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锅炉发展

发布日期:2018-04-18 作者: 点击:

锅炉的发展分锅和炉两个方面。
  
  18世纪上半叶,英国煤矿使用的蒸汽机,包括瓦特的初期蒸汽机在内,所用的蒸汽压力等于大气压力。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪,常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。与此相适应,最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳,后来改用卧式锅壳,在锅壳下方砖砌炉体中烧火。
  
  随着锅炉越做越大,为了增加受热面积,在锅壳中加装火筒,在火筒前端烧火,烟气从火筒后面出来,通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热,称为火筒锅炉。开始只装一只火筒,称为单火筒锅炉或康尼许锅炉,后来加到两个火筒,称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。
  
  1830年左右,在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中,构成锅炉的主要受热面,火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管,称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低,但需要很大的砌体。
  
  19世纪中叶,出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管,取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制,有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒,或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管,直水管锅炉的压力和容量都受到限制。
  
  二十世纪初期,汽轮机开始发展,它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展,出现了弯水管式锅炉。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用,以及锅筒内部汽、水分离元件的改进,锅筒数目逐渐减少,既节约了金属,又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。
  
  辅助循环锅炉又称强制循环锅炉,它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。在下降管系统内加装循环泵,以加强蒸发受热面的水循环。直流锅炉中没有锅筒,给水由给水泵送入省煤器,经水冷壁和过热器等蒸发受热面,变成过热蒸汽送往汽轮机,各部分流动阻力全由给水泵来克服。
  
  第二次世界大战以后,这两种型式的锅炉得到较快发展,因为当时发电机组要求高温高压和大容量。发展这两种锅炉的目的是缩小或不用锅筒,可以采用小直径管子作受热面,可以比较自由地布置受热面。随着自动控制和水处理技术的进步,它们渐趋成熟。在超临界压力时,直流锅炉是唯一可以采用的一种锅炉,70年代最大的单台容量是27兆帕压力配1300兆瓦发电机组。后来又发展了由辅助循环锅炉和直流锅炉复合而成的复合循环锅炉。
  
  在锅炉的发展过程中,燃料种类对炉膛和燃烧设备有很大的影响。因此,不但要求发展各种炉型来适应不同燃料的燃烧特点,而且还要提高燃烧效率以节约能源。此外,炉膛和燃烧设备的技术改进还要求尽量减少锅炉排烟中的污染物(硫氧化物和氮氧化物)
  
  早年的锅壳锅炉采用固定炉排,多燃用优质煤和木柴,加煤和除渣均用手工操作。直水管锅炉出现后开始采用机械化炉排,其中链条炉排得到了广泛的应用。炉排下送风从不分段的“统仓风”发展成分段送风。
  
  早期炉膛低矮,燃烧效率低。后来人们认识到炉膛容积和结构在燃烧中的作用,将炉膛造高,并采用炉拱和二次风,从而提高了燃烧效率。
  
  发电机组功率超过6兆瓦时,以上这些层燃炉的炉排尺寸太大,结构复杂,不易布置,所以20年代开始使用室燃炉,室燃炉燃烧煤粉和油。煤由磨煤机磨成煤粉后用燃烧器喷入炉膛燃烧,发电机组的容量遂不再受燃烧设备的限制。自第二次世界大战初起,电站锅炉几乎全部采用室燃炉。
  
  早年制造的煤粉炉采用了U形火焰。燃烧器喷出的煤粉气流在炉膛中先下降,再转弯上升。后来又出现了前墙布置的旋流式燃烧器,火焰在炉膛中形成L形火炬。随着锅炉容量增大,旋流式燃烧器的数目也开始增加,可以布置在两侧墙,也可以布置在前后墙。1930年左右出现了布置在炉膛四角且大多成切圆燃烧方式的直流燃烧器。
  
  第二次世界大战后,石油价廉,许多国家开始广泛采用燃油锅炉。燃油锅炉的自动化程度容易提高。70年代石油提价后,许多国家又重新转向利用煤炭资源。这时电站锅炉的容量也越来越大,要求燃烧设备不仅能燃烧完全,着火稳定,运行可靠,低负荷性能好,还必须减少排烟中的污染物质。[1]
  
