锅炉汽水系统

锅炉汽水系统,汽水系统组成汽水系统设备,1、汽水系统组成,锅炉汽水系统由省煤器系统、水冷壁汽水循环系统和过热、再热蒸汽系统等组成。是从给水进入省煤器至产生额定参数过热及再热蒸汽的整个流程。,省煤器系统,从给水系统来的给水以单路进入省煤器进口集箱，经省煤器加热后从出口集箱引出，并在省煤器出口连接管道的终端汇合。,水冷壁汽水循环系统,锅炉给水经省煤器加热后，进入4根下降管下端连接的分配器中，经引入管把欠焓水送入水冷壁四周的下集箱。炉水经上升加热，形成汽水混合物，最后经出口联箱和引出管被引入汽包。水冷壁管子锅筒内经汽包下部的给水管进人汽包水侧。由汽水分离器进行汽水分离后，炉水再次进入下降管，干蒸汽则进入过热器系统。汽包、下降管、水冷壁管、引入引出管等组成锅炉本体汽水循环系统。,过热蒸汽系统,过热蒸汽从汽包引出进入顶棚过热器进口集箱。蒸汽首先流经低温过热器；然后经一级喷水减温后进入屏式过热器，在后屏过热器出口经二级喷水减温后进入高温过热器。由高温过热器出来的额定参数蒸汽直接送到汽轮机高压缸。,再热蒸汽系统,主蒸汽在汽机高压缸作完功后，其排汽又引入到锅炉再热器重新加热，提高温度后的再热蒸汽进入汽轮机中低压缸作功，这一过程称为再热蒸汽系统。再热器由受热面组成，第一级是位于尾部烟井前烟道的前墙壁式再热器，第二级是位于水平烟道内的后屏再热器。第三级是位于尾部烟道的末级再热器。汽机高压缸的排汽通过再热器喷水减温器进人前墙壁式再热器。通过再热器喷水减温器调节再热器蒸汽温度，使进人再热器的蒸汽温度比较均匀。,2、汽水系统设备,汽包与水冷壁省煤器过热器再热器,水冷壁,省煤器,省煤器的作用与结构省煤器的主要参数和启动保护,省煤器的作用与结构,一、省煤器的作用布置:省煤器在烟气温度较低的锅炉尾部，主要作用：1、省煤器吸收尾部烟道中低温烟气的热量，降低锅炉的排烟温度，提高了锅炉热效率，节省燃料。2、省煤器的采用提高了进入锅筒的水温，减少了锅筒壁与给水之间的温度差，从而使锅筒热应力降低，提高了锅筒的寿命。二、省煤器的结构大容量、高参数锅炉均采用钢管式省煤器，它是由许多并列的蛇形无缝钢管和进、出口联箱组成的。,烟气一般自上而下流动，使烟气与水逆向流动，增加传热温差，提高传热效果。三、省煤器的布置现代大型锅炉常采用悬吊式省煤器。省煤器出口联箱上的引出管既可悬吊省煤器，又可悬吊过热器和再热器。悬吊式省煤器如图8-1所示。,省煤器的主要参数和启动保护,一、省煤器中的水速对水平管子，当水的流速大于0.5m/s时，可以避免金属局部氧腐蚀。如果省煤器管内达到沸腾状态，则管内是汽水混合物，此时水速较低容易发生汽水分层，即水在管子下部，而蒸汽在管子上部，与蒸汽接触的金属管壁温度较高，有可能发生超温现象。容易引起金属的破坏，因而蛇形管中水流速度应不低于1m/s。二、省煤器的启动保护在锅炉启动过程中，需要采取必要的措施，保证省煤器中的水产生流动。采用的方法是在省煤器进口管与锅筒下降管之间装设再循环管。,1、自然循环锅炉的省煤器再循环管对自然循环锅炉，省煤器的再循环管如图8-3（a）所示。即在锅炉下降管和省煤器进水管之间装设一个有再循环阀的再循环管，由锅筒下降管再循环管省煤器锅筒之间形成自然循环回路。2、控制循环锅炉的省煤器再循环管对于控制循环锅炉，省煤器再循环系统如图8-3（b）所示。锅炉的下降管系统中均装有再循环泵，水在泵中进一步升压后进入水冷壁下水包（下联箱）。,三、省煤器出口水温的选择对高压以上锅炉，省煤器均采用非沸腾式，即省煤器出口水温有一定的欠焓值，避免省煤器中发生汽化，以保证省煤器管中的水流量分配均匀，且使水在进入水冷壁管时不发生汽化，保证水冷壁入口的水流量分配均匀，提高水循环的安全性。