余热锅炉培训讲义

④、根据工厂水质情况，有针对性对冷却水进行外排 或置换，确保循环水浓缩倍数不超过3.5；
⑤、利用停机为机会，对冷却塔喷嘴、分离器、填料 及凝汽器内部进行清理；
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三、余热发电系统典型故障分析处理
二、汽轮机油系统故障分析 机组在调试和运行过程中，部分子公司油系统安全油
压、OPC、AST、控制油压、润滑油压都出现过偏低或 无法建立等情况，导致机组无法挂闸或主汽门不能完 全打开、高调门动作缓慢等现象。现对油系统故障进 行综合分析如下：
致管道振动加剧，汽轮机入口主蒸汽温度下降，严重 时可导致汽轮机发生水击现象，使高温下工作的蒸汽 室、汽缸、转子等金属件骤然冷却，而产生很大的热 应力和热变形，导致汽缸发生拱背变形，产生裂纹， 并能使汽缸法栏结合面漏汽，胀差负值增大，汽轮机 动静部分发生碰摩损伤；转子发生大轴弯曲，同样也 使动静部分发生碰摩，这些都将引起机组发生强烈振 动。
D.利用窑头窑尾的废弃温度，进行纯低温余热发 电，AQC、SP锅炉烟气自上而下通过锅炉换 热管道进行换热，PH锅炉从左到右通过锅炉 换热管道进行换热。
7
一、余热发电概况
余热发电技术发展：
海螺集团是国内水泥纯低温余热发电最早应用者，在1998年3 月，宁国水泥厂4000t/d纯低温余热发电系统正式并网发电，那 时余热发电在水泥行业中占席不多。 在2005年以后，余热发电在水泥行业中遍地开花。到目前为止， 有水泥生产线的，基本都配套余热发电，截止2012年初，安徽 海螺集团川崎工程公司水泥余热发电已推广160多套机组，规模 达到1930兆瓦，涉及国内外水泥企业集团，235条水泥熟料生产 线，年发电量约146亿千瓦时，按照火力发电同口径计算，年节 约518万吨标准煤，减排1347万吨二氧化碳。
危机保安器：当汽轮机调速器系统失灵，转速超过 3300r/min，危机保安器不动作，将自动关闭主汽门， 防止汽轮机损坏。

3、烟道吹灰操作对调节的影响
烟道吹灰对汽温的影响比较复 杂，而且吹灰的位置不同，对汽 温的影响也不完全相同，下面将 分区域予以介绍。
01
屏式过热器区域：由于这一受热 面从流程上看接近水冷壁出口，而 且由于吹灰枪的吹灰区域较大，此 处一部分水冷壁受热面也得到了吹 灰，因此，这一区域吹灰对过热汽 温、汽压及负荷的影响类似于炉膛 吹灰。
A
C B
D
AB C
冷凝段——绝热段——蒸发段
①余热回收锅炉，热管的结构与原理
因热管的热力循环是在一 个封 闭的管内实现的, 对外 界环境而言, 热管自高热源 处吸收热量 , 在低温段放出 热量 。热管仅是热量传输 的工具 , 工质侧是热量传输 的载体, 驱动工质循环 的动 力是管两端的温差。
②热管余热锅炉的特点
烟温度降低。由于吹灰会造成炉膛负压波动较大，在 炉膛吹灰采用短吹灰枪， 吹灰过程中应维持较大负压以防止炉膛冒正压。 用于水冷壁受热面的吹灰；
烟道吹灰采用长吹灰枪，用
于过热器和再热器受热面的
吹灰。
03
1、吹灰的作用及对锅炉运行的影响
（4）在吹灰操作中应加 强对吹灰器的巡检工作， 发现有吹灰器故障应进行 登记并联系检修处理；发 现有吹灰器卡在炉膛内及 出现泄漏情况应立即停止 吹灰，并及时联系处理。
2、炉膛吹灰操作及影响
（1）当炉膛进行吹灰时，人员不得在 捞渣机附近逗留，以防大的渣块落下， 使水封水敞开溅出及水封水产生氢爆对 捞渣机附近人员造成伤害。
（2）炉膛进行吹灰前，应检查各项参数稳定 ，在进行大的操作前应停止炉膛吹灰。
（3）炉膛进行吹灰过程中各参数的变化及调节：
汽温：下降
这是因为炉膛水冷壁受热面被吹干净后其 吸热量增加，造成较后面的过、再热器受 热面吸热量变小，因此汽温下降；在炉膛 吹灰的过程中，应根据汽温的下降趋势， 调整减温水量，当减温水量全关后，当汽

