锅炉系统及布置

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锅炉用途
锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业 主要动及供热设备；
• 工业锅炉—用于工业及采暖； • 动力锅炉—驱动蒸汽动力装置；
锅炉也是火力发电站三大主机之一。 • 电站锅炉—在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电。
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火力发电厂 锅炉设备
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回转式空气预热器（受热面回转式）：
• 回转式空气预热器（蓄热式）:烟气和空气交替 流过受热面,热量有烟气传给金属,再由金属传递 给空气。
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六、锅炉汽水系统
①水的预热设备—省煤器 ②水的蒸发设备（汽化设
备）—蒸发设备 • 汽包炉蒸发设备由汽包、下
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左侧墙
右侧墙
燃尽风口
燃烧器
1-等温线；
2-燃烧器；
3-折焰角；
4-屏式过热器；
5-冷灰斗
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2.煤粉燃烧器
• 煤粉燃烧器作用：将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛， 并组织一定的气流结构，使煤粉迅速稳定地着火；同时使煤粉和 空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧的目的。
一、锅炉整体布置 二、煤粉炉的燃烧设备 三、风烟及燃烧系统 四、煤粉炉燃烧及制粉系统流程 五、空气预热器 六、锅炉汽水系统
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一、锅炉整体布置
按照空间划分： • 锅炉分为炉膛（燃烧空间）和烟道（布置
有各种受热面的空间）两部分组成。
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炉膛出口烟气温度1000-1100 ℃
1-炉膛，2-水平烟道， 3-转向室，4-垂直烟道
原则： 尽量在炉膛和烟道空间的四壁和空间通道内 布置各种足够的受热面，提高换热效率。
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锅 炉 典 型 布 置
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二、煤粉炉的燃烧设备
• 煤粉炉燃烧设备作用：合理组织送入炉膛的煤粉与空气良 好混合，保证煤粉稳定着火和充分燃烧。
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过热器和再热器
• 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温度的过热蒸 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。
• 结构：由并列的空心管组成受热面（壁式、对流 式、屏式），受热面的进口和出口各连接在一个 统一的联箱上。由进口联箱、出口联箱、并列的 受热面管组三部分连接构成。
（3）炉膛也称为燃烧室：供煤粉燃烧的空间。
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1.炉膛 •炉膛也称为燃烧室：供煤粉燃烧的空间。
•壁面-布置燃烧器； •炉底－冷灰斗。 •炉顶－顶棚管过热器。
•炉膛上部悬挂有屏式 过热器。炉膛后上方 为烟气出口。 •炉膛出口的下部有后
水冷壁弯曲而成的折 焰角，折焰角可以改 善烟气流动、提高炉 膛内烟气充满度。
降低烟气温度，保证炉膛出口烟气温度在合适的范围。 • 布置方式：每面墙由多个水冷壁管屏并列构成，其中的
每个管屏由进口联箱、受热面管组、出口联箱组成。 • 型式： 1.光管： 2.膜式： 3.销钉式：在水冷壁管子表面焊销钉，固定并冷却卫燃带。 4.内螺纹管：在水冷壁管内壁形成多道凹槽，可强化流体
和壁面传热，降低管子壁温，推迟传热恶化的发生。
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三、风烟(及燃烧)系统
1.锅护通风任务：连续不断地给锅炉提供燃料燃烧所 需的空气，并把燃烧生成的烟气排出炉外，以保证 燃烧的正常进行。
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2.锅护通风方式：(自然通风和机械通风两种)
（1）自然通风是利用烟囱进行通风，即利用烟 囱中热烟气和外 界冷空气之间的密度差所产生的自生通风力(抽力或自拔力)进 行通风。
• 煤粉炉燃烧设备组成：点火装置、煤粉燃烧器、炉膛
• 见视频。
（1）煤粉燃烧器作用：将携带煤粉的一次风和助燃的二次风 送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤粉迅速稳定地着 火；同时使煤粉和空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完 全燃烧的目的。
（2）锅炉点火装置：主要用于锅炉启动时点燃主燃烧器的煤 粉气流；当锅炉低负荷运行或燃用劣质煤时，可以用点火 装置来稳定燃烧或作为辅助燃烧设备。
