锅炉结构及工作原理.docx

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锅炉结构及工作原理

锅炉结构及工作原理

锅炉结构及工作原理锅：

是指锅炉的水汽系统，由汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和省煤器等设备组成。

（1）锅的任务是使水吸热，最后变化成一定参数的过热蒸汽。

其过程是：

给水由给水泵打入省煤器以后逐渐吸热，温度升高到汽包工作压力的沸点，成为饱和水；饱和水在蒸发设备（炉）中继续吸热，在温度不变的情况下蒸发成饱和蒸汽；饱和蒸汽从汽包引入过热器以后逐渐过热到规定温度，成为合格的过热蒸汽，然后到汽轮机做功。

汽包：

汽包俗称锅筒。

蒸汽锅炉的汽包内装的是热水和蒸汽。

汽包具有一定的水容积，与下降管，水冷壁相连接，组成自然水循环系统，同时，汽包又接受省煤器的给水，向过热器输送饱和蒸汽；汽包是加热，蒸发、过热三个过程的分解点。

下降管：

作用是把汽包中的水连续不断地送入下联箱，供给水冷壁，使受热面有足够的循环水量，以保证可靠的运行。

为了保证水循环的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在炉外。

联箱：

又称集箱。

一般是直径较大，两端封闭的圆管，用来连接管子。

起汇集、混合和分配汽水保证各受热面可靠地供水或汇集各受热面的水或汽水混合物的作用。

（位于炉排两侧的下联箱，又称防焦联箱）水冷壁下联箱通常都装有定期排污装置。

水冷壁：

水冷壁布置在燃烧室内四周或部分布置在燃烧室中间。

它由许多上升管组成，以接受辐射传热为主受热面。

作用：

依靠炉膛的高温火焰和烟气对水冷壁的辐射传热，使水（未饱和水或饱和水）加热蒸发成饱和蒸汽，由于炉墙而且又使炉墙不致被烧坏。

所以炉墙温度大为降低，内表面被水冷壁管遮盖，

能防止结渣和熔渣对炉墙的侵蚀；筒化了炉墙的结构，减轻炉墙重量。

水冷壁的形式：

1.光管式2.膜式

过热器：

是蒸汽锅炉的辅助受热面，它的作用是在压力不变的情况下，从汽包中引出饱和蒸汽，再经过加热，使饱和蒸汽成为一定温度的过热蒸汽。

省煤器：

布置在锅炉尾部烟道内，利用烟气的余热加热锅炉给水的设备，其作用就是提高给水温度，降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉的热效率。

减温装置：

保证汽温在规定的范围内。

汽温调节：

1、蒸汽侧调节（采用减温器）2、烟气侧调节（采用摆动式喷燃器）炉炉就是锅炉的燃烧系统，由炉膛、烟道、喷燃器及空气预热器等组成。

工作原理：

送风机将空气送入空气预热器中吸收烟气的热量并送进热风道，然后分成两股：

一股送给制粉系统作为一次风携带煤粉送入喷煤器，另一股作为二次风直接送往喷煤器。

煤粉与一、二次风经喷燃器喷入炉膛集箱燃烧放热，并将热量以辐射方式传给炉膛四周的水冷壁等辐射受热面，燃烧产生的高温烟气则沿烟道流经过热器，省煤器和空气预热器等设备，将热量主要以对流方式传给它们，在传热过程中，烟气温度不断降低，最后由吸风机送入烟囱排入大气。

