2.1汽包

2.1.1汽包內(nèi)部設(shè)備的一次分離元件為￠315的切向?qū)Я魇叫L(fēng)分離器，共108只，二次分離元件為立式百葉窗分離器。汽包的下半部采用內(nèi)夾套結(jié)構(gòu)，即在汽包下部裝設(shè)了與旋風(fēng)分離器入口連通箱相連的密封夾層，夾層內(nèi)充滿了流動的汽水混合物。夾層將省煤器給水、爐水與汽包內(nèi)壁隔開，使汽包殼體上、下壁溫盡量保持一致。為避免夾層內(nèi)水層局部停滯，后部連通箱的汽水混合物中有一部分流向前部連通箱，使夾層內(nèi)汽水混合物處于流動狀態(tài)。汽包頂部設(shè)有均汽孔板，此外，部分給水直接引到集中下降管內(nèi)與鍋水混合，增加集中下降管內(nèi)循環(huán)水欠焓或過冷度。頂部百葉窗共104只，分前后兩排對稱布置，并與水平呈5°鳥翼狀傾斜，使少量分離出來的水自中間腹部流入疏水管引向水空間。

2.1.2汽包封頭兩端各設(shè)有一套無盲區(qū)雙色水位計及一套電接點水位計，汽包上共設(shè)有三套單室平衡容器和一套滿水位單室平衡容器，供熱保護(hù)、給水調(diào)節(jié)用；汽包上設(shè)有壓力訊號接頭供壓力報警、燃燒調(diào)整等使用。此外還設(shè)有連續(xù)排污、事故放水、加藥、充氮、壓力表等附件。為保證鍋爐的安全運行，在汽包上面還裝設(shè)了三只彈簧式安全閥。

2.1.3旋風(fēng)分離器由筒體、引入管、頂帽、溢流環(huán)、筒底導(dǎo)葉和底板等部件組成。旋風(fēng)分離器是一種分離效果很好的汽水分離設(shè)備。其工作原理及工作過程是：較高流速的汽水混合物經(jīng)引入管切向進(jìn)入筒體而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，在離心力的作用下，將水滴拋向筒壁，使汽水初步分離。分離出來的水通過筒底四周導(dǎo)葉，流入汽包水容積中。飽和蒸汽在筒體內(nèi)向上運動，進(jìn)入頂帽的波形板間隙中曲折流動，在離心力和慣性力的作用下，小水滴被拋到波形板上，在附著力作用下形成水膜下流，經(jīng)筒壁流入汽包水容積，使汽水進(jìn)一步分離，而飽和蒸汽從頂帽上方或四周進(jìn)入汽包蒸汽空間。

2.1.4汽包波形板（百葉窗）分離器的結(jié)構(gòu)及工作原理：汽包內(nèi)旋風(fēng)分離器筒體頂部配置有百葉窗（波形板）分離器。百葉窗分離器由許多平行的波浪形薄鋼板組成，相鄰兩塊波形板之間的距離為l0mm，并用2-3 mm厚的鋼板邊框固定。其工作原理是：經(jīng)過粗分離的蒸汽進(jìn)入百葉窗分離器后，在波形板之間曲折流動。蒸汽中的小水滴，在離心力、慣性力和重力作用下拋到板壁上；在附著力的作用下，使水滴黏附在波形板上形成水膜。水膜在重力作用下向下流入汽包水容積，使汽水得到進(jìn)一步分離。由于利用附著力分離蒸汽中細(xì)小水滴的效果好，所以百葉窗分離器被廣泛地用來作為細(xì)分離設(shè)備。

2.1.5汽包作用

2.1.5.1汽包是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的連接樞紐，同時作為一個平衡器，保持水冷壁中汽水混合物流動所需壓頭；

2.1.5.2容有一定數(shù)量的水和汽，加之汽包本身質(zhì)量很大，因此有相當(dāng)?shù)男顭崃浚阱仩t工況變化是，能起緩沖穩(wěn)定汽壓的作用；

