电厂蒸发设备

1、锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 燃料及燃料燃烧计算燃料及燃料燃烧计算 第三章第三章 锅炉机组热平衡锅炉机组热平衡 第四章第四章 煤粉制备系统及设备煤粉制备系统及设备第五章第五章 燃烧原理及燃烧设备燃烧原理及燃烧设备 第六章第六章 蒸发设备蒸发设备 第七章第七章 过热器和再热器过热器和再热器 第八章第八章 省煤器和空气预热器省煤器和空气预热器 第九章第九章 自然循环原理及计算自然循环原理及计算 第十章第十章 水质蒸汽净化水质工况水质蒸汽净化水质工况第十一章第十一章 控流动锅炉制控流动锅炉制 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 b

2、oilers6.1 概述概述 6.2 汽包汽包6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式 6.5 蒸发受热面存在的问题及其防止措施蒸发受热面存在的问题及其防止措施锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers汽水系统汽水系统汽包就位汽包就位锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers汽水系统汽水系统汽包平台汽包平台锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers汽水系统汽水系统汽包连接管汽包连接管锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers汽水系统汽水系统炉顶管道炉顶管道锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3

3、 boilers汽水系统汽水系统汽包内部结构汽包内部结构锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers汽水系统汽水系统旋风分离器旋风分离器锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers汽水系统汽水系统水冷壁水冷壁锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers汽水系统汽水系统水冷壁下联箱水冷壁下联箱汽水系统汽水系统水冷壁下联箱水冷壁下联箱+定期排污定期排污锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers汽水系统汽水系统折焰角折焰角锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.1 6.1 概概 述述 一、蒸发设备的组成一、蒸发设备的组成 1、定义

4、：、定义：锅炉中吸收火焰和烟气的热量使水转化成饱和蒸汽的锅炉中吸收火焰和烟气的热量使水转化成饱和蒸汽的受热面称为蒸发受热面。锅炉的受热面称为蒸发受热面。锅炉的蒸发设备由蒸发设备由汽包、下降管，下联汽包、下降管，下联箱，水冷壁及连接管道等组成。布置在炉膛四周，接受炉膛内高箱，水冷壁及连接管道等组成。布置在炉膛四周，接受炉膛内高温火焰的辐射传热。温火焰的辐射传热。2、汽水流程：、汽水流程：给水给水省省汽包（保持一定水位）汽包（保持一定水位） 下降管下降管下下联箱联箱水冷壁（上升管）水冷壁（上升管）汽水混合物汽水混合物上联箱上联箱汽水引出管汽水引出管汽包汽包依靠汽水依靠汽水和分离装置的作用进行汽水分

5、离和分离装置的作用进行汽水分离 过热器过热器 下降管下降管3 3、水循环回路：、水循环回路：由汽包、下、上、联、连接管道所组成的闭合由汽包、下、上、联、连接管道所组成的闭合蒸发系统，称为蒸发系统，称为。回路分为简单回路和复杂回路，一个下降管。回路分为简单回路和复杂回路，一个下降管连接一个上升管管屏的叫做连接一个上升管管屏的叫做简单回路简单回路；一个（或几个）下降管连；一个（或几个）下降管连接几个上受热或结构不同的升管管屏的叫做接几个上受热或结构不同的升管管屏的叫做复杂回路复杂回路。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.1 6.1 概概 述述 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2

6、009.3 boilers6.1 6.1 概概 述述 5、自然循环：、自然循环：流动的推动力是由汽水流动的推动力是由汽水产生的。产生的。6、控制流动方式：、控制流动方式：为了维持蒸发受热面中的工质的良好换热为了维持蒸发受热面中的工质的良好换热，受热管子中的工质要有足够大的，受热管子中的工质要有足够大的w。在亚，由于。在亚，由于，工质，工质在循环回路中的在循环回路中的w。这时需借辅助循环泵来推动工质的流动，。这时需借辅助循环泵来推动工质的流动，称称 。 4、蒸发管束、蒸发管束：蒸发管束的全称为锅炉对流蒸发管束，它在锅：蒸发管束的全称为锅炉对流蒸发管束，它在锅炉里面，吸收对流热量（用对流的方法吸热

7、），是蒸发管束。炉里面，吸收对流热量（用对流的方法吸热），是蒸发管束。一般称呼锅炉对流蒸发管束的时候，经常叫做锅炉管束、对流一般称呼锅炉对流蒸发管束的时候，经常叫做锅炉管束、对流管束、蒸发管束、对流蒸发管束等。锅炉对流蒸发管束用于压管束、蒸发管束、对流蒸发管束等。锅炉对流蒸发管束用于压力低、容量小的锅炉，这里指的是低压（出口蒸汽压力不到力低、容量小的锅炉，这里指的是低压（出口蒸汽压力不到39kg/cm2）锅炉，容量常常是每小时几吨，十几吨，一、二）锅炉，容量常常是每小时几吨，十几吨，一、二十吨的锅炉。因为这时候水的汽化潜热大十吨的锅炉。因为这时候水的汽化潜热大,光靠炉膛吸热不够光靠炉膛吸热不够

8、，用锅炉对流蒸发管束来弥补一下蒸发吸热的不足。锅炉对流，用锅炉对流蒸发管束来弥补一下蒸发吸热的不足。锅炉对流蒸发管束的数量很大，一般有几百根，上面和汽包连接，下面蒸发管束的数量很大，一般有几百根，上面和汽包连接，下面和水包连接。和水包连接。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.1 6.1 概概 述述 二、下降管和联箱二、下降管和联箱下降管的作用下降管的作用：把汽包中的水连续不断地送到下联箱供给水冷壁：把汽包中的水连续不断地送到下联箱供给水冷壁维持正常的水循环。炉外，不受热。并加以保温，维持正常的水循环。炉外，不受热。并加以保温，减少散热损失。减少散热损失。有：有： （1

