锅炉汽水系统

1、锅炉设备锅炉设备 锅炉汽水系统 2 汽水系统的组成 预热蒸发过热 3 4 一次汽系统 汽水流程： 锅筒 顶棚过热器 包墙过热器 低温过热器 大屏过热器 后屏过热器 高温过热器 1锅筒 2饱和蒸汽连接管 3顶棚过热器 4侧包墙上集箱 5水平烟道侧包墙 6低过水平段 7低过垂直段 8低过至大屏连接管 9大屏过热器 10后屏过热器 11高温过热器 5 二次汽系统 汽水流程： 壁式再热器 中温再热器 高温再热器 布置特点： 自汽机高压缸排出的蒸汽分成二路引入墙式辐射再热 器进口集箱，经过墙式辐射再热器，再由炉顶上部的 墙再出口集箱引出，通过4根连接管引至屏式再热器 进口集箱，依次经过屏式再热器后进入末

2、级再热器， 然后由末级再热器出口集箱上引出至再热器蒸汽管道， 分二路进入汽机中压缸。在墙式再热器进口管道上布 置有事故喷水减温器。 调温方式: 摆动燃烧器调温，事故喷水 1-事故喷水减温器 2-壁式再热器 3-再热器减温器 4-中温再热器 5-高温再热器 6 烟风系统 一次风机一次风机 引风机引风机 除尘器除尘器 预热器预热器 锅炉锅炉 磨煤机磨煤机 烟囱烟囱 二次风机二次风机 一次热风 一次风机 空预器磨煤机 一次 风管燃烧器炉膛 二次热风 二次风机空预器 热风道大风 箱 炉膛 烟气： 炉膛 大屏、壁再中再 高再 高过 低过省煤器 空预器 7 锅炉总体布置 亚临界参数, 一次中间再热，四角切

3、圆燃烧 单炉膛型布置, 全钢构架, 全悬吊结构, 露天布置 固态排渣, 平衡通风 过热器采用喷水减温 尾部单烟道，摆动燃烧器调节再热汽温 燃用一般性烟煤、贫煤、强结焦性烟煤 项 目单位参数 锅炉深度 (外侧柱) mm 38700 锅炉宽度(外侧柱) mm 35000 大板梁标高 mm 73000 顶棚标高mm63000 炉膛宽度 mm 14706. 6 炉膛深度 mm 13743. 4 省煤器 高温过热器高温再热器 大屏过热器 壁式再热器 空气预热器 中温再热器 锅筒 燃烧器 炉膛 低温过热器 后屏过热器 8 一次汽系统减温器设置 大屏 一级喷水三级喷水二级喷水 后屏高过低过 汽水流程： 一级

4、喷水减温器设置在低温过热 器至大屏过热器的连接管上，作为 正常工况下汽温粗调用，过热蒸汽 温度主要以一级喷水进行调节。 二级喷水减温器设置在全大屏至 后屏左、右两个连接管上，正常工 况下作为备用，根据锅炉运行情况 可用来调节左右侧汽温偏差，防止 后屏超温。每个喷水减温器配备有 进口气动调节阀，减温器和调节阀 不但能保证正常工况下过热蒸汽额 定温度，还能保证包括切高加在内 其它工况下过热蒸汽额定温度。 三级喷水减温器设置在后屏至高 过的左、右交叉连接管上，作为正 常工况下汽温微调用，用来维持过 热蒸汽额定温度。 第一部分第一部分 省煤器省煤器 10 一、省煤器的作用和分类 省煤器是利用锅炉尾部烟

5、气热量加热锅炉 给水的热交换设备。省煤器是汽水系统中 的承压部件，其主要作用是： 1）节省燃料。）节省燃料。 2）降低了锅炉造价。）降低了锅炉造价。 3）改善了汽包的工作条件，延长其使用）改善了汽包的工作条件，延长其使用 寿命。寿命。 11 12 二、省煤器的结构和工作原理 13 （一）基本结构和工作原理 v钢管省煤器是由许多并列的蛇形管和进出许多并列的蛇形管和进出 口联箱组成口联箱组成。 v其工作原理是：烟气在管外自上而下横向 冲刷管束，将热量传递给管壁；水在管内 自下而上流动，吸收管壁放出的热量，使 水的温度升高。这种方式既可以形成逆流 传热，节约金属用量；也便于疏水和排气， 以减轻腐蚀；

