高压锅炉,工作原理,优缺点

1)拉孟特锅炉

拉蒙特锅炉是拉蒙特公司于1925年推出的第一款采用泵进行强制循环的锅炉。
类型的锅炉:水管,强制循环,高压锅炉
蒸汽发电能力: 45至50吨/小时
压力和温度: 120自动取款机。和500˚C

拉蒙特高压锅炉简图
拉蒙特锅炉简单原理图

拉蒙特锅炉工作情况:

热井给水经省煤器泵入锅炉鼓。省煤器如下图所示,位于热燃烧气体通过的锅炉内。在省煤器中,给水吸收通过省煤器的烟气中的显热。水从鼓管内泵入辐射和对流蒸发器,再泵入鼓管内,辐射蒸发器内的给水吸收辐射热,对流蒸发器内的给水吸收对流热而蒸发。
蒸馏水(蒸汽)收集在分离汽包的上部。然后它经过过热器,过热。过热蒸汽供给原动机。大气冷空气在通过烟囱排出之前,由烟气在空气预热器中进行预热。空气预热器的加热空气供给燃烧室。

烟气顺序:

燃烧室->对流蒸发器->过热器->省煤器->空气预热器->烟囱->大气

水/蒸汽流动顺序:

热井->给水泵->省煤器->蒸汽鼓蒸汽循环泵->辐射蒸发器->对流蒸发器->蒸汽鼓->过热器->汽轮机

拉蒙特锅炉遇到的主要困难(缺点)有:

(1)盐和沉积物在水管内表面的沉积。它导致传热减少,最终蒸汽的生产能力。这进一步增加了由于盐沉积而导致管子过热的危险。
(2)加热管内表面气泡的形成和附着。它导致热流阻力的增加和蒸汽的产生。

2)本生锅炉(drumless锅炉)

本森锅炉是由本森介绍的,他认为如果锅炉压力提高到临界压力(225 atm.)以上,蒸汽和水具有相同的密度;因此,气泡就不会形成。因此,拉蒙特锅炉所遇到的起泡危险很容易消除。这种锅炉也被称为通过锅炉,在这种情况下,水从一端进入锅炉,过热蒸汽从另一端排出。因此,整个给水加热、蒸汽形成(蒸发)和过热操作都在一根管内进行,无需使用转鼓。在非一次通过锅炉的情况下,只有部分的水在蒸汽发生管中被蒸发,剩余的水通过汽包和蒸发管再循环。

锅炉的类型:高压,强制循环,一次通过锅炉和水管锅炉。

本森无鼓式高压锅炉简图
本森锅炉简单原理图

本森锅炉工作情况:

给水由进料泵提供,压力高于225 atm。这些水通过省煤器,然后辐射蒸发器,大部分水被蒸发,如图所示。剩余的水在对流蒸发器中蒸发,转化为蒸汽。蒸汽通过过热器,最后供给原动机。

本森锅炉的优点:

(1)在高于临界压力(225 atm)的压力下,蒸发管中蒸汽的产生。因此,不需要任何蒸发器鼓。
(2)无鼓;锅炉总重量比其他锅炉轻20%。降低了锅炉成本。
(3)自然循环锅炉需要伸缩节,本森锅炉不需要。因此,本森锅炉可以非常快地启动,因为焊接接头。
(4)本森锅炉安装方便快捷,所有部件均在现场焊接。
(5)本森锅炉的过热器为强制循环的组成部分,不需要特别的过热器启动装置。
(6)本森锅炉在局部和过载时,可通过变温变压实现经济运行。理想的蒸汽温度在任何压力下都能保持恒定。
(7)本森锅炉由于需求(负荷)突然下降时不形成任何气泡,因此非常适合需求波动。
(8)蒸汽生成速率高。因此非常适合发电厂使用。
它需要更少的空间。

本森锅炉的缺点:
(1)水管内表面的盐沉积和沉淀物。
(2)有过热的危险。

3)吕弗勒锅炉

在拉蒙特和本森锅炉中,遇到的主要困难是水管内表面的盐和沉淀物的沉积。这一难题在莱夫勒锅炉中通过防止水流入锅炉管来解决。大部分的蒸汽是在管外和蒸发鼓内产生的,利用了锅炉产生的部分过热蒸汽。与其它锅炉的水循环相比,该锅炉采用更多的蒸汽循环。因此,蒸汽是载热和吸热的介质。该锅炉包含一个辐射过热器,从燃烧室(锅炉的最加热区域)吸收热量。

锅炉的类型:强制循环、高压和水管锅炉。
蒸汽发电能力: 100吨/小时
压力: 140条

吕弗勒高压锅炉简图
莱夫勒锅炉简单原理图

吕弗勒锅炉工作情况:

高压给水泵通过省煤器将水抽到蒸发鼓,如图所示。蒸发器鼓在锅炉的外面。在蒸发器转鼓中,原料水由过热器产生的过热蒸汽混合蒸发而成。蒸汽循环泵从蒸发器转鼓中抽出饱和蒸汽。然后蒸汽通过辐射和对流过热器,在那里它被加热到所需的温度。蒸汽来自过热器,约1/3的过热蒸汽供给汽轮机,剩余2/3的过热蒸汽供给蒸发器转鼓蒸发给水。

莱夫勒锅炉的优点:

