科普:負壓、微正壓與增壓鍋爐
2020-04-02
這幾天花時間理順了一下鍋爐燃燒壓力的問題,跟大家分享。新手來瞧瞧,大神請自動飄過……
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研究鍋爐燃燒壓力之前,我們先復習復習鍋爐的通風。
空氣及煙氣在鍋爐中流動要克服一定的阻力,其動力來自煙囪或通風機械 。[1]
自然通風
鍋爐煙囪具有一定的吸風和排煙作用。煙囪內部是溫度較高的煙氣,重度較小,煙囪外部是溫度較低的空氣,重度較大,在煙囪內的煙氣柱及煙囪外等高的空氣柱之間,就有一個因重度差形成的壓差。這個壓差就是煙囪的抽力或通風力。
煙囪的抽力取決于煙溫、空氣溫度及煙囪高度,煙溫越高,周圍空氣溫度越低,煙囪的抽力越大;煙囪高度越高,其抽力也越大。確定煙囪高度不僅應考慮排煙能力,還應考慮環境保護的要求。
鍋爐的煙囪不能無限制地增高。煙囪增高時煙氣流經煙囪的阻力也相應增加。排煙溫度也不宜過高,否則會明顯降低鍋爐的經濟性。因而自然通風的通風能力是有限的。自然通風僅適用于小型、結構簡單、無尾部受熱面的鍋爐。
強制通風
強制通風分為機械引風、機械送風和平衡通風三種:
機械引風,也叫負壓通風,主要利用煙囪前的引風機來克服煙道、風道的阻力。煙氣和空氣都處于被抽吸狀態,爐膛和煙道、風道中都呈負壓。
機械送風,也叫正壓通風,在鍋爐煙風系統中只裝送風機,靠送風機壓頭來克服煙道風道的全部阻力。
平衡通風,即在鍋爐通風系統中同時安裝送風機和引風機。利用送風機克服風道、燃燒器或燃料層的阻力,把風送人爐膛,使風道在正壓下工作。利用引風機克服全部煙道、受熱面、除塵設備的阻力,使煙道和爐膛在負壓下工作。
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接下來進入正題……
由于通風情況的選擇不同,爐膛中的燃燒壓力也會大相徑庭。
根據鍋爐爐膛出口煙氣壓力不同,可分為負壓燃燒鍋爐,正壓燃燒鍋爐和增壓鍋爐。 [2]
負壓燃燒鍋爐
負壓燃燒鍋爐是指運行中鍋爐的爐膛和煙道中的煙氣壓力低于大氣壓力的鍋爐。根據鍋爐種類不同,一般維持在10~20Pa 或者20-40Pa的負壓。負壓太低,操縱不當輕易變正壓往外冒煙,而負壓太高時,鍋爐漏風量將增大。
負壓燃燒鍋爐受熱面密封結構簡單,在正常工況下,火焰不會外竄。因此,各觀火孔不必按照特殊的密封裝置。但爐外空氣容易從爐墻的不嚴密處漏人爐膛和煙道,使鍋爐的熱效率降低。
微正壓鍋爐
爐膛出口煙氣壓力大于大氣壓力的鍋爐,稱為正壓燃燒鍋爐。
爐膛出口煙氣壓力高于大氣壓力約200~400Pa的鍋爐,稱為微正壓燃燒鍋爐。微正壓燃燒鍋爐無引風機,它利用送風機產生的壓力克服風道和煙道的阻力。
微正壓鍋爐的燃燒和煙氣側傳熱,都是在正壓下進行的。冷風不能漏入,爐膛溫度提高,煙氣量減少,使排煙損失減少。因此,燃燒和傳熱都可得到強化,對提高鍋爐效率、減小低溫腐蝕有利。但采用微正壓燃燒時,對鍋爐嚴密性要求高,故煤粉鍋爐不適宜采用這種燃燒方式,只有部分燃油和燃氣鍋爐采用這種燃燒方式。[3]
增壓鍋爐
所謂增壓鍋爐是指參與燃燒的空氣帶有0. 2~0.4 MPa壓力下進入爐膛,使鍋爐的燃燒增強了許多。燃燒的增強使爐膛容積熱負荷大大提高,強化了爐膛內傳熱,以及對流受熱而的傳熱,提高了鍋爐熱效率,鍋爐體積大大減小,占地而積也小了許多。這些特點,正適合于船用鍋爐。