第1章_锅炉及锅炉房设备基本知识

工业锅炉第1章锅炉与锅炉房设备基础知识单元1锅炉与锅炉房设备基础知识目录锅炉的分类及主要性能指标1锅炉的规格与型号表示方法2锅炉本体及锅炉辅助设备33单元1锅炉与锅炉房设备基础知识1.1锅炉的分类及主要性能指标锅炉是利用燃料燃烧释放的热能（或其他热能），将工质加热到一定温度和压力的设备，一般用于生产热水或蒸汽。锅炉是热源设备的重要组成部分，广泛用于采暖通风、空气调节、生活热水供应、生产工艺用热等各个领域。随着我国工农业生产的迅速发展，以及人民生活水平的不断提高，锅炉的应用将会更加广泛。1.1.1锅炉的用途与分类单元1锅炉与锅炉房设备基础知识（1）工业锅炉用于工农业生产、采暖通风、空气调节和热水供应的锅炉，又称供热锅炉。多为低参数、小容量锅炉，其工质出口压力一般不超过2.5MPa。一般都是利用蒸汽凝结时放出的汽化潜热。（2）动力锅炉用于发电和动力方面的锅炉，如电站锅炉、船用锅炉、机械锅炉等。动力锅炉所生产的蒸汽用作将热能转变成机械能的工质以产生动力，其蒸汽压力和温度都比较高，如电站锅炉的蒸汽压力大于或等于3.9MPa，蒸汽温度大于或等于450℃。并且日趋向高参数方向发展。1.1.1.1按用途分类1.1锅炉的分类及主要性能指标单元1锅炉与锅炉房设备基础知识（1）燃煤锅炉以煤为燃料的锅炉。（2）燃油锅炉以轻柴油、重油等为燃料的锅炉。（3）燃气锅炉以天然气、液化石油气、人工燃气为燃料的锅炉。（4）混合燃料锅炉以煤、油、气等混合燃料为燃料的锅炉。（5）废料锅炉以垃圾、树皮、甘蔗渣、桔梗等废料为燃料的锅炉。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.1.2按燃烧用燃料或能源分类单元1锅炉与锅炉房设备基础知识（6）余热锅炉以冶金、石油、化工、建材等工业的高温排烟余热、高温余气和化学反应热为加热介质的锅炉。（7）其他能源锅炉以原子能、电能等为能源的锅炉。1.1锅炉的分类及主要性能指标单元1锅炉与锅炉房设备基础知识（1）层燃炉燃料被铺层在炉排上进行燃烧的锅炉。（2）室燃炉燃料被喷入炉膛空间呈悬浮状燃烧的锅炉。（3）沸腾炉燃料在布风板上被由下而上送入的高速空气流托起，上下翻滚进行燃烧的锅炉。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.1.3按燃烧方式分类单元1锅炉与锅炉房设备基础知识（1）烟管锅炉烟气在火筒和为数众多的烟管内流动换热的锅炉。（2）水管锅炉水、汽、汽水混合物等工质在管内流动受热，高温烟气在管外冲刷放热的锅炉。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.1.4按锅炉本体结构不同分类单元1锅炉与锅炉房设备基础知识（1）锅筒纵置式锅炉锅筒纵向中心线与锅炉前后中心线平行的锅炉。（2）锅筒横置式锅炉锅筒纵向中心线与锅炉前后中心垂直的锅炉。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.1.5按锅筒放置方式不同分类单元1锅炉与锅炉房设备基础知识（1）快装锅炉锅炉本体整装出厂的锅炉。（2）散装锅炉锅炉本体以零件和部件出厂，在安装地点按锅炉厂设计图纸进行安装，形成锅炉整体，称为散装锅炉。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.1.6按锅炉出厂形式分类单元1锅炉与锅炉房设备基础知识（1）热水锅炉锅炉制备的工质是具有一定温度的热水。（2）蒸汽锅炉锅炉制备的工质是具有一定压力的饱和蒸汽或过热蒸汽。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.1.7按产生热媒不同分类单元1锅炉与锅炉房设备基础知识蒸汽锅炉每小时生产的额定蒸汽量称为蒸发量，用以表征锅炉容量的大小。常用符号D来表示，单位是t/h。锅炉铭牌上所标蒸汽产量即为锅炉的额定蒸发量，因此，锅炉额定蒸发量又称铭牌蒸发量或额定出力。工业锅炉的蒸发量一般为0.1～65t/h。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.2锅炉的主要性能指标1.1.2.1蒸发量或热功率单元1锅炉与锅炉房设备基础知识1.1锅炉的分类及主要性能指标对于热水锅炉，则用额定热功率来表明其容量的大小，常用符号Q表示，单位是MW。