第13章锅炉本体的设计和布置

第 13 章
锅炉本体的设计和布置
第一节 锅炉本体布置
第二节 主要设计参数的选定 第三节 锅炉热力计算方法
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第一节 锅炉本体布置
一、锅炉本体布置的典型结构
二、蒸汽参数和锅炉容量对锅炉本体布置的影响
三、燃料特性对锅炉本体布置的影响
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一、锅炉本体布置的典型结构
1 ∏型布置及其变形 （1）∏型布置的优点： 高度低，易于安装起吊方便； 受热面易于布置成逆流； 尾部烟道烟气向下流动，有利吹灰； 锅炉烟气出口在底层，引风机、送风机除尘器等可以 布置在地面。 （2）∏型布置的缺点： 占地较大； 受热面局部磨损； 转弯气室难以利用； 锅炉容量大时，燃烧器布置有困难。前后墙布置，煤 粉管道复杂，四角切圆布置，炉膛与尾部烟道高度和 截面配合难度大。
一、排烟温度 二、热风温度 三、炉膛出口烟温
四、各受热面中的工质流速
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一、排烟温度
排烟温度低，排烟若损失小，锅炉效率高，节约燃料； 但是传热温差下降，增加了受热面积。 存在最经济排烟温度。 还应考虑：低温腐蚀、堵灰。
表13－2 表13－3
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二、热风温度
热风作用：煤粉制备时起干燥预热作用，主要是帮助煤粉在 炉内迅速着火。 热风温度高有利于运行，但是多布置空气预热器面积。 稳定着火为益。只有在挥发分少的无烟煤，水分高的褐煤、 液态排渣方式时，才采用高的热风温度。
固态排渣煤粉炉 贫煤、烟煤 300－350 褐煤、无烟煤 360－400
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三、炉膛出口烟温
一、饱和蒸汽的溶盐 二、硅酸的选择性携带 三、过热蒸汽的溶盐规律
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一、饱和蒸汽的溶盐
1、溶盐规律：
（ 1 ）分配定律：如果某物质在两种互不相溶的介质 中（如空气和水）均能溶解，则平衡状态下，该物质 在这两种介质中的溶解度之比为一常数，可称为分配 系数。 （2） 饱和蒸汽溶盐的特点： ①具有选择性； ②溶盐能力与压力有关；
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2、盐类分类：
（1） 硅酸盐(分配系数最大)； （2）易溶的其它盐类，如NaOH、NaCl、CaCl2（分 配系数小于硅酸盐，但压力增大，分配系数很大）； （3） 难溶于蒸汽的盐分（分配系数很小）； 【注意】P < 6Mpa，主要考虑机械携带； P > 6Mpa，考虑硅酸携带； P > 12.75Mpa，考虑第二类盐携带； P > 20Mpa，考虑第三类盐携带；
1、分离的任务和一次分离元件： （1）、任务： ①一次分离（粗分离），蒸汽湿分减少到0.5%～1%； ②消除汽水混合物的动能； ③为二次分离（细分离）创造条件， A、不允许大的水滴或大量湿分带进二次分离元件； B、均匀引出蒸汽；（充分利用汽包分离空间） C、不允许夹带汽泡；（降低膨胀水位，减少下降管带汽， 水流不旋转） D、分离水流不能直冲水面，溅起水滴； ④阻力小；
燃油：箱式
煤挥发分低：燃烧区布置燃烧带；炉膛瘦长；空气预热 器受热面积大；挥发分影响过量空气系数。
煤灰分：磨损和积灰，要选取适当的烟气流速 灰的熔融性：灰的软化温度T小于等于1390度，需要限制 炉膛容积热负荷。影响炉膛的容积和尺寸。 煤中水分：水分大，要求热风温度高，空预器面积大。
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第二节 主要设计参数的选定
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二、立式旋风分离器：
1、工作过程：（见《锅炉原理》多媒体教学软件） 2、结构型式及允许负荷：φ 290，φ 315，φ 350
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三、涡轮式旋风分离器：（轴流式）
多用于强制循环锅炉
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第五节 蒸汽清洗装置
一、蒸汽清洗工作原理 二、蒸汽清洗装置 三、提高蒸汽清洗效果措施
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一、蒸汽清洗工作原理
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（2）、一次分离元件包括： ① 旋风分离器； ② 挡板； ③ 立式节流板； ④ 水下孔板； ⑤ 钢丝网分离器；
2、细分离的任务和办法： （1） 任务：蒸汽湿分降低到0.01%～0.03%； （2） 办法： ① 控制蒸发面负荷减少汽流携带水滴的卷吸 力； ② 局部区域汽流流速不要太高； ③ 进行重力分离； ④采用二次分离元件；
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3 箱型布置
1、特点 适用于中大容量燃油、燃气锅炉。
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二、蒸汽参数和锅炉容量对锅炉本体布置的影响
参数的变化使得锅炉内加热、蒸发和过热（再热） 吸热量的比例发生变化。 参数升高：加热吸热量变化不大； 蒸发吸热量变化降低； 过热（再热）吸热量变化升高。 前屏 墙式再热器
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三、燃料特性对锅炉本体布置的影响
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图13－1（a）
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（3）无水平烟道∏型 结构紧凑； 密封性好； 包墙管系统简单； 有利于受热面采用悬吊结构
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（4）双折烟角∏型 改善烟气在水平烟道的流动状况，利用转弯烟室的 空间，在水平烟道部分布置更多的受热面。
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2 塔型布置
1、特点 烟气一直向上流动，适用于褐煤、多灰分劣质烟煤。 2、优点 便于疏水，锅炉体积小，锅炉占地少，煤粉管道和燃烧 器布置方便，整台锅炉悬吊，只有向下的垂直膨胀， 对流受热面管子在一侧集中穿墙，减少密封面，烟气 不改变流动方向，对受热面冲刷均匀，磨损减轻。 3、缺点 锅炉很高，安装和检修困难，蒸汽管道的长度和成本 增加，炉膛和对流受热面的截面需配合恰当；将空气 预热器和送引风机放在顶部，加重锅炉构架负荷，也 增加了安装和检修的困难。
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二、硅酸的选择性携带
1、重要性： 高压下，硅酸携带大大高于机械携带，在汽轮机低压缸沉积； 2、硅化物溶盐规律： （1）复杂性： ① 测量时难分开； ② 溶解特性差异大； ③ 锅水PH值影响大； （2）蒸汽中硅化物溶解量： （3）锅水中硅酸含量： （4）溶解系数： 3、减少蒸汽中硅化物含量的方法： （1）补给水除硅、防止凝汽器泄露； （ 2 ）控制锅水的 PH 值， PH 值增大，溶解少，一般 9 ～ 10。（排污降低PH值，可导致硅量增加）
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三、过热蒸汽的溶盐规律
1、饱和蒸汽易于溶解的盐类在过热器中溶解度也较大；
2、压力越高，溶解度越大；
3、压力一定，溶解度不同的盐有增有减，过热汽温很高 时，接近理想气体，盐分受温度影响大；
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第四节 汽水分离装置 一、汽水分离过程的组织
二、立式旋风分离器
三、涡轮式旋风分离器：（轴流式）
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一、汽水分离过程的组织：