锅炉情景三第三组

情景三：锅炉汽水系统巡检作者：李树强娄波小组分工组长：戴刚PPT协助成员：李树强娄波PPT制作石丽静PPT讲解储雪荣检查作业学习目标1.自然循环蒸发系统及设备2.自然循环特征及常见故障3.蒸汽净化4.过热器与再热器的形式和结构5.热偏差6.气温调节7.过热器与再热器的高温积灰和高温腐蚀8.省煤器一、锅内水循环工业锅炉水动力系统一般包括加热系统（水）、蒸发系统（汽水）、过热系统（汽）。蒸发系统按工质流动的方式：自然循环和强制循环。依靠下降管与上升管内工质密度差作为水循环动力的蒸发系统，称为自然循环。工业锅炉绝大部分属于自然循环锅炉。（自然循环热水锅炉）如果蒸发系统中工质的流动依靠水泵的扬程使工质在受热面内流动，这种蒸发系统称为强制循环。二、自然循环回路自然循环回路：由锅筒、下降管、下集箱、上升管、上集箱及汽水引出管等部件组成.一、蒸发设备的组成水循环：由汽包、下降管、上升管、联箱所组成的闭合蒸发系统，称为水循环回路。锅水在循环回路中循环流动的现象，称为水循环。蒸发设备的作用蒸发设备的工作过程自然循环蒸发设备

