河北燃?xì)庹羝仩t，鍋爐的應(yīng)用范疇及結(jié)構(gòu)原理
鍋爐參數(shù)是表示鍋爐性能的主要指標(biāo),包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等.
鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或**連續(xù)蒸發(fā)量來(lái)表示.額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下,單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)的蒸汽量.**連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下,單位時(shí)間內(nèi)能**連續(xù)的蒸汽量.
蒸汽參數(shù)包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度,通常是指過(guò)熱器、再熱器出口處的過(guò)熱蒸汽壓力和溫度如沒(méi)有過(guò)熱器和再熱器,即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫度.給水溫度是指省煤器的進(jìn)水溫度,無(wú)省煤器時(shí)即指鍋筒進(jìn)水溫度.
鍋爐可按照不同的方法進(jìn)行分類(lèi).鍋爐按用途可分為工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、船用鍋爐和機(jī)車(chē)鍋爐等；按鍋爐出口壓力可分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力等鍋爐；鍋爐按水和煙氣的流動(dòng)路徑可分為火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐,其中火筒鍋爐和火管鍋爐又合稱(chēng)為鍋殼鍋爐；按循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、輔助循環(huán)鍋爐(即強(qiáng)制循環(huán)鍋爐)、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐；按燃燒方式,鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等.
在水汽系統(tǒng)方面,給水在加熱器中加熱到一定溫度后,經(jīng)給水管道進(jìn)入省煤器,進(jìn)一步加熱以后送入鍋筒,與鍋水混合后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱.水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)鍋筒中,由汽水分離裝置使水、汽分離.分離出來(lái)的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過(guò)熱器,繼續(xù)吸熱成為450℃的過(guò)熱蒸汽,然后送往汽輪機(jī).
在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面,送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定溫度.在磨煤機(jī)中被磨成一定細(xì)度的煤粉,由來(lái)自空氣預(yù)熱器的一部分熱空氣攜帶經(jīng)燃燒器噴入爐膛.燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒,放出大量熱量.燃燒后的熱煙氣順序流經(jīng)爐膛、凝渣管束、過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后,再經(jīng)過(guò)除塵裝置,除去其中的飛灰,**由引風(fēng)機(jī)送往煙囪排向大氣.
二、鍋爐的結(jié)構(gòu)
鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分.鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成蒸汽的核心部分,稱(chēng)為鍋爐本體.鍋爐本體中兩個(gè)*主要的部件是爐膛和鍋筒.
爐膛又稱(chēng)燃燒室,是供燃料燃燒的空間.將固體燃料放在爐排上,進(jìn)行火床燃燒的爐膛稱(chēng)為層燃爐,又稱(chēng)火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料,噴入火室燃燒的爐膛稱(chēng)為室燃爐,又稱(chēng)火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒,并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱(chēng)為沸騰爐,又稱(chēng)流化床爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn),并強(qiáng)烈火燒的圓筒形爐膛稱(chēng)為旋風(fēng)爐.
爐膛的橫截面一般為正方形或矩形.燃料在爐膛內(nèi)燃燒形成火焰和高溫?zé)煔?所以爐膛四周的爐墻由耐高溫材料和保溫材料構(gòu)成.在爐墻的內(nèi)表面上常敷設(shè)水冷壁管,它既保護(hù)爐墻不致燒壞,又吸收火焰和高溫?zé)煔獾拇罅枯椛錈?
爐膛設(shè)計(jì)需要充分考慮使用燃料的特性.每臺(tái)鍋爐應(yīng)盡量燃用原設(shè)計(jì)的燃料.燃用特性差別較大的燃料時(shí)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都可能降低.鍋筒是自然循環(huán)和多次強(qiáng)制循環(huán)鍋爐中,接受省煤器來(lái)的給水、聯(lián)接循環(huán)回路,并向過(guò)熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器.鍋筒簡(jiǎn)體由**厚鋼板制成,是鍋爐中*重的部件之一.鍋筒的主要功能是儲(chǔ)水,進(jìn)行汽水分離,在運(yùn)行中排除鍋水中的鹽水和泥渣,避免含有高濃度鹽分和雜質(zhì)的鍋水隨蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器和汽輪機(jī)中.
鍋筒內(nèi)部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排污和加藥設(shè)備等.其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來(lái)的飽和蒸汽與水分離開(kāi)來(lái),并盡量減少蒸汽中攜帶的細(xì)小水滴.中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件；中壓以上的鍋爐除廣泛采用多種型式的旋風(fēng)分離器進(jìn)行粗分離外,還用百頁(yè)窗、鋼絲網(wǎng)或均汽板等進(jìn)行進(jìn)一步分離.鍋筒上還裝有水位表、**閥等監(jiān)測(cè)和保護(hù)設(shè)施.
為了考核性能和改進(jìn)設(shè)計(jì),鍋爐常要經(jīng)過(guò)熱平衡試驗(yàn).直接從有效利用能量來(lái)計(jì)算鍋爐熱效率的方法叫正平衡,從各種熱損失來(lái)反算效率的方法叫反平衡.考慮鍋爐房的實(shí)際效益時(shí),不僅要看鍋爐熱效率,還要計(jì)及鍋爐輔機(jī)所消耗的能量.
