第10章 锅炉整体布置ppt课件.ppt
第十章 电站锅炉本体设计与布置,锅炉本体的典型布置 锅炉主要设计参数的选择,锅炉本体的典型布置,锅炉本体布置是指炉膛及炉膛内辐射受热面、对流烟道及其中的各对流受热面之间的相互关系及相对位置。根据锅炉容量参数、燃料种类、燃烧方式、循环方式和厂房布置等条件的不同，会产生不同的锅炉本体布置方案。,一、锅炉本体的典型布置：型布置：应用范围最广的炉型。由垂直柱体炉膛、水平烟道和下行对流烟道组成。型布置锅炉和厂房的高度较低，送引风机、除尘器等笨重设备可作低位布置（建筑在地面），减轻了厂房和锅炉构架的负载。,a.型 b.型 c.T型 d.塔型 e.半塔型 f.箱型,水平烟道中，可以采用简便的悬吊式受热面。烟气在竖井中向下流动，受热面易于布置成逆流传热方式，并使尾部受热面检修方便。占地面积大，烟道转弯易引起烟气速度场和飞灰浓度场不均匀，影响传热性能，并造成受热面的局部磨损。,a.型 b.型 c.T型 d.塔型 e.半塔型 f.箱型,2.型布置：取消了型布置中的水平烟道，保留垂直柱体炉膛和下行对流烟道。型布置节省钢材，节约占地面积。尾部受热面与型布置一样，完全采用悬吊结构。一般搭配使用回转式空预器，不能使用管式空预器。,a.型 b.型 c.T型 d.塔型 e.半塔型 f.箱型,3.塔型布置：对流烟道布置在炉膛的上方，锅炉垂直向上发展，取消了不宜布置受热面的转向室。塔型布置锅炉炉墙表面和占地面积均较小。对流烟道有自身通风作用，烟气阻力比型布置小。过热器和再热器采用水平布置，易于清除管内沉积物，便于进行酸洗。,a.型 b.型 c.T型 d.塔型 e.半塔型 f.箱型,炉膛上部对流受热面内，烟气速度场和温度场分布较均匀，减小了流场不均匀造成的热偏差，有利于提高金属材料的安全裕度。烟气在对流受热面中不改变流动方向，烟气中的飞灰不会因离心力而集中造成受热面的磨损，对于多灰燃料非常有利。,a.型 b.型 c.T型 d.塔型 e.半塔型 f.箱型,塔型布置的锅炉高度过大，过热器、再热器和省煤器都布置的很高，汽水管道较长。空预器、送引风机、除尘器等都采用高位布置（布置在锅炉顶部），加重了锅炉构架和厂房的负担，使造价提高。,a.型 b.型 c.T型 d.塔型 e.半塔型 f.箱型,a.型 b.型 c.T型 d.塔型 e.半塔型 f.箱型,4.半塔型布置：对塔型布置进行改进，将塔型布置中的空预器、送引风机、除尘器等笨重设备布置在地面，以减轻锅炉构架和厂房的负载，避免汽、水管道过长。占地面积大于塔型布置。5.箱型布置：主要用于容量较大的燃油燃气锅炉。特点是除空预器外的各个受热面都布置在一个箱型炉体中，结构紧凑、占地小、密封性好。,二、影响锅炉本体布置的因素蒸汽参数：对锅炉本体布置有重大影响，不但对炉型的选择有决定性影响，还影响到锅炉受热面的布置。参数的变化使锅炉内加热、蒸发和过热吸热量的比例发生变化。随参数的提高，蒸发吸热比例下降，过热吸热比例大幅度提高，这直接影响到省煤器、水冷壁、过热器及再热器在炉内的布置。,不同参数等级下工质的不同吸热量比例,中压锅炉：蒸发吸热比例较高，加热和过热吸热比例较少，一般用布置在炉膛中的水冷壁即可满足蒸发吸热的要求。高压锅炉：蒸发吸热比例减少，过热吸热比例提高，炉膛内燃料燃烧放出的辐射热供给蒸发吸热绰绰有余，有必要将一部分过热器移入炉内，如顶棚过热器、布置在炉膛出口处的屏式受热面。并开始布置再热器。超高压锅炉：蒸发吸热比例大幅减小，过热吸热比例大幅提高。必须将更多的受热面移入炉内，开始放置前屏过热器，再热器一般位于水平烟道后部和尾部烟道上部。,亚临界压力锅炉：过热吸热比例进一步增大，过热器和再热器受热面积需进一步增加。在减少水冷壁面积的同时，再热器的布置向炉膛发展。超临界压力锅炉：只能采用直流锅炉，不存在蒸发受热面。2.锅炉容量：锅炉容量与蒸汽参数一般同向变化，即大容量的锅炉，一般蒸汽参数也高。随锅炉容量增大，炉膛的几何尺寸呈现非线性增大，并且炉膛容积的增幅大于炉膛截面积的增幅。,随锅炉容量增大，炉墙面积的增加落后于锅炉容量的增大，水冷壁面积增加较慢，炉膛出口烟温提高。为了保证炉膛出口烟温不至过高，可采用双面水冷壁或在炉膛上部布置较多的屏式受热面。随锅炉容量增大，烟气容积增幅超过炉膛几何尺寸的增幅，为了保持对流烟道内的烟气速度不至过高，锅炉对流烟道的尺寸可以接近甚至超过炉膛尺寸。但对流烟道尺寸过大易造成烟气流场不均，因此可采用T型布置，炉膛两侧都有对流烟道，每侧的对流烟道尺寸缩小，保证烟气流场均匀。大容量锅炉的过热器和再热器采用更多并列管数管圈。,蛇形管的结构,单管圈 双管圈 多管圈,过热器的蛇形管可以做成单管圈、双管圈或多管圈，这与锅炉的容量和管内必须维持的蒸汽流速有关。