9、1）小直径分散下降管。）小直径分散下降管。d=108-159mm.d=108-159mm.直接与各下联箱直接与各下联箱 连接。连接。d d小，小，n n多（多（4040以上）阻力大，对循环不利以上）阻力大，对循环不利 小小型锅炉。型锅炉。 （2 2）大直径集中下降管。）大直径集中下降管。d=325-428mmd=325-428mm（6 6根），垂直引根），垂直引 至炉底小直径分支管到下联箱。阻力小，有利于循至炉底小直径分支管到下联箱。阻力小，有利于循环，节约钢，简化布置，大型锅炉（环，节约钢，简化布置，大型锅炉（2020# #碳钢）。碳钢）。联箱作用联箱作用：将进入的工质：将进入的工质集中混合

10、集中混合并并均匀分配均匀分配出去，可连接管径出去，可连接管径和管数不同的管子。由无缝钢管两端焊接弧形封头和管数不同的管子。由无缝钢管两端焊接弧形封头构成构成. .锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers 6.2 6.2 汽汽 包包 一一 汽包的结构汽包的结构1 1、汽包是由钢板制成的长圆筒形容器，由、汽包是由钢板制成的长圆筒形容器，由 筒身筒身（钢板卷制焊接而成）钢板卷制焊接而成） 两端的封头两端的封头（钢板（钢板模压制成，并焊接于筒身，留有人孔门以模压制成，并焊接于筒身，留有人孔门以 备安装和检修时工作人员进出）备安装和检修时工作人员进出）2 2、在汽包上开很多管孔，并焊接上

11、短管，称为、在汽包上开很多管孔，并焊接上短管，称为管座管座，通过对焊，通过对焊，可分别连接给水管、下降管、汽水混合物引出管、蒸汽引出管可分别连接给水管、下降管、汽水混合物引出管、蒸汽引出管、连排管、给水循环管、加药管和事故放水管等，还有连接仪、连排管、给水循环管、加药管和事故放水管等，还有连接仪表和启动装置。表和启动装置。3 3、为了保证汽包能自由膨胀，现代锅炉的汽包都用吊篩悬吊在炉、为了保证汽包能自由膨胀，现代锅炉的汽包都用吊篩悬吊在炉顶大梁上。横置于炉顶外部，不受加热。顶大梁上。横置于炉顶外部，不受加热。 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers4、汽包的尺寸和材料与锅炉的

12、容量、参数及内部装置的型式等因、汽包的尺寸和材料与锅炉的容量、参数及内部装置的型式等因素有关。素有关。 L（长）：适应锅炉容量，宽度，和连接管子的要求（长）：适应锅炉容量，宽度，和连接管子的要求 Dn（内径）：锅炉容量，汽水分离装置的要求（内径）：锅炉容量，汽水分离装置的要求 （壁厚）：（壁厚）：P、D与结构以及钢材的强度要求来决定，与结构以及钢材的强度要求来决定，P,D ,但但不能太厚，制造困难，变工况运行产生较不能太厚，制造困难，变工况运行产生较大的热应力。大的热应力。5、为了限制汽包的壁厚：、为了限制汽包的壁厚： 1、高压以上的锅炉的、高压以上的锅炉的Dn不超过不超过1600-1800m

13、m， =80-150mm 2、使用高强度的低合金钢，、使用高强度的低合金钢，15MnMoNi、18MnMovNb，BHW35等等 3、内部采用合理的结构布置，可减少启停，变工况运行时的热、内部采用合理的结构布置，可减少启停，变工况运行时的热应力。应力。6.2 6.2 汽汽 包包 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构一、一、一、水冷壁的作用一、水冷壁的作用二、水冷壁的结构二、水冷壁的结构锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.2 6.2 汽汽 包包 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.2

14、6.2 汽汽 包包 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.2 6.2 汽汽 包包 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.2 6.2 汽汽 包包 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers二、汽包的作用二、汽包的作用1、连接受热面与管道。、连接受热面与管道。 汽包将省、过、水冷壁三种受热面严格分开，且保证进入过热器汽包将省、过、水冷壁三种受热面严格分开，且保证进入过热器系统的工质为饱和蒸汽，使过热受热面界限明确。这是汽包系统的工质为饱和蒸汽，使过热受热面界限明确。这是汽包B与直流与直流B不同的基本原因。所以汽包是加热、蒸发、过热三个过程的

15、连接中心不同的基本原因。所以汽包是加热、蒸发、过热三个过程的连接中心，也是分开点。此外，还有一些辅助管道与汽包连接，如加药管，连，也是分开点。此外，还有一些辅助管道与汽包连接，如加药管，连排管，再循环管、紧急放水管等。排管，再循环管、紧急放水管等。2、增加锅炉水位平衡和蓄热能力、增加锅炉水位平衡和蓄热能力蓄热能力：蓄热能力：是指工况变化，而燃料条件不变时，锅炉工质及受热面、是指工况变化，而燃料条件不变时，锅炉工质及受热面、联箱、连接管道、炉墙等所吸收或放出热量的能力。联箱、连接管道、炉墙等所吸收或放出热量的能力。 汽包中存在有一定水量，因而具有一定的蓄热能力和水位平衡能汽包中存在有一定水量，因

