鍋爐與鍋爐房設備-更多文檔分類

1、鍋爐與鍋爐房設備,04 設備,主要內容,鍋爐房設備的基本知識燃料與燃燒計算鍋爐的熱平衡工業(yè)鍋爐的構造鍋爐的燃燒設備工業(yè)鍋爐的爐型及其選擇鍋爐房的燃料供應與除灰渣鍋爐的煙氣凈化鍋爐的通風鍋爐給水處理鍋爐房的汽水系統(tǒng)鍋爐房的運行管理,1. 鍋爐房設備的基本知識,1.1概述鍋爐的定義 利用燃料燃燒釋放的熱能（或其他熱能），將工質加熱到一定參數(shù)（溫度和壓力）的設備。鍋爐的分類 鍋爐按其用途通?？梢苑?/p>

2、為動力鍋爐和工業(yè)鍋爐兩種。 （1）動力鍋爐：用于發(fā)電和動力方面的鍋爐。動力鍋爐產生的蒸汽用作將熱能轉換為機械能的工質以產生動力，其蒸汽的溫度和壓力一般都很高。 （2）工業(yè)鍋爐：用于為工農業(yè)生產和建筑采暖及人民生活提供蒸汽或熱水的鍋爐，又稱供熱鍋爐。其出口工質壓力一般≤2.5MPa，蒸發(fā)量一般為0.1～65t/h。鍋爐及鍋爐房設備的任務,back,,安全、可靠、經(jīng)濟有效地將燃料地化學能轉化為熱能，進而將熱能傳遞給水，

3、以產生熱水或蒸汽，或將燃料地化學能傳遞給其他工質，以產生其他高溫工質。本專業(yè)人員地任務 力求節(jié)約能源消耗，以降低生產成本，提高鍋爐熱效率；有效地燃用地方性劣質燃料，減少煙塵及各種污染，保護自然環(huán)境；提高操作水平，減輕工人地勞動強度，改善工作環(huán)境，保證鍋爐額定出力及運行效率，安全可靠地供熱。1.2鍋爐的分類及鍋爐房設備的組成（1）鍋爐的分類 用途：動力鍋爐、工業(yè)鍋爐； 輸出工質（工業(yè)鍋爐）：蒸

4、汽鍋爐、熱水鍋爐、導熱油鍋爐； 燃料和能源：燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、燃油鍋爐、余熱鍋爐； 燃燒方式（燃煤鍋爐）：層燃爐、室燃爐、沸騰爐； 鍋爐本體結構：煙管鍋爐、水管鍋爐； 鍋筒放置方式：立式、臥式鍋爐； 出廠形式：整裝（快裝）、組裝、散裝鍋爐； 等等。,,（2）鍋爐房設備的組成 ① 鍋爐本體：“鍋”、“爐”“鍋”－吸熱 容納水和蒸汽的受壓部件，包括鍋筒（汽包）、對

5、流管束、水冷壁、集箱（聯(lián)箱）、蒸汽過熱器、省煤器和管道組成的一個封閉的汽水系統(tǒng)?！盃t”－放熱 鍋爐中使燃料進行燃燒產生高溫煙氣的場所，是由煤斗、爐排、爐膛、除渣板、送風裝置等組成的燃燒設備。 ② 鍋爐輔助設備 燃料供應與除灰渣系統(tǒng) 通風系統(tǒng) 水－汽系統(tǒng) 儀表控制系統(tǒng)1.3鍋爐的主要性能指標（1）蒸發(fā)量或熱功率 蒸發(fā)量（D t/h）：蒸汽鍋爐每小時生產的額定蒸汽量。

6、 熱功率（Q MW）：熱水鍋爐,,（2）壓力和溫度 鍋爐的額定工作壓力（P）：蒸汽鍋爐出汽口處蒸汽的額定壓力或熱水鍋爐出水口處熱水的額定壓力。 溫度（t）：蒸汽鍋爐蒸汽過熱器出口處的蒸汽溫度或熱水鍋爐的額定出水口供水溫度和進口回水溫度。（3）受熱面蒸發(fā)率或受熱面發(fā)熱率 受熱面蒸發(fā)率（D/H）：蒸汽鍋爐每平方米受熱面每小時所產生的蒸汽量。 受熱面發(fā)熱率（Q/H）：熱水鍋爐每平方米受熱面每小時

7、所產生的熱量。（4）鍋爐熱效率 鍋爐熱效率是指送入鍋爐的全部熱量中被有效利用的百分數(shù)，也稱鍋爐效率（η）。（5）鍋爐的金屬耗率及耗電率 鍋爐的金屬耗率：相應于鍋爐每噸蒸發(fā)量所耗用金屬材料的重量，也稱鋼水比。 鍋爐的耗電率：生產1t蒸汽，鍋爐房設備耗用電的總度數(shù)。,,1.4鍋爐的規(guī)格與型號 我國工業(yè)鍋爐產品型號由三部分組成，各部分之間用短橫線相連。 △△ △ 

8、5;× — ×× / ××× － × ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① 本體形式代號 ② 燃燒設備代號 ③ 額定蒸發(fā)量（t/h）或額定熱功率（MW） ④ 額定蒸汽壓力或允許工作壓力（MPa） ⑤ 過熱蒸汽溫度或

9、出水溫度/進水溫度（℃） ⑥ 燃料種類代號,2. 燃料與燃燒計算,2.1工業(yè)鍋爐的燃料燃料的定義 可以燃燒并能釋放出熱能加以利用的物質。燃料的分類 目前，世界上所用燃料可以分為兩大類：核燃料、有機燃料。其中，有機燃料按用途可以分為工藝燃料、動力燃料；按物態(tài)可以分為：固體燃料、液體燃料、氣體燃料。 固體燃料：煤、油頁巖、稻殼、甘蔗渣等。 液體燃料：重油、渣油、輕柴油。 氣體燃

