第三章、锅炉的汽水系统及其设备
锅炉的汽水系统及其设备课件
蒸发器的工作原理
给水进入蒸发器，通过热交换 器吸收热量，逐渐加热和蒸发。
产生的蒸汽通过分离器进行分 离，纯净的蒸汽进入蒸汽管道， 而水则回流到蒸发器继续加热。
蒸发器内部设有传热管，增加 热交换面积，提高热效率。
蒸发系统的控制方式
流量控制
通过调节进入蒸发器的水量来控 制蒸汽产量。
温度控制
通过调节加热蒸汽的流量来控制 蒸发器内水的温度。
根据锅炉的工艺流程和运行工况， 选择合适的加药点，以确保药液 能够均匀、迅速地分散到锅炉水 中。
加药点应设置在靠近锅炉水进入 汽包的部位，以便在锅炉启动初
期快速建立药液浓度。
考虑加药点的操作和维护便利性， 以及其对锅炉其他系统的影响。
THANKS
节约能源
提高给水温度可以减少燃 料消耗，降低运行成本。
改善蒸汽品质
加热后的给水进入锅炉后， 能够减少锅水的含盐量， 提高蒸汽的品质。
03 锅炉的蒸发系统
蒸发系统的组成
蒸发器
管道和阀门
是锅炉的主要组成部分，用于将给水 加热成蒸汽。
用于连接和控制系统各部分，确保系 统的正常运行。
分离器
用于分离蒸汽和水，确保蒸汽的纯净 度。
压力控制
通过调节进气阀门的开度来控制 蒸汽压力。
04 锅炉的蒸汽系统
蒸汽系统的组成
蒸汽发生器
产生蒸汽的设备，通常为锅炉。
蒸汽疏水阀
用于排除蒸汽管道中的冷凝水和空气，保持 管道畅通。
蒸汽管道
用于输送蒸汽，通常由优质钢材制成。
蒸汽分配器
将蒸汽分配到各个用汽点，确保蒸汽均匀分 配。
蒸汽管道的材料选择
排污阀采用截止阀或闸阀，通过控制 阀门的开启程度来调节排污流量。
[重点]锅炉汽水系统及汽包内部结构
![[重点]锅炉汽水系统及汽包内部结构](https://img.taocdn.com/s3/m/1653773359fb770bf78a6529647d27284b733764.png)
锅炉汽水系统及汽包内部结构一、锅炉给水流程概述1.水在火电厂的种类？除盐水、循环水、工业水（工业进水、工业回水）、消防水、中水、生活水、凝结水回水问题：锅炉用水用的是什么水？为什么？锅炉用水为除盐水（利用各种水处理工艺除去悬浮物，胶体和无机的阳离子，阴离子等水中的杂质后所得的成品水）。
用除盐水可以防止锅内结垢、腐蚀和产生的蒸汽品质不良。
2.水在锅炉运行中的作用？水在火力发电厂中是一种工质。
作用：吸收煤粉燃烧产生的热量，形成水蒸汽，将热量带至汽轮机作功，蒸汽热量越高，其作功能力越强出力越大，发电量会越高。
受技术、材料、成本等方面制约，高压锅炉一般主蒸温度为540度左右。
3.水的来源：地下水、河水、海水问题：本厂采用的水源？本厂采用地下水，厂内共有8个深水井。
北墙4个，自西向东为1、2、3、4。
南墙4个自西向东为5、6、7、8。
1—4号井管道已经布置完毕，可以使用。
厂区预留了DN1200河水采集管道，位置在宿舍楼东侧公路距路约4米。
4.厂内水的流程：深水井一体化净水站水池—化水（双介质过滤器、超滤、反渗透、阳床、阴床混床、除盐水箱）——除盐水加热器—除氧器—给水泵—高压加热器—锅炉给水平台—省煤器—汽包—下降管—水冷壁——汽包（汽水分离）5.补充：工业水问题：锅炉车间及辅机主要有几路工业水？锅炉车间主要有哪些设备用到工业水。
工业水进水和工业水回水在现场怎么区别？锅炉车间内部有2路工业水，车间外1路工业水。
位置。
用工业水的设备：引风机、送风机、排粉机、磨煤机电机和磨煤机的稀油站。
二、锅炉蒸汽流程概述1.水蒸汽定压产生的过程：三个阶段，五个状态。
三个阶段：预热阶段、汽化阶段、过热阶段。
五个状态：过冷水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽。
问题：什么是饱和状态？什么是饱和温度？什么是饱和压力？什么是湿饱和蒸汽？什么是干饱和蒸汽？什么是过热蒸汽？什么是过热度？水汽平衡共存的状态为饱和状态。