16、而具有一定的蓄热能力和水位平衡能力，在力，在B负荷变化时起到了蓄热器和储水器的作用。可以延缓汽压和汽负荷变化时起到了蓄热器和储水器的作用。可以延缓汽压和汽包水位的变化速度。包水位的变化速度。6.2 6.2 汽汽 包包 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.2 6.2 汽汽 包包 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilerseg：当锅炉负荷当锅炉负荷 而燃烧未及时调整时，而燃烧未及时调整时，Pbt饱和饱和 ，原压力下的饱，原压力下的饱和水以及与蒸发系统连接的金属壁、炉墙、构架等温度高于锅水温度和水以及与蒸发系统连接的金属壁、炉墙、构架等温度高于锅水温度，它们必将

17、放出蓄热，用来加热锅水，从而产生附加蒸汽量，弥补了，它们必将放出蓄热，用来加热锅水，从而产生附加蒸汽量，弥补了部分蒸汽量的不足，使气压下降的速度变慢，相反，负荷部分蒸汽量的不足，使气压下降的速度变慢，相反，负荷 ，锅水，金，锅水，金属壁，炉墙等则会吸收热量，使气压上升的速度减慢，汽包水容积越属壁，炉墙等则会吸收热量，使气压上升的速度减慢，汽包水容积越大，若热能力越大，则自行保持锅炉负荷与参数的能力就越强，对锅大，若热能力越大，则自行保持锅炉负荷与参数的能力就越强，对锅炉运行调节是有利的。炉运行调节是有利的。6.2 6.2 汽汽 包包 3、汽水分离和改善蒸汽品质、汽水分离和改善蒸汽品质 由水冷壁

18、进入汽包的工质是汽水混合物。利用汽包内部的蒸汽空由水冷壁进入汽包的工质是汽水混合物。利用汽包内部的蒸汽空间和汽水分离间和汽水分离元件对其进行汽水分离，使离开汽包的饱和蒸汽中的水元件对其进行汽水分离，使离开汽包的饱和蒸汽中的水分减少到最低值。超高压以上的分减少到最低值。超高压以上的B，还装有蒸汽清洗装置，利用一部分，还装有蒸汽清洗装置，利用一部分给水清洗蒸汽，减少蒸汽直接溶解的盐分，但有的大型给水清洗蒸汽，减少蒸汽直接溶解的盐分，但有的大型B其其给水除盐品给水除盐品质提高后，不再在汽包内装设蒸汽清洗装置，另外装有排污和加药装质提高后，不再在汽包内装设蒸汽清洗装置，另外装有排污和加药装置等，从而改

19、善蒸汽品质和炉水品质。置等，从而改善蒸汽品质和炉水品质。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.2 6.2 汽汽 包包 4、装有安全附件，保证了锅炉安全。、装有安全附件，保证了锅炉安全。 汽包上装有汽包上装有T测点、压力表、水位测点、压力表、水位计和安全阀门等附件，保证了锅计和安全阀门等附件，保证了锅炉安全工作。炉安全工作。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构 水冷壁一般布置在炉膛四周，紧贴炉墙形成炉膛周壁。接受炉内水冷壁一般布置在炉膛四周，紧贴炉墙形成炉膛周壁。接受炉内火焰和高温烟气的辐射热，大容量锅

20、炉有的将部分水冷壁布置炉膛中火焰和高温烟气的辐射热，大容量锅炉有的将部分水冷壁布置炉膛中间，两面分别吸收高温烟气的辐射热，间，两面分别吸收高温烟气的辐射热，形成所谓两面曝光水冷壁形成所谓两面曝光水冷壁。亚：亚： 汽包炉，水冷壁汽包炉，水冷壁蒸发受热面蒸发受热面 直流炉，水冷壁直流炉，水冷壁主要是蒸发受热面，但入口段主要是蒸发受热面，但入口段和出口段有一和出口段有一部分分别用作加热和过热受热面。部分分别用作加热和过热受热面。超：超：水冷壁水冷壁加热加热水和过热蒸汽的，没有蒸发区段。水和过热蒸汽的，没有蒸发区段。所以在低于临界压力的所以在低于临界压力的B中，蒸发受热面中，蒸发受热面 一般即指炉膛水

21、冷壁一般即指炉膛水冷壁。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构 一、水冷壁的作用一、水冷壁的作用（1）炉膛中的高温火焰对水冷壁进）炉膛中的高温火焰对水冷壁进B辐射传热，使其内工质吸收热量辐射传热，使其内工质吸收热量后由水后由水 汽水混合物。汽水混合物。（2） ， 。水冷壁是以辐射传热为主的蒸发受热面水冷壁是以辐射传热为主的蒸发受热面，且炉，且炉内温度又很大，故采用水冷壁比采用对流蒸发管束节省金属，从而使内温度又很大，故采用水冷壁比采用对流蒸发管束节省金属，从而使B受热面的造价受热面的造价 。（3）在炉膛内敷设一定面积的水冷壁

22、，大量吸收高温烟气的）在炉膛内敷设一定面积的水冷壁，大量吸收高温烟气的Q，可使，可使炉墙附件和炉膛出口处的烟温低于炉墙附件和炉膛出口处的烟温低于ST以下，防止炉墙和受热面结渣，以下，防止炉墙和受热面结渣，提高提高B运行的安全和可靠性。运行的安全和可靠性。（4）敷设水冷壁后，炉墙的内壁温度可）敷设水冷壁后，炉墙的内壁温度可 ，保护了炉墙且炉墙的保护了炉墙且炉墙的 可可以以 重量重量 ，简化了炉墙的结构，为采用轻型炉墙创造了条件。，简化了炉墙的结构，为采用轻型炉墙创造了条件。辐Q4T 对QT 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结