3.汽包内装有各种净化装置。如汽水分离装置、蒸汽清洗装置、排污及加药装置等、从而改善了蒸汽品质。

4.汽包上装有压力表、水位计和安全门等附件，保证了锅炉安全工作。三、水冷壁水冷壁的结构、材料及布置（二）水冷壁的类型

1.光管水冷壁水冷壁的结构要素见下图

2.销钉式水冷壁销钉长为20~25mm，直径为6~12mm。“卫燃带”的作用

3、膜式水冷壁

膜式水冷壁的优点能用全部面积吸收炉膛辐射热；节省金属材料；对炉墙的保护最彻底；使炉墙厚度减轻，简化了炉墙的悬吊结构；自然循环锅炉的水循环故障

当锅内水动力工况不正常时，水循环的安全性就会遭到破坏，产生各种水循环故障，严重影响锅炉的正常运行。

1．水循环的停滞和倒流(1)循环停滞当在同一循环回路中，各上升管受热不均匀时，受热弱的上升管中所产生的运动压头就比较小，甚至不能维持最低的循环流速，而处于停止不动的状态，这种现象称为循环停滞。(2)循环倒流由于受热不均，有的管中工质向上流，有的管中工质向下流（流速大产生的抽吸作用），这种现象称为循环倒流。在倒流管中，水向下运动，汽泡向上运动。当管内工质倒流速度很快时，管子仍能得到良好冷却，不出现局部超温。危害：当Ws.d=Wq.s时，汽泡处于不上不下的状态，引起“汽塞”，发生传热恶化，以至使管子出现局部过热超温。防止倒流、停滞的方法：3.下降管带汽⑴下降管带汽原因（锅表面水为饱和水）下降管入口阻力较大，产生较大的压降，使下降管入口处水压降低而发生汽化，造成下降管带汽。下降管入口离锅筒水位面太近，上方水面形成旋涡斗，将蒸汽吸入下降管。下降管受热强、上升管出口与下降管入口距离近而又无良好的隔离装置。⑵下降管带汽对水循环的影响下降管带汽，使下降管内工质密度减小，从而使循环回路的运动压头降低，对水循环非常不利。⑶解决的办法下降管尽量设置在锅筒底部，以保证管口上方有足够的水位高度。§6.2工业锅炉蒸汽净化装置一、蒸汽（数量与质量）污染原因及影响因素锅炉蒸汽污染的原因：蒸汽带水和蒸汽溶盐。工业锅炉压力低，蒸汽污染的原因：蒸汽带水。蒸汽带水的危害：蒸汽的热焓减小；进入过热器，其中盐分在表面结垢，恶化传热；盐分沉积在阀门处，使其关闭不严；影响产品质量。三、蒸汽净化装置1．粗分离装置(1)旋风分离器结构形式：由筒体、波形板顶帽、开式溢流环、圆形底板和导向叶片等组成，如下图所示。分离原理：离心力分离、重力分离和水膜分离。过热器与再热器过热器和再热器都是锅炉中用于提高蒸汽温度的部件。增加蒸汽的焓值，以增加蒸汽作功能力，提高电厂热力循环效率。过热器的作用是将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。在锅炉负荷或其他工况变动时应保证过热蒸汽温度正常，并处在允许的波动范围之内。随着蒸汽压力的提高，要求相应提高蒸汽温度，否则在汽轮机尾部的蒸汽湿度会过高，影响汽轮机的安全。但过热汽温又受金属材料的限制，日前，受金属材料的限制，绝大部分锅炉的过热汽温仍保持在540～555℃的范围内，为避免汽轮机尾部叶片蒸汽湿度太大，采用中间再热系统。再热器器的作用是将汽轮机高压缸的排汽加热到与过热蒸汽温度相等(或相近)的再热温度，然后再送到中压缸及低压缸中膨胀做功，以提高汽轮机尾部叶片蒸汽的干度。一般再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20％左右。采用再热系统可使电站热经济性提高约4％～5％。对流式过热器和再热器的布置形式（a）逆流；（b）顺流；（c）混合流s1/d＝2.0～3.5s1/d＝3.0～3.5烟气横向冲刷顺列布置受热面管子时的传热系数比冲刷错列布置时小，但顺列管束管外积灰易于被吹灰器清除。布置在高烟温区的过热器或再热器一般易产生粘结性积灰，为便于蒸汽吹灰器清除积灰及支吊方便，都以顺列方式布置。尾部烟井中低温过热器和低温再热器一般采用错列布置，以增强传热，但有的大型电站锅炉将它们以顺列方式布置，以便于吹灰和支吊。管子的顺列和错列布置方式（a）顺列（b）错列蛇形管结构（a）单管圈；（b）双管圈；（c）三管圈蛇形管的布置有垂直放置（立式）和水平放置（卧式）两种型式。立式过热器和再热器：通常布置在烟温较高的水平烟道中，如末级高温过热器和末级再热器。优点：支吊结构简单，吊挂方便,且不易积灰。缺点：停炉后管内积水不易排除，长期停炉将造成腐蚀。在升炉时工质流量不大，因管内存有积水，可能形成气塞，将管子烧坏，所以在升炉时应注意控制过热器的热负荷；在空气没有完全排除以前热负荷不能太大。水平对流式过热器和再热器：布置在尾部竖井烟道内。易于疏水排气，但支吊比较麻烦，通常采用有蒸汽或水冷却的悬吊管吊挂。2．辐射式（壁式、墙式）布置在炉膛壁面上、直接吸收炉膛辐射热的过热器或再热器，称为辐射式（或墙式）过热器或再热器。高参数大容量锅炉蒸发吸热所占比例减小，为了在炉膛内部布置足够的受热面，就需要布置辐射式过热器或再热器。辐射式过热器布置方式：墙式过热器：布置在炉膛壁面上；顶棚过热器：水平布置在炉顶；前屏过热器：悬挂在炉膛上部并靠近前墙。辐射式过热器不仅使炉膛有足够的受热面来冷却烟气，同时由于辐射式过热器的温度特性与对流式过热器相反，还可改善锅炉汽温调节特性。对于中参数的的锅炉机组，过热器吸热量占炉水总吸热份额吸热比例不是太高，因此，不需要布置墙式过热器和前屏过热器，仅仅采用顶棚过热器。亚临界以上的锅炉机组有时还采用前屏过热器或墙式过热器。由于炉内热负荷很高，辐射式过热器的工作条件恶劣，为了改善工作条件，辐射式过热器通常作为低温级受热面，布置在远离火焰中心、热负荷稍低的炉膛上部。3．半辐射式布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处，既能收到炉膛的辐射热，也吸收烟气对流换热的受热面称为半辐射式过热器或半辐射式再热器。通常称为屏式过热器和屏式再热器。屏式受热面具有较高的热负荷。为保证管子工作安全，需采用较高的质量流速，一般ρw=700～1200Kg/(m2.s)。屏中并联管根数由蒸汽流速决定。密排管的相对纵向节距一般为s/d＝1.1～1.25，屏间距离s1＝500～900mm，稀疏布置的管屏起了凝结熔渣的作用。屏式过热器热负荷高，为了提高受热面工作的安全性，屏式过热器通常用作低温级过热器，烟气在屏与屏之间的空间流过，烟气流速通常为6m/s左右。屏式过热器以辐射为主，与对流过热器联合使用，可改善汽温变化特性。屏式过热器结构简图1－相邻管屏间的定位管；2－屏本身的扎紧管屏的布置方式：屏的垂直布置和水平布置的优缺点与对流式过热器相同，前屏主要吸收辐射热，其它各种布置的屏同时吸收辐射热和对流热，两者的份额依其布置位置而定。屏式受热面的布置（a）后屏；（b）大屏；（c）半大屏；（d）前屏；（e）能疏水的屏；（f）水平布置的屏4．包覆壁过热器大型锅炉为了简化炉墙结构采用悬吊结构的敷管炉墙，在水平烟道和尾部竖井烟道内壁象布置水冷壁那样布置过热器，称为包覆壁过热器。光管：相对节距s/d＝1.1～1.2；膜式壁：s/d＝2～3。大容量锅炉都采用膜式壁结构，保证锅炉烟道的气密性，并可减少金属消耗量。包覆壁过热器作为炉壁，单面冲刷，贴壁处烟速较低，对流换热效果较差。在尾部烟道内烟温又较低，布置的受热面较密集，其辐射吸热量也较少，吸热量不计。包覆壁过热器内蒸汽来自焓增很小的炉顶过热器或直接来自汽包，蒸汽温度较低。因此，包覆壁过热器具有较低的管壁温度，这有利于减少锅炉的散热损失。包覆壁过热器也具有将蒸汽输送到布置在尾部烟道的低温过热器进口的作用。第三节影响汽温变化的因素锅炉负荷过量空气系数给水温度燃料性质受热面污染情况燃烧器的运行方式二、过量空气系数炉膛内过量空气系数增大时，将使得炉内火焰温度降低，炉膛水冷壁吸热量减少，使炉膛出口烟温增加。辐射式过热器和再热器的吸热量减少，汽温随过量空气系数的增大而下降。过量空气系数增大使燃烧生成的烟气量增多，流过烟道的烟气流速增大。对于对流式过热器，由于对流传热系数和温压的增加，其出口汽温也随着升高。在锅炉运行过程中，有时用增加炉内过量空气系数的方法来提高汽温，但这将以降锅炉效率作为代价。因过量空气系数太大，锅炉排烟热损失将增加。三、给水温度锅炉运行过程中常常会因高压加热器停运等原因而使给水温度降低。为保持锅炉负荷不变，必须增加投入炉膛的燃料，这将使得炉内烟气量增加，炉膛出口烟温增加。对流式过热器的吸热量增加，而此时流经过热器的蒸汽量未变，因此出口蒸汽温度将随给水温度的下降而升高。给水温度的变化对辐射式过热器的出口汽温影响很小，基本保持不变。一般锅炉过热器总体呈对流汽温特性，若给水温度降低过多，有可能引起过热蒸汽超温。运行经验标明，给水温度降低10℃，过热蒸汽温度增加4～5℃，燃煤耗量增加0.65%。通常采用降低负荷运行方法保证过热器的安全。四、燃料性质Mad，Aad

