工业锅炉组成和结构

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-12-12,#,目 录,一、工业锅炉基本组成,二、锅炉主要受压部件（锅）,三、锅炉燃烧设备（炉）,四、工业锅炉主要辅机及安全附件,五、典型工业锅炉结构,工业锅炉组成与结构,工业锅炉组成与结构,一、工业锅炉基本组成,一、工业锅炉基本组成,锅炉的组成：,锅炉由一系列设备构成，这些设备可分为:,锅炉本体（主要部件）,辅助设备两类。,工业锅炉组成与结构,一、工业锅炉基本组成,锅炉本体,的定义：,由锅筒、受热面及其集箱和连接管道，炉膛、燃烧设备和空气预热器（包括烟道和风道） ，构架（包括平台和扶梯） ，炉墙和除渣设备等所组成的整体。辅助设备通常包括配套的安全附件、自控装置、附属设备等。,锅炉安全技术监察规程,工业锅炉组成与结构,一、工业锅炉基本组成,锅炉所具有的主要部件及其作用如下,：,1炉膛,保证燃料燃尽并使出口烟气温度冷却到对流受热面能安全工作的数值。,2燃烧设备,将燃料和燃烧所需空气送人炉膛并使燃料着火稳定，燃烧良好。,3,锅筒,是自然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁，下降管等组成水循环回路。锅筒内储存汽水，可适应负荷变化，内部设有汽水分离装置等以保证汽水品质，直流锅炉无锅筒。,工业锅炉组成与结构,一、工业锅炉基本组成,4水冷壁,是锅炉的主要辐射受热面、吸收炉膛辐射热加热工质。并用以保护炉墙，后水冷壁管的拉稀部分称为凝渣管用以防止过热器结渣。,5,过热器,将饱和蒸汽加热到额定过热蒸汽温度。生产饱和蒸汽的蒸汽锅炉和热水锅炉无过热器。,6,再热器,将汽抡机高压缸排汽加热到较高温度，然后再送到汽转机中压缸膨胀作功。用于大型电站锅炉以提高电站热效率。,工业锅炉组成与结构,一、工业锅炉基本组成,7,省煤器,利用锅炉尾部烟气的热量加热给水，以降低排烟温度，节约燃料。,8,空气预热器,加热燃烧用的空气，以加强着火和燃烧,;,吸收烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉效率；为煤粉锅炉制粉系统提供干燥剂。,9,炉墙,是锅炉的保护外壳，起密封和保温作用。小型锅炉中的重型炉墙也可起支承锅炉部件的作用。,10,构架,支承和固定锅炉各部件，并保持其相对位置。,工业锅炉组成与结构,一、工业锅炉基本组成,锅炉的辅助设备及其作用,1.燃料供应设备,贮存和运输燃料。,2.磨煤及制粉设备,将煤磨制成煤粉并输入燃用煤粉的锅炉燃烧设备燃烧。,3.送风设备,由送风机将空气送人空气预热器加热后输往炉膛及磨煤装置应用。,4.引风设备,由引风机和烟囱将锅炉排出的烟气送往大气。,工业锅炉组成与结构,一、工业锅炉基本组成,5.,给水设备,由给水泵将经过水处理设备处理后的给水送入锅炉。,6.,除灰除渣设备,从锅炉中除去灰渣并运走。,7.,除尘设备,除去锅炉烟气中的飞灰，改善环境卫生。,8.,自动控制设备,自动检测、程序控制、自动保护和自动调节。,9.,安全附件,安全阀、压力表、水位表、高地位水位警报器、排污装置、汽水管道、仪表阀门。,工业锅炉组成与结构,一、工业锅炉基本组成,1,-,上锅筒；2,-,下锅筒；3,-,对流管束； 4,-,炉膛； 5,-,侧墙冰冷壁；,6-,侧水冷壁上集箱；7,-,侧水冷壁下集箱；8,-,前墙水冷壁；9,-,后墙水冷壁；10,-,前水冷壁下集箱； 11,-,后水冷壁下集箱；12,-,下降管；13,-,链条炉排；14,-,加煤斗；15,-,风仓；16,-,蒸汽过热器；17,-,省煤器；18,-,空气预热器,；19-,烟窗及防渣管；20,-,二次风管,SHL,型锅炉,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,水管锅炉,锅筒、集箱、下降管、水冷壁、对流管束、凝渣管、过热器、省煤器等,锅壳锅炉（火管锅炉）,锅壳、炉胆、回燃室、烟管、冲天管、下脚圈等,水火管锅炉,兼有水管锅炉、锅壳锅炉的部件,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,水管锅炉,锅筒、集箱、下降管、水冷壁、对流管束、凝渣管、过热器、省煤器等,锅壳锅炉（火管锅炉）,锅壳、炉胆、回燃室、烟管、冲天管、下脚圈等,水火管锅炉,兼有水管锅炉、锅壳锅炉的部件,注：各受压部件一般都具有通用性！,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,主要受热面,省煤器,Economizer,降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。,充当部分加热受热面或蒸发受热面。,如果锅炉的给水不经过省煤器而直接进入锅筒，会导致离开锅炉的烟气温度仍很高。而有了省煤器后，给水先流经省煤器，利用给水和烟气的较大温差进行换热，使烟气充分冷却，降低了,排烟温度,。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,省煤器的分类,按材料分：铸铁式和钢管式,按出口是否沸腾分：沸腾式和非沸腾式,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,铸铁省煤器由一系列外侧带有方形肋片的铸铁管通过180,铸铁弯头串接组成，水从最下层排管的一侧端头进入，水平来回流动至另一侧的最末一根管子，再进入上一层排管，如此由下向上流动。