《锅炉受热面》PPT课件.ppt
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1、第二章 火力发电2.2 锅炉设备,2.2 锅炉设备,二、电厂锅炉常用燃料,三、煤的燃烧计算与锅炉热平衡,四、煤粉及其制备系统,五、煤粉燃烧及燃烧设备,六、锅炉受热面,七、锅炉主要辅助设备,一、基本概述,锅炉受热面:炉膛受热面和对流受热面。炉膛受热面炉膛受热面又称水冷壁,传热方式主要以辐射换热为主,对于小型工业锅炉,还有部分锅筒表面参与换热。对流受热面电站锅炉的对流受热面包括过热器、再热器、尾部对流受热面(省煤器、空气预热器),锅炉整体布置图,冷灰斗,燃烧器,省煤器,屏式过热器,一级过热器,末级过热器,低温再热器,高温再热器,空预器,炉膛及水冷壁,冷空气 烟气 烟气 烟气 烟囱 引风机 除尘器
2、空气预热器 细微灰粒 飞灰(二次风)灰渣沟 原煤 排粉风机(一次风)烟气 烟气给煤机 磨煤机 燃烧器 炉膛 水平烟道 尾部烟道 原煤 风、粉 风、粉 未燃煤粒 灰渣 灰渣 灰渣 灰渣沟 排渣装置 冷灰斗 未燃煤粒 未燃煤粒,煤、风、烟系统,汽机主凝结水 水 水 汽水混合物 给水泵 省煤器 汽包 汽水分离器 化学补充水 汽水混合物 下降管 下联箱 水冷壁 上联箱 导汽管 水 水 水 汽水混合物 汽水混合物饱和蒸汽 过热蒸汽 过热器 汽轮机调节级,汽、水 系 统,一、自然循环原理:依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物之间的密度差作为循环推动力。蒸发受热面的组成:汽包、下降管、水冷壁、联箱,1、炉
3、膛受热面,(1)汽包的作用 预热、汽化、过热三个过程的连接枢纽和大致分界点;具有一定的储热能力,可以缓解汽压的变化速度。,(1)内部汽水分离装置、蒸汽清洗装置等,提高蒸汽品质。附件:安全门、水位计等,保证汽包安全,(2)下降管 将水连续不断地送往下联箱供给水冷壁(3)联箱 汇集、混合、分配工质,1、炉膛受热面汽包,汽包,汽包的特点(1)装有测量表计与安全附件,水位是锅炉最主要控制的参数;(2)是锅炉安装中时最重的的部件。480t/h蒸发量的锅炉汽包约重70吨到90吨。(3)制造工艺要求高。汽包是锅炉设备中制造工艺用最严格的部件。,1、炉膛受热面汽包,汽水分离装置汽包内部的蒸汽净化装置的任务是减
4、少蒸汽中锅水带杂技溶解问题。对中压和次高压锅炉主要是将锅水从蒸汽中分离出来,对高压锅炉除机械携带外,还要控制蒸汽中溶解的硅酸,而对超高压锅炉溶盐问题更重要的是除硅酸外还有氯化钠的溶解。,1、炉膛受热面汽包,汽包的吊装,水冷壁的作用吸收炉内的辐射热,使水部分蒸发形成饱和蒸汽;保护炉墙,简化炉墙结构;节省金属,降低造价。,1、炉膛受热面水冷壁,水冷壁的结构,水冷壁分光管壁、膜式壁两种 膜式壁炉膛气密性好,可减少漏风,降低热损失,提高锅炉效率;有较大的辐射受热面积,可降低受热面金属耗量;炉墙重量轻,便于采用悬吊结构;可防止管壁超温。,1、炉膛受热面水冷壁,水冷壁的制造,锅炉厂,水冷壁的吊装,过热器的
5、作用:把汽包引出的饱和蒸汽加热成为具有一定过热度的过热蒸汽。再热器的作用:将汽轮机高压缸排汽重新加热成为具有新汽温度或略低于新汽温度的过热蒸汽。,工作条件:烟气温度高;蒸汽传热性能差;材料允许的极限温度接近材料工作温度,2、过热器与再热器,一、为何采用过热器和再热器,1提高机组循环效率提高蒸汽压力、温度。提高温度很难,提高压力受到限制,否则排汽湿度过高,因此采用再热器,同时提高循环效率。2保证汽轮机的安全运行若不过热,相当于卡诺循环,采用饱和蒸汽,湿度大,不能满足汽轮机的要求。过热器与再热器为电站锅炉的主要受热面。,2、过热器与再热器,二、过热器和再热器的工作特性,(1)过热器的工作特性,管壁
