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电厂锅炉是发电厂三大主要设备中重要的能量转换设备。它的作用是将燃料的化学能转变为热能,并利用热能加热锅内的水使之成为具有足够数量和一定质量(汽温、汽压)的过热蒸汽,供汽轮机使用。现在火力发电厂的锅炉容量大、参数高、技术复杂、机械化和自动化水平高,所以燃料主要是煤,并且煤在燃烧之前先制成煤粉,然后送入锅炉在炉膛中燃烧放热。概括地说,锅炉是主要工作过程就燃料的燃烧、热量的传递、水的加热与汽化和蒸汽的过热等。
燃烧器均采用带分、积分计算或更为复杂运算调节仪器(例如:比例调节仪、PLC、大型计算机控制等),通过对锅炉的出水温度、蒸汽压力、蒸汽流量、烟气中的氧含量、锅炉给水系统等因素的检测,同步连续动态调节燃料量和配风风量。一句话,燃烧工况只有随着锅炉工况、烟气排放的变化而进行同步连续调节,才能达到、环保的效果。
整个锅炉由锅炉本体和辅助设备两部分组成。锅炉本体是锅炉设备的主要部分,是由“锅”和“炉”两部分组成的。“锅”是汽水系统,它主要任务是吸引收燃料放出的热量,使水加热、蒸发并后变成具有一定参数的过热蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。辅助设备包括通风设备(送、引风机)、燃料运输设备、制粉系统、除灰渣及除尘设备、脱硫设备等。
欧盟燃烧器标准规定燃烧器必须具备:风压检测、火焰检测、熄火保护、燃气高压力保护、燃气低压力保护、漏气保护、排烟温度保护等,还要求燃烧器与锅炉超压、超温、水位、连续给水、排烟温度等进行联锁保护,锅炉的任何故障,燃烧器都必须同时停止运行。
电厂锅炉的工作过程:由原煤仓落下的原煤经给煤机送入磨煤机磨制成煤粉。在原煤磨制过程中,需要热空气对煤进行加热和干燥,因此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,被烟气加热成为热空气进入热风管道。其中一部分热空气经排粉机送入磨煤机中,对煤进行加热和干燥,同时这部分空气也是输送煤粉的介质;另一部分热空气直接经燃烧器进入炉膛参与煤粉的燃烧。从磨煤机排出的煤粉和空气的混合物经燃烧器进入炉膛内燃烧。
煤粉在炉膛内迅速燃烧后放出大量的热量,使炉膛火焰中心的温度具有1500度或更高的温度。炉膛四周内壁布置有许多的水冷壁管,炉膛顶部布置着顶棚过热器及炉膛上方布置着屏式过热器等受热面。水冷壁和顶棚过热器等是炉膛的辐射受热面,其内部的工质在吸引炉膛的辐射热的同时,使火焰温度降低,保护炉墙不致被烧坏。为了防止熔化的灰渣黏结在烟道内的受热面上,烟气向上流动到达炉膛上部出口处时,其温度要低于煤灰的熔点。
高温烟气经炉膛上部出口离开炉膛进入水平烟道,与布置在水平烟道的过热器进行热量交换,然后进入尾部烟道,并与再热器、省煤器、和空气预热器等受热面进行热量交换,使烟气不断放出热量而逐渐冷却下来,使得离开空气预热器的烟气温度通常在110-160度之间。低温烟气再经过除尘器除去大量的飞灰,后只有少量的细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所生成的较大灰粒沉降到炉膛底部的冷灰斗中,被冷却凝固落入排渣装置中,形成固定排渣。
由给水泵送向锅炉的给水,经过高压加热器加热后进入省煤器,吸收锅炉尾部烟气的热量后进入汽包,并通过下降管引入水冷壁下联箱再分配给各个水冷壁管。水在水冷壁中吸收炉膛高温火焰和烟气的辐射热,使部分水蒸发变成饱和蒸汽,从而在水冷壁内形成了汽水混合物。汽水混合物向上流动并进入汽包,通过汽包中的汽水分离装置进行汽水分离,分离出来的水继续循环。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进行加热。后达到要求的过热蒸汽通过主蒸汽管道引入汽轮机做功。
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