炉膛：

炉膛是由一个炉墙包围起来的，供燃料燃烧好传热的主体空间，其四周布满水冷壁。

炉膛底部是排灰渣口，固态排渣炉的炉底是由前后水冷壁管弯曲而形成的倾斜的冷灰斗，液态排渣炉的炉底是水平的熔渣池。

炉膛上部是悬挂有屏式过热器，炉膛后上方烟气流出炉膛的通道叫炉膛出口。

空气预热器：

是利用锅炉排烟的热量来加热空气的热交换设备。

它是装在锅炉尾部的垂直烟道中。

煤粉在炉膛燃烧产生的热量，先通过辐射传热被水冷壁吸收，水冷壁的水沸腾，分离出的饱和蒸汽化，产生大量蒸汽进入汽包进行汽水分离（直流炉除外）．

汽进入过热器，通过辐射、对流方式继续吸收炉膛顶部和水平烟道、尾部烟道的烟气热量，并使过热蒸汽达到所要求的工作温度。

发电用锅炉通常还设置有再热器，是用来加热经过高压缸做功后的蒸汽的，再热器出来的再热蒸汽再去中、低压缸继续做功发电。

锅炉的工作原理基本相同。

锅炉的作用是将燃料的化学能转变为热能，并利用热能加热锅内的水使之成为具有足够数量和一定质量（汽温、汽压）的过热蒸汽，供汽轮机使用。

现在火力发电厂的锅炉容量大、参数高、技术复杂、机械化和自动化水平高，所以燃料主要是煤，并且煤在燃烧之前先制成煤粉，然后送入锅炉在炉膛中燃烧放热。

概括地说，锅炉是主要工作过程就燃料的燃烧、热量的传递、水的加热与汽化和蒸汽的过热等。

整个锅炉由锅炉本体和辅助设备两部分组成。

锅炉本体：

锅炉本体是锅炉设备的主要部分，是由“锅”和“炉”两部分组成的。

“锅”是汽水系统，它主要任务是吸引收燃料放出的热量，使水加热、蒸发并最后变成具有一定参数的过热蒸汽。

它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。

（1）省煤器。

位于锅炉尾部垂直烟道，利用烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料。

（2）汽包。

位于锅炉顶部，是一个圆筒形的承压容器，其下是水，上部是汽，它接受省煤器的来水，同时又与下降管、联箱、水冷壁共同组成水循环回路。

水在水冷壁中吸热而生成的汽水混合物汇集于汽包，经汽水分离后向过热器输送饱和蒸汽。

（3）下降管。

是水冷壁的供水管道，其作用是把汽包中的水引入下联箱再分配到各个水冷壁管中。

分小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。

小直径下降管管径小，对水循环不利。

（4）水冷壁下联箱。

联箱主要作用水冷壁或将工质通过联箱通过联箱重新分配到其它管道中。

是将质汇集起来，

下联箱是一根较粗两端封闭的管子，其作用是把下降管与水冷壁连接在一起，以便起到汇集、混合、再分配工质的作用。

（5）水冷壁。

位于炉膛四周，其主要任务是吸收炉内的辐射热，使水蒸发，它是现代锅炉的主要受热面，同时还可以保护炉墙。

（6）过热器。

其作用是将汽包来的饱和蒸汽加热上成具有一定温度的过热蒸汽。

（7）再热器。

其作用是将汽轮机中做过部分功的蒸汽再次进行加热升温，然后再送到汽轮机中继续做功。

“炉”是燃烧系统，它的任务是使燃料在炉内良好的燃烧，放出热量。

它由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙、构架等组成。

（1）炉膛。

是由炉墙和水冷壁转成的供燃料燃烧的，燃料在该空间内呈悬浮状燃烧，释放出大量的热量。

