1、鍋爐設(shè)備,第五講 鍋爐汽水系統(tǒng),汽水系統(tǒng)的組成,預(yù)熱,蒸發(fā),過熱,第一部分省煤器,一、省煤器的作用和分類,省煤器是利用鍋爐尾部煙氣熱量加熱鍋爐給水的熱交換設(shè)備。省煤器是汽水系統(tǒng)中的承壓部件，其主要作用是： 1）節(jié)省燃料。 2）降低了鍋爐造價(jià)。 3）改善了汽包的工作條件，延長其使用壽命。,二、省煤器的結(jié)構(gòu)和工作原理,（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理,鋼管省煤器是由許多并列的蛇形管和進(jìn)出口聯(lián)箱組成。 其工作原理是：煙氣在管外自上而下橫向沖刷管束，將熱量傳遞給管壁；水在管內(nèi)自下而上流動(dòng)，吸收管壁放出的熱量，使水的溫度升高。這種方式既可以形成逆流傳熱，節(jié)約金屬用量；也便于疏水和排氣，以減輕腐蝕；另外，煙氣自上

2、而下流動(dòng)，還有利于吹灰。,（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理,光管省煤器,H型省煤器,肋片式省煤器,鰭片管省煤器,膜式省煤器,（二）省煤器的管束布置方式,1、按蛇形管的排列方式分： （1）順列布置： 橫向節(jié)距大，渦流少，煙氣阻力小，管子磨損較輕，但積灰嚴(yán)重。 （2）錯(cuò)列布置： 傳熱效果比順列布置好，煙氣阻力大，管子磨損較嚴(yán)重，但積灰較輕。,錯(cuò)列布置,順列布置,（二）省煤器的管束布置方式,2、按蛇形管在煙道中的放置方式分： （1）縱向布置：蛇形管垂直于后墻。 （2）橫向布置：蛇形管平行于后墻。,（二）省煤器的管束布置方式,縱橫向布置的特點(diǎn)： 縱向布置特點(diǎn)：管子較短，支吊比較簡單；平行工作的管子數(shù)目較多，因

3、而水的流速較低。但全部蛇形管嚴(yán)重局部磨損，檢修工作量大。多用于大容量的鍋爐。 橫向布置特點(diǎn)：蛇形管排數(shù)少，管內(nèi)水速較高；能減輕飛灰磨損，防護(hù)維修較簡便。,（三）省煤器的支吊方式,（1）支承式 一般將固定管排的管子卡架在支承梁上，支承梁布置在煙道內(nèi)，內(nèi)心是空心的，一般通入冷卻風(fēng)，防止支承梁受熱變形。,（三）省煤器的支吊方式,（1）支承式 支承式結(jié)構(gòu)簡單，換管、倒排較為方便。但處于煙道內(nèi)，阻礙煙氣流動(dòng)，使管卡附近煙氣流速加快，造成局部省煤器管子磨損加劇，另外，還需布置冷卻風(fēng)道來冷卻支承梁，支承梁體積較大，易積灰。,（三）省煤器的支吊方式,（2）懸吊管式結(jié)構(gòu) 省煤器的管卡是掛在懸吊管上的，由于管排同

4、懸吊管固定在一起，結(jié)構(gòu)較緊湊、復(fù)雜，因此倒排、換管都較為復(fù)雜，檢修難度大。,（三）省煤器的支吊方式,一般懸吊管式省煤器采用用順列布置，節(jié)距較大，煙氣阻力小，所以其磨損程度要小得多。 采用懸吊管式結(jié)構(gòu)的省煤器，其入口聯(lián)箱一般布置在煙道內(nèi)，懸吊管一般采用水冷結(jié)構(gòu)，有的兼作省煤器的出水管。,（四）省煤器引出管與汽包的連接,為避免在汽包壁上因溫差熱應(yīng)力或金屬熱疲勞使汽包產(chǎn)生裂紋，在省煤器引出管與汽包連接處加套管，防止汽包壁的損傷。,三、省煤器的啟動(dòng)保護(hù),原因：省煤器起動(dòng)時(shí)，常是間斷給水，省煤器中的水處于停滯狀態(tài)。易造成管壁超溫?zé)龎摹?一般保護(hù)方法是在省煤器進(jìn)口與汽包下部之間裝有不受熱的再循環(huán)管?；蚴窃?/p>

