第五章循环流化床锅炉的汽水系统和控制系统

循环流化床锅炉设备及系统3/23/2023当前1页，总共37页。第五章 汽水系统和控制系统第一节 循环流化床锅炉汽水系统的布置第二节 循环流化床锅炉汽水系统的设备组成第三节 循环流化床锅炉调节控制的基本要求第四节 循环流化床锅炉的分散控制系统 3/23/2023当前2页，总共37页。第一节 汽水系统的布置一、功能概述1. 汽水系统定义

给水送入省煤器后直至变成过热蒸汽离开锅炉所经过的整个系统2. 系统功能 通过受热面吸收烟气热量，工质水→饱和蒸汽→过热蒸汽3. 系统要求 有效吸收燃料释热，给水经加热、蒸发、过热等过程变为过热蒸汽4. 系统受热面组成：省煤器、水冷壁、过热器、再热器5. 布置参考因素：蒸汽参数、锅炉容量、燃料性质3/23/2023当前3页，总共37页。二、系统布置1. 循环流化床（自然循环汽包锅炉）汽水系统主要组成

省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器及其相应的联箱、连接管道3/23/2023当前4页，总共37页。二、系统布置2. 实例1）炉膛内水冷壁蒸发管第二级过热器2）锅炉尾部包覆过热器第三、第一级过热器W型蒸发屏省煤器空预器3/23/2023当前5页，总共37页。3/23/2023当前6页，总共37页。3/23/2023当前7页，总共37页。3/23/2023当前8页，总共37页。二、系统布置3. 给水加热流程给水通过5回路在炉膛和尾部烟道内加热成汽水混合物→引至汽包进行汽水分离水被送入汽包水空间继续水循环蒸汽从汽包顶部引出进入过热器受热面，送往汽轮机3/23/2023当前9页，总共37页。第二节 汽水系统的设备组成一、省煤器1. 定义：利用锅炉尾部烟气热量加热给水的热交换器2. 作用：节省燃料；改善汽包工作条件；降低锅炉造价3. 分类1）按使用材料区分钢管：强度高、耐冲击、工作可靠、传热性能好、重量轻、体积小、价廉；耐腐蚀差铸铁

2）按出口水温区分：沸腾式（中压）、非沸腾式（高压）4. 结构：水平蛇形管+进、出口联箱5. 材料：合金钢6. 磨损问题解决办法：控制烟速、管子弯头处加防磨罩、采用鳍片式、膜式省煤器（还可增加传热面积）3/23/2023当前10页，总共37页。省煤器结构及布置示意图3/23/2023当前11页，总共37页。二、蒸发受热面3/23/2023当前12页，总共37页。二、蒸发受热面1. 汽包——主要作用1）工质加热、蒸发、过热各过程的连接枢纽和分界2）增加锅炉蓄热量，利于锅炉运行调节3）改善蒸汽品质4）保证锅炉安全运行3/23/2023当前13页，总共37页。二、蒸发受热面2. 下降管1）作用：汽包中水通过其不断送往水冷壁下联箱，供给水冷壁，以维持正常水循环2）分类小直径分散下降管（小容量锅炉）：流动阻力较大，不利于水循环大直径集中下降管（大容量锅炉）：流动阻力小，节约钢材，简化布置

3）联箱作用集中混合工质并均匀分配连接管径和数量不同的管子3/23/2023当前14页，总共37页。3/23/2023当前15页，总共37页。二、蒸发受热面3. 水冷壁（蒸发受热面）1）传热方式：辐射、对流2）主要作用：产生汽水混合物；降低锅炉造价；防止结渣，保护炉墙；3）结构形式

