水泥窑纯低温余热锅炉设备及运行课件.ppt
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1、水泥窑纯低温余热锅炉设备及运行,1、舟遥遥以轻飏,风飘飘而吹衣。2、秋菊有佳色,裛露掇其英。3、日月掷人去,有志不获骋。4、未言心相醉,不再接杯酒。5、黄发垂髫,并怡然自乐。,水泥窑纯低温余热锅炉设备及运行水泥窑纯低温余热锅炉设备及运行1、舟遥遥以轻飏,风飘飘而吹衣。2、秋菊有佳色,裛露掇其英。3、日月掷人去,有志不获骋。4、未言心相醉,不再接杯酒。5、黄发垂髫,并怡然自乐。余热锅炉设备及运行 第一章、前言一、概述 随着水泥熟料煅烧技术的发展,水泥工业节能技术有了长足的进步,高温余热已在水泥生产过程中被利用,水泥熟料热耗已由以往的46006700kJ/kg下降至30003300kJ/kg。但由
2、于水泥熟料煅烧技术及目前国内节能水平的限制,大量的中、低温余热仍不能被充分利用,由其造成的能源浪费仍很大。由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的400以下的中低温废气,其热量约占烧成总热耗量的35%以上。所以水泥生产企业投入窑头AQC、窑尾SP余热锅炉以回收能源是必然的趋势,这将大大降低能耗,进而大幅度提高企业的竞争力。,双压锅炉,2.按受热面布置方式分类 2.1 卧式布置余热锅炉 2.2立式布置余热锅炉 余热锅炉是立式布置,各级受热面部件的管子是水平的,各级受热面部件是沿高度方向布置,烟气自下而上流过各级受热面。,卧式锅炉,立式锅炉,3、按工质在蒸发受热面中的流动特点(工作原理)分类 3.1自然
3、循环余热锅炉:依靠工质的密度差而产生的循环流动。3.2强制循环余热锅炉:借助水泵压力使工质循环流动。,第二章、余热锅炉设备组成,一、余热锅炉的设备组成 余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器以及联箱和汽包等组成,在省煤器中锅炉的给水完成预热的任务,使给水温度升高到接近饱和温度的水平;在蒸发器中给水变成为饱和蒸汽;在过热器中饱和蒸汽被加热升温成为过热蒸汽.过热器 将蒸汽从饱和温度加热到一定的过热温度。它位于温度最高的烟气区,而管内工质为蒸汽,受热面的冷却条件较差,从而在余热锅炉各部件中最高的金属管壁温度。省煤器 利用尾部低温烟气的热量来加热余热锅炉给水,从而降低排气温度,提高余热锅炉的热效率。常规锅炉
4、的省煤器分为沸腾式和非沸腾式两种,前者允许产生蒸汽而后者不允许。蒸发器 在蒸发器内,水吸热产生蒸汽。通常情况下只有部分水变成蒸汽,所以管内流动的是汽水混合物。汽水混合物在蒸发器中向上流动,进入对应压力的汽包。,1、汽包 汽包是锅炉蒸发设备中的主要部件,是一个汇集锅水和饱和蒸汽的圆筒形容器。,1汽包的作用 汽包与下降管、联箱、蒸发管、导汽管等共同组成锅炉的水循环回路:它接受省煤器来的给水,并向过热器输送饱和蒸汽。所以,汽包是生产过热蒸汽的过程中加热、蒸发、过热这三个阶段的连接枢纽或大致分界点。汽包中储存有一定的汽量、水量,因而汽包具有一定的储热能力。在运行工况变化时,可以减缓汽压变化的速度,对锅
5、炉运行调节有利。汽包中装有各种装置,能进行汽水分离,排污,以及进行锅内水处理等,从而可以改善蒸汽品质。,汽包的结构,汽包本体是一个圆筒形的钢质受压容器,由筒身(圆筒部分)和两端的封头组成。汽包内部装有各种提高蒸汽品质的装置,如汽水分离装置、蒸汽清洗装置、连续排污装置、加药装置、分段蒸发装置,还有给水分配装置、事故放水管等。在中小型锅炉上一般是用滚柱支座将汽包支承在钢架上。,汽包结构,汽包的外部组成,汽包外部结构,2、下降管,下降管的作用是将汽包中的水或将直接引入下降管的给水连续不断地送至下联箱并供给水冷壁,以维持正常的水循环。下降管的一端与汽包连接,另一端直接或通过分配支管与下联箱连接。为了保
