鍋爐汽水系統(tǒng)

1、鍋爐設(shè)備鍋爐設(shè)備第五講 鍋爐汽水系統(tǒng) 汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng) 2直流鍋爐直流鍋爐v直流鍋爐沒有汽包，工質(zhì)一次通過蒸發(fā)部分，即循環(huán)倍率為1。直流鍋爐的另一特點是在省煤器、水冷壁和過熱器之間沒有固定不變的分界點，水在受熱蒸發(fā)面中全部轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，沿工質(zhì)整個行程的流動阻力均由給水泵來克服。3汽水系統(tǒng)的作用v合格的除鹽水，通過給水管道進入鍋爐，吸收燃料燃燒放出的化學(xué)能變成蒸汽。蒸汽繼續(xù)加熱產(chǎn)生勢能在汽輪機內(nèi)再由勢能轉(zhuǎn)換成動能從而做功。4汽水系統(tǒng)主要設(shè)備v省煤器、聯(lián)箱、水冷壁、汽水分離器、連接球體、大氣式擴容器、減溫器、集水箱、頂棚過熱器、包墻過熱器、分隔屏過熱器、末級過熱器、低溫再熱器、高溫再熱器。5省煤器6

2、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。）節(jié)省燃料。 2）吸收排煙余熱，降低排煙溫度，提高鍋爐效率。 3）經(jīng)過省煤器提高了水溫，減小了因溫差而引起的熱應(yīng)力。7二、省煤器的結(jié)構(gòu)和工作原理 8（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理v鋼管省煤器是由許多并列的蛇形管和進出許多并列的蛇形管和進出口聯(lián)箱組成口聯(lián)箱組成。v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，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

3、而下流動，還有利于吹灰。9光管省煤器10H型省煤器11肋片式省煤器12鰭片管省煤器13膜式省煤器14（三）省煤器的支吊方式（2）懸吊管式結(jié)構(gòu)）懸吊管式結(jié)構(gòu)v 省煤器的管卡是掛在懸吊管上的，由于管排同懸吊管固定在一起，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。15四、聯(lián)箱四、聯(lián)箱現(xiàn)代鍋爐都采用圓形聯(lián)箱，實際上是直徑較大、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、起匯集、混合和均勻分配工質(zhì)的作用?；旌虾途鶆蚍峙涔べ|(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。161718水冷壁19水冷壁水冷

4、壁1、作用:v吸收爐膛輻射熱量，使水部分蒸發(fā)成飽和蒸汽。v保護爐墻，簡化爐墻結(jié)構(gòu)，還可防止?fàn)t墻結(jié)渣。v節(jié)省金屬，降低鍋爐造價。20（1）光管水冷）光管水冷 壁壁：由普通無縫鋼管焊制而成。（2）銷釘水冷壁）銷釘水冷壁（3）膜式水冷壁）膜式水冷壁v光管焊扁鋼結(jié)構(gòu)，鰭片管焊扁鋼結(jié)構(gòu)。它得到了廣泛的應(yīng)用。v優(yōu)點：能充分保護爐墻，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。同時可制成雙面水冷壁，兩面受熱。（4）內(nèi)螺紋水冷壁）內(nèi)螺紋水冷壁v亞臨界鍋爐，熱負荷高，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。213、后水冷壁結(jié)構(gòu)v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

5、彎成折焰角。22溫度溫度/壓力壓力/barbar亞臨界超臨界水分子密度與壓力、溫度關(guān)系水分子密度與壓力、溫度關(guān)系23節(jié)流圈為針對鍋爐某一負荷、某一煤種而設(shè)計。由于節(jié)流圈的固有特性，對所有負荷進行流量合理分配、調(diào)節(jié)較為困難；機組運行一段時間，節(jié)流圈將不可避免地結(jié)垢，偏離設(shè)計值。對煤種變化、爐膛結(jié)渣等所引起的爐膛熱負荷變化適應(yīng)性較差。采用較高質(zhì)量流速設(shè)計，且進口不需裝設(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、磨煤機切換等工況的影響 。對煤種變化、爐膛結(jié)渣以及機組負荷變化所引起的吸熱量的變化適應(yīng)性好，變負荷、變壓運行能力強 24螺旋管圈+內(nèi)螺紋管漩渦效果 重力作用管子內(nèi)

