锅炉烟风系统是保障锅炉正常燃烧、热量传递及烟气合规排放的关键系统,其流程围绕 “送风 - 燃烧 - 换热 - 排烟” 的核心逻辑展开,具体按以下设备顺序逐步推进:
一、送风机:风系统的动力起点
送风机作为风系统的动力源,主要功能是从锅炉外部环境抽取常温空气(通常温度为 20-30℃,含氧量约 21%),并通过风机叶轮的旋转产生压力,将空气加压至一定风压(一般为 2-5kPa,具体根据锅炉容量和阻力特性调整)。其核心作用是为后续燃烧环节提供充足的氧气,同时克服空气预热器、风道等设备的流动阻力,确保空气能稳定输送至燃烧系统。
二、空气预热器:空气的预热升温环节
从送风机出来的常温空气,首先进入空气预热器。空气预热器是一种换热设备,其热源来自锅炉尾部的高温烟气(温度通常为 300-400℃)。在空气预热器内部,冷空气与高温烟气通过管壁或蓄热元件进行间接换热:冷空气吸收烟气的热量后,温度显著升高(一般可升至 250-350℃,大型锅炉甚至更高);而高温烟气则在此过程中释放热量,温度降低(通常降至 150-200℃)。空气预热的主要目的有两个:一是提高进入燃烧器的空气温度,增强燃料燃烧的稳定性和效率,减少燃料消耗;二是降低锅炉尾部排烟温度,减少排烟热损失,提升锅炉整体热效率。
三、燃烧器:燃料与热风的混合燃烧场所
经过空气预热器加热后的高温热风,被输送至锅炉的燃烧器。同时,燃料(如煤粉、天然气、重油等)也通过专门的燃料输送系统(如煤粉管道、燃气喷嘴)进入燃烧器。在燃烧器内部,高温热风与燃料按照合理的比例(即空燃比,需根据燃料类型精确控制,例如煤粉燃烧时空气过量系数通常为 1.1-1.2)充分混合、雾化(液体燃料)或分散(固体燃料),随后在点火装置(如电火花点火器)的作用下点燃,形成稳定的火焰。燃烧过程中,燃料与空气中的氧气发生化学反应,释放出大量的热量,生成高温烟气(温度可达 1000-1500℃,具体取决于燃料热值和燃烧强度),为锅炉后续的热量传递提供热源。
四、炉膛:燃烧与辐射换热的核心空间
燃烧器喷出的火焰和高温烟气进入锅炉的炉膛(即锅炉的燃烧室)。炉膛是一个封闭的高温空间,其内壁通常布置有水冷壁(由多根钢管组成,管内流动着水或汽水混合物)。在炉膛内,高温火焰和烟气主要通过辐射换热的方式,将大量热量传递给水冷壁内的工质(水或汽水混合物):工质吸收热量后,逐渐升温、汽化,形成饱和蒸汽或过热蒸汽(具体取决于炉膛出口烟温及工质循环阶段)。同时,炉膛内的燃烧过程需维持一定的负压(通常为 - 50 至 - 100Pa),以防止高温烟气和火焰外漏,保障运行安全,这一负压状态后续由引风机协同维持。
五、对流受热面:烟气热量的进一步回收
在炉膛内完成辐射换热后,温度有所降低的烟气(一般为 800-1000℃)继续流经锅炉的对流受热面。对流受热面通常包括省煤器、过热器、再热器等(不同锅炉的布置顺序可能略有差异,常见顺序为炉膛出口→过热器→再热器→省煤器),这些受热面均由密集排列的钢管组成,工质(水、蒸汽)在管内流动,烟气在管外流动。在此环节,烟气主要通过对流换热的方式,将剩余热量传递给管内工质:例如,省煤器利用烟气热量加热锅炉给水,提高给水温度;过热器和再热器则分别将饱和蒸汽加热为过热蒸汽、将汽轮机高压缸排出的低温蒸汽重新加热,满足发电或供热对蒸汽参数的要求。经过对流受热面后,烟气温度进一步降至 150-250℃,大部分热量被回收利用。
六、除尘器:烟气的净化处理环节
经过对流受热面换热后的烟气,虽然温度降低,但仍含有大量的固体颗粒物(如煤粉燃烧产生的飞灰,浓度通常为 10-30g/m³),若直接排放会造成大气污染。因此,烟气需进入除尘器进行净化处理。目前锅炉常用的除尘器包括电除尘器、袋式除尘器等:电除尘器通过高压电场使颗粒物带电,再利用电场力将其吸附到集尘极上;袋式除尘器则利用滤袋(如涤纶滤料、PPS 滤料)的过滤作用,截留烟气中的颗粒物。经过除尘器处理后,烟气中颗粒物浓度可降至 5mg/m³ 以下(满足国家环保排放标准),净化后的烟气进入后续排烟环节。
七、引风机:烟系统的动力核心
净化后的烟气进入引风机,引风机作为烟系统的动力源,通过叶轮旋转产生负压吸力,克服除尘器、烟道、烟囱等设备的流动阻力,将烟气从锅炉尾部抽取出来,并加压至一定风压(通常为 3-6kPa),确保烟气能稳定输送至烟囱。同时,引风机与送风机协同工作,共同维持炉膛内的负压状态:送风机向炉膛内送风,引风机从炉膛内抽排烟气,通过调节两者的风量平衡,使炉膛负压保持在合理范围,避免火焰外漏或空气大量漏入炉膛(影响燃烧效率)。
八、烟囱:烟气的最终排放通道
从引风机出来的烟气,最后通过烟囱排放至大气中。烟囱的主要作用有两个:一是将烟气提升至一定高度(通常大型锅炉烟囱高度为 80-200m),利用高空大气的扩散作用,降低烟气中污染物(如颗粒物、SO₂、NOₓ等)在地面的浓度,减少对周边环境的影响;二是进一步克服烟气排放过程中的阻力,确保烟气能顺利排出。排放至大气中的烟气,其温度通常为 120-180℃(具体取决于除尘器和引风机的散热情况),各项污染物浓度需符合国家《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014)的要求。