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锅炉培训教案 讲师 郑杰 1 注意 请不要大声喧哗 保持安静请将手机调至震动或静音状态请不要随地吐痰 保持室内卫生请不要在教室内吸烟 欢迎来我中心参加培训 2 锅炉 英文名称 boiler 锅炉是一种把煤炭 石油 天然气等能源储藏的化学能转变为热水或蒸汽的热能的重要设备 高温水和蒸汽的热能可以直接应用在生活和生产中 如空气调节 纺织 化工 造纸等领域 也可以再转换成其他形式的能 如电能 机械能等 发电的锅炉一般称为电站锅炉 而直接供给工农业生产或驱动机械的锅炉称为工业锅炉 3 锅炉的定义 从广义讲 锅炉是将燃料内蕴藏的热量 经过燃烧释放 把工质加热到能规定温度和压力 供生产和生活上使用的一种热能设备 工质 水 导热油 条例 利用各种燃料 电或者其他能源 将所盛装的液体加热到一定的参数 并承载一定压力的密闭设备 其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉 出口水压力大于或者等于0 1MPa 表压 且额定功率大于或者等于0 1MW的承压热水锅炉 有机热载体锅炉 4 锅炉的基本构成 锅炉的核心构成部分是 锅 和 炉 锅 是容纳水和蒸汽的受压部件 常压热水锅炉的 锅 所受压力为水柱压力 包括锅筒 也叫汽包 或锅壳 受热面 集箱 也叫联箱 管道等 组成完整的水 汽系统 其中进行着锅内过程 水的加热和汽化 水和蒸汽的流动 汽水分离等 炉 是燃料燃烧的场所 即燃烧设备和燃烧室 也叫炉膛 广义的 炉 是指燃料 烟气这一侧的全部空间 5 锅的定义及其组成 锅是指锅炉中盛水和蒸汽的密封受压部分 它的作用是吸收 炉 放出的热量 从而使低温水变成高温水 热水锅炉 或者变成具有一定压力和温度的蒸汽 蒸汽锅炉 主要包括 锅筒 对流管 水冷壁管 集箱 联箱 过热器 省煤器等 6 炉的定义及其组成 炉是指锅炉中使燃料进行燃烧产生热源的部分 它的作用是将燃料燃烧释放出的热量供 锅 吸收 主要包括 燃烧设备 燃烧器 炉墙 炉拱和钢架 燃料在炉内通过燃烧所产生的高温烟气 经过炉膛和各种烟道向锅炉受热面放热 最后从锅炉尾部烟囱排出 7 锅炉的工作过程 在锅炉中进行着三个主要过程 1 燃料在炉内燃烧 其化学贮藏能以热能的形式释放出来 使火焰和燃烧产物 烟气和灰渣 具有高温 2 高温火焰和烟气通过 受热面 向工质 热媒 传递热量 3 工质 热媒 被加热 其温度升高或者汽化为饱和蒸汽 或再进一步被加热称为过热蒸汽 以上三个过程是互相关联并且同时进行的 实现着能量的转换和传递 伴随着能量的转换和转移还进行着物质的流动和变化 8 工业锅炉型号编制方法 中国工业锅炉型号按标准JB T1626 92的规定进行编制 工业锅炉产品型由三部分组成 各部分之间用短横线相连 如 第一部分表示锅炉和燃烧设备的型式 共分三段 第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉总体型式 见表2 1 表2 2 第二段用汉语拼音字母代表燃烧设备 见表2 3 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若干MW 9 表2 1 锅壳锅炉总体型式代号 注 卧式水火管快装锅炉总体型式代号为DZ 10 表2 2水管锅炉总体型式代号 11 表2 3燃烧设备代号 注 抽板顶升采用下伺炉排的代号 12 工业锅炉型号编制方法 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出水温度和进水温度为若干 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与其并列 见表2 4 如同时使用几种燃料 主要燃料放在前面 13 表2 4燃料种类 注 Y泛指燃油 Q泛指燃气 14 工业锅炉型号 例SHL20 2 45 400 A双锅筒横置式链条炉排 额定蒸发为20t h 蒸汽压力为2 45MPa 过热蒸汽温度为400C0 燃用烟煤 原型设计的蒸汽锅炉 15 电站锅炉型号 例HG 670 13 72 M哈尔滨锅炉厂制造 额定蒸发量670t h 额定蒸汽压力13 7Mpa 燃煤锅炉SG 