火力发电厂锅炉的构成及其原理

王丽爱

摘要：锅炉是火力发电厂中发电的三大主机之一，对火力发电厂发电的效率和可靠性有着重要的影响。锅炉设备在长期的运行中需要管理人员定期的组织检修排查，以减少运用故障的出现，对于运行中锅炉发生的故障要根据实际的状况，采取相应的解决措施，在不断的改造优化中，提高锅炉设备的运行效率。因此就需要检查人员对锅炉的构成与工作原理有深入的了解。本文就锅炉的构成与工作原理方面进行分析。

关键词：火力发电厂；锅炉构成；工作原理

前言

火力发电厂的生产设备以锅炉、汽轮机、发电机三大主机为主体，为提高生产过程的生产效率和经济利润，也就是着重在用最少的燃料输入去完成最大的输出电力。在这个原则要求下，必须增设许许多多的附属设备，而使这个蒸汽动力厂成为一个相当复杂而庞大的组合。根据与三大主机的关系，我们一般把它们归为锅炉、汽机、和电气设备，今天我们要介绍的就是其中的锅炉设备。

1.整个锅炉由锅炉本体和其他的辅助设施构成

1.1锅炉本体设备

锅炉本体设备是锅炉设备的主要部分，分别由“锅”和“炉”两大部分构成的。

1.1.1汽水系统

汽水系统的任务是吸收燃料放出的热量，使水蒸发并最后变成具有一定参数的过热蒸汽，供汽轮机用汽。它一般由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、汽（水）联箱与导管等组成，其各部分的主要功能如下：

1）省煤器：位于锅炉尾部垂直烟道中，利用排烟余热加热给水，降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料。

2）汽包：位于锅炉顶部，是一个圆筒形的承压容器，其下部是水，上部是汽，它接受省煤器的来水。同时汽包与下降管、水冷壁下联箱、水冷壁、水冷壁上联箱等共同组成循环回路，水在水冷壁中吸热生成的饱和汽水混合物也汇集于汽包，饱和汽水混合物经汽包内的分离器，分离出的饱和蒸汽供给过热器继续加热。

3）下降管：是水冷壁的供水管，其作用是把汽包中的水引入下联箱再分配到各水冷壁管。

4）水冷壁：位于炉膛四周，即由水冷壁围成炉膛，其主要任务是吸收炉内燃料燃烧释放出的辐射热，使水冷壁管内的水受热蒸发，它是近代锅炉的主要蒸发受热面。

5）过热器：主要布置在锅炉的水平烟道和尾部垂直烟道中，其作用是利用锅炉内的高温烟气将汽包来的饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽。

6）再热器：主要布置在锅炉的水平烟道和尾部垂直烟道中，其作用是利用锅炉内的高温烟气将汽轮机中作过部分功的蒸汽再次进行加热升温，然后再送往汽轮机中继续作功。

7）汽（水）联箱与导管：是直径较粗的管子，用以联络上述汽水系统的主要部件，并起到汇集、混合、分配工质的作用。

1.1.2燃烧系统

燃烧系统的任务是使燃料在炉内良好地燃烧，放出热量，它由炉膛、烟道、燃烧器及空气预热器等组成，它们的主要功能如下：

1）炉膛：是一个由水冷壁围成供燃料燃烧的空间，燃料在该空间内呈悬浮状燃烧，炉膛外侧的水冷壁用保温材料进行保温。

2）燃烧器：位于炉膛墙壁上，其作用是把燃料和空气以一定速度喷入炉内，使其在炉内能进行良好的混合，以保证燃料适时、稳定地着火并迅速接近完全地燃烧。

3）空气预热器：位于锅炉尾部烟道中，其作用是利用烟气余热来加热空气，空气经预热后再送入炉膛和燃料制备系统，对于燃料的燃烧、制备和输送都是有利的。

此外，锅炉本体设备还有炉墙和构架。炉墙是用于构成封闭的炉膛和烟道，以保证锅炉的燃烧过程和传热过程正常进行。构架是用来支承或悬吊汽包、锅炉受热面、炉墙等全部锅炉构件。

1.2其他辅助设备

1）通风设备。提供燃料燃烧和制粉所需要的空气以及把燃料燃烧生成的烟气排出炉外。它包括送风机、引风机、烟风道、烟囱等。

2）输煤设备。其作用是将进入发电厂的煤或厂内储煤场的煤运送到锅炉房中的原煤斗。它包括卸煤设备、受煤设备、煤场机械、输煤皮带、煤中杂物清除设备、碎煤机、给（配）煤设备、煤量计量设备等。在现代发电厂中，输煤设备是由专门的燃运车间（或部门）管理的。

