结课论文发电厂动力部分

1、 发电厂动力部分结课论文姓名：班级：学号：任课老师：锅炉设备的主要组成锅炉设备足锅炉本体及其辅助设爸的总称，是火力发电厂的两大热力设备之一。其作用有两个：一是使燃料高效率燃烧；二天加热给水，生产出一定数量和质量的蒸汽。 锅炉是由“饯”和“炉”两部分组成的。所谓锅是指锅炉的汽水系统，由汽包、下降管、集箱、导管及各热交换受热面等承压部件组成，用以完成水变为过热蒸汽的吸热过程。炉是指锅炉的燃烧系统，由炉膛、燃烧器、烟道、炉墙构架等非承压部件组成，用以完成煤的燃烧放热过程。将两者有机地结合起来所形成的整体即称铝炉。 在锅炉的承压部件中，除汽包是形状较为特殊的压力容器外，其余均是由直径不等、材料不同的管

2、件组成。其中以管排、管屏形式或蛇形管形式构成的水冷壁、过热器、再热器、省煤器等受热面布置在炉内，其外表面接受烟气的辐射、对流放热，热量通过管壁传给管内流动的汽水混和物、蒸汽或压力水等介质，使其温度升高到所要求的温度。锻炉的受热面除上述汽水系统以外，还有用于加热空气的空气预热器。 锅炉的辅助设备主要包括供给空气的送风机、排除烟气的引风机、煤粉制各系统(简称制粉系统，下同)以及除渣、除尘设备等。燃料在炉膛内燃烧，其火焰和烟气的热量不断通过中间介面（管排或管簇）来吸收并传给水、蒸汽和空气。这些中间介面就称为锅炉受热面。 锅炉受热面一般有省煤器、水冷壁、过热器和再热器，用以相应完成给水的预热、蒸发、过

3、热和再热的任务。除了上述汽水系统受热面之外，还有加热空气的受热面，即空气预热器，下面分别介绍。 一、水冷壁和水循环 水冷壁是锅炉的蒸发受热面。构成水冷壁的管子紧贴在炉膛四面墙的内壁上，直接接受火焰和烟气的辐射热。管内流动的饱和水受热后沸腾，部分生成饱和蒸汽。由于管内流动的工质温度是饱和温度，比火焰温度低得多，所以炉墙受到有效的冷却而免于烧毁，故称水冷壁。 按照促使水冷壁管内工质流动的动力不同环锅炉和直流锅炉。电厂锅炉可以分为自然循环锅炉、控制循环锅炉和直流锅炉。 1 自然循环锅炉的水冷壁自然循环锅炉的水循环回路如图4 一12 所示，它是由布置在炉顶的汽包、炉外不受热的下降管和炉内受热的上升管、

4、即水冷壁管共同组成的汽水流动封闭通道，用以完成锅水的蒸发任务。 在水循环回路中，由于进人水冷壁的水受热变为汽水混合物，其密度小于下降管内饱和水的密度，因而在下联箱两侧产生压力差，在此压力差（即密度差）的作用下，上升管的汽水混合物向上流动并进入汽包，在汽包内通过汽水分离装置分离出来的饱和蒸汽引出到过热器，而分离出的水与省煤器来的给水混合后，又经下降管进入人水冷璧重复上述循环。这种利用工质密度差所产生的推动力，使水及汽水混合物在水循环回路中不断流动，称为自然水循环，这种锅炉称为自然循环锅炉。在实际锅炉中，一般并联有多个水循环回路，每一回路均由多根并列布置的上升水冷壁管和一根大直径下降管组成。自然水