1000 16 66 YM2上海锅炉厂制造 额定蒸发量1000t h 额定蒸汽压力16 66Mpa燃用烟煤锅炉 第二次设计 16 小资料 1 2004年底我国发电装机容量提高到447GW 4 47亿千瓦 年发电量达12500亿KWH 火电占82 3 属于耗煤大户 2 我国火电厂主力200 300MW燃煤机组的供电煤耗超过进口30 以上 3 每年我国电站锅炉 工业炉窑与工业锅炉 耗煤占煤炭总消费量的2 3左右 也是造成我国大气污染的主要原因之一 因此 锅炉是能源利用领域中的重要设备和环节 关系国计民生 拥有巨大节能潜力 17 空气 燃料 水 蒸汽 烟气 18 DZL型锅炉 19 表2 1 锅壳锅炉总体型式代号 注 卧式水火管快装锅炉总体型式代号为DZ 20 表2 2水管锅炉总体型式代号 21 锅炉型号实例 WNS1 4 0 7 95 70 Y表示卧式内燃式燃炉 额定热功率为1 4MW 允许工作压力为0 7MPa 出水温度为95 进水温度为70 燃油的热水锅炉 WDR0 35 0 7 95 70表示卧式电加热 额定热功率为0 35MW 允许工作压力为0 7MPa 出水温度为95 进水温度为70 热水锅炉 22 锅炉的分类 1 按用途分类 2 按结构分类 3 按循环方式分类 4 按锅炉出口工质压力分类 5 按燃烧方式分类 6 按所用燃料或能源分类7 按锅炉烟气压力分类 8 按锅筒布置分类 9 按锅炉出厂型式分类 10 按锅炉房型式分类 23 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 热效率高 出口工质为过热蒸汽 工业锅炉和采暖 生活 锅炉 用于工业生产和采暖 生活 使用 大多为低压 低温 小容量锅炉 火床燃烧居多 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 24 25 发电厂锅炉部分示意图 26 1 按用途分类 船用锅炉 用于船舶动力 一般采用低 中参数 大多燃油 要求锅炉体积小 重量轻 机车锅炉 用作机车动力 一般为小容量 低参数 火床燃烧 以燃煤为主锅炉结构紧凑 现已少用 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 27 2 按结构分类 火管锅炉 烟气在烟管内流过 一般为小容量 低参数锅炉 结构简单 水质要求低 运行维修方便 水管锅炉 汽水在管内流过 可以制成小容量 低参数锅炉 也可制成大容量 高参数锅炉 电站锅炉一般均为水管锅炉 热效率较高 但对水质和运行水平的要求也较高 28 火管锅炉的特点 1 火管 烟管 锅炉的特点结构简单 制造方便 水质要求低 运行和维修比较容易 但烟管的增加受到水容积大小的限制 烟气只能纵向冲刷受热面烟管 放热系数小 受热面传热强度低 因此 不能适应大容量工业锅炉发展的需要 29 火管锅炉图例 30 水管锅炉的特点 2 水管锅炉的特点用弯水管作受热面 摆脱了锅筒水容积空间的限制 增加了锅炉发展的自由度 能适应锅炉单台容量增大 蒸汽参数提高的发展要求 但水管锅炉因水在管内流动 水垢的相对沉积面积大 所以锅炉给水品质要求较高 需要专门的水处理设备 而且本体结构和制造工艺均比烟管锅炉复杂 材料消耗也较多 此外 水管锅炉的锅筒内不布置烟管受热面 蒸汽和水的容积相对较大 对负荷变化适应能力强 上锅筒可以安装完善的汽水分离装置 蒸汽品质有保证 31 水管锅炉图例 32 33 3 按循环方式分类 自然循环锅筒锅炉 具有锅筒 利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环 只能在临界压力以下应用 多次强制循环锅筒锅炉 也称辅助循环锅筒锅炉 具有锅筒和循环泵 利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头建立工质循环 只能在临界压力以下应用 34 35 3 按循环方式分类 低倍率循环锅炉 具有汽水分离器和循环泵 主要靠循环泵建立工质循环 可应用于亚临界压力和超临界压力 循环倍率低 一般为1 25 2 0 直流锅炉 无锅筒 给水靠水泵压头一次通过受热面产生蒸汽 是用于高压和超临界压力锅炉 复合循环锅炉 具有再循环泵 锅炉负荷低时按再循环方式运行 