2.1.5.3裝設(shè)汽水分離和凈化裝置，保證飽和蒸汽的品質(zhì)；

2.1.5.4裝設(shè)測量表計和安全附件，如壓力表、水位計、安全閥等。

汽包鍋爐的主要優(yōu)點：

（1）由于汽包內(nèi)儲有大量的水，有較大的儲熱能力，能緩沖負(fù)荷變化時引起的汽壓變化；

（2）汽包爐由于有固定的水、汽和過熱汽分界線，故負(fù)荷變化時引起過熱汽溫變化?。?/p>

（3）由于汽包內(nèi)具有蒸汽清洗裝置，故對給水品質(zhì)要求低。

汽包鍋爐主要缺點：

（1）金屬耗量大；（2）對調(diào)節(jié)反應(yīng)滯后；（3）只能用在臨界壓力以下的工作壓力。

直流鍋爐的主要優(yōu)點：

（1）金屬耗量小；（2）啟停時間短，調(diào)節(jié)靈敏；（3）不受壓力限制，既可用于亞臨界壓力鍋爐，也可用于超臨界壓力鍋爐。

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直流鍋爐的工作原理

1. 直流鍋爐依靠給水泵的壓頭將鍋爐給水一次通過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面而變成過熱蒸汽。直流鍋爐的工作原理如圖1-1所示。

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2. 在直流鍋爐蒸發(fā)受熱面中由于工質(zhì)的流動不是依靠汽水密度差來推動，而是通過給水泵壓頭來實現(xiàn)，工質(zhì)一次通過各受熱面，蒸發(fā)量D等于給水量G，故可認(rèn)為直流鍋爐的循環(huán)倍率K=G/D=l 。

3. 直流鍋爐沒有汽包，在水的加熱受熱面和蒸發(fā)受熱面間及蒸發(fā)受熱面和過熱受熱面間無固定的分界點，在工況變化時各受熱面長度會發(fā)生變化。

4.當(dāng)壓力等于或超過臨界壓力時（臨界點壓力為22.115Mpa,臨界點溫度為374.15℃），由于蒸汽的密度與水的密度一樣，汽水不能靠密度差進(jìn)行自然循環(huán)，只能采用直流鍋爐。

直流鍋爐的主要缺點：

（1）對給水品質(zhì)要求高；（2）給水泵電耗量大；（3）對自動控制系統(tǒng)要求高；（4）必須配備專用的啟動旁路。

直流鍋爐的特點：

水的臨界點22.15MPa、374.15℃，大于這個壓力，超臨界機(jī)組。蒸汽壓力超過27MPa，超超臨界火電機(jī)組。由于超臨界壓力下無法維持自然循環(huán)即不能采用汽包鍋爐，直流鍋爐成為唯一型式。超臨界機(jī)組不僅煤耗大大降低，污染物排污量也相應(yīng)減少，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。超臨界機(jī)組與亞臨界汽包鍋爐結(jié)構(gòu)和工藝過程有著顯著不同，其特點：

1、超臨界直流爐沒有汽包環(huán)節(jié)，給水經(jīng)加熱、蒸發(fā)和變成過熱蒸汽時一次性連續(xù)完成，隨著運行工況不同，鍋爐將運行在亞臨界或超臨界壓力下，蒸發(fā)點會自發(fā)的在一個或多個加熱區(qū)段內(nèi)移動，汽水之間沒有一個明確的分界點。這要求更為嚴(yán)格保持各種比值的關(guān)系（如給水量/蒸汽量、燃料量/給水量及噴水量/給水量等）。對直流鍋爐來說，熱水段、蒸發(fā)段和過熱段受熱面之間是沒有固定界限的。這是直流爐的運行特性與汽包爐有較大區(qū)別的基本原因。

2、由于沒有儲能作用的汽包環(huán)節(jié)，鍋爐的蓄能顯著減小，負(fù)荷調(diào)節(jié)的靈敏性好，可實現(xiàn)快速啟停和調(diào)節(jié)負(fù)荷，適合變壓運行。但汽壓對負(fù)荷變動反映靈敏，變負(fù)荷性能差，汽壓維持比較困難。