（2）燃烧器。

位于炉膛四角或墙壁上，其作用是把燃料和空气以一定速度喷入炉内，使其在炉内能进行良好的混合以保证燃料及时着火和迅速完全地燃烧。

分直流燃烧器和旋流燃烧器两种基本类型。

（3）空气预热器。

位于锅炉尾部烟道，其作用是利用烟气余热加热燃料燃烧所需要的空气，不仅可以进一步降低排烟温度，而且对于强化炉内燃烧、提高燃烧的经济性、干燥和输送煤粉都是有利的。

锅炉效率可提高2%左右。

分管式和回转式两种。

（4）烟风道。

是由炉墙、部分受热面管道及包墙管等组成的管道，用以引导烟气的流动，并经各个受热面进行热量交换，分为水平烟道和尾部烟道。

辅助设备辅助设备包括通风设备（送、引风机）、燃料运输设备、制粉系统、除灰渣及除尘设备、脱硫设备等。

三、燃煤锅炉的工作过程由原煤仓落下的原煤经给煤机送入磨煤机磨制成煤粉。

在原煤磨制过程中，需要热空气对煤进行加热和干燥，因此外界冷空气通过送风机送入锅炉尾部烟道的空气预热器中，被烟气加热成为热空气进入热风管道。

其中一部分热空气经排粉机送入磨煤机中，对煤进行加热和干燥，同时这部分另一部分热空气直接经燃烧器进入炉膛参与煤粉的空气也是输送煤粉的介质；

燃烧。

从磨煤机排出的煤粉和空气的混合物经燃烧器进入炉膛内燃烧。

煤粉在炉膛内迅速燃烧后放出大量的热量，使炉膛火焰中心的温度具有1500度或更高的温度。

炉膛四周内壁布置有许多的水冷壁管，炉膛顶部布置着顶棚过热器及炉膛上方布置着屏式过热器等受热面。

水冷壁和顶棚过热器等是炉膛的辐射受热面，其内部的工质在吸引炉膛的辐射热的同时，使火焰温度降低，保护炉墙不致被烧坏。

为了防止熔化的灰渣黏结在烟道内的受热面上，烟气向上流动到达炉膛上部出口处时，其温度要低于煤灰的熔点。

高温烟气经炉膛上部出口离开炉膛进入水平烟道，与布置在水平烟道的过热器进行热量交换，然后进入尾部烟道，并与再热器、省煤器、和空气预热器等受热面进行热量交换，使烟气不断放出热量而逐渐冷却下来，使得离开空气预热器的烟气温度通常在110-160度之间。

低温烟气再经过除尘器除去大量的飞灰，最后只有少量的细微灰粒随烟气由引风机送入烟囱排入大气。

煤粉在炉膛中燃烧后所生成的较大灰粒沉降到炉膛底部的冷灰斗中，被冷却凝固落入排渣装置中，形成固定排渣。

由给水泵送向锅炉的给水，经过高压加热器加热后进入省煤器，吸收锅炉尾部烟气的热量后进入汽包，并通过下降管引入水冷壁下联箱再分配给各个水冷壁管。

水在水冷壁中吸收炉膛高温火焰和烟气的辐射热，使部分水蒸发变成饱和蒸汽，从而在水冷壁内形成了汽水混合物。

汽水混合物向上流动并进入汽包，通过汽包中的汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的水继续循环。

旋风分离器由简体、引入管、项帽、溢流环、简底导叶和底板等部件组成。

旋风分离器是一种分离效果很好的汽水分离设备。

其工作原理及工作过程是：

较高流速的汽水混合物，经引入管切向进入简体而产生旋转运动，在离心力的作用下，将水滴抛向筒壁，使汽水初步分离。

分离出来的水通过筒底四周导叶，进入顶帽的波形板间隙中曲饱和蒸汽在筒体内向上流动，流人汽包水容积中。

．

折流动，在离心力和惯性力的作用下，小水滴被抛到波形板上，在附着力作用下形成水膜下流，经简壁流入汽包水容积，使汽水进—步分离，而饱和蒸汽从顶帽上方或四周引入汽包蒸汽空间。

