第五章 循環(huán)流化床鍋爐的汽水系統(tǒng)與控制系統(tǒng)

循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)2/3/2023第五章 汽水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)第一節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐汽水系統(tǒng)的布置第二節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐汽水系統(tǒng)的設(shè)備組成第三節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐調(diào)節(jié)控制的基本要求第四節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐的分散控制系統(tǒng) 2/3/2023第一節(jié) 汽水系統(tǒng)的布置一、功能概述1. 汽水系統(tǒng)定義

給水送入省煤器后直至變成過(guò)熱蒸汽離開(kāi)鍋爐所經(jīng)過(guò)的整個(gè)系統(tǒng)2. 系統(tǒng)功能

通過(guò)受熱面吸收煙氣熱量，工質(zhì)水→飽和蒸汽→過(guò)熱蒸汽3. 系統(tǒng)要求

有效吸收燃料釋熱，給水經(jīng)加熱、蒸發(fā)、過(guò)熱等過(guò)程變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽4. 系統(tǒng)受熱面組成：省煤器、水冷壁、過(guò)熱器、再熱器5. 布置參考因素：蒸汽參數(shù)、鍋爐容量、燃料性質(zhì)2/3/2023二、系統(tǒng)布置1. 循環(huán)流化床（自然循環(huán)汽包鍋爐）汽水系統(tǒng)主要組成

省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過(guò)熱器、再熱器及其相應(yīng)的聯(lián)箱、連接管道2/3/2023二、系統(tǒng)布置2. 實(shí)例1）爐膛內(nèi)水冷壁蒸發(fā)管第二級(jí)過(guò)熱器2）鍋爐尾部包覆過(guò)熱器第三、第一級(jí)過(guò)熱器W型蒸發(fā)屏省煤器空預(yù)器2/3/20232/3/20232/3/20232/3/2023二、系統(tǒng)布置3. 給水加熱流程給水通過(guò)5回路在爐膛和尾部煙道內(nèi)加熱成汽水混合物→引至汽包進(jìn)行汽水分離水被送入汽包水空間繼續(xù)水循環(huán)蒸汽從汽包頂部引出進(jìn)入過(guò)熱器受熱面，送往汽輪機(jī)2/3/2023第二節(jié) 汽水系統(tǒng)的設(shè)備組成一、省煤器1. 定義：利用鍋爐尾部煙氣熱量加熱給水的熱交換器2. 作用：節(jié)省燃料；改善汽包工作條件；降低鍋爐造價(jià)3. 分類1）按使用材料區(qū)分鋼管：強(qiáng)度高、耐沖擊、工作可靠、傳熱性能好、重量輕、體積小、價(jià)廉；耐腐蝕差鑄鐵

2）按出口水溫區(qū)分：沸騰式（中壓）、非沸騰式（高壓）4. 結(jié)構(gòu)：水平蛇形管+進(jìn)、出口聯(lián)箱5. 材料：合金鋼6. 磨損問(wèn)題解決辦法：控制煙速、管子彎頭處加防磨罩、采用鰭片式、膜式省煤器（還可增加傳熱面積）2/3/2023省煤器結(jié)構(gòu)及布置示意圖2/3/2023二、蒸發(fā)受熱面2/3/2023二、蒸發(fā)受熱面1. 汽包——主要作用1）工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過(guò)熱各過(guò)程的連接樞紐和分界2）增加鍋爐蓄熱量，利于鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)3）改善蒸汽品質(zhì)4）保證鍋爐安全運(yùn)行2/3/2023二、蒸發(fā)受熱面2. 下降管1）作用：汽包中水通過(guò)其不斷送往水冷壁下聯(lián)箱，供給水冷壁，以維持正常水循環(huán)2）分類小直徑分散下降管（小容量鍋爐）：流動(dòng)阻力較大，不利于水循環(huán)大直徑集中下降管（大容量鍋爐）：流動(dòng)阻力小，節(jié)約鋼材，簡(jiǎn)化布置

3）聯(lián)箱作用集中混合工質(zhì)并均勻分配連接管徑和數(shù)量不同的管子2/3/20232/3/2023二、蒸發(fā)受熱面3. 水冷壁（蒸發(fā)受熱面）1）傳熱方式：輻射、對(duì)流2）主要作用：產(chǎn)生汽水混合物；降低鍋爐造價(jià)；防止結(jié)渣，保護(hù)爐墻；3）結(jié)構(gòu)形式

