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鍋爐工作原理

2003-12-17 09:56:00
        電廠鍋爐是發電廠三大主要設備中重要的能量轉換設備。它的作用是將燃料的化學能轉變為熱能,并利用熱能加熱鍋內的水使之成為具有足夠數量和一定質量(汽溫、汽壓)的過熱蒸汽,供汽輪機使用?,F在火力發電廠的鍋爐容量大、參數高、技術復雜、機械化和自動化水平高,所以燃料主要是煤,并且煤在燃燒之前先制成煤粉,然后送入鍋爐在爐膛中燃燒放熱。概括地說,鍋爐是主要工作過程就燃料的燃燒、熱量的傳遞、水的加熱與汽化和蒸汽的過熱等。


整個鍋爐由鍋爐本體和輔助設備兩部分組成。




鍋爐本體:

        鍋爐本體是鍋爐設備的主要部分,是由“鍋”和“爐”兩部分組成的。“鍋”是汽水系統,它主要任務是吸引收燃料放出的熱量,使水加熱、蒸發并最后變成具有一定參數的過熱蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、聯箱、水冷壁、過熱器和再熱器等設備及其連接管道和閥門組成。

        (1) 省煤器。位于鍋爐尾部垂直煙道,利用煙氣余熱加熱鍋爐給水,降低排煙溫度,提高鍋爐效率,節約燃料。

        (2) 汽包。位于鍋爐頂部,是一個圓筒形的承壓容器,其下是水,上部是汽,它接受省煤器的來水,同時又與下降管、聯箱、水冷壁共同組成水循環回路。水在水冷壁中吸熱而生成的汽水混合物匯集于汽包,經汽水分離后向過熱器輸送飽和蒸汽。

        (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聯箱再分配到各個水冷壁管中。分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,對水循環不利。

        (4) 水冷壁下聯箱。聯箱主要作用是將質匯集起來,或將工質通過聯箱通過聯箱重新分配到其它管道中。水冷壁下聯箱是一根較粗兩端封閉的管子,其作用是把下降管與水冷壁連接在一起,以便起到匯集、混合、再分配工質的作用。

        (5) 水冷壁。位于爐膛四周,其主要任務是吸收爐內的輻射熱,使水蒸發,它是現代鍋爐的主要受熱面,同時還可以保護爐墻。

        (6) 過熱器。其作用是將汽包來的飽和蒸汽加熱上成具有一定溫度的過熱蒸汽。

        (7) 再熱器。其作用是將汽輪機中做過部分功的蒸汽再次進行加熱升溫,然后再送到汽輪機中繼續做功。




        “爐”是燃燒系統,它的任務是使燃料在爐內良好的燃燒,放出熱量。它由爐膛、燃燒器、點火裝置、空氣預熱器、煙風道及爐墻、構架等組成。

        (1) 爐膛。是由爐墻和水冷壁轉成的供燃料燃燒的,燃料在該空間內呈懸浮狀燃燒,釋放出大量的熱量。

        (2) 燃燒器。位于爐膛四角或墻壁上,其作用是把燃料和空氣以一定速度噴入爐內,使其在爐內能進行良好的混合以保證燃料及時著火和迅速完全地燃燒。分直流燃燒器和旋流燃燒器兩種基本類型。




(3)          空氣預熱器。位于鍋爐尾部煙道,其作用是利用煙氣余熱加熱燃料燃燒所需要的空氣,不僅可以進一步降低排煙溫度,而且對于強化爐內燃燒、提高燃燒的經濟性、干燥和輸送煤粉都是有利的。鍋爐效率可提高2%左右。分管式和回轉式兩種。

(4)          煙風道。是由爐墻、部分受熱面管道及包墻管等組成的管道,用以引導煙氣的流動,并經各個受熱面進行熱量交換,分為水平煙道和尾部煙道。

輔助設備
輔助設備包括通風設備(送、引風機)、燃料運輸設備、制粉系統、除灰渣及除塵設備、脫硫設備等。


三、電廠鍋爐的工作過程

由原煤倉落下的原煤經給煤機送入磨煤機磨制成煤粉。在原煤磨制過程中,需要熱空氣對煤進行加熱和干燥,因此外界冷空氣通過送風機送入鍋爐尾部煙道的空氣預熱器中,被煙氣加熱成為熱空氣進入熱風管道。其中一部分熱空氣經排粉機送入磨煤機中,對煤進行加熱和干燥,同時這部分空氣也是輸送煤粉的介質;另一部分熱空氣直接經燃燒器進入爐膛參與煤粉的燃燒。從磨煤機排出的煤粉和空氣的混合物經燃燒器進入爐膛內燃燒。