饱和状态所具有的温度为饱和温度。
工业锅炉的汽水系统
工业锅炉的汽水系统
工业锅炉的汽水系统是指锅炉在生产过程中所使用的水汽循环系统。
这一系统由水供给、水循环、汽水分离、水处理等部分组成，旨在保证锅炉安全可靠地运行，提高热能利用效率。
首先，水供给部分负责将水输送至锅炉内，以满足锅炉蒸汽生产的需要。
水进入锅炉后，经过加热转化为汽，被用于工业生产中的各项工艺。
其次，水循环部分通过设备和管路将水和汽进行循环，保持锅炉内部温度均匀，确保热量传递效果。
水循环系统的设计和运行直接影响锅炉的安全性和稳定性。
在汽水分离部分，锅炉内的汽水混合物会通过设备进行分离，使得水重新进入水循环系统，而汽则被输送至生产工艺中去完成加热和制热的任务。
最后，水处理部分采用各种化学方法或物理手段来处理水质，防止锅炉管路受到腐蚀和结垢，延长锅炉的使用寿命。
总的来说，工业锅炉的汽水系统是锅炉运行的重要组成部分，如果这一系统能够高效、稳定地运行，将有助于提高工业生产的效率和安全性。
因此，对汽水系统的设计、运行和维护都需要高度重视。
锅炉汽水系统课件
采取有效的降噪措施，如安装消音器、隔声屏障等，降低锅炉运行过 程中产生的噪声对周围环境的影响。
灰渣处理
合理处理锅炉产生的灰渣，采用环保型除渣、脱硫等技术，减少对环 境的污染。
余热回收利用
利用锅炉排烟余热进行热能回收，提高能源利用效率，减少能源浪费 。
节能减排技术
高效燃烧技术 变频调速技术 热能梯级利用 智能化控制技术
安全附件与报警装置
应急预案与演练
配备齐全的安全附件，如安全阀、压力表 等，并确保其灵敏可靠。同时设置报警装 置，对异常情况及时发出警报。
制定针对锅炉汽水系统的应急预案，并定 期组织演练，提高应对突发事件的能力。
环保要求
降低污染物排放
通过改进燃烧技术、采用低氮燃烧器等措施，降低锅炉烟气中的氮氧 化物、硫氧化物等污染物排放。
优化目标与方法
优化目标
提高锅炉汽水系统的效率，降低能耗和污 染物排放，提升系统安全性和稳定性。
4. 人工智能技术
利用AI算法进行智能优化，实现系统的自 适应调整。
1. 数学建模
建立锅炉汽水系统的数学模型，为优化提 供理论支持。
3. 实验研究
通过实验测试，获取实际运行数据，验证 优化措施的有效性。
2. 仿真模拟
水冷壁
水冷壁是锅炉的主要受热面之一，其 作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的 辐射热量，加热工质并使其汽化。
水冷壁的管径、管数、布置方式等参 数需要根据锅炉容量、燃烧方式、蒸 汽参数等因素进行设计，以保证锅炉 的安全性和经济性。
水冷壁由多根并联的管子组成，管内 通入给水，管外被火焰或烟气加热， 水在管内吸收热量后变成饱和蒸汽。
05 锅炉汽水系统的设计与优 化
设计原则与依据
汽水系统讲解
（2）汽包的作用： a、锅炉加热、汽化、过热三个过程的连接枢纽和分
界点； b、储能和缓冲作用。汽包内储存一定得水与蒸汽，
具有储能作用，当负荷变化时，他对蒸发量与给水量的不 平衡、汽压的变化速度都有一定的缓冲作用。
c、保证蒸汽品质。汽包内装有汽水分离装置、蒸汽 清洗装置等设备，可有效地进行汽水分离、蒸汽清洗、加 药、排污等，用以保证蒸汽品质及锅炉品质。
4、再热器：
再热器的作用是将汽轮机高压缸排出的蒸汽送回锅 炉，再加热成具有一定温度的再热蒸汽后，再送往 汽轮机中低压缸做功。 特点：（1）再热器管内流过的是中压高温蒸汽， 蒸汽的比容较大，应采用较低的蒸汽流速，以减小 流动阻力，否则蒸汽压力下降过大，使汽轮机中低 压缸进汽压力降低，造成汽轮机热耗增加。再热系 统的压降一般不超过再热蒸汽进口压力的10％。 （2）再热蒸汽密度小，流速低，蒸汽对管壁的冷 却能力更差。
三、汽水流程讲解：