电站锅炉随参数容量的不同，其汽包内部装置也不完全—样，现以高压和超高压锅炉的汽包为例，介绍其内部装置、它们的布置及主要作用。

沿汽包长度在两侧装设若干旋风分离器，每个旋风分离器筒体顶部配置有百页窗（波形板）分离器，它们的主要作用是将由上升管引入的汽水混合物进行汽和水的初步分离。

在汽包内的中上部，水平装没蒸汽清洗孔板，其上有清洁给水层，当蒸汽穿过水层时，便将溶于蒸汽或携带的部分盐分转溶于水中，以降低蒸汽的含盐。

靠近汽包的顶部设有多孔板，均匀汽包内上升蒸汽流，并将蒸汽中的水分进一步分离出来。

汽包中心线以下150mm左右设有事故放水管口；正常水位线下约200mm处设有连续排污管口，再下面布置加药管。

下降管入口处还装设了十字挡板．以防止下降管口产生漩涡斗造成下降管带汽。

汽包内有哪些汽水分离装置？

其工作原理如何？

答：

汽包内比较常用的汽水分离装置是旋风分离器、波形板分离器（百叶窗）和多孔板。

从水冷壁、对流管束或沸腾式省煤器来的汽水混合物进入汽包内的汇流箱，然后从切向进入旋风分离器。

高速旋转产生的离心力，使汽水混合物中的水滴甩至筒壁，形成水膜，在重力作用下流入汽包水容积。

从旋风分离器顶部波形板分离器出来的蒸汽经汽包蒸汽空间的重力分离后，再次经汽包顶部的波形板分离器分离。

为了防止蒸汽局部流速过高，将波形板分离器的水膜撕破而带水，影响汽水分离效果，在波形板分离器的上部装有多孔板。

利用多孔板产生的阻力，

使蒸汽沿汽包长度均匀的进入过热器。

多孔板上的孔径约为10mm，蒸汽流经多孔板的速度，中压锅炉未8～10m/s，高压炉为6～8m/s，超高压炉为4～6m/s。

除氧器的工作原理：

除氧器是作为驱除锅炉给水中所含的溶解氧的设备，以保护锅炉避免氧腐蚀。

工作原理给水的除氧是电站锅炉或工业锅炉防止腐蚀的主要方法。

在容器中，溶解于水中的气体量是与水面上气体的分压成正比。

采用热力除氧的主法，即用蒸汽来加热给水，提高水的温度，使水面上蒸汽的分压力逐步增加，而溶解气体的分压力则渐渐降低，溶解于水中的气体就不断逸出，当水被加热至相应压力下的沸腾温度时，水面上全都是水蒸汽，溶解气体的分压力为零，水不再具有溶解气体的能力，亦即溶解于水中的气体，包括氧气均可被除去。

除氧的效果一方面决定于是否把给水加至相应压力下的沸腾温度，另一方面决定于溶解气体的排除速度，这个速度与水和蒸汽的接触表面积的大小有很大的关系。

除氧器的主要作用是除去锅炉给水中的氧气和其它不凝结气体，以保证给水的品质。

若水中溶解氧气，就会使与水接触的金属被腐蚀，同时在热交换器中若有气体聚积，将使传热的热阻增加，降低设备的传热效果。

因此水中溶解有任何气体都是不利的，尤其是氧气，它将直接威胁设备的安全运行。

在火电厂采用热力除氧，除氧器本身又是给水回热系统中的一个混合式加热器，同时高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的高压疏水、排汽等均可汇入除氧器加以利用，减少发电厂的汽水损失。

一、无头除氧器工作原理来自低压加热器的主凝结水（含补充水）经进水调节阀调节后，进入除氧器，与其他各路疏水在除氧器内混合，经喷头或多孔管喷出，形成伞状水膜，与由下而上的加热蒸汽进行混合式传热和传质，给水迅速达到工作压力下的饱和温度。