6、证水循环的可靠性,下降管自汽包引出后都布置在炉外,不受热,并加以保温以减少散热损失。为了减小阻力,加强水循环,节约钢材,简化布置,现在生产的大直径集中下降管根数较少的大直径下降管,其下部是通过分配支管与水冷壁各下联箱连接,以达到配水均匀之目的。,3、联箱,除蒸发设备外,过热器、省煤器等设备上也有联箱。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、混合和分配工质的作用。联箱一般布置在炉外不受热,其材料常用20号碳钢。其长度由所需连接的管数决定。联箱与管子的连接现在都采用焊接。水冷壁下联箱,通常都装有定期排污装置。,4、蒸发段对流管束
7、,异形换热元件-螺旋鳍片管,二、蒸发设备的组成及作用,1、蒸发设备的定义:锅炉受热面中用以吸收炉内高温烟气的热量来加热水产生饱和蒸汽的受热面称为蒸发受热面。蒸发受热面及与它直接相配合工作的设备称为蒸发设备,蒸发设备组成了锅炉的蒸发系统。2、蒸发设备是锅炉的重要组成部分,其作用就是吸收烟气放出的热量,使水受热汽化变成饱和蒸汽。3、自然循环锅炉的蒸发设备是由汽包、下降管、蒸发段对流管束、联箱及一些连接管道所组成。由省煤器来的给水进入汽包,从汽包下部引出的管子是下降管,它将汽包中的水引至锅炉下部,经分配支管送入蒸发段对流管束联箱,下降管及各分配支管布置在炉外不受热。,蒸发设备的组成及作用,蒸发段管束
8、布置在炉内。从进口联箱引入水冷壁的水,吸收炉内烟气热量并部分汽化,变成密度比水小的汽水混合物向上流动,引入出口联箱,再通过汽水混合物引出管引入汽包。汽水混合物在汽包内进行汽、水分离,蒸汽流入汽空间并经饱和蒸汽引出管送出;分离出的水流入水空间并与不断送入汽包的给水一道再流入下降管送至水冷壁下联箱,继续循环。这样,水从汽包下降管下联箱水冷壁上联箱再回到汽包,就形成了一个闭合的流动回路,称为锅炉蒸发设备的水循环回路。一台锅炉的蒸发系统是由若干个独立的水循环回路所组成,每个回路均由自己的下降管及其分配支管、进口联箱、蒸发段管束、出口联箱所构成,所有回路的汽水混合物最后都引入汽包。一台锅炉的蒸发系统是由
9、若干个独立的水循环回路所组成,每个回路均由自己的下降管及其分配支管、进口联箱、蒸发段管束、出口联箱所构成,所有回路的汽水混合物最后都引入汽包。,锅炉生产出的蒸汽的质量,除了要求蒸汽参数;压力、温度符合规定外,还要求蒸汽品质合格。蒸汽品质即蒸汽的洁净程度是指蒸汽中杂质含量的多少。蒸汽中所含的杂质为各种盐类、碱类及氧化物等,其中绝大部分是盐类,故通常多以蒸汽的含盐量表示蒸汽含杂质的多少。,三、蒸汽净化,1、锅炉用水指标,1.悬浮物含量 悬浮物的成分主要是不溶解的矿物质和有机物2.含氧量 水中溶解氧对热力设备有氧化腐蚀作用,必须把它除掉。3.含盐量 含盐量是指水中含有各种盐类的总量 4.硬度 水中结
10、垢性物质的总含量。结垢性物质主要包括钙盐和镁盐两大类 5.PH值 水的酸性和碱性常用氢离子浓度来表示而氢离子浓度又常用PH值来间接表示,2、蒸汽的污染,当蒸汽中含有杂质时称为蒸汽被污染。造成蒸汽被污染有两方面的原因:一方面是由于蒸汽携带有含盐浓度大的锅水水滴,这种因携带锅水水滴而导致蒸汽带盐的现象称为蒸汽的机械携带;在锅水含盐浓度一定的情况下,蒸汽的机械携带就决定于蒸汽的带水量。另一方面是由于某些盐分能直接被高压蒸汽所溶解,这种蒸汽带盐的现象称为蒸汽溶盐或蒸汽的溶解性携带,由于高压蒸汽对盐分的溶解具有选择性,故蒸汽溶盐又称为蒸汽的选择性携带。,3、提高蒸汽品质的途径,由以上分析可知,要获得洁净