本锅炉为自然循环锅炉。锅炉的水循环采用集中供 水，分散引入、引出的方式。给水引入锅筒水空间，并 通过集中下降管和与之相连的下水连接管及分散下降管 分别引入水冷壁下集箱和水冷蒸发屏进口集箱。锅水在 向上流经炉膛水冷壁、水冷蒸发屏的过程中被加热成为 汽水混合物，经各自的上部出口集箱通过汽水引出管引 入锅筒进行汽水分离。被分离出来的水重新进入锅筒水 空间，并进行再循环，被分离出来的饱和蒸汽从锅筒顶 部的蒸汽连接管引出。
感谢您的关注
热器进口集箱，流经屏式过热器受热面后，从锅炉两侧 连接管返回到尾部竖井后烟道中的高温过热器，最后合 格的过热蒸汽由高过出口集箱两侧引出．汽轮机高压缸 排汽引入尾部竖井前烟道低温再热器进口集箱，流经两 组低温再热器，由低温再热器出口集箱引出，经锅炉两 侧连接管引至炉前屏式再热器进口集箱，逆流向上冷却 布置在炉膛内的屏式再热器后，合格的再热蒸汽从炉膛 上部屏式再热器出口集箱两侧引出。
锅炉系统结构解析
锅炉汽水系统流程
汽包（饱和蒸汽）—顶棚过热器—中间分配集箱—尾 部竖井烟道前后包墙过热器—尾部竖井烟道底部环形集 箱—尾部竖井烟道左右包墙过热器—分隔墙过上集箱— —分隔墙过下集箱—低温过热器—前屏过热器—后屏过 热器—高温过热器（过热蒸汽）—高压缸做功—高压缸 排汽—（再热冷段）—低温过热器—高温过热器—（再 热热段）—中压缸做功—低压缸做功—低压缸排汽至凝 汽器—热井—凝结水泵—低加—除氧器—（低压给水） 给水泵—高加—给水平台—（高压给水）省煤器—汽包 夹层—下降管—水冷壁（汽水混合物）—汽包
11
锅炉风烟、制粉系统流程
风烟系统流程：（平衡通风） 消音器—一次风机 —— 一次冷风母管 磨煤机—出口送粉管—喷燃器—炉膛 空预器—一次热风母管 水平 消音器—送风机—空预器—二次风箱—炉膛 烟道—尾部竖井烟道—空预器—电除尘—引风机—脱硫系统—烟囱—大气 制粉系统流程：（正压直吹式） 一次风 密封风 原煤仓—给煤机—磨煤机—分离器—出口送粉管—喷燃器
铸铁式：体积、重量大，
价格贵，法兰多，易泄露；
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钢管式省煤器材质：锅炉无缝钢管。 优点：体积小，重量轻，价格低廉。
31
烟 气
S1 S1
烟 气
S2
(b)
(a)
（a） 鳍片管省煤器； (b) 膜式省煤器 鳍片管省煤器和膜式省煤器示意图
32
S2
33
（4） 空气预热器
空气预热器是利用烟气的热量来加热燃烧所需空气的
锅炉的辅助设备
给水设备：包括给水泵、管道阀门等 通风设备：送风机、引风机、烟风道、 烟囱等 制粉设备：原煤仓、给煤机、磨煤机、 粗粉分离器
除灰设备：分离除去烟气中的飞灰颗粒， 减轻飞灰对环境的污染和对引风机的磨 损。 除渣设备：除去锅炉底部的大渣
《锅炉汽水系统》课件
锅炉汽水系统是指用于产生汽水的设备和管路系统，是工业生产中的关键组 成部分。
介绍
锅炉汽水系统是指使用锅炉产生蒸汽，并将蒸汽输送到需要的地方，以实现 加热、发电和其他工业生产过程的一种设备和管路系统。它是工业生产中不 可或缺的一部分。
锅炉基本原理
锅炉是一种将液体加热为蒸汽或热水的设备。根据工作原理和燃料类型的不 同，锅炉可以分为多种类型，如火-tube锅炉和water-tube锅炉。锅炉通过燃料 燃烧产生的热量将水加热成蒸汽或热水。
2 锅炉汽水系统的清洗和维护
定期清洗锅炉和维护设备，以延长设备寿命并提高工作效率。
3 锅炉汽水系统的常见故障与排除
了解常见故障原因并采取相应措施以排除故障，以确保系统正常运行。
总结
锅炉汽水系统的应用与发展前景
锅炉汽水系统在工业生产中具有广泛的应用，并且随着工业技术的发展，其应用前景仍然广 阔。
对锅炉汽水系统的看法
锅炉汽水系统是工业生产中必不可少的一部分，它的运行和维护对于确保生产的正常进行至 关重要。
锅炉汽水系统的发展趋势
随பைடு நூலகம்能源技术的发展和环保要求的提高，锅炉汽水系统的发展趋势是提高能源利用效率和减 少环境污染。
