鍋爐基礎知識

1、鍋爐基礎知識鍋爐（蒸汽發(fā)生器）是利用燃料或其它能源的熱能，把工質(zhì)（一般為進化的水）加熱到一定參數(shù)（溫度、壓力）的換熱設備。鍋爐是供熱之源。鍋爐及鍋爐房設備的任務，在于安全、可靠、經(jīng)濟有效地將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，進而將熱能傳遞給水，以產(chǎn)生熱水或蒸汽；或?qū)⑷剂系幕瘜W能傳遞給其他工質(zhì)，如導熱油等，以產(chǎn)生其他高溫的工質(zhì)，如高溫導熱油。蒸汽，不僅用來將熱能轉(zhuǎn)變成機械能（如電站鍋爐的氣輪機發(fā)電），蒸汽還廣泛地作為工業(yè)生產(chǎn)和采暖通風等方面所需熱量的熱載體。通常，我們把用于動力、發(fā)電方面的鍋爐，叫做動力鍋爐；把用于工業(yè)及采暖方面的鍋爐，稱為供熱鍋爐，通常成為工業(yè)鍋爐。電站鍋爐，處于提高熱循環(huán)效率的需求，其

2、鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽，其壓力與溫度都較高，且日益趨向高溫高壓和大容量方向發(fā)展。例如，與國產(chǎn)的300MW的汽輪發(fā)電機組配套的鍋爐，其容量為1025噸/小時，蒸汽壓力為17MPa（170個大氣壓），過熱蒸汽溫度為555。與我們相關的工業(yè)鍋爐，所產(chǎn)生的蒸汽或熱水均不需要過高的壓力和溫度，容量也不太大，壓力一般在2.5MPa（25個大氣壓）以下，溫度一般為飽和蒸汽溫度（或有過熱，過熱蒸汽溫度也不太高，一般400以下）。生產(chǎn)工藝有特殊要求的除外。一、爐的基本構造鍋爐，主要是鍋與爐兩大部分的組合。燃料在爐內(nèi)進行燃燒，將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽桓邷厝紵a(chǎn)物煙氣則通過受熱面將熱量傳遞給鍋內(nèi)的工質(zhì)，如水等，水被加熱

3、沸騰汽化，產(chǎn)生蒸汽。鍋的基本構造包括鍋筒（又叫汽包）、對流管束、水冷壁、上下集箱和下降管等組成一個封閉的汽水系統(tǒng)。爐，對于鏈條爐排鍋爐來說，包括煤斗、爐排、除渣機、送風裝置等；對于室燃爐來說，爐包括燃燒設備等。此外，為了保證鍋爐的正常工作和安全運行，蒸汽鍋爐還必須裝設安全閥、水位表、高低水位報警器、壓力表、主汽閥、排污閥、止回閥等。二、 鍋爐的分類 鍋爐的品種及分類方式眾多,其一般分類概況見下表:分類方法鍋爐類型簡要說明按用途分類電站鍋爐用于發(fā)電,大多為大容量、高參數(shù)鍋爐，火室燃燒，燃燒效率高工業(yè)鍋爐用于工業(yè)生產(chǎn)和采暖，大多為低參數(shù)、小容量鍋爐，火床燃燒（也有火室燃燒），熱效率較低，出口工質(zhì)為

4、蒸汽的稱為蒸汽鍋爐，出口工質(zhì)為熱水稱為熱水鍋爐。船用鍋爐用作船舶動力，一般采用低、中參數(shù)，大多燃油，要求鍋爐體積小，重量輕機車鍋爐用作機車動力，一般為小容量低參數(shù)，火床燃燒，以燃煤為主，鍋爐設計緊湊按結構分類火管鍋爐煙氣在火管內(nèi)流動，一般為小容量低參數(shù)鍋爐，熱效率較低但構造簡單，水質(zhì)要求低，維修方便水管鍋爐汽、水在管內(nèi)流動，高低參數(shù)都有，水質(zhì)要求高按循環(huán)方式分類自然循環(huán)鍋爐具有鍋筒，利用下降管和上升管中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán)，只能在臨界壓力以下多次強制循環(huán)鍋爐 （也稱輔助循環(huán)鍋爐）具有鍋筒和循環(huán)泵，利用循環(huán)回路中的工質(zhì)密度差和循環(huán)泵壓頭建立工質(zhì)循環(huán)，只能臨界壓力下低倍率循環(huán)鍋爐具有汽水分離器和