负荷高时按直流方式运行 可应用于亚临界压力和超临界压力 36 4 按锅炉出口工质压力分类 常压锅炉 锅炉本体开孔或者用连通管与大气相通 在任何情况下 锅炉本体顶部表压为零的锅炉 低压锅炉 一般压力小于1 275MPa 13kgf cm2 中压锅炉 一般压力为3 825MPa 39kgf cm2 高压锅炉 一般压力为9 8MPa 100kgf cm2 超高压锅炉 一般压力为13 73MPa 140kgf cm2 亚临界压力锅炉 压力为16 67MPa 170kgf cm2 超亚临界压力锅炉 锅炉压力大于22 13MPa 225 65kgf cm2 37 5 按燃烧方式分类 火床燃烧锅炉 主要用于工业锅炉 其中包括固定炉排炉 活动手摇炉排炉 倒转炉排抛媒机炉 振动炉排炉 下伺式炉排炉 链条炉排炉和往复推伺炉排炉等 燃料主要在炉排上燃烧 火室燃烧锅炉 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 火室燃烧时 燃料主要在炉膛空间悬浮燃烧 沸腾炉 送入炉排的空气流速较高 使大粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧 小粒燃煤随空气上升并燃烧 宜用于燃用劣质燃料 目前多用于工业锅炉 大型循环沸腾燃烧锅炉可用作电站锅炉 38 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 废料锅炉 利用垃圾 树皮 废液等废料作为燃料的锅炉 电热锅炉 利用电热转换的热能作为热源的锅炉 其他能源锅炉 利用地热 太阳能等能源的蒸汽发生器或热水器 39 6 按所用燃料或能源分类 燃油炉 油料燃烧的特点 着火容易 环保 热值高 油料燃烧的过程 雾化 蒸发 扩散混合 着火燃烧 强化燃烧的关键 雾化和混合 燃油锅炉的燃烧器主要由雾化器 喷嘴 和调风器组成 燃气炉 燃烧的特点 着火容易 环保 热值较高 易脱火与回火 强化燃烧的关键 提高燃烧温度和混合 40 不同燃料的经济性对比 41 7 按锅炉烟气压力分类 负压锅炉 炉膛压力保持负压 有送 引风机 是燃煤锅炉主要形式 微正压锅炉 炉膛表压力为0 2 0 5kPa 不需引风机 易于低氧燃烧 增压锅炉 炉膛表压力大于0 3MPa 用于配蒸汽 燃气联合循环 42 8 其他形式分类 8 按锅筒布置分类锅筒一般为一个或两个 锅筒可纵置或横置布置 9 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锅炉 电站锅炉一般为组装或散装 10 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 43 单锅筒锅炉 44 DZL卧式自动燃煤蒸汽锅炉结构图 45 46 环保锅炉 顾名思义 环保锅炉所必需的燃料是水煤浆 水煤浆是一种新型清洁燃料 是燃料家族的新成员 它以煤炭为主料 以水 化学添加剂为辅料组成 经过专用设备的研磨 细化 并充分与水混和均匀 在化学添加剂的作用下 制出均匀 稳定的水煤浆 47 环保锅炉 传统燃煤锅炉中 煤炭燃料是固态燃烧方式 而环保锅炉革命性的将之改变为高压流态雾化喷燃方式 这种类似燃油燃烧的方式 充分整合了液态燃料 空气 水种种燃烧因素的化学物理特点 实际效果上促进了燃料燃尽率的大幅提高 相对燃煤锅炉 依据液态煤基燃料燃烧机理 锅炉整个系统进行优化重置设计 既大大提高了锅炉最终的热效率 又减少了主要污染物的气体排放量 从而 环保锅炉充分实现了环保又节能的社会效应和工业效益 48 锅炉的燃烧 锅炉的燃烧方式有三种形式 层燃 火床燃烧 室燃 悬浮燃烧 沸腾燃烧 各种燃烧方式有其相应的燃烧设备 固定炉排 链条炉排 往复炉排 振动炉排等属于层燃式 适用于燃烧固体燃料 煤粉锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉等属于室燃式 适用于粉状固体燃料 液体燃料和气体燃料 鼓泡流化床 循环流化床属于沸腾燃烧方式 适用于燃烧颗粒状固体燃料 抛煤机链条炉排 兼有层燃和室燃的燃烧方式 属于混合燃烧方式 49 锅炉的燃烧 层燃燃烧 原煤中只有特别大的煤块进行破碎后 就从煤斗进入炉膛 煤层铺在炉排上进行燃烧 悬浮燃烧 