鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)是保障鍋爐正常燃燒、熱量傳遞及煙氣合規(guī)排放的關(guān)鍵系統(tǒng),其流程圍繞 “送風(fēng) - 燃燒 - 換熱 - 排煙” 的核心邏輯展開,具體按以下設(shè)備順序逐步推進(jìn):
一、送風(fēng)機(jī):風(fēng)系統(tǒng)的動(dòng)力起點(diǎn)
送風(fēng)機(jī)作為風(fēng)系統(tǒng)的動(dòng)力源,主要功能是從鍋爐外部環(huán)境抽取常溫空氣(通常溫度為 20-30℃,含氧量約 21%),并通過(guò)風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓力,將空氣加壓至一定風(fēng)壓(一般為 2-5kPa,具體根據(jù)鍋爐容量和阻力特性調(diào)整)。其核心作用是為后續(xù)燃燒環(huán)節(jié)提供充足的氧氣,同時(shí)克服空氣預(yù)熱器、風(fēng)道等設(shè)備的流動(dòng)阻力,確??諝饽芊€(wěn)定輸送至燃燒系統(tǒng)。
二、空氣預(yù)熱器:空氣的預(yù)熱升溫環(huán)節(jié)
從送風(fēng)機(jī)出來(lái)的常溫空氣,首先進(jìn)入空氣預(yù)熱器??諝忸A(yù)熱器是一種換熱設(shè)備,其熱源來(lái)自鍋爐尾部的高溫?zé)煔猓囟韧ǔ?300-400℃)。在空氣預(yù)熱器內(nèi)部,冷空氣與高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)管壁或蓄熱元件進(jìn)行間接換熱:冷空氣吸收煙氣的熱量后,溫度顯著升高(一般可升至 250-350℃,大型鍋爐甚至更高);而高溫?zé)煔鈩t在此過(guò)程中釋放熱量,溫度降低(通常降至 150-200℃)。空氣預(yù)熱的主要目的有兩個(gè):一是提高進(jìn)入燃燒器的空氣溫度,增強(qiáng)燃料燃燒的穩(wěn)定性和效率,減少燃料消耗;二是降低鍋爐尾部排煙溫度,減少排煙熱損失,提升鍋爐整體熱效率。
三、燃燒器:燃料與熱風(fēng)的混合燃燒場(chǎng)所
經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器加熱后的高溫?zé)犸L(fēng),被輸送至鍋爐的燃燒器。同時(shí),燃料(如煤粉、天然氣、重油等)也通過(guò)專門的燃料輸送系統(tǒng)(如煤粉管道、燃?xì)鈬娮欤┻M(jìn)入燃燒器。在燃燒器內(nèi)部,高溫?zé)犸L(fēng)與燃料按照合理的比例(即空燃比,需根據(jù)燃料類型精確控制,例如煤粉燃燒時(shí)空氣過(guò)量系數(shù)通常為 1.1-1.2)充分混合、霧化(液體燃料)或分散(固體燃料),隨后在點(diǎn)火裝置(如電火花點(diǎn)火器)的作用下點(diǎn)燃,形成穩(wěn)定的火焰。燃燒過(guò)程中,燃料與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),釋放出大量的熱量,生成高溫?zé)煔猓囟瓤蛇_(dá) 1000-1500℃,具體取決于燃料熱值和燃燒強(qiáng)度),為鍋爐后續(xù)的熱量傳遞提供熱源。
四、爐膛:燃燒與輻射換熱的核心空間
燃燒器噴出的火焰和高溫?zé)煔膺M(jìn)入鍋爐的爐膛(即鍋爐的燃燒室)。爐膛是一個(gè)封閉的高溫空間,其內(nèi)壁通常布置有水冷壁(由多根鋼管組成,管內(nèi)流動(dòng)著水或汽水混合物)。在爐膛內(nèi),高溫火焰和煙氣主要通過(guò)輻射換熱的方式,將大量熱量傳遞給水冷壁內(nèi)的工質(zhì)(水或汽水混合物):工質(zhì)吸收熱量后,逐漸升溫、汽化,形成飽和蒸汽或過(guò)熱蒸汽(具體取決于爐膛出口煙溫及工質(zhì)循環(huán)階段)。同時(shí),爐膛內(nèi)的燃燒過(guò)程需維持一定的負(fù)壓(通常為 - 50 至 - 100Pa),以防止高溫?zé)煔夂突鹧嫱饴?,保障運(yùn)行安全,這一負(fù)壓狀態(tài)后續(xù)由引風(fēng)機(jī)協(xié)同維持。
