電站鍋爐_第八章

1、大型機組鍋爐典型的汽包和汽包內部裝大型機組鍋爐典型的汽包和汽包內部裝置置蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置汽包汽包第八章第八章 汽包及其內部裝置汽包及其內部裝置鍋爐原理鍋爐原理 課件課件汽汽 包包 汽包啟動應力汽包啟動應力 汽包啟動應力是指鍋爐啟動、停運與變負荷過程中汽包壁的應力。包括工質壓力引起的機械應力，汽包壁溫度不均勻引起的熱應力及汽包與內部介質重量等引起的對加應力。其中熱應力包括汽包上、下側溫差和汽包內、外壁溫產生的熱應力。 汽包壁很厚，汽包啟動應力（由機械應力、熱應力及對加應力組成）很大，須引起足夠重視并采取相應措施。 汽包內外壁的溫差由下式計算 式中 w加熱介質的溫升速度

2、； 熱擴散率； 一般規(guī)定汽包上、下壁金屬溫差 t=（t上-t下）/250。 汽包啟動應力汽包啟動應力 汽包啟動應力是指鍋爐啟動、停運與變負荷過程中汽包壁的應力。包括工質壓力引起的機械應力，汽包壁溫度不均勻引起的熱應力及汽包與內部介質重量等引起的對加應力。其中熱應力包括汽包上、下側溫差和汽包內、外壁溫產生的熱應力。 汽包壁很厚，汽包啟動應力（由機械應力、熱應力及對加應力組成）很大，須引起足夠重視并采取相應措施。 汽包內外壁的溫差由下式計算 式中 w加熱介質的溫升速度； 熱擴散率； 一般規(guī)定汽包上、下壁金屬溫差 t=（t上-t下）/250。汽包壁溫度場22xawt 汽汽 包包 汽包的安全性分析汽包

3、的安全性分析 汽包壁很厚，在鍋爐啟動時，汽包上下壁溫度差別很大，須汽包壁很厚，在鍋爐啟動時，汽包上下壁溫度差別很大，須給予足夠的重視并采取相應的措施加以控制：給予足夠的重視并采取相應的措施加以控制： 嚴格控制汽包溫差鍋爐進水水溫0.2%蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置 汽包內蒸汽流速不僅與負荷有關，還與汽包結構尺寸有關，常用蒸發(fā)面負荷Rm和蒸汽空間負荷Rk兩個指標來實現汽包的合理設計。蒸發(fā)面負荷蒸發(fā)面負荷: :指單位時間通過單位蒸發(fā)面積的蒸汽容積。蒸汽空間負荷：蒸汽空間負荷：指單位時間通過單位蒸汽空間的蒸汽容積。 式中 D鍋爐蒸發(fā)量。kg/h； 飽和蒸汽比體積，m3/kg； A汽包

4、中蒸發(fā)面的面積，m2； V汽包蒸汽空間容積，m3。ADRm VDRk 蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置 蒸發(fā)面負荷Rm愈大，蒸汽平均上升速度越高，帶水能力越強。蒸汽空間負荷Rk越大，蒸汽在汽包汽空間停留時間越短，水滴來不及分離就被蒸汽帶走。Rk的推薦值如下表所示。表8-3 蒸汽空間負荷Rk的推薦值蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置u 工作壓力工作壓力 隨工作壓力的升高，飽和蒸汽與水的密度差減小，汽與水分離困難，蒸汽卷起水滴的能力增強，同時，壓力高，飽和溫度也高，水的表面張力減小，大水滴更容易破碎成細水滴。所以工作壓力愈高蒸汽愈容易帶水，汽包蒸汽空間的許可負荷越低。 對于運

5、行的鍋爐，壓力急劇降低時也會影響蒸汽帶水。由于汽壓降低，汽包和蒸發(fā)系統(tǒng)中的存水及受熱面金屬會放出熱量產生部分附加蒸汽，致使汽包水容積膨脹，穿過蒸發(fā)面的汽量增多，從而造成蒸汽大量帶水，蒸汽品質惡化。蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置u蒸汽空間高度蒸汽空間高度 蒸汽空間高度對蒸汽帶水的影響如右所示。 一般汽包正常水位應在汽包中心線以下100200mm處，允許波動范圍為5075mm。運行中水位過高或壓力突變導致虛假水位現象發(fā)生時，都會使蒸汽帶水量增加，蒸汽品質惡化，所以運行中應嚴格監(jiān)視汽包水位。 蒸汽濕度與蒸汽空間高度的關系蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置u 鍋水含鹽量鍋水含鹽