原煤首先被磨成象面粉那样的煤粉 然后通过燃烧器随风吹入炉膛进行悬浮燃烧 这种燃烧方式也同样用来燃烧气体和液体燃料 流化床燃烧 原煤经过专门设备破碎为0 8mm大小的煤粒 在炉膛的底部布置了布风板 来自布风板的高速鼓风将煤粒托起 燃烧过程如烧米粥一样 煤粒犹如米粒 在炉膛中上下翻滚地燃烧 50 锅炉安全附件的安装 1 安装常压热水锅炉大气连通管时 管路应禁止安装阀门 减少弯头 避免杂物堵塞 保持畅通无阻 2 蒸汽锅炉安全阀应装设排汽管 排汽管应直通安全地点 并有足够的流通截面积 保持排气畅通 排汽管底部应装有接到安全地点的疏水管 在排汽管和疏水管上不允许装设阀门 安全阀应铅直安装 并应装在锅筒 锅壳 集箱的最高位置 在安全阀和锅筒 锅壳 之间或安全阀和集箱之间 不得装取用蒸汽的出气管和阀门 蒸汽锅炉按 蒸汽锅炉安全技术监察规程 第143条 锅筒 锅壳 和过热器的安全阀整定压力应按表5 2的规定进行调整和校验 省煤器 再热器 直流锅炉启动分离器的安全阀整定压力为装设地点工作压力的1 1倍 蒸汽安全阀启闭压差一般应为整定压力的4 7 最大不超过10 当整定压力小于0 3MPa室 最大启闭压差为0 03MPa 对于新安装锅炉的安全阀及检修后的安全阀 都应检验其整定压力和回座压力 在用锅炉的安全阀每年至少应校验一次 安全阀经校验后 应加锁或铅封 锅炉运行中安全阀严禁解列 3 压力表 水位表 水位探头 温度计 温度探头 保护装置的安装 51 锅炉的热效率 锅炉的热效率 是锅炉的总有效利用热量占据锅炉输入热量的百分比 在设计锅炉时 可以根据热平衡求出锅炉的热效率 式中 Q1 有效利用热量 是指被工质吸收 将给水一直加热成过热蒸汽 或热水或饱和汽 的热量 包括锅炉的省煤器 蒸发受热面 过热器 再热器吸收的热量 52 锅炉的热效率 Q2 排烟热损失 指离开锅炉最后受热面的烟气拥有的热量随烟气直接排到大气中而不能得到利用所造成的热损失 这是锅炉热损失中最主要的一项 对大 中型锅炉约占输入热量的4 8 主要因素为排烟温度和烟气容积 Q3 化学不完全燃烧热损失 由于CO H2 CH4等可燃气体部分残留于烟气中 未完全燃烧放热就随烟气排入大气所造成的损失 53 锅炉的热效率 Q4 机械不完全燃烧热损失 是指部分固体颗粒燃料在炉内未能燃尽就被排放出炉外造成的热损失 通常仅次于排烟热损失 主要由以下三部分组成 1 由灰渣中未燃烧或未燃尽碳粒引起的损失 2 因未燃尽碳粒随烟气排出炉外而引起的损失 3 部分燃料经炉排落入灰坑引起的损失 它只存在于层燃炉中 54 锅炉的热效率 Q5 锅炉的散热损失 是由于锅炉炉墙 锅筒 集箱 汽水管道 烟风管道等部件的温度高于周围大气而向四周环境所散失的热量 Q6 其它热损失 包括灰渣的物理热损失及冷却水热损失 55 锅炉的热效率 Qr 输入锅炉的热量 kJ kg 送入锅炉的燃料燃烧放出的热量 为燃料消耗量与燃料低位发热量的乘积 其它向锅炉输入的热量 如燃料的物理显热 雾化燃油所用蒸汽带入的热量 空气在进入锅炉整体范围以前用外热源加热的热量 如采用蒸汽加热的暖风器时 都应计入 此外 在燃料灰份中有碳酸盐时 碳酸盐在燃烧中分解会吸收热量 应从燃料热量中扣除 空气预热器加热空气的热量是锅炉内部的热量交换 不应计入输入热量 56 锅炉的工作过程 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机灰渣和烟气的排放 57 2020 1 13 58 锅炉的工作过程 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过热器 凝渣管 对流管束对流尾部受热面 省 空 除尘引风机烟囱3 工质 水 的加热和汽化过程 蒸汽的生产过程1 给水 水省煤器汽锅2 水循环 汽锅下降管下集箱水冷壁3 汽水分离 59 锅炉燃料 锅炉用燃料 固体 气体以及液体燃料发热量 单位质量的煤完全燃烧后所放出的热量称为煤的发热量 通常用氧弹测热器测定 氧弹测热器直接测量出氧弹发热值 从中扣除硫和氮燃烧生成的硫酸和硝酸的溶解热后 就是煤的高位发热量 Qgr 继而扣除煤中水分和氢燃烧生成的水蒸气的潜热后 即为煤的低位发热量 Qnet 我国在有关锅炉计算中以低位发热量为准 为了便于煤耗指标的可比性 工程中常引入 