所谓额定热功率（额定供热量）是指热水锅炉在额定压力、温度和保证达到规定的热效率指标的条件下，每小时连续最大的产热量。30.278()10(MW)qgsQDii1.1.2锅炉的主要性能指标1.1.2.1蒸发量或热功率,kJ/kgqgsii分别为蒸汽和给水的焓，单元1锅炉与锅炉房设备基础知识蒸汽锅炉出口处蒸汽的额定压力或热水锅炉出水口处热水的额定压力称为锅炉的额定工作压力，又称最高工作压力，常用符号P表示，单位是MPa。对于生产饱和蒸汽的锅炉，只需标明蒸汽压力。对于生产过热蒸汽的锅炉，必须同时标明蒸汽过热器出口处的蒸汽温度，即过热蒸汽温度，常用符号t表示，单位是℃。对于热水锅炉则有额定出水口供水温度和额定进水口回水温度之分。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.2.2压力和温度单元1锅炉与锅炉房设备基础知识锅炉受热面是指汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积，即烟气与水（或蒸汽）进行热交换的表面积。用符号H表示，单位m2。锅炉受热面蒸发率指的是1m2受热面每小时所产生的蒸汽量，用D/H[kg/(m2·h)]表示。一般D/H在30~40kg/(m2·h)。热水锅炉通常采用受热面发热率，指的是1m2受热面每小时所产生的热功率，用Q/H[MW/m2]表示。一般Q/H在0.02325MW/m2上下。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.2.3受热面蒸发率、受热面发热率单元1锅炉与锅炉房设备基础知识但各受热面所处的烟气温度水平不同，则其受热面蒸发率也有很大差异，因此这个指标只反映蒸发率的一个平均值。为了便于比较，引入标准蒸汽：即其焓值为640kcal/kg，或2680kJ/kg。可将锅炉的实际蒸发量D换算成标准蒸汽蒸发量Dbz，则受热面蒸发率就可以用Dbz/H来表示。32()10/()640qgsbzDiiDkgmhHH对工程单位对法定单位32()10/()2680qgsbzDiiDkgmhHH注意单位统一！单元1锅炉与锅炉房设备基础知识受热面蒸发率或发热率越高，则表示传热好，锅炉所耗金属量少，锅炉结构也紧凑。这一指标通常用来表示锅炉的工作强度，但不能真实的反映锅炉运行的经济性。单元1锅炉与锅炉房设备基础知识锅炉热效率是指有效利用于生产热水或蒸汽的热量占输入锅炉全部热量的百分数，也称为锅炉效率，用符号ηgl表示。它是表明锅炉热经济性的指标，我国工业燃煤锅炉的热效率在60%～85%。锅炉热效率高，则更节省能源。有时为了概略衡量蒸汽锅炉的热经济性，还常用煤水比或煤汽比来表示，即锅炉在单位时间内的耗煤量和产汽量之比。煤水比的大小与锅炉形式、煤质及运行管理水平等因素有关。工业锅炉的煤水比一般为1∶6～1∶7.5。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.2.4锅炉热效率单元1锅炉与锅炉房设备基础知识锅炉不仅要求热效率高，而且也要求金属材料耗量低，运行时耗电量少。金属耗率指的是锅炉每吨蒸发量所耗用的金属材料的重量，目前生产的供热锅炉这个指标为2~6t/t。耗电率则为产生1t蒸汽耗用电的度数[kWh/t]。耗电率计算时，除了锅炉本体配套的辅机外，还有破碎机、筛煤机等辅助设备的耗电量，一般为10kWh/t左右。1.1锅炉的分类及主要性能指标1.1.2.5锅炉的金属耗率及耗电率单元1锅炉与锅炉房设备基础知识1.2锅炉的规格与型号工业锅炉的容量，既要满足用户的要求，又要便于锅炉配套设备的供应，以及锅炉本身的标准化，因而规定了一系列的锅炉参数。我国工业蒸汽锅炉的规格系列见表1-4（见P14）。表中的额定蒸发量，对于小于6t/h的饱和蒸汽锅炉是指在20℃给水温度下锅炉的额定蒸发量。对于大于或等于6t/h的蒸汽锅炉是指在105℃给水温度下锅炉的额定蒸发量。国产热水锅炉的规格系列见表1-5。单元1锅炉与锅炉房设备基础知识每台锅炉都用一个规定型号来表示。我国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。表示方法如下：1.2锅炉的规格与型号单元1锅炉与锅炉房设备基础知识型号的第一部分分为三段。