工业锅炉的构造(精)

主要受热面 锅筒 水冷壁 对流管束辅助受热面 蒸汽过热器 省煤器 空气过热器各种附件 保证运行安全 第一节锅筒及其内部装置 一锅筒的作用及构造锅筒又叫汽包 是受压元件 锅筒的结构 锅筒是由钢板焊制而成的圆筒形容器 由筒体和封头两部分组成 根据容量和参数不同工业锅炉筒体长度约2 7m 锅简直径为0 8 1 6m 壁厚约为12 46mm 锅筒两端的封头是用钢板冲压而成并焊在圆筒体上 为了安装和检修锅筒内部装置 在封头上开有椭圆形人孔 人孔盖板是用螺栓从汽包内侧向外侧拉紧的 锅筒由上升管与下降管连接起来组成自然循环回路 上锅筒内汇集了循环回路中的汽水混合物 常设有汽水分离装置 给水分配管 有的锅炉还设有连续排污管和加药管 下锅筒内则有排放水渣的定期排污装置 在蒸汽锅沪上锅筒的外壁上 还焊有连接主汽管 副汽管的法兰短管相连接水位计 压力表 安全阀等附件的法兰短管 锅筒的作用 1连接上升管和下降管 组成循环回路 接受省煤器来的给水 同时向蒸汽过热器输送饱和蒸汽 是加热 蒸发 过热三过程的连接管 2锅筒中储存有一定量的饱和水 锅炉短时间的供水中断 不会立即发生锅炉事故 增加了锅炉运行的安全性 锅水具有一定的蓄热能力 即在汽压增高时吸收热量 在汽压降低时放出热量 在外界负荷变化较大时 起到缓冲汽压变化速度的作用 利于负荷变化时的运行调节 增加了锅沪运行的稳定性 3锅筒中装有各种内部装置 可以进行蒸汽净化从而获得品质良好的蒸汽 二汽水分离装置 锅水中或多或少的含有杂质 随着锅水的不断蒸发和浓缩 锅水杂质含量或越来越高 即锅水含盐浓度增大 由受热面各上升管进入上锅筒的具有很高动能的汽水泥合物将冲击水面和汽包内部装置 引起大量的锅水飞溅 这些质量很小的水珠很容易被蒸汽带走 由于锅水中含有被浓缩了的盐分 所以带水的蒸汽品质也恶化了 品质恶化的蒸汽会在蒸汽过热器或换热设备及阀门内结成盐垢 这样不仅影响设备的传热效果 而且影响设备的安全运行 因此 保持蒸汽的洁净 降低蒸汽的带水量是非常重要的 汽水分窝装置有多种型式 工业锅炉常用的汽水分离装置有三级挡板 水下孔板 均汽孔板 集汽管和锅壳式分离器 三上锅筒给水装置 给水管的作用是将锅炉给水沿锅筒长度均匀分配 避免过于集中在一起 而破坏正常的水循环 同时为了避免给水管直接冲击锅筒壁 造成温差应力 给水管设在给水槽中 给水管的位置略低于锅筒的最低水位 其上开有直径8 12的小孔 孔间距为100 200mm 给水均匀引入蒸发面附近 可使蒸发面附近锅水含盐量降低 从而减少蒸汽带水的含盐量 四连续排污装置 连续排污管的作用为排走含盐浓度较高的锅水 使锅水含盐量降低 以防止锅水起沫 造成锅水的汽水共沸 通常在蒸发面附近沿上锅筒纵轴方向安装一根连续排污钢管 在排污管上装设许多上部开有锥形缝的短管 缝的下端比最低水位低40M 以保证水位波动时排污不会中断 五热水锅炉上锅筒内部装置 自然循环热水锅炉上锅筒内部装置比蒸汽锅炉正锅简内部装置简单得多 通常没有下列装置 1 配水管配水管的作用是将锅炉回水分配到特定位置以保证锅炉正常的水循环 对于没有锅炉管束的锅炉 配水管将回水分配到冷水区 通常为锅筒的两端 而对带有锅炉管束的锅炉 配水管将回水均匀地分配到各下降区 给水分配管的结构一般是将分配管的端头堵死 在管侧面开孔 开孔方向正对下降管入口 五热水锅炉上锅筒内部装置 2 隔水板自然循环热水锅炉是靠水的密度差循环的 为了在锅筒内形成明显的冷 热水区 使锅炉回水尽量少与热水混合 且防止热水直接进入下降管 通常在热水锅炉锅内根据作用在不同位置上加装隔水板 3 热水引出管对于汽水两用锅炉 热水引出管一般在上锅简最低水位下50mm的热水区呈水平布置 而对锅筒充满水的自然循环热水锅炉 一般是从上锅简热水区垂直引出 并在引出管前加一集水管 以使抽出的热水沿钢筒长度方向比较均匀 在集水管上沿圆周方向开有直径8 12mm的小孔 第二节水冷壁及对流管束 水冷壁和对流管束作为锅炉的主要受热面 均处在高温条件下工作 必须要有连续不断流动的水来冷却受热面的管壁 