标准煤 的概念 规定标准煤的低位发热量为29 3MJ kg 7000kCal kg 60 锅炉燃料 煤是我国锅炉的主要燃料 动力燃料常常采用劣质煤高炉煤气和焦炉煤气无烟煤 有明亮的黑色光泽 硬度大 挥发分含量最低 一般 10 含碳量很高 灰分 水分等杂质较少 因而发热量高 约在21000 32500kJ kg 着火和燃烬都很困难 贫煤 煤化程度略低于无烟煤 是主要的动力用煤 挥发分一般在10 20 动力用煤中的贫煤 实际上也包括了干燥无灰基挥发分为14 20 胶质层厚度比贫煤略大的瘦煤 它的着火和燃烬特性优于无烟煤 但仍属反应性能较差的煤 61 锅炉燃料 煤是我国锅炉的主要燃料 动力燃料常常采用劣质煤高炉煤气和焦炉煤气烟煤 中等煤化程度的煤 干燥无灰基挥发分含量较高 一般在20 45 水分和灰分较少 因而发热量较高 在20000 30000kJ kg 烟煤容易着火和燃烬 但对于高灰分的烟煤 着火和燃烬都相应比较困难 褐煤 形成年代较短的煤 煤质松 略程褐色 挥发分含量很高 约为40 50 很容易着火和燃烧 但是褐煤中灰分和水分含量也都相对较高 发热量低 一般仅为10000 20000kJ kg 62 锅炉热平衡 送入锅炉的热量与有效利用热及各项热损失的总和相衡 即供给能量 有效能量 损失能量 Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6Qr 送入锅炉系统的热量 Q1 锅炉系统的有效利用热 Q2 排烟带走的热量 Q3 气体不完全燃烧 化学不完全燃烧 损失的热量 Q4 固体不完全燃烧 机械不完全燃烧 损失的热量 Q5 锅炉系统向周围空气散失的热量 Q6 燃料中灰 渣带走的热量 63 锅炉热平衡 如各项热量用其占输入热量的百分数表示 则热平衡方程式可表示为 q1 q2 q3 q4 q5 q6 100 式中qi Qi Qr 100 Qi为每一项热量 q2 排烟热损失 锅炉排出的烟气的物理热造成的损失 决定于排烟温度和排烟量 是所有热损失中较大的一项 对燃油燃气锅炉来讲 小于9 q3 气体不完全燃烧损失 烟气中残留的可燃气体成份 一氧化碳 氢气 甲烷等 未放出其燃烧热而造成的热量损失 其值的大小主要取决于燃烧成分 炉膛过剩空气系数 所用燃烧器 燃烧器与炉膛匹配是否适当以及运行操作是否合理 通常约为 q4 固体不完全燃烧损失 灰渣 飞灰 炉渣 漏煤 烟道灰 溢流灰 冷灰等 中未燃烬可燃物造成的热量损失 对燃油锅炉来讲 4是燃料中的碳未完全燃烧引起的 通常燃油燃气锅炉 4估取为 q5 散热损失 锅炉炉墙 金属结构及锅炉范围的烟风道 汽水管道 集箱等向四周环境散失的热量 0 8 3 5q6 物料物理热损失 炉渣排出锅炉时带走的热量损失 这项损失比较小 对燃油燃气锅炉为 锅炉总热损失为 q q2 q3 q4 q5 q6 锅炉的热效率为 Q1 Qr 100 正平衡 100 q 反平衡 64 燃油气锅炉的热平衡优点 1 燃油 气体燃料时含灰量很小 Q6 0 q6 0 2 燃气体燃料时一般没有固体不完全燃烧现象 Q4 0 q4 0 3 气体不完全燃烧损失q3的大小主要取决于燃烧成分 炉膛过剩空气系数 所用燃烧器 燃烧器与炉膛匹配是否适当以及运行操作是否合理 4 排烟损失q2取决于排烟温度和排烟量 排烟损失是燃油燃气锅炉的最主要损失 燃料一定时 排烟量大小取决于排烟过剩空气系数 65 燃油气锅炉的热平衡优点 经试验 当排烟温度在150 时 过剩空气系数每增加0 15排烟热损失将增加0 6 左右 排烟温度越高 增加得也越多当排烟过剩空气系数为1 3时 排烟温度每增加10 排烟损失将增加0 3 左右 对于燃油锅炉 为了防止低温腐蚀 排烟温度往往不能降得很低 这时只能采用降低过剩空气系数 低氧燃烧来减少排烟损失 散热损失q5与锅炉周围大气的温度 露天布置式的室外温度 室内布置时室内温度 风速 围护结构的保温情况以及散热表面的大小 形状等有关 同时还与锅炉的额定容量和运行负荷的大小有关 对现代中小型燃气锅炉 锅炉体积显著偏小 热效率明显提高 散热损失在各项热损失中所占份额也就比较大 仅次于排烟损失 故此不可低估散热损失对锅炉热效率的影响 重视锅炉的保温隔热结构 减小散热损失 66 锅炉的参数 锅炉参数指锅炉容量 蒸汽压力 或出水压力 蒸汽温度 