6、量 蒸汽濕度與鍋水含鹽量關系如下圖所示。 鍋爐負荷越高，臨界鍋水含鹽量越低。對具體鍋爐而言，其臨界鍋水含鹽量應通過熱化學試驗確定，并應使實際鍋水含鹽量遠小于臨界鍋水含鹽量。蒸汽濕度與鍋水含鹽量的關系蒸汽濕度與鍋水含鹽量的關系蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置 飽和蒸汽的溶解攜帶飽和蒸汽的溶解攜帶 蒸汽溶解攜帶的鹽量與分配系數和鍋水含鹽量的大小有關，用下式表示，即： 式中 SqR飽和蒸汽溶解攜帶的鹽量，mg/kg； 分配系數，指某種鹽在蒸汽中的溶解量與它在鍋水中溶解量的比值的百分數，%。 ，飽和水與飽和蒸汽的密度，kg/m3； N溶解指數，與鹽的種類有關，各種鹽類的溶解指數如下表nls

7、RqaSaS ，100幾種鹽類的溶解指數幾種鹽類的溶解指數蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置 高壓蒸汽溶鹽的特點高壓蒸汽溶鹽的特點u 飽和蒸汽和過熱蒸汽都具有溶解鹽分的能力，所有能溶于飽和蒸汽的鹽類也能溶于過熱蒸汽；u 隨著壓力的提高，蒸汽溶解鹽分的能力增強。中、低壓蒸汽幾乎是不溶解鹽分的，高壓及以上壓力的蒸汽能直接溶解鹽類，是因為隨著壓力提高，蒸汽密度不斷增大，飽和水的密度相應降低，蒸汽密度逐漸接近于水的密度，因而蒸汽的性質也愈接近水的性質。水能溶解鹽類，蒸汽也能直接溶解鹽類；u 高壓蒸汽的溶鹽具有選擇性。在相同條件下，蒸汽對各種鹽類的溶解能力也是不同的，而且差別很大。根據飽和蒸汽

8、的溶鹽能力，可把鍋水中的溶鹽分為三類： 第一類鹽分為溶解系數最大的硅酸(SiO2,H2SiO3等)； 第二類為NaOH、NaCl、CaC12等，當壓力超過14MPa，其溶解系數也能達到相當大的數值； 第三類為一些難溶于蒸汽的鹽分，只有當壓力超過20MPa時，才考慮第三類溶鹽的溶解攜帶。蒸汽凈化和汽包內部裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置 硅酸在蒸汽中的溶解特性硅酸在蒸汽中的溶解特性u 硅酸在蒸汽中的溶解度最大；u 硅酸以分子形式溶解在蒸汽中。 鍋水中的硅酸和硅酸鹽可以根據條件不同相互轉化，方程如下： Na2SiO3+2H2O2NaOH+H2SiO3 Na2SiO5+3H2O2NaOH+2H2SiO3

9、增大pH值，有利于硅酸轉化為難溶于蒸汽的硅酸鹽，從而使蒸汽中的硅酸含量減少，提高蒸汽品質。因此，為改善蒸汽品質應使鍋水中的pH值大些。但pH值不能過大，否則不僅會使鍋水泡沫增多，蒸汽帶水量增加，還會引起金屬設備的堿腐蝕，一般控制鍋水的pH值為9100。對于高壓以下的蒸汽，蒸汽的機械攜帶是其污染的主要原因。對對于高壓以下的蒸汽，蒸汽的機械攜帶是其污染的主要原因。對于高壓及以上的蒸汽，蒸汽污染包括蒸汽的機械攜帶和溶解攜帶。于高壓及以上的蒸汽，蒸汽污染包括蒸汽的機械攜帶和溶解攜帶。這時蒸汽攜帶的鹽量為機械攜帶鹽量和溶解攜帶鹽量的和這時蒸汽攜帶的鹽量為機械攜帶鹽量和溶解攜帶鹽量的和。蒸汽凈化和汽包內部

