锅炉原理

第六章蒸发设备

6.膜式水冷壁的优缺点

优点：

气密性好、对炉墙保护作用好、辐射传热面积大、现场吊装、较强的抗爆能力；

缺点：

制造检修工作量大、热应力大、人孔等处密封、刚性差。

7.凝渣管束的作用：

8.折焰角的作用：

○1使炉内火焰分布更均匀，完善高温烟气对炉膛出口受热面的直接冲刷，减小上部死滞区；○2折焰角延长了锅炉的水平烟道，可布置更多的对流受热面，提高锅炉参数。

9.蒸发受热面的结渣、析铁、水冷壁的高温腐蚀：

《1》固态排渣煤粉炉的结渣：

○1原因：燃烧过程中形成的熔融灰渣在凝固之前接触到受热面，凝结、积聚成坚硬难以清洗的灰渣层；

○2发生部位：燃烧器区域、炉膛出口折焰角处、屏式过热器、及其后对流管束入口处、冷灰斗；

○3结渣危害：

1）传热减弱，锅炉效率下降，经济性变差；

2）被迫负荷降低；

3）过热器损坏；

4）燃烧器喷口结渣破坏空气动力场；

5）水冷壁损坏；

6）下落焦块损坏冷灰斗；

7）阻塞冷灰斗，无法排渣；

○4影响结渣的因素：

1）煤的灰分特性：软化温度ST <1200o C,易结渣；灰熔点越低，越易结渣；

灰分成分的影响:

碱性氧化物—Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。

酸性氧化物—SiO2、Al2O3、TiO3等。

对灰熔点的影响碱性氧化物↑灰熔点↓

酸性氧化物↑灰熔点↑

硅比灰分成分的影响:

碱性氧化物—Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。

酸性氧化物—SiO2、Al2O3、TiO3等。

对灰熔点的影响碱性氧化物↑灰熔点↓

酸性氧化物↑灰熔点↑

硅比S R，越不易结渣；

碱酸比B/A 越小，越不易结渣；

2）炉内空气动力工况：火焰中心偏移，水冷壁结渣；

燃烧组织不好，死滞漩涡区形成还原性气氛，FeO易与SiO2形成2FeO·SiO2（共晶体，灰熔点下降150~3000C。

3）炉膛的设计特性：q V q A q r过大，炉温升高，易结渣；

4）锅炉运行负荷：

○5防止结渣的措施：【避免炉温过高；防止灰熔点降低】

1）免受热面附近温度过高；

2）防止炉内生成过多还原性气体；

3）做好燃料管理工作；

4）加强运行监视，及时吹灰除渣；

5）做好设备检修工作；

《2》液态排渣炉底析铁：

析铁危害：1）析铁后熔渣粘度增大，不利于排渣

2）侵蚀炉底耐火涂层

3）与水反应生产H2引起爆炸

4)沉于炉底，停炉后，清除困难

防止析铁：防止煤粉落入渣池；尽快排走溶渣。

《3》水冷壁的高温腐蚀：

发生区域：大多发生在燃烧器区域被火焰直接冲刷的水冷壁上。

原因：1）水冷壁附近烟气中的还原性气体，使灰熔点降低；

2）管壁高温；

减轻水冷壁高温腐蚀措施：

1）改进燃烧，合理的空气动力工况；

2）避免出现管壁局部温度过高；

3）保持氧化性气氛；

4）采用耐腐蚀材料

第七章过热器再热器

第一节过（再）热器的作用及特点

1.过热器的作用：

将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，并保证在一定负荷变化范围内

维持气温的稳定。过热汽温度为540～555℃间。

2.再热器的作用:

