锅炉系统及布置

2/5/20231锅炉用途锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动及供热设备；工业锅炉—用于工业及采暖；动力锅炉—驱动蒸汽动力装置；锅炉也是火力发电站三大主机之一。电站锅炉—在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电。2/5/20232火力发电厂

锅炉设备2/5/20233电厂全貌2/5/20234火力发电水力发电其它形式发电发电方式燃料化学能蒸汽热能机械能电能汽轮机发电机锅炉核能发电火力发电厂三大主机2/5/20235锅炉是火力发电厂的三大主机之一锅炉设备是火力发电厂的两大设备之一*锅炉设备的作用：一、是燃料高效率燃烧二、加热给水，生产出一定数量和质量的蒸汽，供给汽轮机使用。电厂锅炉概述2/5/20236锅炉系统组成：两部分组成：锅炉本体、辅助设备及附件1.本体：汽水系统（锅）和燃烧系统（炉）组成。（1）锅：即汽水系统。任务是吸收燃料放出的热量，使水蒸发并变成具有一定参数的过热蒸汽，供汽轮机使用。①水的预热设备—省煤器②水的蒸发设备（汽化设备）—蒸发设备汽包炉蒸发设备由汽包、下降管、水冷壁、联箱和连接管组成；直流锅炉蒸发设备即水冷壁。③蒸汽过热设备—过热器、再热器2/5/20237（2）炉：燃烧系统。任务是使燃料在炉内良好燃烧，放出热量。燃烧设备（煤粉燃烧器、点火装置、炉膛）、烟道、空气预热器等组成2.辅助设备及附件：（1）辅助设备：通风设备、输煤设备、制粉设备、给水设备、除尘除灰设备、烟气脱硫设备。（2）附件：安全门、水位计、吹灰器、热工仪表等。2/5/20238锅炉本体实际上就是炉膛燃烧空间和对流烟道两部分组成。锅炉燃烧空间布置图2/5/20239布置有后屏受热面的大容量锅炉，炉膛出口是指后屏进口；对于没有后屏的中小容量锅炉，炉膛出口指凝渣管进口。2/5/202310锅炉排烟位置指的是锅炉最后一级受热面烟气出口位置。（一般是空气预热器出口）锅炉排烟温度一般为110-150℃（多为130-150℃），主要考虑排烟热损失和尾部受热面的低温腐蚀综合影响。2/5/202311第三节锅炉系统及布置一、锅炉整体布置二、煤粉炉的燃烧设备三、风烟及燃烧系统四、煤粉炉燃烧及制粉系统流程五、空气预热器六、锅炉汽水系统2/5/202312一、锅炉整体布置按照空间划分：锅炉分为炉膛（燃烧空间）和烟道（布置有各种受热面的空间）两部分组成。2/5/202313锅炉空间布置图锅炉本体实际上就是炉膛燃烧空间和对流烟道两部分组成。炉膛出口烟气温度1000-1100℃锅炉排烟温度110-150℃（130-150）（最后一级受热面烟气出口）2/5/202314锅炉整体布置概念：炉膛、对流烟道以及各级受热面之间的相对位置称为锅炉整体布置。1-炉膛，2-水平烟道，3-转向室，4-垂直烟道典型的倒U型布置方式原则：尽量在炉膛和烟道空间的四壁和空间通道内布置各种足够的受热面，提高换热效率。2/5/202315锅炉典型布置2/5/202316二、煤粉炉的燃烧设备煤粉炉燃烧设备作用：合理组织送入炉膛的煤粉与空气良好混合，保证煤粉稳定着火和充分燃烧。煤粉炉燃烧设备组成：点火装置、煤粉燃烧器、炉膛见视频。（1）煤粉燃烧器作用：将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤粉迅速稳定地着火；同时使煤粉和空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧的目的。（2）锅炉点火装置：主要用于锅炉启动时点燃主燃烧器的煤粉气流；当锅炉低负荷运行或燃用劣质煤时，可以用点火装置来稳定燃烧或作为辅助燃烧设备。（3）炉膛也称为燃烧室：供煤粉燃烧的空间。2/5/2023171-等温线；2-燃烧器；3-折焰角；4-屏式过热器；5-冷灰斗壁面-布置燃烧器；炉底－冷灰斗。炉顶－顶棚管过热器。炉膛上部悬挂有屏式过热器。炉膛后上方为烟气出口。炉膛出口的下部有后水冷壁弯曲而成的折焰角，折焰角可以改善烟气流动、提高炉膛内烟气充满度。1.炉膛炉膛也称为燃烧室：供煤粉燃烧的空间。燃烧器燃尽风口前墙左侧墙后墙右侧墙2/5/2023182/5/2023192/5/2023202.煤粉燃烧器煤粉燃烧器作用：将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤粉迅速稳定地着火；同时使煤粉和空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧的目的。分直流燃烧器和旋流燃烧器两种：★直流燃烧器：煤粉气流（一次风）、燃烧所需空气（二次风）分别由互相隔绝的不同喷口以直流射流形式喷进炉膛。直流燃烧器为多个配合组织火焰。★旋流燃烧器：旋流燃烧器由一组套装在一起的圆形喷口组成，燃烧器中装有各种型式的旋流发生器（简称旋流器）。燃烧器中的一次风喷口在内部，一次风喷口射出的可以是旋转射流，也可以是直流射流；二次风喷口在外部，二次风喷口出来的是旋转射流，整个燃烧器射出的射流为旋转射流。旋流燃烧器独立即可组织火焰。2/5/202321直流燃烧器2/5/202322旋流燃烧器-12/5/202323燃烧器喉口旋流燃烧器-22/5/202324燃烧器燃尽风口前墙左侧墙后墙右侧墙旋流燃烧器-32/5/2023253.锅炉点火装置：主要用于锅炉启动时点燃主燃烧器的煤粉气流；当锅炉低负荷运行或燃用劣质煤时，可以用点火装置来稳定燃烧或作为辅助燃烧设备2/5/202326三、风烟(及燃烧)系统1.锅护通风任务：连续不断地给锅炉提供燃料燃烧所需的空气，并把燃烧生成的烟气排出炉外，以保证燃烧的正常进行。