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电厂全貌
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发 电 方 式
电能
核能发电 火力发电 水力发电 其它形式发电
机械能
蒸汽热能
燃料化学能
发电机
汽轮机 火力发电厂三大主机
锅炉
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电厂锅炉概述
• 锅炉是火力发电厂的三大主机之一 • 锅炉设备是火力发电厂的两大设备之一 * 锅炉设备的作用： 一、是燃料高效率燃烧 二、加热给水，生产出一定数
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•直流燃烧器
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•旋流燃烧器-1
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燃烧器喉口
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•旋流燃烧器-2
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左侧墙
右侧墙
燃尽风口
燃烧器
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•旋流燃烧器-3
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3.锅炉点火装置：
• 主要用于锅炉启动时点燃主燃烧器的煤粉气流；当 锅炉低负荷运行或燃用劣质煤时，可以用点火装置 来稳定燃烧或作为辅助燃烧设备
平衡通风：亦称强制通风
• 除利用烟囱外，在锅炉风、烟系统中同时装设送风机和引风机。 送风机负责把风送进炉膛，引风机负责把炉膛的烟气排出炉外， 由于炉膛内保持的压力略低于外界的大气压力，故称平衡通风。
• 一般在炉膛出口处保持20一60Pa的负压力。
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平衡通风优点：处于合理的负压下运行，因此锅炉房的安全 及卫生条件较好，而且锅炉漏风量较少，是目前电厂锅炉 应用较为普遍的一种通风方式。
• 对于没有后屏的 中小容量锅炉， 炉膛出口指凝渣 管进口。
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•锅炉排烟位置指的是锅炉最后一 级受热面烟气出口位置。（一般是 空气预热器出口） •锅炉排烟温度一般为110-150℃ （多为130-150 ℃），主要考虑排 烟热损失和尾部受热面的低温腐蚀 综合影响。
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第三节 锅炉系统及布置
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（一）汽包炉汽水系统
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汽包锅炉（高压锅炉为例）
•流程： 省煤器→蒸发设备（汽 包、下降管、水冷壁） →顶棚过热器→低温对 流过热器→屏式过热器 →高温对流过热器
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省煤器（水的加热设备）
作用
• 吸收低温烟气的热量降低排烟温度，提高锅 炉效率，节省燃料。
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下降管 作用：把汽包内的水连续不断地通过下联箱供
给水冷壁。 型式：大口径集中型、小直径分散型。 • 普遍采用大口径集中型，可降低流动阻力。
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轴流式风机
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一次风机
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引风机
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四、煤粉炉(燃烧及)制粉系统流程
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煤粉炉燃烧及制粉系统流程-1
制粉系统任务：
•将送入制粉系统的原煤，磨碎、干燥制成具有一定细度和水分的煤粉；
•在气流输送下，保证气粉混合物以合适的速度和温度，连续不断地、定量
• 汽包炉蒸发设备由汽包、下降管、水冷壁、联箱和连 接管组成；
• 直流锅炉蒸发设备即水冷壁。
③蒸汽过热设备—过热器、再热器
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（2）炉：燃烧系统。任务是使燃料在炉内良好燃烧， 放出热量。 燃烧设备（煤粉燃烧器、点火装置、炉膛）、烟道、 空气预热器等组成
2.辅助设备及附件： （1）辅助设备：通风设备、输煤设备、制粉设备、
降管、水冷壁、联箱和连接 管组成； • 直流锅炉蒸发设备即水冷壁。 ③蒸汽过热设备—过热器、再 热器
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高压 锅炉 受热 面布 置图
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1025t/h 亚临界参 数锅炉布 置图