 CLSS系列立式燃油、燃气锅炉 环保锅炉
  
  顾名思义,环保锅炉所必需的燃料是水煤浆。水煤浆是一种新型清洁燃料,是燃料家族的新成员。它以煤炭为主料,以水、化学添加剂为辅料组成,经过专用设备的研磨、细化,并充分与水混和均匀,在化学添加剂的作用下,制出均匀、稳定的水煤浆
  
  传统燃煤锅炉中,煤炭燃料是固态燃烧方式,而环保锅炉革命性的将之改变为高压流态雾化喷燃方式。这种类似燃油燃烧的方式,充分整合了液态燃料、空气、水种种燃烧因素的化学物理特点,实际效果上促进了燃料燃尽率的大幅提高(相对燃煤锅炉)。依据液态煤基燃料燃烧机理,锅炉整个系统进行优化重置设计,既大大提高了锅炉最终的热效率,又减少了主要污染物的气体排放量,从而,环保锅炉充分实现了环保又节能的社会效应和工业效益。
  
  锅炉采用最适合生物质燃料燃烧的燃烧设备----往复炉排。锅炉在结构设计上,相对传统锅炉炉膛空间较大,同时布置非常合理的二次风,有利于生物质燃料燃烧时瞬间析出的大量挥发分充分燃烧。
  
  控制系统采用高亮度、全中文显示,以名牌PLC控制系统为中央控制单元;以人机对话方式与锅炉用户交换信息,实现生物质颗粒锅炉全自动安全可靠运行。
  
  锅炉可配有燃油(燃气)点火燃烧器,实现点火自动化。锅炉的给料、燃烧、除渣、给水、点火都可采用自动控制,操作非常方便。锅炉配有自动清灰装置,能及时清除锅炉受热面的积灰,保证锅炉高效稳定运行。锅炉尾部布置有省煤器、也可根据用户需要布置空气预热器。相对传统的锅炉,锅炉效率更高,排烟温度低。
  
  采用高效保温材料,锅炉表面温度低,散热损失可以忽略不计。严格按中国国家规范和标准生产,所有受压部件均采用优质锅炉钢材。每台锅炉出厂前都要经过严格的检验和测试,包括水压试验和X射线检测。设置有人孔、检查门、观火孔等,维护保养十分方便。生物质锅炉的最大特点是:节能、环保,且安装使用方便。
  
    
  电站锅炉,通俗来讲就是电厂用来发电的锅炉。一般容量较大,现在主力机组为300MW。
  
  电站锅炉主要有两类:煤粉炉和循环流化床锅炉。
  
  循环流化床锅炉(简称CFB),其燃烧机理是把固态的燃料流体化,使它具有液体的流动性质促成燃烧。可以加石灰或煤矸石除硫,比较环保。循环流化床锅炉燃烧的是煤颗粒对锅炉的磨损比较严重,维修费用一般都挺高。
  
  电站煤粉炉,只是把煤磨细成煤粉,然后用空气吹入炉膛燃烧。燃烧的是粉末对锅炉磨损较小,比循环流化床锅炉好控制,给锅炉加压或着降压的时候它的反应时间比循环流化床快。
  
  电站锅炉的“水冷壁”、“过热器管”、“再热器管”、“省煤器管”的高温腐蚀和磨损,是造成管道泄露的主要原因,也是常见的技术问题,它给电厂的安全运行带来很大威胁,常常导致事故的发生。电厂简称其为电站锅炉“四管”。
  
  燃煤锅炉
  
  是指燃料燃烧的煤,煤炭热量经转化后,产生蒸汽或者变成热水,但并不是所有的热量全部有效转化,有一部分无工消耗,这样就存在效率问题,一般大写的锅炉效率高些,60——80%之间。
  
  燃煤锅炉分类
  
  燃煤锅炉有多种类型,可按燃烧方式、除渣方式以及结构安装方式分类。
  
  按燃烧方式可分为4种:
  