6、另外，烟气自上而下流动， 还有利于吹灰。 14 （一）基本结构和工作原理 15 光管省煤器 16 h型省煤器 17 肋片式省煤器 18 鳍片管省煤器 19 膜式省煤器 20 （二）省煤器的管束布置方式 1、按蛇形管的排列方式分：、按蛇形管的排列方式分： （1）顺列布置：）顺列布置： v横向节距大，涡流少，烟 气阻力小，管子磨损较轻， 但积灰严重。 （2）错列布置：）错列布置： v传热效果比顺列布置好， 烟气阻力大，管子磨损较 严重，但积灰较轻。 错列布置错列布置 顺列布置顺列布置 21 （二）省煤器的管束布置方式 2、按蛇形管在烟道中的放置方式分：、按蛇形管在烟道中的放置方式分： （1）纵向布

7、置：蛇形管垂直于后墙。）纵向布置：蛇形管垂直于后墙。 （2）横向布置：蛇形管平行于后墙。）横向布置：蛇形管平行于后墙。 22 （二）省煤器的管束布置方式 纵横向布置的特点：纵横向布置的特点： u纵向布置特点：管子较短，支吊比较简单；平行工作的管子数目纵向布置特点：管子较短，支吊比较简单；平行工作的管子数目 较多，因而水的流速较低。但全部蛇形管严重局部磨损，检修工较多，因而水的流速较低。但全部蛇形管严重局部磨损，检修工 作量大。多用于大容量的锅炉。作量大。多用于大容量的锅炉。 u横向布置特点：蛇形管排数少，管内水速较高；能减轻飞灰磨损，横向布置特点：蛇形管排数少，管内水速较高；能减轻飞灰磨损，

8、防护维修较简便。防护维修较简便。 23 （三）省煤器的支吊方式 （1）支承式）支承式 v 一般将固定管排的管子卡架在支承梁上，支承梁布置在烟道内，内心 是空心的，一般通入冷却风，防止支承梁受热变形。 24 （三）省煤器的支吊方式 （1）支承式）支承式 v 支承式结构简单，换管、倒排较为方便。但处于烟道内， 阻碍烟气流动，使管卡附近烟气流速加快，造成局部省煤 器管子磨损加剧，另外，还需布置冷却风道来冷却支承梁， 支承梁体积较大，易积灰。 25 （三）省煤器的支吊方式 （2）悬吊管式结构）悬吊管式结构 v 省煤器的管卡是挂在悬 吊管上的，由于管排同 悬吊管固定在一起，结 构较紧凑、复杂，因此 倒排

9、、换管都较为复杂， 检修难度大。 26 （三）省煤器的支吊方式 v一般悬吊管式省煤器 采用用顺列布置，节 距较大，烟气阻力小， 所以其磨损程度要小 得多。 v采用悬吊管式结构的 省煤器，其入口联箱 一般布置在烟道内， 悬吊管一般采用水冷 结构，有的兼作省煤 器的出水管。 27 （四）省煤器引出管与汽包的连接（四）省煤器引出管与汽包的连接 为避免在汽包壁上因温差热应力或金属热疲劳为避免在汽包壁上因温差热应力或金属热疲劳 使汽包产生裂纹，使汽包产生裂纹，在省煤器引出管与汽包连接在省煤器引出管与汽包连接 处加套管，处加套管，防止汽包壁的损伤。防止汽包壁的损伤。 28 三、省煤器的启动保护 原因：省煤

10、器起动时，常是间断给水，省原因：省煤器起动时，常是间断给水，省 煤器中的水处于停滞状态。易造成管壁超煤器中的水处于停滞状态。易造成管壁超 温烧坏。温烧坏。 一般保护方法是在省煤器进口与汽包下部一般保护方法是在省煤器进口与汽包下部 之间装有不受热的再循环管。或是在省煤之间装有不受热的再循环管。或是在省煤 器出口与除氧器之间装有一根带阀门的再器出口与除氧器之间装有一根带阀门的再 循环管。循环管。 29 第二部分第二部分 自然循环锅炉自然循环锅炉 蒸发受热面蒸发受热面 31 一、蒸发设备的作用及组成 v 作用：吸收燃料放出的热量， 使水受热汽化变成饱和蒸汽。 v 组成：汽包、下降管、水冷壁、 联箱及