10、料：天然氣、高爐煤氣、焦爐煤氣、城市煤氣。2.2燃料的化學成分（1）燃料的元素分析成分：C、H、O、N、S、A、M,back,,碳（C） 燃料中主要的可燃成分。1kg碳完全燃燒時可釋放33900kJ的熱量。含碳量高的煤，發(fā)熱量也高。但碳的著火點也高，所以含碳量高的煤著火和燃燒均較困難。煤的含碳量隨地質年代增長而增加。煤的含碳量約為可燃成分總量的30～90％之間。氫（H） 燃料中重要的可燃成分。 1kg氫完全燃燒

11、時可釋放125600kJ的熱量。氫極易著火燃燒，含氫量高的燃料，不僅發(fā)熱量高，而且容易著火燃燒。煤中氫的含量只有2～4％左右。地質年代愈久的煤，含氫量愈少。硫（S） 固體燃料中的硫包括三種形態(tài)，即有機硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫。前兩種硫能參加燃燒，稱為可燃硫，后一種硫不參加燃燒，算在灰分中?？扇剂螂m然能夠燃燒，但其放熱量很少，僅為9050kJ/kg。硫的燃燒產物二氧化硫和三氧化硫氣體部分愈煙氣中的水蒸氣結合生成亞硫酸及硫酸，會對

12、鍋爐低溫受熱面產生腐蝕，另一部分隨煙氣排入大氣中，會污染環(huán)境。所以燃料中的硫是一種有害成分。,,氧（O）和氮（N） 燃料中的不可燃成分。其存在使得燃料中的可燃成分相對減少，使燃燒放出的熱量降低。 氧的含量隨燃料地質年代的增長而降低，氧在無煙煤中僅有1～3％，在泥煤中最高可達35％。 氮是一種有害元素。煤燃燒時，部分氮與氧化合生成有害氣體，污染大氣。氮在煤中的含量占可燃成分的0.5～2.5％。天然氣中含氮量較

13、少。液體燃料氮含量通常在0.2％以下。水分（M） 燃料中的主要雜質。由于它的存在，不僅使燃料中可燃元素相對減少，發(fā)熱量降低，而且燃料燃燒時水分汽化還要吸收熱量，使爐膛溫度降低，燃燒著火困難，排煙帶走的熱損失增加，同時還可能加劇尾部低溫受熱面的低溫腐蝕和堵灰。 煤中的水分由外水分和內水分兩部分組成。內水分是凝聚或吸附在煤炭內部毛細孔中的水分，也稱固有水分。內水分要將煤加熱到105℃左右并持續(xù)一段時間才能除去。外水分是

14、煤炭在開采、貯運過程中受外界影響而吸附或凝聚在煤炭顆粒表面的水分，它可以通過自然干燥除去。,,灰分（A） 灰分是燃料中不可燃的固體礦物雜質。它不僅使固體燃料的發(fā)熱量降低，燃燒困難，而且增加運煤、出灰的工作量和運輸費用。此外，灰分中一部分飛灰在鍋爐中隨煙氣流動，造成受熱面和引風機磨損，排入大氣污染環(huán)境。若灰的熔點過低，會造成爐排和受熱面結渣，影響傳熱和正常燃燒。固體燃料中灰分含量變化很大，一般為5～50％。液體燃料中灰分很少，在

15、0.1％以下。氣體燃料基本不含灰分。（2）燃料成分分析基準 固體燃料和液體燃料的組成成分均用質量分數(shù)來表示： C + H + O + N + S + M + A = 100% 四種分析基：收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基收到基 用準備燃燒的燃料成分總量為基準進行分析得出的各種成分，稱為收到基成分（舊標準稱為應用基成分）。其組成為： Car + Har

16、 + Oar + Nar + Sar + Mar + Aar = 100 %空氣干燥基 用經(jīng)自然風干除去水分的燃料成分總量為基準進行分析得出的成分，,,稱為空氣干燥基成分（舊標準為分析基），其組成為： Cad + Had + Oad + Nad + Sad + Mad + Aad = 100 %干燥基 以烘干除去全部水分的燃料成分總量為基準分析得出的各種成分稱為干燥基成分，其組成為：

17、 Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad = 100 %干燥無灰基 以除去水分和灰分的燃料成分總量為基準分析得出的成分稱為干燥無灰基成分（舊標準為可燃基，其組成為： Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf + Sdaf = 100 % 干燥無灰基因無水、無灰，故其剩下的成分便不收水分、灰分的影響，是表示C、H、O、N、S成分百分數(shù)最穩(wěn)定的基準，可

18、作為燃料分類的依據(jù)。 所用的基準不同，同一種燃料的同一成分的百分含量結果是不一樣的。燃料的各種基準之間可以互相換算： 欲求基成分＝已知基成分×換算系數(shù) （不同成分的換算系數(shù)可以通過查表求得）,,2.3煤的工業(yè)分析 通過煤的元素分析可以測得煤的各種元素成分含量。但進行元素分析需要比較復雜的儀器和較高的技術，一般單位沒有條件進行這項工作。工業(yè)分析則比較簡單，一般情況下常采用工

