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锅炉原理6


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第六章 蒸发设备
蒸发受热面:大型锅炉中主要是水冷壁。作用使水蒸发。

§1、 汽包 §2 、水冷壁的作用和结构

§3 、水冷壁的布置形式
§4 、蒸发受热面运行中问题
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§1 、汽包与内部装置
? 1、汽包作用

? 2、汽包内部装置
? 3、汽包系统

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汽包作用
枢纽:连接省煤器、蒸发受热面、过热器
蓄能、蓄水:缓冲压力与水位 汽水分离:

某亚临界参数锅炉汽包:

汽包内壁设置弧形衬套5,由沿汽包 长度延伸的挡板构成。
汽水混合物由上部进入汽包,沿弧形 衬套向下流动,均匀加热汽包壁,可 减少汽包上下壁温差及相应的热应力。

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汽包与内部装置
下降管管座:

位于汽包底部,保证下降管入口上部 有最大的水层高度,以防下降管进口 处工质汽化;
下降管入口处装有十字架,以消除大 直径下降管进口产生漏斗形水面,防 止蒸汽进入下降管,保证锅炉水循环 的安全。

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汽包与内部装置
汽包筒体上部有: 饱和蒸汽引出管管座1, 汽水混合物引入管管座2;

汽包筒体下部有: 给水管管座 连续排污管管座12

事故放水管管座

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汽包与内部装置
? 涡轮式旋风分离器6沿汽包长度方向分两排对称布置,对汽水混合物进 行第一次粗分离 ? 立式波形板(又称顶帽)布置在分离 器的顶部,进行第二次分离 ? 波形板干燥器3 在汽包顶部沿长度方 向分前后两组(每组两排,对称布置) 呈鸟翼状倾斜的立式, 进行第三次分离 汽水混合物经三次分离,水经疏水 管4引至汽包水容积,蒸汽通过顶部 布置的多孔板进行均流,由饱和蒸 汽引出管将蒸汽引至炉顶过热器

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汽 包 系 统

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§2 、水冷壁的结构
? 1、水冷壁的分类 ? 2、水冷壁的结构

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水冷壁的分类
水冷壁
膜 式 壁

分光管壁、膜式壁两种
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。

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水冷壁的结构
?内螺纹管水冷壁 工质在管内流动时产生强烈的扰动。把液体压向 壁面,强迫汽泡脱离管壁被水带走,破坏膜态汽层。 ?可有效防止膜态沸腾产生,避免管壁超温。用于炉内高热负荷区域 的膜式水冷壁,确保水冷壁安全可靠。

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§3 、水冷壁布置

?1、自然循环锅炉水冷壁布置

?2、强制循环锅炉水冷壁布置
?3、直流锅炉水冷壁布置

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亚 临 界 自 然 循 环 汽 包 锅 炉
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HG-

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水冷壁

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1、自然循环锅炉水冷壁布置
大容量锅炉沿炉膛周界热负荷分布不
均,水冷壁中间部位较两边高,燃烧器区 域附近热负荷最大,炉膛四角和下部受热

最弱,水冷壁吸热不均,造成水循环故障。
将水冷壁设计成若干个独立的循环回路

SG1025/18.1锅炉水冷壁根据炉膛水平
截面热负荷分布曲线共分为32个循环回路。 前、后、两侧各6个回路,四个炉角各2个

回路

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自然循环锅炉水冷壁布置
后水冷壁上部作成一个折焰角,同时拉出部 分管束作为后墙悬吊管,折焰角以一定的角度 向后上方延伸形成水平烟道,然后垂直向上形 成排管与上集箱连接,可增加水平烟道长度, 改善炉膛出口烟气的空气动力特性,增长烟气 流程,强化烟气的混合 水冷壁上部通过上集箱固定在支架上,下部 则悬挂着下集箱,可自由膨胀 燃烧器区域布置卫燃带,以提高炉膛温度 在四面墙的高热负荷区域采用了内螺纹管, 以保证水冷壁工作的安全性

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自然循环锅炉水冷壁布置
来自省煤器的给水经汽包分别进入4个大直 径集中下降管,其下端分别接一个分配器,并 通过96根供水管与32个下集箱相连。然后经32 组648根膜式水冷壁、折焰角、后墙水冷壁悬 吊管、水平烟道底部、后墙排管向上流动,水 被逐渐加热形成汽水混合物,通过26个上集箱 106根导汽管被引入汽包,进行汽水分离

饱和蒸汽由18根连接管引入顶棚过热器进口 集箱;
饱和水留在汽包下部,连同不断送入汽包的 给水一起进入下降管

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2、强制循环锅炉水冷壁布置
?4根大直径集中下降管从汽包底部引出并与汇集 联箱连接, 3台循环泵(一台备用)通过吸入短管 与汇集联箱相连,每台循环泵通过2根出水管与环 形下水包(由前、后、左右四侧水包组成)的前下 水包连接。 经由890根水冷壁管、5个上集箱和48 根导汽管,回到汽包。 ?循环泵台数与下降管根数不等,下降管中的水通 过汇集联箱分配到各循环泵,可均衡循环泵的入口 流量,有利于提高循环泵运行的可靠性
l-汽包;2-下降管;3-汇合联箱;4-管环泵; 5-循环泵出口阀;6-循环泵出口管;7-环形联 箱(下水包);11-后墙延伸水冷壁;12-水冷 壁出口联箱;13-汽水引出管;14-折焰角