3、直流爐由于汽水是一次完成，因而不象汽包爐那樣。汽包在運行中除作為汽水分離器外，還作為煤水比失調(diào)的緩沖器。當(dāng)煤水比失去平衡時，利用汽包中的存水和空間容積暫時維持鍋爐的工質(zhì)平衡關(guān)系，以保持各斷受熱面積不變。

直流爐的運行特性

動態(tài)特性指給水量、燃料量、功率（調(diào)門開度）變化而其他條件不變情況下蒸汽流量、汽溫、汽壓的變化。

1．給水量

給水量擾動時，在其他條件不變的情況下，給水量增加。由于壁面熱負(fù)荷未變化，故熱水段都要延長，蒸汽流量逐漸增大到擾動后的給水流量。過渡過程中，由于蒸汽流量小于給水流量，所以工質(zhì)貯存量不斷增加。隨著蒸汽流量的逐漸增大和過熱段的減小，出口過熱汽溫漸漸降低，但在汽溫降低時金屬放出貯熱，對汽溫變化有一定的減緩作用。汽壓則隨著蒸汽流量的增大而逐漸升高。值得一提的是，雖然蒸汽流量增加，但由于燃料量并未增加，故穩(wěn)定后工質(zhì)的總吸熱量并未變化，只是單位工質(zhì)吸熱量減?。ǔ隹谄麥亟档停┒?。

當(dāng)給水量擾動時，蒸發(fā)量、汽溫和汽壓的變化都存在時滯。這是因為自擾動開始，給水自入口流動到原熱水段末端時需要一定的時間，因而蒸發(fā)量產(chǎn)生時滯，蒸發(fā)量時滯又引起汽壓和汽溫的時滯。

2. 燃料量

燃料量擾動時，在其他條件不變的情況下，燃料量增加，蒸發(fā)量在短暫延遲后先上升，后下降，最后穩(wěn)定下來與給水量保持平衡。其原因是，在變化之初，由于熱負(fù)荷立即變化，熱水段逐步縮短；蒸發(fā)段將蒸發(fā)出更多的飽和蒸汽，使過熱蒸汽流量增大，其長度也逐步縮短，當(dāng)蒸發(fā)段和熱水段的長度減少到使過熱蒸汽流量重新與給水量相等時，即不再變化。在這段時間內(nèi)，由于蒸發(fā)量始終大于給水量，鍋爐內(nèi)部的工質(zhì)儲存量不斷減少（一部分水容積漸漸為蒸汽容積所取代）。

燃料量增加，過熱段加長，過熱汽溫升高，已如前述。但在過渡過程的初始階段，由于蒸發(fā)量與燃燒放熱量近乎按比例變化，再加以管壁金屬貯熱所起的延緩作用，所以過熱汽溫要經(jīng)過一定時滯后才逐漸變化。如果燃料量增加的速度和幅度都很急劇，有可能使鍋爐瞬間排出大量蒸汽。在這種情況下，汽溫將首先下降，然后再逐漸上升。

蒸汽壓力在短暫延遲后逐漸上升，最后穩(wěn)定在較高的水平。最初的上升是由于蒸發(fā)量的增大，隨后保持較高的數(shù)值是由于汽溫的升高（汽輪機(jī)調(diào)速閥開度未變）。

3．功率（調(diào)門開度）

這里功率擾動是指主汽調(diào)門動作取用部分蒸汽，增加汽輪機(jī)功率，而燃料量、給水量不變化的情況，若調(diào)速汽門突然開大，蒸汽流量立即增加，汽壓下降。汽壓沒有像蒸汽流量那樣急劇變化。這是由于當(dāng)汽壓下降時，飽和溫度下降，鍋爐工質(zhì)“閃蒸”、金屬釋放貯熱，產(chǎn)生附加蒸發(fā)量，抑制汽壓下降。隨后，蒸汽流量因汽壓降低而逐漸減少，最終與給水量相等，保持平衡，同時汽壓降低速度也趨緩，最后達(dá)到一穩(wěn)定值。

