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第1章 风烟系统
1.1
总的介绍
1.1.1 概述
锅炉风烟系统是锅炉重要的辅助系统。它的作用是连续不断的给锅炉燃烧提供空气，并按燃烧的要求分配风量，同时使燃烧生成的含尘烟气流经各受热面和烟气净化装置后，最终由烟囱及时的排至大气。
锅炉风烟系统按平衡通风设计，系统的平衡点发生在炉膛中，因此，所有燃烧空气侧的系统部件设计正压运行，烟气侧所有部件设计负压运行。平衡通风方式使炉膛和风道的漏风量不会太大，保证了锅炉较高的经济性，能防止炉内高温烟气外冒，对运行人员的安全和锅炉房的环境均有一定的好处。
二次风系统供给燃烧所需的空气，设有2台50%容量的动叶可调轴流式送风机，在风机出口挡板后设有联络风管以平衡送风机出口风压。在送风机的入口风道上设有热风再循环装置，当环境温度较低时，可以投入热风再循环，以提高进入空气预热器的空气温度，防止空气预热器冷端积灰和腐蚀。
烟气系统是将炉膛中的烟气抽出，经尾部受热面、空预器、除尘器和烟囱排向大气。在除尘器后设有2台50%容量的静叶可调的轴流式引风机。为使除尘器前后的烟气压力平衡，使进入除尘器的烟气分配均匀，在两台除尘器进口烟道处设有联络管。为防止烟气倒流入引风机，在引风机出口处装有严密的烟气挡板。
风烟系统主要由下列设备和装置组成，其运行参数也就决定运行了风烟系统的参数： 1） 两台动叶可调轴流式送风机（二次风机） 2） 两台动叶可调轴流式一次风机 3） 两台静叶可调轴流式引风机 4） 两台容克式三分仓空气预热器 5） 烟气再循环管 6） 两台静电除尘器 7） 两台火检冷却风机 8） 两台密封风机
9） 四组对冲布置的燃烧器及二次风箱 10） 连接管道、挡板或闸门
风烟系统其实是两个平行的供风系统，有共同的炉膛、受热面烟道和两台引风机构成的风烟系统。
输送至炉膛的空气，其作用是：
1） 提供燃料燃烧所需要的二次风、中心风和燃尽风，由送风机提供。 2） 提供输送和干燥煤粉的一次风，由一次风机提供。
3） 提供火检探测器的冷却风，由火检冷却风机提供，直接取自大气。 4） 给煤机、磨煤机和煤粉管吹扫风，由一次风机出口经密封风机升压后提供。 无论是密封风还是冷却空气，最终均进入炉膛，是燃烧所需的空气的组成部分。 本章节只介绍一、二次风系统、烟气系统和密封风系统，其他部分如冷却风、火检等在相关章节介绍。
1.1.2 二次风系统
为了使燃料在炉内的燃烧正常进行，必须向炉膛内送入燃料燃烧所需要的空气，用送风机克服烟气侧的空气预热器、风道和燃烧器的流动阻力，并提供燃料燃烧所需的氧气。 二次风的流程：电厂环境空气经滤网、消声器与热风再循环汇合后垂直进入两台轴流式送风机，由送风机提压后，经冷二次风道进入两台容克式三分仓空气预热器的二次风分仓中预热，，热二次风经热二次风道送至二次风箱和燃烧器进入炉膛。 每台空气预热器对应一组送风机和引风机。两台空气预热器的进出口风道横向交叉连接在总风道上，用来平衡两侧二次风压，在锅炉低负荷期间，可以只投入一组风机（送、引风机各一台）运行。
加热后的二次风，经热二次风总管分配到炉膛的前后墙的4个燃烧器风箱后，被分成多股三种空气流，一是通过各二次风喷咀的二次风（中心风）；二是通过一次风喷咀周边入炉的周界风；三是通过燃烧器顶部燃尽喷咀的燃尽风。
用于锅炉点火和低负荷稳燃的油燃烧器布置在二次风喷咀内，故没有设计独立的供风通路。
在燃烧器风箱内流向各个喷咀的通道上设有调节挡板，用以完成各股风量的分配。
1.1.3 一次风系统
一次风的作用是用来输送和干燥煤粉，并供给燃料燃烧初期所需的空气。
大气经滤网、消声器垂直进入两台轴流式一次风机，经一次风机提压后分成两路；一路进入磨煤机前的冷一次风管；另一路经空气预热器的一次风分仓，加热后进入磨煤机前的热一次风管，热风和冷风在磨煤机前混合。在冷一次风和热一次风管出口处都设有调节挡板和电动挡板来控制冷热风的风量，保证磨煤机总的风量要求和合适的出口温度。合格的煤粉经煤粉管道由一次风送至炉膛燃烧。
一次风机的流量主要取决于燃烧系统所需的一次风量和空气预热器的漏风量。密封风机风源来自一次风，最终进入磨煤机。一次风的压头主要取决于煤粉流的阻力及风道、空气预热器、挡板、磨煤机的流动阻力。其压头是随锅炉需粉量的变化而变化，可以通过调节动叶的倾角来改变风量，维持风道一次风的压力，适应不同负荷的变化。
