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锅炉设备及运行

第二篇锅炉设备及运行

第一章锅炉的结构

第一节锅炉的结构

循环流化床锅炉的结构及布置

循环流化床锅炉的组成大致可分为两个部分。第一部分由炉膛(流化床燃烧室)、气固体分离设备(分离器)、固体物料再循环设备(返料装置)等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为尾部对流烟道，它布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等。

燃料和脱硫剂由炉膛下部进入锅炉，燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成。炉膛四周布置有水冷壁，用于吸收燃烧所产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在分离器内被分离和收集，通过返料装置送入炉膛，烟气则进入尾部烟道。循环流化床锅炉燃烧系统如图2-1-1所示。

1.炉膛

炉膛燃烧以二次风入口为界分为两个区，二次风入口以下为大粒子还原气氛燃烧区，以上为小粒子氧化气氛

燃烧区。燃料的燃烧、炉内脱硫、氮氧化物的生成及分解过程主要在燃烧室内完成。燃烧室内布置有受热面，它完成大约50%燃料释热量的传递过程。流化床锅炉燃烧室既是一个燃烧设备，也是一个热交换器，它集流化、燃烧传热与脱硫、脱硝反应于一体。

2.分离器

循环流化床锅炉分离器是循环流化床锅炉燃烧系统的关键部件之一，它的形式决定了燃烧系统和锅炉整体布置的形式和紧凑性，它的性能对燃烧室的空气动力特性、传热特性、物料循环、燃烧效率、锅炉出力、负荷调节能力、锅炉启动时间等均有重要影响。

3.返料装置

返料器的作用是将分离器分离下来的高温灰，从分离器下部的低压侧(负压侧)输送到燃烧室下部的高压侧(正压侧)，锅炉返料装置常见的有U型阀和J型阀，它是循环流化床锅炉的重要部件之一。它的正常运行对燃烧过程的可控性，锅炉负荷的调节性能起决定性的作用，它的主要功能是将分离器分离后，收集下来的物料返回流化床上循环燃烧;并保证流化床内的高温烟气，不经过返料装置短路流入分离器。它既是一个物料回送器，也是一个锁气器，如果两个作用失控，物料循环过程就建立不起来，使得锅炉燃烧效率大为降低，燃烧工况变差。

第二节汽水系统

一、汽水系统的构成和各部件的作用

合格的给水进入锅炉后，在特定的受热面中不断吸收燃料燃烧所放出的热量而被加热到所处压力下的饱和温度时，称为饱和水。继续吸收热量，使之蒸发为饱和蒸汽。在变成饱和蒸汽的过程中，如果水在一个流程中全部变成汽而再无剩余则称此炉为直流锅炉，如果在一个流程中，水只有一部分变成汽，而其余的水与新加入的水一起再重复过去的流程进行蒸发的锅炉，我们称为循环锅炉。循环锅炉又因循环动力不同可分为强制循环锅炉和自然循环锅炉两种。

汽水系统由汽包、水冷壁、下降管、联箱、给水管道阀门构成。

(一)汽包

1.汽包的作用

(1)汽包与省煤器、过热器、水冷壁、下降管直接连接相通，既是一个平衡容器，来保持水冷壁中汽水混合物流动时所需的压头;同时也是加热、蒸发、过热三个过程的中心枢纽。

(2)由于汽包本身质量很大，内部又蓄有很多汽水，因而它蓄有很多的热量。当锅炉工况变化时，它能起缓冲、稳定、调节的作用。

(3)汽包可以把给水中的杂质浓缩，沉淀后给予排出，保证炉水的品质符合一定要求。

(4)由于汽包容积大，可利用自然分离或在汽包内装设专门的设备来净化蒸汽，保证饱和蒸汽具有合格的品质，不使过热器及汽轮机受到损害。

2.汽包的结构

汽包是一个汇集炉水和饱和蒸汽的圆筒形容器，能起储存水汽的作用，以适应负荷的骤然变化.在汽包内部还包括着许多复杂的装置，如给水、加药、排污、分段蒸发和蒸汽净化装置等。此外，汽包上还装有压力表，水位计和安全门等附件。

