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1、第三节燃烧设备 锅炉的燃烧设备主要包括炉膛、燃烧器及点火装置。一 、炉膛 炉膛是由炉墙包围起来的、供燃料燃烧用的立体空间， 其四周布满水冷壁。炉膛底部的结构随除渣方式不同而 不同，有由前后水冷壁弯曲而形成的倾斜的冷灰斗（固 态除渣），也有水平（或微倾斜的）熔渣池（液态除渣 ）。炉膛顶部的结构有斜炉顶和平炉顶两种。高参数锅 炉一般为平炉顶，其上布置顶棚过热器管，炉膛上部悬 挂有屏式过热器。炉膛后上方为烟气流出炉膛的通道， 叫做炉膛出口。为了改善烟气对屏式过热器的冲刷，充 分利用炉膛容积，炉膛出口处下面设有折焰角。炉膛的 容积随锅炉容量的不同而不相同。 二、燃烧器 煤粉燃烧器是煤粉炉的主要燃烧设备
2、，其作用是使携带煤 粉的一次风和不带煤粉的二次风喷入炉膛，并在炉膛中 很好的着火和燃烧，故燃烧器的性能好坏对燃烧的稳定 性和经济性有很大影响。性能良好的燃烧器应具备以下 要求： （1）一、二次风出口截面要保证适当的一、二次风速比 ； （2）有足够的搅动性，即能使风粉很好地混合； （3）煤粉气流着火稳定，火焰在炉膛中的充满度好； （4）风阻小； （5）扩散角在一定的范围内任意调整，以适应燃料种类 的变化； （6）沿出口截面的煤粉分布均匀。煤粉燃烧器一般可按 气流形式分为直流燃烧器与旋流燃烧器两类。 （一）直流燃烧器 直流燃烧器的形状窄长（图5-16所示为其中一种），一般 布置在炉膛四角，由四组燃
3、烧器喷出的四股气流在炉膛 中心形成一个切圆（见图5-17），这种燃烧方法简称为 切圆燃烧。我国采用直流燃烧器的锅炉很多，多采用此 种切圆燃烧。采用四角布置有直流燃烧器时，火焰集中 在炉膛中心，形成一个高温火球，炉膛中心温度比较高 ，且气流在炉膛中心强烈旋转，煤粉与空气的混合较充 分。直流燃烧器阻力小，结构简单，气流扩散角较小， 射程较远。适于燃用挥发分在中等以上的煤种（烟煤、 褐煤等）如采用适当的结构和布置方式，也可用于贫煤 或无烟煤。四角布置的燃烧器的倾角一般取最下部喷口 保持水平，以防煤粉冲入冷灰斗造成燃烧不完全，或在 液态排渣燃烧室中防止煤粉冲入熔渣池中，带来渣中析 铁问题。上部喷口具有
4、最大的向下倾斜度，中间的次之 ，以使火焰中心下移，保证火焰有足够的空间高度。 （二）旋流燃烧器 旋流式燃烧器分扰动式和轴向叶轮式两种。 （1）扰动式旋流燃烧器。常用的撼动式旋流燃烧器为双蜗壳燃烧 器，结构见图5-18.图中大蜗壳中是二次风，小蜗壳是一次风， 中间有一根中心管，中心管中间可以插入油枪。一、二次风切向 进入蜗壳，然后经过环形通道，同方向旋转喷入炉膛。二次风进 口处装有舌形挡板，用来调整二次风的旋流强度。 （2）轴向叶轮式旋流燃烧器。目前我国大型锅炉广泛采用轴向叶 轮式旋流燃烧器，其结构如图5-19所示。这种燃烧器有一根中心 管，管中可插油枪。中心管外是一次风环形通道，最外圈是二次
5、风环形通道。二次风经过叶轮后，由叶片引导产生强烈旋转；一 次风由于舌形挡板的作用而稍有旋转。 叶轮式旋流燃烧器有以下优点： 1）能广泛适应不同性质的燃料燃烧要求。 2）由于调整方便，对锅炉负荷变化的适应性好。 3）由于二次风的引射作用，一次风阻力很小，有时呈负压，特别 适用于风扇直吹系统。 4）结构尺寸较小，对大容量锅炉设计布置方便。旋流式燃烧器多 布置在炉膛前后墙，在燃烧室内空气动力场分布较均匀，火焰充 满情况较好，后期混合作用也较好。但对于直吹系统，当信用部 分磨煤机时，易产生温度不均和热偏差。 （三）新型燃烧器 我国电站锅炉燃用煤质普遍较差，大部分锅炉燃用 着火困难、燃烧稳定性差的劣质煤