在烟气通路截面不变并保持烟气流速的情况下，可通过改变管圈数目来改变蒸汽速度。如由单管圈变为双管圈，蒸汽通路截面积增大一倍，蒸汽速度降为原来的一半，而过热器若顺列布置，则管圈的增加不影响烟气通路截面和烟气流速。,3.燃料：燃料的种类和性质对锅炉布置影响较大。固体燃料的挥发分、水分、灰分、硫分含量及灰分的性质等都会影响锅炉的布置。挥发分：挥发分低的煤，不易着火和燃尽，因此炉膛容积热负荷取小些，炉膛截面热负荷取较大，炉膛呈瘦高状，既保证了煤粉在炉内的停留时间，又保持燃烧器区域的高温，同时有利于尾部烟道的合理布置。同时敷设卫燃带。水分：水分增大会引起炉膛温度下降，使炉内辐射传热量减小，对流吸热量增大。水分多的煤要求较高的热风温度，一般采用热风送粉系统，同时需增大空预器的受热面积。,灰分：灰分增多会加剧对流受热面的磨损，尤其是烟气转弯的局部地方。应采用较低的烟气速度。锅炉可采用塔型或半塔型布置，烟气在对流烟道中不改变流动方向，对减少受热面磨损有利。灰分的性质：主要是灰熔点和灰成分。灰熔点影响炉膛出口烟气温度的选择，进而影响炉膛内辐射吸热量与对流吸热量的比例，也影响受热面的结构尺寸。硫分：对锅炉低温腐蚀和高温腐蚀均有影响，因此也需注意受热面的布置。,锅炉主要设计参数的选择,一、炉膛热强度：是锅炉的主要设计热力参数。1.炉膛容积热负荷：单位时间、单位炉膛容积内，燃料燃烧所释放出的热量。反映煤粉气流在炉内的停留时间。,qV过大：锅炉容量一定，则炉膛容积过小，造成煤粉气流在炉膛停留时间过小，造成不完全燃烧，q3、q4。炉膛容积，水冷壁面积，炉温和炉膛出口烟气温度，易结渣；排烟温度，q2。qV过小：炉膛容积，炉温，对着火和稳定燃烧不利；水冷壁面积，金属耗量，造价。,2.炉膛截面热负荷qA：单位时间、炉膛单位截面上，燃料燃烧所释放出的热量。反映燃烧器区域温度水平。qA，A，炉膛截面周长，水冷壁面积，燃烧器区域温度，可能导致燃烧器区域结渣，NOX。qA，A，燃烧器区域温度，不利于着火。锅炉设计时，可根据选用的qV、qA确定炉膛容积和截面积，并由此决定炉膛宽度、深度及高度。低挥发分煤，为了稳定着火，qA应该取大些；灰熔点较低的煤，为了避免结渣，qA应该取小些。比如，无烟煤为了燃尽qV值小，为了稳定着火qA值大，炉膛呈瘦高状。,3.燃烧器区域壁面热负荷qB：单位时间、燃烧区域单位炉壁面积上，燃料燃烧所释放出的热量。反映燃烧器区域温度水平及火焰集中情况。qB，火焰越集中，燃烧器区域温度，对着火和稳定燃烧有利，但可能导致燃烧器区域壁面结渣，NOX。4.炉膛壁面热负荷qf：也称炉膛辐射受热面的热流密度。可用于计算锅炉水动力工况及判断管壁温度高低。qf，炉膛单位壁面吸收的热量，炉内烟气温度，易造成水冷壁结渣。,二、炉膛出口烟气温度：过高：炉内辐射受热面布置过少，造成炉膛出口处对流受热面易结渣。过低：炉内辐射受热面布置太多，造成炉膛温度降低，影响稳定燃烧和换热。一般根据锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值（使辐射受热面和对流受热面的金属耗量及总成本最小）对应的 约为1250。为保证炉膛出口处对流受热不结渣，不应超过灰的软化温度ST-100。当无可靠灰熔点时，一般取1050。,三、排烟温度：燃料费用和尾部受热面金属费用总和最少时所对应的温度。较低，排烟热损失小，锅炉热效率高，节约燃料；但由于尾部受热面传热温压降低，金属耗量增多。含硫量较高的燃料，排烟温度 应取较高值，以避免低温腐蚀和堵灰，影响锅炉工作的可靠性。四、热空气温度trk：主要取决于燃料的性质。着火性能好、水分低的燃料，采用较低的trk。着火性能差、水分高的燃料，采用较高的trk。,五、工质质量流速：对受热面运行的安全性和经济性有很大影响。质量流速太低：工质的传热能力下降，受热面管壁温度升高，影响受热面的安全运行。质量流速太高：工质的流动阻力大。一般要求过热器系统的总阻力应不大于过热器出口压力的10%；再热系统的总阻力应不大于0.2MPa；省煤器中水的阻力应不大于汽包压力的10%。对于非沸腾式省煤器，质量流速的下限应避免受热面内部的氧腐蚀；对于沸腾式省煤器，则应避免管内工质的汽水分层。,六、烟气速度：同样对受热面运行的安全性和经济性也有影响。烟气速度太低：受热面积灰加重，对流传热下降，受热面面积增加。烟气速度太高：飞灰磨损加重。锅炉额定负荷下，考虑磨损后横向冲刷受热面的极限烟速：对于一般的煤为910 m/s；对于灰多和灰分磨蚀性较强的燃料为78 m/s；对于灰少和磨蚀性较弱的煤为1012 m/s。,Thank you!,