光管式、膜式、銷釘管式4）耐火防磨內(nèi)襯5）翼形管墻水冷壁管

增加蒸發(fā)受熱面吸熱量2/3/2023膜式水冷壁充分保護(hù)爐墻良好氣密性，減少漏風(fēng)，保證正壓燃燒能以較大面積吸收爐膛輻射熱便于采用敷管式爐墻，薄而輕，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)便于焊成組件出廠，方便安裝2/3/2023銷釘管式爐膛下部敷設(shè)耐火層汽水冷旋風(fēng)筒回料裝置內(nèi)部2/3/2023雙面膜式水冷壁2/3/2023三、過(guò)熱器和再熱器1. 定義過(guò)熱器：將飽和蒸汽加熱為過(guò)熱蒸汽的熱交換器再熱器：將汽輪機(jī)高壓缸排氣重新加熱到一定溫度的熱交換器2. 作用提高電站循環(huán)熱效率降低汽輪機(jī)末級(jí)葉片的排氣濕度3. 布置位置：煙溫較高的煙道內(nèi)，甚至爐膛內(nèi)部管屏式受熱面翼形屏式受熱面4. 可能的事故：受熱面管子超溫或磨損而爆管2/3/2023臥式蛇形管對(duì)流式過(guò)熱器2/3/2023包墻管過(guò)熱器汽包/汽冷旋風(fēng)分離器→側(cè)包墻上聯(lián)箱→側(cè)包墻管過(guò)熱器→側(cè)包墻下聯(lián)箱→前包墻→煙道進(jìn)口下聯(lián)箱→兩個(gè)煙道進(jìn)口垂直聯(lián)箱→前墻進(jìn)口上聯(lián)箱→頂棚包墻管→后墻包墻管→后墻下部聯(lián)箱（第一級(jí)對(duì)流過(guò)熱器入口聯(lián)箱）2/3/20232/3/20232/3/2023CFB屏過(guò)、屏再爆管2/3/2023第三節(jié) 調(diào)節(jié)控制的基本要求一、調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的主要功能鍋爐主控、給水控制、汽溫控制、一次風(fēng)量控制、二次風(fēng)量控制、風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫（暖風(fēng)器）控制、床溫控制、引風(fēng)量控制、燃料量控制、石灰石量控制、爐渣排放控制、啟動(dòng)燃燒器及其風(fēng)量控制2/3/2023二、控制回路的內(nèi)容1. 鍋爐負(fù)荷控制回路

鍋爐負(fù)荷需求信號(hào)→燃料量及所需空氣量改變→在維持預(yù)設(shè)的主蒸汽P值下，改變所需蒸汽流量、燃料放熱量及整個(gè)熱力過(guò)程2. 熱量補(bǔ)償控制回路

考慮鍋爐傳熱量和燃料發(fā)熱量的變化3. 給水流量控制回路

保證鍋爐輸入的給水量與輸出的蒸汽量平衡，以維持汽包中所要求的水位2/3/2023二、控制回路的內(nèi)容4. 進(jìn)口風(fēng)溫控制回路

保證空預(yù)器冷端溫度高于煙氣中硫酸的露點(diǎn)，防止低溫腐蝕5. 過(guò)熱汽溫控制回路6. 再熱汽溫控制回路7. 床溫控制回路

根據(jù)鍋爐負(fù)荷要求將床溫維持在規(guī)定值（880℃）2/3/2023二、控制回路的內(nèi)容8. 一次風(fēng)流量控制回路 一次風(fēng)作用1）流化燃料2）燃燒配風(fēng)產(chǎn)生高溫?zé)煔?. 二次風(fēng)流量控制回路 二次風(fēng)作用1）作為給煤機(jī)密封風(fēng)，促使煤順利進(jìn)入爐膛，防止煙氣回流2）確保燃料完全燃燒，以控制床溫和調(diào)整過(guò)?？諝饬?0. 爐膛負(fù)壓控制回路（100Pa）2/3/2023二、控制回路的內(nèi)容11. 石灰石量控制回路

維持床中足夠石灰石量脫硫，維持床中有足夠床料12. 床壓控制回路

控制燃燒室內(nèi)床料量→床溫、傳熱效率、脫硫13. 啟動(dòng)燃燒器燃油流量控制回路2/3/2023第四節(jié) 分散控制系統(tǒng)一、概述分散控制系統(tǒng)DCS1）被控制設(shè)備地理位置分散，控制系統(tǒng)設(shè)備亦分散布置2）功能分散——數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、運(yùn)行顯示、監(jiān)控操作2/3/20232/3/2023二、DCS的功能與設(shè)備組成（一）DCS的功能1. 熱工檢測(cè)（數(shù)據(jù)采集DAS）2. 模擬量控制MCS（協(xié)調(diào)控制：給水、燃燒、過(guò)/再熱汽溫）3. 順序控制SCS（主/輔機(jī)啟停、部分系統(tǒng)運(yùn)行、事故處理）4. 熱工連鎖保護(hù)（報(bào)警信號(hào)、聯(lián)鎖動(dòng)作、跳閘保護(hù)）（二）DCS的設(shè)備組成

過(guò)程控制單元、過(guò)程控制觀察站、操作接口單元、工程師站、計(jì)算機(jī)接口單元、通信網(wǎng)絡(luò)（三）DCS的控制層次 就地操作層、過(guò)程控制層、控制管理層、