汽包的两端盖叫做封头，一般用钢板冲压制成，焊在汽包筒体上。封头为了保证有足够的强度，常做成弧形过渡部分的结构，或采用半球形的结构。半球形封头上的应力分布很均匀，.只要厚度不小于筒体的厚度，强度就是足够的。

为了便于进入汽包进行设备的安装和检修工作，在汽包一端或两端的封头上开有人孔。人孔一般为椭圆形，常用尺寸为420mmX325mm，最小尺寸为400mmX300mm。人孔上的孔盖俗称倒门，是用拉力螺丝由里向外拉紧的。人孔所以做成椭圆形是为了使人孔盖得以放入汽包。运行中汽包内的压力可进一步将孔盖压紧。为保证严密，在人孔盖和汽包的接合面应补有石棉纸和紫铜垫片。

现代锅炉的汽包都装在烟道外面而不与烟气接触，下降管也布置在炉墙外而且加绝热层。在运行中汽包由于温度不均或膨胀受阻，会产生巨大的应力，以致发生变形，导致事故。为了测知汽包的变形情况，在汽包上装设膨胀指示器。

汽包壁温上下最大相差不应超过40℃，以免金属内产生很大的弯曲应力，造成汽包弯曲。在锅炉启动时，必须控制适当的升压速度，以防汽包受热不均而产生过大的热应力。

3.汽包内部装置

(1)给水装置。给水由省煤器进入汽包时须注意以下问题:

消除给水的动能，防止水位波动，以免产生蒸汽大量带水等不良现象。

为了改善蒸汽品质，高压锅炉中常采取用给水清洗蒸汽的措施。给水进入汽包后通过清洗装置也可以消除自身动能，减少冲击作用，而均匀地流入容水空间。

防止给水直接与汽包壁接触，以免产生过大的温差应力。省煤器出水温度可能低于汽包内部的温度(饱和温度)，在省煤器引出管与汽包的连接处就可能产生局部的温差应力。当运行中温度波动时，应力也跟着变化，会导致金属疲劳，甚至使焊口发生放射性的裂缝。为此，通常在给水进入汽包处加装保护套管，使汽包壁管孔的金属不与进水管直接接触，而在其间夹着一层蒸汽作为过渡介质。

(2)加药装置。锅炉受热面如果结了水垢，不但会恶化传热，降低效率，还会因金属过热而导致烧穿爆破等恶性事故。

为了防止产生水垢，要求供给品质合格的给水。但因锅炉内水蒸发得很快，如果补充水质稍差或者汽轮机的凝结器稍有泄漏，都可能造成结垢。作为预防性的措施，广泛采用向汽包中加入特种药剂的锅内处理法防止受热面结垢。常用的药剂是磷酸三钠，它能使炉水的钙离子与磷酸根化合，在炉水保持一定碱度的情况下，这种化合物能形成难溶而不易粘附在受热面上的水渣，很易随排污管排出，从而防止水垢的生成。(3)排污装置。锅炉排污分定期排污和连续排污两种。

由于锅炉给水常有微量的盐分，以及炉水腐蚀锅炉表层产生一定的腐蚀产物。又因炉水不断蒸发、浓缩，结果是炉水中可溶性的含盐浓度不断增加，不溶解的水渣也越来越多，以致影响蒸汽品质和运行安全，因此必须把一部分炉水排掉以便带走部分盐分和水渣，使炉水质量符合标准。

定期排污的主要任务是排出沉积在锅炉内的水渣，所以定期排污点应选在水渣浓度最大的部位，即锅炉的最低部位。定期排污量的多少，主要取决于给水质量，一般每隔24h进行一次。

连续排污的主要作用是排出炉水中的可溶性盐分，使炉水的含盐量和其他控制指标维持在规定范围内。所以，连续排污应从含盐量最大的部位引出。连续排污也可排出一些细粒水渣，但粗粒水渣沉积下部还要通过定期