对控制循环锅炉，一般将省煤器出口的水直接引入汽包的下降管入口处，以保证水进入再循环水泵时不发生汽化，要求省煤器出口水温欠温60。对直流锅炉，省煤器出口水约需要有380KJ/kg的欠焓，才能保证给水进入水冷壁管子时流量分配较为均匀。,四锅炉给水系统现代大容量火力发电厂中，锅炉机组基本为单元制机组，给水管道系统一般也采用单元制给水管道系统。单元制系统中，给水从除氧器水箱被前置泵抽吸并升压后，送入主给水泵。一般在单元机组系统中，配置一台或两台供主机满负荷流量的汽动泵，再配一台电动水泵作为备用。电动给水泵容量为主机出力的30-50%，采用液力偶合器调整水泵转速，可实现无节流损失的变速调节。,一般在机组启动初期采用电动给水泵，待机组升压至一定参数后，汽源有保证时投入汽动给水泵。汽动给水泵的汽源可来自主汽轮机抽汽或其它汽源。给水经给水泵中升压后进入高压加热器，然后经过给水管道上的主闸阀，沿两条管道进入锅炉省煤器。一般，在给水泵后应装设逆止阀和减负荷阀。在给水泵启动或低负荷运行时，减负荷阀开启，使部分给水又可回到除氧器储水箱中形成再循环。这样，在启动初期锅炉进水量较少时避免了给水泵因输水量较少而汽化，防止水泵发生汽蚀。,在给水泵系统高压加热器处有旁路装置，在高压加热器发生故障时，入口保护动作将水流切换到旁路管中，此时最后一级加热器出口阀门将自动关闭，给水从旁路继续向锅炉供水。当高压加热器和旁路管道均不能投入运行时，则可通过图中管道6向锅炉供水，管道6称为冷水供水管道。在锅炉启动进水时或者锅炉清洗时，可利用切换大旁路管道10向锅炉进水。,过热器和再热器,过热器与再热器的作用和工作特点过热器与再热器的结构型式典型过热器和再热器系统影响汽温变化的因素过热汽温和再热汽温的调节,屏式过热器,过热器与再热器的作用和工作特点,1、过热器和再热器的作用,过热器的作用：,将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高蒸汽的焓值，从而增加蒸汽的作功能力，提高电厂的循环热效率。另外，在影响过热气温的因素变化时保证过热气温正常，并处于允许的范围之内。,再热器的作用,将汽轮机高压缸的排汽再一次加热，使其温度和过热气温相等或相近，然后再送到中、低压缸膨胀做功。蒸汽再热一方面可以增加蒸汽的作功能力，提高电厂的循环效率，一方面也可以降低汽轮机排汽湿度，提高末级叶片的安全性。当影响再热气温的因素变化时，保证再热气温处于正常的温度范围之内。,2、过热器和再热器的工作特点：外部烟温高、内部汽温高、冷却条件差、安全性差。,过热器与再热器的结构型式,1、过热器和再热器的分类：,过热器和再热器的型式很多，按照不同的分类方式，其型式不同，其中：,在大型电站锅炉中通常采用上述三种型式的串级布置系统。,一对流式过热器和再热器,对流过热器和再热器布置在对流烟道内，主要靠对流传热从烟气中吸收热量。对流过热器和再热器是蛇形管组成，其出口分别用联箱连接。,1、按管子的排列方式分类,顺列布置受热面管子时的传热系数比冲刷错列布置时小，但顺列管束管外积灰易被吹灰器清除。布置在高烟温区的过热器和再热器一般易产生粘结性积灰，为便于蒸汽吹灰器清除积灰，及支吊方便，都以顺列方式布置。在尾部竖井中，烟温较低，为增强传热，布置在其中的低温过热器和低温再热器一般采用错列布置。,两种布置方式的异同：,2、按蒸汽和烟气的相对流动方向,（1）,（2）,烟气,烟气,蒸汽,蒸汽,各种型式的比较：,顺流布置时，传热温压小，传热效果较差，需要的受热面积大，消耗金属多。但蒸汽温度低的管段处于烟气的低温区域，管子出口端金属壁温较低。,逆流布置时，传热温压大，传热效果好，设计时可以减少受热面面积，节约金属。