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主 给 水 系 统

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3、直流锅炉水冷壁布置
在炉膛折焰角以上采用垂直上升管 屏,以便采用全悬吊结构;炉膛上部 热负荷较低,两相邻垂直管屏外侧管 子的管壁温差较小,不至于造成膜式 水冷壁损坏。 在炉膛高热负荷区采用螺旋管圈型 水冷壁,以减小炉内热偏差。

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螺旋管圈型水冷壁
直流锅炉水冷壁形式主要有螺旋管圈型 和 垂直上升管屏型 螺旋管圈型水冷壁 由若干根水冷壁组成管带,沿炉膛四面倾斜上升, 无水平段,各管带均匀地分布在炉膛四壁,任一高度上管带的受热几乎完 全相同

螺旋管圈型水冷壁的特点
? 沿炉膛四周热负荷不均匀影响小 ? 管圈内工质可保证足够高的质量流速,以减轻 传热恶化的影响。

? 工质焓值较高的管带后段,可以布置在炉内热 负荷较低区域,对防止管壁超温有利。
? 大锅炉宽管带,各管间热偏差较大;支吊困难

适用于超临界和亚临界压力,燃料适应性广。

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UP型垂直上升管屏水冷壁
UP型垂直上升管屏包括一次上升和上升-上升 一次上升型(a) 给水一次流经全部四面墙水冷壁管屏, 没有下降管,管屏沿高度分为上、中和下部三个辐射区,各 区段之间设有混合器,用以消除平行管子间的热偏差。 特点:系统简单,流动阻力小;相邻管屏外侧管间壁温差较 小;可采用全悬吊结构;水力特性较为稳定;但对锅炉负荷 适应性较差,金属耗量大。 上升-上升型(b)炉膛下部高热负荷区域布置两个串联回 路,用于提高管内工质质量流速以避免流动异常和传热恶化

(a)(b)

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FW型垂直上升管屏水冷壁
FW型垂直上升管屏为多次垂直上升管屏 多次垂直上升管屏 炉膛下部高热负荷区域减小管屏的宽度,炉外加设 下降管,形成多次垂直上升;在上部较低热负荷区,仍采用一次垂直上升 管屏 多次垂直上升管屏的特点 ? 既可保证高热负荷区有较高的质量流速,达到充分冷却的目的;又可 减少高负荷下水冷壁的流动阻力;同时可避免采用刚度差的小直径管。 ? 有不受热的下降管,工质流程长,系统阻力较大; ? 相邻两屏内工质的含汽率不同,管间壁温差大,使各屏热膨胀不同。 应尽量减少管屏串联的次数

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§4 、水冷壁的结渣

?1、水冷壁的结渣原因与危害

?2、影响水冷壁结渣因素
?3、水冷壁结渣的防治

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1 、水冷壁的结渣
水冷壁管外烟气温度最高,易发生结渣、高温腐蚀及水动力异常。 结渣的产生 液态的软化的渣粒在凝固之前冲刷水冷壁或炉墙形成,结渣自动加剧。 结渣的危害 ? 受热面吸热减少,炉温升高,水冷壁高温腐蚀;燃烧工况恶化;燃料消 耗量增加;

?

炉膛出口烟温及排烟温度升,过热蒸汽超温;降低锅炉出力和效率;炉膛

结渣,煤耗量增加,炉膛出口结渣时,炉膛的负压值减小,严重时甚至会出现正压。

? 大块焦渣自行脱落时可能压灭炉膛火焰,导致熄火,并会砸坏冷灰斗水 冷壁管,造成设备损坏;

? 造成烟通的局部堵塞,增加烟道阻力和引风机的负荷,使厂用电增大。

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2、影响水冷壁结渣因素
煤质特性

煤灰熔点温度ST低,灰粒向水冷壁运动过程中没有凝固,易形成结渣。 高灰粘度的煤灰一旦在炉内形成结渣,会自动加剧。
炉内温度与空气动力场

切圆直径偏大,火焰偏斜、贴壁或冲墙形成炉内局部结渣
燃烧器区域壁面热负荷qrr

qrr较大,燃烧器区域释放的热量大,炉温高,易引起炉内结渣
卫燃带 敷设卫燃带的炉膛炉温较高,易在粗糙卫燃带壁面上形成结渣

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3、水冷壁结渣的防治
选择适当的炉膛热强度及切圆直径;避免炉内温度过高 组织良好的空气动力场,避免火焰偏斜、贴壁冲墙;炉内局 部温度过高 保持适当的过剩空气量,过剩空气量大,炉膛出口温升高; 过剩空气量太小,燃烧不完全,造成还原性气氛使灰熔点温度 降低,促进炉内结渣。 避免锅炉超负荷运行

采用适当的煤粉细度,提高煤粉的均匀度
加强运行监视,及时吹灰、清渣。 3/3
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问题与思考题
? 1、结渣的基本条件是什么,它与哪因素有

关?积灰与结渣有何不同?在锅炉设计与运 行中如何减轻结渣?

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