也就是必须使受热面中有可靠的水循环 才能避免由于管壁过热而降低管子金属的强度 从而防止锅炉爆管事故 保证锅炉安全 可靠地运行 1水冷壁管 作用 水冷壁管垂直布置在炉膛四周壁面上 主要作用是吸收高温烟气的辐射热量 是锅炉主要受热面之 同时可以减少熔渣和高温烟气对炉墙的损坏 保护炉墙 结构 水冷壁管管子下端与下集箱相连 下集箱通过下降管与锅筒的水空间相连 管子上端可直接与锅简连接 或接到上集箱经导汽管与锅筒连接 从而构成水冷壁的水循环系统 水冷壁管通常采用外径为51 76mm 壁厚3 5 6 0mm的10号或20号的无缝钢管 有光管和肋片管两种 在工业锅炉中一般采用光管水冷壁 对于快装锅炉 为减轻炉墙质量 常采用肋片管组成膜式水冷壁 这对炉墙的保护更加彻底 使炉墙温度大大降低 炉墙质量和厚度也减少很多 水冷壁一般都是上部固定 下部能自由膨胀 水冷壁管的上联箱固定在支架上 有的水冷壁的上部与上锅筒相连接 下联箱由水冷壁悬吊着 水冷壁管本身由拉钩限制其水平方向移动 而保证它能上下滑动 联接水冷壁管的上下联箱是由直径较大的无缝钢管制成的 联箱两端设有手孔 以便清除水垢时用 下联箱上还设有定期排污管 以便排除锅炉水中沉积的水渣和锅沪放空时用 2对流管束 对流管束通常是由连接上下锅筒间的管束构成 全部对流管束都布置在烟道中 受烟气的冲剧而换热 也称对流受热面 是另一种主要受热面 连接方式有胀接和焊接两种 对流管束的管径一般为直径51 65mm 排列方式有错列和顺列两种 错列管束的传热效果好 但清灰和检修不如顺列管束方便 对流管束的传热效果主要取决于烟气的流速 对流管束内有水循环 先受热成上升管 后受热的成为下降管 在实际运行中 锅炉烟气温度和流速随锅护负荷而变化 因此整个对流管束的上升管束与下降管束不可能有固定分界线 第三节蒸汽过热器 蒸汽过热器的作用是将上锅筒引出的饱和蒸汽加热成一定温度的过热蒸汽 工业用汽多为饱和蒸汽 故一般锅炉中多不设置蒸汽过热器 只有在生产用汽需要较高的温度 而不需要提高蒸汽压力 或为了在蒸汽输送过程中减少冷凝损失而需要过热蒸汽时 在锅炉中装设蒸汽过热器 因此 通常把蒸汽道热器看作辅助受热面 蒸汽过热器是出一组弯成蛇形的无缝钢管和进出口集箱组成 蛇形管的壁厚一般为3 4mm 外径为32 40mm 按传热方式分为辐射式 半辐射式和对流式 按安装方式分为立式 卧式 按照蒸汽烟气流向 分顺流 逆流 混流 多采用混流 蒸汽过热器 垂直式蒸汽过热器 第四节省煤器 第四节省煤器 省煤器是利用锅炉底部烟气的热量加热给水以降低排烟温度的锅炉部件 设置在对流管束后部的烟道中 锅炉给水经过省煤器使水温升高 排烟温度降低 减少了热损失 相应节省了燃料 提高了锅炉热效率 对蒸汽锅炉而言 通常给水温度升高1 排烟温度可降低3 左右 给水温度升高6 7 可节省燃料1 另外 经加热的给水送人锅筒 可以避免因较冷的给水与高温锅筒接触产生的热应力 改善了锅简的工作条件 且省煤器布置紧凑 造价较便宜 目前己得到广泛采用 省煤器的作用 1 降低烟气温度 减少排烟热损失 节约燃料 2 减少蒸发受热面 降低锅炉造价 以管径小 管壁薄 价格较低的省煤器代替管径大 管壁厚 价格较高的水冷壁换热好 低温 强制流动 逆流布置 3 提高了给水温度 减少给水与汽包壁的温差 降低热应力 延长使用寿命 省煤器分类及布置特点 1 按制造材料 钢管式 铸铁式 压力 4MPa 2 按水的预热程度 非沸腾式 沸腾式 中压 沸腾式 其出口水温不仅可达到饱和温度 而且可使一部分水汽化 汽化水量一般约占给水量的10 15 最多不超过20 以免省煤器中介质的流动阻力过大 非沸腾式 其出口水温比相应压力下的饱和温度低 3 错列 减少积灰 换热强 磨损大顺列 利于吹灰 换热弱 磨损小 省煤器的防腐 省煤器的腐蚀有内部腐蚀和外部腐蚀 内部腐蚀是指给水未经除气处理所产生的气体腐蚀 为了防止腐蚀 应进行除气 外部腐蚀是指由于进入省煤器的水温过低 使烟气中的水蒸汽在管外表面结露 烟气中的酸性气体SO2 SO3 CO2遇水形成酸液 造成腐蚀 为了防止低温腐蚀应烟气温度高于露点温度 