参考文献
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锅炉汽水系统的构成
锅炉本体
锅炉本体是锅炉系统的核心部分，负责将燃料 燃烧，将水加热为蒸汽或热水。
汽水分离器
汽水分离器用于将蒸汽中的水分离出来，确保 输送到需要的地方的是干燥的蒸汽。
变换器
变换器用于将锅炉产生的蒸汽或热水输送到需 要的地方，例如加热、发电或其他工业生产过 程。
进水系统
进水系统负责将补充的水注入锅炉，以补充蒸 发的水分，保持锅炉的正常工作。
锅炉汽水系统构成及作用
汽水系统1、汽水系统图：汽炉汽水系统、水炉水系统、主蒸汽母管系统、疏水系统、定排放水系统2、汽水系统包括省煤器、汽包、下降管、水冷壁等组成的蒸发设备，以及过热器、给水、蒸汽管路等组成的汽水系统。
汽水系统的任务是使水吸收热量蒸发，最后变成具有一定参数的过热蒸汽。
3、省煤器（非沸腾式）省煤器由蛇形管组成布置在锅炉尾部的垂直烟道中，省煤器管内走的是给水，管外走的是烟气，给水沿蛇形管自下而上由低温至高温与烟气逆向流动。
给水在省煤器内吸收烟气余热部分产生蒸汽，汽水混合物进入汽包。
省煤器的作用：是利用烟气余热加热锅炉给水，提高给水温度，同时降低排烟温度，减少排烟热损失，从而提高锅炉效率，节省燃料。
给水经省煤器加热后再送入汽包，可以减少汽包壁与给水之间的温差，减少汽包壁因温差而产生的热应力，改善汽包的工作条件。
锅炉再循环门的作用：在锅炉生火或停炉时，为防止给水暂时中断使省煤器管得不到冷却而烧坏，在汽包与省煤器进口联箱之间装设再循环管，其上装有再循环门，当停止进水时打开再循环门，由于再循环管装在烟道外不受热，而省煤器管中的水受烟气加热，水温与再循环管中的水温形成温差，因而在汽包、再循环管、省煤器、汽包之间形成水的自然循环流动，使省煤器管得到冷却，保护省煤器。
当锅炉进水时关闭再循环门，给水就经过省煤器加热后进入汽包，避免低温给水直接由再循环管进入汽包，降低汽包热应力的产生汽包的作用：汽包是锅炉蒸发设备中的主要部件，是加热、蒸发、过热三个过程的分界点，它汇集炉水和饱和蒸汽，通过汽水分离装置减少蒸汽的带水量，通过排污管和加药管，减少蒸汽中的含盐量，保证蒸汽品质。
汽包上还装有各种表计如压力表、水位计等，用以控制汽包压力，监视汽包水位。
汽包具有一定的水容积，它与水冷壁、下降管相连，组成自然水循环系统。
汽包设有汽水分离器（旋风分离器）、连续排污管、加药管、下降管、安全门、压力表、温度计、水位计、事故放水管、再循环管、进水管（与水冷壁、省煤器相连）、蒸汽引出管（与吊挂管过热器进口联箱相连）。
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第一节、锅炉水循环
一、自然循环的基本原理: 自然循环原理
自然循环是指：在一个闭合的回路中，由于工质自身的 密度差造成的重位压差，推动工质流动的现象。
自然循环锅炉的循环回路是由汽包、下降管、分配水管、 水冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引 出管、汽水分离器组成的。
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主要依靠循环泵的压头进行循环的锅炉， 称为多次强制循环锅炉。 在水冷壁上升管入口处加装节流圈的多次 强制循环锅炉，又称为控制循环锅炉。 控制循环锅炉的特点： （1）运动压头可以达到0.25～0.5MPa，可 以采用小管径，管壁薄，金属消耗少； （2）可以任意布置蒸发受热面； （3）较高质量流速ρω，循环倍率低
