5单元机组锅炉概述锅炉的结构特点锅炉本体文档格式.docx

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直流喷燃器一般都装在炉膛截面接近正方形的炉子的四角，相邻两层之间装有一层油喷嘴，可供点火或稳定燃烧之用。

喷燃器的轴线与炉膛中心的假想圆相切，从喷燃器喷出的四股直射气流在炉膛中心相互作用造成很大的旋转气流，加强了在炉内的混合，也即切向燃烧。

若假想切圆的直径太大，气流喷出喷燃器后就偏于贴壁，加上射流两边的补气条件相差较大和邻角喷燃器射流的冲击作用更加剧了射流的偏斜，这样的空气动力工况可能导致严重的结渣。

太小的切圆直径也不应采用，切圆直径等于零时，即喷燃器沿对角线将风粉射人炉膛，气流不稳定。

四角布置喷燃器的炉膛宽度与深度之比最好接近于1，若深度和宽度相差太大，射流与相邻炉墙之间夹角相差也就过大，气流总是向夹角小的炉墙偏斜，严重时造成射流冲刷炉墙，而正方形炉膛则能使气流较好地充满炉膛。

目前采用的直流式喷燃器，从结构上可分为固定式和摆动式两种。

摆动式直流喷燃器的喷嘴可向上或向下摆动，调整火焰中心位置，起到调节再热汽温的作用。

直流式喷燃器结构简单，流动阻力小，对煤种适应性强，既能保持气流稳定地着火，又能保证一、二次风及时混合，使燃烧稳定，但在自由射流截面上，煤粉浓度分布不均及气流温度低，造成煤粉着火差，然而一、二次风的后期混合好，这对于低挥发份煤的燃烧过程十分合适。

（2）采用旋流式喷燃器前后墙布置燃烧方式，其所用煤种均为烟煤。

旋流式喷燃器的特点是一次风和二次风或单独或同时在喷燃器内作强烈旋转运动，旋转气流方向相同，气流从喷燃器喷人炉膛内部扩散成圆锥形的气流。

在圆锥形气流的外表面，气体与圆周介质进行强烈的紊流混合；

在气流中心形成负压区，把高温烟气吸入根部，形成回流区，被卷进来的高温烟气能把燃料气流迅速加热，造成燃料良好的着火条件。

另外，由于旋转运动使燃料与空气的混合比较好，气流在炉内的旋转运动是扩散的，动能衰减较快。

所以旋流式喷燃器具有着火较快，火焰行程短，燃料与空气初期混合作用非常强烈，而后期混合作用不强的特点。

旋流式喷燃器按结构的不同可分为双涡壳喷燃器和可调导向叶片喷燃器两种。

可调导向叶片喷燃器调节性能好，可使气流的扩散角、射程、热回流区的位置以及一、二次风的混合速度等发生变化，适应不同燃料燃烧的需要，其次通过对每一个喷燃器的调节，可以调整炉内工况，并间接影响着其它方面的运行工况，如火焰中心位置、炉内火焰充满程度、过热汽温等。

3．制粉系统

300MW及以上发电机组一般采用直吹式制粉系统，以中速磨为主；

而采用中储式制粉系统的锅炉常选用双进双出钢球磨。

（1）直吹式制粉系统。

图5—9为目前国内外最常采用的正压直吹式制粉系统的冷一次风机系统。

该系统简单、布置紧凑，但对锅炉工作的可靠性有一定影响，只要系统中发生故障就会威胁锅炉的运行。

另外，磨煤机内的阻力较大，燃煤量的调节只能在给煤上进行，因此滞延性较大。

（2）半直吹式制粉系统。

图5—10为采用正压双进双出钢球磨半直吹式制粉系统的冷一次风机系统。

这种系统具有煤粉细度细、送粉温度高、风／粉比小的特点；

对燃用低挥发分煤比较有利，煤种适应性好。

该系统中的一次风除了供应磨煤机煤粉干燥外，还增设了一路热风送粉，利用文氏管前后的差压来输送高浓度的煤粉。

由于文氏管进口要具有较高的风压，因此需要一次风机的风压很高。

为了避免过高的一次风压，可采用增压风机。

（3）仓储式制粉系统。

图5—11为采用负压钢球磨仓储式热风送粉系统的冷一次风机系统。

该系统中的一次风仅作为热风送粉，不承担干燥的功能。

去磨煤机的风自二次风系统抽出，由于一次风仅作煤粉输送用，其风量大小主要取决于量的调节只能在给煤上进行，因此滞延性较大。

4．空气预热器

大容量锅炉全部采用回转式预热器，其中以三分仓受热面回转的容克式空气预热器为主，有的也采用风罩回转的诺特缪勒式空气预热器。

（1）受热面回转三分仓式空气预热器。

这种空气预热器的受热面是转动的，烟风道是固定的，外壳的顶部和底部上下对应地被分隔成烟气流通区、一次风流通区、二次风流通区和密封区四部分，各流通区与相应的烟风道相接。

