现代电厂锅炉原理及设备问题研究

【摘要】如今的电厂锅炉，其作用都是将燃料的化学能转变成热能，然后利用热能来加热锅内的水，使它成为具有足够数量和一定质量的过热蒸汽，供汽轮机的使用是发电厂三大主要设备中重要的能量转换设备。文章就现代电厂锅炉的基本工作原理和电厂锅炉设备中的省煤器爆管的问题提出了分析和研究。

【关键词】电厂锅炉;省煤器;爆管问题;解决措施

1.电厂锅炉的概况介绍

由于目前的火力发电厂锅炉不仅容量大、参数高、技术复杂，而且机械化和自动化水平高，因此主要燃料是煤，煤在燃烧之前应制成煤粉，再送入锅炉在炉膛中燃烧放热。所以锅炉的工作过程包括燃料的燃烧、热量的传递以及水的加热与汽化和蒸汽的过热等。

一个整体的锅炉是有两部分组成的，即：锅炉的本体与辅助设备。下面我们对这两部分做以详细说明。

组成锅炉本体的要素：

所谓锅炉，就是是由“锅”和“炉”两部分组成的，它是锅炉设备的主要部分。

“锅”是指汽水系统，主要任务是吸收燃料放出的热量，然后使水加热、蒸发，最后变成具有一定参数的过热蒸汽。它是由以下几个部分组成：a.省煤器;省煤器位于锅炉尾部的垂直烟道，它能利用烟气余热加热锅炉给水、降低排烟温度、提高锅炉的效率并节约燃料。b.汽包。汽包位于锅炉顶部，是个圆筒形的承压容器，下部是水，上部是汽，它能接受省煤器的来水，与下降管、联箱以及水冷壁共同组成水循环回路。水在水冷壁中吸热后生成的汽水混合物汇集于汽包，经过汽水分离以后向过热器输送饱和蒸汽。c.下降管;下降管是水冷壁的供水管道，它的作用是把汽包中的水引入下联箱后再分配到各个水冷壁管中。分为小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。由于小直径下降管管径小，所以对水循环不利。d.水冷壁下联箱;联箱的主要作用是将质汇集起来，或者将工质通过联箱重新分配到其它的管道中。水冷壁下联箱，它是一根较粗两端封闭的管子，作用是把下降管与水冷壁连接在一起，起到汇集、混合、再分配工质的作用。e.水冷壁; 水冷壁位于炉膛四周，它的主要任务是吸收炉内的辐射热，让水蒸发，是现代锅炉的主要受热面，并且可以同时保护炉墙。f.过热器; 过热器的作用是将汽包来的饱和蒸汽加热为具有一定温度的过热蒸汽。g.再热器; 再热器的作用是将汽轮机中做过部分功的蒸汽再次进行加热升温后再送到汽轮机中继续做功。

“炉”是指燃烧系统，主要任务是使燃料能够在炉内良好的燃烧，并且放出热量。它由以下几个部分组成。a.炉膛; 炉膛是由炉墙和水冷壁转成且供燃料燃烧，燃料在此空间内呈悬浮状燃烧，并释放出大量热量。b.燃烧器; 燃烧器位于炉膛四角或者墙壁上，它的作用是把燃料和空气以一定速度喷入炉内，并使其在炉内能进行良好的混合，保证燃料及时着火以及迅速完全地燃烧。基本类型分直流燃烧器和旋流燃烧器两种。c.空气预热器; 空气预热器位于锅炉尾部烟道，它的用是利用烟气余热加热燃料燃烧时所需要的空气，这样不仅可以进一步降低排烟温度，又翟于强化炉内燃烧、提高燃烧的经济性、干燥与输送煤粉都是有利的。锅炉效率可以提高2%左右。分为管式和回转式两种。d.烟风道; 烟风道是由炉墙、部分受热面管道以及包墙管等组成的管道，用来引导烟气的流动，并且经各个受热面进行热量交换，分为水平烟道和尾部烟道两种。