或出水温度 和给水温度 工业蒸汽锅炉的容量用额定蒸发量 D 表示 额定蒸发量 D 表明锅炉在额定蒸汽压力 蒸汽温度 规定的锅炉效率和给水温度下 连续运行时所必须保证的最大蒸发量 单位为t h 工业热水锅炉以额定供热量 Q 表示 其单位为MW 蒸汽锅炉的蒸汽压力和温度是指末级过热器出口集箱主蒸汽阀出口处的过热蒸汽压力和过热蒸汽温度 对于无过热器的锅炉 用主蒸汽阀出口处的饱和蒸汽压力和温度表示 热水锅炉出水压力和温度时指出水阀出口处的热水压力和温度 压力的单位用MPa 温度的单位为 67 工业蒸汽锅炉的参数系列 68 热水锅炉的参数系列 69 常压热水锅炉的参数系列 注 额定出 进口温度可根据当地大气压力和特殊使用条件进行调整 但应保证其温差为25 额定出口温度是指在1个大气压力下的数值 70 常用单位换算 1t h 60 104kcal h 0 7MW1t h 71 1锅炉马力 BHP 1MPa 106Pa 10bar 10 2kgf cm2 100000mmH2O1mbar 10mmH2O 100Pa1kcal 4 187kJ 71 质量体系与锅检锅规 表4 1锅炉制造许可证级别划分 注 1 额定出口水温小于120 但额定热功率大于2 8兆瓦的热水锅炉属于C级 2 额定出口水温大于等于120 的热水锅炉 按照额定出水压力 表压 分属于C级及其以上各级 72 锅炉的检验 1 原材料入厂检验2 过程检验3 外观检验4 出厂检验 锅炉出厂检验的目的是确保锅炉出厂时标识清楚 随机资料 配套件完整齐全 保证用户安全 方便使用 5 无损探伤检查 无损探伤人员应按原劳动人事部颁发的 锅炉压力容器无损检测人员资格考核规则 考核 取得资格证书 且只能承担与考试合格的种类和技术等级相应的无损探伤工作 6 力学性能试验 73 锅炉的检验 水压试验结果应记入锅炉技术档案 并有检验人员签字 水压试验压力应符合表4 2中规定 水压试验 水压试验前应进行内外部检验 如必要时还应做强度核算 不得用水压试验方法确定锅炉的工作压力 水压试验压力不等于工作压力 74 焊接接头的返修 如果受压元件的焊接接头存在不允许的缺陷 施焊单位应找出原因 制订可行的返修方案才能进行返修 补焊前缺陷应彻底清除 补焊后补焊区应做外观和无损探伤检查 要求焊后热处理的元件 补焊后应做焊后热处理 同一位置上的返修不应超过三次 75 锅炉安全附件的安装 1 安装常压热水锅炉大气连通管时 管路应禁止安装阀门 减少弯头 避免杂物堵塞 保持畅通无阻 2 蒸汽锅炉安全阀应装设排汽管 排汽管应直通安全地点 并有足够的流通截面积 保持排气畅通 排汽管底部应装有接到安全地点的疏水管 在排汽管和疏水管上不允许装设阀门 安全阀应铅直安装 并应装在锅筒 锅壳 集箱的最高位置 在安全阀和锅筒 锅壳 之间或安全阀和集箱之间 不得装取用蒸汽的出气管和阀门 76 锅炉安全附件的安装 蒸汽锅炉按 蒸汽锅炉安全技术监察规程 第143条 锅筒 锅壳 和过热器的安全阀整定压力应按表5 2的规定进行调整和校验 省煤器 再热器 直流锅炉启动分离器的安全阀整定压力为装设地点工作压力的1 1倍 蒸汽安全阀启闭压差一般应为整定压力的4 7 最大不超过10 当整定压力小于0 3MPa室 最大启闭压差为0 03MPa 对于新安装锅炉的安全阀及检修后的安全阀 都应检验其整定压力和回座压力 在用锅炉的安全阀每年至少应校验一次 安全阀经校验后 应加锁或铅封 锅炉运行中安全阀严禁解列 3 压力表 水位表 水位探头 温度计 温度探头 保护装置的安装 77 热水锅炉安全阀的整定压力 注 锅炉上必须有一个安全阀按表中较低的始启压力进行整定 这里的工作压力是指与安全阀直接连接部件的工作压力 78 蒸汽锅炉安全阀整定压力 注 锅炉上必须有一个安全阀 蒸发量0 5t h以上的锅炉应至少有两个安全阀 按表中较低的整定压力进行调整 对有过热器的锅炉 按较低压力进行调整的安全阀 必须为过热器上的安全阀 以保证过热器上的安全阀先开启 表中的工作压力 对于脉冲式安全阀系指冲量接出地点的工作压力 对其他类型的安全阀系指安全阀装置地点的工作压力 79 锅炉常用的仪表 80 锅炉附属设备 锅炉设备是指安装在锅炉受压元件之外 保证锅炉本体正常运行所必需的设备 以下为一些锅炉常用附属设备 1 运煤设备 常用的有 电动葫芦 