锅炉的基本组成及一般工作过程

    1.1.3　锅炉的基本组成及一般工作过程

    锅炉由一系列设备组成，这些设备可分为锅炉本体和辅助设备两类。

    我们通常所说的“锅炉”一般是指锅炉本体，主要指由锅筒、集箱、受热面及其间的连接管道、燃烧设备、炉墙和构架等所组成的整体，锅炉本体也称锅炉的主要部件；而“锅炉机组”是指由锅炉本体及配合锅炉本体工作的其它设备或机械构成的成套装置。这些配合锅炉本体工作的其它设备或机械我们统称之为锅炉辅助设备。锅炉本体与锅炉辅助设备构成的系统就是所谓的锅炉岛。锅炉辅助设备通常包括鼓引风设备、运煤、除灰渣设备、制粉设备（煤粉燃烧锅炉）、给水设备、水处理设备及烟气除尘、脱硫及脱硝设备等。

    随着锅炉机组向高参数、大容量发展，辅助设备对锅炉工作的影响越来越大。主要表现在：辅助设备是锅炉机组中的主要耗能设备，它们的合理选配和经济运行直接关系到锅炉机组运行的经济性；许多辅助设备承担的任务十分繁重，又处于高温、高压或高粉尘浓度和腐蚀性介质等恶劣的工作条件下，它们的安全可靠运行也直接关系到锅炉机组运行的安全性和可靠性。实际上，现代大容量、高参数锅炉机组辅助设备的设计制造水平和运行自动化水平，已成为一个国家机械设计制造水平和国民经济发展水平的一个重要标志。

    1.现代大型自然循环高压锅炉的主要部件及其作用

    （1）炉膛　保证燃料燃尽并使出口烟气温度冷却到对流受热面能安全工作的数值。

    （2）燃烧设备　将燃料和燃烧所需空气送入炉膛并使燃料着火稳定，燃烧良好。

    （3）锅筒　是自然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁，下降管等组成水循环回路。锅筒内储存汽水，可适应负荷变化，内部设有汽水分离装置等以保证汽水品质。直流锅炉无锅筒。

    （4）水冷壁　是锅炉的主要辐射受热面，吸收炉膛辐射热加热工质并用以保护炉墙。后水冷壁管的拉稀部分称为凝渣管用以防止过热器结渣。

    （5）过热器　将饱和蒸汽加热到额定过热蒸汽温度。生产饱和蒸汽的蒸汽锅炉和热水锅炉无过热器。

    （6）再热器　将汽轮机高压缸排汽加热到较高温度，然后再送到汽轮机中压缸膨胀作功。用于大型电站锅炉以提高电站热效率。

    （7）省煤器　利用锅炉尾部烟气的热量加热给水，以降低排烟温度，节约燃料。

    （8）空气预热器　加热燃烧用的空气，以加强着火和燃烧；吸收烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉效率；为煤粉锅炉制粉系统提供干燥剂。

    （9）炉墙　是锅炉的保护外壳，起密封和保温作用。小型锅炉中的重型炉墙也可起支承锅炉部件的作用。

    （10）构架　支承和固定锅炉各部件，并保持其相对位置。

    2.锅炉的辅助设备及其作用

    （1）燃料供应设备　贮存和运输燃料。

    （2）磨煤及制粉设备　将煤磨制成煤粉并输入煤粉锅炉的炉膛进行燃烧。

    （3）送风设备　由送风机将空气送入空气预热器加热后输往炉膛及磨煤制粉设备。

    （4）引风设备　由引风机和烟囱将锅炉排出的烟气送往大气。

    （5）给水设备　给水设备由给水泵、给水管道和阀门等组成，用以保证向锅炉供应给水。给水泵一般装在汽机房内。

    （6）除灰除渣设备　从锅炉中除去灰渣并运走。

    （7）除尘设备　除去锅炉烟气中的飞灰，改善环境卫生。

    （8）自动控制设备　自动检测、程序控制、自动保护和自动调节。

    3.锅炉的工作过程

    （1）燃料的燃烧过程　在这个过程中，燃料中的化学能被释放出来并转化成为被烟气所携带的热能，见图1.1。

    

    图1.1　燃料燃烧过程

    （2）传热过程　在这个过程中，烟气所携带的热能通过锅炉的各种受热面传递给锅炉的工质，见图1.2。

    

    

    图1.2　传热过程

    （3）工质的升温、汽化、过热过程　在这个过程中，工质吸收热量而被加热到所期望的温度，见图1.3。

    

    

    图1.3　工质升温、汽化和过热过程

    锅炉设备的整个工作流程可用图1.4所示的燃用煤粉的自然循环锅炉来加以说明。

    原煤经输煤带送入煤斗，再由给煤机供给磨煤机制备煤粉。由排粉机直接把磨煤机磨出的煤粉喷入炉膛燃烧。由空气预热器出来的热空气的一部分用于携带来自排粉机的煤粉，其余部分直接通到二次风喷口喷入炉膛。煤粉在炉膛中燃烧并放出大量热量。燃烧后的热烟气在炉内一边向水冷壁放热一边上升，经过过热器、省煤器、空气预热器使其温度降到140～170℃左右，由除尘器除去烟气中的飞灰，最后被引风机抽出送入烟囱排往大气。

    

    

    图1.4　锅炉工作过程示意图

    1－发电机；2－汽轮机；3－除氧器；4－水箱；5－煤斗；6－锅筒；7－水冷壁；8－煤输送带；9－对流过热器；10－屏式过热器；11－省煤器；12－空气预热器；13－烟囱；14－灰渣泵；15－引风机；16－除尘器；17－冲灰沟；18－送风机；19－炉膛；20－排粉风机；21－渣斗；22－磨煤机；23－给水泵；24－高压加热器；25－低压加热器；26－凝结水泵；27－冷凝器；28－主变压器

    锅炉受热面中的工质——水是很纯净的，经过化学处理，除去硬度和氧的水由给水泵送来。在热电厂中，水进入锅炉之前已在汽机车间受到低压加热器、高压加热器的加热，将给水加热到150～175℃（中压锅炉）或215～240℃（高压锅炉），再经由给水管道将给水送至省煤器，在其中被加热到某一温度后，给水进入锅筒，然后沿下降管下行至水冷壁进口集箱分配给各水冷壁管。水在水冷壁管内吸收炉膛的辐射热量而部分地蒸发成蒸汽，形成汽水混合物上升回到锅筒中，经过汽水分离器，蒸汽由锅筒上部的蒸汽管道流往过热器。在低温过热器、高温过热器内，饱和蒸汽继续吸热成为一定温度的过热蒸汽，然后送往汽轮－发电机组。

    冷空气自送风机吸入后，由送风机送往空气预热器。空气在空气预热器中吸收烟气热量后形成热空气，并分为一次空气和二次空气分别送往磨煤机和燃烧器。锅炉的灰渣经灰渣斗落入排灰槽道后用水力排除并送往灰场。