19、業(yè)分析法。（1）煤的工業(yè)分析 煤的工業(yè)分析是測定煤的水分（M）、揮發(fā)分（V）、固定碳（V）、和灰分（A）的含量，用以表明煤的某些燃燒特性。 在煤的著火、燃燒過程中，煤中各種成分的變化情況為：將煤加熱到一定溫度時，首先水分（M）被蒸發(fā)出來，接著再加熱，煤中的H、O、N、S及部分C所組成的有機化合物便分解，變成氣體揮發(fā)出來，這些氣體稱為揮發(fā)分（V），揮發(fā)分析出后，剩下的是焦炭，焦炭就是固定碳（C）和灰分（A）。再將焦炭

20、加熱灼燒至其質量不發(fā)生變化時取出冷卻，剩余部分即灰分（A）。（2）燃料的發(fā)熱量定義 燃料的發(fā)熱量是指1kg燃料（氣體燃料為1m3）完全燃燒時所放出的熱量，單位為kJ/kg（或kJ/Nm3）。,,燃料的發(fā)熱量分為高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。高位發(fā)熱量（Qgr）： 燃料完全燃燒時放出的全部熱量。它包含燃料燃燒時產生的水蒸氣的汽化潛熱，即認為煙氣中的水蒸氣完全凝結成水并放出汽化潛熱。但是，鍋爐實際運行時，煙氣離開鍋爐時還

21、具有160～200℃的溫度，煙氣中的水蒸氣不可能凝結成水而放出汽化潛熱，故鍋爐實際能利用的熱量不包括水蒸氣的汽化潛熱。低位發(fā)熱量（Qnet）： 從高位發(fā)熱量中扣除水蒸氣汽化潛熱后的發(fā)熱量。 實際工程中常用收到基低位發(fā)熱量Qar，net。燃料發(fā)熱量的測定 目前，國內外均采用氧彈測熱儀來測定固體和液體燃料的發(fā)熱量。 煤的空氣干燥基高位發(fā)熱量彈筒發(fā)熱量有如下關系：,,,2.4煤的分類（1）煤的分類

22、 采用表征煤的煤化程度的參數(shù)，即干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf作為分類依據(jù)，將煤分為無煙煤、煙煤、貧煤、褐煤四類。（2）標準煤 收到基低位發(fā)熱量等于29308kJ/kg（7000kcal/kg）的煤。 不同情況下的鍋爐耗煤量可通過下式換算成標準煤耗量：（3）折算成分 引入折算成分的原因：為了比較煤中各有害成分（水分、灰分及硫分）對鍋爐工作的影響，更好的鑒別煤的性質。折算水分：,,,,折算灰分

23、折算硫分2.5燃料的燃燒計算 燃料的燃燒計算包括：確定燃料燃燒所需的空氣量及生成的煙氣量。 燃料燃燒所需的空氣量是組織爐內燃燒，選用送風機并確定送風機管道尺寸的依據(jù)；燃燒生成的煙氣量是選擇引風機、確定煙道尺寸的依據(jù)。（1）燃料燃燒所需空氣量理論空氣量 當1kg收到基燃料中可燃成分完全燃燒，煙氣中又無剩余氧存在時，這種理想情況下燃燒所需的空氣量稱為理論空氣量。,,,,燃料燃燒所需的理論空氣量等

24、于燃料中個可燃元素完全燃燒所需空氣量的總和減去燃料自身所含氧氣的折算量。實際空氣量 在鍋爐實際運行時，由于鍋爐燃燒技術條件的限制，不可能做到空氣與燃料理想的混合。為使燃料盡可能的燃盡（完全燃燒），實際供給的空氣量要比計算出的理論空氣量多。 實際空氣量與理論空氣量之差稱為過量空氣（ΔV），而實際空氣量與理論空氣量的比值稱為過量空氣系數(shù)（α），即： 過量空氣系數(shù)是鍋爐運行的重要指標之一。其值偏低時

25、，不能保證完全燃燒，其值偏大時，不參與燃燒的大量冷空氣進入爐內吸熱，并隨煙氣排入大氣而帶走熱量，使熱損失增大，同時使風機耗電量增加。,,,,,,因此，鍋爐運行中應確定合理的過量空氣系數(shù)，既使燃料完全燃燒，又使各項熱損失最小。 當鍋爐計算燃料消耗量為Bj（kg/h）時，每小時鍋爐燃燒所需空氣量V應按下式計算：（2）燃料燃燒產生的煙氣量煙氣組成成分 完全燃燒：CO2、SO2、N2、O2、H2O 不完全燃燒

26、：除上述成分外，還有CO、微量的CH4和H等（可忽略）理論煙氣量 （經(jīng)驗公式）實際煙氣量 煙道中煙氣流量,,,,,2.6鍋爐的煙氣分析（1）煙氣分析煙氣分析的目的 燃料燃燒所產生的煙氣的成分及含量直接反映了爐內的燃燒工況，為了驗證和判斷鍋爐實際的運行工況，需要對正在運行的鍋爐進行煙氣成分分析。通過計算求出煙氣量和過量空氣系數(shù)，借以判別燃燒工況的好壞和漏風情況，以便進行燃燒調整和采取相應的改進措施

27、，提過鍋爐運行的經(jīng)濟性。 煙氣分析的方法 煙氣分析方法有多種：化學吸收法、電氣測量法、色譜分析法等。目前在鍋爐房現(xiàn)場廣泛采用的是奧氏煙氣分析儀，其原理是利用化學藥劑對氣體選擇性吸收的特性。（2）煙氣分析結果的應用 根據(jù)煙氣分析所得的結果和燃料的元素分析成分，計算鍋爐的煙氣量、煙氣中的CO含量、過量空氣系數(shù)。,3. 鍋爐的熱平衡,3.1鍋爐的熱平衡方程 鍋爐的輸入熱量＝鍋爐有效利用熱量＋各項熱損失之和，即