  ①层燃炉:原煤经破碎成粒径为25~40毫米的碎块后,用炉前煤斗的煤闸板或播煤机平铺在链条炉排上作层状燃烧。层燃炉优点是附属设备少,制造、安装简便,易于运行操作。适用于中小容量锅炉。这种锅炉的缺点为煤的燃烧不完全,炉渣和飞灰中可燃物含量多,锅炉效率一般为75~85%。通常要烧较好的煤。
  
  ②室燃炉:又称煤粉炉。原煤经筛选、破碎和研磨成大部分粒径小于0.1毫米的煤粉后,经燃烧器喷入炉膛作悬浮状燃烧。煤粉喷入炉膛后能很快着火,烟气能达到1500℃左右的高温。但煤粉和周围气体间的相对运动很微弱,煤粉在较大的炉膛内停留约2~3秒才能基本上烧完,故煤粉炉的炉膛容积常比同蒸发量的层燃炉炉膛约大一倍。这种锅炉的优点为能燃烧各种煤且燃烧较完全,所以锅炉容量可做得很大,适用于大、中型及特大型锅炉。锅炉效率一般可达90~92%。其缺点为附属机械多,自动化水平要求高,锅炉给水须经过处理,基建投资大。
  
  ③旋风炉:将粒径小于10毫米的碎煤粒或粗煤粉先在前置式旋风筒内作旋风状燃烧,所产生的高温烟气再进入主炉膛(冷却室)内进行辐射换热。旋风炉的优点为炉膛容积热强度高,炉子的尺寸小;过剩空气系数小(仅为1.05~1.10),可以降低排烟热的损失;燃用粗煤粉可简化制粉设备;排渣率高,飞灰浓度低,提高烟气速度加强对流受热面的传热。其缺点是适用煤种受灰熔点和渣的粘滞性的限制;锅炉负荷变动范围较小;不能快速启停;由于炉内温度可达2000℃左右,有害气体NOx排放量大,对大气污染较严重。
  
  ④沸腾燃烧炉:即沸腾燃烧锅炉。
  
  
  废热锅炉简介
  
  废热锅炉也叫余热锅炉,就是利用各种装置产生的高温废气来加热水,产生蒸汽或产生热水(即蒸汽余热锅炉、热水余热锅炉),再利用所产生的蒸汽或热水,达到余热再利用的目的。
  
  余热锅炉属于节能环保项目,它降低了废物的排放量,大大减轻了环境污染,同时对热量进行了一定的回收。
  
  利用工业生产中原来要排出去的高温余热来加热的锅炉,接下来可以用来发电,也可用来供暧
  
  燃煤锅炉是指燃料燃烧的煤,煤炭热量经转化后,产生蒸汽或者变成热水,但并不是所有的热量全部有效转化,有一部分无工消耗,这样就存在效率问题,一般大写的锅炉效率高些,60——80%之间。燃煤锅炉主要由煤粉制备系统、燃烧器、受热面、空气预热器等主要部分组成。
  
  结构类型
  
  电站锅炉的本体结构类型主要取决于燃料特性、锅炉容量和蒸汽参数等因素。常见的有倒U型、塔型和箱型。
  
  倒 U型 适用于各种容量的锅炉和燃料,故应用广泛。锅炉的高度比其他炉型低,受热面布置较方便,风机和除尘设备都可放在地面上,但占地面积较大。图1中的锅炉本体便是倒U型的一个实例。
  
  塔型 适用于燃用多灰烟煤和褐煤的锅炉,无转弯烟道,可减轻飞灰对受热面的局部磨损,且占地面积较小。但炉体高,安装和检修较复杂。
  
  箱型 适用于容量较大的燃油和燃气锅炉。炉膛以上的烟道分为两部分:一部分直接接在炉膛出口,烟气上流;另一部分烟气下流。其优点是结构紧凑,占地面积较小,锅炉与汽轮机的连接较方便。缺点是制造工艺较复杂,检修困难。

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