锅炉内部设备工作原理及作用

锅炉内部设备工作原理及作用课件第1页，共24页，2023年，2月20日，星期四汽水共腾的现象、原因、处理在锅炉运行中锅炉锅水和蒸汽共同升腾产生泡沫使锅水和蒸汽界限模糊不清,水位波动剧烈,蒸汽大量带水而危及锅炉安全运行的现象称为汽水共腾事故。汽水共腾事故发生时,难于监视水位,由于蒸汽中带有大量水分,使蒸汽品质下降,如有过热器,则会使过热器积垢过热,严重时发生爆管事故第2页，共24页，2023年，2月20日，星期四现象：(1)水位表内水位上下急剧波动,水位线模糊不清。(2)锅水碱度、含盐量严重超标。(3)蒸汽大量带水,蒸汽品质下降,过热器出口汽温下降。(4蒸汽管道内发生水锤、法兰连接处发生漏汽漏水。第3页，共24页，2023年，2月20日，星期四汽水共腾的原因(1)锅水质量不符合水质标准、碱度、含盐量严重超标;给水中含有大量油污和悬浮物,造成锅水质量严重恶化。(2)排污操作不当,连续排污不开或开度太小,定期排污不进行或排污间隔时间过长,总之排污量过小。(3)并炉时锅炉汽压高于蒸汽母管汽压,开启主汽阀时速度太快,使锅炉压力急剧下降,造成汽水共腾。(4)严重超负荷运行,或升负荷太急。第4页，共24页，2023年，2月20日，星期四汽水共腾的处理(1)减弱燃烧,关小主汽阀,减少锅炉蒸发量,降低负荷并保持稳定。(2)完全开启上锅筒的表面排污阀(连续排污阀),并适当进行锅筒下部的定期排污。同时加大给水量,以降低锅水碱度和含盐量,此时应注意锅炉水位的控制。(3)采用锅内加药处理的锅炉,应停止加药。开启过热器、蒸汽管道和分汽缸上的疏水阀。(5)维持锅炉水位略低于正常水位。(6)通知水处理人员采取措施保证供给合格的软化水。增加锅水取样化验次数,直至锅水合格后才可转人正常运行。(7)在锅炉水质未改善前,严禁增大锅炉负荷。事故消除后,应及时冲洗水位表第5页，共24页，2023年，2月20日，星期四

过热器的作用1).将汽包来的干饱和蒸汽进一步加热使之成为过热蒸汽.当汽水共存时,对汽水混合物加热,加入的热量只能用来使汽水混合物中的水蒸发成为蒸汽,而不能使蒸汽温度升高成为过热蒸汽.要想获得过热蒸汽,常采用的方法是将蒸汽从汽水混合物中分离出来,对其进一步加热,完成这一任务的部件成为过热器.2).降低烟气温度,回收烟气中的热量,提高锅炉效率.炉膛出口的烟气温度比较高,为1000---1100度,其中含有很多热量.烟气经过过热器后,温度降至700---800度,过热器回收了一部分烟气热量.第6页，共24页，2023年，2月20日，星期四第7页，共24页，2023年，2月20日，星期四第8页，共24页，2023年，2月20日，星期四空气预热器的作用1、改善并强化燃烧当经过预热器后的热空气进入炉内后，加速了燃料的干燥、着火和燃烧过程，保证炉内稳定燃烧，起着改善、强化燃烧的作用。2、强化传热由于炉内燃烧得到改善和强化，加上进入炉内的热风温度提高，炉内平均温度水平也有提高，从而可强化炉内辐射传热。3、减小炉内损失，降低排烟温度，提高锅炉热效率。由于炉内燃烧稳定，辐射热交换的强化，可以降低化学不完全燃烧损失；另一方面，空气预热器利用烟气余热，进一步降低了排烟损失，因此，提高了锅炉热效率。根据经验，当空气在预热器中温度升高1.5℃时，排烟温度可降低1℃。在锅炉烟道中安装空气预热器后，如果能把空气预热150~160℃．就可以降低排烟温度110~120℃，可将锅炉热效率提高7％~7.5％，可节约燃料11%~12%。4、热空气可以作为燃料的干燥剂。对于层燃炉，有热空气，可以使用水分和灰分较高的燃料；对于电站锅炉，热空气是制粉系统的重要干燥剂和煤粉输送介质。第9页，共24页，2023年，2月20日，星期四第10页，共24页，2023年，2月20日，星期四

屏式过热器通常也称半辐射式过热器，是指布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处，既接受炉内的直接辐射热，又吸收烟气的对流热的受热面。大型锅炉中一般设置：分隔屏（前屏、大屏）和屏式过热器。其作用：减少烟气扰动和旋转；降低炉膛出口烟温，防止对流受热面结渣；改善过热蒸汽或再热蒸汽的气温特性。结构特点：横向节距大，纵向节距小；设置定位和夹持管；热负荷高，热偏差大，结构设计要求：合适的质量流速、管材、管径、管长和合理布置。第11页，共24页，2023年，2月20日，星期四第12页，共24页，2023年，2月20日，星期四水冷壁作用布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面，称为水冷壁。它是电站锅炉的主要蒸发受热面。水冷壁的主要作用是：（1）吸收炉内辐射热，将水加热成饱和蒸汽；（2）保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热，使炉墙温度降低的缘故；（3）吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度，这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的；（4）水冷壁在炉内高温下吸收辐射热，传热效果好，故能降低锅炉钢材标号。第13页，共24页，2023年，2月20日，星期四