6、，同时由于对 发电机组调峰要求过高，迫使机组在低负荷下运 行，锅炉燃烧工况变差。为了强化劣质煤的着火 ，提高锅炉着火稳定性和负荷调节能力，降低助 燃油量，各电厂都广泛引进和使用浓淡分离型燃 烧器、“W”型火焰燃烧器、船形多功能燃烧器等 新型燃烧器。浓淡燃烧器分为水平浓淡燃烧器和 垂直浓淡燃烧器两种，目前以水平浓淡燃烧器使 用的居多。其原理是局部地提高一次风的煤粉浓 度形成浓、淡燃烧，在水平方向上组织向火侧高 煤粉浓燃烧，在背火侧则组织低浓度煤粉燃烧。 从而充分发挥了向火侧的着火优势，提高了着火 的稳定性。 三、着火装置 点火装置用于锅炉启动时引燃煤粉气流，另外，在运行中当负荷过 低或煤种变化而
7、引起燃烧不稳定时，也可用来维持燃烧稳定。目 前，我国大型火力发电厂的煤粉炉、燃油炉的点火装置由点火油 枪、主油枪及配风器组成，均采用电气点火装置。电气点火装置 由引燃和燃烧两种部分组成。引燃部分通常有点火花、电热丝和 电弧点火三种类型，燃烧部分有燃气和燃油两种类型。 （一）点火油枪和主油枪 又称油雾化器或油喷嘴，其作用是将油雾化成极细的油滴。常用的 雾化器、蒸汽雾化器和Y型雾化器。机械雾化器分简单机械雾化 器和回油式机械雾化器两种。蒸汽机械雾化器分内混式和外混式 两种。 （1）简单机械雾化器。其构造如图5-20所示，是由分流片（分配 盘）、雾化片、旋流片、螺帽压盖等几部分组成。分流片的作用 是
8、将油流均匀分配到周围分油孔，并引入雾化片的切向槽。雾化 片的作用是将油从切向槽引入中间旋流室，使之产生强烈的旋转 ，然后通过端部喷油孔，扩散成伞形的油雾而喷入炉膛。 （2）回油式机械雾化器。其构造如图5-21所示，与简单机械雾化 器不同的是在旋流室底部开了回油孔。油从内、外套管间的环形 通道流入，经过分流孔，使油均匀地经切向槽进入旋流室，并在 旋流室内高速旋转。在回油调节门开启的情况下，一部分油从喷 孔喷出，另一部分油经回油孔排往回油管道。 （3）外混式蒸汽机械雾化器。 （4）内混式蒸汽机械雾化器。目前广泛应用的是Y型雾化器，其结 构如图5-23所示。蒸汽通过内管分流至各汽孔，然后在混合孔内
9、膨胀加速。油经内、外管之间的环形通道进入油孔，然后在混合 孔内被高速汽流冲击，小部分被击碎随蒸汽吐出，大部分在混合 孔的孔壁上形成油膜，在蒸汽推动下加速向喷口运动。离开喷品 后，由于油膜与蒸汽在喷口外的高速冲撞，以及蒸汽再次膨胀的 作用，将油膜破碎成细滴，完成油的雾化。Y型喷嘴有如下优点 ：油压和汽压都不高，油压为0.72.1MPa。汽耗率低，为 0.010.03kg/kg。雾化质量好，且在任何喷油量下都能保证雾 化质量。调节比大。喷油量变化的雾化角几乎不变。但也存 在堵孔，头部积炭结焦及漏油等问题。 （二）配风器 配风器的作用是及时给火炬根部送风，使油与空气能充分 混合，形成良好的着火条件，
10、以保证燃油能迅速而完全 地燃烧。油枪的配风应满足下列要求： （1）要有适量的一次风。燃油的一次风量应占总燃油风 量的15%30%，燃油的一次风速应为2540m/s。 （2）要有一定的回流区。油雾着火时需要一定的着火热 ，着火热来源于高温烟气的回流，油枪的出口必须有适 当的回流区，它是保证及时着火和稳定燃烧的热源。 （3）油雾和空气的混合要强烈。油枪的配风器有两种， 即直流配风器与旋流配风器。旋流配风器的一次风旋流 叶片又叫稳焰器，稳焰器的作用是使燃油一次产生一定 的扩散和旋转，在接近火焰根部形成一个高温回流区， 点燃油雾并稳定燃烧。 第四节管式空气预热器及锅炉本体附件 一、管式空气预热器 空气
11、预热器是一种烟气一空气热交换器，其作用是利用锅炉排放的热烟气 将送入炉膛的助燃空气加热到预定的温度，以利于燃料的燃烧，提高锅炉运 行的经济性。 空气预热器可以按传热方式分为两大类，即表面式和再生式。在表面式空 气预热器中，热量连续地通过壁面从烟气传给空气。而在再生式空气预热器 中，烟气和空气则是相互交替地流过受热面，当烟气与受热面壁面接触时， 热量从烟气传给受热面，并积蓄起来。然后当空气流过受热面时，再把热量 传给空气，多为现代化大型锅炉采用，由于采用回转式结构，故称为回转式 空气预热器。 管式空气预热器（见图5-24）是表面式空气预热器中最常用的一种，它由 许多平行有缝的薄型钢管制成，管子错
