锅炉及锅炉房设备1

锅炉及锅炉房设备庞凤皎第一章锅炉与锅炉房设备的基本知识第一节概述一、锅炉及锅炉房设备的任务它的本质是热源。安全可靠、经济有效地把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。二、分类1.按用途分类电站锅炉：用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，火室燃烧，效率高，出口工质为过热蒸汽。工业锅炉（供热锅炉）：用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小容量锅炉，火床燃烧居多，热效率较低，出口工质为蒸汽的称为蒸汽工业锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉。船用锅炉机车锅炉注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为高压湿蒸汽。2.按结构分类火（烟）管锅炉：烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便。（干背、湿背）水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉。3.按循环方式分类（自然循环、强制循环）自然循环锅筒锅炉多次强制循环锅筒锅炉低倍率循环锅炉直流锅炉复合循环锅炉4.按锅炉出口工质压力分类低压锅炉：一般压力小于1.275MPa中压锅炉：一般压力为3.825MPa高压锅炉：一般压力为9.8MPa超高压锅炉：一般压力为13.73MPa亚临界压力锅炉：一般压力为16.67MPa超临界压力锅炉：一般压力为22.13MPa5.按燃烧方式分类火床燃烧锅炉（层燃炉）：主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉、往复炉排炉等。火室燃烧锅炉（室燃炉）：主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为火室燃烧锅炉。沸腾炉：送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升并燃烧。6.按所用燃料或能源分类固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料；液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料；气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料；余热锅炉：利用冶金、石油化工等工业的余热作热源；原子能锅炉：利用核反应堆所释放热能作为热源的蒸汽发生器；废热锅炉：利用垃圾、树皮、废液等废料作为燃料的锅炉；其它能源锅炉：利用地热、太阳能等能源的蒸汽发生器或热水器。7.按排渣方式分类固态排渣锅炉液态排渣锅炉8.按炉膛烟气压力负压锅炉：炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要型式；微正压锅炉：炉膛表压2—5KPa，不需引风机，易于低氧燃烧；9.按锅筒布置分类锅炉锅筒数一般为一个或两个，锅筒可纵置或横置布置，现代锅筒型电站锅炉都采用单锅筒型式，工业锅炉采用单锅筒或双锅筒型式。10.按炉型分类锅炉炉型很多，有倒U型、塔型、箱型、T型、U型、N型、L型、D型、A型等。D型、A型用于工业锅炉，其它炉型一般用于电站锅炉。11.按锅炉房型式分类锅炉可作露天、半露天、室内、地下或洞内布置，工业锅炉一般采用室内布置，电站锅炉主要采用室内半露天或露天布置。12.按锅炉出厂型式分类可分为快装锅炉、组装锅炉和散装锅炉；小型锅炉可采用快装型式，电站锅炉一般为组装或散装。三、内容锅炉工作过程的基本理论和锅炉房设计的计算基础和基本方法。本门课程主要讲授章节：1，12，5，10，8，11(2，3，9).四、目的通过本课程的学习，具有锅炉房工艺设计以及运行管理的初步能力。第五节锅炉房设备的组成一、锅炉本体锅炉：汽锅、炉子附加受热面：蒸汽过热器，省煤器，空气预热器省煤器和空气预热器称为尾部受热面。20t以下的锅炉无空气预热器，蒸汽过热器只在生产工艺上有要求时设置，一般较少设置蒸汽过热器；而省煤器则是大多设置的受热面。二、锅炉房的辅助系统1.