23、构 二、水冷壁的结构二、水冷壁的结构现代现代锅炉的水冷壁可分成三种类型锅炉的水冷壁可分成三种类型1、光管水冷壁、光管水冷壁是由普通无缝钢管连是由普通无缝钢管连续排列并按炉膛形状弯制而成。续排列并按炉膛形状弯制而成。 水冷壁管排列的疏密程度用水冷壁管排列的疏密程度用s/d相对节距来表示，当相对节距来表示，当s/d，即，即管子排列较稀时，炉内火焰从管间穿过水冷壁照射到炉墙上的辐管子排列较稀时，炉内火焰从管间穿过水冷壁照射到炉墙上的辐射热射热，管子背面受到炉墙反射的热量亦随之，管子背面受到炉墙反射的热量亦随之，受热面利用率高，受热面利用率高 ，但水冷壁对炉墙的保护作用，但水冷壁对炉墙的保护作用。 当

24、当s/d一定时，一定时，e/d对水冷壁的吸热量及炉墙的保护作用也有对水冷壁的吸热量及炉墙的保护作用也有影响影响，e/d，由于炉墙内表面对管子背面的反射热，由于炉墙内表面对管子背面的反射热，管子吸热量，管子吸热量。但是焊在管子背面的拉杆容易烧坏，对炉墙的保护作用也。但是焊在管子背面的拉杆容易烧坏，对炉墙的保护作用也。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers现代大型锅炉的光管水冷壁的结构有如下两个特点。现代大型锅炉的光管水冷壁的结构有如下两个特点。 （1）水冷壁管紧密排列，其）水冷壁管紧密排列，其s/d=1-1.1之间。因为之间。因为 De。炉壁面积的。炉壁面积的速速度小于度小于

25、De 的增长速度。为了充分冷却烟气，防止受热面结渣，水冷壁应的增长速度。为了充分冷却烟气，防止受热面结渣，水冷壁应密排，以力求增加单位炉壁面积辐射传热密排，以力求增加单位炉壁面积辐射传热。（2）广泛的采用）广泛的采用敷管式炉敷管式炉墙墙，即水冷壁一半埋入炉墙中，即，即水冷壁一半埋入炉墙中，即e/d=0，这，这时时s/d较小。一般为较小。一般为1.0-1.05，优点：炉墙温度低，可做成薄而轻的炉墙，优点：炉墙温度低，可做成薄而轻的炉墙，节省高温耐火材料和保温材料，节省高温耐火材料和保温材料，B重量重量。6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3

26、 boilers6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构 锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构 2、销钉式水冷壁、销钉式水冷壁定义：定义：是在光管水冷壁的外侧焊接上很多圆柱形长度为是在光管水冷壁的外侧焊接上很多圆柱形长度为20-25mm，d为为6-12mm的销钉，并在有销钉的水冷壁上覆盖一层铬矿砂耐火材料，形的销钉，并在有销钉的水冷壁上覆盖一层铬矿砂耐火材料，形成成卫燃带卫燃带。卫燃带的作用：卫燃带的作用：是燃烧无烟煤、贫煤等着火困难的煤时减少着火区域水冷是燃烧无烟煤、贫煤等着火困难的煤时减少着火区域水冷壁吸热

27、量，提高着火区域炉内温度，稳定着火和燃烧。壁吸热量，提高着火区域炉内温度，稳定着火和燃烧。销钉销钉可使铬矿砂与可使铬矿砂与水冷壁牢固地的连接，并可把铬矿砂表面的热量通过销钉传给水冷壁管内水冷壁牢固地的连接，并可把铬矿砂表面的热量通过销钉传给水冷壁管内的工质，降低铬矿砂的的工质，降低铬矿砂的T，防止其温度过高而烧坏。，防止其温度过高而烧坏。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构 3、膜式水冷壁、膜式水冷壁 现代大中型锅炉普通采用膜式水冷壁，现代大中型锅炉普通采用膜式水冷壁，定义：定义：是由鳍片管焊接而是由鳍片管焊接而成。鳍片管

28、有两种类型：一种是在钢厂直接轧制而成，称为成。鳍片管有两种类型：一种是在钢厂直接轧制而成，称为轧制鳍片管轧制鳍片管。另一种是在光管之间焊接扁钢制成，称另一种是在光管之间焊接扁钢制成，称焊接鳍片管焊接鳍片管。 目前，国产目前，国产400t/h 、670t/h，超高压锅炉都采用轧制鳍片管焊接而，超高压锅炉都采用轧制鳍片管焊接而成的膜式水冷壁，国产亚临界压力自然循环锅炉采用焊接鳍片管膜式水冷成的膜式水冷壁，国产亚临界压力自然循环锅炉采用焊接鳍片管膜式水冷壁。焊接鳍片管的结构简单，壁。焊接鳍片管的结构简单，没有轧制鳍片管的制作工艺。但有两条焊缝没有轧制鳍片管的制作工艺。但有两条焊缝，焊接工作量大，焊接

29、工艺要求也较高。，焊接工作量大，焊接工艺要求也较高。 膜式水冷壁膜式水冷壁s/d为为1.2-1.5.指一定组件大小整焊成片，安装时组件指一定组件大小整焊成片，安装时组件与组件之间焊接密封，使整个炉室形成一个与组件之间焊接密封，使整个炉室形成一个长方形箱壳结构长方形箱壳结构。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构 优点：优点：1、膜式水冷壁使炉膛具有良好的气密性，适用于正压或负压、膜式水冷壁使炉膛具有良好的气密性，适用于正压或负压的炉膛，对于负压炉膛还能减少漏风。的炉膛，对于负压炉膛还能减少漏风。 2、对炉墙具有良好的保护作用