5、循环的推动力又称运动压头，因是由下降管和上升管内的工质密度差产生的，故数值上应等于两者的密度差与循环回路高度的乘积。这一运动压头正好用于克服下降管、上升管等循环回路中的流动阻力，维持水循环的安全进行。显然，当工质的密度差和回路高度H 越大时，循环的运动压头就越大，循环也就越安全。工质的密度差在锅炉压力一定时，取决于上升管内的含汽率。当上升管受热越强，含汽率越高时，其密度差越大，运动压头越大，循环也就越安全可靠。随着锅炉压力的提高，饱和水与汽的密度差是减小的，达到临界压力时，密度差为零。因此只有在临界压力以下一定数值（一般为17MPa 以下）的锅炉可以采用自然循环，对于接近于临界压力或超过临界压

6、力的锅炉，只能采用控制循环锅炉或直流锅炉。 水循环回路是否安全可靠的评价指标是循环流速和循环倍率。循环流速是指上升管人口处水的流速，它反映了管内流动的水将生成的蒸汽泡及炉水中的污垢带走的能力。循环倍率则为上升管进口处水的总流量与上升管的产汽量之比值，它反映了产生1kg 的蒸汽需要有多少千克水进入水循环系统进行循环。不难理解，在炉内热负荷一定时，上升管外壁炉温的高低主要决定于管内的对流放热系数2 。当循环流速越大时，2就越大，工质对管壁的冷却效果就越好，在循环倍率合适的情况下，管壁温度仅比工质的饱和温度稍高，管子不会过热超温，水循环安全可靠。 但是，回路中仅有足够的流速不足以说明水循环安全可靠，

7、因为当上升管内的含汽量过多，即循环倍率过小时，管内壁上可能没有连续的水膜覆盖，这时蒸汽对管壁的放热系数2远比水的小，故对管壁的冷却效果差，从而可能导致超温爆管。为此，在水循环回路中，除了维持足够大的循环流速外，还要保持一定的循环倍率，使水冷壁管始终受到连续水膜的冷却，这样才能保证水冷壁长期安全可靠的运行。对于超高压（13.7MPa）以上的自然循环锅炉，规定最小循环流速大于1m/s，一般超高压锅炉为11.5 m/s，亚临界锅炉压力（17MPa）锅炉为1.52.5 m/s；规定循环倍率不小于2.5，一般超高压锅炉为58，亚临界压力锅炉为46。2 控制循环锅炉的水冷壁控制循环锅炉又称为多次强制循环锅

8、炉。它是在自然循环锅炉的基础上发展而来的，因此其结构及水循环系统与自然循环锅炉相类似，仅是在水循环回路中（即下联箱的入口前）加装有锅水循环泵。种锅炉的水循环系统中，除了汽水密度差所产生的运动压头之外，主要是利用循环泵所提供的运动压头来克服回路中的流动阻力，维持水与汽水混合物的循环流动。这样就可以克服锅炉压力接近于临界压力时，饱和水与汽的密度差减小、自然水循环难以维持的不足，使水循环的可靠性大大增加。控制循环锅炉一般用于亚临界压力锅炉较多，是300Mw 以上机组中所配锅炉的主要型式。3 直流锅炉的水冷壁直流锅炉又称为一次强制循环锅炉。与前两种炉型相比，它最明显的结构特点就是没有汽包。这样，进入锅

9、炉的给水在水泵压头作用下，强制顺序的流过省煤器、水冷壁、过热器，一次就将水全部变为过热蒸汽。因此可以认为直流锅炉的循环北旅为1。直流锅炉一般在亚临界及以上时采用。直流锅炉除无汽包外，其蒸发受热面水冷壁的布置形式是多样的。 二、过热器 过热器是锅炉的过热受热面，其作用是将汽包引出的饱和蒸汽加热成为具有“定过热度的过热蒸汽。过热器技与烟气的换热方式不同，可以分为如下三种。1、对流式过热器 对流式过热器是由许多根并列的蛇形管与进、出口联箱焊接而成的，或做成多片管屏管屏组合在一起，大型锅炉多采用后者。对流过热器一般通过其联箱悬挂在水平烟道或布置在尾部竖井人口处，主要以对流换热方式吸收烟气的热量，故称为