余热锅炉主要特性参数

2．节点温差 节点温差也叫窄点温差，是换热过程中蒸发器出 口烟气与被加热的饱和水汽之间的最小温差。 当节点温差减小时，余热锅炉的排气温度会下降， 烟气余热回收量会增大，蒸汽产量和汽轮机输出功 都随之增加，即对应着高的余热锅炉热效率，但平 均传热温差也随之减小，这必将增大余热锅炉的换 热面积。显然，是不允许等于零的，否则，余热锅 炉的换热面积将为无穷大，这是不现实的。 此外，随着余热锅炉换热面积的增大，燃气侧的 流阻损失也将增大，有可能使燃气轮机的功率有所 减小，导致联合循环的热效率有下降的趋势。

燃机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体， 依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟 道由主烟囱排出。沿锅炉宽度方向各受热面模 块均分成三个单元，各受热面模块内的热面组 成见下表
锅炉从入口法兰至尾部总长为50.6 m，宽度约为18m（包括平台宽度）， 高压锅筒中心标高为28.1 m，中压锅筒中心标高为27.71 m，低压锅筒中心标 高为28.275 m，烟囱顶部标高为80m。
蒸发设备

锅炉受热面中用以吸收炉内高温火焰或 烟气的热量来加热水产生饱和蒸汽的受 热面称为蒸发受热面。蒸发受热面及与 它直接相配合工作的设备称为蒸发设备， 蒸发设备组成了锅炉的蒸发系统。
蒸发设备的作用及组成



蒸发设备是锅炉的重要组成 部分，其作用就是吸收燃料 燃烧放出的热量，使水受热 汽化变成饱和蒸汽。 自然循环锅炉的蒸发设备是 由汽包、下降管、水冷壁、 联箱及一些连接管道所组成。 汽包→下降管→下联箱→水 冷壁→上联箱→再回到汽包， 就形成了一个闭合的流动回 路，称为锅炉蒸发设备的水 循环回路。
循环泵的设置
外部耗功 占地面积 钢结构和管道 基础及撑脚 安装所需要设 备 运行维护

8
0.784 ≈0.8
9
0.882 ≈0.9
10 0.98 ≈1
13 1.274 ≈1.3
25 2.45 ≈2.5
39 3.82 ≈3.8
60 5.88 ≈5.9
第五页,共178页，
❖ 3、温度 ❖ 标示物体冷热程度的物理量,称为温度,常用
符号t表示,单位是摄氏度 ℃ ，温度是物体 内所拥有 yōngyǒu 能量的一种体现方式, 温度越高,能量越大，
第六页,共178页，
❖ 第二节锅炉常用名词术语
❖ 1.受热面：从放热介质中吸收热量并传递给 受热接的便面,成为受热面,如锅炉的炉胆、 筒体、管子等，
❖ 2.辐射受热面：主要已辐射换热的方式从放 热介质吸收热量的受热面,一般指炉膛内能 吸收辐射热 与火焰直接接触 的受热面,如水 冷壁管、炉胆等，
❖ 3.对流受热面：主要以对流换热的方式从高 温烟气中吸收热量的受热面,一般是烟气冲 刷的受热面,如烟道 yān dào 、对流管束等，
燃料燃烧的过程 guòchéng
燃料的加热 预热 放出挥发物和形
成焦炭
挥发物着火燃烧
第十三页,共178页，
焦炭燃烧
火焰颜色与火焰温度的关系
火焰颜色
较暗的的深红色 暗红色 红色
亮红色 橙色 黄红色 红色 0 约850 约950 约1100 约1300 约1500
15. 强制 qiángzhì 循环锅炉：除了依靠下降 管中的水与上升管中介质之间重度差之外, 主要靠循环水泵的压头进行锅水循环的锅炉 称为强制 qiángzhì 循环锅炉，
16. 炉膛：进行燃烧和传热的空间称为炉膛，
17. 微正压锅炉：炉膛中烟气压力略高于大气 压 不超过0.005Mpa 的燃烧方式，燃油燃 气锅炉大多采用微正压锅炉，

