注汽锅炉的基础知识教学.ppt

注汽锅炉的用途第一节注汽锅炉基本组成第二节水汽系统第三节燃气系统 第四节自动控制与自动报警系统－湿蒸汽发生器DCS系统第五节注汽锅炉主要工作过程第六节我们现在使用的注汽锅炉属直流注汽锅炉，锅炉循环倍率是1，是强制循环方式，介质流动压力借助于容积泵－柱塞泵产生的压力来实现，这种注汽锅炉主要用于开采稠油和特稠油，可以用于蒸汽吞吐和蒸汽汽驱方式采油注蒸汽采油就是向油层注入湿饱和蒸汽加热油层，使稠油的粘度下降，易于流动，并能提供促使稠油向井筒周围流动的驱动力由于直流锅炉没有汽包，它有下述特点：Ø 锅炉出口蒸汽可以具有较高的压力;Ø 没有汽包的设计并且炉管管径小可以节省钢材，使炉体重量较轻，便于制造、安装和运移;Ø 由于强制工质流动，锅炉的蒸发受热面的管子布置比较自由些;Ø 无汽包和采用直径较小的受热管道，使整个锅炉的存水量较小，锅炉本体储存的热量也较少，从而可以实现快速启停和升降负荷直流锅炉的启炉和停炉时间一般不超过1h第一节第一节 注汽锅炉的用途注汽锅炉的用途第二节第二节 注汽锅炉基本组成注汽锅炉基本组成置、置、压力表、压力表、 温度表、报警温度表、报警开关、变送器开关、变送器 等）、供水设等）、供水设 备（柱塞泵备（柱塞泵) )、、电气系统（电电气系统（电 动机、配电系动机、配电系 统等）、锅炉统等）、锅炉 附件附件( (安全阀、安全阀、自力式压力调自力式压力调 节器等）、供节器等）、供 仪用风设备仪用风设备( (空空 气压缩机气压缩机) )、燃、燃 烧器配套装置烧器配套装置( (油加热器等）油加热器等） 等构成。

等构成注汽锅炉主要是由锅炉本体和辅助设备两大部分组成的锅注汽锅炉主要是由锅炉本体和辅助设备两大部分组成的锅炉本体是注汽锅炉的骨架，锅炉本体主要由辐射段（即炉膛）、炉本体是注汽锅炉的骨架，锅炉本体主要由辐射段（即炉膛）、 对流段、给水预热器（或给水换热器）、燃烧器、炉壳和炉衬组对流段、给水预热器（或给水换热器）、燃烧器、炉壳和炉衬组 成成. .锅炉辅助设备主要由仪表与自控系统（微机、水流量测量装锅炉辅助设备主要由仪表与自控系统（微机、水流量测量装辐射段的结构辐射段主要由卧式圆筒、耐火层、保 温层和炉管构成圆筒内炉衬由耐火层和 保温层构成，炉壳内含有V型合金钢钉， 该钢钉伸入炉衬内，起到固定炉衬和炉管 的作用 辐射段内约有56根无缝特种钢管，用 180°弯头将这些钢管连成管束，管束靠 宽敞的炉膛辐射段的作用辐射段是注汽锅炉的主要受热面炉膛里的炉管直接接受火焰的辐射热 、烟气的对流热和炉衬的反射热，然后再把所接受的热量传递给炉管内的 水，使水变成具有一定干度的湿饱和蒸汽 锅炉正常运行时，炉膛平均温度约为950℃左右这个区域的热负荷最高 ，因此容易发生烧伤炉管事故近炉衬水平往复排列，中间形成对流段的作用对流段是注汽锅炉的辅助受热面。

它布置在锅炉尾部烟道里，利用烟气的余热加热锅炉给水对流段的结构对流段为方形框架式结构，内部炉管用特种钢及180°弯头连接成多层的、平行的、往复排列的管束为了加大传热面积，减少炉管长度，在对流段炉管上采用了翅片管由于对流段入口烟气温度过高，为防止烧坏鳍片管，对流段下部安装了三层光管作为温度缓冲管为了提高传热系数，在对流段中炉管采用叉排布置法炉壳侧面和翅片管的间隙较小，这样可以防止烟气不经过鳍片管而沿炉壳内壁窜走温下降后经加热水出口流入辐射段；而换热器外管的水温度升高，然 后经换热器被加热水出口流入对流段给水换热器的作用是为了提高对流段入口的给水温度，使之达到烟气露点温度（116~138℃）以上，防止烟气中的水蒸气和二氧化硫因入口水温低发生化学反应而凝结成酸，从而造成对对流段炉管的腐蚀注汽锅炉采用的换热器是用壁面将两种需要热交换的流体分隔开来，它为套管式结构，给水换热过程如下：锅炉给水即常温水经柱塞泵升压后进入换热器的外管，此时换热器内管是经对流段加热后温度较高的高温水由于换热器内外管水的温差较大，使换热器内管的水锅炉吸热面基本组成主要由辐射段、对流段组成，辐射段吸收总热量约占锅炉出力的60％，对流段吸收总热量约占锅炉出力的40％。

