蒸汽状态及汽轮机的基础介绍.docx

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1、蒸汽状态及汽轮机的基础介绍目录前言1?蒸汽11.1. 水蒸发过程11.2. 湿蒸汽21.3. 饱和蒸汽21.4. 过热蒸汽3?锅炉炉膛32. 1.锅炉供热32.2. 液体燃料32. 3.气体燃料42.4.煤粉喷燃器4?蒸汽锅炉4?汽轮机55.燃煤锅炉低氮燃烧优化策略：空气分级燃烧技术65.1. 可以影响空气分级燃烧技术正常实施的因素65.2. 注意再燃燃料的输送时间65.3. 对于锅炉燃烧器的调节运行75.4. 对锅炉的炉膛压力进行调节75.5. 对锅炉燃烧器的摆角和燃尽风进行调节8参考文献8前言蒸汽动力机械将蒸汽中所储存的热能转换成机械能。蒸汽在锅炉中产生。 锅炉是四周封闭的钢制压力容器，给

2、水锅炉须经过特殊处理。锅炉可用固体、 液体和气体燃料。蒸汽1.1.水蒸发过程蒸汽的产生分两种情况。在敞口容器中，在空气压力P=Iatm（标准大气压） 的情况下对水加热，水在Io(TC时沸腾。由于加热，水分子产生运动，达到沸 点时，从水中逸出，也就是水蒸发。如果继续加热，达到沸点IO(TC时水转变 成同温度的蒸汽，这时体积增大。IL水在0.1033MPa(l标准大气压)下蒸发， 约产生1700L蒸汽。如果水在封闭的锅炉中蒸发，那么在继续导入热量的情况 下，越来越多的水分子冲入蒸汽空间。蒸汽在水面上产生一个反压力。因此， 水的沸点超过IO(Ta因为水分子逸出时必须克服这个反压力。水的沸点与作 用于

3、水面上的空气压力有关。50 IOO 150200250 3W)沸点7/1C9 8 7 6 5 4 32， HV山 H -+ fcZ CJb hfl H 4 W小_ 加一.1. 2.湿蒸汽在一个装有容易运动而且密封得很好的活塞容器中盛放Ikg温度为I(TC的 水。加载于活塞上，使水中产生P=Lo33MPa(IO个标准大气压)的压力。这时水 的体积为LOOO4L。导入718Jkg的热量时水沸腾，体积达到1.13L。在继续加 热时，水表面不断地形成蒸汽，蒸汽中带有极小的水微粒。由于蒸汽中含有水 分子，这种水蒸汽称为湿蒸汽；1. 3.饱和蒸汽如果水全部蒸发，就产生179的饱和蒸汽。当压力为L033MP

4、a时，要产 生饱和蒸汽，就必须继续导入2024kJkg的热量。饱和蒸汽含有的热量恰好使 它在饱和压力和相应的饱和温度下保持气态。如果将热量用蒸汽带走，那么， 一部分蒸汽立刻重新变成177。C的水。如果将饱和蒸汽送入蒸汽动力机械，当 蒸汽与管壁和机件接触时受到冷却就变成水；1. 4.过热蒸汽如果在等压条件下向179的饱和蒸汽中导入290kJkg的热量，则产生1.033MPa 573K的过热蒸汽。7-1OX?水湿蒸汽IMPaIMPa? 二 2期？濡水asmIMPa179tC-300f饱和蒸汽过热蒸汽Eei=H 4 2n,U6rM 3u&-,:-0锅炉炉膛2. 1.锅炉供热在锅炉炉膛中，储存在固体燃

5、料、液体燃料和气体燃料中的化学能转变为 热能。在炉膛里，燃料中的可燃成分与空气中的氧化合放出热量，不可燃成分 形成灰。炉膛用设备主要有液体燃料雾化器、气体燃料喷燃器、煤粉喷燃器等。蒸汽锅炉按照能源（电、油、气）可以分为电蒸汽锅炉、燃油蒸汽锅炉、燃气 蒸汽锅炉三种；按照构造可以分为立式蒸汽锅炉、卧式蒸汽锅炉。中小型蒸汽 锅炉多为单、双回程的立式结构，大型蒸汽锅炉多为三回程的卧式结构：3. 2.液体燃料雾化器压力泵以0.72MPa的压力将重油打入雾化器。重油在雾化器喷嘴 中旋转，形成喇叭状，被喷入炉膛。离心式雾化器利用一个与雾化器在一起的以60007000rmin旋转的喇叭状零件将油雾喷入炉膛。量