第五节空气预热器 利用尾部烟气的热量加热助燃空气的换热设备 空气预热器的作用 1进一步降低烟气温度 节约燃料大容量锅炉 给水温度250 280 120 排烟温度每降低15 锅炉效率约增大1 2改善燃料的着火与燃烧条件 同时也降低了不完全燃烧热损失 空气温度每升高100 约可使理论燃烧温度上升35 40 3节约金属 降低造价 炉膛温度高 布置水冷壁少 4改善引风机的工作条件 空气预热器的分类 按传热方式分为导热式和再生式 前者烟气与空气各走不通的通道 通过管壁传热 分板式和管式 后者烟气与空气交替流经换热面 烟气将热量传给受热面并积蓄 随后将之传给空气 又称蓄热 回转 式预热器 管式空气预热器 回转式空气预热器 尾部受热面的运行问题 积灰飞灰磨损低温腐蚀 积灰问题 形态 大多数为干松状造成影响 传热 排烟热损失 堵塞烟道 阻力 风机电耗 减轻和防止积灰的措施 1 足够高的烟速2 采用小管径和错列布置3 合理吹灰优化吹灰采用压缩空气4 防止省煤器泄漏 形成黏结性灰 尾部受热面的飞灰磨损 影响因素 1 灰粒特性2 飞灰浓度3 管束排列与冲刷方式4 烟速 磨损与烟速的三次方成正比综合考虑磨损 积灰和传热三方面因素5 运行因素 烟道漏风等 防磨措施 1 设计时采用合理的流速2 降低速度分布不均 飞灰浓度分布不均3 磨损严重部位加装防磨装置4 采用膜式 鳍片式省煤器 大节距 尾部受热面的低温腐蚀 露点 水蒸汽或硫酸蒸汽开始凝结的温度 低温腐蚀 当烟温降低或接触到温度较低的金属受热面时 只要温度低于露点 水蒸汽或硫酸蒸汽就会凝结水蒸汽凝结 氧腐蚀硫酸蒸汽凝结 酸腐蚀腐蚀程度与燃料 燃烧方式 受热面布置以及锅炉参数等有关 低温腐蚀的减轻和防止 多发生在空气预热器冷空气入口区域 供热锅炉因供水温度低也发生在省煤器中 1燃料脱硫 分离黄硫铁矿2提高受热面温度3使用添加剂降低酸露点4使用耐腐蚀材料 第六节炉墙 炉墙是构成锅炉燃烧室和烟道的外壁 阻止热量向外散失 起着保温和密封的作用 并使烟气按指定的方向流动 为了使炉墙能发挥其应有的作用 它须满足如下要求 应有良好的绝热性 耐热性 严密性 抗蚀性和防震性 并有足够的机械强度和承受温度急剧变化的能力 此外 还应重量轻 便于施工和价格低的特点 筑墙的材料 耐火砖 耐火粘土烧制而成 分为酸性砖和碱性砖 锅炉多用碱性砖 防腐蚀 硅藻土砖 硅藻土掺加其他材料烧制而成 放在炉墙外侧 起到保温作用 普通红砖 普通粘土加少量沙子烧制而成 通常用于炉墙外层和低温烟道 其他材料 耐火涂料 珍珠岩 石灰棉等保温材料 炉墙分类 炉墙按构造不同分为重型炉堵 轻型炉墙 敷管炉墙三种 1 重型炉墙即锅炉的炉墙直接砌筑在基础上 全部重量由基础承担 考虑到炉墙稳定性及高洞下砖的耐压强度 高度一股不育超过10 12m 这种炉墙多用在D 35h的锅炉中 2 轻型炉墙又叫钢架承托式炉墙 即炉墙采用大型预制耐火混凝土板和密封涂料 全部重量支承在锅炉构架的横梁上 轻型炉墙广泛地用于我国中大型锅炉中 3 敷管炉墙又叫管承式炉墙 它采用膜式水冷壁或小节距水冷壁 炉墙材料全部敷设在水冷壁管或包墙管上 主要用于大型锅炉上 第七节锅炉构架 工业锅炉中支承锅筒 联箱 受热面管子 平台及扶梯的钢结构称为锅炉构架 锅炉构架不仅承受锅炉本体的荷载 同时使锅炉本体各部件固定并维持它们的相对位置 抵御外界加给锅炉的其他负荷 因此 锅炉构架应满足强度 刚度 稳定性条件的要求 并具自由膨胀的可能性 第八节吹灰器 锅炉运行一段时间后 各受热面外壁常积有烟灰 若不及时清除 会使烟气流动阻力增大 影响传热效果 使燃料消耗量增多 锅炉出力降低 通常锅炉利用吹灰器清除积灰 应用于工业锅炉的吹灰装置有移动式吹灰器 即吹灰时插入炉内 吹过灰后从炉内抽出 还有固定式吹灰器 将其固定安装在受热面中 采用的吹灰介质可以是蒸汽 也可以是压缩空气 有软管式和链轮式两种 第九节安全附件 压力表 测量与显示锅炉汽水系统工作压力的仪表 压力表要避免振动 高温 冰冻等 压力表下要装置存水弯管 防止蒸汽直接接触弹簧管 连接管应装旋塞