锅炉及锅炉房设备基本知识

锅炉基本知识

§1 概述

锅炉(蒸汽发生器)是利用燃料或其它能源的热能,把工质(一般为进化的水)加热到一定参数(温度、压力)的换热设备。

锅炉是供热之源。锅炉及锅炉房设备的任务,在于安全、可靠、经济有效地将燃料的化学能转化为热能,进而将热能传递给水,以产生热水或蒸汽;或将燃料的化学能传递给其他工质,如导热油等,以产生其他高温的工质,如高温导热油。

蒸汽,不仅用来将热能转变成机械能(如电站锅炉的气轮机发电),蒸汽还广泛地作为工业生产和采暖通风等方面所需热量的热载体。通常,我们把用于动力、发电方面的锅炉,叫做动力锅炉;把用于工业及采暖方面的锅炉,称为供热锅炉,通常成为工业锅炉。

电站锅炉,处于提高热循环效率的需求,其锅炉所产生的蒸汽,其压力与温度都较高,且日益趋向高温高压和大容量方向发展。例如,与国产的300MW的汽轮发电机组配套的锅炉,其容量为1025吨/小时,蒸汽压力为17MPa(170个大气压),过热蒸汽温度为555℃。

与我们相关的工业锅炉,所产生的蒸汽或热水均不需要过高的压力和温度,容量也不太大,压力一般在2.5MPa(25个大气压)以下,温度一般为饱和蒸汽温度(或有过热,过热蒸汽温度也不太高,一般400℃以下)。生产工艺有特殊要求的除外。

1.炉的基本构造和工作过程

锅炉,主要是锅与炉两大部分的组合。燃料在炉内进行燃烧,将燃料的化学能转变为热能;高温燃烧产物—烟气则通过受热面将热量传递给锅内的工质,如水等,水被加热—沸腾—汽化,产生蒸汽。

锅的基本构造包括锅筒(又叫汽包)、对流管束、水冷壁、上下集箱和下降管等组成一个封闭的汽水系统。炉,对于链条炉排锅炉来说,包括煤斗、炉排、除渣机、送风装置等;对于室燃炉来说,炉包括燃烧设备等。

此外,为了保证锅炉的正常工作和安全运行,蒸汽锅炉还必须装设安全阀、水位表、高低水位报警器、压力表、主汽阀、排污阀、止回阀等。

2.