11、一些管道组成。 v 锅炉蒸发的水循环回路：水从 汽包下降管下联箱 水冷壁 汽水混合物上联箱 回汽包。 32 二、汽包二、汽包 1、汽包的作用、汽包的作用 v 是加热、蒸发、过热的连接是加热、蒸发、过热的连接 枢纽。枢纽。 v 可以缓冲汽压变化造成的影可以缓冲汽压变化造成的影 响。响。 v 可以保证蒸汽的品质。可以保证蒸汽的品质。 v 可以保证锅炉的运行安全。可以保证锅炉的运行安全。 2汽包的结构汽包的结构 v 16001800mm v l 1426m 33 34 35 36 37 三、下降管三、下降管 v下降管的钢材一般采用20号碳钢。 v下降管有小直径分散下降管和大直径集中下降管有小直径分散

12、下降管和大直径集中 下降管两种。下降管两种。 v小直径下降管，管径小，根数多，故下降 管阻力较大，对水循环不利。 v大型锅炉一般采用大直径集中下降管。 38 四、联箱四、联箱 现代锅炉都采用圆形联箱，实际上是直径 较大、两端封闭的圆管，可用来连接两部 分相同或不同管数和管径的管子，起汇集、起汇集、 混合和分配工质的作用。混合和分配工质的作用。圆形联箱通常用 轧制的无缝钢管两端焊上弧形封头或平封 头制成。 联箱一般布置在炉外不受热，其材料常用 20号碳钢。 39 五、水冷壁五、水冷壁 1、作用: v吸收炉膛辐射热量，使水部分蒸发成饱 和蒸汽。 v保护炉墙，简化炉墙结构，还可防止炉 墙结渣。 v节

13、省金属，降低锅炉造价。 40 2、主要结构型式 （1）光管水冷）光管水冷 壁壁：由普通无缝钢管焊制而成。 （2）销钉水冷壁）销钉水冷壁 （3）膜式水冷壁）膜式水冷壁 v光管焊扁钢结构，鳍片管焊扁钢结构。它得到 了广泛的应用。 v优点：能充分保护炉墙，良好的气密性，可节 省钢材，简化炉墙结构，便于组装和安装。同 时可制成双面水冷壁，两面受热。 （4）内螺纹水冷壁）内螺纹水冷壁 v亚临界锅炉，热负荷高，易发生膜态沸腾，采 用内螺纹管可以破坏膜态沸腾，冷却效果好。 41 3、后水冷壁结构（凝渣管） v后水冷壁采用了折焰角结构，部分管子弯成折焰角， 也有全部弯成折焰角。 42 43 水冷壁流程 第三部

14、分第三部分 直流锅炉水冷壁直流锅炉水冷壁 45 温度温度/ 压力压力/barbar 亚临界 超临界 水分子密度与压力、温度关系水分子密度与压力、温度关系 46 节流圈为针对锅炉某一负荷、某一煤 种而设计。由于节流圈的固有特性， 对所有负荷进行流量合理分配、调节 较为困难；机组运行一段时间，节流 圈将不可避免地结垢，偏离设计值。 对煤种变化、炉膛结渣等所引起的炉 膛热负荷变化适应性较差。 采用较高质量流速设计，且进口不需装设节流圈， 螺旋管圈水冷壁的传热、流量分配和介质出口温度 等不会受到燃烧器、磨煤机切换等工况的影响 。 对煤种变化、炉膛结渣以及机组负荷变化所引起的 吸热量的变化适应性好，变负

15、荷、变压运行能力强 47 螺旋管圈+内螺纹管 漩涡效果 重力作用 管子内表面充满了液体 48 1.螺旋管圈水冷壁 v 对于超临界变压运行锅炉，螺旋 管圈水冷壁是首先应用于超临界 变压运行锅炉的水冷壁型式。 v 炉膛水冷壁采用螺旋管圈垂 直管圈方式【即下部炉膛的水冷 壁采用螺旋管圈（内螺纹管）， 上部炉膛的水冷壁为垂直】，保 证质量流速符合要求。 v 水冷壁采用全焊接的膜式水冷 壁 v 水冷壁采用一次中间混合联箱 来实现螺旋管至垂直水冷壁管的 过渡 49 50 51 2.过渡段水冷壁 v 螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽出炉外 v 后墙出口管则是4抽1根管子直接上升成为垂直水冷壁后墙 凝渣管，

