汽包結(jié)構(gòu)和材料

汽包工作條件復(fù)雜，出現(xiàn)事故的后果嚴重，必須嚴格控制汽包所用材料的化學成分、機械性能和焊接與加工工藝質(zhì)量，并經(jīng)過一系列的嚴格檢驗。銅筒由筒體和封頭構(gòu)成。

（1）筒體：指汽包的圓筒部分，它的內(nèi)徑和長度與循環(huán)方式、鍋爐容量、蒸汽參數(shù)及內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。汽包筒體通常在多輥筒卷板機上卷制而成。亞臨界壓力鍋爐汽包筒壁太厚，需在巨型壓力機上壓制。

（2）封頭：亞臨界壓力鍋爐常為半球形，高壓、超高壓鍋爐常為橢球形，中壓鍋爐為較扁的橢球形，封頭上設(shè)有人孔，以便安裝和檢修內(nèi)部裝置。封頭在水壓機或油壓機上壓制成型。

汽包是水管鍋爐中用以進行汽水分離和蒸汽凈化，組成水循環(huán)回路并蓄存鍋水的筒形壓力容器。主要作用為接納省煤器來水，進行汽水分離和向循環(huán)回路供水，向過熱器輸送飽和蒸汽。汽包中存有一定水量，具有一定的熱量及工質(zhì)的儲蓄，在工況變動時可減緩汽壓變化速度，當給水與負荷短時間不協(xié)調(diào)時起一定的緩沖作用。汽包中裝有內(nèi)部裝置，以進行汽水分離、蒸汽清洗、鍋內(nèi)加藥、連續(xù)排污，藉以保證蒸汽品質(zhì)，見圖。

汽包是鍋爐中最笨重且價格昂貴的厚壁承壓部件。汽包不但承受很高的內(nèi)壓，而且由于運行工況變化，還會由于壁溫的波動產(chǎn)生熱應(yīng)力，因而工作條件惡劣，需進行有效的運行工況監(jiān)督。

汽包工作流程如下

1、從水冷壁來的汽水混合物經(jīng)過汽包上部引入管進入汽包內(nèi)部，沿著汽包內(nèi)壁與弧形襯板形成的狹窄的環(huán)形通道流下，使汽水混合物以適當?shù)牧魉倬鶆虻膫鳠峤o汽包內(nèi)壁，這樣克服了鍋爐啟停時汽包上下壁溫差過大的困難，可以較快的啟動。

2、進入汽包的汽水混合物分別進入汽水旋風分離器，利用改變流動方向時的慣性進行慣性分離，這是汽水混合物的第一次分離。

3、被分離出來的蒸汽仍帶有不少水分，從分離器頂部進入波形板分離器，它裝在旋風分離器頂部，帶有部分水滴的蒸汽在波形板間的縫隙中流動，利用使水黏附在金屬壁面上形成水膜往下流。

4、二次分離后的蒸汽最后經(jīng)過蒸汽清洗，利用水的密度差進行重力分離，這是三次分離。

5、蒸汽經(jīng)過三次分離后，達到了蒸汽質(zhì)量標準，再由汽包頂部飽和蒸汽管引往屏式過熱器。

1、汽包中通常是屬于汽水共存的。在一定壓力的情況下，汽包內(nèi)水汽的溫度也不同（可參解水的特性表，即額定壓力下的額定飽和溫度），如果是在飽和狀態(tài)，水的溫度與汽的溫度是相同的。

2、汽包中水的循環(huán)是一種對流熱循環(huán)（除卻汽包外壁的熱輻射及煙管或外壁直接熱傳遞外），熱的水由于質(zhì)量輕往上走的過程中將熱量進行交換，達到一定的熱量后，部分水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。

汽包的作用主要有：

1、是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三過程的連接樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)；

2、內(nèi)部有汽水分離裝置和連續(xù)排污裝置，保證鍋爐蒸汽品質(zhì)；

3、有一定水量，具有一定蓄熱能力，緩和汽壓的變化速度；

4、汽包上有壓力表、水位計、事故放水、安全閥等設(shè)備，保證鍋爐安全運行。

在鍋爐起停過程中，汽包上下壁及內(nèi)外壁之間均有一定溫差，產(chǎn)生熱應(yīng)力，特別是高參數(shù)鍋爐汽包壁很厚，汽包往往成為限制起動速度的主要部件，因此必須對汽包內(nèi)外壁及上下壁溫差進行測量并加強監(jiān)督。

（1） 上下壁溫差： 自然循環(huán)鍋爐運行和起停過程中，由于汽包內(nèi)汽和水對筒壁放熱的差異，起動時上半部壁溫低于下半部，停爐時則相反，一般規(guī)定上下壁溫差應(yīng)≤50℃?，F(xiàn)代大型鍋爐有的在汽包內(nèi)周設(shè)置汽側(cè)夾層，使下半部筒壁與汽水混合物接觸，上下壁溫差將大為減小。

