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1、锅炉结构及工作原理锅炉结构及工作原理锅：是指锅炉的水汽系统，由汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和省煤器等设备组成。（1）锅的任务是使水吸热，最后变化成一定参数的过热蒸汽。其过程是：给水由给水泵打入省煤器以后逐渐吸热，温度升高到汽包工作压力的沸点，成为饱和水；饱和水在蒸发设备（炉）中继续吸热，在温度不变的情况下蒸发成饱和蒸汽；饱和蒸汽从汽包引入过热器以后逐渐过热到规定温度，成为合格的过热蒸汽，然后到汽轮机做功。汽包：汽包俗称锅筒。蒸汽锅炉的汽包内装的是热水和蒸汽。汽包具有一定的水容积，与下降管 ，水冷壁相连接，组成自然水循环系统，同时，汽包又接受省煤器的给水，向过热器输送饱和蒸汽；汽包是加热，
2、蒸发、过热三个过程的分解点。下降管：作用是把汽包中的水连续不断地送入下联箱，供给水冷壁，使受热面有足够的循环水量，以保证可靠的运行。为了保证水循环的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在炉外。联箱：又称集箱。一般是直径较大，两端封闭的圆管，用来连接管子。起汇集、混合和分配汽水保证各受热面可靠地供水或汇集各受热面的水或汽水混合物的作用。（位于炉排两侧的下联箱，又称防焦联箱）水冷壁下联箱通常都装有定期排污装置。水冷壁：水冷壁布置在燃烧室内四周或部分布置在燃烧室中间。它由许多上升管组成，以接受辐射传热为主受热面。作用：依靠炉膛的高温火焰和烟气对水冷壁的辐射传热，使水（未饱和水或饱和水）加热蒸发成饱和蒸汽
3、，由于炉墙内表面被水冷壁管遮盖，所以炉墙温度大为降低，使炉墙不致被烧坏。而且又能防止结渣和熔渣对炉墙的侵蚀；筒化了炉墙的结构，减轻炉墙重量。水冷壁的形式：1.光管式 2.膜式过热器：是蒸汽锅炉的辅助受热面，它的作用是在压力不变的情况下，从汽包中引出饱和蒸汽，再经过加热，使饱和蒸汽成为一定温度的过热蒸汽。省煤器：布置在锅炉尾部烟道内，利用烟气的余热加热锅炉给水的设备，其作用就是提高给水温度，降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉的热效率。减温装置：保证汽温在规定的范围内。汽温调节：1、蒸汽侧调节（采用减温器） 2、烟气侧调节（采用摆动式喷燃器）炉炉就是锅炉的燃烧系统，由炉膛、烟道、喷燃器及空气预
4、热器等组成。工作原理：送风机将空气送入空气预热器中吸收烟气的热量并送进热风道，然后分成两股：一股送给制粉系统作为一次风携带煤粉送入喷煤器，另一股作为二次风直接送往喷煤器。煤粉与一、二次风经喷燃器喷入炉膛集箱燃烧放热，并将热量以辐射方式传给炉膛四周的水冷壁等辐射受热面，燃烧产生的高温烟气则沿烟道流经过热器，省煤器和空气预热器等设备，将热量主要以对流方式传给它们，在传热过程中，烟气温度不断降低，最后由吸风机送入烟囱排入大气。炉膛：炉膛是由一个炉墙包围起来的，供燃料燃烧好传热的主体空间，其四周布满水冷壁。炉膛底部是排灰渣口，固态排渣炉的炉底是由前后水冷壁管弯曲而形成的倾斜的冷灰斗，液态排渣炉的炉底是
5、水平的熔渣池。炉膛上部是悬挂有屏式过热器，炉膛后上方烟气流出炉膛的通道叫炉膛出口。空气预热器：是利用锅炉排烟的热量来加热空气的热交换设备。它是装在锅炉尾部的垂直烟道中。煤粉在炉膛燃烧产生的热量，先通过辐射传热被水冷壁吸收，水冷壁的水沸腾汽化，产生大量蒸汽进入汽包进行汽水分离（直流炉除外） ，分离出的饱和蒸汽进入过热器，通过辐射、对流方式继续吸收炉膛顶部和水平烟道、尾部烟道的烟气热量，并使过热蒸汽达到所要求的工作温度。发电用锅炉通常还设置有再热器，是用来加热经过高压缸做功后的蒸汽的，再热器出来的再热蒸汽再去中、低压缸继续做功发电。锅炉的工作原理基本相同。 锅炉的作用是将燃料的化学能转变为热能，并