30、。、对炉墙具有良好的保护作用。 3、在相同的炉墙面积下，膜式水冷壁的辐射传热面积比一般、在相同的炉墙面积下，膜式水冷壁的辐射传热面积比一般光管水冷壁大，且光管水冷壁大，且X=1，并用鳍片代替部分管材，因而节约高价管材，并用鳍片代替部分管材，因而节约高价管材 4、在现均成片吊装，使安装工作量大大减小，加快了锅炉在现均成片吊装，使安装工作量大大减小，加快了锅炉安装的进度。安装的进度。 5、能承受较大的侧向力，增加了抗炉膛爆炸的能力。能承受较大的侧向力，增加了抗炉膛爆炸的能力。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.3 6.3 水冷壁的作用和结构水冷壁的作用和结构 缺点：缺点：1

31、、制造和检修工作量大且工艺要求较高。、制造和检修工作量大且工艺要求较高。 2、运行过程中要求相邻管间的温差小，为防止管间产生过大的热、运行过程中要求相邻管间的温差小，为防止管间产生过大的热应力，使管壁受损，一般不应大于应力，使管壁受损，一般不应大于 50。 3、设计膜式水冷壁时必须有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔、设计膜式水冷壁时必须有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔，检查孔，观光孔的密封性。，检查孔，观光孔的密封性。 4、采用敷管炉墙的膜式水冷壁，由于炉墙外无护板和框架梁，因、采用敷管炉墙的膜式水冷壁，由于炉墙外无护板和框架梁，因此刚性差。此刚性差。 为了能承受炉膛爆燃产生的压力及炉内气压

32、的波动，防止水冷壁产为了能承受炉膛爆燃产生的压力及炉内气压的波动，防止水冷壁产生过大的结构变形或损坏，在水冷壁外侧，沿炉膛高度每隔一定距离布置生过大的结构变形或损坏，在水冷壁外侧，沿炉膛高度每隔一定距离布置一层围绕使炉膛周界的腰带横梁，一层围绕使炉膛周界的腰带横梁，即刚性梁即刚性梁。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式一、汽包锅炉水冷壁的布置型式一、汽包锅炉水冷壁的布置型式布置：布置：自然循环锅炉和控制循环锅炉均属于汽包锅炉，它的水自然循环锅炉和控制循环锅炉均属于汽包锅炉，它的水冷壁布置型式类似。为减少汽水混合物在上升管内的流动阻力冷

33、壁布置型式类似。为减少汽水混合物在上升管内的流动阻力，对水循环有利，汽包锅炉水冷壁的布置相对比较简单，大部，对水循环有利，汽包锅炉水冷壁的布置相对比较简单，大部分是垂直布置于炉膛四周形成炉壁，只有炉底部和后墙上部少分是垂直布置于炉膛四周形成炉壁，只有炉底部和后墙上部少部分水冷壁倾斜布置，左右两侧墙水冷壁多为垂直布置，而前部分水冷壁倾斜布置，左右两侧墙水冷壁多为垂直布置，而前后墙水冷壁炉底部分向内收缩形成漏斗形冷灰斗。在锅炉后墙后墙水冷壁炉底部分向内收缩形成漏斗形冷灰斗。在锅炉后墙水冷壁上部的炉膛出口处，对于压力不同的锅炉，其结构采用水冷壁上部的炉膛出口处，对于压力不同的锅炉，其结构采用了不同的

34、布置方式。了不同的布置方式。 在炉膛出口处布置有屏式过热器，也起到凝渣管的作用，在炉膛出口处布置有屏式过热器，也起到凝渣管的作用，这时后墙上部水冷壁被弯曲成折焰角，折焰角的早期结构如图这时后墙上部水冷壁被弯曲成折焰角，折焰角的早期结构如图6-14（a）新型折焰角的结构如图）新型折焰角的结构如图6-14（b）锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式中压及早期生产的高压中压及早期生产的高压锅炉，后墙水冷壁上部锅炉，后墙水冷壁上部延伸到炉膛出口处就拉延伸到炉膛出口处就拉稀成稀成24排，叫排，叫凝渣管凝渣管（拉稀管、费斯顿管）（拉稀管、费斯顿管）

35、1、形成烟气通道、形成烟气通道2、使飞灰冷凝成固态。、使飞灰冷凝成固态。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式分叉管分开分叉管分开分开，每分开，每3根有一根根有一根作后墙悬吊管，其余作后墙悬吊管，其余两根向后延伸形成水两根向后延伸形成水平烟道斜底。平烟道斜底。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式折焰角作用：折焰角作用：1.使炉内火焰分布更加均匀，完善了炉内高温烟气对炉膛出口使炉内火焰分布更加均匀，完善了炉内高温烟气对炉膛出口受热面的冲刷程度，减少了炉膛上部的死滞区。受热面的冲刷

36、程度，减少了炉膛上部的死滞区。 2 延长了锅炉的水平烟道，使锅炉布置更多的高温对流受热延长了锅炉的水平烟道，使锅炉布置更多的高温对流受热面，满足了高参数大容量锅炉工质过热吸热比例提高的要求。面，满足了高参数大容量锅炉工质过热吸热比例提高的要求。材质：材质：20g无缝钢管，有的也采用低合金钢，管子的数量根据锅无缝钢管，有的也采用低合金钢，管子的数量根据锅炉容量的不同，少则几百根，多则超过千根。炉容量的不同，少则几百根，多则超过千根。连接：连接：水冷壁管由进出口联箱连接，进口联箱通过下降管分支水冷壁管由进出口联箱连接，进口联箱通过下降管分支管与下降管连接，而出口联箱通过导汽管连接于汽包，每侧水管与