增加，Qar,net降低，必须增加燃料量。炉内温度降低辐射传热减少B增加、水分增加烟气容积增加烟气速度提高对流传热量增加总体结果：出口汽温升高当燃煤的挥发分降低，含碳量增加或者煤粉变粗燃尽时间延长火焰中心上移炉膛出口烟温升高过热器吸热量增加汽温升高五、受热面污染情况过热器之前的受热面（水冷壁）积灰或结渣：炉膛出口烟气温度提高，会使得蒸汽温度升高。过热器本身积灰、结渣或者管内结垢，吸热量减少而导致蒸汽温度降低。六、燃烧器的运行方式高压及以上锅炉机组的燃烧器都有多排，而且有些燃烧器的喷口可以向上或者向下倾斜。燃烧器配风工况改变（总风量不变）、燃烧器喷口向上或者向下倾斜或者运行中投入不同标高的燃烧器都会影响到燃烧室火焰中心的位置。当火焰中心上移时，炉膛辐射吸热份额下降，布置在炉膛上部和水平烟道内的过热器的传热温差增大，吸收热量增多，而蒸汽量没有变化，因此会导致过热器出口汽温升高。一、喷水减温装置喷水减温：将水直接将水喷入蒸汽中，喷入的水在加热、蒸发和过热的过程中消耗蒸汽的热量，使汽温降低。喷水减温调节法、调节灵敏、惯性小，易于实现自动化，加上调温范围大、设备结构简单，所以在电站锅炉上获得了普遍应用。减温水：给水（3～5％锅炉容量）位置：过热器连接管道或者联箱两级喷水减温，保证高温过热器安全、减小迟滞、提高灵敏度第一级：屏式过热器前，保护屏式过热器，粗调，>1/2

