鍋爐原理課件：水冷壁過熱器再熱器

1、鍋爐原理水冷壁、過熱器、再熱器鍋爐原理水冷壁、過熱器、再熱器目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再熱器的汽溫特性41/36目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再熱器的汽溫特性42/36目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再一、爐膛水冷壁3/36內(nèi)容1、水冷壁的作用2、水冷壁分類3、衛(wèi)燃帶4、爐頂、折煙角及冷灰斗一、爐膛水冷壁3/36內(nèi)容一、爐膛水冷壁水冷壁：敷設(shè)在鍋爐爐膛內(nèi)壁、由許多并聯(lián)管子組成 的蒸發(fā)受熱面4/36一、爐膛水冷壁水冷壁：敷設(shè)在鍋爐爐膛內(nèi)壁、由許多并聯(lián)管

2、子組成一、爐膛水冷壁5/361、水冷壁的作用吸收火焰熱量,主要通過輻射亞臨界鍋爐：蒸發(fā)受熱面超臨界鍋爐：加熱受熱面保護(hù)爐墻懸吊爐墻防止?fàn)t壁結(jié)渣一、爐膛水冷壁5/361、水冷壁的作用一、爐膛水冷壁600MW形控制循環(huán)鍋爐斷面圖6/36一、爐膛水冷壁600MW形控制循環(huán)鍋爐斷面圖6/36一、爐膛水冷壁2、水冷壁分類光管式水冷壁：通過鍋筒及集箱連接起來的一排 布置在鍋爐內(nèi)側(cè)的光管受熱面。膜式水冷壁：各光管間用鰭片或扁鋼焊接成的一 組管屏。光管；(b) 鰭片管焊 成的膜式水冷壁； (c) 用扁鋼焊成的膜式水冷 壁；(d) 涂有耐火水泥 的銷釘管水冷壁； (e) 涂有耐火水泥的銷釘管 膜式水冷壁7/36

3、一、爐膛水冷壁2、水冷壁分類7/36一、爐膛水冷壁8/36一、爐膛水冷壁8/36一、爐膛水冷壁鋼管加扁鋼工藝制造的膜式水冷壁9/36一、爐膛水冷壁鋼管加扁鋼工藝制造的膜式水冷壁9/36一、爐膛水冷壁膜式水冷壁管類型a)光管加扁鋼；b)軋制鱗片管；c)燒熔焊；d)焊接鱗片管；e)其他10/36一、爐膛水冷壁膜式水冷壁管類型10/36一、爐膛水冷壁光管水冷壁膜式水冷壁優(yōu)點制造、安裝簡單對爐墻保護(hù)好；爐墻只需保溫材料，不用耐火材料， 因而爐墻重量度大為減少；氣密性好，爐膛漏風(fēng)小，甚至可采 用微正壓燃燒，提高熱效率；廠內(nèi)預(yù)先組裝，縮短安裝周期，保 證質(zhì)量。缺點保護(hù)爐墻的作用小， 爐膛漏風(fēng)嚴(yán)重制造工藝比

4、較復(fù)雜；設(shè)計時需考慮的因素較多：需保證 水冷壁的整體焊接結(jié)構(gòu)有足夠的膨 脹延伸自由；需保證檢查孔、看火 孔等處良好的密閉性等。應(yīng)用60s以前及小型鍋爐幾乎全部大型鍋爐11/36一、爐膛水冷壁光管水冷壁膜式水冷壁制造、安裝簡單對爐墻保護(hù)好一、爐膛水冷壁3、衛(wèi)燃帶把一部分水冷壁管表面用耐火材料覆蓋，以減小 該部位的吸熱量。作用： 保持高溫，確保迅 速著火、穩(wěn)定燃燒。敷設(shè)方法： 在衛(wèi)燃帶區(qū)域 的水冷壁管表焊上許多長 2025mm、直徑612mm的 銷釘，然后敷上耐火材料。衛(wèi)燃帶的構(gòu)造1水冷壁管；2銷釘；3鉻礦砂耐火可塑料12/36一、爐膛水冷壁3、衛(wèi)燃帶12/36一、爐膛水冷壁13/364、爐頂、折