6、表面充滿了液體 251.螺旋管圈水冷壁v 對于超臨界變壓運行鍋爐，螺旋管圈水冷壁是首先應(yīng)用于超臨界變壓運行鍋爐的水冷壁型式。v 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。v 水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁v 水冷壁采用一次中間混合聯(lián)箱來實現(xiàn)螺旋管至垂直水冷壁管的過渡2627282.過渡段水冷壁v 螺旋水冷壁前墻、兩側(cè)墻出口管全部抽出爐外v 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v 抽出爐外的所有管子均進入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

7、爐左右兩側(cè)的兩個混合集箱（444.595，SA335P12）混合后，再通過22根連接管從混合集箱引入到24根垂直水冷壁進口集箱，然后由垂直水冷壁進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。v 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。29垂直膜式壁 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 進 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 進 口 集 箱 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 螺旋膜式壁 3031鍋爐啟動系統(tǒng)給水控制閥鍋爐給水泵除氧器疏水?dāng)U容器冷凝水凈化器冷凝水泵高加省煤器水冷壁儲水罐啟動分離器水位控制閥啟動排污低溫過熱器屏式過

8、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HPIP低溫再熱器 噴水 噴水 L P 噴水 啟動循環(huán)泵再循環(huán)管路水位控制閥低加32啟動系統(tǒng)v 啟動系統(tǒng)的功能及組成超臨界直流鍋爐啟動系統(tǒng)的主要功能是建立冷態(tài)、熱態(tài)循環(huán)清洗，建立啟動壓力和啟動流量，以確保水冷壁安全運行：最大可能地回收啟動過程中的工質(zhì)和熱量，提高機組的運行經(jīng)濟性：對蒸汽管道系統(tǒng)暖管。v 啟動系統(tǒng)主要由啟動分離器及其汽側(cè)和水側(cè)的連接管道、閥門等組成，有些啟動系統(tǒng)還帶有啟動循環(huán)泵、熱交換器和疏水?dāng)U容器。v 啟動分離器的功能與自然循環(huán)鍋爐的汽包一樣，起到分離汽和水的作用，但是它只是在鍋爐啟動過程中

9、水冷壁出口工質(zhì)還沒有全部變?yōu)檎羝捌鹱饔?，?dāng)水冷壁出口工質(zhì)全部變?yōu)檎羝鼘⑹シ蛛x作用。33v啟動系統(tǒng)的設(shè)備v汽水分離器、連接球體、610閥、大氣式擴容器、集水箱、疏水泵34610閥v 在鍋爐25BMCR負荷實現(xiàn)干/濕態(tài)轉(zhuǎn)變（循環(huán)轉(zhuǎn)直流）后，才允許鍋爐向上繼續(xù)升溫升壓，否則會將造成361閥后參數(shù)（壓力、溫度、流速）過高而致使361閥后管道出現(xiàn)損傷。v 361閥暖管管路v 指省煤器出口連接管361閥儲水罐的管路，主要目的是對361閥及儲水罐至361閥管道進行暖管，以防止361閥及儲水罐至361閥管道出現(xiàn)熱沖擊對閥門和管道產(chǎn)生疲勞傷害。35大氣式擴容器v將鍋爐的疏放水進行降壓、汽水分離。汽經(jīng)管

10、路排大氣，水經(jīng)集水箱回收水泵回收。36清洗v冷態(tài)清洗v汽水分離器汽水分離器Fe100g/l、結(jié)束清洗。結(jié)束清洗。v熱態(tài)清洗v當(dāng)汽水分離器進口溫度達到當(dāng)汽水分離器進口溫度達到190，手動開啟分手動開啟分離器水位控制閥，開始熱態(tài)清洗，聯(lián)系化學(xué)值班離器水位控制閥，開始熱態(tài)清洗，聯(lián)系化學(xué)值班員取樣化驗分離器出口水質(zhì)。員取樣化驗分離器出口水質(zhì)。v分離器排水分離器排水Fe50g/l、硬度為零時，熱態(tài)清、硬度為零時，熱態(tài)清洗結(jié)束。洗結(jié)束。37v過熱器過熱器v再熱器再熱器38一、過熱器和再熱器的作用與工作特點過熱器和再熱器的作用與工作特點（一）過熱器和再熱器的作用過熱器和再熱器的作用v 過熱器：將飽和蒸汽加熱