烟气则由上向下流动，与水流形成逆流换热。一般水流速不小于0.3,m/s，,使给水加热过程中产生的,O,2,及,CO,2,等气体能随水流带走。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,铸铁式省煤器的优缺点：,耐腐蚀；耐磨损。,低压锅炉一般都没有装置良好的给水除氧设备，内部易发生氧腐蚀；同时由于给水进省煤器时水温很低，管外壁容易结露，烟气中的SO,2,及SO,3,达露点后就在管外壁形成酸液而发生外部酸腐蚀。因此，大多数低压锅炉都采用铸铁省煤器。但是铸铁省煤器的强度不高，即承压能力低（,不大于,2.4MPa)。中压锅炉或容量较大的低压锅炉常采用钢管省煤器。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,不能做成沸腾式。否则易发生水击，损坏省煤器。,水在铸铁省煤器中要防止汽化而发生水击，因铸铁较脆，承受冲击能力差。故铸铁省煤器又称为非沸腾式省煤器，其出口水温至少应比相应压力下的饱和温度低30-40 ，以保证安全可靠。,铸铁省煤器管壁较厚，体积和重量都大；,肋片间易积灰、堵灰；,弯头多易渗水漏水。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,管内介质中的水的放热系数非常大，并且流速的影响不大。,流过省煤器（横向冲刷）的烟速应在69,m,/s。为了保证受热面清洁，需布置吹灰器。,最好有旁通烟道，水路也有旁通水路。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,当锅炉点火与停炉时，不进行给水，但高温烟气仍流经省煤器，而使水汽化。为了避免汽化，铸铁省煤器常设烟气旁路，锅炉启动时高温烟气流过旁通烟道而不经省煤器，或在省煤器出口处引一根管子与水箱相连，此管称为再循环管，锅炉启动时，其中的水与水箱不断循环。钢管省煤器常在下集箱与锅简之间连一根再循环管，向省煤器补充锅水。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,1,-,烟气挡板；,2-,旁通烟道挡板；,3-,旁通烟道；,4-,铸铁肋片管；,5-,连续弯头；,6-,烟道挡板；,7-,安全阀；,8-,截止阀；,9-,旁通管；,10-,安全阀；,11-,逆止阀；,12-,疏水管,工业锅炉组成与结构,铸铁省煤器连接系统,二、锅炉主要受压部件,钢管式省煤器,一般都是蛇形管，可作成沸腾式，也可做成非沸腾式。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,钢管省煤器,1,-,集箱,2-,蛇形管,3-,支撑架,4,-,定位支架,二、锅炉主要受压部件,钢管式省煤器管子可错列，也可顺列布置，钢管直径一般在28-38mm，每组高度不超过1.5m。,工业锅炉组成与结构,错列,顺列,二、锅炉主要受压部件,蛇形管的平面可平行前墙，也可垂直前墙。当平行前墙时，省煤器受到磨损时，更换容易，并且只需更换几排，故多采用,工业锅炉组成与结构,a,）蛇形管平面垂直于前后墙,b,）蛇形管平面平行于前后墙，前后进水,c,）蛇形管平面平行于前后墙，单面进水,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,a,）弯头部位加装防磨板；,b,）弯头和炉墙之间防磨阻流板；,c,、,d,）弯头和直段部位加装半圆形防磨罩；,e,）前几排直管正面焊上圆焊条；,f,）直接焊角钢形的防磨罩,省煤器受热面设计应该采用适当的防磨措施,二、锅炉主要受压部件,为了进一步强化传热，采用了鳍片管式省煤器和膜式省煤器并取得一定的效果,。,鳍片管的成本稍高，而中间焊上2-3mm厚的扁钢成本稍便宜些。,无论是鳍片管省煤器还是膜式省煤器大约增加烟气侧受热面积30%左右，从而降低了单位蒸发量的金属耗量，阻力及积灰也减轻了。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,鳍片式,膜式,二、锅炉主要受压部件,蒸发受热面,Boiler Heating Surface,水冷壁,凝渣管,对流管束,过热器,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,水冷壁,作用：,吸收炉膛内火焰的热量。由于炉内温度较高，且烟速很低，这种吸热主要通过辐射方式。在炉膛出口处将烟气的温度冷却到足够低的程度。,保护炉墙。由于水冷壁的存在，使得火焰只能部分或完全不接触炉墙，从而起到保护作用。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,水冷壁,光管式和膜式,光管式水冷壁就是通过锅筒及集箱连接起来的一排布置在炉墙内侧的光管,膜式水冷壁就是各光管之间用鳍片或扁钢焊接成的一管屏,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,(a),光管,(b),鳍片管焊成的膜式水冷壁,(c),扁钢焊成的膜式水冷壁,(d),涂耐火泥的光管水冷壁,(e),涂耐火泥的膜式水冷壁,1-,管子,;2-,耐火层,;3-,绝热层,;4-,护板,;5-,扁钢,;6-,鳍片管,;7-,销钉,;8-,耐火水泥,;9-,耐火材料,二、锅炉主要受压部件,光管水冷壁,-,小型锅炉普遍应用,优点：制造、安装简单。,缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。,膜式水冷壁,-,中大,型锅炉普遍应用,优点：减小炉膛漏风，可采用轻型炉墙。有时也可采用微正压燃烧，提高锅炉效率。厂内预先组装好才出厂，可缩短安装周期，保证质量。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,a),光管加扁钢,;b),轧制鳍片管,;c),烧熔焊,;d),焊接鳍片管,;e),其他,二、锅炉主要受压部件,凝渣管,后墙水冷壁管穿过炉膛出口烟道时，由于管子横向节距较小管排较密集，当炉膛出口烟温较高时，管排上会发生严重的结渣，为此须增加管子的横向节距。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,(,a),当,p9.8MPa,时，此时不需要蒸发受热面，将后墙水冷壁的上集管就布置在折焰角处，然后通过一排较粗节距较大的管子穿过炉膛出口，这排管子也称为凝渣管。,(,b),当,p9.8Mpa,时，将后墙水冷壁在炉膛出口处拉稀而成为排管子，此时管束仍为蒸发受热面，这样的对流蒸发受热面就称为凝渣管束,1-,凝渣管束排；,2-,后水冷壁集箱；,3-,凝渣管排上集箱,二、锅炉主要受压部件,锅炉对流管束,对于低压锅炉，由于蒸发吸热量较大，仅布置水冷壁还不足以满足需要，因此还要对流蒸发受热面。,所谓的锅炉管束就是布置在上、下锅筒之间的密集管束。与锅筒可是胀接，也可是焊接。,管内的水及汽水混合物自然循环流动，受热强的管子为上升管，受热弱的管子为下降管。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,过热器,作用,将锅炉的饱和蒸汽进一步加热到所需过热蒸汽温度,电站锅炉：过热器是必需的部件,工业锅炉：有无过热器取决于工业生产是否需要。,生活采暧锅炉：则一般无过热器,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,过热器,分类,半辐射式,对流式,辐射式,辐射式过热器布置在炉壁上，结构与水冷壁相似，如包墙管，顶棚管过热器等。,工业锅炉组成与结构,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,半辐射式过热器通常称为屏式过热器，它既吸热炉膛内的辐射式也吸收烟气的对流热，一般布置在炉膛的上方,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,屏式过热器是由节距很小的处于同一平面内一排管子组成的管屏。,布置前上方的屏称前屏，布置在后上方的屏称后屏。布置在整个上方的称大屏。,a),后屏,;b),大屏,;c),半大屏,;d),前屏,;e),能疏水的屏,;f),水平布置的屏,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,垂直放置,疏水困难、固定容易,水平放置,疏水容易、固定困难,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,对流式过热器,是由许多平行连接的蛇形管连接在进口出口箱上形成的部件，可立式也可卧式放置。,1,锅筒；,2,主蒸汽阀；,3,过热蒸汽出口集箱；,4,减温器；,5,过热器支架；,6,过热器吊夹；,7,低温过热器管子；,8,定位支架；,9,定位梳形板；,10,高温过热器管子,立式对流过热器,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,蒸汽的流向与烟气的气向可是逆流，顺流或混流。,纯逆流时，温压大，节省金属，但管壁温高，故高温过热器常采用混流布置。,a),顺流式,;b),逆流式,;c),双逆流式,;d),混流式,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,空气预热器,低压锅炉中用省煤器来降低排烟温度的功能随着锅炉给水温度的提高而下降。只用省煤器就不能经济地降低锅炉的排烟温度，甚至无法降低到合适的温度，然而空气的温度较低，若将省煤器出口的烟气来加热燃烧所需的空气，则可以进一步,降低排烟温度,，提高锅炉效率。,改善燃料的,着火条件和燃烧过程,，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉效率。,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,管式空气预热器,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,锅筒和锅壳,锅筒：,水管锅炉用以净化蒸汽、组成水循环回路和蓄水的筒形受压容器装置。,锅壳：,火管锅炉中，烟气在火筒（俗称炉胆）和烟、火管中流动，以辐射和对流方式将热量传递给工质， 使之受热形成蒸汽。 容纳水和蒸汽，并兼作锅炉外壳的筒形受压容器被称为锅壳。