试论电厂锅炉设备的构成和工作流程①

2020-01-08黄殿奎

科技创新导报 2020年15期

黄殿奎

(河南淮源热能环保科技有限责任公司河南南阳 474775)

近年来，我国电力事业的飞速发展，使电厂建设数量不断增长，对于电厂而言，要想提高自身的盈利水平，就必须要降低发电成本，而积极开展电厂锅炉设备的改造工作，以此提高电厂锅炉设备的运行效率，能够在很大程度上降低发电成本。不过，在对电厂锅炉设备进行改造时，必须要掌握其基本构成和工作流程，只有这样才能更有针对性的优化与改造电厂锅炉设备，进而使其更加高效的运行。为此，以下便对电厂锅炉设备的构成和工作流程进行探讨。

1 电厂锅炉设备构成分析

电厂锅炉设备主要包括两个组成部分，即锅炉本体与辅助设备，以下便分别针对这两个部分来分析其基本构成。

1.1 锅炉本体

锅炉本体即电厂锅炉的主体设备，可将其分为锅与炉两个部分，其中锅是指汽水系统，而炉则是指燃烧系统。汽水系统能够将燃料在燃烧时所产生的热量进行吸收，使水被蒸发后产生热蒸汽。汽水系统的基本构成主要包括再热器、省煤器、联箱、过热器、汽包、水冷壁、下降管等。其中，锅炉尾部的烟道内安装有省煤器，省煤器能够利用排烟余热来对给水进行加热，以此在提高运行效率的同时，还能节约燃料。省煤器主要是利用带肋片的铸铁管或钢管制作而成的。在锅炉顶部则安装有汽包，汽包相当于一种承压容器，其整体呈圆筒形，容器上部为汽，下部为水。汽包主要用于容纳省煤器的来水和水冷壁中的饱和蒸汽，并且通过联箱、下降管与水冷壁来形成密闭回路，以此实现水循环。下降管指的是水冷壁中的供水管，其能够引入汽包中的水，使水通过下降管流入到联箱中，然后通过联箱分配至各个水冷壁管，一般来说，如果电厂锅炉的规模较大，往往会对下降管进行集中布置。联箱看起来是一根较粗的管子，通过将水冷壁管和下降管进行连接，以此发挥其汇集、混合与工质再分配的作用。在锅炉的炉膛中，其炉墙受热面便是水冷壁，水冷壁能够有效吸收炉内的火焰辐射热量，以使其转变成汽水两相混合物。过热器则能够加热汽包输送过来的饱和蒸汽，使其在压力与温度上达到过热蒸汽的标准。再热器能够把汽轮机内的蒸汽进行二次加热，然后把这些蒸汽输送至汽轮机中做功。

对于燃烧系统而言，其能够确保炉中的燃料得以充分燃烧。燃烧系统的主要构成包括空气预热器、炉膛、燃烧器和烟道。其中，炉膛是由水冷壁和炉墙进行围合而成的空间，燃料会在炉膛中进行充分燃烧。而燃烧器则能够将空气喷入到炉内，以使燃料在充足的空气下得以完全燃烧。空气预热器是通过排烟余热来对喷入炉内的空气进行加热的装置，该装置是由大量钢管所制作的管箱结合体，利用空气预热器能够使燃烧条件得到极大改善。

1.2 辅助设备

电厂锅炉的辅助设备主要有燃料供应系统、给水系统、除灰除尘系统、测量控制系统、煤粉制备系统、水处理系统、给水系统与通风系统。这七个辅助系统均安装有测量仪表与附属设备。