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K=3～5； （4）采用负荷高、阻力大的分离器，减少数 量，采用较小直径汽包； （5）保持较高质量流速ρω，加装节流圈， 防止水动力特性不稳定和热偏差； （6）循环泵3～4台，其中一台备用，功率消 耗0.2%～0.25%； （7）调节系统比直流锅炉要求低； （8）缩短启动时间，100℃/h; （9）循环泵要求高，成本大；
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汽包内部
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汽包检修孔门
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二、水冷壁的类型与结构： 辐射式受热面 1、光管式水冷壁 2、刺管式水冷壁 3、鳍片管（膜式）水冷壁 （1）膜式水冷壁主要优点 A、严密性，减少漏风； B、辐射受热面积增加，节约钢材； C、墙壁保护好，墙体轻，缩短启停时间； D、增加管子刚性； E、提高紧固件寿命； F、可成片预制，减少安装工作量；
沸腾。
锅炉蒸发管内的流型主要分为四类，即泡 状流、弹状流、环状流、雾状流。
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泡状流动画
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弹状流动画
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环（柱）状流动画
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如果管外的热负荷很高，汽泡就会在管子内壁面 上聚集起来，形成完整稳定的气膜，热量通过气 膜层传到液体再产生沸腾蒸发，此时管子壁面得 不到水膜的直接冷却，就会导致管壁超温，这种
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水冷壁结构动画
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（2）膜式水冷壁结构 轧制，焊接 4、水冷壁布置:吊挂式 5、折焰角：
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锅炉的内部结构布置
➢折焰角作用： ➢增加水平烟道长度，布 置更多受热面； ➢改善烟气对屏式过热器 的冲刷特性； ➢良好的火焰充满程度， 增加气流炉内停留时间；
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现象就称为膜态沸腾。也称为第一类传热恶化。
膜态沸腾一般发生在亚临界参数锅炉水冷壁管内。
尽管亚临界参数锅炉水冷壁管出口汽水混合物的 质量含汽率一般只达到0.3~0.4，但由于采用了内 螺纹管水冷壁，抑制了膜态沸腾的发生。
环状流水膜被撕破或蒸干而产生膜态沸腾，形成 液雾流（湿蒸汽），导致第二类传热恶化。
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内螺纹管结构
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o
G
F
,m/
s
三、自然循环工作可靠性主要指标
(1)循环流速ωo定义为：在饱和水状态下进入上升 管入口的水的流速。即
D0
G
(2)质量含汽率χ定义为：上升管中蒸汽所占循环 流量的份额。或汽水混合物中蒸汽所占的份额。即
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G1 (3)循环倍率ＫK定义为：上升管中实际产生一公斤
