「涨知识」锅炉类型分类你知道有这些吗？

锅炉（Boiler）是指利用燃料的燃烧热能或其他热能加热给水（或其他工质）以生产规定参数和品质的蒸汽、热水（或其他工质、或其他工质蒸汽）的机械设备。用以发电的锅炉称电站锅炉或电厂锅炉，又泛称为蒸汽发生器（SteamGenerator）。锅“锅”指的是工质流经的各个受热面，一般包括省煤器、水冷壁、过热器及再热器等以及通流分离器件如联箱、汽包（汽水分离器）等；炉“炉”一般指的是燃料的燃烧场所以及烟气通道，如炉膛、水平烟道及尾部烟道等。循环方式分类锅炉按照循环方式可分为自然循环锅炉、控制循环锅炉和直流锅炉。自然循环锅炉给水经给水泵升压后进入省煤器，受热后进入蒸发系统。蒸发系统包括汽包、不受热的下降管、受热的水冷壁以及相应的联箱等。当给水在水冷壁中受热时，部分水会变为蒸汽，所以水冷壁中的工质为汽水混合物，而在不受热的下降管中工质则全部为水。由于水的密度要大于汽水混合物的密度，所以在下降管和水冷壁之间就会产生压力差，在这种压力差的推动下，给水和汽水混合物在蒸发系统中循环流动。这种循环流动是由于水冷壁的受热而形成，没有借助其他的能量消耗，所以称为自然循环。在自然循环中，每千克水每循环一次只有一部分转变为蒸汽，或者说每千克水要循环几次才能完全汽化，循环水量大于生成的蒸汽量。单位时间内的循环水量同生成蒸汽量之比称为循环倍率。自然循环锅炉的循环倍率约为4～30。控制循环锅炉在循环回路中加装循环水泵，就可以增加工质的流动推动力，形成控制循环锅炉。在控制循环锅炉中，循环流动压头要比自然循环时增强很多，可以比较自由地布置水冷壁蒸发面，蒸发面可以垂直布置也可以水平布置，其中的汽水混合物即可以向上也可以向下流动，所以可以更好地适应锅炉结构的要求。控制循环锅炉的循环倍率约为3～10。自然循环锅炉和控制循环锅炉的共同特点是都有汽包。汽包将省煤器、蒸发部分和过热器分隔开，并使蒸发部分形成密闭的循环回路。汽包内的大容积能保证汽和水的良好分离。但是汽包锅炉只适用于临界压力以下的锅炉。直流锅炉直流锅炉没有汽包，工质一次通过蒸发部分，即循环倍率为1。直流锅炉的另一特点是在省煤器、蒸发部分和过热器之间没有固定不变的分界点，水在受热蒸发面中全部转变为蒸汽，沿工质整个行程的流动阻力均由给水泵来克服。如果在直流锅炉的启动回路中加入循环泵，则可以形成复合循环锅炉。即在低负荷或者本生负荷以下运行时，由于经过蒸发面的工质不能全部转变为蒸汽，所以在锅炉的汽水分离器中会有饱和水分离出来，分离出来的水经过循环泵再输送至省煤器的入口，这时流经蒸发部分的工质流量超过流出的蒸汽量，即循环倍率大于1。当锅炉负荷超过本生点以上或在高负荷运行时，由蒸发部分出来的是微过热蒸汽，这时循环泵停运，锅炉按照纯直流方式工作。蒸汽参数分类低压锅炉出口蒸汽压力≤2.45MPa?中压锅炉出口蒸汽压力2.94～4.90MPa?高压锅炉出口蒸汽压力7.8～10.8MPa?超高压锅炉出口蒸汽压力11.8～14.7MPa?亚临界压力锅炉出口蒸汽压力15.7～19.6MPa?超临界压力锅炉出口蒸汽压力>22.1MPa?超超临界压力锅炉出口蒸汽压力>27MPa燃烧方式分类锅炉按燃烧方式可分为层式燃烧锅炉、悬浮燃烧锅炉、旋风燃烧锅炉和循环流化床锅炉。其中悬浮燃烧锅炉常见的火焰型式有切向、墙式及对冲、U型、W型等数种。切向燃烧切向燃烧是煤粉气流从布置在炉膛四角（六角，八角）的直流式燃烧器引入炉膛进行燃烧的方式。一般一、二次风口常为间隔布置，各风口的几何中心线都分别与中央的一个或几个假想圆相切。切向燃烧的特点是靠各角来的风粉混合物协同动作，在炉内形成一个强旋流火球燃烧。煤粉的着火和切向燃烧方式要求炉膛截面接近正方形，这时会和尾部竖井中的烟气速度的选择发生矛盾。煤粉着火和燃烧稳定性是靠点火三角区和上游邻角过来的高温火焰的对流传热支持。火焰的形状不仅与燃烧器布置、参数有关，还与炉膛形状及假想切圆直径有关。假想切圆直径大，有利于着火稳定性，但容易使煤粉气流刷墙造成炉壁结渣；切圆直径小，有助于减轻结渣，但邻角点燃作用延迟。切向燃烧炉内旋转的火炬有利于煤粉的燃尽；但是炉膛出口的残余旋流易引起烟温偏差、流量偏差，对过热器、再热器管工作不利。对冲燃烧方式将一定数量的旋流燃烧器布置在两面相对的炉墙上，形成对冲火焰的燃烧方式。旋流式燃烧器主要靠自身形成的回流卷吸燃烧室内高温烟气来加热点燃煤粉，因此形成基本独立的火炬。对冲布置的火炬在燃烧室中心相遇对冲，然后转弯向上。