鍋爐煙風系統(tǒng)是保障鍋爐正常燃燒、熱量傳遞及煙氣合規(guī)排放的關鍵系統(tǒng),其流程圍繞 “送風 - 燃燒 - 換熱 - 排煙” 的核心邏輯展開,具體按以下設備順序逐步推進:
一、送風機:風系統(tǒng)的動力起點
送風機作為風系統(tǒng)的動力源,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%),并通過風機葉輪的旋轉產(chǎn)生壓力,將空氣加壓至一定風壓(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,同時克服空氣預熱器、風道等設備的流動阻力,確??諝饽芊€(wěn)定輸送至燃燒系統(tǒng)。
二、空氣預熱器:空氣的預熱升溫環(huán)節(jié)
從送風機出來的常溫空氣,首先進入空氣預熱器。空氣預熱器是一種換熱設備,其熱源來自鍋爐尾部的高溫煙氣(溫度通常為 300-400℃)。在空氣預熱器內(nèi)部,冷空氣與高溫煙氣通過管壁或蓄熱元件進行間接換熱: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);而高溫煙氣則在此過程中釋放熱量,溫度降低(通常降至 150-200℃)??諝忸A熱的主要目的有兩個:一是提高進入燃燒器的空氣溫度,增強燃料燃燒的穩(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:燃料與熱風的混合燃燒場所
經(jīng)過空氣預熱器加熱后的高溫熱風,被輸送至鍋爐的燃燒器。同時,燃料(如煤粉、天然氣、重油等)也通過專門的燃料輸送系統(tǒng)(如煤粉管道、燃氣噴嘴)進入燃燒器。在燃燒器內(nèi)部,高溫熱風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,例如煤粉燃燒時空氣過量系數(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),隨后在點火裝置(如電火花點火器)的作用下點燃,形成穩(wěn)定的火焰。燃燒過程中,燃料與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應,釋放出大量的熱量,生成高溫煙氣(溫度可達 1000-1500℃,具體取決于燃料熱值和燃燒強度),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煙氣進入鍋爐的爐膛(即鍋爐的燃燒室)。爐膛是一個封閉的高溫空間,其內(nèi)壁通常布置有水冷壁(由多根鋼管組成,管內(nèi)流動著水或汽水混合物)。在爐膛內(nèi),高溫火焰和煙氣主要通過輻射換熱的方式,將大量熱量傳遞給水冷壁內(nèi)的工質(水或汽水混合物):工質吸收熱量后,逐漸升溫、汽化,形成飽和蒸汽或過熱蒸汽(具體取決于爐膛出口煙溫及工質循環(huán)階段)。同時,爐膛內(nèi)的燃燒過程需維持一定的負壓(通常為 - 50 至 - 100Pa),以防止高溫煙氣和火焰外漏,保障運行安全,這一負壓狀態(tài)后續(xù)由引風機協(xié)同維持。
五、對流受熱面:煙氣熱量的進一步回收
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)鍋爐的對流受熱面。對流受熱面通常包括省煤器、過熱器、再熱器等(不同鍋爐的布置順序可能略有差異,常見順序為爐膛出口→過熱器→再熱器→省煤器),這些受熱面均由密集排列的鋼管組成,工質(水、蒸汽)在管內(nèi)流動,煙氣在管外流動。在此環(huán)節(jié),煙氣主要通過對流換熱的方式,將剩余熱量傳遞給管內(nèi)工質:例如,省煤器利用煙氣熱量加熱鍋爐給水,提高給水溫度;過熱器和再熱器則分別將飽和蒸汽加熱為過熱蒸汽、將汽輪機高壓缸排出的低溫蒸汽重新加熱,滿足發(fā)電或供熱對蒸汽參數(shù)的要求。經(jīng)過對流受熱面后,煙氣溫度進一步降至 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)過對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),若直接排放會造成大氣污染。因此,煙氣需進入除塵器進行凈化處理。目前鍋爐常用的除塵器包括電除塵器、袋式除塵器等:電除塵器通過高壓電場使顆粒物帶電,再利用電場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)的過濾作用,截留煙氣中的顆粒物。經(jīng)過除塵器處理后,煙氣中顆粒物濃度可降至 5mg/m3 以下(滿足國家環(huán)保排放標準),凈化后的煙氣進入后續(xù)排煙環(huán)節(jié)。
七、引風機:煙系統(tǒng)的動力核心
凈化后的煙氣進入引風機,引風機作為煙系統(tǒng)的動力源,通過葉輪旋轉產(chǎn)生負壓吸力,克服除塵器、煙道、煙囪等設備的流動阻力,將煙氣從鍋爐尾部抽取出來,并加壓至一定風壓(通常為 3-6kPa),確保煙氣能穩(wěn)定輸送至煙囪。同時,引風機與送風機協(xié)同工作,共同維持爐膛內(nèi)的負壓狀態(tài):送風機向爐膛內(nèi)送風,引風機從爐膛內(nèi)抽排煙氣,通過調(diào)節(jié)兩者的風量平衡,使爐膛負壓保持在合理范圍,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
從引風機出來的煙氣,最后通過煙囪排放至大氣中。煙囪的主要作用有兩個: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,減少對周邊環(huán)境的影響;二是進一步克服煙氣排放過程中的阻力,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機的散熱情況),各項污染物濃度需符合國家《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB 13271-2014)的要求。