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五、水循环安全性分析 1、循环倍率 K大于界限循环倍率Kjx，K≥2.5 影响循环倍率主要因素 （1）上升管单位流通截面积蒸发量 Dss/Fss; （2）导气管与上升管的截面比Fyc/Fss ； （3）其他影响因素 2、大量蒸汽在汽包内或下降管内凝结： 蒸发量需增加20%～25%
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3、运动压头 （1）汽水密度差； （2）回路高度； （3）质量含汽率； 4、亚临界压力下采用内螺纹管可提高循环 可靠性 5、循环停滞 在受热弱的水冷壁管中，进入上升管的循 环流量仅足以补充蒸发量时，称为循环停 滞。
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6、循环倒流 上升管接入汽包水容积时，循环停滞可能 转成循环倒流。 7、下降管带汽 下降管入口阻力大、入口旋涡斗、汽包水 欠焓、锅炉水带汽、汽包液面高度、下降 管受热。 六、控制循环锅炉 1、产生原因：压力升高；亚临界； 2、形式：主要依靠低压循环泵和内螺纹管。
重位压差是由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不 同造成的。
自然循环推动力的实质是由重位压差造成的循环推动力 克服了上升系统和下降系统的流动阻力，推动工质在循环 回路中流动。
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压力越高，汽、水的密度差降低，工质循 环流动速度越低。
二、竖直蒸发管汽水混合物流型与传热
当水冷壁管受热时，而管中心的水不断地 向壁面补充，这时的管内沸腾被称为核态
蒸汽需要进入多D少0公斤x 水。
界限循环倍率Kjx， (4)自然循环的一个重要特性是吸热较多的管子中，
工质循环流量自动增加，循环流速会自动提高， 循环安全性越高，这就是自然循环特有的自补偿 特性。
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w0XXjx(源自jx)精品课件(5)上升管单位流通截面蒸发量
Dss/Fss3.6K 0' 300MW亚临界自然循环锅炉Dss/Fss推荐值 650～800t/(㎡·h)，界限值是 1300t/(㎡·h)。 四、汽水循环系统 汽包、大直径下降管、分配水管、供水管、 水冷壁下联箱、水冷壁管、后墙水冷壁吊挂 管、后墙排管、水冷壁上联箱、汽水混合物 引出管组成的。
折焰角结构动画
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炉膛结构动画
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锅炉本体结构动画
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过热蒸汽管道
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三、蒸汽净化： 蒸汽品质是指蒸汽中杂质的含量。这些杂 质包括盐类物质、碱类物质和氧化物，其 中绝大部分是盐类物质，所以通常也把蒸 汽对杂质的携带称为蒸汽带盐。 蒸汽带盐的危害： ①沉积在过热器内；②沉积在汽轮机； ③ 沉积在阀门；
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第二节、 锅炉汽包与水冷壁
一、锅炉蒸发设备： （一）汽包 1、结构： 2、汽包的作用： （1）汽包是工质加热、蒸发、过热的过程的连接枢纽； （2）具有蓄热能力，缓和汽压变动速度，有利于调节； （3）装有汽水分离装置和排污装置，保证蒸汽品质； （4）汽包装设压力表、水位表、事故放水门、安全阀等 附属设备，控制汽包压力，监视水位，保证安全运行。