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第三章 锅炉3D模型设计
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图3-3 旋流燃烧器的二维线框图
国内用得最多的煤粉预燃室是旋流式煤粉预燃室。其工作原理是：煤粉空气混合物通过一次风管经过轴向旋流叶片，旋转进入带有圆锥形进口端盖的圆筒形预燃室，把旋转气流引向圆筒形预燃室的壁面，使预燃室中心部位产生一个很大的回流区，把高温烟气反向引回到一次风的根部，使送入预燃室的煤粉气流能稳定地着火。预燃室的二次风分为两股，主要部分为根部直流二次风，它经由不旋转的直叶片进入预燃室；另一部分为在预燃室出口附近通过直叶片或带有旋转倾角的叶片送入预燃室的出口二次风。根部的直流二次风并不会破坏预燃室的中心回流区，相反却能增大回流区，并使筒壁面不积存煤粉和灰粒，有利于预燃室的长期运行。
一次风的旋流强度对预燃室内回流区和三“高区”的形成有很大的影响。过大的一次风旋流强度，预燃室中不能形成“三高区”，煤粉气流不易着火，火焰不易稳定。只有当一次风有较小而适当的旋流强度时，此时煤粉比气体有较大的轴向运动惯性，就使得煤粉和与煤粉一起喷出的气体产生相对的分离，气体较多地贴着预燃室的圆筒内壁面流动，煤粉则在回流区的边缘附近集结，此处便形成高煤粉浓度的区域，这个区域正靠近回流区，温度很高，达900℃以上，而且也有较高的氧浓度，这就形成有利于着火的“三高区”，煤粉颗粒在三高区
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东北电力大学本科毕业论文 内被迅速加热，升温，很快析出挥发分并着火燃烧。煤粉颗粒在“三高区”着火后，由于根部二次风和出口二次风的及时和分阶段送入，着了火的煤粉颗粒迅速扩散到含氧量比较充分的主气流中去，有利于煤粉的继续燃烧和燃尽，如图3-4所示。
图3-4 旋流燃烧器的着色体图
旋流式煤粉预燃室内由于“三高区”的存在，煤粉气流着火的稳定性比一般煤粉炉的燃烧器好得多。在我国电站锅炉的实践中，证明能够成功地燃用劣质烟煤，贫煤和无烟煤。稳燃作用和节油效果比较显著。
旋流式煤粉预燃室的构造相比大速差同轴射流直流式煤粉预燃室的构造较复杂，在制作之前，我们认真反复地阅读了《锅炉原理》中的有关内容并在指导教师的指导下进行了讨论；主要制作的主体部件有一次风管，一次风旋流叶片，根部二次风直叶片，出口二次风旋流叶片，圆筒型预燃室，二次风箱，预燃室出口，其中，一次风旋流叶片和出口二次风旋流叶片是用立方体调整参数，倾斜一定角度，然后旋转复制而成的，而根部二次风直叶片是用布尔运算减出来的
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第三章 锅炉3D模型设计
3.3过热器和再热器 3.3.1过热器作用
过热器就是将饱和蒸汽和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高蒸汽的焓值，从而增加蒸汽的做功能力，提高电厂的循环热效率。另外，在影响过热汽温的因素变化时保证过热汽温正常，并处于允许的波动范围之内。
3.3.2再热器的作用
再热器的作用就是将汽轮机高压缸的排汽在一次加热，使其温度与过热气温相等或相近，然后再送到中低压缸膨胀做功。蒸汽在热一方面可以增加蒸汽的做功能力，提高电厂的循环热效率；另一方面也可以降低汽轮机排汽的温度，提高末级叶片的安全性。当影响再热汽温的因素变化时，保证再热汽温处于正常的温度波动范围之内[18]。
3.3.3 300MW亚临界压力锅炉的过热器系统
1) 系统的组成与结构
该系统由顶棚过热器、包覆过热器、低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器、末级高温过热器组成 。
顶棚过热器：布置在炉膛顶部、水平烟道及转向室的顶部，分成前后两部分。前后炉顶管构成炉膛的水平烟道的顶部，后部构成后烟井顶部。其中炉膛顶部的管材为15CrMo，管径为51*6，节距111mm，共105根，也是分段鳍片管，焊成密封炉顶。水平烟道顶部的管材为20G，管径为45*6，节距为111mm，共105根，也是分段鳍片管并焊成密封炉顶。转向室顶部的管材为20G碳钢，管径为57*7，节距为140mm，共85根，与扁钢焊成气密性膜式壁,如图3-5所示。
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图 3-5 前屏过热器二维线框图
包覆过热器：布置在水平烟道的延伸侧墙及底部，后烟井的前端、后墙及两侧墙上。其中延伸侧墙的管径为51mm*6.5，节距为102mm；后烟井两侧墙的管径为51*6，节距114mm；后烟井前墙的管径为51*6，节距为152mm;后烟井后墙上部的管径为57*7，节距为140mm；后烟井后墙下部的管径为38*5.5，节距为145mm。处尾部烟井上部的水平烟道烟气流通部分为光管外，其余均为钢管和扁钢管焊成的气密性膜式壁。
低温过热器：布置在后烟井烟道的上部，其主体为水平布置的四组蛇形管，每组84排，每排蛇形管为5根管子并联套弯的多管圈结构。管子外径51mm，横向节距140mm。通过垂挂布置得垂直低温过热器部分从后炉顶引出。下面两组的管材为20G碳钢，其余为15CrlMo和12Cr1MoV。如图3-6所示。
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