（2）內(nèi)外壁溫差：鍋爐起動過程中，汽包內(nèi)工質(zhì)溫度不斷升高，因而內(nèi)壁溫度高于外壁，產(chǎn)生熱應(yīng)力σθ=0.245dt/dτS，MPa，式中dt/dτ為升溫速度，℃/h；S為汽包壁厚，mm。

通常限制鍋爐的汽包內(nèi)工質(zhì)升溫速度為1～2℃/min。 2100433B

汽包水位是鍋爐運行中的一個重要參數(shù)。它反映了鍋爐蒸汽流量與給水量之間的平衡關(guān)系,保持汽包水位正常是鍋爐安全運行的必要條件。

汽包水位測量的方法很多，如過去的浮力法、靜壓法、電容法和超聲波法等，但由于使用溫度、壓力和可靠性等條件限制，在鍋爐汽包水位測量中很少應(yīng)用。工業(yè)鍋爐汽包水位的測量，最傳統(tǒng)的是采用連通器式差壓測量法。隨著化工自動化儀表的發(fā)展，汽包液位測量可以采用浮筒液位變送器、磁致伸縮液位變送器，更出現(xiàn)了更為先進的新型智能鍋爐汽包液位計或液位開關(guān)。

由于汽包鍋爐的金屬消耗量比直流鍋爐多10%一15%，水容積比較大，所以汽包鍋爐的蓄熱能力較高，而且汽包的蒸汽空間可以儲存一定數(shù)量的蒸汽。當燃料量不變，負荷變化時，鍋爐汽壓變化比較緩慢。

負荷增加，未進行調(diào)整前，因燃料量不變，產(chǎn)汽量小于用汽量，汽壓必然下降。爐水的飽和溫度也要隨之下降，儲存在爐水和金屬中的一部分熱量使部分爐水汽化，產(chǎn)生少量蒸汽以彌補負荷的增加。儲存在汽包空間的蒸汽在汽壓下降時要膨脹，因而使得燃料未增加前壓力下降的速度減慢。反之，當產(chǎn)汽量大于負荷時，一方面多余的蒸汽以壓縮的形式儲存在汽包蒸汽空間內(nèi)，另一方面多余的熱量以提高爐水飽和溫度和金屬溫度的形式儲存起來，從而減慢了汽壓上升的速度。汽包鍋爐蓄熱能力較高，使之自動適應(yīng)負荷變化的能力較強，是其有利的一面。

當汽壓變化進行主動調(diào)整時，由于同樣的道理，汽壓恢復(fù)正常的速度也較慢，這是不利的一面。掌握汽包鍋爐的這一特點，對正確調(diào)整負荷，保持汽壓穩(wěn)定是很有用的。例如，手動調(diào)整汽壓時，如發(fā)現(xiàn)汽壓下降，說明鍋爐產(chǎn)汽量小于負荷，要及時增加燃料。如汽壓停止下降，說明產(chǎn)汽量與負荷在新的基礎(chǔ)上達到了平衡。要恢復(fù)到原有的汽壓，還需要再增加燃料。同樣的道理，當汽壓上升時，要及時減少燃料，直至汽壓停止上升并恢復(fù)正常。

由于汽包鍋爐的蓄熱能力較高，燃料增減后，汽壓變化較慢，所以汽壓變化時要及時進行調(diào)整，而不要等壓力超出規(guī)定的上下限時再進行調(diào)整，這樣才能保持鍋爐汽壓比較平穩(wěn)。

汽包鍋爐在啟動過程中就對汽包、水冷壁、省煤器、過熱器、再熱器等設(shè)備進行保護。

對汽包的保護：⑴嚴格控制上水溫度、上水速度；⑵嚴格控制汽包上、下壁溫差和內(nèi)、外壁溫差不超過規(guī)定值；（3）嚴格控制升溫、升壓速度。

水冷壁的保護

（1）正確選擇和適當輪換點火油噴嘴或燃燒器，使水冷壁受熱均勻；

（2）保證水冷壁各部膨脹均勻，對膨脹較小的水冷壁下聯(lián)箱進行適當放水；

（3）在點火初期，將鄰爐蒸汽引入下聯(lián)箱進行加熱，加快水循環(huán)的建立。

過（再）熱器的保護

（1）點火時燃料量的增長速度不能太快；

（2）保持火焰中心不偏斜，充滿度好；

（3）開啟疏水門，及時疏水；

（4）降低火焰中心，控制爐膛出口煙溫；

（5）定期切換火嘴，減小熱偏差；

（6）合理使用噴水減溫器。

省煤器的保護：進水時關(guān)閉再循環(huán)門，停止進水時開啟再循環(huán)門或通過定排、連排系統(tǒng)放水，保持連續(xù)進水。