煤粉在爐膛內迅速燃燒后放出大量的熱量,使爐膛火焰中心的溫度具有1500度或更高的溫度。爐膛四周內壁布置有許多的水冷壁管,爐膛頂部布置著頂棚過熱器及爐膛上方布置著屏式過熱器等受熱面。水冷壁和頂棚過熱器等是爐膛的輻射受熱面,其內部的工質在吸引爐膛的輻射熱的同時,使火焰溫度降低,保護爐墻不致被燒壞。為了防止熔化的灰渣黏結在煙道內的受熱面上,煙氣向上流動到達爐膛上部出口處時,其溫度要低于煤灰的熔點。


高溫煙氣經爐膛上部出口離開爐膛進入水平煙道,與布置在水平煙道的過熱器進行熱量交換,然后進入尾部煙道,并與再熱器、省煤器、和空氣預熱器等受熱面進行熱量交換,使煙氣不斷放出熱量而逐漸冷卻下來,使得離開空氣預熱器的煙氣溫度通常在110-160度之間。低溫煙氣再經過除塵器除去大量的飛灰,最后只有少量的細微灰粒隨煙氣由引風機送入煙囪排入大氣。


煤粉在爐膛中燃燒后所生成的較大灰粒沉降到爐膛底部的冷灰斗中,被冷卻凝固落入排渣裝置中,形成固定排渣。


由給水泵送向鍋爐的給水,經過高壓加熱器加熱后進入省煤器,吸收鍋爐尾部煙氣的熱量后進入汽包,并通過下降管引入水冷壁下聯箱再分配給各個水冷壁管。水在水冷壁中吸收爐膛高溫火焰和煙氣的輻射熱,使部分水蒸發變成飽和蒸汽,從而在水冷壁內形成了汽水混合物。汽水混合物向上流動并進入汽包,通過汽包中的汽水分離裝置進行汽水分離,分離出來的水繼續循環。而分離出來的飽和蒸汽經汽包上部的飽和蒸汽引出管送入過熱器進行加熱。最后達到要求的過熱蒸汽通過主蒸汽管道引入汽輪機做功。


對于高參數、大功率機組,為了提高循環熱效率和汽輪機的相對內效率,采用了蒸汽的中間再熱,在汽輪機高壓缸內做完部分功的過熱蒸汽被送回鍋爐的再熱器中進行加熱,然后再送到汽輪機的中低壓缸做功。


四、鍋爐的工藝設計
工藝是關于把原材料加工為產品或生產資料的最經濟的方法和過程的科學,它始終貫穿于企業產品制造的全過程,從原材料的采購、產品的設計、最佳工藝技術的選擇、產品的制造與檢驗到最終產品的交付使用與售后服務。


五、汽包焊接工藝簡介
汽包加工分卷制和壓制兩種方式。卷制是由一塊鋼板卷制成一個筒體,只有一條焊縫。壓制由兩塊鋼板由油壓機壓制而成,有兩條焊縫。

n      分類
n      卷制
n      壓制

縱縫數量
1
2

坡口加工
機械加工或熱切割
機械加工

焊后熱循環
正火結合校圓
退火




六、常見問題總結:

1、遮頁角:是防止煙道短路,可使爐內受熱均勻。

2、內螺紋管:防止膜態沸騰,惡化傳熱。

3、屏式過熱器間隙:防止煙灰凝固,堵塞煙道。

4、風帽:使風均勻進入布風板。

5、壓臨界有汽包,超臨界無汽包。

6、彎管方式:冷彎、熱彎、特殊彎管。

7、汽包:兩進(水冷壁、省煤器)兩出(下降管、過熱蒸汽管)。

 
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