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锅炉原理、锅炉结构与流程

发布时间:2021-08-10 17:37 | 浏览:457

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锅炉的基本原理


下面是锅炉的原理模型图,模型包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道排成的管簇,由上联箱、下联箱连成一体;上联箱通过汽水引入管连通汽包,汽包再通过下降管连到下联箱;上升管管簇、汽包、下降管构成了一个环路。上升管管簇在炉膛内,汽包与下降管在炉体外面。

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锅炉基本原理图


把水注入汽包,水便灌满上升管管簇与下降管,把水位控制在靠近汽包中部的位置。当高温燃气通过管簇外部时,管簇内的水被加热成汽水混合物。由于下降管中的水未受到加热,管簇内的汽水混合物密度比下降管中的水小,在下联箱形成压力差,推动上升管内的汽水混合物进入汽包,下降管中的水进入上升管,形成自然循环。

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汽包原理图


上图是汽包(也称锅筒)结构示意图, 汽包是水受热、蒸发、过热的重要枢纽,保证锅炉正常的水循环。上升管内的汽水混合物进入汽包后,通过汽水分离器分离成饱和蒸汽与水,饱和蒸汽通过汽包上方蒸汽出口输出;分离出的水与给水管注入的水再进入下降管。

用来产生饱和蒸汽的上升管管簇称为蒸发器,电厂锅炉还有省煤器与过热器,它们都由管簇组成。进汽包的水先在省煤器加热,再通过汽包、下降管进入蒸发器,可以提高蒸发器的效率与锅炉的效率。蒸发器生成的饱和蒸汽经汽包输出,再进入过热器加热成过热蒸汽,用过热蒸汽推动蒸汽轮机运转能保证系统的高效与安全。

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锅炉组成原理图

余热锅炉的结构与流程


从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏600度,仍然具备很高的能量,把这些高温气体送到锅炉,把水加热成蒸汽去推动蒸汽轮机,带动发电机发电,可使发电容量与联合循环机组的热效率相对增高50%左右。这个靠燃气轮机排出气体的余热来产生蒸汽的锅炉称为余热锅炉。

从外观上看锅炉主要有进口烟道、炉体、汽包、烟囱组成。炉体内有密集的管道,给水泵将要加热的水压进这些管道,燃气轮机排出的高温气体将管道内的水加热成高压蒸汽,下面就是余热锅炉的外观图(进口烟道为剖面)。


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余热锅炉

余热锅炉结构


余热锅炉本体采用模块化结构,以方便运输、安装。模块由管簇组成,是几十根管子组成的蛇形管组件, 模块两端有上联箱与下联箱,是锅炉的受热部件,水在模块内被外部的高温气体加热。

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锅炉模块


为了更好的传递热量,在管道外表焊上鳍片(也称肋片)来增大管道的传热面积,下图展示的是一小段焊有鳍片的管道。

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焊有鳍片的管道


打开锅炉的侧壁,可看到内部装有多个模块,实际锅炉有近20个模块,其中多数是蒸发器、省煤器、过热器三类模块,除此还有再热器模块。

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余热锅炉剖面图


余热锅炉汽水流程


大型燃机电厂采用三压再热循环余热锅炉,汽水系统主要由低压、中压、高压三部分组成,可同时产生低压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽,分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机,可最充分的把燃气的热能转换成机械功。
         

低压部分由低压省煤器、低压汽包、低压蒸发器、低压过热器组成。从凝结水泵来的冷水,通过低压省煤器预热后输入低压汽包,汽包下面连接着蒸发器,水在低压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到低压汽包。饱和蒸汽从低压汽包输出再通过低压过热器加热,产生低压过热蒸汽,用来驱动低压蒸汽轮机旋转做功。

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余热锅炉汽水流程


中压部分由中压省煤器、中压汽包、中压蒸发器、中压过热器、再热器组成。通过低压汽包出来的水由中压给水泵注入中压省煤器继续加热,然后进入中压汽包,在中压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到中压汽包。从中压汽包输出的饱和蒸汽通过中压过热器加热,然后再与高压汽轮机排出来的蒸汽混合,一同经过再热器加热,产生中压再热蒸汽,用来驱动中压蒸汽轮机旋转做功。

高压部分由高压省煤器、高压汽包、高压蒸发器、高压过热器组成。通过低压汽包出来的水由高压给水泵注入高压省煤器加热,然后进入高压汽包,在高压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到高压汽包。从高压汽包输出的饱和蒸汽通过高压过热器加热,产生高压过热蒸汽,用来驱动高压蒸汽轮机旋转做功。

从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏600度,仍然具备很高的能量,用这些气体的热量来产生蒸汽的锅炉称为余热锅炉。


余热锅炉主要有进口烟道、炉体、汽包、烟囱组成。在炉体内有密集的管道,给水泵将要加热的水压进这些管道,燃气轮机排出的高温气体将管道内的水加热成高压蒸汽。大型余热锅炉有低压、中压、高压三部分,可同时产生低压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽,分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机,一起带动发电机发电,可大大增加燃气轮机发电厂的发电量。


大型余热锅炉与燃煤电厂锅炉原理与组成基本相同,主要少了燃料运输粉碎与燃烧系统。


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