直流爐運行參數(shù)調(diào)節(jié)

1、直流鍋爐汽壓控制

機(jī)組負(fù)荷增加時，汽機(jī)調(diào)門開大，蒸汽流量立即增加，使得汽輪機(jī)功率也同樣立即增加。由于鍋爐給水流量和燃燒率還未變化，蒸汽流量和汽輪機(jī)功率的暫時增加是由于蒸汽壓力下降而使鍋爐放出蓄熱引起。由于直流鍋爐蓄熱能力小，壓力下降的速度大一些。穩(wěn)定后汽壓維持在偏低的數(shù)值，這是需要增加給水量和燃料量來維持主汽壓力的下降，保持汽機(jī)的調(diào)門開度不能波動太大。

2、直流鍋爐汽溫控制

汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)給煤量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。由于沒有固定的汽水分界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過熱段長度發(fā)生變化，汽溫隨著發(fā)生變化，汽溫調(diào)節(jié)比較困難。

?過熱汽溫控制。過熱蒸汽溫度是由煤/水比和兩級噴水減溫來控制。取自過熱器的減溫水取自高加出口和省煤器的出口聯(lián)箱，每級減溫器噴水量為該負(fù)荷下的3%主蒸汽流量。系統(tǒng)在35%～100%BMCR負(fù)荷范圍內(nèi)維持出口汽溫在569±5℃。在20%BMCR負(fù)荷以下不允許投噴水。如果噴水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉超過10秒之后且過熱汽溫低于控制的目標(biāo)值，則應(yīng)關(guān)閉每個隔離閥。

?再熱汽溫控制?；瑝哼\行時，在50%～100%BMCR負(fù)荷之間，再熱器出口蒸汽溫度控制在569±5℃。正常運行期間，再熱蒸汽溫度由布置在尾部煙道中的煙氣擋板控制。兩個煙道的擋板以相反的方向動作。煙氣擋板的連桿有一個執(zhí)行器，可調(diào)節(jié)滿行程限制值，使之在關(guān)閉位置下至少有20%的煙氣量通過。再熱汽溫偏低時，再熱器煙道擋板向全開位置調(diào)整，以減小再熱器煙道阻力，增加通過再熱器煙道煙氣量，提高再熱汽溫。在負(fù)荷低于約85%時再熱器擋板全開。過熱器煙道擋板向關(guān)閉位置調(diào)整可增大過熱器煙道阻力，這樣將增加通過再熱器對流受熱面的煙氣量以提高再熱器出口汽溫。（過再熱器煙氣擋板正常運行時兩個開度之和必須大于120）

煙氣擋板系統(tǒng)的響應(yīng)有一定的滯后性，在瞬變狀態(tài)時，可以投布置在冷再管道上的事故減溫器。

1、水煤比

水煤比越高，主汽溫越低；反之，主汽溫越高

2、給水溫度

給水溫度低時（如高加切除），燃料量不變時，主汽溫度會下降，負(fù)荷也會下降

3、過量空氣系數(shù)

過量空氣系數(shù)大時，由于爐膛吸熱為輻射型吸熱，溫度對其影響較大，所以過多的冷風(fēng)進(jìn)入爐膛導(dǎo)致爐膛吸熱量減小，造成過熱器進(jìn)口溫度降低；反之，過熱汽溫增高