28、： 其中，Qr－ 鍋爐的輸入熱量； Q1－鍋爐的有效利用熱量； Q2－排煙熱損失； Q3－可燃氣體不完全燃燒熱損失（化學不完全燃燒熱損失）； Q4－固體不完全燃燒熱損失（機械不完全燃燒熱損失）； Q5－鍋爐散熱損失； Q6－其他熱損失（包括灰渣物理

29、熱損失及冷卻熱損失等）。 熱平衡方程的另一種形式：,,,,,back,,3.2鍋爐的各項熱損失（1）固體不完全燃燒熱損失（q4） 燃用固體燃料的鍋爐，部分固體可燃物在爐內沒有參與燃燒或沒有燃盡被排除爐外而造成的熱損失。包括部分燃料經(jīng)爐排掉入灰斗的漏煤損失；未燃盡的可燃物包裹在灰渣中被排出，落入灰斗造成的灰渣損失；未燃盡的碳粒隨煙氣帶走的飛灰損失。 q4是燃用固體燃料鍋爐熱損失中較大的一項。對于燃用氣體

30、或液體燃料的鍋爐，正常燃燒時可認為q4＝0。 影響固體不完全燃燒熱損失的主要因素有鍋爐的燃燒方式、燃料特性、鍋爐運行情況等。（2）排煙熱損失（q2） 煙氣的溫度比進入鍋爐的空氣溫度要高。煙氣離開鍋爐排入大氣所帶走的熱量損失。它是鍋爐熱損失中較大的一項。 影響排煙熱損失的因素主要是排煙溫度和排煙容積。 （3）氣體不完全燃燒熱損失（q3） 由于一部分可燃氣體（CO、H2等）未能燃燒放熱，隨煙氣排出

31、造成的熱量損失。,,（4）爐體散熱損失（q5） 鍋爐運行時，由于爐墻、鍋筒、鋼架、管道及其他附件等表面溫度高于周圍空氣溫度，部分熱量從爐體表面向外界散失，形成爐體散熱損失。其大小主要取決于鍋爐散熱表面面積的大小、外表面溫度以及周圍空氣的溫度。（5）其他熱損失 （q6） －灰渣物理熱損失 －冷卻熱損失3.3鍋爐熱效率 鍋爐熱效率可以通過熱平衡試驗的方法測定，測定

32、方法有正平衡、反平衡兩種 。（1）正平衡法,,,,,,（2）反平衡法 對于工業(yè)鍋爐，一般以正平衡測定鍋爐熱效率，同時進行反平衡試驗。對于大型鍋爐，常用反平衡法來測定鍋爐熱效率。（3）鍋爐的毛效率η和凈效率ηj 鍋爐設備運行時要消耗自用蒸汽和自用電能。不扣除自用蒸汽和不考慮自耗動力折算的熱量，所計算出的鍋爐熱效率稱為毛效率。 扣除自用蒸汽和考慮自耗動力折算的熱量，所計算出的鍋爐熱效率稱為鍋爐的凈效率。

33、3.4鍋爐燃料消耗量及鍋爐房耗能（1）鍋爐燃料消耗量 鍋爐每小時燃用的燃煤量稱為鍋爐的燃料消耗量（B）。 或者,,,,,,對于燃煤鍋爐，由于存在這固體不完全燃燒熱損失q4，使燃料燃燒所需的空氣量和生成的煙氣量減少。實際參加燃燒反應的燃料量稱之為計算燃料消耗量Bj，即：（2）噸蒸汽綜合能耗 鍋爐房每生產1t蒸汽實際各種能源

34、的綜合消耗量為噸蒸汽綜合耗能。隨著鍋爐負荷的波動，各種能源消耗量也在變化，因此數(shù)據(jù)的統(tǒng)計是按規(guī)定統(tǒng)計期內按實際數(shù)量或儀表累計量統(tǒng)計而得到，是指整個鍋爐房的能源消耗總量。 為了具有可比性，蒸汽量都折合成標準蒸汽量（簡稱“標汽”），每噸“標汽”按250×104kJ計算；能源的數(shù)量都折合成標準煤量（簡稱“標煤”），每千克標煤按29308kJ計算。 鍋爐房的綜合能耗按所耗用的燃料、水、電三者折算為標煤量之和計算。噸

35、蒸汽綜合能耗僅反映了鍋爐的技術裝備水平和技術管理水平。（3）鍋爐房的能耗分等 工業(yè)鍋爐房按每噸標汽綜合能耗（kg標準煤）分為特等、一等、二等、三等共四個等級。,,4. 工業(yè)鍋爐的構造,4.1鍋筒及其內部裝置（1）鍋筒的作用和構造 鍋筒（汽包）是鍋爐中最重要的受壓元件，其作用為：連接上升管和下降管組成自然循環(huán)回路，接受從省煤器來的給水，同時向蒸汽過熱器輸送飽和蒸汽。 鍋筒中儲存有一定量的飽和水，所以鍋爐短時間的

36、供水中斷，不會立即發(fā)生鍋爐事故。另外起緩沖氣壓的作用。鍋筒內部裝置可凈化蒸汽，獲得品質良好的蒸汽。 鍋爐按鍋筒分類有雙鍋筒和單鍋筒鍋爐。雙鍋筒鍋爐有上鍋筒、下鍋筒各一個，上下鍋筒由對流管束連接。而單鍋筒只有一個上鍋筒。 鍋筒由上升管和下降管連接起來組成自然循環(huán)回路。上鍋筒內匯集了循環(huán)回路中的汽水混合物，常設有汽水分離裝置、給水分配管。為了改善鍋水品質有的鍋爐還設有連續(xù)排污管和加藥管。下鍋筒內則有定期排污裝置。,ba