11、成具有一定過熱度的過熱蒸汽。v 再熱器：將汽輪機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（二）過熱器和再熱器的工作特點1工質(zhì)溫度高、傳熱性能差，處于高溫?zé)煔舛?，金屬壁溫高，達到金屬使用極工質(zhì)溫度高、傳熱性能差，處于高溫?zé)煔舛危饘俦跍馗?，達到金屬使用極限。限。2再熱器受熱面工作條件更差再熱器受熱面工作條件更差v （1）中壓蒸汽放熱系數(shù)比高壓蒸汽?。ǎ┲袎赫羝艧嵯禂?shù)比高壓蒸汽小（1/5），導(dǎo)致管壁金屬溫度高；），導(dǎo)致管壁金屬溫度高；v （2）中壓蒸汽比熱小，對熱偏差更加敏感；）中壓蒸汽比熱小，對熱偏差更加敏感；v （3）阻力損失要求嚴(yán)格；）阻力損失要求嚴(yán)格；v （

12、4）啟動中及汽輪機甩負荷時的保護問題；）啟動中及汽輪機甩負荷時的保護問題；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（輻射式過熱器），工作條件更差；向爐膛移動（輻射式過熱器），工作條件更差；4設(shè)計或運行不當(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)設(shè)計或運行不當(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，是鍋爐故障最多的部件之一。泄漏，停機，是鍋爐故障最多的部件之一。39二、過熱器與再熱器的型式和結(jié)構(gòu)v再熱器與過熱器的結(jié)構(gòu)相似，故重點介紹過熱器。v過熱器構(gòu)成：聯(lián)箱

13、聯(lián)箱與并列的受熱面管并列的受熱面管組組連接構(gòu)成。40二、過熱器與再熱器的型式和結(jié)構(gòu)過熱器分類：過熱器分類： （1）根據(jù)傳熱方式分： 對流、輻射和半輻射式。對流、輻射和半輻射式。（2）根據(jù)煙氣與管內(nèi)蒸汽的相對流動方向分： 逆流、順流和混合流。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、末級過熱器、對流過熱器。屏式過熱器、末級過熱器、對流過熱器。41（一）對流式過熱器 v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。它由進出口聯(lián)箱，及許多并列的蛇形管

14、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，吸收管壁傳入的熱量。v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。42高溫過熱器43v 按煙氣與管內(nèi)蒸汽的相對流動方向，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。44（二）輻射式過熱器 v 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

15、、墻式過熱器和頂棚過熱器等三種形式。v 1）屏式過熱器由進出口聯(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前墻處（所以又稱為前屏過熱器。v 聯(lián)箱布置在爐頂外，整個屏通過聯(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）。45組裝好的屏式過熱器46v 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

16、構(gòu)成爐頂，使?fàn)t頂結(jié)構(gòu)簡化。47（三）半輻射式過熱器 v 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，又稱后屏過熱器。v 半輻射過熱器的熱負荷很高，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。48（四）包覆墻式過熱器v 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、

17、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；同時提高了爐墻的嚴(yán)密性。減少了煙道漏風(fēng)。4950三、過熱器的汽溫特性v 對流過熱器的汽溫特性對流過熱器的汽溫特性是：出口汽溫隨鍋爐負荷的增大而升高；反之，鍋爐負荷減小則出口汽溫降低，如圖所示曲線a。v 輻射過熱器的汽溫特性輻射過熱器的汽溫特性與對流過熱器相反、，即鍋爐負荷增大時，出口汽溫降低；反之，鍋爐負荷減小時，出口汽溫升高，如圖中曲線b所示。v 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。其汽溫特性與半輻射過熱器相似。51再熱器v作用為了提高大型發(fā)電機組循環(huán)熱效率，廣泛采用中間再熱循環(huán)。從鍋爐過熱器出來的主蒸汽在汽輪機高壓缸作功后，送到再熱器中再加熱以提高溫度，然后送入汽輪機中壓缸繼續(xù)膨脹作功，稱為一次中間再熱循環(huán)，可相對提高循環(huán)效率4552v結(jié)構(gòu)和類型再熱器由管子和集箱組成。蒸汽和煙氣分別在管內(nèi)、外流過。按傳熱方式的不同，再熱器可分為對流式和輻射式。對流式再熱器布置在對流煙道內(nèi)；輻射式再熱器布置在爐膛內(nèi)53正在吊裝的低溫對流再熱器