,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,上锅筒,下锅筒,锅壳,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,锅壳锅炉主要受压部件,炉胆,下脚圈,管板,烟（火）管,回燃室,喉管、冲天管,拉撑件,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,锅壳锅炉主要受压部件,炉胆,下脚圈,管板,喉管、冲天管,拉撑件,二、锅炉主要受压部件,工业锅炉组成与结构,锅壳锅炉主要受压部件,管板,拉撑件,烟（火）管,回燃室,炉胆,三、,锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,燃烧及其基本原理,1.,燃烧的基本条件,燃烧,:,燃料中的可燃物质与氧气发生剧烈的、伴随发光发热的一种化学反应。,燃烧过程,:,包括化学反应的放热过程、物质间的相互运动、热量传递、质量传递、能量相互转化等一系列的物理、化学过程,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,燃烧及其基本原理,燃料,和燃烧所需要的足够数量的,氧气,足够高的,温度,足够的,传质动力,，以使需要的氧气能及时到达燃烧区域,足够的,时间,，以使反应能够完成,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,燃烧及其基本原理,2. 燃烧反应机理,遵循化学反应动力学的基本原理。,化学反应速度,:,指单位时间内反应物质,(,或生成物质,),浓度的变化，即,式中,:,W,反应速度；,C,浓度；,t,时间。,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,研究表明,:,浓度、温度和压力以及是否有催化剂等影响化学反应速度。,质量作用定律,:,在温度不变时，化学反应速度与该瞬间各反应物浓度幂的乘积成正比。各反应物浓度的幂指数等于其相应的化学计量系数。,正反应速度,:,逆反应速度,:,式中：,， 分别为正反应速度常数和逆反应速度常数；,， ， ， 分别为反应物、和生成物的浓度。,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,工业锅炉燃烧方式,层状燃烧,固定炉排、链条炉排、抛煤机、往复炉排,火室燃烧,燃煤燃烧器、燃气燃烧器、燃油燃烧器,流化床燃烧,鼓泡床（沸腾炉）、循环流化床,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,层燃,层燃炉,(,火床炉,),的燃烧过程,层燃炉的特点：,有一个金属栅格,炉排,(,或炉篦子,),，燃料在炉排上形成均匀的、有一定厚度的燃料层进行燃烧。,层燃炉的燃烧过程：,预热干燥阶段、挥发分析出并着火阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。,在火床炉的工作过程中，一般要进行的三项主要操作：,加煤、除渣和拨火,。,拨火：,拨动火床，其,目的,在于平整和松碎燃料层，使火床的通风均衡、流畅，并能除去燃料颗粒外部包裹的灰层，从而使燃料迅速而完全地燃烧。,按照燃料层相对于炉排的运动方式的不同，,层燃炉,(,火床炉,),可分为三类：,燃料层不移动的固定火床炉,，如手烧炉和抛煤机炉；,燃料层沿炉排面移动的炉子,，如倾斜推饲炉和振动炉排炉；,燃料层随炉排面一起移动的炉子,，如链条炉和抛煤机链条炉。,工业锅炉组成与结构,表征火床炉工作热强度的指标：,炉排面可见热负荷,和,炉膛容积可见热负荷,。,（,1,）炉排面可见热负荷：,定义：,炉排单位面积在单位时间内燃烧燃料所放出的热量，单位为,kW,m,2,。,式中：,单位时间内进入炉子的燃料量，,炉排有效面积，,燃料的收到基低位发热量。,工业锅炉组成与结构,说明：,对于某一种炉子型式，燃烧某一种燃料，炉排面可见热负荷有一合理的限值。,过分地提高炉排面热负荷，一味追求过小的炉排面积，必然会使空气流经燃料层时的速度过高，并使燃料的燃烧时间过短。前者会导致飞走的未燃煤量增大，后者则引起燃烧的不完全。,工业锅炉组成与结构,（,2,）炉膛容积可见热负荷,定义：,意义：,表示了在单位炉膛容积和单位时间内的燃烧放热量。,过分提高炉膛容积热负荷，同样也会急剧增大不完全燃烧热损失，因而也应有一个合理的限值。,在火床炉中，炉膛容积热负荷的限值范围是比较宽的。,炉膛容积在一定程度上是由炉膛的结构布置来确定的。,式中：,炉膛容积。,工业锅炉组成与结构,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,层燃,手烧炉,定义：,人工操作的固定炉排层燃炉。,构造：,十分简单，将固定炉排砌筑后，在其四周砌上炉墙，在炉排上部的炉墙上有炉门，煤从炉门由人工加至炉排上，炉排下部由炉墙围成灰坑，在炉墙上有灰门，由人工从炉排下清灰，细碎灰渣落至灰坑，由灰门扒出，大块渣由炉门钩出。,见下图。,1,炉排；,2,燃烧层；,3,炉室；,4,落灰室；,5,炉门；,6,灰门,手烧炉,工业锅炉组成与结构,缺点：,加煤、拨火、除灰都由人工操作，劳动强度大，燃烧效率低，,周期性冒黑烟,优点：,结构简单,操作方便,煤种的适应性较好,目前我国在,0.7MW,以下的锅炉仍被采用。