37、下降管连接，而出口联箱通过导汽管连接于汽包，每侧水冷壁进出口联箱分成数个，由宽和深决定每个联箱与其连接的冷壁进出口联箱分成数个，由宽和深决定每个联箱与其连接的水冷壁管组成一个水冷壁管屏。水冷壁管组成一个水冷壁管屏。膨胀：膨胀：一般是上部固定，下部能自由膨胀。上联箱固定在支架一般是上部固定，下部能自由膨胀。上联箱固定在支架上，下联箱则由水冷壁管悬挂着。上，下联箱则由水冷壁管悬挂着。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式二、直流锅炉水冷壁的布置型

38、式二、直流锅炉水冷壁的布置型式（一）直流锅炉的类型（一）直流锅炉的类型 直流锅炉的特点和类型主要体现在蒸发受热面的结构方式直流锅炉的特点和类型主要体现在蒸发受热面的结构方式和汽水系统两个方面。直与汽在结构上的差异，除了无汽包外和汽水系统两个方面。直与汽在结构上的差异，除了无汽包外，主要在于炉膛水冷壁的布置型式，由于工质在蒸发受热面中，主要在于炉膛水冷壁的布置型式，由于工质在蒸发受热面中为强制流动，因此布置自由，水冷壁的布置型式很多为强制流动，因此布置自由，水冷壁的布置型式很多传统的三种水冷壁基本型式：传统的三种水冷壁基本型式：1、水平围绕管圈型（拉姆辛型）：三水平面一个面倾斜或两个面水、水平围

39、绕管圈型（拉姆辛型）：三水平面一个面倾斜或两个面水平两个面倾斜。早期国产平两个面倾斜。早期国产SG-400/140就是这种。就是这种。2、垂直多管屏（本生型）：炉膛四周布置多个垂直管屏，之间由炉、垂直多管屏（本生型）：炉膛四周布置多个垂直管屏，之间由炉外下降管连接，整台锅炉的水冷壁管可串联成一组或几组，工质顺序外下降管连接，整台锅炉的水冷壁管可串联成一组或几组，工质顺序通过一组内的管屏，组与组之间并联连接。通过一组内的管屏，组与组之间并联连接。HG-400/140-3、回带管圈型（苏尔寿型）：、回带管圈型（苏尔寿型）：现代直流锅炉的水冷壁形式有了很大的发展，主要有螺旋管圈型和垂现代直流锅炉的水

40、冷壁形式有了很大的发展，主要有螺旋管圈型和垂直管屏型。直管屏型。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式（二）螺旋管圈型水冷壁（二）螺旋管圈型水冷壁 螺旋管圈型水冷壁是螺旋管圈型水冷壁是20世纪世纪70年代以来发展较快的一种类型年代以来发展较快的一种类型，水冷壁管组成管带，沿炉膛周界倾斜螺旋上升，管带中并联管，水冷壁管组成管带，沿炉膛周界倾斜螺旋上升，管带中并联管数较多。它无水平围绕管圈型水冷壁中的水平段，不易出现汽水数较多。它无水平围绕管圈型

41、水冷壁中的水平段，不易出现汽水分层现象，由于并联各管受热条件基本相同，所以并联管间的热分层现象，由于并联各管受热条件基本相同，所以并联管间的热偏差小。这种水冷壁适用于超临界和亚临界压力，燃料适应性广偏差小。这种水冷壁适用于超临界和亚临界压力，燃料适应性广，适用于滑压运行，还可采用整体焊接膜式水冷壁。，适用于滑压运行，还可采用整体焊接膜式水冷壁。缺点缺点是水冷壁支吊结构复杂，制造安装工艺要求高，上海石洞口是水冷壁支吊结构复杂，制造安装工艺要求高，上海石洞口二厂二厂 1900t/h超临界压力直流锅炉就是采用螺旋管型水冷壁。超临界压力直流锅炉就是采用螺旋管型水冷壁。1、水冷壁的布置和支吊、水冷壁的布

42、置和支吊布置：布置：螺旋管圈型水冷壁一般由螺旋管圈和垂直管屏两部分组成。螺旋管圈型水冷壁一般由螺旋管圈和垂直管屏两部分组成。 （炉膛下部（炉膛下部q高）（炉膛上部高）（炉膛上部q低）低）冷灰斗区域的水冷壁都可采用。对于易结渣煤，宜布置螺旋管。冷灰斗区域的水冷壁都可采用。对于易结渣煤，宜布置螺旋管。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式支吊：支吊：汽包锅炉水冷壁采用全悬吊结构，螺旋管支吊采用均匀受载型汽包锅炉水冷壁采用全悬吊结构，螺旋管支吊采用

43、均匀受载型支吊结构。支吊结构。螺旋管和垂直管屏之间有两种连接方式，一种是通过联箱连接，螺旋管和垂直管屏之间有两种连接方式，一种是通过联箱连接，另一种通过分叉管连接。对于燃烧易结渣的煤，热偏差较大的炉另一种通过分叉管连接。对于燃烧易结渣的煤，热偏差较大的炉膛采用分叉管。膛采用分叉管。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式支吊：支吊：通过定位块和吊板将螺旋管圈的通过定位块和吊板将螺旋管圈的重量传递到炉膛上部的垂直水冷壁管上重量传递到炉膛上部的垂直