当转子低速转动时，受热面不断交替地通过各流通区。

当受热面转动到烟气流通区时，烟气自上而下流过受热面，受热面吸收烟气热量而被加热；

当受热面转到一、二次风流通区时，受热面把蓄积的热量传给自下而上流动的风，这样不断地循环下去，转子每转一周就完成一个热交换过程。

根据实际容积流量的大小，三种通道的角度大小为：

烟气流通区的角度最大，一次风流通区的角度最小。

（2）风罩回转双流程空气预热器。

这种空气预热器的受热面不转动，而烟风罩转动。

一、二次风分别从下风道引入，经过双层下风罩（内层为一次风，外层为二次风）进入静子受热面加热后，经与双层下风罩同步回转的上下风口，严格对准的双层上风罩，分别进入一、二次热风引出管；

烟气侧从烟道引进固定的上烟罩，然后进入风罩以外的静子受热面，放热后进人下烟罩。

下烟罩也是双层的，内层为一次烟，外层为二次烟，一次烟道装有挡板，以调节烟气流量，控制空气温度。

这两种空气预热器的进口设备漏风率没有差别，均能达到保证值。

国产的风罩回转的空气预热器漏风率远大于受热面回转式空气预热器。

由于大型锅炉设计的排烟温度一般为130℃，即使是进口设备，其冷端受热面亦存在堵灰问题。

5．循环方式

（1）自然循环。

大容量锅炉采用自然循环时，水冷壁大部分为焊制鳍片管膜式。

它具有气密性好、漏风少，炉墙只需应用轻型绝热材料且便于采用悬吊结构，易于组合安装。

此外，还具有蓄热量小，可缩短启动时间、降低金属耗量等特点。

为了确保自然循环锅炉的安全性，采取的主要措施如下。

1）水冷壁采用内螺纹管。

亚临界压力自然循环锅炉，由于汽水密度差的减小，往往采用较高水冷壁管出口质量含汽率的方法来提高运动压头。

然而，亚临界压力锅炉一般容量大、炉膛热负荷高且水的临界热负荷又很低，若含汽率太高，就有发生膜态沸腾的危险。

为了解决这一问题，部分发电厂锅炉水冷壁在炉膛热负荷较高的区域内均采用内螺纹管。

2）采用大直径下降管。

设法降低汽水导管和下降管中的流动阻力，可提高循环流速，有利于水冷壁的工作安全、增加管子直径可减少相对摩擦阻力系数。

3）提高下降管欠焓。

随着蒸汽压力的提高，饱和水的汽化潜热减少，水冷壁吸收炉内热辐射足以完成汽化过程，因而可采用非沸腾式省煤器，适当减少省煤器的受热面积，一方面可节省空间以布置过热器和再热器，另一方面可增加下降管欠焓，提高运动压头。

4）减小并联管子的吸热不均。

一般来说，炉膛中不同部位的水冷壁管受热是不同的。

炉膛的中间部分一般受热最强，而炉角上管子受热弱，当整面水冷壁组成一个循环回路时，回路中并联各管的吸热很不均匀。

如果把这些管子分为几个独立的循环回路，这样每个回路的吸热不均匀性就明显减小，划分的回路数越多，每个回路中的并联管路越少，吸热就越均匀，但结构也复杂些。

为了解决这一问题，有的采用在水冷壁管的人口处分别设有孔径大小不同的节流孔板（节流孔板的具体尺寸，视各水循环回路的热负荷而定），以使水循环回路的流量与其热负荷相匹配。

汽包是自然循环方式中的又一重要设备，汽水充分分离、蒸汽净化是汽包应完成的两大任务。

大容量锅炉汽包的结构特点如下。

1）汽包直段内壁设有夹层。

夹层将炉水与水冷壁流入的汽水混合物隔开。

汽水混合物以适当流速均匀地把热量传递给汽包壁。

由于采用了夹层结构，能使汽包壁上、下壁温升均匀，加快了锅炉启停速度，但应注意汽包两端封头的应力状况。

2）循环倍率小。

总循环流量相对减少，水冷壁进入汽包的汽水混合物中含汽量多，须分离出来的水量减少，汽水分离器的数量和尺寸也就相应减少，最终导致汽包的尺寸减小，因而其蓄水量和蓄热量相应减小，对负荷、汽压等波动较为灵敏。

3）旋风分离器沿汽包长均匀分布分离出来的蒸汽流量在汽空间分布较均匀，避免了局部蒸汽流速较高的现象，同时相邻两只旋风分离器作交叉反向旋转布置，以互相抵消水的旋转作用，消除旋风分离器下部出水的旋转动能，稳定汽包水位。