2 电厂锅炉设备的工作流程

2.1 汽水系统工作流程分析

冷空气会通过送风机输送至位于炉膛尾部的空气预热器进行加热，然后会被加热的空气会有一部分经过燃烧器进入炉膛，该部分空气为一次风。而另一部分则会利用排粉风机输送至磨煤机，通过对煤进行干燥与加热，以使其更易于磨制细粉，然后与煤粉混合后形成一次风。燃烧系统会利用给水泵来进行升压，然后输送至省煤器中进行预热。水会在省煤器中的流动会以自下而上的方式进行，而烟气加热则会以自上而下的方式进行，这样便可使省煤器中的水被烟气加热，然后输送至汽包，汽包中的水则会在下降管的引导下进入下联箱，然后从下联箱流动至水冷壁管中。位于水冷壁中的饱和水会吸收大量的辐射热量，此时水会产生水蒸汽，然后形成汽水混合物，并进入汽包内，而在汽包中则装配了汽水分离器，通过汽水分离器能够使进入的汽水混合物得以被汽水分离，此时汽包的下部空间便积聚了大量的水，然后随着不断输送至汽包的给水一起再次下降，并在流经水冷壁时吸热，由此便形成了一个完整的水循环。蒸汽在通过汽包中的汽水分离器分离出来以后，会从汽包顶部引出后经过炉顶的过热器进行加热，直至水蒸汽的温度达到额定值后会输送到汽轮机中进行做功。如果是高压以上的发电机组，还需要对再热器进行布置，而再热器中的蒸汽则主要是汽轮机中的高压缸在进行做功时所产生的排汽，而该排汽无论是其内部压力，还是温度，都要低于过热器中的蒸汽，再热器中的蒸汽会经过再次加热后重新输送至汽轮机中，并由中压缸和低压缸来进行继续做功。

对于电厂锅炉而言，由于其非常精密，因此无论蒸汽品质，还是给水都需要进行严格的要求，如果给水内的杂质过多，势必会使锅水在不断汽化过程中的杂质浓度升高，而这些杂质则会随着蒸汽流经受热面，并大量沉积在受热面上，这样便造成受热面出现严重的结垢现象，从而降低了受热面材料的传热系数，甚至还会导致管子因过热而被烧坏。此外，大量的杂质会在蒸汽中溶解，并伴随着蒸汽进入到汽轮机中，当汽轮机中的压力降低时，这些杂质便会析出并沉积于其中，从而对汽轮机的运行效率造成严重影响。所以，操作人员必须要预先处理锅炉的给水，并在锅炉运行过程中对蒸汽品质及给水进行严密的监视。

2.2 燃烧系统工作流程分析

原煤在到达火力发电厂以后，会由工作人员对原煤进行破碎、除杂质等工作，然后将原煤输送至原煤斗，原煤斗会通过给煤机将原煤输送到磨煤机，磨煤机会将原煤进行磨制成粉，然后通过预热空气，采用排粉风机会将煤粉经燃烧器喷入到炉膛中进行燃烧，煤粉在燃烧过程中会产生烟气，并释放大量的热能。烟气会通过炉膛流动至烟道，这样烟气中的热量便会以不同换热方式向锅炉的各个受热面进行传递。在炉膛中，烟气中的热量在传递过程中会通过辐射换热的方式进行，以便于炉膛内的水冷壁能够吸收热量，而炉膛上部对热量的吸收则是通过半辐射方式，即对流混合与辐射相结合的方式来实现，从而使热量能够传递至屏式过热器。在烟道中，热量的传递会通过对流传热方式依次传递给过热器、省煤器与空气预热气，这时烟气中的热量因被吸收而使其温度降低到110℃～180℃，通过除尘器可将烟气中的飞灰等杂质去除，从而使烟气保持洁净，并利用引风机将其输送至烟囱后排放至外界。通过燃烧器输送到炉膛的预热空气则是利用送风机26把冷空气输送到空气预热器之中进行加热的，经过加热的冷空气会被输送到燃烧器中，热空气会分别从燃烧器与磨煤机中进入炉膛，其中通过燃烧器的热空气为二次风，而通过磨煤机的热空气则为一次风，以此实现燃料的充分燃烧。