但蒸汽温度高的管段恰好处在烟气的高温区域，管子出口端金属壁温高。,双逆流式，混流式的壁温和受热面的大小在前两者之间，多应用于高温级受热面。,3、按受热面的布置方式,垂直式,分类：,水平式,垂直式一般布置在水平烟道中，这种布置结构简单，吊挂方便，积灰较少，应用广泛，但停炉后管内积水难以排除。,水平式布置在尾部烟道中，这种布置易于疏水，但支吊较复杂，常采用管子吊挂的方式，以节约合金钢的耗量。,过热器和再热器的蛇形管可做成单管圈、双管圈和多管圈，见图。,4、过热起和再热器的管圈型式,二辐射式与半辐射式过热器和再热器,辐射式过热器和再热器布置在炉膛壁面上或炉膛上方、直接吸收炉膛辐射热。主要有屏式、墙式两种。,前屏,后屏,一般布置在炉膛上部，节距较大，通常成为前屏，其作用主要是降低炉膛出口烟温，减少烟气扰动和旋转，改善过热气温和再热气温的特性。,布置在炉膛出口处的管屏，吸收炉膛中的辐射热量和烟气的对流热，称谓半辐射式过热器（再热器）（也称后屏）。,（1）屏式过热器（再热器）,屏式受热面既吸收炉膛辐射热，又吸收高温烟气的对流热，具有较高的热负荷。一般分为前屏和后屏两种。,屏式过热器（再热器）布置方式：,屏式过热器（再热器）布置方式：一般有水平，垂直布置两种。如下图所示：,（2）墙式过热器（包覆壁过热器）,包覆壁过热器是布置在水平烟道和尾部竖井烟道内壁上的、类似于水冷壁的一种过热器。布置包覆壁过热器的主要目的是为了简化炉墙结构、减轻炉墙的重量、便于采用悬吊结构的敷管炉墙。现代大容量锅炉的包覆壁过热器都采用膜式壁结构，这样可以保证锅炉烟道的气密性。,由于烟道靠墙处的烟气流速很低，且烟气辐射也弱，故包覆壁过热器的吸热量很小。,典型过热器和再热器系统,一、典型过热器系统,图710是300MW亚临界压力锅炉的过热器系统。,该系统由顶棚过热器、包覆过热器、低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器、末级高温过热器组成。,顶棚过热器：布置在炉膛顶部、水平烟道及转向室的顶部，分成前、后两部分。前部炉顶管构成炉膛和水平烟道的顶部，后部构成后烟井顶部。,包覆过热器：布置在水平烟道的延伸侧墙及底部，后烟井的前墙、后墙及两侧墙上。,低温过热器：布置在后烟井烟道的上部，其主体为水平布置的四组蛇形管。,分隔屏过热器：又名大屏过热器，属炉内辐射受热面。,后屏过热器：属于半辐射式过热器，布置在分隔屏之后的炉膛出口处，共20片。,末级高温过热器：属于对流式过热器，布置在水平烟道中，位于末级再热器之后。,布置两级喷水减温器：在分隔屏进口管道上布置第一级喷水减温器，第二级减温器布置在末级高温过热器的进口管道上。,二、典型再热器系统,图711是300MW亚临界压力锅炉的再热器系统。,系统组成与结构：国产300MW亚临界压力自然循环或控制循环锅炉的再热器系统由三级组成，即墙式再热器、屏式再热器和末级高温再热器。,影响汽温变化的因素,影响汽温变化的因素分结构因素和运行因素两大类。从运行的角度看影响汽温变化的主要因素有锅炉负荷、炉膛过量空气系数、给水温度、燃料性质，受热面污染情况和火焰中心的位置等，这些因素还可能互相制约。,一、锅炉负荷,锅炉负荷对汽温的影响，一般情况下，过热器系统和再热器系统均呈对流特性，当锅炉负荷升高（或降低）时，汽温也随之升高（或降低）。,二、过量空气系数,过量空气系数增加时，送入炉膛的空气量增大，炉膛温度水平将降低，炉内辐射传热将减弱。因此，辐射过热器和再热器出口汽温降低，对流过热器和对流再热器的出口汽温升高。