窑头AQC锅炉
• 窑头AQC余热锅炉采用单锅筒自 然循环方式，露天立式布置在窑 头蓖冷机附近，结构紧凑、占地 小。锅炉整体采用管箱式结构， 自下而上布置有过热器管箱、蒸 发器管箱、省煤器Ⅱ和省煤器Ⅰ 管箱，每层管箱采用并排结构。 这些管箱均通过底座型钢将自身 的重量传到钢架的横梁上。AQC 锅炉受热面全部使用异型换热元 件――螺旋鳍片管。AQC锅炉由 烟气系统、锅炉本体、本体安全 门、一次仪表、给水系统、主蒸 汽系统等组成。
窑尾SP锅炉
• 窑尾SP余热锅炉采用单锅筒自然循环方式， 露天立式布置在窑尾高温风机附近，结构 紧凑、占地小。烟气从上向下分别横向冲 刷过热器、多级蒸发器、省煤器，其流方 向与粉尘沉降方向一致。每级受热面都设 置了2组振打装置，在受热面下面用连杆将 所有的管子连到一起，每一组均有一只电 动机带动，共16组，布置于锅炉的两侧， 振打频率为每分钟三次，冲击力为1500牛。 粉尘随气流均匀排出炉底，通过星型卸料 器和索链输灰机将灰送回生料库皮带输灰 机。
定压 升温
1
内能
6
5
热能
4
绝热膨胀 机械能
2
电能
定温 凝结
3
绝热升压
为何选水为工质？ ➢ 量大，廉价 ➢ 比热大
水的汽化 水蒸汽的过热 水蒸汽的膨胀
绝对压力(MPa) 0.007 0.101 0.8 1.0 1.2 1.6
饱和温度（℃） 39.0 99.9 170.5 179.9 188.0 201.4
• 为满足机组的启停要求，设置锅炉主汽门、锅炉隔离汽门、汽机隔离汽门旁路装置。 • 轴封系统：为了减少汽轮机汽缸两端轴封处的漏气损失，在轴伸出气缸的部位均装有轴封，分别
由前汽封、后汽封和隔板汽封组成，汽封均采用高低齿型迷宫式。供汽轮机前后轴封新蒸汽的管 道接至汽机电动隔离门前。 • 疏水系统：在汽轮机启动、停机或低负荷运行时，要把主蒸汽管道及其分支管道、阀门等部件中 集聚的凝结水迅速地排走，否则进入汽轮机通流部分，将会引起水击，另外会引起其它用汽设备 和管道发生故障。汽轮机本体疏水设计有：1）自动主汽阀前疏水接疏水扩容器；2）前后汽封疏 水直接排地沟；3）自动主汽阀杆疏水、汽轮机上、下汽缸疏水直接排地沟； • 4）自动主汽阀后疏水、、轴封供汽管疏水，引至疏水膨胀箱；5）锅炉主蒸汽隔离汽门前疏水通 过热疏水母管至疏水扩容器；6）锅炉本体疏水全部排地沟。 • 凝结水系统：凝汽器热井中的凝结水，由凝结水泵送入轴封加热器加热后再送至除氧器。汽轮机 启动和低负荷运行时，为了保证有足够的凝结水量维持热井水位，在主凝结水管道上装设了一根 再循环管，使一部分凝结水可以回至凝汽器以形成再循环，再循环水量的多少由再循环管道上的 阀门来控制。汽轮机启动和空负荷运行时，为了保证排汽缸温度控制在正常范围内而不至于超温， 在主凝结水管道上装设了一根排汽缸喷水减温管，喷水量的多少由管道上的阀门来控制。汽轮机 启动或低负荷时，由专设的除盐水管向凝汽器注水。 • 真空系统：汽轮机运行需要维持一定的真空，必须抽出凝汽器、凝结水泵等设备中的空气，它们 之间均用管道相互联通，然后与射水抽气器连在一起，组成一个真空抽气系统。 • 除氧给水系统除氧器采用真空除氧。除氧器出水至低压给水母管，给水泵将除氧器水箱中的给水 升压至高压给水母管，从母管接给水管道,给水由给水泵送至窑头省煤器加热后分为两路,分别进 入窑尾省煤器和窑头汽包。 • 循环水系统：循环冷却水系统为凝汽器提供冷却水，采用机力通风冷却塔循环系统，其补充水来 自厂区工业水。循环冷却水还为汽轮机冷油器、发电机空气冷却器提供冷却水，供水管自凝汽器 循环水进口蝶阀前的管道上接出，直接输送至各冷却设备，冷却水回水接至循环冷却水回水管。 冷油器当机组停运时用工业水。其他设备冷却水用循环水或工业水，部分回收到冷却塔。循环水 还提供给射水泵工业水箱，通过射水泵维持凝汽器真空。冷却水管道、循环水泵及冷却循环水的 冷却设备总称为循环水系统。 • 工业水系统：工业水由总厂管道过来，做为冷却塔补充水、工业设备冷却水以及除盐水用水。