37、ck,,（2）汽水分離裝置 鍋爐給水一般含有少量雜質，隨著鍋水的不斷蒸發(fā)和濃縮，鍋水雜質的相對含量會越來越高，即鍋水含鹽濃度增大。由受熱面各上升管進入上鍋筒的汽水混合物具有很高動能，會沖擊蒸發(fā)面和汽包內部裝置，引起大量的鍋水飛濺。這些質量很小的水珠很容易被流速很高的蒸汽帶走。于是蒸汽攜帶了含鹽濃度較高的鍋水而被污染，即蒸汽品質惡化了。品質惡化的蒸汽會在蒸汽過熱器或換熱設備及閥門內結垢，這樣不僅影響設備的傳熱效果，而且影響設備的

38、安全運行。因此，保持蒸汽的潔凈、降低蒸汽的帶水量是非常重要的。 工業(yè)鍋爐常用的汽水分離裝置有：進口擋板水下孔板 均汽孔板集汽管 蝸殼式分離器（3）上鍋筒給水裝置,,蒸汽鍋爐的給水大多由上鍋筒引入。給水管的作用是將鍋爐給水沿鍋筒長度方向均勻分配，避免過于集中在一起，而破壞正常的水循環(huán)；同時為避免給水直接沖擊鍋筒壁，造成溫差應力。 （4）連續(xù)排污裝置 連續(xù)排污裝置的作用是排走含鹽濃度較高的鍋水，使鍋水含鹽量

39、降低，以防止鍋水起沫，造成鍋水的汽水共騰。通常在蒸發(fā)面附近沿上鍋筒縱軸方向安裝一根連續(xù)排污鋼管。在排污管上裝設許多上部開有錐形縫的短管。（5）熱水鍋爐上鍋筒內部裝置配水管 其作用是將鍋爐回水分配到特定位置以保證鍋爐正常的水循環(huán)。 隔水板 為了在鍋筒內形成明顯的冷、熱水區(qū)，使鍋爐回水盡量少與熱水混合，防止熱水直接進入下降管。 熱水引出管,,4.2水冷壁及對流管束（1）水循環(huán) 鍋爐水冷壁的水循環(huán)，由鍋

40、筒、下降管、聯(lián)箱和水冷壁管構成水循環(huán)回路。 自然循環(huán)： 布置在爐膛內的水冷壁受到火焰和高溫煙氣輻射的熱量加熱后，管內水的溫度迅速升高，一部分水汽化，在管內形成汽水混合物。布置在爐墻外側下降管中的水，由于不受熱，它的密度就大于汽水混合物的密度。下降管一側的壓力大于水冷壁一側的壓力，二者之差為流動壓頭。在流動壓頭的作用下，水從下降管向水冷壁管（上升管）不斷地循環(huán)流動，這種現(xiàn)象稱為自然循環(huán)。蒸汽鍋爐中普遍采用自然水循環(huán)。

41、 強制循環(huán)： 利用水泵的壓力來完成鍋水流動。某些熱水鍋爐和大型蒸汽鍋爐（直流鍋爐），采用的是強制循環(huán)。常見的水循環(huán)故障 ： 汽水停滯、汽水分層、下降管帶汽。,,（2）水冷壁管 水冷壁管垂直布置在爐膛內四周，其主要作用是吸收高溫煙氣的大量輻射熱，同時可以減少熔渣和高溫煙氣對爐墻的破壞，保護爐墻。 水冷壁管下端與下集箱相連，下集箱通過下降管與鍋筒的水空間相連；上端直接與上鍋筒連接，或接到上集

42、箱經(jīng)導汽管與鍋筒連接，構成水冷壁的水循環(huán)系統(tǒng)。（3）對流管束 對流管束通常是由連接上、下鍋筒間的管束構成。全部對流管束都布置在煙道中，受煙氣的沖刷而換熱，也稱對流受熱面，是另一種主要受熱面。連接方式有脹接和焊接兩種。 對流管束排列方式有錯排和順排兩種。錯排管束的傳熱效果好，但清灰和檢修不如順排管束方便。其傳熱效果主要取決于煙氣的流速。 4.3輔助受熱面（1）蒸汽過熱器 蒸汽過熱器的作用是將上鍋筒引出的

43、飽和蒸汽加熱成一定溫度的過熱蒸汽。工業(yè)用汽多為飽和蒸汽，故一般鍋爐中多不設置蒸汽過熱器。只有在生產用汽需要較高的溫度、而不需要提高蒸汽壓力，或為了在,,蒸汽輸送過程中減少冷凝損失而需要過熱蒸汽時，才在鍋爐中裝設蒸汽過熱器。因此，通常把蒸汽過熱器看作輔助受熱面。 蒸汽過熱器按傳熱方式不同，分為輻射式、半輻射式和對流式；按放置的方式不同，分為立式和臥式。工業(yè)鍋爐中的蒸汽過熱器常布置在對流管束之間煙溫700～800℃的區(qū)域中，屬于立

44、式對流過熱器。（2）省煤器 省煤器是利用鍋爐尾部煙氣的熱量，加熱給水以降低排煙溫度的鍋爐部件，設置在對流管束后部的煙道中。鍋爐給水經(jīng)過省煤器使水溫升高，排煙溫度降低，減少了熱損失，節(jié)省了燃料，提高了鍋爐效率。 省煤器按材質的不同，可分為鑄鐵式和鋼管式兩種。按給水在其中被加熱的程度，可分為非沸騰式和沸騰式兩種。工業(yè)鍋爐常用的是非沸騰式鑄鐵省煤器。 省煤器布置在煙道中應使煙氣從上而下流動，給水則自下而上流動，