10、对流式过热器。对流式过热器按管内蒸汽与管外烟气的相对流向又可分为顺流、逆流和混合流等几种布置方式。在烟温较高区域一般采用顺流布置，以避免管壁温度过高；在姻温较低区域则采用逆流布置，以获得较好的传热效果。2、半辐射式过热器半辐射式过热器是指布置在炉膛出口处折焰角上方的管屏式过热器。屏式过热器的许多片管屏沿炉踏宽度方向均匀布置，相邻管屏间一般留有5001500mm的间隔，以形成畅通的烟气通道。每片管屏由若干根并联管子统制并与联箱相焊接而成，联粕中间隔开，以形成进口、出口联箱。布置在炉膛出口处的管屏群，方面吸收炉膛火焰的辐射热；另一方面吸收烟气通过时的对流热，故称为半辐射式过热器。 3辐射式过热器

11、布置在护膛内直接吸收炉膛火焰辐射热的过热器，称为辐射式过热器。现代大型锅炉的辐射过热器通常包括两种型式：一种型式是做成多片管屏(与半辐射式过热器类似)，悬挂在炉膛上方空间，称为前屏(或称大屏、分隔屏等，而上述半辐射式过热器相应称为后屏)，另一种型式是在萨顶平铺一层直管，称为顶棚管过热器。顶棚管过热器所吸收的热员并不多，主要作用是在其上面敷设耐火、保温材料，以形成封闭的轻型炉顶。 另外，在封闭水平烟道及层部竖井的炉墙内壁面上，通常也布置一层垂直管排，其内有蒸汽流过，称它们为包覆营过热器过热器主要是便于形成敷管炉墙，提高烟道密封性能等。由于过热器布置在烟温较高区域，且管内流过的工质温度高，故过热器

12、材料一般为价格昂贵的优质耐热合金钢。工作条件差的过热器管，如炉膛内管屏外因管于受到的火焰辐射员为强烈，必须采用更高级的合金钢材。三、再热器再热器屑于铝炉的再热受热面，其作用是将汽轮机高压缸的排汽重新加热，使其温度和新蒸汽(即过热器出口的蒸汽，又称一次蒸汽)相同或有稍高的温度。流经再热器的再热蒸汽(又称二次蒸汽)流量约为一次蒸汽的80。与过热器相土，由于再热器中流过的是低压过热蒸汽(其压力约为一次蒸汽压力的20一25，故对管壁的冷却效果较差。此外，再热器中工质的流速也较过热器低，这是因为流速高时，阻力损失增大而使再热蒸汽的压力降增大，使机组的热经济性降低。这两方面的原因导致再热蒸汽对管壁的冷却作

13、用较差，说明在管外烟温及管内工质温度相同时，冉热器管壁温度要比过热器高，更易过热超温。因此，中小型锅炉的再热器一般布置在对流过热器之后的水平烟道中或尾部竖井人口，再热器的结构与团416所示的对流过热器相类似。四、省煤器 省煤器是锅炉汽水系统的预热受热面，送人锅炉的给水先经省煤器加热成为其压力下的饱和水后，再进入汽包到水循环系统。高参数、大容量铝炉均采用非沸腾式省煤器，即其出口水温低于给水压力下的饱和温度。锅炉尾部烟道中布置省煤器，在于降低排烟温度、节省燃料、提高锅炉效率。由于提高了汽包的进水温度，可减小给水与汽包之间的温差，降低汽包的热应力。省煤器管材一般为20号碳钢。省煤器结构是由43245

