锅炉汽包

1、龙飞飞,锅炉汽包,目录,一、概述 二、汽包作用 三、汽包结构、工作原理 四、汽包水位 五、某些有关汽包问题的解释,一、概述,汽包是由钢板焊接而成的圆筒形容器，由筒体和封头两部分组成。工业锅炉筒体长度为27m，筒体直径为0.81.6m，壁厚为1216mm。锅筒两端的封头是用钢板冲压而成，并焊接在筒体上。在封头上开有椭圆形人孔，人孔盖板是用螺栓从汽包内侧向外侧拉紧的。 锅炉按锅筒分类，有双锅筒锅炉和单锅筒锅炉。双锅筒锅炉有一个上锅筒，一个下锅筒。上下锅筒由对流管束连接起来。单锅筒锅炉只有一个上锅筒。,锅筒由上升管与下降管连接起来组成自然循环回路。上锅筒内汇集了循环回路中的汽水混合物，常设有汽水分离装置，给水分配管。为了改善锅炉水的品质，有的锅炉还设有连续排污管、加药管及定期排污装置。,二、汽包作用,汽包是锅炉的重要部件，其主要作用有4个： 连接。汽包将水冷壁、下降管、过热器及省煤器等各种直径不等、根数不同、用途不一的管子有机地连接在一起，汽包起一个大联箱的作用，见图2-1 汽水分离。从水冷壁、沸腾式省煤器或对流管束来的汽水混合物，经汽包内的汽水分离装置分离出的蒸汽被送入过热器过热，成为过热

2、蒸汽。 储水储汽。汽包下半部储存一定数量的水供水冷壁蒸发用，由于汽包储存了一定数量的水，允许给水流量短时间的少量波动，而不必要求给水流量与蒸,汽流量时刻保持严格的平衡，增加了锅炉运行的稳定性。汽包里储存的水和蒸汽还起到了缓冲压。力波动的作用。当蒸汽压力升高时，因对应的饱和温度升高，汽包里的水储存一部分热量，使压力升高较缓慢；当蒸汽压力降低时，产生蒸汽，同时储存在汽包里的蒸汽以膨胀的方式释放出来时蒸汽压力降低较缓慢。 汽包里的连续排污装置能保持炉水的含盐量一定，清洗装置可以用给水清洗掉溶解在蒸汽中的盐，从而保证蒸汽品质。汽包中的加药装置可以进行锅内处理，防止蒸发受热面结垢。 汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀等设备，保证锅炉安全运行。,三、汽包内部结构、工作原理,沿汽包长度在两侧装设若干旋风分离器，每个旋风分离器筒体顶部配置有百叶窗（波形板）分离器，他们的主要作用是将有上升管引入的汽水混合物进行汽和水的初步分离。在汽包内的中上部，水平装设蒸汽清洗孔板，其上有清洁给水层，当蒸汽穿过水层时，便将溶于蒸汽中的或携带的部分盐分转溶于水中，以降低蒸汽的含盐量。,靠近汽包的顶部设有多孔板，均匀

3、汽包内上升蒸汽流，并将蒸汽中的水分进一步分离出来。汽包中心线以下150mm左右设有事故放水管口；正常水位线下约 200mm处设有连续排污管口，再下面布置加药管。下降管入口处还装设有十字挡板，以防止下降管口产生漩涡斗造成下降管带汽。,9,汽包内部装置包括三个部分： 第一部分是汽水分离装置,它的作用是减少饱和蒸汽的机械携带,提高蒸汽品质,如 图 为汽包的内部简结构。设有中间夹层，汽水混合物于汽包两侧引入其中，防止欠热的水与汽包壁接触，并形成温度均匀的汽水混合物夹层，以减少汽包壁温差，增强汽包的运行灵活性和安全可靠性。 共194只旋风分离器分前后三排，沿汽包长度均布，以保证负荷大幅度变化使水位波动时，能有效地进行汽水分离。旋风分离器上部斜置一级百叶窗分离器，在汽包顶部布置二级百叶窗分离器。一二级百叶窗分离器进一步分离蒸汽中的水份，使进入过热器的干度达到99.9%以上。,11,第二部分是蒸汽清洗装置作用是使蒸汽通过洁净的清洗水,利用清洗水与锅炉水含盐的浓度差降低蒸汽的含盐量； 第三部分是排污、加药、事故放水等其他装置。 汽包的两封头和下部共有四根大直径下降管，为了防止产生涡流和下降管内带汽，在