5、省煤器出口與除氧器之間裝有一根帶閥門的再循環(huán)管。,第二部分自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面,一、蒸發(fā)設(shè)備的作用及組成,作用：吸收燃料放出的熱量，使水受熱汽化變成飽和蒸汽。 組成：汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱及一些管道組成。 鍋爐蒸發(fā)的水循環(huán)回路：水從汽包下降管下聯(lián)箱水冷壁 汽水混合物上聯(lián)箱回汽包。,二、汽包,1、汽包的作用 是加熱、蒸發(fā)、過熱的連接樞紐。 可以緩沖汽壓變化造成的影響。 可以保證蒸汽的品質(zhì)。 可以保證鍋爐的運(yùn)行安全。 2汽包的結(jié)構(gòu) 16001800mm L 1426m,三、下降管,下降管的鋼材一般采用20號碳鋼。 下降管有小直徑分散下降管和大直徑集中下降管兩種。 小直徑下降管，管徑小，根數(shù)多

6、，故下降管阻力較大，對水循環(huán)不利。 大型鍋爐一般采用大直徑集中下降管。,四、聯(lián)箱,現(xiàn)代鍋爐都采用圓形聯(lián)箱，實(shí)際上是直徑較大、兩端封閉的圓管，可用來連接兩部分相同或不同管數(shù)和管徑的管子，起匯集、混合和分配工質(zhì)的作用。圓形聯(lián)箱通常用軋制的無縫鋼管兩端焊上弧形封頭或平封頭制成。 聯(lián)箱一般布置在爐外不受熱，其材料常用20號碳鋼。,五、水冷壁,1、作用: 吸收爐膛輻射熱量，使水部分蒸發(fā)成飽和蒸汽。 保護(hù)爐墻，簡化爐墻結(jié)構(gòu)，還可防止?fàn)t墻結(jié)渣。 節(jié)省金屬，降低鍋爐造價(jià)。,2、主要結(jié)構(gòu)型式,（1）光管水冷 壁：由普通無縫鋼管焊制而成。 （2）銷釘水冷壁 （3）膜式水冷壁 光管焊扁鋼結(jié)構(gòu)，鰭片管焊扁鋼結(jié)構(gòu)。它得

7、到了廣泛的應(yīng)用。 優(yōu)點(diǎn)：能充分保護(hù)爐墻，良好的氣密性，可節(jié)省鋼材，簡化爐墻結(jié)構(gòu)，便于組裝和安裝。同時(shí)可制成雙面水冷壁，兩面受熱。 （4）內(nèi)螺紋水冷壁 亞臨界鍋爐，熱負(fù)荷高，易發(fā)生膜態(tài)沸騰，采用內(nèi)螺紋管可以破壞膜態(tài)沸騰，冷卻效果好。,3、后水冷壁結(jié)構(gòu)（凝渣管） 后水冷壁采用了折焰角結(jié)構(gòu)，部分管子彎成折焰角，也有全部彎成折焰角。,水冷壁流程,第三部分直流鍋爐水冷壁,垂直水冷壁 + 內(nèi)螺紋管,螺旋水冷壁 + 內(nèi)螺紋管,負(fù)荷變化和煤種變化適應(yīng)性對比,爐膛水冷壁型式,節(jié)流圈為針對鍋爐某一負(fù)荷、某一煤種而設(shè)計(jì)。由于節(jié)流圈的固有特性，對所有負(fù)荷進(jìn)行流量合理分配、調(diào)節(jié)較為困難；機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間，節(jié)流圈將不可避

8、免地結(jié)垢，偏離設(shè)計(jì)值。對煤種變化、爐膛結(jié)渣等所引起的爐膛熱負(fù)荷變化適應(yīng)性較差。,采用較高質(zhì)量流速設(shè)計(jì)，且進(jìn)口不需裝設(shè)節(jié)流圈，螺旋管圈水冷壁的傳熱、流量分配和介質(zhì)出口溫度等不會受到燃燒器、磨煤機(jī)切換等工況的影響 。對煤種變化、爐膛結(jié)渣以及機(jī)組負(fù)荷變化所引起的吸熱量的變化適應(yīng)性好，變負(fù)荷、變壓運(yùn)行能力強(qiáng),1.螺旋管圈水冷壁,對于超臨界變壓運(yùn)行鍋爐，螺旋管圈水冷壁是首先應(yīng)用于超臨界變壓運(yùn)行鍋爐的水冷壁型式。 爐膛水冷壁采用螺旋管圈垂直管圈方式【即下部爐膛的水冷壁采用螺旋管圈（內(nèi)螺紋管），上部爐膛的水冷壁為垂直】，保證質(zhì)量流速符合要求。 水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁 水冷壁采用一次中間混合聯(lián)箱來實(shí)現(xiàn)螺