5、循環(huán)泵，主要靠循環(huán)泵建立工質(zhì)循環(huán)，可用于亞臨界和超臨界壓力，循環(huán)倍率1.252.0直流鍋爐無鍋筒，給水靠水泵壓頭一次通過受熱面產(chǎn)生蒸汽，適應于高壓和超臨界復合循環(huán)鍋爐具有在循環(huán)泵，鍋爐負荷低時按再循環(huán)方式，負荷高時按直流方式，適應于亞臨界和超臨界壓力按鍋爐出口工質(zhì)壓力分類低壓鍋爐壓力小于1.27MPa,(13 大氣壓)中壓鍋爐壓力為3.82MPa,(39大氣壓)高壓鍋爐壓力為9.8MPa,(100大氣壓)超高壓鍋爐壓力為13.72MPa,(140大氣壓)亞臨界壓力鍋爐壓力為13.72MPa,(170大氣壓)超臨界壓力鍋爐壓力大于22.11MPa(225.65大氣壓)按燃燒方式分類火床燃燒鍋爐主

6、要用于工業(yè)鍋爐，包括固定爐排爐，活動手搖爐排爐，拋煤機鏈條爐、震動爐排爐、下飼式爐排爐和往復爐排爐等，燃料主要在爐排上燃燒火室燃燒鍋爐主要用于電站鍋爐，液體燃料、氣體燃料和煤粉鍋爐，燃料主要在爐膛內(nèi)懸浮燃燒旋風爐有臥式和立式兩種，燃用粗煤粉或煤屑，微粒在旋風筒中央懸浮燃燒，較大顆粒貼在筒壁燃燒，液態(tài)排渣沸騰燃燒鍋爐送入爐排的空氣流速較高，燃煤在爐排上面的沸騰床上沸騰燃燒，宜燃用劣質(zhì)煤，主要用于工業(yè)鍋爐。目前開發(fā)了較多大型循環(huán)流化床鍋爐按所用燃料分類固體燃料鍋爐燃用煤等固體燃料液體燃料鍋爐燃用重油等液體燃料氣體燃料鍋爐燃用天然氣等氣體燃料余熱鍋爐利用冶金、石化等工業(yè)余熱作熱源原子能鍋爐利用核反應

7、堆所釋放的熱能作熱源的蒸汽發(fā)生器廢料鍋爐利用垃圾、樹皮、廢液等廢料作燃料的鍋爐其它能源鍋爐利用地熱、太陽能等能源的蒸汽發(fā)生器按排渣方式分類固態(tài)排渣鍋爐灰渣固態(tài)排出液態(tài)排渣鍋爐灰渣液態(tài)從渣口排出，在裂化箱的冷卻水中裂化成小顆粒后排入水溝沖走按鍋筒布置分類單鍋筒總置式、單鍋筒橫置式、雙鍋筒縱置式電站鍋爐一般采用單鍋筒式，工業(yè)鍋爐采用單鍋筒或雙鍋筒式按爐型分類倒U型、塔型、箱型、N型、D型、A型D型及A型用于工業(yè)鍋爐，其它爐型一般用于電站鍋爐出廠型式快裝、組裝、散裝小型鍋爐采用快裝型式三、鍋爐的工作過程鍋爐的工作包括三個過程，燃料的燃燒、煙氣向水的傳熱過程和水的汽化過程，這三個過程在鍋爐中同時進行。

8、1. 燃料的燃燒過程不同的燃燒方式其燃燒狀況有所不同。以鏈條爐排鍋爐為例，其燃燒設備為鏈條爐排。燃料在加煤斗中借自重下落到爐排面上，爐排借電動機通過變速齒輪箱減速后由鏈輪來帶動，鏈條爐排猶如運輸機，將燃料源源不斷的帶入爐內(nèi)。燃料在爐排上一面燃燒，一面向后移動；燃料燃燒所需的空氣由鼓風機通過風道及爐排下部的風倉，向上穿過爐排到達燃料層，進行燃燒，形成高溫煙氣。燃料最后燒成灰渣，在爐排末端翻過除渣板（俗稱老鷹鐵）后排出，這整個過程稱為燃燒過程。當然，為了鍋爐燃燒的持續(xù)進行，需要連續(xù)不斷地供應燃料、空氣和排出煙氣、灰渣，為了環(huán)保的要求，還須對煙氣進行除塵處理，為此，需配置鼓風機、引風機、運煤出渣設備