60%60%40%40%第三节第三节 水汽系统水汽系统水汽系统是指从柱塞泵出口到锅炉蒸汽出口的水汽管道，是由辐射受热面、对流受热面、水－水换热器、汽水分离器及其范围内管道组成的汽水流程系统，是湿蒸汽发生器的主要受压元件Ø 柱塞泵入口减震器及出口减震器以减少柱塞泵震动和保证柱塞泵出、入口压力稳定；泵出口安装安全阀以防止柱塞泵超压；泵出口单向阀以防止高温蒸汽或液态水倒流；Ø 柱塞泵出口加装水流量旁通控制阀（使用变频时为关闭状态）至柱塞泵入口，是为了防止使用控制柱塞泵转数的变频器发生故障时调节锅炉进水量大小而安装，锅炉正常进水流量是由变频器调节柱塞泵电动机转数来实现，此时，该阀处于关闭状态；Ø 水-水换热器入口及旁通截止阀用于调节水温，使给水在进入对流段之前温度适当超过露点温度；Ø 锅炉蒸汽出口管道上安装两个安全阀是为了保护设备和人身安全而设置的重要安全附件；Ø 锅炉蒸汽出口管道上安装的单向阀是防止蒸汽倒流锅炉出口蒸汽干度的测量：目前采用化学方法测量，锅炉出口安装了汽水 分离器，汽水分离器的作用是提供用于锅炉干度化验所用的少量炉水是100% 蒸汽中的液态水，既该部分水样中不含有干蒸汽该部分炉水通过冷却器冷 却为常温的液态水，通过化验这个水样的碱度与锅炉入口水的碱度相比较， 通过计算得出锅炉蒸汽干度。

该方法简便而准确，所以被广泛应用 由于锅炉是单管直流型锅炉，所以锅炉水量计量采用测量锅炉入口水流量的方法来实现，目前具体采用使用孔板做为节流元件，来测量孔板前后的压差，通过计算后得出锅炉进水流量，即锅炉排量第四节第四节 燃气系统燃气系统注汽锅炉的燃气系统主要注汽锅炉的燃气系统主要由炉膛、燃烧器、天然气引燃由炉膛、燃烧器、天然气引燃 管路、主燃管路及锅炉控制件管路、主燃管路及锅炉控制件 等组成注汽锅炉配置的燃烧器为注汽锅炉配置的燃烧器为喷嘴混合式燃烧器，并配有涡喷嘴混合式燃烧器，并配有涡 轮鼓风机这种燃烧器既能烧轮鼓风机这种燃烧器既能烧 油又能烧气它由前段、天然油又能烧气它由前段、天然 气段、风门段和中间段、后段气段、风门段和中间段、后段 四个基本部分组成四个基本部分组成u燃烧器的前段：该段包括瓦口和铸铁安装板，瓦口部分镶入炉膛前侧炉墙上，用铸铁安装板固定 u 燃烧器的天然气段：它包括天然气进口和由气动执行器控制的可调碟阀、点火变压器、点火火花塞和引燃火嘴等u 燃烧器的风门段和中间段：它包括铰链联杆机构、可调风门和控制风门的马达、紫外线火焰监测器等部件空气和天然气的比例由联动操纵风门和天然气碟阀的联杆结构调节。