2/5/2023272.锅护通风方式：(自然通风和机械通风两种)（1）自然通风是利用烟囱进行通风，即利用烟囱中热烟气和外界冷空气之间的密度差所产生的自生通风力(抽力或自拔力)进行通风。单纯自然通风仅能克服较小的流动阻力，电厂锅炉流动阻力都较大，例如在一般煤粉炉中，空气侧阻力约达2500-4000Pa，烟气侧阻力约2000-3000Pa，所以电厂锅炉一般都采用机械通风。2/5/202328（2）机械通风是利用风机产生的压力，迫使空气和烟气在风烟系统中流动进行通风。目前采用的机械通风方式:正压通风、负压通风和平衡通风。负压通风：迫使空气和烟气在风道、烟道中流动，除利用烟囱外，还在烟囱前装设引风机来克服风、烟系统中的全部阻力。由于抽取烟气炉内形成较高的负压，故称负压通风。正压通风：除利用烟囱外，在炉前风道上装设送风机来克服风、烟系统中全部阻力，由于往炉内压送空气而形成较高的正压，故称正压通风。平衡通风：亦称强制通风除利用烟囱外，在锅炉风、烟系统中同时装设送风机和引风机。送风机负责把风送进炉膛，引风机负责把炉膛的烟气排出炉外，由于炉膛内保持的压力略低于外界的大气压力，故称平衡通风。一般在炉膛出口处保持20一60Pa的负压力。2/5/202329平衡通风优点：处于合理的负压下运行，因此锅炉房的安全及卫生条件较好，而且锅炉漏风量较少，是目前电厂锅炉应用较为普遍的一种通风方式。如图所示为平衡通风时烟、风道系统中各部位的正负压分布示意图。为减小附近地区的大气污染程度，采用平衡通风时，必须建造有一定高度的烟囱，以便把烟气排到高空之中。2/5/202330问题:1.锅炉通风的方式和任务?2.烟风系统中哪里的压力最大?哪里的压力最小?3.平衡通风方式中,正常的炉膛出口负压是多少?2/5/202331轴流式风机2/5/202332一次风机2/5/202333引风机2/5/202334四、煤粉炉(燃烧及)制粉系统流程2/5/202335制粉系统任务：将送入制粉系统的原煤，磨碎、干燥制成具有一定细度和水分的煤粉；在气流输送下，保证气粉混合物以合适的速度和温度，连续不断地、定量地经燃烧器的一次风喷口送入炉膛。煤粉炉燃烧及制粉系统流程-12/5/202336煤粉炉燃烧及制粉系统流程-22/5/202337五、空气预热器一、空气预热器的作用利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需的空气。作用：