16、另3根抽出到炉外 v 抽出炉外的所有管子均进入24根螺旋水冷壁出口集箱，由 22根连接管从螺旋水冷壁出口集箱引入位于锅炉左右两侧 的两个混合集箱（444.595，sa335p12）混合后， 再通过22根连接管从混合集箱引入到24根垂直水冷壁进 口集箱，然后由垂直水冷壁进口集箱引出光管形成垂直水 冷壁管屏，垂直光管与螺旋管的管数比为3：1。 v 这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷载平稳地 传递到上部水冷壁。 52 垂直膜式壁 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 进 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 进 口 集 箱 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 螺旋膜式壁 53 锅

17、炉启动系统 给水控制阀 锅炉给水泵 除氧器 疏水扩容器 冷凝水净化器 冷凝水泵 高加 省煤器 水 冷 壁 储水罐 启动分离器 水位控制阀 启动排污 低温过热器 屏式过热器 高温过热器 高温再热器 高压缸 中压缸 低压缸 冷凝器 高压旁路阀 疏水阀 喷水 喷水 低压旁路阀 hpip 低温再热器 喷水 喷水 l p 喷水 启动循环泵 再循环管路水位控制阀 低加 第四部分第四部分 过热器和再热器过热器和再热器 55 一、过热器和再热器的作用与工作特点过热器和再热器的作用与工作特点 （一）过热器和再热器的作用过热器和再热器的作用 v 过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定过热度的过热蒸汽。 v 再热器：将汽

18、轮机高压缸排汽加热成具有一定温度的再热蒸汽。 （二）过热器和再热器的工作特点（二）过热器和再热器的工作特点 1工质温度高、传热性能差，处于高温烟气段，金属壁温高，达到金属使用极工质温度高、传热性能差，处于高温烟气段，金属壁温高，达到金属使用极 限。限。 2再热器受热面工作条件更差再热器受热面工作条件更差 v （1）中压蒸汽放热系数比高压蒸汽小（）中压蒸汽放热系数比高压蒸汽小（1/5），导致管壁金属温度高；），导致管壁金属温度高； v （2）中压蒸汽比热小，对热偏差更加敏感；）中压蒸汽比热小，对热偏差更加敏感； v （3）阻力损失要求严格；）阻力损失要求严格； v （4）启动中及汽轮机甩负荷时的

19、保护问题；）启动中及汽轮机甩负荷时的保护问题； 3锅炉参数提高，容量增大，锅炉各受热面数量和位置发生变化，过热受热面锅炉参数提高，容量增大，锅炉各受热面数量和位置发生变化，过热受热面 向炉膛移动（辐射式过热器），工作条件更差；向炉膛移动（辐射式过热器），工作条件更差； 4设计或运行不当，很容易引起受热面金属超温，长期超温会造成爆管，工质设计或运行不当，很容易引起受热面金属超温，长期超温会造成爆管，工质 泄漏，停机，是锅炉故障最多的部件之一。泄漏，停机，是锅炉故障最多的部件之一。 56 二、过热器与再热器的型式和结构 v再热器与过热器的结构相似，故重点 介绍过热器。 v过热器构成：联箱联箱与并列

20、的受热面管并列的受热面管 组组连接构成。 57 二、过热器与再热器的型式和结构 过热器分类：过热器分类： （1）根据传热方式分： 对流、辐射和半辐射式。对流、辐射和半辐射式。 （2）根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向分： 逆流、顺流和混合流。逆流、顺流和混合流。 （3）根据对流受热面的放置方式分：立式、卧式。 （4）根据管子排列方式分：顺列、错列。 （5）根据管圈数分：单管圈、双管圈、多管圈。 （6）根据结构分： 屏式过热器、壁式过热器、对流过热器。屏式过热器、壁式过热器、对流过热器。 58 （一）对流式过热器 v对流过热器布置在对流烟道中，以对流传热为主，吸 收烟气的热量。它由进出口联箱，及许