汽水系统热水系统自来水除氧软化补水箱循环水泵泄压定排除污器集水器热用户分水器锅炉蒸汽系统锅炉分汽缸热用户凝结水箱除氧软化自来水定排连排排污降温池给水泵40℃以下凝结水泵水箱凝结水回收站给水箱除氧泵2.送、引风系统（单独配置）烟囱引风机送风机锅炉除尘器3.运煤除渣系统车渣斗刮渣机锅炉煤仓皮带破摔机煤场4.计量、监测、自动控制第二节锅炉的构造和工作过程一、锅炉的基本构造（图1-1，图1-3）汽锅:锅筒、管束、水冷壁、集箱、下降管（一个封闭的汽水系统）。炉子：煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等（燃烧设备）。二、工作过程燃料的燃烧过程、烟气向水的传热过程和水的受热、汽化过程，三个过程同时进行。1.燃料的燃烧过程煤—煤斗——炉排——炉内——灰渣——除渣板——灰渣斗空气——空气预热器——风仓——炉排面——烟气定义：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程高温烟气给煤斗燃料（煤）→炉排面（燃烧室）→除渣板（入灰渣斗）空气在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件：高温环境必需的空气量及空气与燃料的良好混合燃料的供应及灰渣和烟气的排放2.烟气向水（汽等工质）的传热过程辐射辐射+对流对流高温烟气——水冷壁（辐射换热）————向炉膛上方流动——蒸汽过热器——对流管束——尾部烟道（省煤器、空气预热器）——除尘——引风机——烟囱3.水的受热汽化过程1）给水：水——省煤器——汽锅2）水循环：汽锅——下降管——下集箱——水冷壁——汽锅3）汽水分离第三节锅炉的基本特性自来水——省煤器——上锅筒——对流管束——下锅筒——下降管——下集箱——水冷壁——上集箱——上锅筒一、蒸发量、热功率蒸发量：锅炉每小时产生的蒸汽量，表征锅炉容量的大小，用D表示，单位t/h.额定热功率表征锅炉容量，用Q表示，单位MW。简单换算关系：1t/h=0.7MW.二、蒸汽（热水）参数锅炉的蒸汽参数：锅炉出口处的蒸汽压力P，温度t。饱和蒸汽：P；过热蒸汽P，t;热水P，hgtt/。三、受热面蒸发率、受热面发热率蒸汽锅炉：受热面蒸发率D/H。热水锅炉：受热面发热率Q/H。四、锅炉的热效率五、锅炉的金属耗率及耗电率应综合考虑锅炉的热效率、锅炉的金属耗率及耗电率。第四节锅炉型号及参数系列一、锅炉的型号型号的第一部分表示锅炉和燃烧设备的形式。共分三段，第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉总体形式(见表1—1)；第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧设备(见表1—2)；第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t／h或热水锅炉额定热功率为若干MW。各段应连续书写，互相衔接。鼓泡流化床燃烧F；循环流化床燃烧X。型号的第二部分表示介质参数。共分两段，中间以斜线相连。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力为若干MPa；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽温度或热水锅炉的进、出水温度为若干℃。蒸汽温度为饱和温度时，型号的第二部分无斜线和第二段。型号的第三部分表示燃料种类。以汉语拼音字母代表燃料种类，同时以罗马数字代表燃料品种分类，并与其并列(见表1－3)。如同时使用几种燃料，则主要燃料应放在前面。对于汽水(热水、开水)两用或三用锅炉，似锅炉主要功能来编制产品型号，铭牌上用中文说明。二、参数系列第十二章锅炉房设计及汽水系统第一节设计原则和方法一、锅炉房设计的一般原则符合有关基本建设的方针政策、能源政策；遵守《锅炉房设计规范》，有关法规和标准。如《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《热水锅炉安全技术监察规程》、《工业锅炉水质标准》、《建筑设计防火规范》、《锅炉大气污染物排放标准》和《工业企业设计卫生标准》等。根据城市或单位的总体规划，对锅炉房进行设计。二、锅炉房设计程序和方法锅炉房的整体设计，包括工艺设计、建筑设计、结构设计、水、暖、电、自动控制及仪表设计，本专业所从事的设计工作是锅炉房的工艺设计。锅炉房的工艺设计，可按初步设计、技术设计和施工设计三个阶段进行。