,工业锅炉组成与结构,手烧炉的燃烧过程,着火前的准备阶段：,进行干燥和干馏,新煤受热有两个热源：,一是新煤下部灼热的焦碳层；,一是新煤表面受火焰及炉墙的辐射热。,着火燃烧阶段：,手烧炉是周期性的间歇加煤，两次加煤间的时间称为一个燃烧周期，通常为,3,5min,加一次煤。,手烧炉的着火燃烧阶段，空气的供需极不平衡而造成燃烧情况恶化，致使热效率很低。,整个燃烧周期：,先是大量挥发分挥发燃烧，需要大量空气；继而焦炭燃烧，需要的空气量逐渐减少。,工业锅炉组成与结构,整个燃烧周期中需要的空气量：,ef,线,供入的空气实际有效参与燃烧的量：,cd,线,焦炭燃烧所需空气量的变化：,jk,线,手烧炉空气供需情况,工业锅炉组成与结构,(a),燃烧过程的三个阶段是按时间划分的,；,(b),煤是双面引火，着火条件好，燃烧阶段在炉内停留的时间较长，因而,对煤种的适应性好；,(c),燃烧周期的前半周期需要空气量多，而供给不足形成不完全燃烧，后半周空气又大量过剩，因此,热效率很低；,(d),挥发分的挥发是在缺氧的情况下，因而,冒黑烟,。特别是加煤后燃烧周期开始时空气供给不足，更易大量冒黑烟。,工业锅炉组成与结构,手烧炉改进燃烧的措施,改进操作，加煤做到,少、勤、匀、快,。,将固定炉排改成摇动炉排。,改变燃烧层结构，,使挥发分在富氧情况下挥发，而消除冒黑烟。,下图所示的,双层炉排面,就是采用的这种方法。,工业锅炉组成与结构,双层炉排手烧炉结构示意图,1,一下炉门（灰门）；,2,一下炉排；,3,一中炉门；,4,一水冷炉排下集箱；,5,一上炉门；,6,一汽锅；,7,一水冷炉排；,8,一炉膛出口；,9,一烟气导向板,工业锅炉组成与结构,双层炉排,双层炉排设有上、下两层炉排和上、中、下三个炉门。,上炉排：,通常用直径为,51,76mm,的水管管排组成，称为,水冷炉排,。炉排管间净距一般为,20,30mm,，形成,35%,45%,的通风截面比。水冷炉排倾斜布置，向炉门侧下倾,8,o,12,o,，水管两端与锅炉的水空间连通，并形成单独的水循环回路。,下炉排：,一般的铸铁固定炉排。煤由上炉门间歇地加在上炉排上，燃烧层厚度保持,150,200mm,左右。一些燃烧着的煤粒和尚未燃尽的焦炭颗粒，籍自重或捅拔作用落至下炉排上继续燃烧。,工业锅炉组成与结构,上、中、下三个炉门,上炉门,一直开启，所需空气主要从上炉门送入，穿过燃烧层，火焰和高温烟气也向下流动。,中炉门,为灰门，运行时微开，,下炉排上焦炭燃烧所需的空气由,下炉门,进入。上炉排向下流的烟气，与下炉排向上流的烟气，在上、下炉排之间的炉膛汇集，由炉膛出口进入对流受热面的烟道。,工业锅炉组成与结构,双层炉排燃烧层的结构如右图所示。,煤中挥发分是在上炉排挥发，挥发时由上炉门进入的空气尚未进入氧化区，挥发是在富氧情况下进行，这就从根本上避免黑烟的形成。,一灰渣区；,一氧化区；,一还原区；,一干燥干馏区,双层炉排燃烧层结构示意图,工业锅炉组成与结构,抛煤机炉,抛煤机炉是指抛煤机和其它燃烧方式的组合。,（,1,）抛煤机的分类,机械抛煤机：,用旋转的叶片或摆动的刮板来抛散燃料，,风力抛煤机：,用气流来吹播燃料，,风力,-,机械抛煤机：,兼用以上两种抛煤方式。,各种抛煤机的工作原理如下图所示。,工业锅炉组成与结构,图,5,24,抛煤机工作原理图,a),，,b),机械抛煤机；,c),风力抛煤机；,d),风力机械抛煤机,1,一给煤装置；,2,一击煤装置；,3,一倾斜板；,4,一风力播煤装置,工业锅炉组成与结构,三种,抛煤机所抛成的煤层,机械抛煤机：,所抛成的煤层，其沿炉排长度方向的颗粒分布情况是粗粒落于远处，细粒落于近处，细粒煤甚至就落在抛煤机出口之下，堆成小丘。,风力抛煤机：,粗粒煤堆于炉排的前端，细粒煤则被吹向后端。,风力,-,机械抛煤机：,由于同时采用了风力和机械播煤，故燃料在火床上的颗粒度分布较为均匀。,目前主要使用风力,-,机械抛煤机。,工业锅炉组成与结构,图,5,25,风力,-,机械抛煤机,1,一煤斗,2,一推煤活塞,3,一冷却风道,4,一调节板,5,一冷却风喷口,6,一叶片,7,一叶片式抛煤转子,8,一播煤风槽,9,一侧风管,风力,-,机械抛煤机的结构和工作过程,工业锅炉组成与结构,1,一煤斗；,2,一煤闸门；,3,一炉排（包括前链轮及后滚筒）；,4,一主动链轮；,5,一分段送风仓；,6,一防渣箱；,7,一看火孔及检查门；,8,一除渣板,(,老鹰铁,),；,9,一渣斗；,10,一灰斗,链条炉结构简图,链条炉排,链条炉的结构和工作原理：,工业锅炉组成与结构,1,一链轮；,2,一煤斗；,3,一煤闸门；,4,一前拱砖吊架；,5,上炉排；,6,一布风板；,7,一老鹰铁；,8,一主动链环；,9,一 排片；,10,一圆钢,链带式链条炉排,常用的链条炉排的三种结构形式：,(a),、链带式链条炉排,工业锅炉组成与结构,炉排片,炉排片的种类很多,下图所示为一种,炉排片及主动链环,的结构，炉排片宽度均为,l2mm,，成为薄片状。通风截面比约为,6.5%,。每平方米炉排重约,680kg,。,(a),链带式炉排片；,(b),主动链环,(,主动炉排片,),工业锅炉组成与结构,链带式炉排特点,优点：,链带式炉排结构简单，金属耗量少，安装制造比较方便。,缺点：,链带既受力又受热，容易发生故障。