折焰角的作用（1）增加水平烟道的长度。因折焰角是向炉内延伸的，相当于增加了水平烟道1个折焰角的长度。这样，就可在不增加锅炉深度的前提下，布置更多的过热器受热面。（2）提高屏式过热器的传热效果。使烟气由没有折焰角时对屏式过热器的纵、横向冲刷，变为横向冲刷，提高了对流传热的效果。（3）提高烟气在炉膛中的充满度使烟气沿燃烧室高度方向的分布趋向均匀。使炉膛前上部水冷壁与顶棚过热器的吸热量增加。第14页，共24页，2023年，2月20日，星期四水冷壁蒸发管内的停滞、倒流和膜态沸腾1．停滞水冷壁是将几百根管子并联组合成几个独立的循环回路，由于炉膛中温度场分布不均，随燃料和燃烧调整以及锅炉负荷（锅炉蒸发量）变化等因素变化，温度场分布也发生变化。这样，水冷壁管屏之间或管子之间的吸热强度就会存在偏差，加上上升系统的结构偏差和流量分配偏差，将导致每根管子根管子和管屏分配偏差，将导致每根管子和管屏间的受热强度不同，阻力不同，循环推动力就不同。虽然管屏进出口联箱的压差是相同的，但每根管子的流动表现可能不同。受热弱的管子中，工质密度大，当这根管子的重位压头接近于管屏的压差时，管屏的压差只能托住液柱，而不能推动液柱的运动。这时，管内就出现了流体的停滞现象第15页，共24页，2023年，2月20日，星期四

2．倒流在并联工作的水冷壁管子之间，由于受热不均，上升管之间形成了自然循环回路。这时，有的管中工质向上流；有的管中工质向下流。工质向下流的管子就叫“倒流管”。从而倒流现象的定义是：本来应该是工质向上流的上升管，变成了工质向下流的下降管。从循环特性来看，倒流现象的表现是：倒流管的压差大于同一片管屏或同一回路的平均压差，从而迫使工质向下流动。在发生倒流的管子中，水向下运动，而汽泡由于受到浮力向上运动。当倒流速度较慢且等于汽泡向上运动的速度时，向下流的水带不走汽泡，造成汽泡不上不下的状态，引起汽塞，发生传热恶化，以至使管子出现局部过热超温。当管内工质倒流速度很快时，管子仍能得到良好的冷却，不会出现超温。当汽水混合物引出管从汽包汽空间引入时，不会出现倒流。当水冷壁受热不均比较严重时，受热最差的管子有时可能出现停滞，有时可能出现倒流。所以，同一根管子出现停滞和倒流以及向上流动的机会并不是固定的，而是随管外吸热状态和管内工质密度的变化而变化的。第16页，共24页，2023年，2月20日，星期四3．膜态沸腾当水冷壁管受热时，在管子内壁面上开始蒸发，形成许多小汽泡。如果此时管外的热负荷不大，小汽泡可以及时地被管子中心水流带走，并受到“趋中效应”的作用力，向管子中心转移，而管中心的水不断地向壁面补充。这时的管内沸腾被称为核态沸腾。如果管外的热负荷很高，在管子内壁面上，汽泡生成的速度大于汽泡脱离壁面的速度，汽泡就会在管子内壁面上聚集起来，形成蒸汽膜（即在水冷壁管子内壁面上产生了“蒸汽垫”），将管子中心的水与管壁隔开，使管子壁面得不到水的冷却，引起管子壁面处出现传热恶化，导致管壁超温。这种现象被称为膜态沸腾，也称为第一类传热恶化。由核态沸腾向膜态沸腾开始转变的过程称为偏离核态沸腾。膜态沸腾一般发生在亚临界参数锅炉水冷壁管内。这是因为，水的汽化潜热随着压力提高而大幅度减小，使得亚临界参数下在水冷壁管内壁面附近流体边界层中的水更容易汽化，即容易形成更多的汽化核心。因而产生膜态沸腾的机会相应增加，而膜态沸腾的产生取决于水冷壁管外的热负荷、管内工质的质量含汽率、管内的质量流速、工质压力、管径等多种因素。但主要取决于水冷壁的热负荷与质量含汽率。第17页，共24页，2023年，2月20日，星期四汽包的工作原理汽包汽水分离设备及分离过程如下：汽水分离采用轴流式旋风分离器+立式百叶窗，轴流式分离器，分离器由内套筒，外套筒、支座和集汽咀组成。整个汽水分离过程可分成三步。一次分离：汽水混合物从轴流式分离器内套筒底部引入，经过四片扭曲的导向叶片产生旋转，在离心力的作用下，水滴被抛向内套筒内表面并向上流动，然后折向内外套筒之间的环形通道向下流入水空间。蒸汽则汇集在内套筒中心向上流经集汽咀，然后改变流动方向水平进入波形板分离器进行二次分离。该分离器的特点是流动阻力小，分离效率高，既保证了蒸汽品质，又有利于锅炉水循环的可靠性与安全性，汽包内部布置足够的轴流式分离器，在BMCR工况下，单只分离器的平均出力为12.1t/h，而单只分离器的最大出力为13.6t/h，汽水分离总出力留有足够的裕度。设计考虑了在超压、超负荷情况下仍能保证分离效果和蒸汽品质。二次分离器布置在轴流式分离器集汽咀上方,由两组波形板束构成，湿蒸汽以低速进入波形板通道作曲线运行，气流在离心力、重力和分子摩擦力的作用下，进一步降低蒸汽中携带的水份。三次分离是布置在汽包内部上方的立式百叶窗分离器，依据低速沉积原理去除经过两次分离后残留在蒸汽中的水份，积聚在干燥器波形板上的水膜靠自重流入疏水管进入水空间，被分离的合格蒸汽从汽包顶部引出第18页，共24页，2023年，2月20日，星期四第19页，共24页，2023年，2月20日，星期四第20页，共24页，2023年，2