6、利用热能加热锅内的水使之成为具有足够数量和一定质量（汽温、汽压）的过热蒸汽，供汽轮机使用。现在火力发电厂的锅炉容量大、参数高、技术复杂、机械化和自动化水平高，所以燃料主要是煤，并且煤在燃烧之前先制成煤粉，然后送入锅炉在炉膛中燃烧放热。概括地说，锅炉是主要工作过程就燃料的燃烧、热量的传递、水的加热与汽化和蒸汽的过热等。整个锅炉由锅炉本体和辅助设备两部分组成。锅炉本体：锅炉本体是锅炉设备的主要部分，是由“锅”和“炉”两部分组成的。 “锅”是汽水系统，它主要任务是吸引收燃料放出的热量，使水加热、蒸发并最后变成具有一定参数的过热蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接
7、管道和阀门组成。(1) 省煤器。位于锅炉尾部垂直烟道，利用烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料。(2) 汽包。位于锅炉顶部，是一个圆筒形的承压容器，其下是水，上部是汽，它接受省煤器的来水，同时又与下降管、联箱、水冷壁共同组成水循环回路。水在水冷壁中吸热而生成的汽水混合物汇集于汽包，经汽水分离后向过热器输送饱和蒸汽。(3) 下降管。是水冷壁的供水管道，其作用是把汽包中的水引入下联箱再分配到各个水冷壁管中。分小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。小直径下降管管径小，对水循环不利。(4) 水冷壁下联箱。联箱主要作用是将质汇集起来，或将工质通过联箱通过联箱重新分配到其它管道中。
8、水冷壁下联箱是一根较粗两端封闭的管子，其作用是把下降管与水冷壁连接在一起，以便起到汇集、混合、再分配工质的作用。(5) 水冷壁。位于炉膛四周，其主要任务是吸收炉内的辐射热，使水蒸发，它是现代锅炉的主要受热面，同时还可以保护炉墙。(6) 过热器。其作用是将汽包来的饱和蒸汽加热上成具有一定温度的过热蒸汽。(7) 再热器。其作用是将汽轮机中做过部分功的蒸汽再次进行加热升温，然后再送到汽轮机中继续做功。 “炉”是燃烧系统，它的任务是使燃料在炉内良好的燃烧，放出热量。它由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙、构架等组成。 （1） 炉膛。是由炉墙和水冷壁转成的供燃料燃烧的，燃料在该空间内呈悬浮
9、状燃烧，释放出大量的热量。 （2）燃烧器。位于炉膛四角或墙壁上，其作用是把燃料和空气以一定速度喷入炉内，使其在炉内能进行良好的混合以保证燃料及时着火和迅速完全地燃烧。分直流燃烧器和旋流燃烧器两种基本类型。 （3）空气预热器。位于锅炉尾部烟道，其作用是利用烟气余热加热燃料燃烧所需要的空气，不仅可以进一步降低排烟温度，而且对于强化炉内燃烧、提高燃烧的经济性、干燥和输送煤粉都是有利的。锅炉效率可提高 2%左右。分管式和回转式两种。 （4）烟风道。是由炉墙、部分受热面管道及包墙管等组成的管道，用以引导烟气的流动，并经各个受热面进行热量交换，分为水平烟道和尾部烟道。辅助设备辅助设备包括通风设备（送、引风
10、机） 、燃料运输设备、制粉系统、除灰渣及除尘设备、脱硫设备等。三、燃煤锅炉的工作过程由原煤仓落下的原煤经给煤机送入磨煤机磨制成煤粉。在原煤磨制过程中，需要热空气对煤进行加热和干燥，因此外界冷空气通过送风机送入锅炉尾部烟道的空气预热器中，被烟气加热成为热空气进入热风管道。其中一部分热空气经排粉机送入磨煤机中，对煤进行加热和干燥，同时这部分空气也是输送煤粉的介质；另一部分热空气直接经燃烧器进入炉膛参与煤粉的燃烧。从磨煤机排出的煤粉和空气的混合物经燃烧器进入炉膛内燃烧。煤粉在炉膛内迅速燃烧后放出大量的热量，使炉膛火焰中心的温度具有 1500 度或更高的温度。炉膛四周内壁布置有许多的水冷壁管，炉膛顶部
11、布置着顶棚过热器及炉膛上方布置着屏式过热器等受热面。水冷壁和顶棚过热器等是炉膛的辐射受热面，其内部的工质在吸引炉膛的辐射热的同时，使火焰温度降低，保护炉墙不致被烧坏。为了防止熔化的灰渣黏结在烟道内的受热面上，烟气向上流动到达炉膛上部出口处时，其温度要低于煤灰的熔点。高温烟气经炉膛上部出口离开炉膛进入水平烟道，与布置在水平烟道的过热器进行热量交换，然后进入尾部烟道，并与再热器、省煤器、和空气预热器等受热面进行热量交换，使烟气不断放出热量而逐渐冷却下来，使得离开空气预热器的烟气温度通常在 110-160 度之间。低温烟气再经过除尘器除去大量的飞灰，最后只有少量的细微灰粒随烟气由引风机送入烟囱排入大