单斗提升机和皮带运输机 2 通风设备 常用的通风设备有 送风机 引风机 烟囱等 3 除渣设备 常用的除渣设备有 人工除渣 机械除渣 水力除渣等4 除尘设备 常用的除尘设备有 水膜除尘 静电除尘器和多管除尘器 5 给水设备 常用的给水设备有 往复泵 离心泵 热水泵等6 水处理设备 常用水处理设备有 钠离子交换器 除氧器 加药装置等8 油罐和油箱9 油泵10 油过滤器11 燃油加热器 重油 12 液化石油气气化器13 燃气调压器 81 锅炉常用的阀门 1 截止阀截止阀的用途非常广泛 但是主要是用于截断汽 水流体和调节流体流量的大小 通路是直的还可以做排污阀 在安装时 一定要注意汽水的流向 根据图中箭头的指示正确安装 防止阀杆和阀芯造成侵蚀 2 闸阀闸阀的主要是用于截断汽 水流体 而不做为调节流量用 故闸阀操作时或是全开或是全闭 使闸板位与闸体内不做调节流量大小使用 在锅炉上可用做总截断阀 82 锅炉常用的阀门 3 止回阀止回阀主要安装在给水调节阀与锅筒之间 并应紧靠给水调节阀 以便在锅炉运行时 靠止回阀作用 炉水不至倒流 4 排污阀排污阀有两个作用 一是排放炉水中的盐分 水垢和泥渣等杂质 二是在满水或停炉以后排放炉水 排污阀 排污管不应采用螺纹连接 83 锅炉常用的阀门 5 温度仪表常用的温度仪表有玻璃温度计 压力式温度计 热电偶温度计等多种 温度测量仪表的校验和维护 应符合国家计量部门的有关规定 温度计测量仪表每年至少校验一次 6 流量仪表常用的流量仪表有转子式流量计和流速式流量计 84 燃烧器及其布置 燃烧器是煤粉炉正常燃烧的重要影响因素 燃烧器将煤粉和风喷入炉膛 煤粉在其中作悬浮燃烧 燃烧器的作用 1 保证煤粉流及时稳定着火2 一 二次风适时混合 扰动强烈 3 具有良好的调节性 以适应燃料 负荷变化4 减少Nox的生成 保护环境 5 降低结渣可能性燃烧器形式一般分为 直流燃烧器 旋流燃烧器 85 燃烧器及其布置 1 直流燃烧器一 二次风分别由垂直布置的一组圆形或矩形的喷口 以直流自由射流的形式喷入炉膛 煤粉气流着火的热量 来自直流射流外边界卷吸炉内高温烟气的热量 由于燃烧器中一 二次风口布置不同 直流燃烧器可分为均等配风和分级配风两种形式 86 燃烧器及其布置 旋流燃烧器出口气流是一股绕燃烧器轴线旋转的旋转射流 煤粉气流着火热量 来源于旋转射流内 外边界同时卷吸炉内高温烟气的热量 卷吸量较大但射程短 适用于挥发份较高的煤种 87 燃烧器及其布置 根据产生旋转射流的旋流器型式的不同 旋流燃烧器主要有 1 蜗壳式旋流燃烧器 蜗壳式旋流燃烧器又分直流蜗壳式 双蜗壳式两种 直流蜗壳式旋流燃烧器的二次风经涡壳旋流器产生旋转 一次风为直流 出口出装有扩流锥 可调节一次风气流的扩展角 扩流锥尾迹内回流区有利于煤粉气流的着火 双蜗壳式旋流燃烧器的一 二次风均旋转 有利于混合 88 燃烧器及其布置 2 轴向可动叶轮旋流燃烧器 轴向可动叶轮旋流燃烧器 一次风气流为直流或靠挡板产生弱旋转射流 出口装有扩流锥 二次风通过装有轴向叶片的叶轮产生旋转 叶轮可沿轴向移动 调节性能好 旋流燃烧器的引燃和混和性能较好 单个燃烧器在炉膛内形成的空气动力结构基本上是独立的 彼此之间的影响很小 89 锅炉水质主要指标 硬度 水中钙盐 镁盐的总含量 单位为mmol 毫摩尔 L 碱度 水中OH 1 HCO3 1 CO3 2及其他一些弱酸盐类的总和 单位为mg L 含盐量 水中阳离子和阴离子的总含量 单位为mg L pH值 表示水的酸碱性 含氧量 水中氧的总含量 单位为mg L 含油量 水中油的总含量 单位为mg L 溶解固形物 用以限制炉水总含盐量 取炉水水样蒸干后在105 110 烘箱中干燥其残渣即为溶解固形物 mg L 相对碱度 水中游离的NaOH含量和含盐量之比 磷酸根含量 水中PO4 3含量 单位为mg L 90 水中的主要杂质 悬浮物 在水中呈悬浮状态存在 但不溶于水的颗粒物质 主要是砂子粘土以及动植物的腐烂产物 胶体 主要是铁 铝 硅的化合物及动植物有机体的分解产物 以带电荷胶体微粒形式均匀存于水中 溶解物质 主要是钙 镁 钾 钠等盐类和一些溶解气体 通常以离子 分子或气体状态存于水中 由于生水 源水 中含有以上大量杂质 在高温下易产生水垢 积盐等影响传热 浪费燃料 同时会使锅炉造成腐蚀 危及安全 