3）制粉设备。其任务是将煤干燥并制成合格的煤粉，送入炉内燃烧。制粉系统的型式有多种，不同型式的制粉系统其设备有所不同。如传统的配球磨机中间储仓式制粉系统，制粉设备主要由原煤仓、给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器、排粉风机、锁气器、木块分离器、输粉风管等设备组成；现代大型煤粉锅炉广泛应用的配中速磨直吹式制粉系统，制粉设备主要由原煤仓、给煤机、磨煤机（含粗粉分离器）、一次风机、密封风机、输粉风管等设备组成。

4）给水设备。其任务是保证不断地向锅炉供应给水，它包括给水泵、给水管道和阀门等。由于给水泵位于汽机房内，故通常将给水泵及一部分给水管道划归汽机车间管理。

5）烟气处理设备。烟气处理设备（脱硝设备、除尘器、脱硫设备）的作用是消除烟气中绝大部分的氮氧化物、飞灰和硫氧化物，以减轻烟气对环境的污染和对引风机的磨损。其中脱硝设备、脱硫设备的工艺系统比较复杂，拥有的设备众多。

6）灰渣设备

灰渣设备是用来清除炉膛下部积聚的灰渣和由除尘器分离出来的飞灰，并将其送往渣仓、储灰库或储灰场等。

7）锅炉附件。锅炉附件包括安全门、水位计、吹灰器、热工仪表、自动控制装置等。安全门用来控制锅炉蒸汽压力不超压，以确保锅炉和汽轮机工作的安全；水位计用来监视汽包等容器的水位；吹灰器用来清除锅炉受热面的积灰，以保持受热面清洁；热工仪表用来监视锅炉的热工参数；自动控制装置用来自动控制和调节锅炉的运行情况等。热工仪表和自动控制装置由专门的热工车间管理。

为了保证锅炉本体设备安全、可靠、经济、环保地运行，上述各种辅助设备及附件都是必不可少的。

2.锅炉的工作原理

锅炉设备是火力发电厂中的主要热力设备之一。它的任务是使燃料通过燃烧将化学能转变为热能，并且以此热能加热水，使其成为一定数量和质量（压力和温度）的蒸汽，去驱动汽轮机旋转做功。燃煤锅炉的主要工作过程一般分为煤粉制备和燃烧，空气预热，给水加热、汽化、再热、和排渣除尘等这几个过程。关于锅炉的工作原理，我将从燃料系统和汽水系统两个方面进行论述。

2.1燃烧系统

原煤在制粉系统中磨制成煤粉后，然后与空气预热器加热后的热空气一起经燃烧器进入炉膛燃烧，而燃烧生成的高温烟气流经水冷壁、过热器、再热器、空气预热器时将热量传递给受热面中的工质（水和蒸汽）和空气，最后被冷却的废烟气经除尘器、脱硫、脱硝装置除去烟气中所含的飞灰、硫氧化物和氮氧化物，由引风机送入烟囱排往大气。燃烧生成的少量颗粒较粗的灰渣不能被烟气带走，则落入炉膛下部冷灰斗中，这部分灰渣与除尘器除下的细灰（飞灰）一起经除灰设备排往灰场。

2.2汽水系统

给水在高压给水泵作用下，通过给水调节站流进省煤器预热，再进入水冷壁蒸发汽化，通过汽包（启动分离器）完成汽水分离后，分离出来的饱和蒸汽继续流入过热器吸热变成额定参数的过热蒸汽，然后进入汽轮机高压缸推动做功。高压排汽返回锅炉在再热器中重新吸热，完成再热循环后进入汽轮机中、低压缸再次推动做功。

3.总结语

在具体操作中，能够影响火电厂锅炉运行的因素有很多，在进行对火力发电厂锅炉运行原理探索中，要注意各种影响因素。其中涉及到火电厂锅炉运行过程中的各种工作状态、使用的煤炭材料的种类变化和煤炭燃烧温度压力条件等方面的因素，因此管理人员要熟知锅炉的构成与工作原理，从而保证火电厂锅炉运行的安全性和经济性。

参考文献：

[1]吴味隆，锅炉及锅炉房设备，中国建筑工业出版社，2013.11

[2]李振全，尹艳山.我国电站锅炉热力计算方法应用的现状，锅炉技术，2014.03

[3]姜继伟，循环流化床锅炉故障诊断专家系统研究，中国石油大学，2013.12