此时，从水中析达到除氧的目的。

水中的大部份溶氧及其他气体基本上被解析出来，

出的溶氧及其他气体则不断地从除氧器顶部的排汽管随余汽排出器外。

进入除氧器的高加疏水也将有一部分水闪蒸汽化作为加热汽源，所有的加热蒸汽在放出热量后被冷凝为凝结水，与除氧水混合后一起向下经出水口流出。

为了使除氧器内的水温保持在工作压力下的饱和温度，可通过再沸管引入加热蒸汽至除氧器内。

除氧水则由出水管经给水泵升压后进入高压加热器。

二、除氧设备技术参数本公司除氧器设备为东方锅炉厂有限责任公司制造，除氧器的型式为：

无头卧式，型号为：

YC2010。

主要技术参数如下：

设计出力2010t/h、最大出力2110t/h，设计压力为1.33MPa、设计温度为：

376℃滑压运行范围0.15～1.012MPa。

三、除氧设备的结构1、除氧器结构本除氧器为卧式双封头、喷头、再热沸腾管结构。

外直径为3850mm，总长约31800mm，总高5660mm。

外壳封头壁厚为28mm，筒身壁厚为25mm，材质均为16MnR。

左、右封头上装设有DN600的人孔，供检修除氧器内件用。

筒身顶上设有DN250的安全阀二只及其它接口。

内件主要由混合水室，喷头，再热沸腾管，及下水管等组成。

除氧器设三个支座，两端滚动，中间限位。

相邻两支座间距为10000mm，筒体下方装设了防涡流装置的出水口三个及放水口等，筒身上还装设有单室平衡容器，就地磁翻板水位计，就地温度计，压力表等配套附件。

在除氧系统上还装配有进水调节阀，进汽调节阀，溢流电动调节阀等。

除氧器共布置有两只进口喷头（流量为1200t/h，由荷兰STORK公司进口），由于喷头弧形圆盘的调节作用，当机组负荷大时，喷头内外压差增大，弧形圆盘开度亦增大，流量随之增大。

当机组负荷小时，喷头压差降低，弧形圆盘开度亦减少，流量随之减少。

使喷出的水膜始终保持稳定的形态，以适应机组滑压运行。

四、除氧设备的启动1、启动前的检查

（1）确认真空泵启动许可条件均满足，汽轮机轴画面上启动真空泵运行，检查真DCS）从2（封汽已投运，轴封压力正常。

．

空泵进口负压应逐渐增大，入口气动阀自动打开。

（3）检查真空泵电动机启动电流和返回时间正常、轴承振动、气水分离器水位和排气正常。

（4）检查板式热交换器工作正常，真空泵入口密封水温度正常。

（5）按同样步骤，依次启动另外两台真空泵。

（6）当机组真空正常后，根据情况停用一台真空泵作备用。

（7）启动真空系统可以用真空泵启动功能组投入。

2、除氧器的投入步骤

（1）确认除氧器启动排气电动门、连续排气旁路门在开启位置。

（2）当凝结水系统冲洗合格后，开启除氧器冲洗放水门，除氧器上水冲洗。

（3）除氧器水质合格后，将水位降至-900mm，关闭除氧器冲洗放水门。

（4）投除氧器辅汽加热，开启辅汽至除氧器调门前后隔离门，缓慢开启辅汽至除氧器压力调节阀，控制除氧器给水温升率不大于4.26℃/min，加热过程中注意除氧器振动情况，如振动大时，应减缓加热速度。

（5）除氧器投加热过程中，继续用凝结水泵将除氧器上水至正常水位。

（6）当除氧器水温达到100℃以后，关闭启动排气电动门，将辅汽至除氧器压力调节阀投入自动，检查除氧器温升率不大于4.26℃/min，除氧器压力逐渐上升到0.147MPa。

（7）辅汽加热过程中，应控制除氧器水位，如凝汽器未建立真空，禁止开启溢流、放水至凝汽器电动阀。

（8）凝结水系统启动后，根据需要，除氧器水位调节投自动。

（9）当四抽压力达到0.147MPa，检查除氧器压力、水位正常，开启四段抽汽至除氧器电动阀，除氧器由辅汽切至四抽供汽，辅汽至除氧器压力调节阀关闭，除氧器由定压运行变为滑压运行。

（10）当四段抽汽电动阀后逆止阀已开后，应检查四段抽汽至除氧器电动阀前气动疏水阀关闭。

（11）根据给水含氧量调节除氧器的连续排气电动门。

3、除氧器的停运

（1）当负荷小于20％额定负荷时，除氧器由四抽切换为辅汽加热，维持0.147MPa定压运行。

（2））除氧器若3（当机组停止运行后，根据具体情况决定是否停止除氧器上水。

．

停运两个月以上，应采用充氮保护，切断一切汽源、水源，放尽水箱余水，关闭放水阀，全面隔离后开启充氮总门和隔离门，对除氧器充氮并维持一定压力。

五、除氧设备的正常运行

（1）当机组正常运行后，关闭除氧器顶部排汽管路上的二只电动截止阀，排汽经节流孔板排出。

（2）汽轮机甩负荷时，当机组进入除氧设备的抽汽压力小于0.15MPa时应自动关闭抽汽门，紧急打开备用汽源并投自动压力调节使除氧设备维持在0.15MPa压力下定压运行。