11、的蒸汽,除了对给水进行严格的炉外水处理,保证给水的品质,以从根本上减少带入锅炉的杂质数量以外,应针对蒸汽被污染的原因和具体影响因素,从以下几方面来提高蒸汽品质:进行汽水分离,即在汽包内装设汽水分离设备,以减少蒸汽对水分的机械携带;装设蒸汽清洗装置对蒸汽进行清洗,以减少蒸汽对盐分的选择性携带;进行锅炉排污蒸发,以降低锅水的含盐量。,4、汽水分离的基本原理,(1)重力分离 利用汽与水的密度不同,在重力作用下使水与汽分离。这种分离作用只要汽水混合物在一定高度的空间中,由下向上流动,就能自然地进行分离,故又称为自然分离。在汽包内,饱和蒸汽从蒸发面向汽包顶部蒸汽引出管流动的过程中,就利用了这种分离作用使
12、较大的水滴从蒸汽中被分离下来。(2)离心分离 利用汽水混合物作旋转运动时产生的离心力作用进行分离。(3)惯性分离 利用汽水混合物改变流向时产生的惯性力作用进行分离。(4)水膜分离 当蒸汽带着水滴沿金属壁面流动时,水滴因附着力作用粘附在金属壁面上,形成水膜下流而与蒸汽分离。汽包内的汽水分离过程,通常分为两个阶段:一是粗分离阶段(一次分离阶段),在这个阶段中将蒸汽中的大部分水分分离出来,并消除汽水混合物的动能;二是细分离阶段(二次分离阶段),在这一阶段中,将蒸汽中的微细水滴作进一步的分离以降低蒸汽的湿度使之符合规定。,5、汽水分离设备 现代锅炉采用的汽水分离设备主要有旋流式分离器、蜗轮式分离器、波
13、形板分离器、多孔板等几种,汽包内部结构,钢丝网分离器,6、蒸汽清洗,蒸汽清洗的目的和原理 汽水分离设备只能降低蒸汽机械携带的盐量,而无法减少蒸汽溶解携带的盐量。进行蒸汽清洗正是为了减少直接溶解于蒸汽中的盐分,从而进一步提高蒸汽品质。蒸汽清洗就是用清洗水(一般就是给水)去清洗蒸汽。也就是使蒸汽与清洁的给水相接触,用给水去清除溶解在蒸汽中的盐分,减少蒸汽的选择性携带。,7、锅炉排污,锅炉在运行中排出一部分含盐浓度大的和含水渣浓度大的锅水,叫做锅炉排污。进入汽包的给水中带有盐分,同时对锅水进行加药处理后锅水中的结垢性物质要生成水渣,另外锅水腐蚀锅炉金属也要产生一些腐蚀产物,因而锅水中含有各种可溶性的
14、和不溶解的杂质,运行中这些杂质只有很少部分被蒸汽带走,而绝大部分留在锅水中。随着锅水的不断蒸发、浓缩,锅水中的这些杂质的含量逐渐增多,锅水的含盐浓度不断增加,水渣浓度也越来越大,这不但会影响蒸汽品质,而且还会造成受热面结垢与腐蚀,影响锅炉运行的安全。因此必须将一部分锅水排掉,以排出部分盐分和水渣,才能保证锅水中杂质的含量维持在允许的范围内。所以,锅炉排污是提高蒸汽品质的一个重要方法。锅炉排污分为定期排污和连续排污两种。,(1)定期排污,定期排污的主要目的是,定期地排除锅水中不溶解的沉淀杂质水渣。所以定期排污的地点应选在沉淀杂质聚积最多的地方,即水渣浓度最大的部位,一般是在蒸发设备系统的最低部位
15、蒸发段下联箱。定期排污量的多少及间隔时间,主要视水汽品质来确定。当补给水量很大、水质较差时,排污量较大,排污的次数较多;若补给水的水质较好,则排污量可以减小,排污的间隔时间也可加长。,(2)连续排污,连续排污的主要目的是,连续地排除锅水中溶解的部分盐分,使锅水的含盐量不致超过规定,并维持一定的锅水碱度。所以连续排污应从锅水含盐浓度最大的部位通常是在汽包蒸发面附近引出。连续排污也能排出一些细粒水渣和悬浮物等。连续排污管布置在汽包内的蒸发面附近,排污管上沿长度方向均匀地开有一些小孔,排污水即从小孔流入排污管,然后通过引出管排走。调节阀门的开度(连续排污量)同样根据水汽品质来确定。,8、锅内水处理,