9、及消煙除塵設備。2. 煙氣向工質(zhì)（水、汽、導熱油等）的傳熱過程由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高。在爐膛的四周墻面上，都布置一排水管，俗稱水冷壁管。高溫煙氣與水冷壁進行強里的輻射換熱，將熱量傳遞給管內(nèi)工質(zhì)。繼而煙氣受引風機、煙囪的引力而向爐膛上方流動。煙氣出煙窗（爐膛出口）并掠過防渣管后，就沖刷蒸汽過熱器-一組垂直放置的蛇形管受熱面，使鍋（汽包與水冷壁）中產(chǎn)生的飽和蒸汽在其中受煙氣加熱而得到過熱。尾部煙道內(nèi)依次布置省煤器及空氣預熱器。經(jīng)多級傳熱后的煙氣最后排出鍋爐。3.水的汽化過程水的汽化過程也是蒸汽的產(chǎn)生過程，其主要包括水循環(huán)和汽水分離過程。經(jīng)過水處理的鍋爐給水由給水泵加壓，先經(jīng)過省煤器而得到

10、預熱，然后進入汽包。鍋爐工作時，汽包中的工質(zhì)是處于飽和狀態(tài)下的汽水混合物。位于煙溫較低區(qū)段的對流管束，因受熱較弱，汽水混合物的比重較大；而位于煙氣高溫區(qū)的水冷壁和對流管束由于受熱較強，相應地汽水混合物的比重較??；從而比重大的汽水混合物則往下流入下鍋筒，比重小的汽水混合物則往上流入上鍋筒，這就形成了鍋內(nèi)的自然循環(huán)。此外，為了更有效地組織水循環(huán)和進行流量分配的需要，一般還設有置于爐墻外的不受熱的下降管，借以將工質(zhì)引如水冷壁的下集箱，而通過上集箱上的汽水引出管將汽水混合物引入上鍋筒。借助上鍋筒內(nèi)裝設的汽水分離裝置，以及在鍋筒本身空間的重力分離作用，使汽水混合物得到了分離；若有過熱器，則蒸汽在上鍋筒頂

11、部引出后進入蒸汽過熱器中，而分離下來的飽和水仍回落到上鍋筒下半部的水空間。汽包中的水循環(huán)，也保證了與高溫煙氣相接觸的金屬受熱面得以冷卻而不會燒壞，是鍋爐長期安全可靠運行的必要條件。而汽水混合物的分離設備則是保證蒸汽品質(zhì)和蒸汽過熱器可靠工作的必要設備。四、鍋爐基本特性的表示為了區(qū)別各類鍋爐構造、燃用燃料、燃燒方式、容量大小、參數(shù)高低以及運行經(jīng)濟性等特點，經(jīng)常用到如下參數(shù)：1. 鍋爐額定出力鍋爐額定出力是指鍋爐在額定參數(shù)（壓力、溫度）和保證一定效率下的最大連續(xù)出力。對于蒸汽鍋爐，叫額定蒸發(fā)量，單位為 噸/小時；對于熱水鍋爐，叫額定產(chǎn)熱量。單位為MW（老單位為 萬大卡/小時）。產(chǎn)熱量與蒸發(fā)量之間的關