單位質(zhì)量或單位容積的燃料完全燃燒時(shí),按化學(xué)反應(yīng)計(jì)算出的空氣需求量稱(chēng)為理論空氣量.為了使燃料在爐膛內(nèi)有更多的機(jī)會(huì)與氧氣接觸而燃燒,實(shí)際送入爐內(nèi)的空氣量總要大于理論空氣量.雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失,但排煙熱損失會(huì)增大,還會(huì)加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成.因此應(yīng)設(shè)法改進(jìn)燃燒技術(shù),爭(zhēng)取以盡量小的過(guò)量空氣系數(shù)使?fàn)t膛內(nèi)燃燒完全.
鍋爐煙氣中所含粉塵(包括飛灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質(zhì),未經(jīng)凈化時(shí)其排放指標(biāo)可達(dá)到環(huán)境保護(hù)規(guī)定指標(biāo)的幾倍到數(shù)十倍.控制這些物質(zhì)排放的措施有燃燒前處理、改進(jìn)燃燒技術(shù)、除塵、脫硫和脫硝等.借助高煙囪只能降低煙囪附近地區(qū)大氣中污染物的濃度
煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力附著力以及聲波、靜電等.對(duì)粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離,在較高容量下常采用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過(guò)濾器具有較高的除塵效率.濕式和文氏—水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰,除塵效率很高還能吸收氣態(tài)污染物
二十世紀(jì)50年代以來(lái),人們努力發(fā)展灰渣綜合利用,化害為利.如用灰渣制造水泥、磚和混凝土骨料等建筑材料.70年代起又從粉煤灰中提取空心微珠,作為耐火保溫等材料.
鍋爐未來(lái)的發(fā)展將進(jìn)一步提高鍋爐和電站熱效率；降低鍋爐和電站的單位功率的設(shè)備造價(jià)；提高鍋爐機(jī)組的運(yùn)行靈活性和自動(dòng)化水平；發(fā)展更多鍋爐品種以適應(yīng)不同的燃料；提高鍋爐機(jī)組及其輔助設(shè)備的運(yùn)行可靠性；減少對(duì)環(huán)境的污染.
三、鍋爐的燃燒設(shè)備
鍋爐的燃燒方式有三種形式：層燃（火床燃燒）、室燃（懸浮燃燒）、沸騰燃燒.各種燃燒方式有其相應(yīng)的燃燒設(shè)備.固定爐排、鏈條爐排、往復(fù)爐排、振動(dòng)爐排等屬于層燃式,適用于燃燒固體燃料.煤粉鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t等屬于室燃式,適用于粉狀固體燃料,液體燃料和氣體燃料.鼓泡流化床、循環(huán)流化床屬于沸騰燃燒方式,適用于燃燒顆粒狀固體燃料.拋煤機(jī)鏈條爐排,兼有層燃和室燃的燃燒方式,屬于混合燃燒方式.
1.固定爐排：一種*古老、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的層燃燃燒的設(shè)備,分兩種單層爐排和雙層爐排A單層爐排用鑄鐵制造,有板狀和條狀B雙層爐排,內(nèi)有上下兩層爐排,上爐排由水冷卻管組成的固定爐排,下?tīng)t排為普通鑄鐵的固定爐排.上爐排以上空間為風(fēng)室,下?tīng)t排以下為灰坑,兩層爐排之間為燃燒室.
2.鏈條爐排：一種結(jié)構(gòu)比較完善的燃燒設(shè)備.由于機(jī)械化程度高（加煤、清渣、除灰等均有機(jī)械完成）,制造工藝成熟,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,人工撥火能使燃料燃燒的更充分,燃燒率也較高,適用于大、中、小型工業(yè)鍋爐.國(guó)產(chǎn)鏈條爐排按結(jié)構(gòu)可分鏈帶式、橫梁式和鱗片式鏈條爐排.A鏈帶式鏈條爐排屬于輕型結(jié)構(gòu)適用于額定蒸發(fā)量小于10t/Hd的蒸汽鍋爐或相應(yīng)容量的燃燒鍋爐.B橫梁式鏈條爐排是用剛性很強(qiáng)的橫梁作支架,爐排片嵌于支架橫梁的槽內(nèi),當(dāng)主動(dòng)軸上的鏈輪帶動(dòng)鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)橫梁及其上的整付爐排隨之移動(dòng).C鱗式鏈條爐排適用于額定蒸發(fā)量大于10t/Hd的蒸汽鍋爐或相應(yīng)容量的燃燒鍋爐.
3.燃油燃燒器：有噴油嘴和調(diào)風(fēng)器組成；是將燃料油霧化,并于空氣強(qiáng)烈混合后送入爐膛,使油氣混合物在爐膛內(nèi)呈懸浮狀態(tài)的一種燃燒設(shè)備.燃油燃燒器是燃油鍋爐的關(guān)鍵設(shè)備,按使用燃料種類(lèi)可分輕質(zhì)油燃燒器和重質(zhì)油燃燒器,重油黏度大,在重油燃燒器內(nèi)一般設(shè)置預(yù)熱器.工業(yè)燃油鍋爐大多配置輕質(zhì)油燃燒器.
4.燃?xì)馊紵鳎核侨細(xì)忮仩t的*主要的燃燒設(shè)備.燃?xì)馊紵饔袛U(kuò)散式燃燒器、大氣式燃燒器和完全預(yù)混式燃燒器.