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★1900t/h 超临界锅炉
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• 分典型汽包锅炉（高压锅炉为例）和超临 界直流锅炉（1900T/H超临界锅炉为例）两 种介绍。
• 给水提前预热，减少水在水冷壁内的吸热量。
• 提高温度，减少给水和汽包壁之间的温差， 降低热应力。
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水冷壁 • 作用：吸收炉内辐射热量，将工质蒸发为汽水混合物；
给水设备、除尘除灰设备、烟气脱硫设备。 （2）附件：安全门、水位计、吹灰器、热工仪表等。
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锅 炉 燃 烧 空 间 布 置 图
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锅炉本体实际上就是 炉膛燃烧空间和对流 烟道两部分组成。
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• 布置有后屏受热 面的大容量锅炉， 炉膛出口是指后 屏进口；
0地3.0经8.2燃020烧器的一次风喷口送入炉膛。
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煤粉炉燃烧及制粉系统流程-2
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五、空气预热器 一、空气预热器的作用 • 利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需的空气。 • 作用：
1.进一步降低排烟温度,提高锅炉效率,节省燃料; 2.改善燃料的着火和燃烧条件,同时降低不完全燃烧损失; 3.节约金属,降低造价; 二、空气预热器的种类和结构 • 回转式空气预热器（蓄热式）:烟气和空气交替流过受热面, 热量有烟气传给金属,再由金属传递给空气。 • 管式（传热式）:热量连续不断由烟气传给空气,烟气空气有 各自的通道。
•单纯自然通风仅能克服较 小的流动阻力，电厂锅炉 流动阻力都较大，例如在 一般煤粉炉中，空气侧阻 力约达2500-4000Pa，烟 气侧阻力约2000-3000Pa， 所以电厂锅炉一般都采用 机械通风。
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（2）机械通风是利用风机产生的压力，迫使空气和烟气在风烟系统 中流动进行通风。
锅炉本体实际上就是
锅
炉膛燃烧空间和对流
炉
烟道两部分组成。
空
间
布
置
图
（最后一级受热面烟气出口）
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锅炉排烟温度110-150℃ （130-150 ）
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锅炉整体布置概念：
• 炉膛、对流烟道以及各级受热面之间的相对位置称为锅炉 整体布置。
典 型 的 倒 U 型 布 置 方 式
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• 如图所示为平衡通风时烟、风道系统中各部位的正负压分 布示意图。
• 为减小附近地区的大气污染程度，采用平衡通风时，必须 建造有一定高度的烟囱，以便把烟气排到高空之中。
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问题: 1.锅炉通风的方 式和任务? 2.烟风系统中哪 里的压力最大? 哪里的压力最小? 3.平衡通风方式 中,正常的炉膛出 口负压是多少?
• 目前采用的机械通风方式:正压通风、负压通风和平衡通风。
负压通风：
• 迫使空气和烟气在风道、烟道中流动，除利用烟囱外，还在烟囱 前装设引风机来克服风、烟系统中的全部阻力。由于抽取烟气炉 内形成较高的负压，故称负压通风。
正压通风：
• 除利用烟囱外，在炉前风道上装设送风机来克服风、烟系统中全 部阻力，由于往炉内压送空气而形成较高的正压，故称正压通风。
量和质量的蒸汽，供给汽轮机使用。
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锅炉系统组成：
• 两部分组成：锅炉本体、辅助设备及附件
1.本体：汽水系统（锅）和燃烧系统（炉）组成。
（1）锅：即汽水系统。任务是吸收燃料放出的热量， 使水蒸发并变成具有一定参数的过热蒸汽，供汽轮机 使用。
①水的预热设备—省煤器
②水的蒸发设备（汽化设备）—蒸发设备
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汽包 作用： 1.是加热、蒸发、过热过程的连接枢纽和分界。 2.提高了锅炉蓄热能力，负荷变动时具有一定的缓冲
能力。 3.在汽包内进行汽水分离。 4.对锅水进行化学处理，保证了蒸汽的洁净度。
• 分直流燃烧器和旋流燃烧器两种：
★直流燃烧器：煤粉气流（一次风）、燃烧所需空气（二次风）分 别由互相隔绝的不同喷口以直流射流形式喷进炉膛。直流燃烧器 为多个配合组织火焰。
★旋流燃烧器：旋流燃烧器由一组套装在一起的圆形喷口组成，燃 烧器中装有各种型式的旋流发生器（简称旋流器）。燃烧器中的 一次风喷口在内部，一次风喷口射出的可以是旋转射流，也可以 是直流射流；二次风喷口在外部，二次风喷口出来的是旋转射流， 整个燃烧器射出的射流为旋转射流。 旋流燃烧器独立即可组织 火焰。