五、對(duì)流受熱面:煙氣熱量的進(jìn)一步回收
在爐膛內(nèi)完成輻射換熱后,溫度有所降低的煙氣(一般為 800-1000℃)繼續(xù)流經(jīng)鍋爐的對(duì)流受熱面。對(duì)流受熱面通常包括省煤器、過(guò)熱器、再熱器等(不同鍋爐的布置順序可能略有差異,常見順序?yàn)闋t膛出口→過(guò)熱器→再熱器→省煤器),這些受熱面均由密集排列的鋼管組成,工質(zhì)(水、蒸汽)在管內(nèi)流動(dòng),煙氣在管外流動(dòng)。在此環(huán)節(jié),煙氣主要通過(guò)對(duì)流換熱的方式,將剩余熱量傳遞給管內(nèi)工質(zhì):例如,省煤器利用煙氣熱量加熱鍋爐給水,提高給水溫度;過(guò)熱器和再熱器則分別將飽和蒸汽加熱為過(guò)熱蒸汽、將汽輪機(jī)高壓缸排出的低溫蒸汽重新加熱,滿足發(fā)電或供熱對(duì)蒸汽參數(shù)的要求。經(jīng)過(guò)對(duì)流受熱面后,煙氣溫度進(jìn)一步降至 150-250℃,大部分熱量被回收利用。
六、除塵器:煙氣的凈化處理環(huán)節(jié)
經(jīng)過(guò)對(duì)流受熱面換熱后的煙氣,雖然溫度降低,但仍含有大量的固體顆粒物(如煤粉燃燒產(chǎn)生的飛灰,濃度通常為 10-30g/m3),若直接排放會(huì)造成大氣污染。因此,煙氣需進(jìn)入除塵器進(jìn)行凈化處理。目前鍋爐常用的除塵器包括電除塵器、袋式除塵器等:電除塵器通過(guò)高壓電場(chǎng)使顆粒物帶電,再利用電場(chǎng)力將其吸附到集塵極上;袋式除塵器則利用濾袋(如滌綸濾料、PPS 濾料)的過(guò)濾作用,截留煙氣中的顆粒物。經(jīng)過(guò)除塵器處理后,煙氣中顆粒物濃度可降至 5mg/m3 以下(滿足國(guó)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)),凈化后的煙氣進(jìn)入后續(xù)排煙環(huán)節(jié)。
七、引風(fēng)機(jī):煙系統(tǒng)的動(dòng)力核心
凈化后的煙氣進(jìn)入引風(fēng)機(jī),引風(fēng)機(jī)作為煙系統(tǒng)的動(dòng)力源,通過(guò)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓吸力,克服除塵器、煙道、煙囪等設(shè)備的流動(dòng)阻力,將煙氣從鍋爐尾部抽取出來(lái),并加壓至一定風(fēng)壓(通常為 3-6kPa),確保煙氣能穩(wěn)定輸送至煙囪。同時(shí),引風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)協(xié)同工作,共同維持爐膛內(nèi)的負(fù)壓狀態(tài):送風(fēng)機(jī)向爐膛內(nèi)送風(fēng),引風(fēng)機(jī)從爐膛內(nèi)抽排煙氣,通過(guò)調(diào)節(jié)兩者的風(fēng)量平衡,使?fàn)t膛負(fù)壓保持在合理范圍,避免火焰外漏或空氣大量漏入爐膛(影響燃燒效率)。
八、煙囪:煙氣的最終排放通道
從引風(fēng)機(jī)出來(lái)的煙氣,最后通過(guò)煙囪排放至大氣中。煙囪的主要作用有兩個(gè):一是將煙氣提升至一定高度(通常大型鍋爐煙囪高度為 80-200m),利用高空大氣的擴(kuò)散作用,降低煙氣中污染物(如顆粒物、SO?、NO?等)在地面的濃度,減少對(duì)周邊環(huán)境的影響;二是進(jìn)一步克服煙氣排放過(guò)程中的阻力,確保煙氣能順利排出。排放至大氣中的煙氣,其溫度通常為 120-180℃(具體取決于除塵器和引風(fēng)機(jī)的散熱情況),各項(xiàng)污染物濃度需符合國(guó)家《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13271-2014)的要求。
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