14、1(外径的多排蛇形管与进出口联箔焊接而成酌，如图418所示一船使蛇形管平行于后墙，水平布置在后部竖井中。大型锅炉省煤器一般由水平蛇形管和垂直悬吊管两部分组成，布置在后部竖井低温过热器下方。给水从省煤器下部的进口联箱引入，经过若干排水平蛇形管加热后引人数个中间联箱；由中间联箱各引出·排外径约为60mm的多根垂直悬吊管，上行穿出顶棚，进入省煤器出口联箱，再由数根引出管送入汽包。垂直悬吊管束不仅是省煤器受热面的组成部分，还用来承受省煤器本身的重量以及作为低温过热器的吊挂管。 另外，在锅炉的启停过程中，需要采用间断供水。当停止供水时，省煤器中的水不流动，会导致管子过热超温。为此，在省煤器人口

15、联箱和后培水冷壁下联箱之间连接有一根不受热的管子，称为省煤器再循环管。当停止供水时，打开再循环管的阀门，使省煤器内的水在工质密度差或循环泵的推力作用下形成临时回路内的循环，达到保护省煤器的目的。五、空气预热器空气预热器布置在省煤器后的尾部烟道中，是利用低温烟气加热燃烧所需空气的一种热交换器。所加热的空气部分用于直接助燃，一部分用于干燥和输送煤粉。空气预热器的设置，不仅降低了锅炉的排烟温度，提高了锅炉效率，而且由于炉内助燃空气和煤粉气流温度的提高，增强f燃烧稳定性，强化厂燃烧和传热。因此空气预热器巳成为铺妒不可缺少的受热面。空气预热器按传热方式不同，可分为管式和回转式两种。管式空气预热器常用于2

16、00Mw以下的中小型锅炉。这种表面式热交换器的基本结构是由多根规格约为451x L 5的碳钢管与亡下管板焊接组成的管箱，烟气从管内自上而下流过，空气则于管外横向穿过。屈于再生式热交换器的回转式空气预热器，又分为受热面回转式和风罩回转式两种：受热面回转式(又称容克式)空气预热器的结构如图420所示，其受热面装于可转动的圆筒形转子中，即转子分隔成许多扇形仓格，每个仓格内充满了既间隔又紧密徘列的波形金属薄板传热元件。转子顶部和底部被上、下连接板分隔成上下对应的烟气流通区、空气流通区和密封区等。烟气、空气流通区分别与烟道、风道相连。当电动机经传动装置带动转子以24rmin的转速旋转时，受热面就会不断地

17、通过烟气流通区和空气流通区。当每一扇形合格受热面转到烟气区时，传热元件吸收自上而下流过的烟气热量；当再转到空气区时，又将该热量传给自下而上流过的空气。这样，转子每转一周，就完成一个热交换过程。六、锅炉的主要辅助设备通风设备：锅炉的通风设备主要指送风机、引风机、烟囱及其连接风道、烟道等。其作用是供给炉内燃烧及制粉、输粉所需的热空气，并使炉内燃烧产生的烟气流经备受热面、除尘器后通过烟囱排放到环境大气。普遍采用平衡通风方式的燃煤锅炉，利用送风机克服从空气预热器至燃烧器整个风程上的阻力，将空气送人炉膛?并保证二次风的合理风速；利用布置在除尘辅和烟囱之间烟道上的引风机，以抽吸方式克服从炉膛至水平烟道、尾

18、部竖井至除尘器等整个烟程上的阻力，将烟气经烟囱排向大气。运行中合理调节送、引风机的风压，使炉内维持2949Pa的微小负压，以避免热烟气外漏。 烟囱是利用外界冷空气与设备内热烟气的密度差所产生的抽吸力进行自然通风的设备，但其主要作用是将除过尘的烟气排放到约200m左右的高度，使有害物质在高空远扬稀释，以满足环保要求。除尘设备：防尘设备是指除尘器及其连接烟道等。除尘器技工作原理可分为机械除尘器和电气除尘器两大类。机械除尘器按惯性原理工作，即利用烟气旋转时的离心力、转向时的惯性力等，使质量较大的灰粒从烟气中分离出来。按其是否耗水，机械除尘器又分为湿式和干式两种。国内中小机组中应用较广的离心式水膜除尘器属于湿式机械除尘器，