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在水汽系统方面,给水在加热器中加热到一定温度后,经给水管道进入省煤器,进一步加热以后送入锅筒,与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中,由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器,继续吸热成为450℃的过热蒸汽,然后送往汽轮机。
在燃烧和烟风系统方面,送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉,由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧,放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后,再经过除尘装置,除去其中的飞灰,后由引风机送往烟囱排向大气。
锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分,称为锅炉本体。锅炉本体中两个主要的部件是炉膛和锅筒。
炉膛又称燃烧室,是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上,进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉,又称火床炉;将液体、气体或磨成粉状的固体燃料,喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉,又称火室炉;空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧,并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉,又称流化床炉;利用空气流使煤粒高速旋转,并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。
炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气,所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管,它既保护炉墙不致烧坏,又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。
炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。
锅筒是自然循环和多次强制循环锅炉中,接受省煤器来的给水、联接循环回路,并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒简体由优质厚钢板制成,是锅炉中重的部件之一。
锅筒的主要功能是储水,进行汽水分离,在运行中排除锅水中的盐水和泥渣,避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器和汽轮机中。
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高压点火装置的比较包括固态继电器电子点火器与点火变压器电子点火器的比较;单极型、双极型以及中间接地的双极型电子点火器的比较;不同燃料燃烧器电极布置的比较以及不同放电位置优劣的比较。
采用固态继电器的电子点火器与采用点火变压器的电子点火器相比,使用了较为先进的固态继电器升压技术,具有体积小、重量轻、发热低和工作可靠等优点。但由于采用了价格较为昂贵的固态继电器,从而使整个电子点火器的成本增加,价格较采用点火变压器的电子点火器高出许多。对于上述知名品牌的点火变压器电子点火器,经过了数十年的现场使用证明,其工作可靠性与寿命不比固态继电器电子点火器差,与电热丝点火器相比,要强出许多。后者是早期使用(国内现在尚有使用)的用于燃油燃气燃烧机的点火装置,该点火装置虽点火可靠,但点火速度慢、点火丝寿命短,所需的功率也较大,目前在国外已被淘汰。
电子点火器的输出分为单极型、双极型以及中间接地的双极型,以适应不同的燃烧器设计。所谓单极型,其输出只有一个电极,另一个电极在点火器的内部或外部接地(即接燃烧机外壳)。在工作时,电极对地放电,产生火花,引燃燃料气体。其特点是较为可靠,使用方便,仅需引出一个电极加以绝缘即可。需要注意的是对于外部接地的单极型电子点火器,切记不能将两极接反否则可能会引起电子点火器乃至整个控制设备毁坏。所谓双极型,其内部与单极型的内部基本一样,只是另一个电极不接地。在工作时,是两极间放电来引燃燃料气体的。其特点是使用灵活,但性不如单极型,且需对两个引出电极加以绝缘。中间接 地的双极型是采用带有中间抽头的点火变压器或采用两个固态继电器来实现的。在工作时,它可以用两极间的放电来引燃燃料气体,也可以用两极分别对地的放电来引燃燃料气体(不常有),此时要求有较高的输出电压。采用两极间放电的特点是布置灵活,可放置在理想的点火位置而不受喷嘴位置的影响,适用于对点火位置要求较严的燃料。与单极型相比,每个电极对地所具有的电压仅为单极型的一半,这有益于电极引线的绝缘,相对来说也比较。
锅筒内部装置包括汽水分离和蒸汽清洗装置、给水分配管、排污和加药设备等。其中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与水分离开来,并尽量减少蒸汽中携带的细小水滴。中、低压锅炉常用挡板和缝隙挡板作为粗分离元件;中压以上的锅炉除广泛采用多种型式的旋风分离器进行粗分离外,还用百页窗、钢丝网或均汽板等进行进一步分离。锅筒上还装有水位表、阀等监测和保护设施。
为了考核性能和改进设计,锅炉常要经过热平衡试验。直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡,从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。考虑锅炉房的实际效益时,不仅要看锅炉热效率,还要计及锅炉辅机所消耗的能量。
单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时,按化学反应计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧,实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失,但排烟热损失会增大,还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术,争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。
锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质,未经净化时其排放指标可达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。
烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离,在较高容量下常采用离心力分离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏—水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰,除尘效率很高还能吸收气态污染物。
二十世纪50年代以来,人们努力发展灰渣综合利用,化害为利。如用灰渣制造水泥、砖和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又从粉煤灰中提取空心珠,作为耐火保温等材料。
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