44、水冷壁管上，在由垂直管传递到炉顶钢梁上。，在由垂直管传递到炉顶钢梁上。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式2、螺旋管圈倾斜角、螺旋管圈倾斜角sn/L=sinn=（L/s）sinn炉膛周界并联管数；炉膛周界并联管数；L-炉膛横断面周界长度；炉膛横断面周界长度；S螺旋管圈管子中心节距。螺旋管圈管子中心节距。L，s一定时，一定时，n ，对管壁的冷却作用有利。因此螺旋，对管壁的冷却作用有利。因此螺旋管圈在不采用管圈在不采用内螺纹管内螺纹管的情况下，也能保证低负荷时水冷壁的安的情况下，也能保证低负荷时水冷壁的安全工作。全工作。3、螺旋管圈围绕炉

45、膛圈数、螺旋管圈围绕炉膛圈数Ztg =h/（LZ） 一般情况下一般情况下Z=1.25-1.5圈圈因为因为Z1，所以并联各管的受热条件都基本相同，而且炉膛热负荷，所以并联各管的受热条件都基本相同，而且炉膛热负荷分布的变化对并联管吸热的影响很小，所以并联管之间的热偏差分布的变化对并联管吸热的影响很小，所以并联管之间的热偏差很小，不用加装很小，不用加装节流圈节流圈，这是其又一优点。，这是其又一优点。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式（三）垂直管屏型水冷壁三）垂直管屏型水冷壁1.垂直一次上升型水冷壁（垂直一次上升型水冷壁（up型型 简称通用

46、压力锅炉）简称通用压力锅炉） 它的水冷壁很像自然循环锅炉。工质从炉底通过水冷壁一次它的水冷壁很像自然循环锅炉。工质从炉底通过水冷壁一次上升到炉顶，中间经过一次或多次混合。美国拔伯葛锅炉公司（上升到炉顶，中间经过一次或多次混合。美国拔伯葛锅炉公司（B&W）首先采用这种设计，简称）首先采用这种设计，简称通用压力（通用压力（UP型）锅炉型）锅炉。如图如图6-21，6-222. 上升上升上升型水冷壁（上升型水冷壁（FW型）（想加快流速）型）（想加快流速） 这种形式的管屏结构与一次上升型相同，只是为了能采用较这种形式的管屏结构与一次上升型相同，只是为了能采用较大直径的水冷壁管而又保证管内有足够的质量流速

47、，有利于水冷大直径的水冷壁管而又保证管内有足够的质量流速，有利于水冷壁的安全工作，则在热负荷高的炉膛下部区域将垂直管屏由一次壁的安全工作，则在热负荷高的炉膛下部区域将垂直管屏由一次上升改为两次或多次上升，串联管屏之间由炉外下降管连接。上上升改为两次或多次上升，串联管屏之间由炉外下降管连接。上部由于热负荷较低且水冷壁管内工质的部由于热负荷较低且水冷壁管内工质的v大大,w高，所以仍可采用高，所以仍可采用一次上升管屏。如图一次上升管屏。如图6-25锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.4 水冷壁的布置型式水冷壁的布置型式锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6

48、.5 蒸发受热面存在的问题及其防止措施蒸发受热面存在的问题及其防止措施一、固态排渣煤粉炉的结渣一、固态排渣煤粉炉的结渣 固态排渣煤粉炉中，火焰中心温度可达固态排渣煤粉炉中，火焰中心温度可达14001600，甚，甚至更高。炉内烟气中灰粒多呈溶化或软化状态。随烟气一起运动的至更高。炉内烟气中灰粒多呈溶化或软化状态。随烟气一起运动的灰渣粒子，由于水冷壁的吸热而被冷却下来，（灰渣粒子，由于水冷壁的吸热而被冷却下来，（1）当液态的灰渣）当液态的灰渣在接近水冷壁或炉墙之前，已因温度降低而凝固，这时即使它们附在接近水冷壁或炉墙之前，已因温度降低而凝固，这时即使它们附着在受热面管壁上，形成的是一层着在受热面管

49、壁上，形成的是一层疏松的灰层，经吹灰很容易清除疏松的灰层，经吹灰很容易清除。（。（2）若燃烧过程中形成的熔融灰在凝固之前接触到受热面，则）若燃烧过程中形成的熔融灰在凝固之前接触到受热面，则会黏结在上面，并积聚和发展成一层硬结且会黏结在上面，并积聚和发展成一层硬结且难于清除的灰渣层难于清除的灰渣层，这，这个现象称为结渣（俗称结焦）。个现象称为结渣（俗称结焦）。部位部位通常在燃烧器布置区域和炉膛出口折焰角处，甚至还在屏过热通常在燃烧器布置区域和炉膛出口折焰角处，甚至还在屏过热器及其后的对流管束入口等处。器及其后的对流管束入口等处。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.5 蒸发

50、受热面存在的问题及其防止措施蒸发受热面存在的问题及其防止措施1、结渣的危害、结渣的危害(1) 受热面结渣以后，会使传热热阻增加，传热受热面结渣以后，会使传热热阻增加，传热 ，Q , py，q2 ， 。为保持锅炉的出力，在。为保持锅炉的出力，在B 同时风量同时风量 ，使送，使送,引风机负荷引风机负荷 ,厂用电厂用电 , 经济性经济性 。(2) 受热面结渣时，为了保持锅炉的出力，必须增大风量。若通风设受热面结渣时，为了保持锅炉的出力，必须增大风量。若通风设备容量有限，加上结渣容易使烟气通道局部堵塞，烟气阻力备容量有限，加上结渣容易使烟气通道局部堵塞，烟气阻力 ，风机风量难于加大，风机风量难于加大，