6、油未力重化黑2. 3.气体燃料喷燃器作用是将气体燃料和一定比例的空气喷入炉膛。燃料与空气的混合 物在喷燃器出口处点燃。2. 4.煤粉喷燃器构造与作用原理跟气体燃料喷燃器类似。煤粉与空气一道以涡旋状送入喷 燃器，煤粉迅速燃烧。?.蒸汽锅炉在锅炉炉膛中产生的烟气通过受热而将热量传递给锅炉给水。对流传热辐射传热水泵把水打入林腾管中 (强制循环).这个过程中, 水主要微幅射来吸热由F上升管a中水的温度 高，而下降管b中水的温 度低，因而产生水循环CC受热面是汽锅与火接触的表面，一边受热面吸收热量，另一边受热面与水 接触，将热量传递给工作介质。热量通过下述三种方式从一个物体传给另一个 物体。传导对流辐射

7、热传递在 物质分子与 分子之间进 行。由于分子 的剧烈振动. 比重较小的 液体和气体 上升。赤热物体的振 动原子发射电磁 波，电偎波也可 穿过真空。当碰 到物体时，电磁 波转换成热能。?.汽轮机汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。其主要用作发 电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以 利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要：(1)汽轮机的原理来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置 的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机 中以不同的方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机；(2)配套设施汽轮

8、机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精 密的重型机械，一般须与锅炉(或其他蒸汽发生器)、发电机(或其他被驱动机械) 以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作；(3)结构部件汽轮机由转动部分和静止部分组成。转动部分包括主轴、叶轮、 动叶片和联轴器等。静止部分包括进汽部分、气缸、隔板和静叶栅、汽封及轴 承等。蒸汽经个别喷嘴或喷嘴孤段导入，对转孑的局部或整体 （整周）进行冲击“ ri 隹工 WIzl5.燃煤锅炉低氮燃烧优化策略：空气分级燃烧技术5. 1.可以影响空气分级燃烧技术正常实施的因素1）第一，如果已经在锅炉燃烧中使用空气分级燃烧技术，那么当输送二次 燃料时，就必须要

9、从锅炉的上方进行输送燃料。2）不过，正是由于该项操作，导致二次燃料会在锅炉中短时间内引燃其他 燃料，这就容易造成资源的浪费的问题。3）那么，从当前投入生产使用的二次燃料种类来看，燃料主要包括天然气、 煤、油等材料。而从这些材料的使用效率来看，天然气是最佳的二次燃料的选 择，因为天然气的主要成分为甲烷，而甲烷对于城市使用能源而言，是效果良 好的节能资源。4）并且，当天然气被当作二次燃料燃烧后，会生成极少的氮氧化物，从而 有效降低对大气环境的污染程度，这种现象是由于该氮氧化物中氮成分的含量 较低产生的5o据不完全统计，天然气中本身仅含有2%左右的氮成分，所以其二次燃 烧后生成的氟体既不会对周边环境

10、造成较大空气污染，又能够在充分燃烧后不 会出现难燃的残留物质的问题。5. 2.注意再燃燃料的输送时间一般情况下，需要在主燃烧区刚刚结束燃烧时，就应该直接将再燃燃料喷 入锅炉中，这样才能在最高温度处充分发挥还原反应的作用，使其生成的更多 的氮氧化物四。并且，在使用空气分级燃烧技术时还需要注意在输送再燃燃料时，不能将 其与一次燃烧区隔离较近，因为如果再燃燃料接近一次燃烧区时，就会导致再 燃燃料中过多的氧气直接吸入进还原区，这样就会直接提升还原区中的空气系 数，从而降低了再燃燃料的燃尽效率。5. 3.对于锅炉燃烧器的调节运行首先，在空气分级燃烧技术中，主要是通过对锅炉设施中本身含有的低氮 燃烧器及时