制造及安装要求高质量，否则易产生炉排跑偏。起拱、卡住及拉断等故障，更换炉排片比较困难。因此，,l0t/h,以上锅炉常用鳞片式炉排。,工业锅炉组成与结构,1,一 链条；,2,一节距套管；,3,一拉杆；,4,一铸铁滚筒；,5,一炉排中间夹板,(,手枪板,),；,6,一 侧密封夹板,(,边夹板,),；,7,一炉排片,鳞片式炉排结构,(b),、鳞片式链条炉排,容量较大的锅炉,(10,35t/h,的蒸汽锅炉，,7,29 MW,的热水锅炉,),常用鳞片式炉排。,工业锅炉组成与结构,鳞片式链条炉排总装示意图,工业锅炉组成与结构,1,一炉排墙板；,2,一轴承；,3,一轴；,4,一链轮；,5,一链条；,6,一支架,(,横梁,),；,7,一炉排片,横梁式炉排,(c),、横梁式链条炉排,特点,:,在链条,5,上装有支架,6(,支架又称横梁,),，炉排片,7,都装在支架上。链轮,4,通过链条来带动支架运动，炉排片不受拉力，整个炉排刚性较好。但结构笨重，金属耗量大，制造安装要求也较高。,工业锅炉组成与结构,横梁式链条炉排的形式,横梁式链条炉排的形式很多,最常用的,是如图所示的,Coxe,型链条炉排,:,其炉排片,1,尾部很长，运行时前后炉排片相互交叠，以减少漏煤损失。,炉排片更换方便，通风间隙分布均匀，冷却条件较好。,原为燃用无烟煤设计时，通风截面比为,4.5%,左右；后来为燃用烟煤设计时，通风截面比改为,6.5%,左右。,工业锅炉组成与结构,1,一炉排片；,2,一支架；,3,一链条,Coxe,型链条炉排结构,工业锅炉组成与结构,往复炉排锅炉,最常用的往复炉排是,倾斜式往复炉排,，其构造简图示于下图。,与链条炉相似之处：,其三个阶段的划分与链条炉排一样，也是沿炉排长度方向分区段划分，,分段送风、设拱及一次风等措施也都适用。,其燃烧和燃尽阶段也与链条炉相似。,与链条炉主要不同之点：煤与炉排有相对运动。煤是由活动炉排片的往复运动，被向下推饲而滚动的。,炉排片向后下方推动时，部分新煤被推饲到已燃着的煤的上部，,炉排片向前方返程时，又将一部分已燃着的煤带到尚未燃烧的煤的底部。,工业锅炉组成与结构,1,一活动炉排片；,2,一固定炉排片；,3,一支撑棒；,4,一炉拱；,5,一燃尽炉排；,6,一渣斗；,7,一固定粱；,8,一活动框；,9,一滚轮；,10,一电动机；,l1,一推拉杆；,12,一偏心轮,倾斜式往复炉结构简图,工业锅炉组成与结构,工业锅炉组成与结构,往复炉排优点,使煤在着火前的准备阶段的条件得到改善,，因而适宜燃用水分和灰分较高，而发热量较低的劣质煤。,煤在被推动的过程中受到挤压，破坏焦块或灰壳，煤向下翻滚时，煤层又得到松动与平整。,这种炉子,有自动拨火的能力,，不仅可燃用易结焦的煤，而且不会产生,“,火口,”,或燃烧层表面板结，避免链条炉拨火带来劳动强度大和开启侧墙炉门而使锅炉效率降低的缺点。,组织好烟气在炉内的流动过程,，使在炉排前端产生的可燃气体及碳黑，经过中部高温燃烧区燃尽，而避免冒黑烟。,结构简单、制造容易，金属耗量及耗电量都比链条炉少。,工业锅炉组成与结构,往复炉排,缺点,对煤的粒度要求较严,，直径一般不宜超过,40mm,，否则难以烧透。,炉排推饲时，炉排片的头部不断与炽热的焦炭接触，又无冷却条件，而常易烧坏,，特别是燃用固定碳含量大的无烟煤时更为严重。,炉排的漏煤也较严重,。,炉排倾斜炉体高大，对负荷变化的适应性较差。,工业锅炉组成与结构,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,室燃,煤粉,燃烧器,燃油,燃烧器,燃气,燃烧器,三、锅炉燃烧设备,工业锅炉组成与结构,室燃,煤粉,炉及其燃烧器,燃油,炉及其燃烧器,燃气,炉及其燃烧器,煤粉炉及其燃烧器,工业锅炉组成与结构,煤粉炉及其燃烧器,工业锅炉组成与结构,室燃炉内空气动力场,旋涡燃烧,煤粉炉特点,工业锅炉组成与结构,（,1,）煤粉炉因是悬浮燃烧，炉膛不受炉排限制，可以向空间充分发展，比机械炉排的锅炉占地面积小。,（,2,）对煤种适应性广，可以燃用劣质煤。,（,3,）容易实现机械化，自动化。煤粉的流动性好，便于用空气在管道内输送。而且对锅炉负荷变化调整反应灵敏。,（,4,）由于燃用颗粒细小煤粉，表面积剧增，能有效地与空气混合加快燃烧。,（,5,）煤粉炉适用于大容量、高温、高压的电站锅炉，在工业锅炉中也被广泛采用。一般蒸发量在,35t/h,以上锅炉上使用。,煤粉炉特点,工业锅炉组成与结构,（,6,）煤粉燃烧后飞灰量较多，增加了除尘的工作量。,（,7,）煤粉有爆炸的危险性，当煤粉沉积在炉膛、烟道的死角时，易可能引起爆炸事故。因此，在易爆炸处装设防爆门。,（,8,）煤粉炉不能像层燃炉那样可以压火。因此，只能在稳定的工况下连续运行。,（,9,）制粉设备的磨煤机易损坏，耗电量也大。,燃油炉及其燃烧器,工业锅炉组成与结构,油燃烧的基本要求,通过空间燃烧达到燃烧的迅速和完全。,为了强化油的燃烧，必须：,(a),提高雾化质量，减小油滴直径。,(b),增大空气和油滴的相对速度。,(c),合理配风,油燃烧器,构成：,油雾化器,(,油枪,),和配风装置,油燃烧器工作原理,燃油通过,雾化器,雾化成细滴，以一定的雾化角喷入炉内，并与经过,配风器,送入的具有一定形状和速度分布的空气流相混合。,油雾化器与配风器的配合要求：,能使燃烧所需的绝大部分空气及时地从火炬根部供入,使各处的配风量与油雾的流量密度分布相适应。