1.进一步降低排烟温度,提高锅炉效率,节省燃料;2.改善燃料的着火和燃烧条件,同时降低不完全燃烧损失;3.节约金属,降低造价;二、空气预热器的种类和结构回转式空气预热器（蓄热式）:烟气和空气交替流过受热面,热量有烟气传给金属,再由金属传递给空气。管式（传热式）:热量连续不断由烟气传给空气,烟气空气有各自的通道。2/5/2023382/5/202339回转式空气预热器（受热面回转式）：回转式空气预热器（蓄热式）:烟气和空气交替流过受热面,热量有烟气传给金属,再由金属传递给空气。2/5/202340六、锅炉汽水系统①水的预热设备—省煤器②水的蒸发设备（汽化设备）—蒸发设备汽包炉蒸发设备由汽包、下降管、水冷壁、联箱和连接管组成；直流锅炉蒸发设备即水冷壁。③蒸汽过热设备—过热器、再热器2/5/202341高压锅炉受热面布置图2/5/2023421025t/h亚临界参数锅炉布置图2/5/202343★1900t/h超临界锅炉2/5/202344分典型汽包锅炉（高压锅炉为例）和超临界直流锅炉（1900T/H超临界锅炉为例）两种介绍。2/5/202345（一）汽包炉汽水系统2/5/202346流程：省煤器→蒸发设备（汽包、下降管、水冷壁）→顶棚过热器→低温对流过热器→屏式过热器→高温对流过热器汽包锅炉（高压锅炉为例）2/5/202347省煤器（水的加热设备）作用吸收低温烟气的热量降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。给水提前预热，减少水在水冷壁内的吸热量。提高温度，减少给水和汽包壁之间的温差，降低热应力。2/5/2023482/5/2023492/5/2023502/5/2023512/5/2023522/5/2023532/5/202354水冷壁作用：吸收炉内辐射热量，将工质蒸发为汽水混合物；降低烟气温度，保证炉膛出口烟气温度在合适的范围。布置方式：每面墙由多个水冷壁管屏并列构成，其中的每个管屏由进口联箱、受热面管组、出口联箱组成。型式：1.光管：2.膜式：3.销钉式：在水冷壁管子表面焊销钉，固定并冷却卫燃带。4.内螺纹管：在水冷壁管内壁形成多道凹槽，可强化流体和壁面传热，降低管子壁温，推迟传热恶化的发生。2/5/2023552/5/2023562/5/2023572/5/2023582/5/202359汽包作用：1.是加热、蒸发、过热过程的连接枢纽和分界。2.提高了锅炉蓄热能力，负荷变动时具有一定的缓冲能力。3.在汽包内进行汽水分离。4.对锅水进行化学处理，保证了蒸汽的洁净度。2/5/2023602/5/2023612/5/2023622/5/202363下降管作用：把汽包内的水连续不断地通过下联箱供给水冷壁。型式：大口径集中型、小直径分散型。普遍采用大口径集中型，可降低流动阻力。2/5/2023642/5/2023652/5/2023662/5/202367过热器和再热器过热器和再热器的作用过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。再热器：将汽轮机高压缸排汽加热成具有一定温度的再热蒸汽。结构：由并列的空心管组成受热面（壁式、对流式、屏式），受热面的进口和出口各连接在一个统一的联箱上。由进口联箱、出口联箱、并列的受热面管组三部分连接构成。再热压力为过热压力的20-25%，故再热器的管径粗、管壁薄、管子数量多。2/5/2023682/5/2023692/5/2023702/5/2023712/5/2023722/5/202373（二）超临界直流锅炉汽水系统

2/5/202374★某1900t/h超临界锅炉汽水系统流程（600MW机组）1.蒸汽系统主蒸汽（含给水）系统流程给水→省煤器→螺旋管水冷壁→过渡联箱→垂直管水冷壁→启动分离器→顶棚和包墙过热器系统→低温过热器→一级喷水减温器→屏式过热器→二级喷水减温器→末级过热器→汽轮机高压缸再热蒸汽系统流程冷端再热管道→再热器事故喷水减温器→冷端再热管道→水平低温再热器→末级再热器→汽轮机低压缸2/5/202375①省煤器①去高压缸去中压缸来自高加来自高压缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②炉膛③低过④屏过⑤末过⑥低再⑦高再⑧分离器⑨贮水罐过热器一级减温再热器事故减温过热器二级减温②2/5/2023762/5/2023772/5/2023782.超临界直流锅炉蒸发系统省煤器、过热器、再热器的结构基本相似，蒸发系统与汽包炉区别明显，故重