锅炉汽水系统分解

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2.过渡段水冷壁
螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽出炉外 后墙出口管则是4抽1根管子直接上升成为垂直水冷壁后墙 凝渣管，另3根抽出到炉外 抽出炉外的所有管子均进入24根螺旋水冷壁出口集箱，由 22根连接管从螺旋水冷壁出口集箱引入位于锅炉左右两侧 的两个混合集箱（Φ444.5×95，SA335P12）混合后， 再通过22根连接管从混合集箱引入到24根垂直水冷壁进 口集箱，然后由垂直水冷壁进口集箱引出光管形成垂直水 冷壁管屏，垂直光管与螺旋管的管数比为3：1。 这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷载平稳地 传递到上部水冷壁。
采用较高质量流速设计，且进口不需装设节流圈， 螺旋管圈水冷壁的传热、流量分配和介质出口温度 等不会受到燃烧器、磨煤机切换等工况的影响 。 对煤种变化、炉膛结渣以及机组负荷变化所引起的 吸热量的变化适应性好，变负荷、变压运行能力强
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螺旋管圈+内螺纹管
漩涡效果 > 重力作用
管子内表面充满了液体
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1.螺旋管圈水冷壁
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汽水系统主要设备
省煤器、联箱、水冷壁、汽 水分离器、连接球体、大气式 扩容器、减温器、集水箱、顶 棚过热器、包墙过热器、分隔 屏过热器、末级过热器、低温 再热器、高温再热器。
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省煤器
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一、省煤器的作用和分类
省煤器是利用锅炉尾部烟气热量加热锅炉 给水的热交换设备。省煤器是汽水系统中 的承压部件，其主要作用是： 1）节省燃料。 2）吸收排烟余热，降低排烟温度，提高 锅炉效率。 3）经过省煤器提高了水温，减小了因温 差而引起的热应力。
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（四）包覆墙式过热器
在大型锅炉的水平烟道、转向室和垂直烟道内壁，一般都 布置有包覆墙过热器。由于靠近炉墙处的烟气温度和烟气 流速都较低，因此包覆墙过热器的辐射和对流吸热量都很 少。这样布置包覆墙过热器的主要作用便于采用敷管式炉 墙、以简化烟道炉墙的结构和重量，为悬吊结构创造了条 件；同时提高了炉墙的严密性。减少了烟道漏风。
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组装好的屏式过热器
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3）顶棚过热器布置在炉膛顶部，一般采用膜式受热面结 构。由于它处于炉膛顶部。热负荷较小，故吸热量较少。 采用顶棚过热器的目的主要是用来构成轻型平炉顶，即在 顶棚上直接敷设保温材料而构成炉顶，使炉顶结构简化。
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（三）半辐射式过热器
半辐射过热器布置在炉膛出口处，它既接受炉膛的辐射热 量，又吸收烟气对流热。半辐射过热器也采用挂屏形式， 又称后屏过热器。 半辐射过热器的热负荷很高，而且并列各管的结构尺寸和 受热条件相差较大，造成管问壁温可能相差80～90℃， 为保证其安全工作，除了采取与辐射过热器相类似的安全 措施此外，还应将烟气流速控制在5～6m／s 左右。
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水冷壁
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水冷壁 1、作用: 吸收炉膛辐射热量，使水部分蒸发成饱 和蒸汽。 保护炉墙，简化炉墙结构，还可防止炉 墙结渣。 节省金属，降低锅炉造价。
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（1）光管水冷 壁：由普通无缝钢管焊制而成。 （2）销钉水冷壁 （3）膜式水冷壁 光管焊扁钢结构，鳍片管焊扁钢结构。它得到 了广泛的应用。 优点：能充分保护炉墙，良好的气密性，可节 省钢材，简化炉墙结构，便于组装和安装。同 时可制成双面水冷壁，两面受热。 （4）内螺纹水冷壁 亚临界锅炉，热负荷高，易发生膜态沸腾，采 用内螺纹管可以破坏膜态沸腾，冷却效果好。
疏水扩容器
储水罐
水位控制阀 启动排污
冷凝水泵
启动循环泵
省煤器 再循环管路水位控制阀 给水控制阀 冷凝水净化器
高加
除氧器
低加
锅炉给水泵
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启动系统
启动系统的功能及组成超临界直流锅炉启动系统的主 要功能是建立冷态、热态循环清洗，建立启动压力和启动 流量，以确保水冷壁安全运行：最大可能地回收启动过程 中的工质和热量，提高机组的运行经济性：对蒸汽管道系 统暖管。 启动系统主要由启动分离器及其汽侧和水侧的连接管 道、阀门等组成，有些启动系统还带有启动循环泵、热交 换器和疏水扩容器。 启动分．离器的功能与自然循环锅炉的汽包一样，起 到分离汽和水的作用，但是它只是在锅炉启动过程中水冷 壁出口工质还没有全部变为蒸汽之前起作用，当水冷壁出 口工质全部变为蒸汽，它将失去分离作用。
