各種型式的旋流發(fā)生器（簡(jiǎn)稱旋流器）。燃燒器中的一次風(fēng)噴口在內(nèi)部，一次風(fēng)噴口射出的可以是旋轉(zhuǎn)射流，也可以是直流射流；二次風(fēng)噴口在外部，二次風(fēng)噴口出來的是旋轉(zhuǎn)射流，整個(gè)燃燒器射出的射流為旋轉(zhuǎn)射流。旋流燃燒器獨(dú)立即可組織火焰。2/5/202321直流燃燒器2/5/202322旋流燃燒器-12/5/202323燃燒器喉口旋流燃燒器-22/5/202324燃燒器燃盡風(fēng)口前墻左側(cè)墻后墻右側(cè)墻旋流燃燒器-32/5/2023253.鍋爐點(diǎn)火裝置：主要用于鍋爐啟動(dòng)時(shí)點(diǎn)燃主燃燒器的煤粉氣流；當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行或燃用劣質(zhì)煤時(shí)，可以用點(diǎn)火裝置來穩(wěn)定燃燒或作為輔助燃燒設(shè)備2/5/202326三、風(fēng)煙(及燃燒)系統(tǒng)1.鍋?zhàn)o(hù)通風(fēng)任務(wù)：連續(xù)不斷地給鍋爐提供燃料燃燒所需的空氣，并把燃燒生成的煙氣排出爐外，以保證燃燒的正常進(jìn)行。

2/5/2023272.鍋?zhàn)o(hù)通風(fēng)方式：(自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種)（1）自然通風(fēng)是利用煙囪進(jìn)行通風(fēng)，即利用煙囪中熱煙氣和外界冷空氣之間的密度差所產(chǎn)生的自生通風(fēng)力(抽力或自拔力)進(jìn)行通風(fēng)。單純自然通風(fēng)僅能克服較小的流動(dòng)阻力，電廠鍋爐流動(dòng)阻力都較大，例如在一般煤粉爐中，空氣側(cè)阻力約達(dá)2500-4000Pa，煙氣側(cè)阻力約2000-3000Pa，所以電廠鍋爐一般都采用機(jī)械通風(fēng)。2/5/202328（2）機(jī)械通風(fēng)是利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓力，迫使空氣和煙氣在風(fēng)煙系統(tǒng)中流動(dòng)進(jìn)行通風(fēng)。目前采用的機(jī)械通風(fēng)方式:正壓通風(fēng)、負(fù)壓通風(fēng)和平衡通風(fēng)。負(fù)壓通風(fēng)：迫使空氣和煙氣在風(fēng)道、煙道中流動(dòng)，除利用煙囪外，還在煙囪前裝設(shè)引風(fēng)機(jī)來克服風(fēng)、煙系統(tǒng)中的全部阻力。由于抽取煙氣爐內(nèi)形成較高的負(fù)壓，故稱負(fù)壓通風(fēng)。正壓通風(fēng)：除利用煙囪外，在爐前風(fēng)道上裝設(shè)送風(fēng)機(jī)來克服風(fēng)、煙系統(tǒng)中全部阻力，由于往爐內(nèi)壓送空氣而形成較高的正壓，故稱正壓通風(fēng)。平衡通風(fēng)：亦稱強(qiáng)制通風(fēng)除利用煙囪外，在鍋爐風(fēng)、煙系統(tǒng)中同時(shí)裝設(shè)送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。送風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)把風(fēng)送進(jìn)爐膛，引風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)把爐膛的煙氣排出爐外，由于爐膛內(nèi)保持的壓力略低于外界的大氣壓力，故稱平衡通風(fēng)。一般在爐膛出口處保持20一60Pa的負(fù)壓力。2/5/202329平衡通風(fēng)優(yōu)點(diǎn)：處于合理的負(fù)壓下運(yùn)行，因此鍋爐房的安全及衛(wèi)生條件較好，而且鍋爐漏風(fēng)量較少，是目前電廠鍋爐應(yīng)用較為普遍的一種通風(fēng)方式。如圖所示為平衡通風(fēng)時(shí)煙、風(fēng)道系統(tǒng)中各部位的正負(fù)壓分布示意圖。為減小附近地區(qū)的大氣污染程度，采用平衡通風(fēng)時(shí)，必須建造有一定高度的煙囪，以便把煙氣排到高空之中。2/5/202330問題:1.鍋爐通風(fēng)的方式和任務(wù)?2.煙風(fēng)系統(tǒng)中哪里的壓力最大?哪里的壓力最小?3.平衡通風(fēng)方式中,正常的爐膛出口負(fù)壓是多少?2/5/202331軸流式風(fēng)機(jī)2/5/202332一次風(fēng)機(jī)2/5/202333引風(fēng)機(jī)2/5/202334四、煤粉爐(燃燒及)制粉系統(tǒng)流程2/5/202335制粉系統(tǒng)任務(wù)：將送入制粉系統(tǒng)的原煤，磨碎、干燥制成具有一定細(xì)度和水分的煤粉；在氣流輸送下，保證氣粉混合物以合適的速度和溫度，連續(xù)不斷地、定量地經(jīng)燃燒器的一次風(fēng)噴口送入爐膛。煤粉爐燃燒及制粉系統(tǒng)流程-12/5/202336煤粉爐燃燒及制粉系統(tǒng)流程-22/5/202337五、空氣預(yù)熱器一、空氣預(yù)熱器的作用利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需的空氣。作用：