光管式、膜式、销钉管式4）耐火防磨内衬5）翼形管墙水冷壁管

增加蒸发受热面吸热量3/23/2023当前16页，总共37页。膜式水冷壁充分保护炉墙良好气密性，减少漏风，保证正压燃烧能以较大面积吸收炉膛辐射热便于采用敷管式炉墙，薄而轻，简化结构便于焊成组件出厂，方便安装3/23/2023当前17页，总共37页。销钉管式炉膛下部敷设耐火层汽水冷旋风筒回料装置内部3/23/2023当前18页，总共37页。双面膜式水冷壁3/23/2023当前19页，总共37页。三、过热器和再热器1. 定义过热器：将饱和蒸汽加热为过热蒸汽的热交换器再热器：将汽轮机高压缸排气重新加热到一定温度的热交换器2. 作用提高电站循环热效率降低汽轮机末级叶片的排气湿度3. 布置位置：烟温较高的烟道内，甚至炉膛内部管屏式受热面翼形屏式受热面4. 可能的事故：受热面管子超温或磨损而爆管3/23/2023当前20页，总共37页。卧式蛇形管对流式过热器3/23/2023当前21页，总共37页。包墙管过热器汽包/汽冷旋风分离器→侧包墙上联箱→侧包墙管过热器→侧包墙下联箱→前包墙→烟道进口下联箱→两个烟道进口垂直联箱→前墙进口上联箱→顶棚包墙管→后墙包墙管→后墙下部联箱（第一级对流过热器入口联箱）3/23/2023当前22页，总共37页。3/23/2023当前23页，总共37页。3/23/2023当前24页，总共37页。CFB屏过、屏再爆管3/23/2023当前25页，总共37页。第三节 调节控制的基本要求一、调节控制系统的主要功能锅炉主控、给水控制、汽温控制、一次风量控制、二次风量控制、风机进口风温（暖风器）控制、床温控制、引风量控制、燃料量控制、石灰石量控制、炉渣排放控制、启动燃烧器及其风量控制3/23/2023当前26页，总共37页。二、控制回路的内容1. 锅炉负荷控制回路

锅炉负荷需求信号→燃料量及所需空气量改变→在维持预设的主蒸汽P值下，改变所需蒸汽流量、燃料放热量及整个热力过程2. 热量补偿控制回路 考虑锅炉传热量和燃料发热量的变化3. 给水流量控制回路 保证锅炉输入的给水量与输出的蒸汽量平衡，以维持汽包中所要求的水位3/23/2023当前27页，总共37页。二、控制回路的内容4. 进口风温控制回路

保证空预器冷端温度高于烟气中硫酸的露点，防止低温腐蚀5. 过热汽温控制回路6. 再热汽温控制回路7. 床温控制回路 根据锅炉负荷要求将床温维持在规定值（880℃）3/23/2023当前28页，总共37页。二、控制回路的内容8. 一次风流量控制回路 一次风作用1）流化燃料2）燃烧配风产生高温烟气9. 二次风流量控制回路 二次风作用1）作为给煤机密封风，促使煤顺利进入炉膛，防止烟气回流2）确保燃料完全燃烧，以控制床温和调整过剩空气量10. 炉膛负压控制回路（100Pa）3/23/2023当前29页，总共37页。二、控制回路的内容11. 石灰石量控制回路

维持床中足够石灰石量脱硫，维持床中有足够床料12. 床压控制回路

控制燃烧室内床料量→床温、传热效率、脱硫13. 启动燃烧器燃油流量控制回路3/23/2023当前30页，总共37页。第四节 分散控制系统一、概述分散控制系统DCS1）被控制设备地理位置分散，控制系统设备亦分散布置2）功能分散——数据采集、过程控制、运行显示、监控操作3/23/2023当前31页，总共37页。3/23/2023当前32页，总共37页。二、DCS的功能与设备组成（一）DCS的功能1. 热工检测（数据采集DAS）2. 模拟量控制MCS（协调控制：给水、燃烧、过/再热汽温）3. 顺序控制SCS（主/辅机启停、部分系统运行、事故处理）4. 热工连锁保护（报警信号、联锁动作、跳闸保护）（二）DCS的设备组成

过程控制单元、过程控制观察站、操作接口单元、工程师站、计算机接口单元、通信网络（三）DCS的控制层次 就地操作层、过程控制层、控制管理层、生产管理层3/23/2023当前33页，总共37页。三、循环流化床锅炉的典型DCS