12、气。煤粉在炉膛中燃烧后所生成的较大灰粒沉降到炉膛底部的冷灰斗中，被冷却凝固落入排渣装置中，形成固定排渣。由给水泵送向锅炉的给水，经过高压加热器加热后进入省煤器，吸收锅炉尾部烟气的热量后进入汽包，并通过下降管引入水冷壁下联箱再分配给各个水冷壁管。水在水冷壁中吸收炉膛高温火焰和烟气的辐射热，使部分水蒸发变成饱和蒸汽，从而在水冷壁内形成了汽水混合物。汽水混合物向上流动并进入汽包，通过汽包中的汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的水继续循环。旋风分离器由简体、引入管、项帽、溢流环、简底导叶和底板等部件组成。 旋风分离器是一种分离效果很好的汽水分离设备。其工作原理及工作过程是：较高流速的汽水混合物，经引入
13、管切向进入简体而产生旋转运动，在离心力的作用下，将水滴抛向筒壁，使汽水初步分离。分离出来的水通过筒底四周导叶，流人汽包水容积中。饱和蒸汽在筒体内向上流动，进入顶帽的波形板间隙中曲折流动，在离心力和惯性力的作用下，小水滴被抛到波形板上，在附着力作用下形成水膜下流，经简壁流入汽包水容积，使汽水进步分离，而饱和蒸汽从顶帽上方或四周引入汽包蒸汽空间。 电站锅炉随参数容量的不同，其汽包内部装置也不完全样，现以高压和超高压锅炉的汽包为例，介绍其内部装置、它们的布置及主要作用。 沿汽包长度在两侧装设若干旋风分离器，每个旋风分离器筒体顶部配置有百页窗(波形板)分离器，它们的主要作用是将由上升管引入的汽水混合物
14、进行汽和水的初步分离。在汽包内的中上部，水平装没蒸汽清洗孔板，其上有清洁给水层，当蒸汽穿过水层时，便将溶于蒸汽或携带的部分盐分转溶于水中，以降低蒸汽的含盐。靠近汽包的顶部设有多孔板，均匀汽包内上升蒸汽流，并将蒸汽中的水分进一步分离出来。汽包中心线以下 150mm 左右设有事故放水管口；正常水位线下约 200mm 处设有连续排污管口，再下面布置加药管。下降管入口处还装设了十字挡板以防止下降管口产生漩涡斗造成下降管带汽。汽包内有哪些汽水分离装置？其工作原理如何？答：汽包内比较常用的汽水分离装置是旋风分离器、波形板分离器（百叶窗）和多孔板。 从水冷壁、对流管束或沸腾式省煤器来的汽水混合物进入汽包内的
15、汇流箱，然后从切向进入旋风分离器。高速旋转产生的离心力，使汽水混合物中的水滴甩至筒壁，形成水膜，在重力作用下流入汽包水容积。从旋风分离器顶部波形板分离器出来的蒸汽经汽包蒸汽空间的重力分离后，再次经汽包顶部的波形板分离器分离。 为了防止蒸汽局部流速过高，将波形板分离器的水膜撕破而带水，影响汽水分离效果，在波形板分离器的上部装有多孔板。利用多孔板产生的阻力，使蒸汽沿汽包长度均匀的进入过热器。多孔板上的孔径约为 10mm，蒸汽流经多孔板的速度，中压锅炉未 810m/s，高压炉为 68m/s，超高压炉为 46m/s 。除氧器的工作原理：除氧器是作为驱除锅炉给水中所含的溶解氧的设备，以保护锅炉避免氧腐蚀
16、。工作原理给水的除氧是电站锅炉或工业锅炉防止腐蚀的主要方法。在容器中，溶解于水中的气体量是与水面上气体的分压成正比。采用热力除氧的主法，即用蒸汽来加热给水，提高水的温度，使水面上蒸汽的分压力逐步增加，而溶解气体的分压力则渐渐降低，溶解于水中的气体就不断逸出，当水被加热至相应压力下的沸腾温度时，水面上全都是水蒸汽，溶解气体的分压力为零，水不再具有溶解气体的能力，亦即溶解于水中的气体，包括氧气均可被除去。除氧的效果一方面决定于是否把给水加至相应压力下的沸腾温度，另一方面决定于溶解气体的排除速度，这个速度与水和蒸汽的接触表面积的大小有很大的关系。除氧器的主要作用是除去锅炉给水中的氧气和其它不凝结气体，以保证给水的品质。若水中溶解氧气，就会使与水接触的金属被腐蚀，同时在热交换器中若有气体聚积，将使传热的热阻增加，降低设备的传热效果。因此水中溶解有任何气体都是不利的，尤其是氧气，它将直接威胁设备的安全运行。在火电厂采用热力除氧，除氧器本身又是给水回热系统中的一个混合式加热器，同时高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的高压疏水、排汽等均可汇入除氧器