,三、给水温度,在机组运行中，当高压加热器解列时，给水温度将降低很多，将使锅炉受热面的总吸热量增加，在维持锅炉负荷及参数不变的条件下，需要增加燃料消耗量，这将导致燃烧产生的烟气量增加和炉膛出口烟温的升高。,因而对流式过热器和对流式再热器出口汽温将随着给水温度的降低而升高。由于炉膛出口烟温提高，辐射式过热器和再热器的吸热量增加，出口汽温也将升高。一般锅炉的过热器系统呈对流特性，当给水温度降低太多时，有可能引起过热蒸汽温度超温。,四、燃料性质,水分和灰分增加时，燃料的发热量将降低，如果要维持锅炉蒸发量蒸不变，就必须增加燃料耗量，这使得燃烧产生的烟气量增大、流速加快，对流过热器和对流再热器的吸热量增加，出口汽温将升高。,五、受热面污染情况,过热器（或再热器）之前的受热面发生积灰或结渣时，会使其前面的受热面的吸热量减少，使进入过热器（或再热器）区域的烟温增高，因而使过热汽温（或再热汽温）上升；过热器（或再热器）本身积灰、结渣或管内结垢时，将导致汽温下降。,六、火焰中心的位置,火焰中心位置上移将使炉膛上部和水平烟道内烟温升高，导致过热汽温和再热汽温升高。反之，则降低。,实际运行中，下列几种情况将使火焰中位置发生改变：,1改变摆动式燃烧器的上下倾角；2投运不同层次的燃烧器；3煤粉变粗或煤质变差。由于难于燃尽使火焰中心位置上移。4炉底大量漏风，会使火焰中心上移。,过热汽温和再热汽温的调节,过热蒸汽温度和再热蒸汽温度（以下简称汽温）对机组的安全性与经济性有直接的影响。,研究表明：过热器在超温1020的状态下长期运行，会使其寿命缩短一半以上。而汽温每下降10，会使循环热效率相应降低0.5。运行中通常规定汽温偏离额定值的波动范围为-10+5。为此，必须设置可靠的调温手段，以调整运行因素对汽温变化的影响。,汽温调节的方法有两大类：,蒸汽侧调温是指通过改变蒸汽热焓来调节汽温的方法。,烟气侧调温是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来调节汽温的方法。,一、蒸汽侧调温,1、喷水减温法,喷水减温法直接将水喷入蒸汽中，喷入的水在加热、蒸发和过热的过程中将消耗蒸汽的部分热量，使汽温降低。,喷水减温法调节灵敏、惯性小，易于实现自动化，加上调温范围大、设备结构简单，所以在电站锅炉上获得了普遍应用。,喷水减温特点：,在大型锅炉的过热器系统上，一般布置二级喷水减温器，第一级布置在屏式过热器前，喷水量大些，以保护屏式过热器不超温，并作为过热汽温的粗调节。第二级布置在末级高温对流过热器前，对过热汽温进行微调。一般设计的喷水量约为锅炉容量的5%8%。,喷水减温器的布置：,喷水减温器的型式：,多孔喷管式减温器,旋涡式喷嘴减温器,文丘利管式减温器,三种类型的减温器图形如图所示：,2、汽汽热交换法,用于调节再热汽温，利用受热面一侧的过热蒸汽加热受热面另一侧的再热蒸汽，达到调节再热蒸汽温度的目的。汽汽热交换法所用的设备称为汽汽热交汽汽热交换器换器。有管式和筒式两种。,管式汽汽热交换器采用U型管的套管结构，过热蒸汽在内管中流，再热蒸汽在套管的夹层中流。,筒式汽汽热交换器在筒体内装设蛇形管，工作时过热蒸汽在蛇形管内流动，而再热蒸汽在筒内多次横向冲刷蛇形管。,二、烟气侧调温,1、改变火焰中心位置,摆动式燃烧器多用于四角布置的锅炉中。调节摆动式燃烧器喷嘴的上下倾角，可以改变火焰中心位置的高低，从而改变炉膛出口烟温，以调节锅炉辐射吸热量和对流吸热量的比例，达到调节汽温的目的。大型锅炉上常采用多层燃烧器(如45层)，改变上下排燃烧器的负荷，就可以改变炉膛火焰中心的位置，调节蒸汽温度。例如，当负荷降低时逐步停用下排燃烧器，使火焰中心抬高，能起到一定的调温作用，但这种方法调温范围较小，一般只能与其它调温方式配合使用。,2、分隔烟道挡板,分隔