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（一）对流式过热器
对流过热器布置在对流烟道中，以对流传热为主，吸 收烟气的热量。它由进出口联箱，及许多并列的蛇形 管组成， 蛇形管与联箱之间通过焊接连接。联箱一 般布置在炉墙外，并进行保温以减小散热损失。烟气 在管外横向冲刷蛇形管，并将热量传给管壁；蒸汽在 蛇形管内纵向流动，吸收管壁传入的热量。 对流过热器区的烟气流速受传热性能、飞灰磨损和受 热面积灰等诸多因素制约，烟气流速高，则传热性能 好，受热面积灰轻，但管子磨损严重；反之，烟气流 速低，则管子磨损轻，但传热性能降低和受热面容易 积灰。
对于超临界变压运行锅炉，螺旋 管圈水冷壁是首先应用于超临界 变压运行锅炉的水冷壁型式。 炉膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂 直管圈方式【即下部炉膛的水冷 壁采用螺旋管圈（内螺纹管）， 上部炉膛的水冷壁为垂直】，保 证质量流速符合要求。 水冷壁采用全焊接的膜式水冷 壁 水冷壁采用一次中间混合联箱 来实现螺旋管至垂直水冷壁管的 过渡
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过热器 再热器
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一、过热器和再热器的作用与工作特点
（一）过热器和再热器的作用 过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定过热度的过热蒸汽。 再热器：将汽轮机高压缸排汽加热成具有一定温度的再热蒸汽。 （二）过热器和再热器的工作特点 1．工质温度高、传热性能差，处于高温烟气段，金属壁温高，达到金属使用极 限。 2．再热器受热面工作条件更差 （1）中压蒸汽放热系数比高压蒸汽小（1/5），导致管壁金属温度高； （2）中压蒸汽比热小，对热偏差更加敏感； （3）阻力损失要求严格； （4）启动中及汽轮机甩负荷时的保护问题； 3．锅炉参数提高，容量增大，锅炉各受热面数量和位置发生变化，过热受热面 向炉膛移动（辐射式过热器），工作条件更差； 4．设计或运行不当，很容易引起受热面金属超温，长期超温会造成爆管，工质 泄漏，停机，是锅炉故障最多的部件之一。
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二、省煤器的结构和工作原理
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（一）基本结构和工作原理
钢管省煤器是由许多并列的蛇形管和进出 口联箱组成。 其工作原理是：烟气在管外自上而下横向 冲刷管束，将热量传递给管壁；水在管内 自下而上流动，吸收管壁放出的热量，使 水的温度升高。这种方式既可以形成逆流 传热，节约金属用量；也便于疏水和排气， 以减轻腐蚀；另外，烟气自上而下流动， 还有利于吹灰。
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启动系统的设备 汽水分离器、连接球体、 610阀、大气式扩容器、集 水箱、疏水泵
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610阀
在锅炉25％BMCR负荷实现干/湿态转变（循环转直流） 后，才允许锅炉向上继续升温升压，否则会将造成361阀 后参数（压力、温度、流速）过高而致使361阀后管道出 现损伤。 361阀暖管管路 指省煤器出口连接管→361阀→储水罐的管路，主要目的 是对361阀及储水罐至361阀管道进行暖管，以防止361 阀及储水罐至361阀管道出现热冲击对阀门和管道产生疲 劳伤害。
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3、后水冷壁结构 后水冷壁采用了折焰角结构，部分管子弯成折焰角， 也有全部弯成折焰角。
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压力/bar
超临界
亚临界
温度/℃
水分子密度与压力、温度关系
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垂直水冷壁 + 内螺纹管
螺旋水冷壁 + 内螺纹管
炉膛水冷壁型式
负荷变化 和煤种变 化适应性 对比
节流圈为针对锅炉某一负荷、某一煤 种而设计。由于节流圈的固有特性， 对所有负荷进行流量合理分配、调节 较为困难；机组运行一段时间，节流 圈将不可避免地结垢，偏离设计值。 对煤种变化、炉膛结渣等所引起的炉 膛热负荷变化适应性较差。
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大气式扩容器
将锅炉的疏放水进行降 压、汽水分离。汽经管路 排大气，水经集水箱回收 水泵回收。
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清洗
冷态清洗
汽水分离器Fe≤100μg/l、结束清洗。
热态清洗
当汽水分离器进口温度达到190℃，手动开启分 离器水位控制阀，开始热态清洗，联系化学值班 员取样化验分离器出口水质。 分离器排水Fe≤50μg/l、硬度为零时，热态清 洗结束。
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二、过热器与再热器的型式和结构 再热器与过热器的结构相似，故重点 介绍过热器。 过热器构成：联箱与并列的受热面管 组连接构成。
