鍋爐的基本原理

下面是鍋爐的原理模型圖，模型包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道排成的管簇，由上聯(lián)箱、下聯(lián)箱連成一體；上聯(lián)箱通過汽水引入管連通汽包，汽包再通過下降管連到下聯(lián)箱；上升管管簇、汽包、下降管構(gòu)成了一個環(huán)路。上升管管簇在爐膛內(nèi)，汽包與下降管在爐體外面。

鍋爐基本原理

 把水注入汽包，水便灌滿上升管管簇與下降管，把水位控制在靠近汽包中部的位置。當高溫燃氣通過管簇外部時，管簇內(nèi)的水被加熱成汽水混合物。由于下降管中的水未受到加熱，管簇內(nèi)的汽水混合物密度比下降管中的水小，在下聯(lián)箱形成壓力差，推動上升管內(nèi)的汽水混合物進入汽包，下降管中的水進入上升管，形成自然循環(huán)。

汽包原理圖

上圖是汽包（也稱鍋筒）結(jié)構(gòu)示意圖, 汽包是水受熱、蒸發(fā)、過熱的重要樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)。上升管內(nèi)的汽水混合物進入汽包后，通過汽水分離器分離成飽和蒸汽與水，飽和蒸汽通過汽包上方蒸汽出口輸出；分離出的水與給水管注入的水再進入下降管。


用來產(chǎn)生飽和蒸汽的上升管管簇稱為蒸發(fā)器，電廠鍋爐還有省煤器與過熱器，它們都由管簇組成。進汽包的水先在省煤器加熱，再通過汽包、下降管進入蒸發(fā)器，可以提高蒸發(fā)器的效率與鍋爐的效率。蒸發(fā)器生成的飽和蒸汽經(jīng)汽包輸出，再進入過熱器加熱成過熱蒸汽，用過熱蒸汽推動蒸汽輪機運轉(zhuǎn)能保證系統(tǒng)的高效與安全。

鍋爐組成原理

余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)與流程

從燃氣輪機排出的氣體溫度高達攝氏600度，仍然具備很高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電，可使發(fā)電容量與聯(lián)合循環(huán)機組的熱效率相對增高50%左右。這個靠燃氣輪機排出氣體的余熱來產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為余熱鍋爐。

從外觀上看鍋爐主要有進口煙道、爐體、汽包、煙囪組成。爐體內(nèi)有密集的管道，給水泵將要加熱的水壓進這些管道，燃氣輪機排出的高溫氣體將管道內(nèi)的水加熱成高壓蒸汽，下面就是余熱鍋爐的外觀圖（進口煙道為剖面）。

余熱鍋爐

余熱鍋爐結(jié)構(gòu)

余熱鍋爐本體采用模塊化結(jié)構(gòu)，以方便運輸、安裝。模塊由管簇組成,是幾十根管子組成的蛇形管組件, 模塊兩端有上聯(lián)箱與下聯(lián)箱，是鍋爐的受熱部件，水在模塊內(nèi)被外部的高溫氣體加熱。

鍋爐模塊

為了更好的傳遞熱量，在管道外表焊上鰭片（也稱肋片）來增大管道的傳熱面積，下圖展示的是一小段焊有鰭片的管道。

焊有鰭片的管道

打開鍋爐的側(cè)壁，可看到內(nèi)部裝有多個模塊，實際鍋爐有近20個模塊，其中多數(shù)是蒸發(fā)器、省煤器、過熱器三類模塊，除此還有再熱器模塊。

余熱鍋爐剖面

 余熱鍋爐汽水流程

大型燃機電廠采用三壓再熱循環(huán)余熱鍋爐，汽水系統(tǒng)主要由低壓、中壓、高壓三部分組成，可同時產(chǎn)生低壓過熱蒸汽、中壓過熱蒸汽、高壓過熱蒸汽，分別驅(qū)動低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機，可充分的把燃氣的熱能轉(zhuǎn)換成機械功。     

低壓部分由低壓省煤器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、低壓過熱器組成。從凝結(jié)水泵來的冷水，通過低壓省煤器預熱后輸入低壓汽包，汽包下面連接著蒸發(fā)器，水在低壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到低壓汽包。飽和蒸汽從低壓汽包輸出再通過低壓過熱器加熱，產(chǎn)生低壓過熱蒸汽，用來驅(qū)動低壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。

余熱鍋爐汽水流程

中壓部分由中壓省煤器、中壓汽包、中壓蒸發(fā)器、中壓過熱器、再熱器組成。通過低壓汽包出來的水由中壓給水泵注入中壓省煤器繼續(xù)加熱，然后進入中壓汽包，在中壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到中壓汽包。從中壓汽包輸出的飽和蒸汽通過中壓過熱器加熱，然后再與高壓汽輪機排出來的蒸汽混合，一同經(jīng)過再熱器加熱，產(chǎn)生中壓再熱蒸汽，用來驅(qū)動中壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。

高壓部分由高壓省煤器、高壓汽包、高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器組成。通過低壓汽包出來的水由高壓給水泵注入高壓省煤器加熱，然后進入高壓汽包，在高壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到高壓汽包。從高壓汽包輸出的飽和蒸汽通過高壓過熱器加熱，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽，用來驅(qū)動高壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。

余熱鍋爐

從燃氣輪機排出的氣體溫度高達攝氏600度，仍然具備很高的能量，用這些氣體的熱量來產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為余熱鍋爐。

余熱鍋爐主要有進口煙道、爐體、汽包、煙囪組成。在爐體內(nèi)有密集的管道，給水泵將要加熱的水壓進這些管道，燃氣輪機排出的高溫氣體將管道內(nèi)的水加熱成高壓蒸汽。大型余熱鍋爐有低壓、中壓、高壓三部分，可同時產(chǎn)生低壓過熱蒸汽、中壓過熱蒸汽、高壓過熱蒸汽，分別驅(qū)動低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機，一起帶動發(fā)電機發(fā)電，可大大增加燃氣輪機發(fā)電廠的發(fā)電量。

大型余熱鍋爐與燃煤電廠鍋爐原理與組成基本相同，主要少了燃料運輸粉碎與燃燒系統(tǒng)。


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