1.進(jìn)一步降低排煙溫度,提高鍋爐效率,節(jié)省燃料;2.改善燃料的著火和燃燒條件,同時(shí)降低不完全燃燒損失;3.節(jié)約金屬,降低造價(jià);二、空氣預(yù)熱器的種類和結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（蓄熱式）:煙氣和空氣交替流過受熱面,熱量有煙氣傳給金屬,再由金屬傳遞給空氣。管式（傳熱式）:熱量連續(xù)不斷由煙氣傳給空氣,煙氣空氣有各自的通道。2/5/2023382/5/202339回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（受熱面回轉(zhuǎn)式）：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（蓄熱式）:煙氣和空氣交替流過受熱面,熱量有煙氣傳給金屬,再由金屬傳遞給空氣。2/5/202340六、鍋爐汽水系統(tǒng)①水的預(yù)熱設(shè)備—省煤器②水的蒸發(fā)設(shè)備（汽化設(shè)備）—蒸發(fā)設(shè)備汽包爐蒸發(fā)設(shè)備由汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱和連接管組成；直流鍋爐蒸發(fā)設(shè)備即水冷壁。③蒸汽過熱設(shè)備—過熱器、再熱器2/5/202341高壓鍋爐受熱面布置圖2/5/2023421025t/h亞臨界參數(shù)鍋爐布置圖2/5/202343★1900t/h超臨界鍋爐2/5/202344分典型汽包鍋爐（高壓鍋爐為例）和超臨界直流鍋爐（1900T/H超臨界鍋爐為例）兩種介紹。2/5/202345（一）汽包爐汽水系統(tǒng)2/5/202346流程：省煤器→蒸發(fā)設(shè)備（汽包、下降管、水冷壁）→頂棚過熱器→低溫對(duì)流過熱器→屏式過熱器→高溫對(duì)流過熱器汽包鍋爐（高壓鍋爐為例）2/5/202347省煤器（水的加熱設(shè)備）作用吸收低溫?zé)煔獾臒崃拷档团艧煖囟?，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。給水提前預(yù)熱，減少水在水冷壁內(nèi)的吸熱量。提高溫度，減少給水和汽包壁之間的溫差，降低熱應(yīng)力。2/5/2023482/5/2023492/5/2023502/5/2023512/5/2023522/5/2023532/5/202354水冷壁作用：吸收爐內(nèi)輻射熱量，將工質(zhì)蒸發(fā)為汽水混合物；降低煙氣溫度，保證爐膛出口煙氣溫度在合適的范圍。布置方式：每面墻由多個(gè)水冷壁管屏并列構(gòu)成，其中的每個(gè)管屏由進(jìn)口聯(lián)箱、受熱面管組、出口聯(lián)箱組成。型式：1.光管：2.膜式：3.銷釘式：在水冷壁管子表面焊銷釘，固定并冷卻衛(wèi)燃帶。4.內(nèi)螺紋管：在水冷壁管內(nèi)壁形成多道凹槽，可強(qiáng)化流體和壁面?zhèn)鳠?，降低管子壁溫，推遲傳熱惡化的發(fā)生。2/5/2023552/5/2023562/5/2023572/5/2023582/5/202359汽包作用：1.是加熱、蒸發(fā)、過熱過程的連接樞紐和分界。2.提高了鍋爐蓄熱能力，負(fù)荷變動(dòng)時(shí)具有一定的緩沖能力。3.在汽包內(nèi)進(jìn)行汽水分離。4.對(duì)鍋水進(jìn)行化學(xué)處理，保證了蒸汽的潔凈度。2/5/2023602/5/2023612/5/2023622/5/202363下降管作用：把汽包內(nèi)的水連續(xù)不斷地通過下聯(lián)箱供給水冷壁。型式：大口徑集中型、小直徑分散型。普遍采用大口徑集中型，可降低流動(dòng)阻力。2/5/2023642/5/2023652/5/2023662/5/202367過熱器和再熱器過熱器和再熱器的作用過熱器：將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽。再熱器：將汽輪機(jī)高壓缸排汽加熱成具有一定溫度的再熱蒸汽。結(jié)構(gòu)：由并列的空心管組成受熱面（壁式、對(duì)流式、屏式），受熱面的進(jìn)口和出口各連接在一個(gè)統(tǒng)一的聯(lián)箱上。由進(jìn)口聯(lián)箱、出口聯(lián)箱、并列的受熱面管組三部分連接構(gòu)成。再熱壓力為過熱壓力的20-25%，故再熱器的管徑粗、管壁薄、管子數(shù)量多。2/5/2023682/5/2023692/5/2023702/5/2023712/5/2023722/5/202373（二）超臨界直流鍋爐汽水系統(tǒng)

2/5/202374★某1900t/h超臨界鍋爐汽水系統(tǒng)流程（600MW機(jī)組）1.蒸汽系統(tǒng)主蒸汽（含給水）系統(tǒng)流程給水→省煤器→螺旋管水冷壁→過渡聯(lián)箱→垂直管水冷壁→啟動(dòng)分離器→頂棚和包墻過熱器系統(tǒng)→低溫過熱器→一級(jí)噴水減溫器→屏式過熱器→二級(jí)噴水減溫器→末級(jí)過熱器→汽輪機(jī)高壓缸再熱蒸汽系統(tǒng)流程冷端再熱管道→再熱器事故噴水減溫器→冷端再熱管道→水平低溫再熱器→末級(jí)再熱器→汽輪機(jī)低壓缸2/5/202375①省煤器①去高壓缸去中壓缸來自高加來自高壓缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②爐膛③低過④屏過⑤末過⑥低再⑦高再⑧分離器⑨貯水罐過熱器一級(jí)減溫再熱器事故減溫過熱器二級(jí)減溫②2/5/2023762/5/2023772/5/2023782.超臨界直流鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)省煤器、過熱器、再熱器的結(jié)構(gòu)基本相似，蒸發(fā)系統(tǒng)與汽包爐區(qū)別明顯，故重