(1)本锅炉蒸发器管腔内有过热蒸汽,因此管腔表面无盐沉积。
锅炉设计紧凑。
(3)蒸汽发电能力大。
这种锅炉适用于船舶。

4) Schmidt-Hartmann锅炉

该锅炉具有多路一、二次回路,减少了过热和管内积盐的问题。锅炉的运行类似于电力变压器。

该锅炉用给水泵向汽包供水,汽包将饱和蒸汽排出到过热器。主给水(不纯水)在二次回路中以60bar左右的压力蒸发。在一次回路中,纯蒸馏水在100巴左右的压力下蒸发。在这个锅炉中,两种不同压力的液体进行能量(热)交换。

在一次回路中,蒸汽由蒸馏水产生,蒸汽通过位于蒸发器鼓中的浸没加热盘管,如下图所示。一次回路线圈中的高压(100巴)蒸汽有足够的能量(热量)从蒸发器鼓内的不纯水中产生蒸汽,压力为60巴。蒸发器转鼓产生的蒸汽通过过热器供给汽轮机。

哈特曼锅炉简图
施密特哈特曼锅炉简单原理图

一次回路的蒸汽传热给蒸发鼓的水,一次回路的蒸汽在冷凝过程中落入低压给水预热器,把热量让给不纯净的给水。因此,给水的温度增加到饱和温度。因此,蒸发器转鼓中只提供潜热。一次回路的水和蒸汽由于密度差(自然循环)而发生流动

Schmidt-Hartmann锅炉优点:

(1)蒸发器鼓内因不纯水循环而沉积的盐,只需除去鼓内浸没的盘管或吹掉水即可轻松刷掉。
(2)一次回路不存在盐沉积的危险,不存在锈蚀或其他物质中断循环的可能性。因此,很少有机会过热或烧毁高加热元件的一次电路。高温部件在锅炉的整个使用寿命内运行非常安全。
(3)本锅炉容易承受负荷的大波动,而不会因锅炉的热容量和水容量大而引起不适当的补水或一次压力异常增加。
(4)由于加热盘管间温差适中,原料水在蒸发器鼓内蒸发,无需补水

5)超临界锅炉

电厂设计人员的首要任务是降低发电成本。发电成本随着燃料成本的增加而增加。为了弥补不断上涨的燃料价格,设计师们不断地寻找方法。在火力发电厂中采用超临界锅炉是生产节约型电力的最新方法。超临界锅炉的工作压力高于临界压力(221.05 bar),因此与亚临界(压力<221.05 bar)锅炉相比,其换热速率要大得多。

超临界锅炉简单原理图
超临界锅炉简单原理图

亚临界锅炉(常规锅炉)由省煤器、蒸发器和过热器三个受热面组成,而超临界锅炉只由预热器(省煤器)和过热器组成。在常规锅炉中,水是在临界压力以下加热的,通过向水中加入热量使水的温度升高到与锅炉压力相对应的饱和温度。如果给这水加更多的热量,它就会在恒温下开始沸腾。蒸汽的气泡开始在水中形成,并在鼓中上升到水面以上。饱和蒸汽进一步加热,蒸汽变得过热。我们知道,水或蒸汽的压力升高,蒸发焓就会降低。在临界压力(221.05 bar)下,蒸发焓为零。即通过给水泵将水加压至临界压力,然后向IL中加热,水在374°C的温度下直接转化为蒸汽,水变成蒸汽时没有鼓泡作用。

一次性锅炉不涉及蒸发潜热,是超临界锅炉唯一适用的锅炉类型。当水在恒定的超临界压力下加热时,它突然变成蒸汽。如下图所示,高压(临界点以上)水以过热蒸汽的形式从管入口进入,从管出口离开。因为,这里没有鼓,但应该有一个过渡部分,水可能会闪,以适应体积的大幅增加,

超临界锅炉的优点:

(1)与亚临界锅炉相比,传热速率相当大。
(2)无转鼓,发电机热容量小,稳定性好,响应好。
(3)不存在两相混合,减少了侵蚀和腐蚀的问题
(4)连接超临界锅炉的汽轮发电机组通过改变运行压力产生峰值负荷。
(5)操作简便,相对简单灵活,能适应负荷波动。
(6)采用超临界锅炉可达到电站更高的热效率(约40 ~ 42%)。

超临界锅炉的缺点:

(1)超临界锅炉的压力和温度较高,由于材料的可得性和大容量的汽轮机和凝汽器运行困难,限制了锅炉的使用。
(2)由于固相杂质的分离而产生的附加问题。这些固体留在管子里,堵塞了给水流动的通道。因此在给水前必须对水进行彻底的处理。

通过参考上述锅炉,您将能够回答以下问题
Q1。用简洁的结构和工作原理说明拉蒙特锅炉。
Q2。用简洁的草图说明本森锅炉的结构和工作原理。
第三季。绘制并解释“施密特-哈特曼锅炉”,并讨论其优缺点。
第四季度。用简洁的图解说明一种能在给水中携带较高盐浓度的高压锅炉。
Q5。用图解说明一台超临界锅炉的结构、工作原理。
Q6。简述了莱夫勒锅炉的结构、工作原理及优点。
迄今为止。用草图解释无鼓锅炉。(提示- Benson)
处置。对于莱夫勒锅炉,部分过热蒸汽仅用于发电。解释一下。
九方。增压锅炉装有空气压缩机和燃气轮机
Q10。画出高压锅炉用过热蒸汽与给水混合产生蒸汽的整齐线图。讨论其优缺点。(提示-吕弗勒)
问题11:你说超临界锅炉是什么意思?

参考文献
1.S. Suyambazhahan博士,“发电厂工程”,Laxmi Publication Pvt. Ltd。
2.A.K. Raja,“发电厂工程”,新时代国际

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