锅炉本体
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(二)、蒸发设备的作用和组成
1、作用 蒸发设备是锅炉的重要组成部分,其作用是吸收燃料燃烧放出的 热量,使水受 热蒸发变成饱 汽包 导气管 和蒸汽。 上联箱 2、组成:如右图 大型自然循环锅炉的蒸发设备由汽包、下降管、水冷壁、联箱 下 及其连接管道组成。 降 水 3、自然水循环的故障 管 冷 自然水循环的破坏是各种各样的,除上升管产生水流停滞、 壁 倒流和汽水分层外,下降管带汽也将影响正常供水。 (1)、停滞、倒流及汽水分层 锅炉的下降管是共用的,每一根上升管的压差必然等于共用 下联箱 下降管的压差。在同一个循环回路中,每根上升管的受热情况是 不同的,受热强的管子产汽量多,受热弱的管子产汽量少,因而 前者的循环流速大,后者的循环流速小,当受热弱的管子循环流速变为负值时,上升管 变为下降管,称为循环倒流。当受热弱的管子循环流速为0时则产生循环停滞。 ◆ 循环停滞 循环停滞发生在受热弱的管子中,发生循环停滞时,此时上升管中的水几乎不动, 只有少量汽泡在水管中缓慢地向上流动。发生循环停滞时,水将停留在上升管的一定部 位,水面上全部为蒸气,在管内出现了一个清晰的汽水分界面称之为自由水面。如果上 升管接入汽包的水空间中,发生循环停滞时,水中的汽泡会逐渐向上积聚在自由水面以 上形成很大的水塞。而此时,由于水速很慢,热量的传递主要靠传导,由于热量不易被 及时带走,因而管壁会超温,有由于水的不断蒸干,水的含盐量不断增大,又会引起管 壁的结盐和腐蚀。
b 光管焊成的膜式水冷壁 肋片焊成的膜式水冷壁 图1-2 膜式水冷壁
(二)汽包及其作用
1、汽包是锅炉中最重要的承压元件,其主要作用是: (1)是锅炉工质加热,蒸发,过热三个过程的枢纽,用 来保证正常的水循环。 (2)汽包内部装有汽水分离装置及连续排污装置,用以 保证蒸汽品质。 (3)汽包内储有一定的水量和汽量,因而具有一定的蓄 热能力,可缓和工况变化时汽压的变化速度,有利于锅 炉的运行调节。 (4)汽包上装有压力表,水位表,事故放水门,安全阀 等附属设备,用于控制汽包压力,监视汽包水位,保证 锅炉的安全。
锅炉本体
本厂330MW机组采用武汉锅炉厂制造的WGZ1170 /17.5-1型锅炉为亚临界、一次中间再热、自然循环、固 态排渣炉。单炉膛、∏型布置、平衡通风、四角切向燃烧, 摆动燃烧器调温。可以采用定压或滑压运行方式。 炉内受热面布置:炉膛上部前墙及两侧墙为壁式再 热器,沿深度方向依次布置了分隔屏过热器、后屏过热器。 在折焰角上方及水平烟道延深度方向依次布置屏式再热器、 高温再热器和高温过热器。在尾部烟道自上而下布置三组 低温过热器和二组省煤器。尾部受热面的重量通过省煤器 中间联箱引出悬吊管来承载。省煤器通过机械夹持件吊挂 在省煤器中间联箱上。两台三分仓转子回转式空气预热器 放置在竖井下方10.53m标高的板梁上。 锅炉钢结构采用全钢双排柱高强度螺栓连接结构。除 空预器、出渣装置外,锅炉本体各部件通过不同的炉顶吊 杆悬吊在炉顶钢架上。 燃烧器为四组直流水平浓淡摆动式燃烧器,每组燃烧 器由6层一次风喷口和9层二次风喷口组成。在其中三层 二次风喷口中设置了点火油枪及配备相应高能点火器,整 台炉共12只油枪,单个油枪容量1.7t/h,总燃油量为 20.4t/h,能满足30%B-MCR锅炉负荷。
(五)省煤器
1、作用 (1)利用锅炉尾部烟气的热量来加热给水 。 (2)降低排烟温度,提高锅炉效率,节省燃料。 (3)减少汽包热应力 2、省煤器的种类 按照省煤器出口工质状态的不同,可把省煤 器分为沸腾式和非沸腾式两种。出口水温低于 该压下饱和温度的省煤器,称为非沸腾式省煤 器,而给水被加热至对应压力下饱和温度并产 生部分蒸汽的,称为沸腾式省煤器。这两种省 煤器的差别并不表示结构上的不同,而在于表 示省煤器的热力特性不同,我厂采用非沸腾式 省煤器,由于参数高,水的汽化潜热所占比例 减少,预热所占比例增大,因而采用非沸腾式 省煤器,为了保证安全,要求省煤器出口的水 有较大的欠焓。 省煤器按材质不同又可分为铸铁式省煤器和 钢管式省煤器。