4、下降管入口处设有防旋栅格，并控制下降管入口水速在标准允许范围内。,汽包的工作流程如下： 从水冷壁来的汽水混合物经过汽包上部引入管进入汽包内部，沿着汽包内壁与弧形衬板形成的狭窄的环形通道留下，使汽水混合物以适当的流速均匀的传递给汽包内壁，这样就克服了锅炉启停时汽包上下壁温差过大的困难，可以较快的启动。 进入汽包的汽水混合物分别进入汽水旋风分离器，利用改变流动方向时的惯性进行惯性分离，这是汽水混合物的第一次分离。 被分离出来的蒸汽人带有不少水分，从分离器顶部进入波形板分离器，它装在旋风分离器顶部，带有部分水滴的蒸汽在波形板间的缝隙中流动，利用使水滴黏附在水滴黏附在金属壁面上,水滴黏附在金属壁面上形成水膜往下流。 二次分离后的蒸汽最后经过蒸汽清洗，利用水的密度差进行重力分离，这是三次分离。 蒸汽经过三次分离后，达到了蒸汽质量标准，再由汽包顶部饱和蒸汽管引往屏式过热器。,3.1 汽水分离装置 蒸汽含盐的危害 饱和蒸汽的品质差，在过热器中过热时，会由于水完全蒸干和温度升高造成溶解度降低，使一部分盐分发生沉积在受热面管子内；另一部分溶解度高的盐分则会被蒸汽带入汽轮机。当蒸汽在汽轮机中膨胀作功时，由

5、于压力降低，比容增大，使盐分的溶解度降低，原先溶解在高压蒸汽中的盐分就会在叶片、喷嘴等通流部分沉积下来。 当过热器中有盐分沉积时，管子的通流截面减小，流动阻力增加，流过该管子的蒸汽流量减少，使管子不能充分冷却；同时因管子内壁积垢，导热系数减小，不能将管子的吸热量及时传递给管内的蒸汽，容易使管子造成过热、鼓包或爆管。 当盐类在汽轮机通流部分沉积时，会使汽轮机喷嘴和叶片的型线改变，导致汽轮机效率降低，同时由于汽轮机通流截面,的减小，流动阻力增大，则会使汽轮机出力降低，轴向推力和叶片应力增大，甚至破坏转子的平衡。 含盐的携带方式 1. 机械携带 蒸汽由于携带炉水而使蒸汽中含有盐分的现象称为蒸汽的机械携带。 机械携带含盐量的大小，决定于携带炉水的多少和炉水含盐量的大小。 影响蒸汽机械携带炉水的因素有：锅炉负荷、蒸汽压力、蒸汽空间高度和炉水的含盐量。 2. 选择性携带 盐分溶解在高压蒸汽中，而被带走的现象。由于蒸汽对各种盐分 的溶解具有选择性，各种物质在蒸汽中的溶解度有很大,不同，所以这种携带方式称为选择性携带。 各种盐类在蒸汽中的溶解能力都是随压力的升高而增加的。 汽包内比较常用的汽水分离装置

6、是旋风分离器、波形板分离器（百叶窗）和多孔板,3.1.1 内置旋风分离器 见图2-3，内置式旋风分离器由筒体、引入管、项帽、溢流环、导向叶片和底板等部件组成。其工作原理： 具有高动能的汽水混合物从切线方向进入旋风筒,在筒内做旋转运动,水和水滴的密度大,惯性大，贴着筒壁旋转，同时受重力的作用，作旋转向下的运动。蒸汽的密度小，位于旋风筒的中心，边旋转边向上作螺旋向上的运动。水从,18,下部引出，汽从上部引出，使汽和水做初步的分离。筒底部有一个导叶盘，中心是盘，四周是导叶，导叶的角度设计考虑能使水平稳地流入汽包水空间，不引起水滴飞溅；中心板的作用是防止蒸汽从筒底串到水中。旋风筒的顶部装有溢流环，可防止旋转的水由筒壁流入蒸汽空间。 旋风分离器特点 1。既有惯性分离作用，又有重力分离作用； 2。既充分利用了汽水混合物的动能，达到良好的惯性分离效果，又可以消除高动能带来的不利影响； 3。需要一定的阻力； 4。分离器的蒸汽负荷与分离器的数量、旋风筒的直径有关。,19,3.1.2 集汽管 在小型锅炉中，蒸汽引出管有时只有一根，为了均匀汽流又简化结构，可采用集汽管分离汽水，包括缝隙式集汽管和抽汽孔集汽管