现在一般趋向于按初步设计和施工图设计两个阶段进行。第二节锅炉房容量及锅炉选择一、锅炉房容量的确定1．锅炉房最大热负荷的确定式中：——分别为生产工艺、采暖、通风、生活用热负荷，t/h；K——供热管网热损失及锅炉自用汽的利用系数，K=1.1~1.2，取1.05；K1——生产工艺用热负荷的利用系数，一般取K1=0.7~0.9；K2,K3——为采暖、通风用热负荷的利用系数，取K2=1.0,K3=0.7~1.0；K4——日常生活用热负荷的利用系数，取K4=0.5。2.锅炉房平均热负荷的确定t/h其中：采暖（通风）平均热负荷的确定：)(44332211maxQKQKQKQKKQ4321,,,QQQQ)(4321pjpjpjpjpjQQQQKQt/h3．锅炉全年热负荷的确定式中：4321,,,hhhh——分别为一年生产工艺、采暖、通风、生活用热小时数。其中采暖热负荷：kqFQc1MW二、供热介质和参数的选择蒸汽、热水参数满足用户用热参数和合理用热的要求，但不宜使锅炉的额定出口压力和温度与用户使用的压力火热温度相差过大。三、锅炉型号和台数（备用、平均热负荷）1．锅炉型号1）根据热用户的要求及特点确定锅炉型号首先满足供热负荷的需要，选用介质、参数及供热管线的介质压力及温降的考虑。2）同一锅炉房内尽可能采用系统类型、容量的锅炉，以利于设计、施工、安装和运行管理（热用户的特殊要求除外）。3）对专供采暖的锅炉房宜选用热水锅炉。2．燃烧设备1）就近取材，保护环境2）高效、清洁燃烧设备3）能适应热负荷变化，自动化程度高、电耗金属耗量低的设备3．经济性问题1）选用燃烧效率高和热效率高的锅炉2）选用投资和运行管理费用低的锅炉3）选用热负荷调节方便的锅炉4．锅炉台数1）锅炉房锅炉总台数的确定，应按所有锅炉在额定蒸发量运行工作时，能满足最大热负荷为原则来考虑；2）同一锅炉房，新建时不宜超过五台，改扩建不宜超过七台；3）当热负荷一年中变化较大时，主要以调整运行锅炉台数的方法来适应负荷变化，从而使运行的锅炉接近额定蒸发量下工作。5．热备用第三节锅炉房的布置一、锅炉房的区域布置1．锅炉房位置力求布置在供热比较集中的地区；2．锅炉房位置力求布置在便于燃料的储运和灰渣的排放的地区3．应有利于环境保护，应有利于自然通风和采光；4．应符合《工业企业设计卫生标准》，建筑设计防火规范等5．锅炉房的位置应根据远期规划，在扩建端宜留有余地；6．区域锅炉房位置的选择，除应符合上述规定外，尚应根据区域的供热规划，城市发展规划)3(2)3(2QttttQwnpjnpj)(44332211pjpjpjpjQhQhQhQhKD以及交通和环保等因素确定。二、锅炉房的建筑形式1．锅炉房的建筑布置应符合锅炉房工艺布置的要求，同时应照顾到土建工程中通用的模数；2．锅炉房应根据锅炉的容量，类型，燃烧和除灰渣方式来决定采用单层或多层布置。①小容量和组装的燃煤锅炉以及燃油，燃气锅炉宜采用单层布置；②蒸发量较大，采用机械化运煤、除渣的散装燃煤锅炉宜采用双层布置。3．锅炉房建筑要求①屋顶结构的荷重0.9kPa，以整片为宜；②为了保证锅炉房工作人员的出入，或当紧急状况时，便于迅速离开现场，锅炉房的各层出入口不应少于2个，楼层上的出入口，应有通向地面的安全梯。③锅炉房通向室外的门应向外开启，锅炉房内工作间或生活间直接通向锅炉间的门应向锅炉间内开启。4.平面布置和结构设计应考虑扩建的可能性。其附属间应布置在固定端，取样分析、锅内加药装置一般应布置在固定端，上煤栈桥应布置在固定端，检修设备吊装孔应开设在锅炉房大门附近。5.锅炉房地平标高（室内）至少比室外地平高出150mm；烟囱中心距锅炉房后墙中心线一般不小于10m；若无引风机、除尘器可为6~8m。三、锅炉房工艺布置1．锅炉布置基本尺寸要求1）炉前①蒸汽锅炉1~4t/h、热水锅炉0.7~2.8MW不宜小于3.0m;②蒸汽锅炉6~20t/h、热水锅炉4.2~14MW不宜小于4.0m;③蒸汽锅炉35~65t/h，热水锅炉29~58MW不宜小于5.0m；④当需在炉前更换锅管时，炉前净距应能满足操作要求。对6~65t/h的蒸汽锅炉，4.2~58MW的热水锅炉，当炉前设置仪表控制室时，锅炉前端至仪表控制室的净距可为3m。2）炉间——锅炉侧面和后面的通道净距：蒸汽锅炉1~4t/h，热水锅炉0.7~2.8MW不宜小于0.8m;蒸汽锅炉6~20t/h，热水锅炉4.2~14MW不宜小于1.5m;蒸汽锅炉35~65t/h、热水锅炉29~58MW不宜小于1.8m。3）操作地点和通道的净空高度不应小于2