6、对高温蒸汽的对流放热系数较小,传热性能较差,对管壁的冷却能力较低;,布置在炉膛出口附近,管壁工作温度高;,热偏差。,2、过热器与再热器,(2)再热器的工作特性,再热系统的压降不超过再热蒸汽压力的10%;,蒸汽对管壁冷却能力差;,对热偏差敏感,管子易超温;,布置在烟温较高,热负荷较大的区域,容易超温。,二、过热器和再热器的工作特性,2、过热器与再热器,过热器的汽温调节方式:喷水减温 即在高温蒸汽中喷入高纯度的除盐水,水滴的汽化使蒸汽的温度降低。调节喷入的水量,可以达到调节汽温的目的。,再热器的吊装,三、过热器和再热器的种类,过热器与再热器的结构形式基本相同,过热器与再热器的种类,半辐射式对流+辐
7、射,稀疏管屏,布置在炉膛的上部,对流式以对流传热方式为主,密集蛇型管束,布置在对流烟道,辐射式以辐射传热方式为主,布置在炉膛的壁面上,2、过热器与再热器,对流过热器按烟气与蒸汽相对流向的布置方式(a)顺流布置;(b)逆流布置;(c)双逆流布置;(d)串联混合流布置,四、布置方式,2、过热器与再热器,五、对流式过热器和再热器结构特点,烟气与管内蒸汽的相互流向 顺流,逆流,混合流蛇型管圈的布置方式 垂直式(布置在水平烟道)优点:吊挂方便,积灰少。缺点:停炉时易发生积水 腐蚀,再起动时,会形成气塞及水击。水平式:与上相反(布置在垂直烟道)。,2、过热器与再热器,六、辐射过热器,定义,分类,布置在炉膛
8、上部,以吸收炉膛辐射热为主的过热器。,屏式过热器,墙式过热器,顶棚过热器,包覆墙过热器,2、过热器与再热器,六、辐射过热器,2、过热器与再热器,1采用的原因 大容量高参数锅炉的过热吸热份额超过50%,300MW以上机组 需考虑辐射式过热器;降低炉膛出口烟温;布置在高温区可降低金属耗量;汽温特性平稳。2.工作条件 炉膛热负荷高 蒸汽冷却效果差 锅炉起动和低负荷运行时会处于干烧,须有冷却保护措施 工作条件最差的锅炉受热面,七、过热器的系统,将不同形式的过热器以最安全、最经济的 方式连接在一起,有各种不同的形式。考虑的因素(1)经济性:从传热性能出发,省金属。先对流后辐射,形成总的逆流 温差大,传热
9、最理想。(2)安全性:顺流最安全,使高温介质处于 低温烟区,先辐射后对流。,2、过热器与再热器,七、过热器的系统,过热器系统的一般布置规律(1)先通过辐射式过热器。蒸汽在饱和线附近具 有较大的比热容,工质吸收较多热量而温度升高不多,且传热温压大。(2)将过热器划分为若干段,各段之间采用集箱联接,中间进行交叉混合,保证吸热均匀。,2、过热器与再热器,八、再热器系统与调温,再热器与过热器布置的原则基本一致,再热器一般均为对流式,分为低温段与高温段,原则上再热器蒸汽不能采用喷水调温方式(经济性考虑),只设置事故喷水减温,在汽温过高时采用。,2、过热器与再热器,汽温特性:即汽温随锅炉负荷变化的规律,汽
10、温调节 主要是在锅炉变化负荷时进行。对流式过热器与辐射式过热器的汽温特性是相反的对流式:随锅炉负荷增加,燃煤量增加,汽温升高;反之降低;辐射式:随负荷增加,火焰温度变化不大,辐射热负荷增加不多,但蒸汽流量增加,相当于 每公斤工质的吸热量减少,因此,汽温降低;反之增加。,九、过热器、再热器的汽温特性,2、过热器与再热器,希望得到平稳的汽温特性设计时采用适当比例的辐射式过热器,则可以达到较平稳的汽温特性,较小容量的锅炉以对流式过热器为主,大容量锅炉辐射式过热器比例增加。再热器的汽温变化幅度更大工质进口参数随负荷降低而下降(而过热器入口温度不变),升温幅度大;再热器多为纯对流式受热面,辐射的比例更小