第二级：末级高温过热器前，微调,<1/2喷水减温只能使蒸汽温度降低，不能使蒸汽温度升高，过热器设计时需多布置一些受热面，使锅炉在低负荷时能达到额定汽温，而在高负荷时投入减温器喷水减温。一般不作为再热蒸汽的主要调温方式.文丘里管式喷水减温器1－减温器联箱；2－文丘里管；3－喷水孔；4－环形水室；5－减温水室；6－混合室在文丘里管的喉部，布置有多排φ3mm的小孔，减温水经水室从小孔喷入蒸汽流中。孔中水速约1～2m/s，喉部蒸汽流速达70～100m/s，使水和蒸汽激烈混合而雾化，该种减温器蒸汽流动阻力小，水的雾化效果较好。漩涡式喷嘴喷水减温器1-漩涡式喷嘴；2-减温水管；3-支撑钢碗；4-减温器联箱；5-文丘里管；6-混合管减温水经漩涡式喷嘴喷出雾化，在文丘里管喉部与高速（70～120m/s）蒸汽混合，很快汽化与过热，使汽温降低。混合管长约4～5m，混合管与蒸汽管道的间隙为6～10mm。这种减温器雾化质量很好，能适应减温水量频繁变化的场合，而且减温幅度较大。多管式喷水减温器1－多孔管；2－混合管；3－减温器联箱多孔喷管上开有若干喷水孔，喷孔一般在背向汽流方向的一侧，以使喷水方向和汽流方向一致。喷孔直径通常为5～7mm，喷水速度为3～5m/s。二、分隔烟道挡板烟道挡板是利用改变流过尾部烟道中的烟气量来调节汽温，现代锅炉上主要用来调节再热蒸汽温度。五、改变火焰中心位置摆动式燃烧器高负荷：向下倾斜低负荷：向上倾斜摆动±20－300炉膛出口温度110～140℃调温幅度40～60℃上倾角过大：q3,q4增加下倾角过大：冷灰斗结渣多层燃烧器：可改变投运层调节。降负荷时，停下排燃烧器。减小热偏差的措施过热器受热面分级，级间设集箱使蒸汽充分混合沿烟道宽度方向分级，即将受热面布置成并联混流方式再热器再热器分为低温（一级）再热器和末级（二级）再热器二段。一级再热器布置于尾部双烟道的前部烟道中，末级再热器布置于水平烟道内，与立式低温再热器直接连接，逆、顺混合换热布置。再热器系统图低温再热器末级再热器省煤器一、省煤器的作用1．利用锅炉尾部烟气的热