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二、过热器与再热器的型式和结构
过热器分类： （1）根据传热方式分： 对流、辐射和半辐射式。 （2）根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向分： 逆流、顺流和混合流。 （3）根据对流受热面的放置方式分：立式、卧式。 （4）根据管子排列方式分：顺列、错列。 （5）根据管圈数分：单管圈、双管圈、多管圈。 （6）根据结构分： 屏式过热器、末级过热器、对流过热器。
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高温过热器
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按烟气与管内蒸汽的相对流动方向，对流过热器可分为顺 流、逆流、双逆流和混合流等四种布置方式，如上图所示。
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（二）辐射式过热器
辐射过热器是指布置在炉膛内部，以吸收炉膛辐射热为主 的过热器。根据布置方式分屏式过热器、墙式过热器和顶 棚过热器等三种形式。 1）屏式过热器由进出口联箱和管屏组成，做成一片一片 “屏风”形式的受热面，管屏沿炉宽相互平行地悬挂在炉 膛上部靠近前墙处（所以又称为前屏过热器。 联箱布置在炉顶外，整个屏通过联露吊挂在炉顶钢架上， 屏式过热器对炉膛上升的烟气能起到分隔和均流的作用， 故也有的称之为分隔屏或大屏。现代大型锅炉的前屏过热 器屏的片数一般较少，故屏间横向节距大（2500～ 3500mm）。
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三、过热器的汽温特性
对流过热器的汽温特性是： 出口汽温随锅炉负荷的增大 而升高；反之，锅炉负荷减 小则出口汽温降低，如图所 示曲线a 。 辐射过热器的汽温特性与对 流过热器相反、，即锅炉负 荷增大时，出口汽温降低； 反之，锅炉负荷减小时，出 口汽温升高，如图中曲线 b 所示。 对于“辐射一半辐射一对流” 组合式过热器，若配合和布 置恰当可以获得比较平稳的 汽温特性。其汽温特性与半 辐射过热器相似。
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再热器
作用为了提高大型发电机组循环 热效率，广泛采用中间再热循环。 从锅炉过热器出来的主蒸汽在汽轮 机高压缸作功后，送到再热器中再 加热以提高温度，然后送入汽轮机 中压缸继续膨胀作功，称为一次中 间再热循环，可相对提高循环效率 4～5％
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结构和类型再热器由管子和集箱 组成。蒸汽和烟气分别在管内、外 流过。按传热方式的不同，再热器 可分为对流式和辐射式。对流式再 热器布置在对流烟道内；辐射式再 热器布置在炉膛内
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Βιβλιοθήκη Baidu直膜式壁
螺旋水冷壁出口集箱
垂直水冷壁进口集箱 垂直水冷壁进口集箱 螺旋水冷壁出口集箱 螺旋膜式壁
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锅炉启动系统
高温过热器 喷水 屏式过热器 喷水 低温过热器 低温再热器
高温再热器 低压旁路阀 疏水阀 高压旁路阀 HP IP 中压缸 喷水 L P
喷水
喷水
高压缸
低压缸
冷凝器
启动分离器
水 冷 壁
汽水系统 锅炉设备
第五讲 锅炉汽水系统
直流锅炉
直流锅炉没有汽包，工质一次通 过蒸发部分，即循环倍率为1。直 流锅炉的另一特点是在省煤器、水 冷壁和过热器之间没有固定不变的 分界点，水在受热蒸发面中全部转 变为蒸汽，沿工质整个行程的流动 阻力均由给水泵来克服。
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汽水系统的作用
合格的除盐水，通过给水管道进 入锅炉，吸收燃料燃烧放出的化学 能变成蒸汽。蒸汽继续加热产生势 能在汽轮机内再由势能转换成动能 从而做功。
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光管省煤器
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H型省煤器
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肋片式省煤器
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鳍片管省煤器
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膜式省煤器
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（三）省煤器的支吊方式
（2）悬吊管式结构 省煤器的管卡是挂在悬 吊管上的，由于管排同 悬吊管固定在一起，结 构较紧凑、复杂，因此 倒排、换管都较为复杂， 检修难度大。
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四、联箱
现代锅炉都采用圆形联箱，实际上是直径 较大、两端封闭的圆管，可用来连接两部 分相同或不同管数和管径的管子，起汇集、 混合和均匀分配工质的作用。圆形联箱通 常用轧制的无缝钢管两端焊上弧形封头或 平封头制成。 联箱一般布置在炉外不受热，其材料常用 20号碳钢。