11、;再热蒸汽的比热小,对吸热变化更加敏感。,2、过热器与再热器,锅炉负荷 蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系称之为汽温特性,采用不同传热方式的过热器与再热器,汽温变化特性不同,一、运行中影响汽温的因素,对流受热面 锅炉负荷D增加,流经对流受热面烟速和烟温提高,工质焓增升高,出口蒸汽温度上升,图中曲线2,辐射受热面 锅炉负荷D增加,工质流量和煤耗量B相应增加,炉内辐射热 Qf 并不按比例增多,Qf/D 减少,辐射受热面中蒸汽的焓增减少,出口蒸汽的温度下降,图中曲线1,炉膛出口烟温因此上升,采用辐射一对流式受热面,可获得较为平坦的汽温变化特性,减小汽温调节幅度,提高机组对负荷变化的适应性,3、气温调节,过
12、量空气系数 增加,炉膛温度水平降低,辐射传热减弱,辐射受热面出口汽温降低;对流过热器则由于燃烧生成的烟气量增多,烟气流速增大,对流传热加强,导致出口过热汽温升高,以后者为主,给水温度tgs tgs降低,煤耗量B增加,炉内烟气量增加,出口烟温增加,对流受热面出口蒸汽温度因此升高。辐射式受热面的出口汽温影响不大,燃料性质 燃煤中的M和A增加,烟气容积增大,烟速提高;而炉内温度水平降低,出口烟温升高,过热器出口汽温升高。煤粉变粗时,煤粉在炉内燃烬时间增长,火焰中心上移,导致汽温升高,一、运行中影响汽温的因素,3、气温调节,受热面污染情况 过热器之前的受热面发生积灰或结渣时,进入过热器区域的烟温增高,
13、过热汽温上升;过热器本身严重积灰、结渣或管内结垢时,导致汽温下降,燃烧器的运行方式 摆动燃烧器喷嘴向下倾斜或多排燃烧器从上排喷嘴切换至下排,由于火焰中心下移,会使汽温下降。反之,汽温则会升高,一、运行中影响汽温的因素,3、气温调节,运行中规定汽温偏离额定值的波动不能超过一10十5 汽温过高,金属的许用应力下降,危及机组的安全运行;汽温下降,循环热效率降低;再热汽温变化过于剧烈,还会引起汽机中压缸的转子与汽缸之间的相对胀差变化,汽机振动增大,蒸汽侧调节 通过改变蒸汽热焓调节汽温,主要有喷水减温器,烟气侧调节 通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分配比例的方法(如烟气再循环、摆动燃烧器)或
14、改变流经过热器、再热器烟气量的方法(如分隔烟气挡板)调节汽温,蒸汽调温的主要方式,3、气温调节,二、气温调节,喷水减温器是将清洁度很高的水直接喷入过热蒸汽中以降低汽温 喷水减温装置通常安装在过热器连接管道或联箱中 主要有旋涡式、多孔喷管式两种 结构简单、调节灵敏,易于自动化,可靠性高,三、喷水减温方法,3、气温调节,四、分隔道挡板,用挡板将尾部烟道分隔成两个并列烟道,其一布置再热器,另一侧布置过热器,调节布置在受热面后的烟气挡板开度,可改变流经两烟道的烟气量达到调节再热汽温的目的,结构简单,操作方便但延迟较大,挡板宜布置在烟温低于 400 OC 的区域,以免烧坏,3、气温调节,五、烟气再循环,
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