9、旋管至垂直水冷壁管的過渡,2.過渡段水冷壁,螺旋水冷壁前墻、兩側(cè)墻出口管全部抽出爐外 后墻出口管則是4抽1根管子直接上升成為垂直水冷壁后墻凝渣管，另3根抽出到爐外 抽出爐外的所有管子均進(jìn)入24根螺旋水冷壁出口集箱，由22根連接管從螺旋水冷壁出口集箱引入位于鍋爐左右兩側(cè)的兩個(gè)混合集箱（444.595，SA335P12）混合后，再通過22根連接管從混合集箱引入到24根垂直水冷壁進(jìn)口集箱，然后由垂直水冷壁進(jìn)口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管與螺旋管的管數(shù)比為3：1。 這種結(jié)構(gòu)的過渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷載平穩(wěn)地傳遞到上部水冷壁。,鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng),給水控制閥,鍋爐給水泵,除氧器,疏水?dāng)U容器

10、,冷凝水凈化器,冷凝水泵,高加,省煤器,水 冷 壁,儲水罐,啟動(dòng)分離器,水位控制閥,啟動(dòng)排污,低溫過熱器,屏式過熱器,高溫過熱器,高溫再熱器,高壓缸,中壓缸,低壓缸,冷凝器,高壓旁路閥,疏水閥,噴水,噴水,低壓旁路閥,HP,IP,低溫再熱器,噴水,噴水,L,P,噴水,啟動(dòng)循環(huán)泵,再循環(huán)管路水位控制閥,低加,第四部分 過熱器和再熱器,一、過熱器和再熱器的作用與工作特點(diǎn),（一）過熱器和再熱器的作用 過熱器：將飽和蒸汽加熱成具有一定過熱度的過熱蒸汽。 再熱器：將汽輪機(jī)高壓缸排汽加熱成具有一定溫度的再熱蒸汽。 （二）過熱器和再熱器的工作特點(diǎn) 1工質(zhì)溫度高、傳熱性能差，處于高溫?zé)煔舛?，金屬壁溫高，達(dá)到金

11、屬使用極限。 2再熱器受熱面工作條件更差 （1）中壓蒸汽放熱系數(shù)比高壓蒸汽?。?/5），導(dǎo)致管壁金屬溫度高； （2）中壓蒸汽比熱小，對熱偏差更加敏感； （3）阻力損失要求嚴(yán)格； （4）啟動(dòng)中及汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)的保護(hù)問題； 3鍋爐參數(shù)提高，容量增大，鍋爐各受熱面數(shù)量和位置發(fā)生變化，過熱受熱面向爐膛移動(dòng)（輻射式過熱器），工作條件更差； 4設(shè)計(jì)或運(yùn)行不當(dāng)，很容易引起受熱面金屬超溫，長期超溫會造成爆管，工質(zhì)泄漏，停機(jī)，是鍋爐故障最多的部件之一。,二、過熱器與再熱器的型式和結(jié)構(gòu),再熱器與過熱器的結(jié)構(gòu)相似，故重點(diǎn)介紹過熱器。 過熱器構(gòu)成：聯(lián)箱與并列的受熱面管組連接構(gòu)成。,二、過熱器與再熱器的型式和結(jié)構(gòu),過熱

12、器分類： （1）根據(jù)傳熱方式分： 對流、輻射和半輻射式。 （2）根據(jù)煙氣與管內(nèi)蒸汽的相對流動(dòng)方向分： 逆流、順流和混合流。 （3）根據(jù)對流受熱面的放置方式分：立式、臥式。 （4）根據(jù)管子排列方式分：順列、錯(cuò)列。 （5）根據(jù)管圈數(shù)分：單管圈、雙管圈、多管圈。 （6）根據(jù)結(jié)構(gòu)分： 屏式過熱器、壁式過熱器、對流過熱器。,（一）對流式過熱器,對流過熱器布置在對流煙道中，以對流傳熱為主，吸收煙氣的熱量。它由進(jìn)出口聯(lián)箱，及許多并列的蛇形管組成， 蛇形管與聯(lián)箱之間通過焊接連接。聯(lián)箱一般布置在爐墻外，并進(jìn)行保溫以減小散熱損失。煙氣在管外橫向沖刷蛇形管，并將熱量傳給管壁；蒸汽在蛇形管內(nèi)縱向流動(dòng)，吸收管壁傳入的熱