7、，如图2.5所示。,缝隙式集汽管是在管侧面开一条连续的等腰梯形缝，沿锅筒长度方向装置在汽空间的顶部，缝宽沿管内汽流方向逐渐减小，以保证均匀集汽。抽气孔集汽管与缝隙式集汽管一样，装于汽空间顶部，长度不宜小于锅筒长度的2/3，所开的小孔孔径一般取812mm。集汽管装置构造简单，分离效果较差，常用于对蒸汽品质要求不高的小型锅炉,3.1.3 多孔板 多孔板是借小孔节流作用使锅筒汽空间各处负荷均匀。通常孔板均匀开孔，如图2.4所示，孔径可取810mm，孔间间距不宜大于50mm。蒸汽穿孔流速为1327m/s，工作压力高时，流速可取低值。 为了增加锅筒汽空间重力分离效果，孔板尽量装得高些，以增加蒸汽空间的有效分离高度，但要注意孔板顶上空间的纵向蒸汽流速w1不宜过大，一般控制在低于穿孔流速wk的一半，即w112wk。 如果锅筒顶部蒸汽引出管数目很少，为使锅筒汽空间负荷分配均匀，则可采用不均匀开孔的孔板。显然，远离蒸汽引出管的部位应多开孔，靠近引出管的部位应少开孔。,图2.4 匀汽孔板,3.1.4 波形板分离器 波形板分离器由多块波形板相间排列组成，有水平式和竖立式两种，如图2.7所示。波形板分离器适用

8、于装有蒸汽过热器或对蒸汽品质要求较高的锅炉。,图2.7波形板分离器 （a）水平式波形板分离器;（b）竖立式波形板分离器,波形板分离器（百叶窗分离器）是二次分离元件。与旋风分离器配合使用时，布置在旋风分离器上部。 波形板分离器的原理： 蒸汽沿波形板作曲线运动，在流道方向改变时，汽流中的水滴受惯性力作力撞到波形板上，逐渐形成水膜，水膜靠重力作用沿波形板做曲线下落运动 。 波形板分离器的特点： 1。有惯性分离作用，又有膜式粘附作用； 2。水平式波形板分离器沿波形板分离器下落，而蒸汽自下向上流动，容易将水膜撕裂，所以蒸汽流速不能太高。,波形板用0.81.2mm的钢板压成，边框用23mm的钢板制作，每组波形板大小以能通过锅筒上的人孔为限。相邻两块波形板的间距为10mm，水平布置时，其长度要求超过锅筒直段长度的2/3，竖立式布置时，应尽可能使蒸汽在汽空间的行程长些。饱和湿蒸汽在波形板组成的曲折通道中通过时，水滴受惯性力的作用被甩到波形板上，靠重力下流达到汽水分离的目的。 波形板的底部应加装疏水管，且应延伸至锅筒最低水位以下。 波形板应与匀汽孔板配合使用，蒸汽先经波形板再经匀汽孔板，为获得较好的分离

9、效果，波形板的上沿与匀汽孔板之间应保持一定距离，一般取3040mm。,3.2 给水装置 给水管的作用是将锅炉给水沿锅筒长度方向均匀分配，避免过于集中在一起，从而破坏正常的水循环。同时为避免给水直接冲击锅筒壁，造成温差应力，给水管将水注入给水槽中。 给水管的的位置应略低于锅筒的最低水位，给水管上开有直径为812mm的小孔，孔间中心距为100200mm。 给水均匀引入蒸发面附近，可使蒸发面附近锅炉水含盐量降低，消除蒸发面的起沫现象，从而减少蒸汽带水的含盐量。,3.4 连续排污装置 汽包中一部分水蒸发,此部分水所含的盐就转移到其余的锅水中,使锅水中含盐量增加,进而导致蒸汽品质恶化.锅炉排污的作用就是稳定工质的含盐量. 连续排污又称表面排污，它是连续不断地将汽包中水面附近高浓度的盐分（与溶解固形物近似相等）的锅水排出锅炉外，使锅水的碱度、溶解固形物符合锅炉水质标准的要求 . 加大排污率的同时,会增加热损失和工质损失,所以对排污率有限制.对于凝汽式机组要求排污率不大于1%.不得小于0.3%.限定排污率也就限定了给水的品质.,图2.10 连续排污装置,通常在蒸发面附近沿上锅筒纵轴方向安装一根连续排污钢管，如图2.10所示。 在排污管上装设许多上部有锥形缝的短管，缝的下端比最低水位低40mm，以保证水位波动时排污不会中断。,四、汽包水位,锅炉的汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重大事故。 锅炉汽包的简单示意图如右所示,随着锅炉容量的增大，汽包相对水容枳减少，干锅时间缩 短，对汽包水位调节的要求提高。手动调节不但劳动强度大而且 汽包水位波动较大，般锅炉都装有各种形式的给水自动调节 器，大、中型锅炉大多釆用三冲量给水自动调节。 所谓三冲量给水自动调节，是指给水自动调节器根据汽包水 位脉冲、蒸汽流量脉冲和给水流黾脉冲三个脉冲信号进行汽包水 位调节的。因为给水自动调节的对象是汽包水位，所以汽包水位是主脉冲信号。汽包水位反映了蒸汽流量和给水流量之间的平衡关系，通常是蒸汽流量因锅炉负荷变化而改变时，在给水流量未改变之前，因平衡破

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