其他循环方式：
直流锅炉： 当蒸汽压力大于16Mpa亚临界，超临界参数，选 用直流锅炉提高循环效率；

复合循环： 在同一个余热锅炉中采用两种循环方式；高压蒸 发器采用自然循环；

要点：



由于强制循环水流速度较快，水侧换热有利； 余热锅炉换热主要取决于烟气侧换热系数；烟 气侧流动基本相同时，自然循环，强制循环换 热面积均相同； 余热锅炉气动热力特点：烟气流量大；流速高； 紊流扰动大； 磨损；受热面变形；振动；烟气偏流；传热不 均；
余热锅炉参数的选择A
缺点： Nhomakorabea自然循环锅炉烟气流程为：
烟气从燃气轮机排出，经进口烟道或转弯烟道 进入三通烟道，当机组单循环时，烟气经上部 调节门由旁通烟囱排空； 当需要联合循环时，烟气从三通烟道经调节门 和过渡烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷 两级高压过热器，高压蒸发器，高压省煤器和 低压蒸发器，最后经出口烟道及主烟囱排空。
单压无再热汽水系统
单压无再热HRSG
三压系统的热量分布
三压无再热系统热力系统
三压无再热HRSG自然循环——系统简图
三压再热系统
三压再热HRSG单线简图
STAG 107H联合循环热力系统
STAG 107H联合循环热力系统
南山电厂余热锅炉的分类
蒸发器循环方式
强制循环炉 ＃1.＃3.＃10 自然循环炉＃7 ＃5.＃6炉（特例）
Horizontal Gas Flow, Natural Circulation 烟气水平流动的自然循环
自然循环HRSG模块结构
S207E STAG 自然循环余热锅炉布置图
Vertical Gas Flow, Forced Circulation 烟气垂直流动的强制循环方式