16、为了防止水垢的形成,广泛采用对锅水 进行锅内补充处理的措施。方法是在锅水中加入一些专用的药剂(Na3PO4),这些药剂的阴离子,与给水中的钙离子和镁离子发生作用,生成难溶且不易粘附在受热面上的泥浆状的沉淀物,很容易随排污水排出。常用的药剂是磷酸三钠。它能使锅水中的钙离子和镁离子与磷酸根化合,生成难溶的磷酸钙和磷酸镁沉淀物,,活塞式小容量加药泵直接送至汽包内的加药管(目的是为了防止在给水管道和省煤器内生成沉淀物),加药管上沿长度方向均匀地开有向下的小孔,药液即由小孔流入锅水中。,汽包内部加药管,AQC结构简介AQC锅炉整体采用管箱式结构,自上而下有过热器管箱,两只蒸发器管箱和两只省煤器管箱,这五
17、只管箱均通过底座型钢将自身重量传递到钢架的横梁上。采用这种管箱式结构,可将锅炉漏风降至最低,减少锅炉漏风热损失,提高锅炉效率,减少现场安装的工作量。AQC锅炉受热面全部使用异形换热元件-螺旋鳍片管。省煤器出水分两部分,一部分供AQC锅炉使用,另一部分通过管道输送到SP锅炉的省煤器中。省煤器的出口集箱上装有一只安全阀,供启动时保护省煤器。锅炉锅筒设有两套水位表(一套石英玻璃水位表和一套双色水位表),两套水位平衡容器和一套电极式液位报警器接口,方便对锅炉水位的观察与监控,确保锅炉安全运行。AQC1最大的外行尺寸为(长*宽*高):11600*7400*16970;AQC2最大的外行尺寸为(长*宽*高
18、):11900*7850*17310。其中尺寸长、宽是指平台扶梯最外边尺寸,高是雨棚的最高点标高。,第三章 我司余热锅炉简介及主要参数,导流板、沉降室干扰分离器,SP余热锅炉结构简介 SP锅炉采用单锅筒自然循环方式、露天立式布置,结构紧凑、占地小。烟气从上向下分别横向冲刷过热器、五级蒸发器、省煤器,气流方向与粉尘沉降方向一致,且每级受热面都设置了振打除尘装置,粉尘随气流均匀从炉底排出。SP1最大的外行尺寸为(长*宽*高):10550*7410*27981;SP2最大的外行尺寸为(长*宽*高):11880*7410*27981。其中尺寸长、宽是指平台扶梯最外边尺寸,高是雨棚的最高点标高。由于余热
19、烟气中含有大量的灰,窑尾余热锅炉还特殊设置了振打除灰装置,每一层管组都设置了2组振打装置,在受热面下面用连杆将所有管子连到一起。每组均由一只电动机带动,共14组,布置于锅炉的两侧。振打频率为每分钟三次,冲击力为1500N。,清灰振打装置,AQC余热锅炉规范及主要参数,AQC1余热炉 AQC2余热炉 QC85/380-7.9-1.6/350 QC93/430-11-1.6/350锅炉额定蒸发量:7.9t/h 锅炉额定蒸发量:11t/h额定蒸汽压力:1.6MPa 额定蒸汽压力:1.6MPa 额定蒸汽温度:350 额定蒸汽温度:350高压(低压)给水温度:104(38)高压(低压)给水温度:104(
20、38)余热烟气量:85000Nm3/h 余热烟气量:93000Nm3/h余热烟气进口温度:380 余热烟气进口温度:430设计烟气出口温度:95 设计烟气出口温度:104烟气含尘量:1520g/Nm3 烟气含尘量:1520g/Nm,SP余热锅炉规范及主要参数,SP1余热炉 SP2余热炉 QC150/345-12-1.6/320 QC185/345-14-1.6/320锅炉额定蒸发量:12t/h 锅炉额定蒸发量:14t/h额定蒸汽压力:1.6MPa 额定蒸汽压力:1.6MPa 额定蒸汽温度:320 额定蒸汽温度:320给水温度:179 给水温度:181余热烟气量:150000Nm3/h 余热烟气
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