4、火焰中心高度

火焰中心高度上移時，導(dǎo)致爐膛吸熱量減小，造成過熱器進(jìn)口溫度降低；反之，過熱汽溫增高

5、受熱面結(jié)渣

水冷壁受熱面結(jié)渣，主汽溫有所下降；過熱器受熱面結(jié)渣，主汽溫明顯下降

3、直流鍋爐燃燒控制

燃燒器區(qū)域的過量空氣系數(shù)是隨鍋爐負(fù)荷變化的，并受投運磨煤機(jī)數(shù)量的影響。燃燒器區(qū)域的風(fēng)量是指經(jīng)過燃燒器進(jìn)入鍋爐的風(fēng)量，包括運行燃燒器的一次風(fēng)，二次風(fēng)，未運行燃燒器的漏風(fēng)/冷卻風(fēng)和所有燃燒器的中心風(fēng)。停運燃燒器的漏風(fēng)量是由二次風(fēng)擋板最小位置決定的，并隨著該負(fù)荷下熱二次風(fēng)道與爐膛負(fù)壓之間的壓差而變化。根據(jù)氧量信號操縱燃燒器風(fēng)室風(fēng)量和燃燼風(fēng)量兩者的比例，使燃燼風(fēng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)趨勢最小。

4、直流鍋爐給水控制

鍋爐給水系統(tǒng)配置了一臺30%容量的電動泵和兩臺50%容量的汽動泵。在低負(fù)荷和啟動時，用電動給水泵或氣泵前置泵進(jìn)行鍋爐啟動上水，用給水旁路控制閥調(diào)整給水流量。一旦該閥開啟大于75%，應(yīng)將旁路切至給水主路運行。兩臺汽動泵運行時，一臺泵甩負(fù)荷，負(fù)荷降低至50%以下，燃燒率、減溫水量相應(yīng)的降低，此時給水量應(yīng)等于送出的蒸汽流量。?

低負(fù)荷運行時，給水流量和壓力降低，受熱面入口的工質(zhì)欠焓增大，容易發(fā)生水動力不穩(wěn)定。由于給水流量降低，水冷壁流量分配不均勻性增大；壓力降低，汽水比容變化增大；工質(zhì)欠焓增大，會使蒸發(fā)段和省煤段的阻力比值發(fā)生變化。

直流鍋爐與汽包爐在加減負(fù)荷和溫度調(diào)節(jié)過程時，有什么區(qū)別？

直流爐與汽包爐的負(fù)荷增減時，燃料與給水量都要隨之增減。但是，由于汽包水容積的作用，汽包爐在調(diào)節(jié)過程中不需要嚴(yán)格保持給水與燃料量的固定比例。當(dāng)給水與燃料只有一個變化時，只能引起鍋爐出力或汽包水位的變化，而對過熱氣溫的影響不大。這是因為汽包爐的過熱器受熱面是固定的，過熱器入口處蒸汽參數(shù)（飽和蒸汽）變化不大。

在直流爐中，負(fù)荷變化時，應(yīng)同時變更給水和燃料量，并嚴(yán)格保持其固定比例，否則給水或燃料量的單獨變化、或給水與燃料量不按比例的同時變化都會導(dǎo)致過熱氣溫的大幅度變化。這是因為直流爐的加熱、蒸發(fā)、和過熱三段的分界點有了移動，即三段受熱面面積發(fā)生變化，因而必然會引起過熱氣溫變化。

所以，嚴(yán)格保持燃料量與給水量的固定比例是直流鍋爐與汽包爐在調(diào)節(jié)上最根本的區(qū)別。

另汽壓的調(diào)節(jié)（即鍋爐產(chǎn)汽量）：對于汽包爐，由于汽包有一定的儲水容積，故其給水與汽壓沒有直接關(guān)系，而給水量按水位變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。但對于直流爐，其產(chǎn)汽量直接由給水量來定，因而燃料量的變化不能引起鍋爐出力的變化，只有變動給水量才會引起鍋爐蒸發(fā)量的變化。顯然，當(dāng)調(diào)節(jié)給水以保持壓力穩(wěn)定時，必然引起過熱汽溫的變化，因而在調(diào)壓過程中，必須校正過熱汽溫。也就是說：給水調(diào)壓、燃料配合給水調(diào)溫，抓住中間點，噴水微調(diào)，這是直流鍋爐運行調(diào)節(jié)的基本原則。