5、煙角及冷灰斗大容量鍋爐平爐項，由頂棚管過熱器組成。折焰(煙)角作用：提高煙氣充滿度，避免渦流與 死角，提高爐膛輻射受熱面的利用程度，改善屏 式過熱器及對流過熱器的沖刷條件，防止煙氣短 路。增加水平連接煙道長度，在不增加鍋爐深度 下，可布置更多的對流受熱面。一、爐膛水冷壁13/364、爐頂、折煙角及冷灰斗一、爐膛水冷壁折焰角的作用溫度場模擬結(jié)果折焰角有折焰角：爐膛上部屏式過熱器和水 平煙道對流過熱器煙氣沖刷條件更好。無折焰角：爐膛上部空間利用不充分， 煙氣易“短路”。14/36一、爐膛水冷壁折焰角的作用溫度場模擬結(jié)果折焰角有折焰角：爐膛一、爐膛水冷壁冷灰斗作用：熔化狀態(tài)的灰渣下落時， 斗狀水冷壁

6、的強(qiáng)烈吸熱， 被迅速冷卻成為固態(tài)而落 入灰斗，定期排出爐外。螺旋冷灰斗的結(jié)構(gòu)煤粉濃度模擬結(jié)果15/36冷灰斗一、爐膛水冷壁冷灰斗作用：螺旋冷灰斗的結(jié)構(gòu)煤粉濃度模擬結(jié)果1目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再熱器的汽溫特性416/36目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再二、汽包(鍋筒)17/361、汽包作用汽水分離分離的水經(jīng)下降管進(jìn)入鍋爐水冷壁，被加熱 為飽和汽水混合物，再進(jìn)入汽包；分離的飽和蒸汽進(jìn)入鍋爐過熱器，被加熱為 過熱蒸汽；樞紐：連接省煤器、蒸發(fā)受熱面、過熱器。蓄能、蓄水：緩沖壓力與水位。二、汽包(鍋筒)17/361、汽包作用二、汽包(鍋筒)

7、18/362、汽包與內(nèi)部裝置下降管管座：位于汽包底部，保證下降管入口上部有最大的 水層高度，以防下降管進(jìn)口處工質(zhì)汽化；下降管入口處裝有十字架，以消除大直徑下降 管進(jìn)口產(chǎn)生漏斗形水面，防止蒸汽進(jìn)入下降管， 保證鍋爐水循環(huán)的安全。二、汽包(鍋筒)18/362、汽包與內(nèi)部裝置二、汽包(鍋筒)飽和蒸汽引出管下降管19/36汽包筒體上部有：飽和蒸汽引出管管座1；汽水混合物引入管管座2。汽包筒體下部有：給水管管座；連續(xù)排污管管座12；事故放水管管座。二、汽包(鍋筒)飽和蒸汽引出管下降管19/36汽包筒體上部有二、汽包(鍋筒)20/36二、汽包(鍋筒)20/36目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)

8、構(gòu)3過熱器與再熱器的汽溫特性421/36目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)22/36內(nèi)容1、過熱器的作用及再熱器的作用2、過熱器及再熱器的分類3、過熱器系統(tǒng)4、再熱器的特點一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)22/36內(nèi)容一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)23/361、過熱器及再熱器的作用過熱器：將鍋爐的飽和蒸汽進(jìn)一步加熱到所需過 熱蒸汽溫度。再熱器：過熱蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸中膨脹作功到 一定程度后，再回到鍋爐中進(jìn)行加熱，然后再送 至汽機(jī)中低壓缸作功的受熱面。本質(zhì)上也是過熱 器過熱器及再熱器都是提高循環(huán)效率的需要！循環(huán) 效率隨蒸汽溫度升高而提高；采用