第一段用两个汉语拼音字母表示锅炉本体形式，代号见表1-1；第二段用一个汉语拼音字母表示锅炉的燃烧设备（余热锅炉无燃烧设备代号），燃烧设备代号见表1-2；第三段用阿拉伯数字表示锅炉的额定蒸发量（t/h）或热水锅炉的额定热功率（MW）。1.2锅炉的规格与型号单元1锅炉与锅炉房设备基础知识型号的第二部分表示介质参数。共分两段，中间用斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或额定出水压力（MPa）；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽温度或热水锅炉的出水温度及进水温度。对于生产饱和蒸汽的锅炉，则无斜线和第二段。1.2锅炉的规格与型号单元1锅炉与锅炉房设备基础知识型号的第三部分表示燃料种类。以汉语拼音字母表示燃料种类，同时以罗马数字代表燃料分类，见表1-3。如同时使用几种燃料，则主要燃料代号放在前面。1.2锅炉的规格与型号单元1锅炉与锅炉房设备基础知识例如型号为SHL10-1.25/350-WII的锅炉，表示为双锅筒横置式蒸汽锅炉。采用链条炉排，额定蒸发量为10t/h，额定工作压力为1.25MPa，出口过热蒸汽温度为350℃，燃用Ⅱ类无烟煤。又如型号为DZW1.4-0.7/95/70-AII的锅炉，表示为单锅筒纵置式热水锅炉，采用往复推动炉排，额定热功率为1.4MW，额定出水压力为0.7MPa，出水温度为95℃，进水温度为70℃，燃用Ⅱ类烟煤。再如型号为LDR0.5-0.4的锅炉，表示为立式电加热锅炉，额定蒸发量为0.5t/h，额定工作压力为0.4MPa。1.2锅炉的规格与型号单元1锅炉与锅炉房设备基础知识1.3锅炉本体及锅炉辅助设备锅炉本体主要是由“锅”与“炉”两大部分组成。“锅”是指容纳水和蒸汽的受压部件，由锅筒（又称汽包）、对流管束、水冷壁、集箱（联箱）、蒸汽过热器、省煤器和管道组成一个封闭的汽水系统。其任务是吸收燃料燃烧释放出的热能，将水加热成为规定温度和压力的热水或蒸汽。1.3.1锅炉本体及构造单元1锅炉与锅炉房设备基础知识“炉”是指锅炉中使燃料进行燃烧产生高温烟气的场所，是由煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等组成的燃烧设备。其任务是使燃料不断良好地燃烧，释放出热能。“锅”与“炉”一个吸热，一个放热，是密切联系的有机整体。此外，为了保证锅炉正常工作，安全运行，锅炉上还必须设置一些附件和仪表，如安全阀、压力表、温度表、水位警报器、排污阀、吹灰器等。此外，还有构成锅炉支撑结构的钢架。1.3锅炉本体及锅炉辅助设备1.3锅炉本体及锅炉辅助设备锅炉本体包括汽锅、炉子、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器。（1）汽锅：包括水冷壁管，上下锅筒及连接其间的对流管束，起热交换器作用。燃烧产生的高温火焰和烟气，通过汽锅受热面将锅内的水加热，进而产生具有一定压力和温度的蒸汽。1.3锅炉本体及锅炉辅助设备（2）炉子：包括炉膛、链条炉排和炉排下的风仓。燃料由炉前煤斗进入炉中，在链条炉排上燃烧放热，并生成高温烟气。（3）蒸汽过热器：炉膛出口处的高温烟气冲刷管束，将其内流经的饱和蒸汽加热成为过热蒸汽。1.3锅炉本体及锅炉辅助设备（4）省煤器：是一个给水预热器，锅炉给水流经省煤器被加热，有效降低排烟温度，节约燃料。（5）空预器：烟道中最末端的受热面，利用排烟余热加热空气。1.3锅炉本体及锅炉辅助设备锅炉的工作过程可分为三个过程，即同时进行着的燃烧过程、烟气向水的传热过程和水的受热、汽化过程。单元1锅炉与锅炉房设备基础知识锅炉辅助设备是保证锅炉安全、经济和连续运行必不可少的组成部分。主要包括燃料供应设备，送、引风设备，除灰渣设备，烟气净化设备，汽、水系统设备，以及仪表与自动控制设备。1.3锅炉本体及锅炉辅助设备1.3.2锅炉辅助设备燃煤蒸汽锅炉房设备简图单元1锅炉与锅炉房设备基础知识蒸汽系统设备包括蒸汽管道、附属配件、分汽缸等。给水系统的作用是将原水（自来水）进行处理，除去水中的杂质，如氧、钙镁离子等，使其达到锅炉给水水质标准后送入锅炉，避免汽锅内壁结垢和腐蚀。给水设备包括水泵、水箱、给水管道、水处理设备、除氧设备等。排污系统的作用是将锅炉水中的沉渣和盐分杂质排除掉，使锅炉水符合锅炉水质标准。排污设备包括排污