当给水泵停运时关闭备用汽源，关闭进、出水阀门，除氧设备进入停运状态。

（3）除氧设备在正常运行情况下如发现出水含氧量不合格时，可适当开大排气阀开度。

（4）

运行中应经常监督水位，使之应保持在正常水位值，当水位过高或过低时自动水位调节器应该动作，如发生故障应及时处理。

（5）正常运行时，各种阀门、水位表、压力表、温度计等应该齐全，灵敏和可靠，并应经常检查。

（6）按运行规程要求定时检测并记录除氧设备运行压力、温度、水位、出水含氧量和出力等参数。

[size=+0]六、除氧器联锁保护

（1）当除氧器水位升高到高Ⅰ值时，报警。

（2）当除氧器水位升高到高Ⅱ值时，联锁开启除氧器溢放水至凝汽器电动门。

（3）当除氧器水位升高到高Ⅲ值时，联开#3高加危急疏水调节门、联关四段抽汽至除氧器电动门和四抽逆止门1、2及4抽电动总门。

七、加热汽源的调节当机组采用滑压运行时，作加热汽源的汽机四段抽汽至除氧器管道上不装设调节阀，除氧器内工作压力随四段抽汽压变化而相应变化。

此时，调节阀装设在备用汽源至除氧器的管道上。

若四段抽汽压力降至0.147MPa时，除氧器汽源应自动切换至辅助汽源，此时，除氧器作定压运行。

压力信号由装在除氧器上信号管发出，再通过电子仪表控制进汽调节阀，当机组负荷上升，四段抽汽压力回升到0.147Mpa时，辅助汽源亦应自动切换至四段抽汽。

当机压力信号由除氧器发出，再调节阀装设在加热蒸汽汽源前，组作定压运行时，

通过电子仪表控制进汽调节阀。

压力信号亦引至集控室压力表，供运行人员监视用。

[size=+0]八、除氧设备的停运保护除氧设备若停运在一周以内者，可以稍开备用汽源并关闭其它各种汽、水进出阀，进行热态保护，内部压力可维持在0.02MPa。

当设备较长时间停运（一周以上）时，应放净内部积水进行充氮保护，维护充氮压力0.02MPa，或采用其它保护措施（如放防防腐剂等），以防除氧器内壁受氧气或其它有害气体的侵蚀。

除氧器（作用）用它来除去锅炉给水中的氧气及其它气体,保证给水的品质,同时除氧器本身又是给水回热系统中的一个混合式加热器,起了加热给水、提高给水温度作用。

2、除氧器工作原理：

（膜式除氧器）膜式除氧器应用了射流和旋转技术，并采用了比表面积很大的填料—液汽网盒。

除氧器总体设计成两级除氧结构。

第一级：

除氧装置由起膜装置和淋水箅子所组成。

汽轮机的凝结水和化学补充水以及其它低于饱和温度下的各种疏水都进入起膜装置的水室中混合，混合后的水经过固定在上、下管板上的起膜喷管的喷孔以射流方式在起膜喷管的内壁上形成高速向下旋转的水膜。

向下流动的水膜与上升的加热蒸汽接触后产生强烈的热交换过程，当旋转的水膜流出起膜管时，水温基本上接近了饱和温度，水中的溶解氧将被除掉90%—95%。

水膜流出起膜管后形成椎形裙体，并在重力和蒸汽流的作用下被冲破而形成水滴，降落在淋水箅子上。

淋水箅子由五层30㎜×30㎜等边角钢构成，除氧水经过各层箅子同蒸汽进一步的进行热交换，同时也为除氧水进入液体网填料盒进行均匀分配。

液汽网填料盒是除氧器第二级除氧装置。

液汽网填料盒根据实际情况设计成单层或双层。

液汽网是一种新型高效填料，它是由不锈钢扁丝（0.1㎜×0.4㎜）以Ω形编织成的网套，把液体网按其自然状态盘成圆盘，圆盘直径相当于液汽网盒框体的内径，在圆盘的除氧水经过液汽网盒使钢筋将其固装在液汽网的框体内，14Φ上下用扁钢和

汽水更加充分接触，可将水中溶解最大限度地高析出来，这一除氧过程保证了除氧器在变工况运行时的适应性能和稳定性能