45、形成逆流式放熱。 （3）空氣預熱器 空氣預熱器是利用鍋爐尾部的煙氣余熱加熱鍋爐燃燒所需空氣的熱交換器，一般布置在省煤器之后。,,空氣預熱器的使用，一方面可以減少鍋爐排煙熱損失，提高鍋爐效率；另一方面使進入爐內的冷空氣變?yōu)闊峥諝?，改善爐內燃燒條件，提高燃燒溫度，增強傳熱效果。 工業(yè)鍋爐中常用的空氣預熱器是管式空氣預熱器。煙氣由上而下在管內流動，作縱向沖刷；空氣在管外作橫向沖刷。管子沿空氣流動方向成錯列布置。4.4爐

46、墻與鍋爐鋼架（1）爐墻 爐墻是構成鍋爐燃燒室和煙道的外壁，阻止熱量向外散失，起著保溫和密封的作用，并使煙氣按指定的方向流動。為了使爐墻能發(fā)揮其應有的作用，它須滿足如下要求：應有良好的絕熱性、耐熱性、嚴密性、抗腐蝕性和防振性，并有足夠的機械強度和承受溫度急劇變化的能力，還應有重量輕、便于施工和價格低的特點。 砌筑爐墻的常用材料有：耐火粘土磚、硅藻土磚、普通紅磚、其他材料如耐火土、鉻鐵礦砂等調制成的各種耐火涂料以及珍珠

47、巖等保溫材料。 爐墻按構造不同分為重型爐墻、輕型爐墻、敷管爐墻三種。,,（2）鍋爐鋼架 工業(yè)鍋爐中，用來支撐鍋筒、聯(lián)箱、受熱面管子、平臺及扶梯地鋼結構稱為鍋爐鋼架。鍋爐鋼架不僅承受鍋爐本體的荷載，同時使鍋爐本體各部件固定并維持他們的相對位置，抵御外界加給鍋爐的其他負荷。因此，鍋爐鋼架應滿足強度、剛度、穩(wěn)定性條件的要求，并應具有自由膨脹的可能性。 工業(yè)鍋爐多采用框架式鋼架。它一般為梁與柱剛性連接的空間構架。

48、4.5吹灰器 鍋爐長期運行后，各受熱面外壁常積有煙灰，若不及時清除，會使煙氣流動阻力增大，并影響傳熱效果，使燃料消耗量增多，鍋爐出力降低。通常利用吹灰器清除煙灰。 工業(yè)鍋爐中應用的吹灰裝置有移動式吹灰器，即吹灰時插入爐內，吹過灰后從爐內抽出；以及固定式吹灰器，即將其固定安裝在受熱面中。才用的吹灰介質可以是蒸汽，也可以式壓縮空氣。4.6鍋爐安全附件 為了保證鍋爐的正常運行，鍋爐上裝有壓力表、水位表、安全閥、

49、高低水位警報器、給水自動調節(jié)等附件。,5. 鍋爐的燃燒設備,5.1燃料的燃燒過程（1）煤的燃燒過程燃燒的準備階段燃料的燃燒階段燃盡階段 三個階段雖有先有后，但不是截然分開的。根據(jù)燃煤的特性、燃燒方式及燃燒設備的不同，燃燒的各個階段?；ハ嘤绊懞突ハ嘀丿B交叉進行。（2）液體燃料和氣體燃料的燃燒過程 油滴的燃燒過程：蒸發(fā)、擴散、燃燒。 燃油在爐膛內燃燒的過程：油的霧化過程油滴的蒸發(fā)和熱分解過程,ba

50、ck,,油氣與空氣混合過程可燃氣體混合物的著火與燃燒過程 氣體燃料的燃燒非常容易、簡單，只有與空氣和混合和燃燒兩個過程。（3）燃燒設備的分類 燃燒設備一般按燃料在爐內燃燒方式的不同，分為層燃爐、懸燃爐和沸騰爐三類。層燃爐 燃料在爐排上鋪成層狀進行燃燒的鍋爐。層燃爐在供熱鍋爐中用得最為廣泛。常用的層燃爐有火上加煤的固定爐排爐、火前給煤的鏈條爐排爐、往復推動爐排爐及振動爐排爐等。懸燃爐 燃料在

51、燃燒空間內呈懸浮狀態(tài)進行燃燒的鍋爐，又稱室燃爐。 懸燃爐有燃用煤粉的煤粉爐，燃用液體燃料的燃油爐和燃用氣體燃料的燃氣爐。沸騰爐 一定粒徑的煤在燃燒室內被自下而上送入的空氣流托起，并上下翻滾進行燃燒。,,5.2爐膛 爐膛又稱燃燒室，它是供燃料燃燒的場所。層燃爐的爐膛由爐墻、爐拱及爐排組成；懸燃爐的爐膛是一個由爐墻圍起來供燃料燃燒的立體空間；而沸騰爐的爐膛則是由爐墻和布風裝置構成的燃燒空間。（1）爐膛容積熱

52、強度 爐膛容積熱強度是指單位爐膛容積、單位時間內燃料燃燒所放出的熱量。即：（2）爐排面積熱強度 爐排面積熱強度是指單位爐排面積上、在單位時間內燃料燃燒所放出的熱量。即： 燃料在爐膛內燃燒的強烈程度通常采用爐膛容積熱強度和爐排面積熱強度來表示，這是鍋爐設計與運行的重要熱力特性參數(shù)。,,,,5.3手燒爐 手燒爐是最簡單的一種層燃爐。它的加煤、撥火和除灰渣等操作均由人工完成。因此，爐膛的深度和