u 燃烧器的后段：本段由涡轮鼓风机、风机马达组成1315121314341916175156182120211097128111－鼓风机 2－风门 3－马达 4－压力表 5－球阀 6－天然气流 量计 7－炉膛 8－紫外 线火焰检测器 9－点火 火花塞 10－调节螺钉 11－空气调节螺钉12－引燃火嘴 13－碟阀 14－膨胀管15－天然气流 量记录 16－电动阀 17－ 放空电磁阀 18－球阀 19 －133L型气体调压阀 20 －引燃电磁阀 21－1，2压力调节器 压力为0.14MPa的天然气经过天然气流量计后分 成两路，即天然气引燃流程和主燃流程，天然 气压力开关的作用是当天然气压力低于0.07MPa 时发出报警信号使锅炉自动停止运行天然气引燃流程天然气经球阀18进入压力调节器21－1，将气压降到0.014MPa，再经两个引燃电磁阀20进入压力调节器21－2，将气压进一步降到1.5Kpa后送入引燃火嘴，由火花塞打火，将引燃火点着天然气主燃流程天然气经球阀5 和两个电动阀16进入133L型气体调压阀19将天然气压力降低到1.5Kpa左右后（一般不超过2.3KPa）送入膨胀管（其作用是扩容稳压缓冲），经碟阀调节后进入燃烧器喷入炉膛，被引燃火点着燃烧。

碟阀和风门的开度由控制风门联杆机构的马达控制电动阀是慢开速关阀，锅炉停运时，两个电动阀迅速关闭，放空电磁阀打开排气第五节第五节 自动控制与自动报警系统自动控制与自动报警系统------湿蒸汽发生器湿蒸汽发生器DCSDCS系统系统操作简便、直观 、故障率低，运 行数据的记录和 传输均可按用户 需求而实现 DCS系统的操作界面DCS系统的操作界面主要包括主界面、调节控制界面、点火启动界面、状态显示界面、各参数趋势图界面、数据报表界面、报警值及PID参数设定界面、系统操作指南界面等八个部分组成主界面包括系统流程图、显示参数、系统时间、界面切换按钮和清零按钮等，调节控制界面包括水火跟踪调节、燃油温度调节、油温调节阀开度显示和燃油温度采样值显示、键盘等，点火启动界面包括指示灯、点火程序计时器、当前状态、故障显示、启动/复位按钮、选择开关等，状态显示界面包括报警指示、报警消音、电气设备运行工况、开关量输入状态检测、开关量输出状态检测、模拟量输入/输出状态检测、PID监控等，各参数趋势图界面包括实时曲线、复位等，数据报表界面包括数据报表、历史数据表、报警表等DCS系统的构成DCS系统由仪电控制盘、一次仪表、执行机构组成。

ü 仪电控制盘包括动力系统及自控系统动力系统主要由空气开关、磁 力启动器、过热保护继电器等组成，为湿蒸汽发生器运行提供所需电力；自控系统主要由PLC、POD（触摸屏）、点火程序器等组成，实现湿蒸汽发生器的启动、点火、数据显示、报警、安全停运等全过程和全操作；ü 一次仪表由热电偶、压力变送器、压力开关等组成，将各种物理参数转换为PLC可识别的模拟或开关信号传输到仪电控制盘；ü 执行机构由电磁阀、电动执行器等组成，DCS系统产生相应控制信号后，对应的执行机构按序动作第六节第六节 注汽锅炉主要工作过程注汽锅炉主要工作过程注汽锅炉的工作过程包括三个同时进行的过程：燃料的燃烧过程、 烟气向水的传热过程和水吸热后的汽化过程即蒸汽的产生过程一、燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程是指燃料在炉膛内与空气中的氧发生化学反应并放出热量的过程它直接影响到锅炉出力和热效率，燃料燃烧放出热量的多少与燃料的种类及燃烧效率有关我们注汽锅炉的热效率可以达到85％，燃料中碳、氢燃烧效率接近100％二、烟气向水的传热过程 烟气向水的传热过程是指燃料燃烧后产生的热量通过锅炉受热面传递给炉管内的水的过程在炉膛内的传热过程主要以热辐射的方式进行；在对流段等受热面金属的内部，主要以热传导方式进行；在金属的外部则主要以热对流的方式进行。

如果传热过程进行得不好，燃烧所产生的热量不能被充分利用，就会增加热损失，降低锅炉的热效率，甚至造成受压部位的金属因过热而变形，从而妨碍锅炉的安全运行例如锅炉吸热面上积灰到一定程度必须及时清除，以降低烟气热损失，提高锅炉热效率三、水的汽化过程水的汽化过程是指锅炉内的水吸收热量后变成蒸汽，并且输出的过程，汽化过程是在辐射段实现的燃料燃烧需要的空气量过剩空气系数燃天然气时一般控制在1.2以下，空气过剩量系数过大容易浪费燃料，使锅炉热效率下降，空气过剩量系数过低有可能造成烟气污染或者火焰过散直接烧燎炉管一般情况下燃天然气时空气过剩量系数控制在1.05-1.20之间即可。