4）在汽包的顶部和蒸汽引出管间沿汽包长度方向布置有集汽孔板。

其作用是利用孔板的节流，使蒸汽空间负荷沿汽包水平截面分布均匀，可减少蒸汽的机械携带。

5）在旋风分离器上部还布置有波形板分离器，它能聚集和除去蒸汽中带有的微细水滴。

波形板二次分离器和集汽孔板联合使用。

集汽孔板在上面，波形板在下面。

6）蒸汽净化的另一个措施是排污。

排污分连续排污和定期排污。

连续排污点位于汽包水容积里含盐浓度最大的部位，连续不断地排出部分炉水，使炉水含盐浓度不致过高，并维持炉水一定的碱度。

定期排污点位于汽水系统的最低处，定期排出炉水中的沉淀物，如沉渣和铁锈。

（2）多次强制循环。

对于采用多次强制循环方式的锅炉，炉水在水冷壁中流动主要依靠强制循环泵的压头。

水冷壁可全部采用膜式水冷壁，不必用内螺纹管，大直径的下降管，即可将汽包来的水汇集在泵的吸人总管，然后分配到各强制循环泵的人口，在泵中升压后，经出水管将炉水送至联箱，由联箱分配给各水冷壁管。

只要强制循环泵及其管路系统安全可靠，水冷壁就能正常工作。

由于装置了强制循环泵，在锅炉低负荷和停炉时，都能保护水冷壁；

由于强制循环能够保证，所以就能够选择合适的炉膛形式，从而使炉膛能够充分发挥它的燃烧机能，并能采用较小直径水冷壁，减轻水冷壁的质量。

强制循环锅炉的水冷壁进口装置了节流圈，使流量能按管子所受热负荷大小来合理分配。

（3）直流炉。

直流炉最大的特点是工质一次通过加热、蒸发、过热各受热面，汽水间无明显的分界点。

纯直流炉正常运行时，给水量等于蒸发量，适用于任何压力、无沉重的汽包，且启停时间短，受热面可自由布置；

其缺点为给水品质要求高，给水泵消耗功率较大，自动调节及控制系统较复杂，以及需要专门的启动旁路系统等。

直流炉的蒸发受热面结构和布置方式较为灵活，在大容量锅炉机组中应用最广，发展较快的是螺旋管圈直流锅炉。

直流炉的水冷壁设计往往面临难以兼顾炉膛尺寸与必须具有足够的质量流速的矛盾。

炉膛周界尺寸是由燃烧侧条件决定的。

当锅炉负荷和设计煤种确定后，炉膛周界尺寸也就基本确定了。

在炉膛周界尺寸确定后，对垂直管圈水冷壁而言，为了保证具有足够的质量流速在选择水冷壁管径时，会遇到很大困难，若采用内径非常小的水冷壁管时，对安全可靠性带来不利影响。

螺旋管圈水冷壁的最大特点是在达到足够的质量流速的同时，其水冷壁管径和管子根数不受炉膛周界尺寸的限制，解决了垂直管圈难以兼顾炉膛周界尺寸和质量流速的矛盾。

螺旋管圈水冷壁的主要优点如下。

1）能根据需要得到足够的质量流速，保证水冷壁的安全运行。

2）管间吸热偏差小。

3）由于吸热偏差小，水冷壁进口可以不设置改善流量分配的节流圈，降低了阻力损失。

4）适应于变压运行要求。

直流锅炉在启、停过程或低负荷时，为了锅炉本身各受热面之间以及汽机间工质状态的匹配，并实现工质和热量的回收，必须备有启动旁路系统。

汽水分离器又是启动系统中的一个重要组成部分，锅炉自启动至某一低负荷范围内，汽水分离器充当汽包的作用，其水冷壁的运行与汽包炉相似；

在高负荷情况下，汽水分离器被切除或串联在汽水系统中，这时锅炉作变压直流运行。

被切除的汽水分离器称作外置式；

被串联于系统中的汽水分离器称作内置式。

无论哪一种形式，汽水分离器的作用是一致的，主要有：

1）汽水分离器组成循环回路，建立启动流量。

2）实现进入分离器的汽水混合物的两相分离，使分离出来的水和热量得以回收，并向过热器、再热器、暖管、冲转和带负荷提供汽源。

3）在启动时，可固定蒸发终点，可使汽温、给水量和燃料量的调节成为互不干扰的独立部分。

（4）低倍率循环。

它是介于直流和自然循环之间的一种循环方式。

采用低倍率循环的锅炉称为低倍率循环锅炉。

它与直流炉的根本区别在于它的蒸发受热面终点固定。

直流炉汽温调节依靠煤水比来控制，而低倍率循环锅炉的给水调节系统则较简单，接近于汽包炉。

然而，低循环倍率锅炉循环倍率小，接近于直流炉，也需要维持燃料、供热量与给水成比例。

这点可通过控制分离器中的水位来实现。

低倍率循环锅炉与汽包炉的根本差别就在于它具有较小的蓄热容量。

当进入汽包炉的给水流量发生变化时，仅使汽包水位发生变化，而对其它锅炉参数如蒸发量、蒸汽压力及蒸汽温度没有影响；

而低循环倍率锅炉的给水流量变化时，会影响到蒸发量和汽温等。

6．调温方式

调温方式虽受到各制造厂家传统技术的影响，但对过热汽温的调节均采用喷水减温，在50％～100％的负荷范围内能达到额定值。

对再热汽温的调节，有的采用喷燃器摆动，必要时辅以喷水；

有的采用烟气挡板，必要时辅以喷水。

由于再热汽温采用喷水调节后，会降低发电机组循环热效率，因此这种喷水也称事故喷水。