至 汽 机中 压缸 至 汽 机高 压缸 汽包
高过 高再
分割屏
后屏
屏再
低过 壁再 入口 集 箱
汽 机 高 压 缸 排 气
燃 烧 器
省 煤器
集 中 下 降 管
冷 灰斗
空 预器
图 1-1 锅 炉本 体剖 面 图
(一)水冷壁
1.作用 (1)利用自身结构组成锅炉燃烧室。 (2)与汽包、下降管、联箱一起组成自然循环回路。 (3)吸收炉膛辐射热,将水加热成饱和蒸汽。 2.结构:本厂采用膜式水冷壁,其优点: (1)具有很好的严密性,可以显著降低炉膛的漏风系数, 改善炉内燃烧工况。 (2)有效增加了炉内辐射受热面,节约了钢材。 (3)减轻了炉墙重量和金属耗量,同时也减少炉墙蓄热 量,缩短了锅炉的起停时间。 (4)可以在制造厂成片制造,大大减少了安装工作量。
出口集箱
省煤器 下降管 入口集箱 给水 省煤器再循环电动阀 图1-27 省煤器再循环
二、汽水系统
(一)、给水及水循环系统 水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面的回路中不断流动, 叫做锅炉的水循环。根据水循环动力的不同,可以分为 自然循环、强制循环和直流三种。 在锅炉的水循环回路中,上升管中的汽水混合物的密度 比下降管中的水的密度小,利用这种密度差而造成水和 汽水混合物的循环流动称为自然循环。 随着锅炉压力的提高,汽、水间的密度差越来越小,当 工作压力达到22.6MPa的临界压力时,水、汽密度几乎 相同,水循环回路无重度差,为了保证水循环的可靠性, 在循环回路中串接一个专门的循环泵人为地控制锅炉中 水和汽水混合物的流动,称为强制循环。 依靠给水泵的压头来推动给水顺序经过加热、蒸发和过 热三个阶段,最后蒸汽过热到给定温度的锅炉称为直流 循环。
2、本厂锅炉汽包内部装置 (1)汽包内装有旋风分离器108只,百叶窗及均汽板等。 (2)汽包上装有供酸洗、充氮、热工保护、加药、连排、 紧急放水、炉水取样、再循环、空气门、安全阀等管座。
(三)过热器
1、作用 过热器是锅炉的重要组成部分,其作用是将饱和蒸汽加 热成具有一定温度的过热蒸汽,并要求在锅炉负荷或其 它工况变动时,保证过热蒸汽的波动在允许范围内。 2、过热器的型式 按传热方式不同过热器分为辐射式、半辐射式和对流式 本厂WGZ1170/17.5—1型亚临界自然循环锅炉过热器由五 个主要部分组成,即:高温过热器,后屏过热器,分隔 屏,立式低温过热器,水平低温过热器,另外还包括后 烟道包墙过热器和顶棚过热器。
3、省煤器的布置 本厂省煤器采用水平顺列布置,这种布置方式可以有效地排除管内 的气体,避免发生局部氧腐蚀,以及及时把水在受热时产生的气泡带走, 不会使管壁因气泡停滞而腐蚀或烧损。 4、省煤器的保护 点火初期,锅炉不需要进水或只需少量进水。在停止给水时,省煤器内 局部地方的水有可能汽化,若产生的蒸汽停滞不动,该处管壁有可能超温, 间断给水时,省煤器内的水温也会间断地发生变化,使管壁金属产生交变 的热应力,影响到金属和焊缝的强度。为了防止省煤器在启动中受到损伤, 在启动初期,开启再循环门,使汽包与省煤器形成自然循环回路:汽包— —下降管——再循环管——省煤器——汽包。采用再循环管并非很完善的 措施,一方面再循环回路的运动压头很低,不易建立正常的循环,另一方 面汽包内水温高于给水温度较多时,间断的给水会使省煤器管金属温度发 生较大的波动。
在形成自由水面的管子里,由于水面以上的管段中只有少量的汽,冷却情 况不良,极易被烧坏,同时由于自由水面的波动 ,自由水面处的管壁由于受 到汽水的交替接触,而产生交变应力使管子受到疲劳而损坏。 ◆ 循环倒流 当上升管的流动阻力为负值时,上升管变为下降管,这时蒸汽向上的流速 与蒸汽向下的流速相近,产生的汽泡不能被带走,处于停滞或流动很缓慢的状 况,这些汽泡的积聚增大,同样也会形成汽塞或自由水面。有汽塞的这部分的 管壁同样会引起管壁温度升高或形成管壁交变应力,最后导致管壁超温和疲劳 损坏。 根据理论计算和运行经验表明,当锅炉的特性如下时一般不会发生循环倒 流和停滞, ①有上下联箱的循环回路; ②汽包压力大于13.7Mpa以上。 ◆ 汽水分层 汽水分层是相对于水平或微斜管而言的,由于汽水密度的不同,水倾向于在 下层流动,而汽偏向于在上层流动,严重时汽水会出现一个明显的分界面,这 种现象叫汽水分层。 在垂直管段内不会出现汽水分层,在水平或微斜管段中,若汽水混合物循环 流速高,水汽的搅动作用大于水汽的重力作用时也不会发生汽水分层。因而汽 水分层只有当循环流速较小时才可能发生。发生汽水分层时,管子上壁温度高 于下壁温度,形成温差热应力,汽水分界面会对管壁产生交变热应力,另外, 由于汽侧水膜的破坏,冷却能力差,并沉积大量的盐分,这些都会使管段遭受 破坏。 (2)、下降管带汽 自然循环回路如果下降管带汽,就会使管内工质的平均密度减小,重位压差 减小,同时由于含汽平均容积流量增加,使循环流速加大,因而对水循环不利。
下降管含汽的原因: ①下降管的入口与上升管出口距离太近,使汽水混 合物直接进入下降管或水位波动降低时,下降管 入口露出水面而使蒸汽进入下降管。 ②锅水进入下降管时因流阻和加速产生压降,发生 自汽化; ③在下降管进口截面上部形成漩涡斗,蒸汽被吸入 下降管; ④汽包水室含汽; ⑤下降管受热。 现代锅炉由于锅水接近饱和且下降管直径较大, 故下降管入口的自 汽化、形成漩涡斗,水室含汽的影响不可忽视。
(3)、下降管入口锅水自汽化 当下降管入口锅水压力低于对应压力下的饱和压力时,将有部分 水自行汽化,为此应适当提高锅水的欠焓或将汽包高位布置,以减 小下降管中水流的速度,为此,下降管一般从汽包的最低部引出, 且采用大直径下降管,或增加下降管数目以降低水流速度。 (4)、下降管入口形成漩涡斗 水在汽包内水平流动,当进入下降管时,由于水流速度和方向都 发生变化,造成下降管入口四周流速的分布不均和阻力损失,引起 管口四周的压力不平衡,迫使入口产生涡流,形成涡斗状水面,当 斗底深入下降管入口时,蒸汽则由漏斗中心吸入下降管。 为了防止产生漩涡斗,要求运行中汽包保持合适的水位,且在分 散下降管入口装设格栅或十字板,以防止产生涡流。 (5)、水室含汽 由于汽包内布置了合理的汽水分离装置,在大容量锅炉中一般不 易产生水室含汽现象,另外采用大直径下降管,使循环水速降低, 大大减少了带汽量。
(三)我厂给水及水循环系统的组成
如图所示从调速给水泵来的给水以单路进入省煤器 进口集箱左端 ,给水经省煤器管束加热后,从中间集箱 分三路引出了吊挂管ф60×11㎜ ,共163根,吊管承受 低温过热器管束和省煤器自身的重量。吊管全部引导省 煤器出口集箱ф273×50 ㎜,再从出口集箱引出三路 ф219×26 ㎜连接管引入汽包底部的给水分配管。 为了防止锅炉启动过程中省煤器管内产生汽化,在 汽包与省煤器进口集箱之间设置了一路再循环管,在管 路上装有2只DN100电动截止阀,当向省煤器连续进水时, 可关闭再循环阀门。 锅炉的汽水循环系统包括汽包、集中下降管、引入 图1-26 型亚临界自然循环锅炉省煤器 管、水冷壁管和引出管。来自省煤器的未沸腾水进入汽 省煤器入口联箱; 2-省煤器出口联箱; 3-定位装置;4-省煤器吊挂集箱 包内给水分配管中,分4路分别进入4根ф588.8×60 ㎜ 集中下降管内,给水直接在下降管中与炉水混合,以避免给水与汽包壁接触,减少锅炉 启、停时汽包内、外壁温差和上、下壁温差在4根下降管的下端各接有一ф610×95 ㎜ 与8根ф133×14 ㎜的引入管相接,引入管将欠焓水送入水冷壁的四周下集箱ф324×50 ㎜
饱和蒸汽引出管
汽 水 混 合 物
汽 水 混 合 物
再循环管
图1-11 汽包外表附件示意图
(四)再热器
1、作用 再热器的作用是将汽轮机高压缸排出的蒸汽送 回锅炉,再加热成一定具有温度的再热蒸汽后, 送往汽轮机中低压缸继续做功,采用蒸汽再热 以后,一般可使电厂的循环效率提高4~6%,由 于再热蒸汽来自汽轮机高压缸做了功的排汽, 其压力约为过热蒸汽压力的20~25%;温度与过 热蒸汽温度相同;流量约为过热蒸汽的80%。 2、我厂再热器系统 我厂再热器系统为顺流立式布置,主要由三部分 组成 ,①高温再热器;②低温再热器;③壁式辐射 式再热器。其汽温特性与过热器相同。 3、再热器启动保护 (1)利用旁路。(2)限制进口烟温。(3)采用 疏水和排汽