51、B只好被迫将负荷运行。只好被迫将负荷运行。(3) 炉膛受热面结渣后，炉膛出口烟温升高，导致过热气温升高，加炉膛受热面结渣后，炉膛出口烟温升高，导致过热气温升高，加上结渣造成的热偏差，易引起过热器超温损坏。这时为了维持上结渣造成的热偏差，易引起过热器超温损坏。这时为了维持 和和保护过热器，也需降负荷运行。保护过热器，也需降负荷运行。(4) 燃烧器喷口结渣，改变了燃烧器出口气流结构，使炉内空气动力燃烧器喷口结渣，改变了燃烧器出口气流结构，使炉内空气动力场受破坏，影响燃烧过程的进行。场受破坏，影响燃烧过程的进行。(5) 水冷壁结渣，会使其各部分受热不均，以致膨胀不均和水循环不水冷壁结渣，会使其各部分

52、受热不均，以致膨胀不均和水循环不良，引起水冷壁管损坏。良，引起水冷壁管损坏。(6) 炉膛上部积结的焦块掉落时可能会砸坏冷灰斗的水冷壁管。炉膛上部积结的焦块掉落时可能会砸坏冷灰斗的水冷壁管。(7) 冷灰斗处结渣严重时，会使冷灰斗出口逐渐堵塞，无法排渣。冷灰斗处结渣严重时，会使冷灰斗出口逐渐堵塞，无法排渣。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.5 蒸发受热面存在的问题及其防止措施蒸发受热面存在的问题及其防止措施2、影响结渣的因素、影响结渣的因素（1）煤粉灰分特性）煤粉灰分特性 目前判断燃煤锅炉燃烧过程中是否发生结渣的一个重要的依据目前判断燃煤锅炉燃烧过程中是否发生结渣的一个重

53、要的依据是灰的熔融性，是灰的熔融性，ST衡量。衡量。ST1200， 煤易结渣。灰的熔融性是煤易结渣。灰的熔融性是在实验室条件下测定的，与炉内实际工况有较大差异，而且煤是多在实验室条件下测定的，与炉内实际工况有较大差异，而且煤是多种无机化合物的混合物，并不具有单一的熔点。所以，除用灰的熔种无机化合物的混合物，并不具有单一的熔点。所以，除用灰的熔融性评价煤灰的结渣性能外，还须引入多项指标。融性评价煤灰的结渣性能外，还须引入多项指标。SiO2比，酸碱比比，酸碱比，结渣指数以及极限黏度等。，结渣指数以及极限黏度等。 （2） 炉内空气动力特性炉内空气动力特性 炉膛内的烟气温度以及水冷壁附近的温度工况和介

54、质气氛等炉膛内的烟气温度以及水冷壁附近的温度工况和介质气氛等都与炉内空气动力特性密切相关。火焰中心偏移；炉内空气动力工都与炉内空气动力特性密切相关。火焰中心偏移；炉内空气动力工况组织不好，易形成死滞漩涡区并形成还原性气氛，况组织不好，易形成死滞漩涡区并形成还原性气氛，ST，结渣可，结渣可能性大。能性大。 （3） 炉膛的设计特性炉膛的设计特性当设计时当设计时qvqAqr 取得过大，取得过大，T ,结渣可能性结渣可能性 。（4） 锅炉运行负荷。锅炉运行负荷。Qb ，Tl ，结渣可能性，结渣可能性 。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.5 蒸发受热面存在的问题及其防止措施蒸发

55、受热面存在的问题及其防止措施3、防止结渣的措施、防止结渣的措施防止结渣主要是从避免炉温过高和防止灰熔点降低两方面着手，主防止结渣主要是从避免炉温过高和防止灰熔点降低两方面着手，主要设施有要设施有:(1) 防止受热面附近温度过高。力求使防止受热面附近温度过高。力求使qvqAqr 设计合理，避免锅设计合理，避免锅炉超负荷运行，从而控炉超负荷运行，从而控T，防止结渣。堵塞炉底漏风，防止火，防止结渣。堵塞炉底漏风，防止火焰中心上移，导致炉膛出口结渣，一焰中心上移，导致炉膛出口结渣，一二次风率和风速的合理设二次风率和风速的合理设计和匹配。计和匹配。(2) 防止炉内生成过多的还原性气体。避免防止炉内生成过

56、多的还原性气体。避免过低，特别是防止水过低，特别是防止水冷壁等受热面附近出现还原性气氛。冷壁等受热面附近出现还原性气氛。(3) 做好燃料管理工作。尽量使用固定煤种。做好燃料管理工作。尽量使用固定煤种。Rx，n 合适，不使煤合适，不使煤粉过粗，以免上移。粉过粗，以免上移。(4) 加强运行监视，及时吹灰除渣，运行中应根据仪表指示和实际加强运行监视，及时吹灰除渣，运行中应根据仪表指示和实际观察来判断是否结渣。例如：过热蒸汽温度偏高，排烟温度偏观察来判断是否结渣。例如：过热蒸汽温度偏高，排烟温度偏高等高等 ，就要注意。，就要注意。(5) 做好准备检修工作。做好准备检修工作。锅炉原理。锅炉原理。Ppt 2009.3 boilers6.5 蒸发受热面存在的问题及其防止措施蒸发受热面存在的问题及其防止措施 三、水冷壁的高温腐蚀三、水冷壁的高温腐蚀定义：定义：高温受热面（炉膛水冷壁，屏，高温过热器和高温再热器）高