53、寬度都受到操作的限制，不能太大，鍋爐的容量則均在1t/h以下。 鍋爐在生火點燃燃料后，新燃料由人力經(jīng)爐門鋪撒在爐排上燃燒。燃燒所需的空氣經(jīng)灰坑穿過爐排進入爐內。燃盡的大塊灰渣定期由爐門鉤出，而較細的漏煤和灰渣落入灰坑，再從灰門扒出。 手燒爐具有“雙面引火”的著火條件，使得其煤種適應性廣，可以燃用各種固體燃料。 爐排常用鑄鐵制造，有板狀爐排和條狀爐排兩種。 為了改善手燒爐得燃燒，克服冒黑煙得缺點，在對

54、手燒爐技術的改造中，發(fā)展形成了具有雙層爐排的燃燒設備。雙層爐排爐的煤層阻力較大，一般需要引風機來增強爐內的煙氣流通。如果采用自然通風，則要求減小爐排面積熱負荷和增加煙囪高度。,,5.4鏈條爐排爐 鏈條爐排爐是一種結構比較完善的機械化層燃爐。它是靠移動的鏈條爐排來完成連續(xù)給煤和出灰的燃燒設備，簡稱鏈條爐。目前國內生產的工業(yè)鍋爐中，鏈條爐的最大容量可達65t/h。（1）鏈條爐的結構 鏈條爐主要由主動鏈輪、鏈條爐排、煤斗

55、、煤閘門、前后拱、防焦箱、分區(qū)送風倉、老鷹鐵、落渣口、灰斗等部分組成。（2）鏈條爐排的種類和結構 工業(yè)鍋爐常用的鏈條爐排有：鱗片式、鏈帶式和橫梁式。鏈帶式爐排（也稱輕型爐排）一般只用在10t/h以下的鍋爐中；鱗片式爐排用在容量較大的10～35t/h鍋爐中；橫梁式爐排常用在大型鍋爐中。 為了確保鏈條爐安全、經(jīng)濟的運行，無論哪一種形式的鏈條爐排，都還應有以下裝置：擋渣設備、爐排密封裝置。（3）鏈條爐的燃燒過程

56、 鏈條爐中煤的燃燒過程是沿著爐排長度由前往后分階段進行的。鏈條爐屬于“單面引火”，著火條件較差。燃煤隨著爐排一同移動，整個燃燒過程燃煤沒有擾動。因此，鏈條爐對燃煤是有選擇的，對煤質的變化較為敏感，直接影響鍋爐的運行和出力。,,5.5往復推動爐排爐 往復推動爐排爐是利用爐排的往復運動來實現(xiàn)機械給煤、排渣的燃燒設備。按爐排布置可分為傾斜式往復推動爐排爐和水平往復推動爐排爐。 傾斜式往復推動爐排爐的整個爐排由相間布置的固

57、定和可動爐排片組成。其缺點是爐體較高，增加了鍋爐房的高度。水平往復推動爐排的結構與傾斜式的相同。但其框架是水平的，爐排片略往上翹。 往復推動爐排爐的燃燒特性基本上和鏈條爐相同，即著火性能差，爐內應配置拱和二次風。煤在爐排上的燃燒過程也是沿長度分布的。因此，爐排也才采用分區(qū)送風。 往復推動爐排爐還具有結構簡單、制造方便、金屬耗量小、耗電量少及消煙除塵效果較好等優(yōu)點。 其最大的缺點是爐排冷卻性能較差，主燃燒區(qū)爐

58、排因溫度高容易燒壞，水平往復爐排爐尤應注意。因此，往復推動爐排爐不宜燃用優(yōu)質煤。 目前我國生產的往復推動爐排爐容量躲在6t/h以下。,,5.6拋煤機爐 將拋煤機和翻轉爐排或鏈條爐排配合起來使用的燃燒設備稱為拋煤機爐。配備翻轉爐排的拋煤機主要用6～10t/h鍋爐，這類鍋爐50年代在我國使用的很多，現(xiàn)在已逐步被淘汰。 拋煤機按拋煤方式可分為：機械拋煤、風力拋煤、風力機械拋煤。機械拋煤機是利用旋轉的葉輪將煤拋撒

59、到爐膛中；風力拋煤機是利用空氣流（風力）將煤吹撒到爐膛中；而風力機械拋煤機是通過機械拋撒和風力吹撒結合在一起將煤拋進爐膛內。風力拋煤機由電動機通過減速機構驅動，通過偏心輪、曲柄連桿機構和搖桿使給煤板做往復運動，從而把從煤斗下來的煤推給轉子，經(jīng)轉動的鋼制葉片拋出。5.7煤粉爐 煤粉爐是將煤在磨煤機中制成煤粉，然后用空氣將煤粉噴入爐膛內，呈懸浮狀態(tài)燃燒的燃燒設備。 煤粉爐能適應多種煤質，并且燃燒也較完全，鍋爐熱效率

60、達90％以上，我國電站鍋爐幾乎都采用這種燃燒方式。但這種鍋爐需要配備一套復雜的制粉系統(tǒng)，運行耗電較大。此外，煤粉燃燒不穩(wěn)定，排煙的,,粉塵濃度大，污染嚴重。使得煤粉爐的應用受到一定限制。 煤粉爐除爐膛外，主要包括磨煤機、噴燃器兩大部分。爐膛 一般工業(yè)鍋爐采用固態(tài)排渣的煤粉爐。其爐膛結構很簡單，爐墻內壁四周布滿水冷壁。下部是由前、后墻水冷壁管傾斜形成一個錐形的渣斗。煤粉燃燒后分離下來的高溫爐渣冷卻后從渣斗排出。爐膛后