1.1.4 烟气系统
烟气系统的作用是将燃料燃烧生成的烟气经各受热面传热后连续并及时地排至大气，以维持锅炉正常运行。
锅炉烟气系统主要由两台静叶可调轴流式引风机、两台容克式空气预热器和两台电除尘器构成。锅炉采用平衡通风，炉膛保持一定的负压。负压是通过调节引风机静叶的角度，改变风机的流量实现的。
引风机的进口压力与锅炉负荷、烟道通流阻力有关。其流量决定于炉内燃烧产物的容积及炉膛出口后所有漏入的空气量。
两台空气预热器出口有各自独立的通道与两台电除尘器相连接，电除尘的两室出口有共同的通道与引风机连接。在引风机的进出口有电动挡板，满足任一台引风机停运检修时的隔离需要。
1.2
送风机和一次风机
风机是把机械能转化为气体的势能和动能的设备，风机可以分为轴流式和离心式两种形式。轴流风机和离心风机比较：
1）动叶调节轴流风机的变工况性能好，工作范围大。因为动叶片安装角可随着锅炉负荷的改变而改变，既可调节流量又可保持风机在高效区运行。
2）轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机。由于外界条件变化使所需风机的风量、风压发生变化，离心风机就有可能使机组达不到额定出力，而轴流风机可以通过动叶片动叶关小或开大动叶的角度来适应变化，同时由于轴流风机调节方式和离心风机的调节方式不同，决定了轴流风机的效率较高。
3）轴流风机重量轻、飞轮效应值小，使得启动力矩大大减小。
4）与离心式风机比较，轴流风机结构复杂、旋转部件多，制造精度高，材质要求高。 华润常熟锅炉送风机和一次风机每炉均为两台，采用液压、动叶可调轴流式风机，由上海鼓风机厂有限公司在引进德国TLT公司技术的基础上生产。
1.2.1 轴流风机的工作原理
流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在电机的驱动下旋转时，旋转的叶片给绕流流体一个沿轴向的推力（叶片中的流体绕流叶片时，根据流体力学原理，流体对叶片作用有一个升力，同时由作用力和反作用力相等的原理，叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向相反的力，即推力），此叶片的推力对流体做功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶片连续旋转即形成轴流式风机的连续工作。
假设一较长的圆柱体静止，气流自左向右作平行流动，不计气体的粘性（即气体流动的阻力），那么气体会均匀的分上下绕流圆柱体。气流在圆柱体上的速度及压力分布完全对称，流体对柱体的总的作用力为0，如图5－1所示。这种流动叫平流绕圆柱体流动。
若圆柱体作顺时针的旋转运动，则圆柱体周围的气体也一起旋转，产生环流运动。这时圆柱体上、下速度及压力分布亦完全对称，流体对柱体的总的作用力为0，如图5－2所示。这种运动为环流运动。 P 流体
图5－1 平行绕圆柱体流动图5－2 环流运动图5－3 机翼的升力原理
若流体作平行运动，圆柱体作顺时针旋转，这两种流动叠加在一起是：圆柱体上部平流与环流方向一致，流速加快；圆柱体下部平流与环流方向相反，流速减慢。根据能量方程原
理，圆柱体上部与圆柱体下部的总能量相等，而圆柱体上部动能大，压力小，下部动能小，压力大。于是流体对圆柱体产生一个自下而上的压力差，这个压差就是升力。
机翼上升力产生的原理与圆柱体上升力的原理相同。如图5－3示。机翼上有一个顺时针方向的环流运动，由于机翼向前运动，流体对于机翼来说是作平流运动。机翼上部平流与环流叠加流速加快，压力降低，机翼下部平流与环流叠加流速减小，压力升高。此时就产生一个升力P。同时在流动过程中有流动阻力，机翼也受到阻力。
轴流风机的叶轮是由数个相同的机翼组成的一个环型叶栅，如图5－4所示。若将叶轮以同一半径展开，如图5－5示，当叶轮旋转时，叶栅以速度u向前运动，气流相对于叶栅产生沿机翼表面的流动，机翼有一个升力P，而机翼对流体有一个反作用力R，R力可以分解为Rm和Ru，力Rm使气体获得沿轴向流动的能量，力Ru使气体产生旋转运动，所以气流经过叶轮做功后，作绕轴的沿轴向运动。
Rm R Ru P 图5－5 环形叶栅中机翼与流体相互作用力分析图