,要向火炬尾部供应一定量的空气，以保证炭黑和焦粒的燃尽。,油喷入炉膛之后由两种方式进行加热：,炉膛中的高温辐射,以及喷出气流卷吸炉内高温烟气的对流换热,工业锅炉组成与结构,雾化器分类示意图,a,）离心式；,b,）旋杯式；,c),高压；,d,）低压,工业锅炉组成与结构,下图所示为轴向可动叶片旋流式配风器。,1,一回油管,2,一进油管,3,一点火设备,4,一空气,5,一圆筒形风门,6,一二次风叶轮,7,一稳焰器,8,一风口,工业锅炉组成与结构,油喷嘴与配风器的配合,图,a,：,喷嘴的位置太前,，引起风油“分层”，混合显然不好。,图,b,：,喷嘴的位置适中,，使高浓度的油雾和高速空气流相遇，因而混合良好。,图,c,：,喷嘴位置太后,，油滴穿透风层，而打在风口或燃烧器周围的水冷壁管上，引起结焦。,工业锅炉组成与结构,燃气炉及其燃烧器,气体燃料锅炉的特点：,比较简单，结构比较紧凑,易于实现操作过程的自动化,对大气的污染也比较轻,由于燃气是易燃、易爆、有毒的气体，因此气体燃料炉必须有防爆，防漏等方面的安全措施。,气体燃料炉中最为关键的设备：,燃气燃烧器,在燃气锅炉中，对燃烧器的技术要求：, 额定燃气压力下，燃烧器能达到额定出力,；, 火焰的形状与尺寸应和炉膛结构尺寸相匹配,，同时应有良好的火焰充满度；,工业锅炉组成与结构, 具有良好的调节特性,，在锅炉最低负荷至最高负荷运行时，燃烧工况应稳定；, 燃烧完全,，烟气中有害气体,CO,2,，,CO,，,NOx,和,SOx,排放少；, 结构紧凑、安装操作方便、调节灵活、噪音小。,工业锅炉组成与结构,燃气燃烧器分类,按燃烧方法可分为 ：,(1),扩散式燃烧器：,燃烧所需的空气不预先与燃气混合，一次空气系数,1,0,；,(2),大气式燃烧器：,燃烧所需的部分空气预先与燃气混合，一次空气系数,1,0.2,0.8,；,(3),完全预混式燃烧器：,燃烧所需的全部空气预先与燃气充分混合，,1,1.05,1.10,。,按燃气压力可分为：,(1),低压燃烧器,:,燃气压力在,5 000Pa,以下；,(2),高,(,中,),压燃烧器,:,燃气压力在,5 000Pa,至,310,5,Pa,之间。,工业锅炉组成与结构,自然引风式扩散燃烧器,工业锅炉组成与结构,大气式燃烧器,大气式燃烧器工作原理是燃气在一定压力下以一定的流速从喷嘴喷出，依靠燃气动能产生的引射作用吸入一次空气，在引射器内燃气与部分空气混合后，从排列在头部的火孔流出进行燃烧。这种燃烧器的一次空气系数通常为,0.450.75,，过剩空气系数通常在,1.3,以上。,工业锅炉组成与结构,完全预混式燃烧器,(,无焰式燃烧器,),完全预混式燃烧器的特点是燃气与空气在燃烧之前实现全部预混，即过剩空气系数,引射式单火道完全预混燃烧器,1-,燃气喷嘴；,2-,进风碗；,3-,调风碗；,4-,引射式混合器；,5-,混合气喷头；,6-,火道；,工业锅炉组成与结构,流化床燃烧简介,流化床特性,流化床具有流体的性质主要体现在：,(1),任一高度处的静压近似等于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量。,(2),无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状。,工业锅炉组成与结构,(3),床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出。,(4),密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上。,(5),床内颗粒混合良好，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀,流化床特性,工业锅炉组成与结构,（,1,）“散式”流态化：,一般的液,固流态化，颗粒均匀地分散于床层中。,（,2,）“聚式”流态化：,而一般的气,固流态化，气体并不均匀地流过颗粒床层，一部分气体形成气泡经床层短路逸出，颗粒则被分成群体作湍流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化。,两种流态化,工业锅炉组成与结构,（,1,）,1921,年，德国人温克勒试验发现，将燃烧产生的烟气引入一装有焦炭颗粒的炉室的炉底，固体颗粒因受气体的阻力而被提升，整个颗粒系统看起来就像沸腾的液体。,（,2,）这个试验标志着流态化工艺的开始。流态化（简称流化）技术于,20,世纪,20,年代初在德国首先应用于工业。,（,3,）此后，流化技术在美国、法国和英国等发达国家均开始研究开发和应用。至,40,年代，流化技术几乎在各工业部门,(,如石油、化工、冶炼、粮食、医药等,),中都有应用。,流化床的发现,工业锅炉组成与结构,（,1,）,20,世纪,60,年代开始，流化床被用于煤燃烧，并且很快成为三种主要燃烧方式（即固定床燃烧、流化床燃烧和悬浮燃烧）之一。,（,2,）,流化床燃烧的理论和实践也大大推动了流态化学科的发展。,（,3,）,目前流化床燃烧已成为流态化的主要应用领域之一，并愈来愈得到人们的重视。,流化床的发展,工业锅炉组成与结构,（,4,）,我国从,1964,年起，一直不同规模地进行着流化床燃烧锅炉研究和实践，取得一定成绩。