61、墻的上方為爐膛出口，燃燒后的高溫煙氣通過防渣管由此流出爐膛。磨煤機 磨煤機是將煤塊粉碎而獲得煤粉的設備。目前在小型工業(yè)鍋爐中常用的是風扇式和錘擊式高速磨煤機。燃燒器 燃燒器是煤粉爐的重要部件。燃燒工況組織的如何，首先取決于燃燒器及其布置。 燃燒器的作用是將煤粉和空氣噴入爐膛中燃燒。在小型煤粉爐中常采用蝸殼旋流煤粉燃燒器或軸向可調葉片式旋流燃燒器。,,5.8沸騰爐 在層燃爐中，煤鋪在爐排上，一定

62、流速的空氣穿過煤層同煤一起進行燃燒。由于風速較小，煤層固定在爐排上不動，這種燃燒稱為“固定床”燃燒。當通過煤層的風速達到一定程度，空氣流向上的吹力超過煤粒的重力，煤粒就被吹起，進行漂浮運動，于是煤層體積逐漸增大。隨著煤層內煤粒之間空隙的增大，煤層內的風速相對減小。當風速向上的吹力等于煤粒重力時，煤粒即被托住，在浮動的煤層中不停地翻動。燃料在這種情況下的燃燒稱為沸騰燃燒，其燃燒設備稱為沸騰爐。在化工行業(yè)中，將固體粒子和空氣接觸而具有類似流

63、體一樣的流動性的狀態(tài)，稱為流化態(tài)，簡稱流化。將這一概念運用到鍋爐上，沸騰爐又稱作流化床爐。 沸騰爐分為采用固定爐排的全沸騰爐和采用鏈條爐排的半沸騰爐。目前鍋內采用的是全沸騰爐，半沸騰爐已不再生產。 沸騰爐主要由給煤裝置、布風裝置、埋管受熱面、灰渣溢流口及爐膛幾部分組成。 沸騰爐結構簡單，煤種適應范圍廣，可燃用劣質煤。還可在爐內加入石灰石等脫硫劑，降低煙氣中SO2的含量，利于環(huán)保。但沸騰爐由于電耗高、飛灰多

64、，且飛灰中的可燃物含量一般較高，使得該爐型熱效率不高。,,5.9燃油、燃氣鍋爐 燃油鍋爐燃用液體燃料，燃氣鍋爐燃用氣體燃料。這兩種鍋爐所用燃料均由燃燒器噴入爐膛內燃燒，并且燃料燃燒后不產生灰渣。因此，不需像燃煤鍋爐那樣設置復雜龐大的破碎、輸送燃煤設施和燃燒及除塵設備。燃油、燃氣鍋爐結構緊湊、體積小、重量輕、占地面積小。這些都迎合了目前國內節(jié)省用地和能源、減少建設投資和環(huán)保的需要。對環(huán)保要求高，禁止使用燃煤鍋爐的城市，民用建筑采

65、暖應用燃油、燃氣鍋爐非常普遍。（1）燃油鍋爐 燃油的燃燒是在氣態(tài)下進行的。燃油在爐內受熱首先氣化為油氣，爾后遇氧開始著火燃燒。為了強化燃油的氣化過程，常將燃油霧化成霧狀油滴噴入爐膛。油霧與空氣充分混合后，在爐膛中呈懸浮狀燃燒。燃油霧化裝置稱為油噴嘴。油燃燒得是否完全，主要取決于油霧化質量，燃油霧化得越好，即油滴越小，則油和空氣混合得越好，燃燒越完全。燃油霧化得質量與油噴嘴的結構和燃油的粒度有關。影響燃油完全燃燒的另一個因素是

66、供給的空氣量及空氣和燃油的混合程度。 燃燒器是燃油鍋爐的關鍵設備。主要由油噴嘴和調風器兩部分組成。油噴嘴,,常用的油噴嘴有機械霧化噴嘴、蒸汽霧化噴嘴和低壓空氣霧化噴嘴。調風器 調風器不僅起供給空氣的作用，還能形成有利的氣流條件，使油霧與空氣充分地混合，著火及時、火焰穩(wěn)定、燃燒完全。 調風器按出口氣流流動地方式分為平流式和旋流式兩種。（2）燃氣鍋爐 氣體燃料是一種比較清潔的燃料，主要有城市燃氣

67、、天然氣。它的灰分、含硫量和含氮量比煤及燃油要低很多。其燃燒所產生的煙氣含塵量極少，煙氣中SOX量可忽略不計，燃燒中轉化的NOX也很少，為環(huán)保提供了十分有利的條件。隨著國家對環(huán)境保護要求的提高，以及氣體燃料的開發(fā)和利用，燃氣鍋爐的使用將會日益增多。（3）燃油、燃氣鍋爐的安全與防爆 燃油經(jīng)霧化產生的油霧以及燃氣與空氣混合達到一定濃度，均能形成易燃易爆性混合氣體。因此，燃油、燃氣鍋爐的安全與防爆問題要引起足夠的重視。

68、燃油、燃氣鍋爐設有點火程序控制、熄火保護、燃燒自動調節(jié)等裝置，可防止事故發(fā)生。另外，為了減輕爐膛和煙道發(fā)生爆炸的破壞程度，應在爐膛和煙道的適當位置設置防爆門 。,6. 工業(yè)鍋爐的爐型及其選擇,6.1鍋爐形式發(fā)展簡況 鍋爐從開始應用至今已有200余年的歷史。18世紀末葉出現(xiàn)了圓筒形鍋爐，其后，鍋爐的形式和結構基本上是循著煙管鍋爐和水管鍋爐兩個方向發(fā)展的。煙管方向：在圓筒形鍋爐的基礎上，在鍋筒內部增加受熱面。其特點是：高溫煙氣在