12、列布置，它们的两端与管板焊接，形 成正方形管箱。管箱外面装有密封墙和空气连通罩。在大多数管式空气预热 器中管子垂直放置。 烟气在管内由上向下流动，空气在管外作横向流动。为了使空气能作多次 交叉流动，装有中间管板，中间管板用夹环固定在个别管子上。整个空气预 热器是通过它的下管板支持在预热器框架上的，框架再与锅炉构架相连。锅 炉运行时，管子受热后的伸长量比预热器外壳的伸长量大得多，因此，上管 板和外壳之间以及以及外壳和锅炉架之间都不应作固定连接，而应保证它们 有相对移动的可能。为了这一目的，通常都在连接处加装由薄钢板制成的补 偿器（膨胀节），这种补偿器不会阻碍各部分的相对移动，但能保证连接处 的密
13、封。 为便于运输、安装、检修和清理堵灰，管箱高 度一般不宜超过5m，直接接触冷空气的低温段 管箱，因其最容易堵灰，最容易损坏，因而更换 较为频繁，故高度不宜超过1.82.0m。管式空 气预热器管板上钻有大量管孔，装配时，管子两 端分别插入上、下管板的相应管孔中，进行焊接 。管板厚度是根据其强度条件来确定的，下管板 承受管箱的全部重量，因此厚度较大，通常为 2060mm，上管板的厚度可小到1020mm,中 间管板的厚度只有510mm，管子的规格多用 40*1.5mm的有缝管。 二、锅炉本体附件 锅炉本体附件主要是安全阀、水位计、膨胀指示器及清灰装置等。 1.安全阀 安全阀的作用是保障锅炉不在超过
14、规定的蒸汽压力下工作，以免发 生爆炸。它是保障锅炉安全运行的重要部件，必须定值准确，动 作灵活、可靠。安全阀一般装在汽包、过热器、省煤器及再热器 等位置上，主要有重锤式、弹簧式、脉冲式及液压系统控制的活 塞式等几种类型（见图5-25）。 2.水位计 水位计用以指示锅炉汽包内水位的高低。汽包水位是锅炉运行中的 重要控制指标，水位过高会造成蒸汽带水，损坏过热器及汽轮机 ；水位过低会造成锅炉缺水，使受热面烧坏，甚至引起锅炉的爆 炸。每台锅炉控制盘上至少应装三个彼此独立的水位计，以防水 位计故障时无法显示水位。水位计的种类有就地水位计、低置水 位计、电接点水位计、电气指示、记录水位计及双色水位计等多
15、种型式。图5-26所示为就地水位计和低置水位计。 3.膨胀指示器 膨胀指示器是用来监视汽包、联箱及受热设备在点 火升压过程中的膨胀情况的，可以预防因点火升 压不当或安装、检修不良引起的受热设备变形、 裂纹和泄漏等事故。膨胀指示器如图5-27所示， 它由标有刻度的方铁板和圆铁制成的指示针组成 。方铁板固定在受热膨胀影响较小的地方，根据 指针移动情况，即可知道联箱等设备的膨胀情况 。 4.清灰装置 常用的清灰装置主要是以蒸汽、水或空气为介质的各种吹 灰器，现代大型燃煤锅炉往往要配备近百台。吹灰器的 作用是吹去受热面积灰，保持受热面清洁。一般分为蒸 汽吹灰器、水吹灰器及压缩空气吹灰器，应用广泛的是 蒸汽吹灰器。蒸汽吹灰的汽压一般在1.24.5MPa，在 炉膛处可用饱和蒸汽，过热器处最好用过热蒸汽，对于 省煤器和空气预热器的吹灰则不能用饱和蒸汽。现代大 型锅炉水冷壁常用的吹灰器为枪式吹灰器，其结构如图 5-28所示。这种吹灰器一般采用压力小于或等于 3.0MPa、400425的过热蒸汽，其作用半径为2m左 右。使用时由电动机驱动，将枪头推入燃烧室，一边转 动，一边吹灰，然后将枪头退出来，每次吹灰过程约 0.51min。用于对流受热面的蒸汽吹灰器，其吹灰器长 度相当于烟道的宽度或一半，吹灰管上开有一排小孔， 以便对所有蛇形管受热面进行吹灰。吹灰时吹灰管的旋 转运动由电动机经减速后带动。