9、一次再熱可使 循環(huán)熱效率提高4%6%，采用二次再熱可進(jìn)一步 提高2%。一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)23/361、過熱器及再熱器的一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)24/36過熱器和再熱器的工作特點:管內(nèi)工質(zhì)溫度高、傳熱性能差，金屬壁溫高，達(dá)到 金屬使用極限。再熱器受熱面工作條件更差，再熱蒸汽壓力為過熱 蒸汽壓力的20%左右，蒸汽放熱系數(shù)比高壓蒸汽小， 導(dǎo)致管壁金屬溫度高；鍋爐參數(shù)提高，容量增大，過熱及再熱吸熱份額增 加，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。設(shè)計或運(yùn)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)泄露，停機(jī)，是鍋爐故障

10、最多的部件之一。一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)24/36過熱器和再熱器的工作一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)25/36設(shè)計及運(yùn)行應(yīng)注意汽溫波動不應(yīng)超過 (510)。可靠的調(diào)溫手段，保證一定范圍內(nèi)維持額定汽溫。平行管子之間的熱偏差小。一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)25/36設(shè)計及運(yùn)行應(yīng)注意一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)2、過熱器及再熱器的分類按傳熱方式可分為：對流 式，半輻射式和輻射式。輻射式：布置在爐膛中直 接吸收爐膛高溫火焰輻射 熱的過熱器。有多種布置 方式：可布置在爐膛內(nèi)壁 上(墻式過熱器),在爐頂( 頂棚過熱器)， 懸掛在爐 膛上部(前屏過熱器)。省煤器前屏過熱器低溫再 熱器后屏過熱器末級

11、過熱器高溫再熱器低溫過熱器26/36一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)2、過熱器及再熱器的分類省煤器一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)半輻射式：既吸收爐膛 內(nèi)高溫火焰的直接輻射 熱也吸收煙氣對流放熱 的過熱器。一般在爐膛 的后上方，通常稱為屏 式過熱器，或后屏過熱 器(對有前屏過熱器的鍋 爐)。后屏過熱器大屏過熱器27/36一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)半輻射式：既吸收爐膛 內(nèi)高溫火一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)對流式：布置在鍋爐對流煙道內(nèi)主要吸收煙氣對流 放熱的過熱器。由許多平行連接的蛇形管連接在進(jìn) 口出口箱上形成的部件?？闪⑹揭部膳P式放置。1鍋筒；2主蒸汽閥；3過熱蒸汽出口集箱；4面式減溫器；5懸

12、吊過熱器的梁；6過熱器吊夾；7低溫過熱器管子；8定位支架；9定位梳形板；10高溫過熱器管子中壓鍋爐立式對流過熱器結(jié)構(gòu)28/36一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)對流式：布置在鍋爐對流煙道內(nèi)主一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)根據(jù)煙氣與蒸汽相對流動方向劃分的對流過熱器型式a)順流式；b)逆流式；c)雙逆流式；d)混流式29/36蒸汽的流向與煙氣可逆流，順流或混流。純逆流時，溫壓大，節(jié)省金屬，但管壁溫高，故 高溫過熱器常采用混流布置。為了足夠的冷卻，管內(nèi)蒸汽流速為2030m/s。一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)根據(jù)煙氣與蒸汽相對流動方向劃分一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)過熱器的基本結(jié)構(gòu)示例30/363、過熱

13、器系統(tǒng)高壓以上鍋爐，過熱器系統(tǒng)包括兩種或三種換熱方式 (輻射、對流)的聯(lián)合式過熱器，保證良好的汽溫特性。1鍋筒；2在爐膛壁上的輻射式過熱器；3爐膛出口處屏式過熱器；4立式對流過熱器；5臥式對流過熱器；6頂棚過熱器；7噴水減溫器；8過熱蒸汽出口集箱；9懸吊管進(jìn)口集箱；10懸吊管出口集箱；11過熱器懸吊管；12支撐擱條；13水平過熱器蛇形管；14燃燒器一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)過熱器的基本結(jié)構(gòu)示例30/36一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)31/36一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)31/36一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)32/364、再熱器的特點再熱器的進(jìn)汽是汽輪機(jī)高壓缸的排汽，壓力約為 主蒸汽壓力