10、裝置蒸汽凈化和汽包內部裝置 汽水分離裝置汽水分離裝置 汽包內汽水分離過程分為兩個階段：汽包內汽水分離過程分為兩個階段： 進行初步的汽水分離的粗分離階段； 將蒸汽中的小水滴進一步的分離并使蒸汽從汽包上部均勻引出的細分離階段。 目前我國電廠鍋爐采用的進口擋板、旋風分離器屬粗分離設備，目前我國電廠鍋爐采用的進口擋板、旋風分離器屬粗分離設備，而波形板分離器、頂部多孔板屬于細分離設備。而波形板分離器、頂部多孔板屬于細分離設備。汽包內部裝置汽包內部裝置 進口擋板進口擋板 進口擋板進口擋板當汽水混合物碰撞到擋板上時，由于轉彎和板上水膜勃附作用，使蒸汽中的水滴分離出來，從而達到粗分離的目的。為避免蒸汽二次帶水

11、，裝設擋板應注意：擋板與汽流間的夾角45；管子出口汽水混合物流速：中壓鍋爐3m/s,高壓鍋爐22.5m/s;擋板出口流速，中壓鍋爐11.5m/s，高壓鍋爐1m/s；管口至擋板距離S2d。汽包內部裝置汽包內部裝置 汽水混合物由連接罩切向進入分離器，依靠離心力進行汽水分離，分離出的水分被拋向筒壁，沿筒壁流下；蒸汽沿筒體旋轉上升，經頂部的波形板分離器徑向流出，進入汽包。為提高內置旋風分離器的分離效果，一般推薦：中壓鍋爐為58m/s；高壓和超高壓鍋爐為46m/s。 旋風分離器旋風分離器11進口法蘭；進口法蘭；2 2拉桿；拉桿；3 3底板；底板；4 4導向葉片；導向葉片；55筒體；筒體；6 6溢流環(huán)；溢

12、流環(huán)；7 7波形板頂帽波形板頂帽 旋風分離器旋風分離器汽包內部裝置汽包內部裝置不同尺寸的內置旋風分離器的允許壓力推薦值不同尺寸的內置旋風分離器的允許壓力推薦值 旋風分離器的連接方式旋風分離器的連接方式(a)(a)單位式單位式 (b)(b)總聯箱式總聯箱式 (c)(c)分聯箱式分聯箱式汽包內部裝置汽包內部裝置 渦輪分離器渦輪分離器 1 1梯形頂帽；梯形頂帽；2波形板；波形板；3集汽短管；集汽短管；4 4鉤頭螺栓；鉤頭螺栓； 5固定式導向葉片；固定式導向葉片；6 6渦輪芯渦輪芯子；子；7外筒；外筒；8內筒；內筒；9 9排水夾層；排水夾層；10支撐螺栓支撐螺栓 螺旋臂式分離器螺旋臂式分離器 其它內置

13、式旋風分離器其它內置式旋風分離器汽包內部裝置汽包內部裝置 內置旋風分離器高度受到限制，分離效果不能得到充分發(fā)揮。故一般作為粗分離設備，與其他分離設備配合使用。 外置式旋風分離器的工作原理與內置式相同，如右圖。因其布置在爐外，不受汽包尺寸的限制，故其直徑可較大(為300500mm)，高度也可較高(能達45m)，汽水分離效果較好。但需承受很高的內壓力，金屬耗量多，制作難度大，應用不廣，一般用于分段蒸發(fā)系統(tǒng)的鹽段分離。 外置式旋風分離器的示意圖外置式旋風分離器的示意圖11筒體；筒體；2 2由水冷壁來的汽水混合由水冷壁來的汽水混合物引入管；物引入管；3 3多孔板；多孔板；44蒸汽連通管；蒸汽連通管；5

14、 5下降管；下降管；6 6水連通管水連通管；7 7汽包汽包汽包內部裝置汽包內部裝置 波形板分離器，由密集波形板組成，如右圖。每塊波形板厚度13mm，板間距約10mm，組裝時注意間距均勻。汽流通過波形板時，轉彎時的離心力將水滴分離出來。 波形板分離器可分為水平布置和立式布置兩種。水平布置如右圖，其蒸汽流向與水流向平行。蒸汽流速：中壓不大于0.5m/s；高壓不大于0.2m/s，超高壓不大于0.1m/s。 立式布置如圖1-58中的波形板分離器頂帽，其蒸汽流向與水流向垂直。其蒸汽流速可為臥式波形板分離器的1.52倍。 波形板分離器波形板分離器 波形板分離器（波形板分離器（百葉窗分離器）百葉窗分離器）汽