将气轮机高压缸排汽加热到与过热汽温度相仿的温度，然后送回中低压缸继

续做功，以提高汽机尾部蒸汽干度。

3.在对流过热器前，要布置大量的对流管束

中压锅炉——过热器直接布置在炉膛出口少量凝渣管束之后；

高压锅炉——必须把一部分过热器受热面布置在炉内（辐射式、半辐射式过热器）

第二节过（再）热器结构型式气温特性

1.结构型式：按传热方式分为：对流、辐射和半辐射式三种；

2.对流式过（再）热器在对流烟道内吸收对流热。（蛇形管+连箱连接）

○1根据烟气、蒸汽相对流向分为逆流、顺流、混合流三种

顺流：温压最小、耗材多，安全（高汽温对低烟温）；

优缺点：逆流：温压最大、耗材少，安全性差；

混流：介于两者之间；

○2根据结构型式分为立式和卧式：立式：疏水困难、支吊容易；

卧式：疏水容易、支吊困难；

○3根据管圈数分为单管圈、双管圈、多管圈：大容量锅炉——多管圈，可降低蒸汽流速；○4根据管子布置结构分为顺列和错列

αs< αc ，但顺列吹灰容易，错列吹灰困难。

总原则：高温水平烟道立式顺列；低温竖直烟道卧式错列。

对流式过（再）热器

质量流速问题：

为保护金属管道，工质应有一定的质量流速。质量流速增大，对金属的冷却能力增强，但同时也增大了流动阻力。

一般，过热器内允许压降<10%Pgr,再热器内压降<0.2~0.3MPa。

因此，过热器内工质质量流速ρw＝800～1100kg/(m2.s)

再热器内工质质量流速ρw＝250～400kg/(m2.s)

烟气速度问题：

因此：烟速上限受磨损限制，与煤中Ay，灰分特性，及烟温有关。

炉膛出口之后水平烟道中，烟温较高，灰软，磨损较轻，烟速可在10～12m/s，

而在烟温较低时，一般情况下烟速小于9m/s。

3.辐射式和半辐射式过热器

在炉膛内吸收辐射热。

注意的问题：工作条件恶劣（可采用的措施：布置在炉膛上部、作低温受热面、高质量流速）半辐射式也叫屏式过热器）

前屏：布置在炉膛上部（大屏、分割屏）

特点：热负荷高、热偏差大，流动阻力大，工质流量小，易发生超温现象；

防超温措施：管子较短的长度、较大的管径、内外圈交叉作用：降低炉膛出口烟温，减少烟气扰动和旋转，改善过（再）热蒸汽的气温特性。后屏：布置在炉膛出口；

前屏横向节距s1比后屏大；

4.为什么要分级、分段？原则是什么？

○1为了减小过热器的热偏差，可以将过热器受热面分成几级，并在各级之间用中间集箱进行充分的混合。因为在同样热偏差的情况下，分级以后，由于每一级中工质的平均焓增减小，而使焓增偏差的绝对值减小，因而使热偏差的影响减小。将过热器分级后，在蒸汽过热的过程中，随着蒸汽温度增加，其比热容不断下降，因而在最末级过热器中，工质的比热容最小，使得在同样热偏差的条件其温度偏差最大，而最末级过热器的工质温度又最高，工作条件最差，因而末级过热器的焓增更要小些，这样对减小末级过热器汽温调节的惯性也有好处。（为什么要分级分段？（来源于网络））

○2分级分段的原则要求：

a、单级焓增小于60～100KCal/kg。

b、各级中气温选择应与采用的钢材许用温度吻合（气温超过400℃需采用

合金钢，否则可采用20＃碳钢）。

c、考虑气温调节的反应速度。

5.减温器布置问题

减温器的作用：在一定负荷变动范围内，保证气温稳定。

原理：采用热量交换降低蒸汽焓值。

布置方式：地点的选择？？？。末级过热器焓增一般小于30～70KCal/kg。

6.过、再热器的汽温特性

汽温特性－－汽温与锅炉负荷的关系

第三节热偏差

1、热偏差φ：过（再）热器中各并联的管子由于结构、热负荷、工质流量大小不一致引起的工质焓增不同的现象，叫热偏差（受热管中吸热温升的不均匀程度）；

定义式：φ=ηqηF / ηG （热力不均系数ηq、结构不均系数ηF、流量不均系数ηG）