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3.锅炉的工作过程

锅炉的工作包括三个过程,燃料的燃烧、烟气向水的传热过程和水的汽化过程,这三个过程在锅炉中同时进行。

一、燃料的燃烧过程

不同的燃烧方式其燃烧状况有所不同。以链条炉排锅炉为例,其燃烧设备为链条

炉排。燃料在加煤斗中借自重下落到炉排面上,炉排借电动机通过变速齿轮箱减

速后由链轮来带动,链条炉排犹如运输机,将燃料源源不断的带入炉内。燃料在

炉排上一面燃烧,一面向后移动;燃料燃烧所需的空气由鼓风机通过风道及炉排

下部的风仓,向上穿过炉排到达燃料层,进行燃烧,形成高温烟气。燃料最后烧

成灰渣,在炉排末端翻过除渣板(俗称老鹰铁)后排出,这整个过程称为燃烧过

程。当然,为了锅炉燃烧的持续进行,需要连续不断地供应燃料、空气和排出烟

气、灰渣,为了环保的要求,还须对烟气进行除尘处理,为此,需配置鼓风机、

引风机、运煤出渣设备及消烟除尘设备。

二、烟气向工质(水、汽、导热油等)的传热过程

由于燃料的燃烧放热,炉内温度很高。在炉膛的四周墙面上,都布置一排水管,

俗称水冷壁管。高温烟气与水冷壁进行强里的辐射换热,将热量传递给管内工质。

继而烟气受引风机、烟囱的引力而向炉膛上方流动。烟气出烟窗(炉膛出口)并

掠过防渣管后,就冲刷蒸汽过热器----一组垂直放置的蛇形管受热面,使锅(汽包

与水冷壁)中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到过热。尾部烟道内依次布

置省煤器及空气预热器。经多级传热后的烟气最后排出锅炉。

三、水的汽化过程

水的汽化过程也是蒸汽的产生过程,其主要包括水循环和汽水分离过程。经过水

处理的锅炉给水由给水泵加压,先经过省煤器而得到预热,然后进入汽包。

锅炉工作时,汽包中的工质是处于饱和状态下的汽水混合物。位于烟温较低区段的对流管束,因受热较弱,汽水混合物的比重较大;而位于烟气高温区的水

冷壁和对流管束由于受热较强,相应地汽水混合物的比重较小;从而比重大的汽

水混合物则往下流入下锅筒,比重小的汽水混合物则往上流入上锅筒,这就形成

了锅内的自然循环。此外,为了更有效地组织水循环和进行流量分配的需要,一

般还设有置于炉墙外的不受热的下降管,借以将工质引如水冷壁的下集箱,而通

过上集箱上的汽水引出管将汽水混合物引入上锅筒。

借助上锅筒内装设的汽水分离装置,以及在锅筒本身空间的重力分离作用,使汽水混合物得到了分离;若有过热器,则蒸汽在上锅筒顶部引出后进入蒸汽过

热器中,而分离下来的饱和水仍回落到上锅筒下半部的水空间。汽包中的水循环,

也保证了与高温烟气相接触的金属受热面得以冷却而不会烧坏,是锅炉长期安全

可靠运行的必要条件。而汽水混合物的分离设备则是保证蒸汽品质和蒸汽过热器

可靠工作的必要设备。

§2 锅炉基本特性的表示

为了区别各类锅炉构造、燃用燃料、燃烧方式、容量大小、参数高低以及运行经济性等特点,经常用到如下参数:

一、锅炉额定出力

锅炉额定出力是指锅炉在额定参数(压力、温度)和保证一定效率下的最大连续

出力。对于蒸汽锅炉,叫额定蒸发量,单位为吨/小时;对于热水锅炉,叫额定

产热量。单位为MW(老单位为万大卡/小时)。

产热量与蒸发量之间的关系:

Q=D(i q-i gs)×1000 千焦/小时

式中:D----锅炉蒸发量,吨/小时

i q----蒸汽焓,千焦/公斤

i gs----锅炉给水焓,千焦/公斤

对于热水锅炉:

Q=G(i rs “-i rs‘)×1000 千焦/小时

式中:G----热水锅炉循环水量,吨/小时

i rs “---锅炉出水焓,千焦/公斤

i rs ‘---锅炉进水焓,千焦/公斤

注:1千卡(kcal)=4.1868千焦(KJ)

二、蒸汽(或热水)参数

锅炉产生蒸汽的参数,是指锅炉出口处蒸汽的额定压力(表压)和温度。对生产饱和蒸汽的锅炉来说,一般只标明蒸汽压力;对生产过热蒸汽的锅炉,则需标明压力和过热蒸汽温度;对热水锅炉来说,则需标明出水压力和温度。

工业锅炉的容量、参数,既要满足生产工艺上对蒸汽的要求,又要便于锅炉房的设计,锅炉配套设备的供应以及锅炉本身的标准化,因而要求有一定的锅炉参数系列。见GB1921-88《工业蒸汽锅炉参数系列》及GB3166-88《热水锅炉参数系列》

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本表中的额定蒸发量,对于<6t/h的饱和蒸汽锅炉是20℃给水温度下锅炉额定蒸发量,对于>6t/h的饱和蒸汽锅炉及过热蒸汽锅炉是105℃给水温度下锅炉额定蒸发量。

锅炉设计给水温度为20℃,60℃及105℃,设计时结合具体情况而定。

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四、锅炉热效率

锅炉的热效率是指送进锅炉的燃料(全部完全燃烧时)所能发出的热量中有百分之多少被用来产生蒸汽或加热水或其它工质。以符号η来表示。它是一个能真实反映锅炉运行的经济性指标。

五、锅炉型号及表示

GB/T1626-92《工业锅炉产品型号编制方法》规定:

工业锅炉产品型号由三部分组成,各部分之间用短横线相连。

△△△××---- ××/×××------ △

燃料种类代号

过热蒸汽温度或出水/进水温度

额定蒸发量

额定热功率

工作压力

燃烧设备代号

锅炉总体型式代号

锅炉总体型式代号见下表:

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燃料种类见下表:

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举例说明:

WNG1-0.7-AⅡ-----卧式内燃固定炉排,额定蒸发量1t/h,额定工作压力0.7MPa,蒸汽温度饱和,燃用Ⅱ类烟煤。

DZL4-1.25-WⅡ-----单锅筒纵置式(卧式水火管)链条炉排,额定蒸发量4t/h,额定工作压力1.25MPa,蒸汽温度饱和,燃用Ⅱ类无烟煤。

SZS10-1.6/350-Q------双锅筒纵置式室燃炉,额定蒸发10t/h,额定工作压力1.6MPa,过热蒸汽温度为350℃,燃气锅炉。

SHS20-2.5/400-H-----双锅筒横置式室燃炉,额定蒸发20t/h,额定工作压力2.5 MPa,过热蒸汽温度为400℃,燃用褐煤。

QXW2.8-1.25/95/70-AⅡ----强制循环往复炉排,额定热功率为2.8MW,允许工作压力为1.25MPa,出水温度为95℃,进水温度为70℃,燃用Ⅱ类烟煤。

§3 锅炉的辅助设备

锅炉房中除了锅炉本体外,要保证锅炉安且连续运行,还必须配备其他辅助设备,如水处理设备、软水箱、水泵、分汽缸、上煤出渣设备、鼓风机、引风机、除尘器、烟囱、仪表控制等。

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