辅助设备包括通风设备、燃料运输设备、制粉系统、除灰渣及除尘设备、脱硫设备等。

2.电厂锅炉的工作原理

电厂锅炉的工作原理如下：首先由原煤仓落下来的原煤经给煤机送到磨煤机磨制成煤粉。然后在原煤磨制的过程中，需要热空气来对煤进行加热与干燥，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，会被烟气加热成为热空气而进入热风管道。一部分热空气经排粉机送到磨煤机中，对煤进行加热与干燥，这部分空气也会同时输送煤粉的介质；而另一部分热空气会直接经燃烧器进入炉膛参与煤粉的燃烧。从磨煤机排出来的煤粉和空气的混合物经过燃烧器进入炉膛内燃烧。煤粉在炉膛内迅速燃烧会放出大量热量，使炉膛火焰中心的温度达到1500度或者更高的温度。炉膛四周内壁布置着许多的水冷壁管，炉膛的顶部布置着顶棚过热器及炉踢呦方布置有屏式过热器等受热面。水冷壁和顶棚过热器等都是炉膛的辐射受热面，它的内部工质在吸引炉膛的辐射热的同时，会使火焰温度降低，起到保护炉墙不致被烧坏的作用。为了有效防止熔化的灰渣黏结在烟道内的受热面上，烟气向上流动至达炉踢呦部出口处时，其温度应低于煤灰的熔点。高温烟气首先经过炉踢呦部出口，离开炉膛进入水平烟道时，应与布置在水平烟道的过热器进行热量交换，然后进入尾部的烟道，并且和再热器、省煤器、与空气预热器等受热面进行热量的交换，使烟气不断放出热量并而逐渐冷却下来，使得离开空气预热器的烟气温度要在110-160度之间。低温烟气再次经过除尘器除去大量的飞灰，最后只剩有少量的细微灰粒随烟气由引风机送入烟囱排入大气。煤粉在炉膛中燃烧后，它所生成的较大灰粒沉降到炉膛底部的冷灰捣里，经冷却凝固落入排渣装置中，会形成固定排渣。经给水泵送到锅炉的给水，由高压加热器加热后进入省煤器，然后吸收锅炉尾部烟气的热量后进入汽包，并且要通过下降管引入水冷壁下联箱后再分配给各个水冷壁管。水在水冷壁中吸收炉膛高温火焰以及烟气的辐射热，从而使部分水蒸发变成饱和蒸汽，在水冷壁内形成了汽水混合物。汽水混合物向上流动进入汽包，通过汽包中的汽水分离装置来进行汽水分离，分离出来的水再次循环。而分离出来的饱和蒸汽经汽包上部的饱和蒸汽引出管送入过热器来进行加热。最终达到要求的过热蒸汽通过主蒸汽管道引入汽轮机做功。

3.电厂锅炉设备中的省煤器爆管的问题研究

省煤器超温爆管的问题研究。

虽然省煤器超温爆管的原因复杂，但总的来说由以下三方面构成：

3.1磨损的影响因素:a.飞灰浓度。飞灰浓度越大，表明烟气中含灰量越多，从而灰粒撞击受热面的次数增多，最终引起磨损加剧。b. 烟气流速:烟气流速是影响受热面磨损的主要因素。很多研究表明，磨损量与烟气流速的2.3次次方成正比。烟气的流速越高，省煤器的磨损则越严重.c.省煤器结构的影响:由于所选省煤器的型式和结构不同，则磨损的程度会不同。（1）相同条件下，光管、鳍片管、膜式管束其抗磨性能依次减弱；（2）省煤器管束顺列布置比错列布置磨损要轻；（3）错列布置磨损最严重的为第二排管子，顺列布置磨损最严重的则在第五排之后。

3.2低温腐蚀的影响因素：（1）电厂燃用煤所含硫分比较高。硫分较高是引起省煤器腐蚀的一个重要的因素。其燃料中硫分、水分越高，则使燃烧生成的硫酸蒸汽份量越多、浓度月高，这就使得烟气中的酸汽露点相对增高，而代温段省煤器的管壁温度又偏低，因此酸汽极易凝结到低温省煤的器管壁上，从而造成了省煤器的腐蚀。（2）给水温度低是造成省煤器腐蚀的主要原因。如果给水温度低，会使省煤器的管壁温度下降，且低于烟气中的酸汽露点时，酸汽使凝结在省煤器管壁上与飞灰粘合在一起，以致形成对省煤器管的不断腐蚀。给水温度低对新装省煤器的影响是最大的。■

【参考文献】

［１］国家质量监督检验检疫总局.压力管道安装安全质量监督检验规则.

［２］山东省电力工业局鲁电锅监[2000]14号文.山东电力工业锅炉压力容器及压力管道安装质量监督检验管理规定.

［３］煤粉锅炉点火节油探讨浙江大学 翁善勇载中心 http://www.studa.net.