11、进行改造，使其转化为水平或垂直浓氮燃烧器，因为这两种燃烧器 是有效地降低氮氧化物排放量的燃烧设备。比如，垂直浓氮燃烧器就是主要通 过垂直方向进行浓氮燃烧，而在高燃烧器的出口处本身就有稳定的回流效果， 使得可以将产生的氮氧化物进行分离，又可以将燃烧火焰控制在一定范围内， 从而使得锅炉处于持续稳定的状态。而垂直浓氮燃烧器的燃烧特点，主要有以 下两个方面：1）第一，在垂直浓氮燃烧中，由于锅炉内的温度会随着煤粉浓度的增加而 降低，这就使得燃烧着的火的热度也会降低，并且时间越短传播效率越高，这 就说明煤粉的质量是决定火焰燃烧效率的关键。2）第二，在垂直浓氮器中的高煤粉和低煤粉会分别收到氧气和燃料的不足,

12、 两者最终生产的氮氧化物含量较少。那么，这就说明即便拥有垂直或水平浓氮 燃烧器，如果不能合理调节，同样不能发挥积极作用。所以，这就需要企业在 选择锅炉燃烧器时，不能盲目选择，既要掌握将锅炉内的浓氮煤粉清除，又要 掌握燃烧器的参数、分离比例等详细数据，这样才能最终确保锅炉的燃烧质量。 5. 4.对锅炉的炉膛压力进行调节炉膛压力主要是由锅炉因燃烧高温产生的炉内负荷，而在对其进行调整时, 首先，需要按照企业处理炉内负荷的具体原则制度进行处理。需要注意的是， 在处理过程中不能急于求成，尤其在处理粉末状的煤炭材料时，需要让其充分 地燃烧在炉膛内，这样就可以将资源利用最大化。其次，如果需要人工降低炉 内负

13、荷，那么一定要讲究撤出顺序，必须在去除炉膛内煤炭之后才可以按停供 风设备。而相反的，如果要人工负荷，那么需要先加大供风设备功率，然后才 能往炉膛内送煤。这样循环往复的操作，既不会对锅炉炉膛造成损失，也不会 影响生产效率。那么，为了避免锅炉炉膛处于高压负荷下，这就需要工作人员 时刻关注通风量和配比数额的变化，否则在高压负荷下的煤炭就会出现结焦的 情况，这就直接降低锅炉的产能。由此可见，锅炉炉膛压力在各个锅炉区域内 都有不同的压力表现，那么只有合理地控制好通风量和配比数额，以及炉内风 量频率等数值，这样就可以有效地降低煤炭对锅炉炉内造成的污染程度。5. 5.对锅炉燃烧器的摆角和燃尽风进行调节首先，

14、在空气分级燃烧技术中的关键因素中，主要是指氮氧化物的生成量。 而为了可以避免在技术中出现温差问题，这就可以让锅炉燃烧器的风摆角随时 保持向上倾斜状态。这样一来，不仅可以有效避免温差，而且可以减少锅炉的 燃烧时间，从而达到降低燃烧成本的目的。同时，为了可以增加锅炉的稳定程 度，可以将燃尽风挡板根据实际的需求进行调整。其次，锅炉燃烧在火电厂中, 通常是具有高技术、高标准的特点，不仅整个流程的操作方式比较繁杂，而且 对于过程中产生的物质要求专业的解释能力比较高，这样才可以及时地处理相 关燃烧问题，避免因时效性而耽解决燃烧问题的效率。最后，为了可以提高 火电厂锅炉燃烧的环保能力，这既需要工作人员对于低氮生产保持有具体的火 电厂锅炉燃烧环保的相关概念和方法，又需要在实践中具体控制、降低燃后产 生的氮氧化物排放量，从而最终达到生产和环境效益双丰收的效果。参考文献1吴立涛，廖小东，黄金刚，等.炼油厂硫磺回收工艺及催化剂的改进和优化 J.石油与天然气化工,2019(1： 32-37.