与燃烧器前墙布置相比，前后墙对冲布置时，炉内火焰充满情况较好，火焰在炉膛中部对冲，有利于增强扰动。旋流式燃烧器前后墙对冲布置和直流式燃烧器切向布置相比，其主要优点是上部炉膛宽度方向上的烟气温度和速度分布比较均匀，使过热蒸汽温度偏差较小，并可降低整个过热器和再热器的金属最高点温度。另外，墙式对冲燃烧方式以烟气挡板改变流经低温过热器及低温再热器的烟气量，从而调节再热汽温度。这种调节方式较四角燃烧炉多以摆动燃烧器在垂直方向角度的方式要有效，运行中再热器可不投减温水，使循环热效率不会因喷入减温水而降低。近几年投运的墙式燃烧大型锅炉燃用神府东胜等煤时出现了结渣问题，其中炉膛容积最大的锅炉防渣性能较差，说明并非仅强调较低的容积及截面热负荷即可有效缓解炉内结渣。旋流燃烧器的类型、结构，燃烧器的布置可能起着相当重要作用。因此，对对冲燃烧方式，旋流燃烧器的选型是重要的，同时还要控制单支燃烧器的功率，以及燃烧器区壁面热负荷。W型火焰燃烧方式将直流或弱旋流式燃烧器布置在燃烧室前后墙炉拱上，使火焰开始向下，再折回向上，在炉内形成W状火焰的燃烧方式。W型火焰燃烧方式由于炉膛温度水平高，NOx生成量高。为了提高着火稳定性，减少NOx生成量，新设计的锅炉常将部分二次风分别由前后墙引入，并用垂直下行一、二次风动量与近似水平对冲的部分二次风和（或）三次风的动量比来调节W火焰的形状。根据燃用煤质的不同，W形火焰燃烧室四周敷设适量的卫燃带，用以提高火焰温度和燃尽度。W型火焰燃烧方式相对于前几种燃烧方式而言，下炉膛的截面积偏大，且四周敷设卫燃带，可使煤粉火焰具有较高温度，而又不易冲墙，减少结渣的危险；但是，由于炉膛截面积大，形状复杂，锅炉本体造价大致要增加15％-25％。另外，形成和控制W型火焰使充满整个炉膛，要求成熟的设计经验和较高的运行水平。W型火焰燃烧方式对难燃的贫煤及无烟煤在燃烧稳定性上优于四角和墙式燃烧方式。锅炉型式分类锅炉按其燃烧室、对流烟道间的相互布置方式又可分为Π型（倒U型）、塔型、半塔型（改良型）、T型、箱型、Γ型（倒L型）、U型等多种型式。Π型锅炉Π型锅炉布置主要优点是简单、紧凑；排烟口在下方，故引、送风机及除尘器等设备均可布置在地面；锅炉构架较低，可采用钢筋混凝土结构；尾部烟道中烟气下行，便于清灰，且有自生吹灰作用；各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热；尾部受热面检修也比较方便。主要缺点是：烟气从燃烧室进入对流烟道要转弯，使烟气的速度场、温度场以及飞灰浓度分布不均匀，容易引起受热面的局部磨损，而且影响传热；由于其燃烧室高度与尾部烟道高度要求近似相等，故尾部受热面布置较困难，当燃用低热值、高灰分、高水分的褐煤或其他劣质燃煤时，就会出现“布置危机”，占地也较大。塔式锅炉塔式锅炉即单烟道锅炉，其对流受热面全部布置在燃烧室上方的烟道里，笔直向上发展。由于它取消了转向室，使烟气在对流受热面中不改变流动方向，又消除了燃烧室高度和尾部烟道高度不相称的布置矛盾，所以它是燃烧褐煤或多灰分烟、贫煤锅炉的最佳炉型，此外锅炉烟道有自生通风作用，烟气阻力有所降低。其缺点是：空气预热器、引风机、除尘器等设备位于锅炉顶部，这将使锅炉钢架承受荷载加重，结构复杂，金属耗量大，造价高，设备安装和检修难度加大。所以现代大型锅炉均采用改良型塔式布置。这种布置型式只是将原塔式布置作少许变动，即把空气预热器、引风机及除尘器等分层低位布置在燃烧室后部。用垂直烟道连通上部的省煤器和下部的空气预热器，而引风机和除尘器则布置在炉后地面上。这两种统称为塔式锅炉。塔式布置常用于亚临界及以上压力的低循环倍率锅炉和直流锅炉。对自然循环汽包炉或控制循环汽包炉，因其汽包笨重，给塔式布置带来极大困难，故仅用于较小容量、较低参数锅炉，目前所见到的国内、外最大容量为1000MW级机组。T型锅炉T型锅炉可解决Π型锅炉和塔式锅炉尾部受热面布置的危机，减少了尾部烟道的深度和过渡烟道的高度。但该炉型比Π型炉占地更大，管道连接复杂，金属耗量也大，故只有当燃烧劣质煤，需要布置很多对流受热面时或当塔式锅炉的容量受到限制（≥1000MW机组）时才考虑采用。箱式锅炉多用于燃油或燃气。其燃烧室上方水平布置了过热器、再热器和省煤器，既保证了布置的紧凑性，又为锅炉的快速维修创造了条件，且易于疏水、可缩短启动时间、热膨胀性能也良好。但制造工艺要术严格。Γ型锅炉与Π型锅炉很相近，只是取消了水平烟道，尾部前墙和水冷壁的后墙合用。使包墙管简化和锅炉深度减少，从而节省钢材，但尾部受热面检修困难。