,（,5,）,目前全国使用的流化床燃烧锅炉已为数不少，蒸发量小至,0.5t,h,，大到,1025 t,h,，能燃用各种各样的劣质燃料。,（,6,）,我国对循环流化床的研究是从,20,世纪,50,年代末在中国科学院化学冶金研究所开始的。,（,7,）此后，特别是在,80,年代以来，国内各主要高等院校和研究所也相继开始循环流化床研究开发工作。,流化床的发展,工业锅炉组成与结构,（,1,）流化床燃烧设备按流体动力特性可分为：,鼓泡流化床锅炉,循环流化床锅炉,（,2,）按工作条件又可分为：,常压流化床锅炉,增压流化床锅炉,（,3,）这样流化床燃烧锅炉可分为：,常压鼓泡流化床锅炉,常压循环流化床锅炉,增压鼓泡流化床锅炉,增压循环流化床锅炉,（,4,）其中前三类已得到工业应用，增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。,流化床的分类,工业锅炉组成与结构,流化床燃烧方式是一种介乎层状燃烧和悬浮燃烧之间的燃烧方式。,它具有的优点,:,（,1,）高传热率、,（,2,）高热强度、,（,3,）燃料适应性极强、,（,4,）能有效地脱硫除硝,流化床的特点,工业锅炉组成与结构,全沸腾炉结构原理图,l,进料口；,2,溢流口；,3,布风板；,4,风室；,5,一埋管,工业锅炉组成与结构,沸腾炉的优点及存在的问题,沸腾炉的优点主要有：,(1),可以燃用品质极为低劣的燃料,;,(2),由于其燃烧热负荷和埋管传热系数都非常高，因此可以大大缩减炉膛尺寸，一般为同容量的其它型锅炉的一半左右。,(3),沸腾炉为低温燃烧，因而可以燃用低灰熔点的燃料，燃烧后烟气中,NOx,等污染物质的含量也较少，而且易于在燃料中加入脱硫剂,(,石灰石、白云石,),，使燃料脱硫，减少,SO,2,的排放和防止低温腐蚀和高温腐蚀。,工业锅炉组成与结构,沸腾炉的主要缺点是：,(1),锅炉热效率低。,一般沸腾炉效率在,54,68,之间。这主要是因为机械不完全燃烧损失 很大所致。,值与所用燃料有关,:,对于石煤和煤矸石为,20%,30%,对于劣质烟煤为,15%,20%,对于劣质无烟煤为,20%,25%,对于褐煤为,5%,15%,。,沸腾炉的 之所以大，主要是飞灰热损失所造成的。,工业锅炉组成与结构,(2),埋管磨损快。,有的单位在使用三个月到半年后，,3.5mm,壁厚的埋管即被磨穿。但采取防磨措放后，一般能运行一年左右，有些甚至能运行二年以上。,(3),电耗大。,主要消耗于高压送风、碎煤等。沸腾炉的单位蒸发量的电耗量约为,(3,4) 10,4,kJ,(t/h,汽,),，比一般煤粉炉高一倍左右。,在总结和研究沸腾炉的基础上，开发、研制出了循环流化床锅炉,(,CFB,锅炉,),。,工业锅炉组成与结构,循环流化床及其特点,(1),不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间,;,(2),有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动,;,(3),颗粒与气体之间的相对速度大,;,(4),运行流化速度为鼓泡流化床的,2,3,倍,;,(5),最大的特点是燃料循环燃烧,.,工业锅炉组成与结构,典型的循环流化床锅炉燃烧系统,工业锅炉组成与结构,循环流化床锅炉技术在较短的时间内能够在国内外得到迅速发展和广泛应用，是因为它具有一般常规锅炉所不具备的优点，,主要有：,（,1,）燃料适应性广,燃烧效率高,它的这一优点，对充分利用劣质燃料具有重大意义。,（,2,）有利于环境保护,工业锅炉组成与结构,（,3,）负荷调节性能好,若不采取措施，煤粉炉负荷调节范围通常在,70,110,，而循环流化床锅炉负荷调节幅度比煤粉炉大得多，一般在,30,110,。,（,4,）燃烧热强度大,循环流化床锅炉燃烧热强度比常规锅炉高得多，其截面热负荷可达,3,6MW,m,2,，是鼓泡床锅炉的,2,4,倍，是链条炉的,2,6,倍。,（,5),）炉内传热能力强 循环流化床炉内传热主要是上升的烟气和流动的物料与受热面的对流传热和辐射传热，炉膛内气一固两相混合物对水冷壁的传热系数比煤粉炉炉膛的辐射传热系数大得多，一般在,50,450 W,(m,2,K),。,工业锅炉组成与结构,循环流化床锅炉存在的的一些问题。,（,1,）大型化困难,尽管循环流化床锅炉发展很快，已投运的单炉容量已大于,500t,h,，,1000t/h,或更大容量的锅炉正在研制和试用中。但由于受技术和辅助设备的限制，大容量锅炉出现的问题会更多。,（,2,）自动化水平要求高,（,3,）磨损严重,工业锅炉组成与结构,工业锅炉组成与结构,四、工业锅炉主要辅机,及安全附件（略）,工业锅炉组成与结构,五、典型工业锅炉结构,工业锅炉组成与结构,SZL,系列蒸汽锅炉,工业锅炉组成与结构,DZL,系列锅壳锅炉,工业锅炉组成与结构,DZL,系列锅壳锅炉,最高火界,工业锅炉组成与结构,WNS,系列蒸汽锅炉,工业锅炉组成与结构,贯流式燃气锅炉,工业锅炉组成与结构,烟道式余热锅炉,工业锅炉组成与结构,圆盘管式有机热载体锅炉,工业锅炉组成与结构,圆盘管式有机热载体锅炉本体,工业锅炉组成与结构,铸铁锅炉,2012,年随州锅炉失稳爆炸事故,变形的,U,型下脚圈及炉胆,撕裂的炉门圈,工业锅炉组成与结构,2012,年随州锅炉失稳爆炸事故,卧倒的本体,根据提供的设计文件及产品质量证明书所示本体,工业锅炉组成与结构,