13、量。 對流過熱器區(qū)的煙氣流速受傳熱性能、飛灰磨損和受熱面積灰等諸多因素制約，煙氣流速高，則傳熱性能好，受熱面積灰輕，但管子磨損嚴(yán)重；反之，煙氣流速低，則管子磨損輕，但傳熱性能降低和受熱面容易積灰。,正在吊裝的低溫對流過熱器,高溫過熱器（冷段）,按煙氣與管內(nèi)蒸汽的相對流動(dòng)方向，對流過熱器可分為順流、逆流、雙逆流和混合流等四種布置方式，如上圖所示。,（二）輻射式過熱器,輻射過熱器是指布置在爐膛內(nèi)部，以吸收爐膛輻射熱為主的過熱器。根據(jù)布置方式分屏式過熱器、墻式過熱器和頂棚過熱器等三種形式。 1）屏式過熱器由進(jìn)出口聯(lián)箱和管屏組成，做成一片一片“屏風(fēng)”形式的受熱面，管屏沿爐寬相互平行地懸掛在爐膛上部靠近

14、前墻處（所以又稱為前屏過熱器。 聯(lián)箱布置在爐頂外，整個(gè)屏通過聯(lián)露吊掛在爐頂鋼架上， 屏式過熱器對爐膛上升的煙氣能起到分隔和均流的作用，故也有的稱之為分隔屏或大屏?，F(xiàn)代大型鍋爐的前屏過熱器屏的片數(shù)一般較少，故屏間橫向節(jié)距大（25003500mm）。,組裝好的屏式過熱器,3）頂棚過熱器布置在爐膛頂部，一般采用膜式受熱面結(jié)構(gòu)。由于它處于爐膛頂部。熱負(fù)荷較小，故吸熱量較少。采用頂棚過熱器的目的主要是用來構(gòu)成輕型平爐頂，即在頂棚上直接敷設(shè)保溫材料而構(gòu)成爐頂，使?fàn)t頂結(jié)構(gòu)簡化。,（三）半輻射式過熱器,半輻射過熱器布置在爐膛出口處，它既接受爐膛的輻射熱量，又吸收煙氣對流熱。半輻射過熱器也采用掛屏形式，又稱后屏

15、過熱器。 半輻射過熱器的熱負(fù)荷很高，而且并列各管的結(jié)構(gòu)尺寸和受熱條件相差較大，造成管問壁溫可能相差8090，為保證其安全工作，除了采取與輻射過熱器相類似的安全措施此外，還應(yīng)將煙氣流速控制在56ms 左右。,（四）包覆墻式過熱器,在大型鍋爐的水平煙道、轉(zhuǎn)向室和垂直煙道內(nèi)壁，一般都布置有包覆墻過熱器。由于靠近爐墻處的煙氣溫度和煙氣流速都較低，因此包覆墻過熱器的輻射和對流吸熱量都很少。這樣布置包覆墻過熱器的主要作用便于采用敷管式爐墻、以簡化煙道爐墻的結(jié)構(gòu)和重量，為懸吊結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件；同時(shí)提高了爐墻的嚴(yán)密性。減少了煙道漏風(fēng)。,過熱蒸汽系統(tǒng)流程,三、過熱器的汽溫特性,對流過熱器的汽溫特性是：出口汽溫隨鍋爐負(fù)荷的增大而升高；反之，鍋爐負(fù)荷減小則出口汽溫降低，如圖所示曲線a 。 輻射過熱器的汽溫特性與對流過熱器相反、，即鍋爐負(fù)荷增大時(shí)，出口汽溫降低；反之，鍋爐負(fù)荷減小時(shí)，出口汽溫升高，如圖中曲線 b所示。 對于“輻射一半輻射一對流”組合式過熱器，若配合和布置恰當(dāng)可以獲得比較平穩(wěn)的汽溫特性。其汽溫