15、包內部裝置汽包內部裝置 頂部多孔板裝在汽包上部蒸汽出口處，如下圖。其作用是利用孔板的節(jié)流作用，使蒸汽空間的負荷分布均勻。在與波形板分離器配合使用時，可使波形板分離器的蒸汽負荷均勻，提高分離效果。還能阻擋住一些小水滴，起到一定的細分離作用。 頂部多孔板由34mm鋼板制成，孔徑一般610mm。為使汽流上升速度均勻，改善分離效果，對于中壓鍋爐812m/s；高壓鍋爐68m/s；超高壓鍋爐46m/s。頂部多孔板頂部多孔板11蒸汽引出管；蒸汽引出管；2 2盲板；盲板；3 3頂部多孔板頂部多孔板 頂部多孔板（均汽孔板）頂部多孔板（均汽孔板）汽包內部裝置汽包內部裝置 蒸汽清洗裝置蒸汽清洗裝置 蒸汽清洗裝置的形

16、式較多，按蒸汽與給水的接觸方式不同，分為起泡穿層式、雨淋式和水膜式等幾種，其中以起泡穿層式為最好。它的具體結構又分為鐘罩式和平孔板式兩種。 鐘罩式清洗裝置工作可靠有效，但因結構較復雜，阻力較大，所以使用的較少，現代超高壓鍋爐多采用平孔板式穿層清洗裝置。 平孔板式清洗裝置結構簡單，阻力小，清洗面積大，清洗效果好；缺點是鍋爐在低負荷下工作時，清洗水會從小孔漏下，造成干板。 蒸汽清洗裝置蒸汽清洗裝置(a)(a)鐘罩式鐘罩式;(b);(b)平孔板式平孔板式汽包內部裝置汽包內部裝置 影響清洗效果的因素影響清洗效果的因素 影響蒸汽清洗效果的因素主要有：清洗水量和清洗水品質、水層厚度、清洗前蒸汽的含鹽量和蒸

17、汽流速等。 清洗水量大，清洗效果好。清洗水的品質越高，清洗效果越好。目前一般用30%50%的鍋爐給水作清洗水； 清洗水層太薄時，與蒸汽的接觸時間短，清洗不充分，效果不好；若水層太厚，會降低分離空間的高度，使蒸汽帶水增加，一般水層厚度為4050mm； 清洗前的蒸汽品質越差，清洗后的清洗水含鹽量越高，清洗后的蒸汽含鹽量也越高。目前實際清洗效率約為60%70%。 亞臨界壓力鍋爐，由于硅酸分配系數較大，蒸汽清洗效果較差，因此主要依靠采用較好的水處理方法來提高給水品質。當不采用清洗裝置已能滿足蒸汽品質要求時，可不設置蒸汽清洗裝置。汽包內部裝置汽包內部裝置大型機組鍋爐典型的汽包和汽包內部裝置大型機組鍋爐典

18、型的汽包和汽包內部裝置 高壓、超高壓自然循環(huán)鍋爐汽包內部裝置高壓、超高壓自然循環(huán)鍋爐汽包內部裝置1 1汽包；汽包；2內置旋風分離器；內置旋風分離器；3清洗水配水裝置；清洗水配水裝置；4 4蒸汽清洗裝置；蒸汽清洗裝置；5波形板；波形板；6頂部多孔板頂部多孔板 高壓和超高壓鍋爐典型汽包內部裝置及其布置高壓和超高壓鍋爐典型汽包內部裝置及其布置 亞臨界自然循環(huán)鍋爐汽包內亞臨界自然循環(huán)鍋爐汽包內部裝置部裝置 DG 1025t/h DG 1025t/h亞臨界參數自然循環(huán)鍋爐的汽包內部裝置亞臨界參數自然循環(huán)鍋爐的汽包內部裝置1 1旋風分離器；旋風分離器；2疏水管；疏水管；3頂部多孔板；頂部多孔板；4波形板分離波形板分離器器；5 5給水管；給水管；6一排污管；一排污管；7事故放水管；事故放水管；8汽水加套；汽