21、多并列的蛇形 管组成， 蛇形管与联箱之间通过焊接连接。联箱一 般布置在炉墙外，并进行保温以减小散热损失。烟气 在管外横向冲刷蛇形管，并将热量传给管壁；蒸汽在 蛇形管内纵向流动，吸收管壁传入的热量。 v对流过热器区的烟气流速受传热性能、飞灰磨损和受 热面积灰等诸多因素制约，烟气流速高，则传热性能 好，受热面积灰轻，但管子磨损严重；反之，烟气流 速低，则管子磨损轻，但传热性能降低和受热面容易 积灰。 59 正在吊装的低温对流过热器 60 高温过热器（冷段） 61 v 按烟气与管内蒸汽的相对流动方向，对流过热器可分为顺 流、逆流、双逆流和混合流等四种布置方式，如上图所示。 62 （二）辐射式过热器

22、v 辐射过热器是指布置在炉膛内部，以吸收炉膛辐射热为主 的过热器。根据布置方式分屏式过热器、墙式过热器和顶 棚过热器等三种形式。 v 1）屏式过热器由进出口联箱和管屏组成，做成一片一片 “屏风”形式的受热面，管屏沿炉宽相互平行地悬挂在炉 膛上部靠近前墙处（所以又称为前屏过热器。 v 联箱布置在炉顶外，整个屏通过联露吊挂在炉顶钢架上， 屏式过热器对炉膛上升的烟气能起到分隔和均流的作用， 故也有的称之为分隔屏或大屏。现代大型锅炉的前屏过热 器屏的片数一般较少，故屏间横向节距大（2500 3500mm）。 63 组装好的屏式过热器 64 v 3）顶棚过热器布置在炉膛顶部，一般采用膜式受热面结 构。由

23、于它处于炉膛顶部。热负荷较小，故吸热量较少。 采用顶棚过热器的目的主要是用来构成轻型平炉顶，即在 顶棚上直接敷设保温材料而构成炉顶，使炉顶结构简化。 65 （三）半辐射式过热器 v 半辐射过热器布置在炉膛出口处，它既接受炉膛的辐射热 量，又吸收烟气对流热。半辐射过热器也采用挂屏形式， 又称后屏过热器。 v 半辐射过热器的热负荷很高，而且并列各管的结构尺寸和 受热条件相差较大，造成管问壁温可能相差8090， 为保证其安全工作，除了采取与辐射过热器相类似的安全 措施此外，还应将烟气流速控制在56ms 左右。 66 （四）包覆墙式过热器 v 在大型锅炉的水平烟道、转向室和垂直烟道内壁，一般都 布置有

24、包覆墙过热器。由于靠近炉墙处的烟气温度和烟气 流速都较低，因此包覆墙过热器的辐射和对流吸热量都很 少。这样布置包覆墙过热器的主要作用便于采用敷管式炉 墙、以简化烟道炉墙的结构和重量，为悬吊结构创造了条 件；同时提高了炉墙的严密性。减少了烟道漏风。 67 68 过热蒸汽系统流程 69 三、过热器的汽温特性 v 对流过热器的汽温特性对流过热器的汽温特性是： 出口汽温随锅炉负荷的增大 而升高；反之，锅炉负荷减 小则出口汽温降低，如图所 示曲线a 。 v 辐射过热器的汽温特性辐射过热器的汽温特性与对 流过热器相反、，即锅炉负 荷增大时，出口汽温降低； 反之，锅炉负荷减小时，出 口汽温升高，如图中曲线

25、b 所示。 v 对于“辐射一半辐射一对流” 组合式过热器，若配合和布 置恰当可以获得比较平稳的 汽温特性。其汽温特性与半 辐射过热器相似。 70 四、汽温的调节 1蒸汽侧调温方法 v现代锅炉蒸汽侧调温方法基本上都采用喷 水减温器。 v其工作原理是将减温水直接喷入蒸汽中， 通过减温水使蒸汽温度降低。它是电厂锅 炉过热蒸汽的主要调温手段。 71 减温器 72 73 四、汽温的调节 2、烟气侧调温方法 v烟气侧调温原理是通过改变流经过热器、再热器 的烟气流量或烟气温度，以改变烟气的放热量， 从而改变蒸汽吸热量，来达到调节汽温的目的。 v烟气侧的调温一般作为调节再热汽温的主要手段。 v其方法有：改变火焰中心位置、采用分离烟道挡 板或烟气再循环等。 74 75 豪顿空气预热器的型号说明 v 以三分仓空预器型号为例： v 33.5 vnt 1800 v v: 转子中心轴垂直布置（vertical）；h水平轴布置。 v n/a/s: n - 扇形板和轴向密封板全部不可调（non- ajustable）