12、系：Q=D（iq-igs）1000 千焦/小時式中：D-鍋爐蒸發(fā)量，噸/小時iq-蒸汽焓，千焦/公斤igs-鍋爐給水焓，千焦/公斤對于熱水鍋爐：Q=G（irs “-irs）1000 千焦/小時式中：G-熱水鍋爐循環(huán)水量，噸/小時irs “-鍋爐出水焓，千焦/公斤irs -鍋爐進水焓，千焦/公斤注： 1千卡（kcal）=4.1868千焦(KJ)2. 蒸汽（或熱水）參數(shù)鍋爐產(chǎn)生蒸汽的參數(shù)，是指鍋爐出口處蒸汽的額定壓力（表壓）和溫度。對生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐來說，一般只標明蒸汽壓力；對生產(chǎn)過熱蒸汽的鍋爐，則需標明壓力和過熱蒸汽溫度；對熱水鍋爐來說，則需標明出水壓力和溫度。工業(yè)鍋爐的容量、參數(shù)，既要滿足生

13、產(chǎn)工藝上對蒸汽的要求，又要便于鍋爐房的設計，鍋爐配套設備的供應以及鍋爐本身的標準化，因而要求有一定的鍋爐參數(shù)系列。見GB1921-88工業(yè)蒸汽鍋爐參數(shù)系列及GB3166-88熱水鍋爐參數(shù)系列GB1921-88工業(yè)蒸汽鍋爐參數(shù)系列 額定蒸發(fā)量t/h額定出口蒸汽壓力 MPa （表壓）0.40.71.01.251.62.5額定出口蒸汽溫度 飽和飽和飽和飽和250350飽和350飽和3504000.10.20.5124681015203565本表中的額定蒸發(fā)量,對于6t/h的飽和蒸汽鍋爐及過熱蒸汽鍋爐是105給水溫度下鍋爐額定蒸發(fā)量。鍋爐設計給水溫度為20，60及105，設計時結合具體情況而定。GB3

14、166-88熱水鍋爐參數(shù)系列額定 熱功率MW額定出口/進口溫度 95/70115/70130/70150/90180/110允許工作壓力MPa （表壓）0.40.71.00.71.01.01.251.251.62.50.10.20.350.71.42.84.27.010.5142946581163. 鍋爐熱效率 鍋爐的熱效率是指送進鍋爐的燃料（全部完全燃燒時）所能發(fā)出的熱量中有百分之多少被用來產(chǎn)生蒸汽或加熱水或其它工質(zhì)。以符號來表示。它是一個能真實反映鍋爐運行的經(jīng)濟性指標。4. 鍋爐型號及表示GB/T1626-92工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號編制方法規(guī)定：工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號由三部分組成，各部分之間用短橫線相

15、連。 - /- 燃料種類代號熱水鍋爐額定進水溫度 蒸汽鍋爐過熱蒸汽溫度或熱水鍋爐額定出水溫度額定蒸發(fā)壓力或額定出水壓力 額定蒸發(fā)量或額定熱功率燃燒設備代號或燃燒方式代號鍋爐總體型式代號鍋爐總體型式代號見下表：火管（鍋殼）鍋爐水管鍋爐鍋爐總體型式代 號鍋爐總體型式代 號立式水管LS單鍋筒立式DL立式火管LH單鍋筒縱置式DZ臥式外燃WW單鍋筒橫置式DH臥式內(nèi)燃WN雙鍋筒縱置式SZ雙鍋筒橫置式SH縱橫鍋筒式ZH強制循環(huán)式QX燃燒方式代號見下表：燃燒方式代 號燃燒方式代 號固定爐排G拋煤機P固定雙層爐排C振動爐排Z活動手搖爐排H下飼爐排A鏈條爐排L沸騰爐F往復爐排W室燃爐S燃料種類見下表：燃料種類代 號燃料種類代 號類劣質(zhì)煤L褐煤H類劣質(zhì)煤L貧煤P類無煙煤W型煤X類無煙煤W木柴M類無煙煤W稻糠D類煙煤A甘蔗渣G類煙煤A油Y類煙煤A氣Q舉例說明：WNG1-0.7-A-臥式內(nèi)燃固定爐排，額定蒸發(fā)量1t/h，額定工作壓力0.7MPa，蒸汽溫度飽和，燃用類煙煤。DZL4-1.25-W-單鍋筒縱置式（臥式水火管）鏈條爐排，額定蒸發(fā)量4t/h，額定工作壓力1.25MPa，蒸汽溫度飽和，燃用類無煙煤。SZS10-1.6/350-Q-雙鍋筒縱置式室燃爐，額定蒸發(fā)10t/h，額定工作壓力1.6MPa，過熱