14、的20%，蒸汽與管壁之間的對流放熱 系數(shù)小，對管壁的冷卻效果差。再熱蒸汽出口溫度與過熱蒸汽相同，為使再熱器 管壁不超溫，再熱器盡量布置在煙氣溫度較低區(qū) 域，并在出口段采用高級合金鋼。再熱蒸汽質(zhì)量流量為主蒸汽流量的80%，但由于 再熱蒸汽壓力低、比容大，其容積流量比主蒸汽 大得多，因此再熱器連接管道直徑比主蒸汽管道 大，再熱器本身也采用大管徑多管圈受熱面。一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)32/364、再熱器的特點一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)33/36再熱器對傳熱偏差較敏感。相同溫度下，蒸汽的 比熱隨壓力的下降而減小，再熱蒸汽的比熱比過 熱蒸汽低。因此，在相同的熱偏差下，再熱蒸汽 的出口汽溫偏差比

15、過熱器大。再熱器出口汽溫受進(jìn)口汽溫影響，再熱器的進(jìn)汽 是汽輪機(jī)高壓缸的排汽，高壓缸排汽溫度的變化 影響再熱器的進(jìn)口及出口汽溫。再熱蒸汽側(cè)阻力大小直接影響機(jī)組效率，阻力每 增加0.98MPa，汽輪機(jī)的汽耗增加0.28%，因此再 熱器本身及其連接管道的阻力越小越好，一般限 制在0.2MPa左右。一、過熱器及再熱器的作用及結(jié)構(gòu)33/36再熱器對傳熱偏差較敏目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再熱器的汽溫特性434/36目錄爐膛水冷壁1汽包2過熱器與再熱器的作用及結(jié)構(gòu)3過熱器與再二、過熱器與再熱器的汽溫特性1、汽溫特性過熱器或再熱器出口蒸汽溫度與鍋爐負(fù)荷之間的關(guān)系 稱之為汽溫特性

16、，采用不同傳熱方式的過熱器與再熱 器，汽溫變化特性不同。對流式過熱器與輻射式過熱器的汽溫特性是相反的：輻射受熱面：負(fù)荷增加，工質(zhì) 流量和煤耗量相應(yīng)增加，然而 爐內(nèi)輻射吸熱并不按比例增多， 單位工質(zhì)吸熱量減少，受熱面 出口蒸汽的溫度降低。對流受熱面：負(fù)荷增加，流經(jīng) 受熱面煙速和煙溫提高，工質(zhì) 吸熱量增加，蒸汽溫度上升。35/36二、過熱器與再熱器的汽溫特性1、汽溫特性35/36各種型式和用途的蒸汽鍋爐，其最終產(chǎn)品都是具有一 定壓力和溫度的蒸汽。一般來說，鍋爐在運(yùn)行過程中 總是希望鍋爐能在設(shè)計額定參數(shù)下工作。然而，鍋爐工作條件偏離設(shè)計工況在所難免。例如燃 料特性、給水溫度、過量空氣系數(shù)等因素的變化都可 能導(dǎo)致鍋爐蒸汽參數(shù)發(fā)生變化。必須控制終溫終壓變 化在允許范圍內(nèi)，獲得相對穩(wěn)定或變化很小的蒸汽參 數(shù)。汽溫過高：加快金屬材料蠕變，縮短設(shè)備使用壽命，嚴(yán)重超溫甚至可能導(dǎo)致過熱器爆管；汽溫過低：熱效率下降；汽輪機(jī)最