量的CO，需要在CO燃烧炉中将CO转化为 CO2满足环境保护的要求；同时可以利用其燃 烧热。 设备描述： CO燃烧炉(F1301)采用卧式燃烧炉，燃烧器位 于端部。由于再生烟气CO含量很高，不另外 补充燃料的情况下理论计算燃烧后烟气温度已 达到1160℃。如燃烧状况波动时，可适当补
操作影响因素：
调节方法：
余热锅炉三冲量控制
对于余热锅炉汽包的液位控制其不能过高，过 高会造成蒸汽带水；反之液位过低则会干锅， 有爆炸的危险。因此，汽包液位是个非常重要 的控制参数。为稳定余热锅炉的操作，本控制 系统采用经典的三冲量控制。
余热锅炉工艺讲解
余热锅炉工艺讲解
余热锅炉工艺讲解
余热锅炉开工讲解
当CO含量过高时，需要考虑通入过量的空气
余热锅炉
作用： 余热锅炉的作用是回收经过CO燃烧炉的再生
烟气的余热。 设备描述： 余热锅炉(F1302)采用卧式烟道结构，根据设
计操作工况，依次排列受热面为前置蒸发段、 二级蒸汽过热段、一级蒸汽过热段、蒸发段、 二级省煤段、一级省煤段。蒸发段采用立式管 束，其余均采用卧式管束。二级省煤段和一级 省煤段采用翅片管。
检查确认开工准备。调试点火设施。 烟气水封罐建立水封；设定吹扫流程； CO-余热锅炉气密试验。 余热锅炉引除氧水建立正常液位；余热锅炉产
汽排空。定排冷却器投用。 CO焚烧炉-余热锅炉升温升压；
余热锅炉开工讲解
引燃料气入V1304； 启运鼓风机； 汽包产汽过热放空；
谢谢大家
鼓风机故障 （电气来）
余热锅炉炉 膛熄火报警 （BS1801A/ B）
结果
SIL
XCV 1801，燃料
气切断阀
XCV 1802，长明 灯燃料气切

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21、余热锅炉的布置
煅烧回转窑 高温烟气
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上图余热锅炉的布置图，包括余热锅炉本体受热 面及烟道系统，其特点如下：
21.1烟气系统 从煅烧回转窑出来的高温烟气有两路出口，一路 进人余热锅炉，从主烟囱排人大气，另一路进 入旁路烟囱排人大气。每路烟道上都装有挡板， 共有三个挡板，主烟道上的挡板称“主挡板”，旁 路烟道上的档板称“旁路档板”，主烟囱处的档板 称“烟囱挡板”，各挡板是配合使用的。
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6、烟道式余热锅炉和管壳式余热锅炉的区别
烟道式余热锅炉是水管锅炉，水或蒸汽在受热 管的管内流动，烟气在受热管管外的烟道中流 动。烟气通过冲刷管子的外表面将热量传递给 管内的水或蒸汽。烟道式余热锅炉的显著特点 是，在一个烟道里有预热器、过热器、蒸发器、 省煤器、烟囱、汽包、上升管、下降管、等部 件。
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17、刺刀式余热锅炉的锅壳都采用的保护措施
因炉壳内通过高温气体，所以炉壳内必须采取 以下保护措施。
炉壳外加水夹套冷却，降低壳壁温度，防止高 温气体通过炉衬窜到炉内壁产生局部热点，同 时可以将高温气体中的水蒸气冷凝下来，在内 壁形成水膜，防止壳壁腐蚀。
炉壳内侧浇铸耐热混泥土，防止发欧文气体冲 刷锅壳，降低炉壁温度。同时为看防止高温气 体冲刷混泥土，在混泥土内部面衬金属板保护。
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11、螺旋管式余热锅炉的结构特点
螺旋管式余热锅炉又称盘管式余热锅炉，是一 种新型结构的乙烯装置用余热锅炉。基本上位 立式管壳式换热器，由气体分布器、双套管螺 旋管、集流箱、汽水分离器、降水管等组成。 它的结构特点是采用了180°的半螺旋状的双套 管结构。它的优点是结构紧凑，能与裂解炉联 合在线清焦，雾沫夹带少，使用原料范围广， 操作安全。由于采用盘管结构，免除了壳体与 管子之间因膨胀差而产生的热应力，运行可靠。 缺点是结构复杂，用材讲究。它分为四角单层 盘管式和四角双层盘管式两种。