因此对锅炉给水一定要处理 达到合格标准后才能使用 91 水垢的危害 1 增加锅炉燃料的消耗量 由于水垢的导热系数比钢板的低10 800倍 据统计当锅炉的水垢增加1毫米时 燃料的消耗量增加8 2 降低受热面的金属强度 水垢较厚时 受热面钢板 板 不能被炉水很好的冷却 则产生钢板过热 变形 龟裂 甚至爆裂的事故 92 水垢的危害 3 降低锅炉设备利用率 由于水垢的生成 就要定期进行机械清洗 少则停产十几小时 多则停产几天 对工业生产造成直接影响 4 缩短锅炉的使用寿命 由于要清理受热面上的水垢 无论用机械方法或化学方法 均对钢材产生损害 或造成机械硬痕 或腐蚀金属表面 以致缩短锅炉的使用寿命 93 炉内水处理方法 炉内水处理是小型锅炉及烟管锅炉改善给水品质的主要方法 主要有两种方法 1 投药软化 在锅炉给水前投入一定量的软化剂 磷酸三钠 氢氧化钠 碳酸钠和烤胶 根据水的硬度及水量按比例掺入 注入锅炉 磷酸三钠 Na3PO4 12H2O 可促进水垢的脱落 在金属表面形成一种金属保护膜 磷酸亚铁 可防止钢板的腐蚀 与水中的钙化合生成磷酸三钙 磷酸三钙是一种高度分散的胶体微粒 是炉水中的结晶中心 可免去一部份受热面的结垢的可能 氢氧化钠可消除镁的硬度 碳酸钠生成的碳酸钙由于在碱性的水中不粘附在受热面上而与烤胶形成沉淀 然后排出锅炉 从而降低水的硬度 94 炉内水处理方法 炉内水处理是小型锅炉及烟管锅炉改善给水品质的主要方法 主要有两种方法 2 炉内热力软化 在炉内由于给水受高温的作用发生重碳酸盐分解为碳酸盐 在高碱度的作用下碳酸盐进一步分解生成沉淀 由一些特殊的装置排出炉外 这种方法装置简单 投资较少 无需专业人员来管理 但这种方法只适用于一些小形的锅炉 95 炉外水处理方法 现在锅炉向着体积小 结构复杂 重量轻的方向发展 因而对于水质的要求日益严格 采用炉内给水处理的方法已不能满足这种需要 目前 大中型锅炉 甚至一些小型锅炉都采用了炉外处理给水的方法 在清除水中杂质方面 主要采用机械过滤和天然沉淀两种方法 如石灰软化法和石灰纯碱软化法 离子交换软化法 下面主要介绍钠离子交换法 钠离子交换法是以食盐 NaCl 为交换剂 生水经过水处理器钠离子将水中的钙镁等离子置换出来 变成符合标准的用水 经过软化的水一般残余硬度可达到0 005 0 035毫克 升范围之内 96 锅炉给水的除氧 1 除氧的作用 在锅炉给水中溶解有许多气体 如氧 氮 二氧化碳等 有一部份是有害的 有一部份是无害的 如果在进入锅炉前无法将有害的一部份气体除去 将会对锅炉的受热面金属造成腐蚀 尤以氧起主要的腐蚀作用 因而在进水前必须除去这部份氧气 2 除氧的方法 主要有大气式热力除氧 它是利用水中溶解的气体 随温度的提高而降低在水中溶解的原理而除氧的 在低压锅炉中目前使用大气热力除氧器的单位日益增多 是主要的除氧方法 近年来又有解析除氧 钢屑除氧 化学除氧 因使用不广就不作介绍 97 锅炉的维护与保养的必要性 锅炉停用后要很好养护 否则汽水系统的金属内壁将受到溶解氧的腐蚀 因为停炉后 空气大量进入系统内部 虽然锅炉已经放水 但内壁仍附着一层水膜溶解氧气 对金属产生锈蚀 养护的方法很多 应以简便 有效 经济为原则 还应按停炉要求等具体情况来选用合适的养护方法实践证明 锅炉在停炉期间因不维护保养而产生的腐蚀 将使锅炉设备的安全和寿命受到影响 因此必须认真地做好锅炉的养护 98 锅炉的维护与保养的方法 1 压力保养 也叫热力保养 锅炉停炉以后 保持高水位并维持0 05 0 1Mpa压力 使锅炉的温度高于100 主要是防止空气的进入 锅内不具备含氧的条件 可定期生火来维持锅炉内的温度 此法适用于热备用和停炉较短的锅炉保养 2 湿法保养 用碱性水溶液充满锅炉的系统 在金属表面形成防腐薄膜 隔绝空气 防止氧的腐蚀 一般停炉时间不超过一个月可采用此法 99 锅炉的维护与保养的方法 3 干燥剂法保养 锅炉停炉的时间较长时 用干法保养效果比较好 锅炉停炉后 将水放尽 内外清洗 烘干锅炉 然后将放干燥剂的敞口容器放入锅内 并关闭人孔 手孔 炉口和烟囱 使之与外界隔绝 4 充气保养 将炉水放尽 并清除锅内水垢 杂质并干燥 然后使用钢瓶减压后的氮气或氨气从锅炉最高处放入炉内 100 直接式热水锅炉 燃烧室采用大炉胆 波纹炉胆形式 增加了辐射换热面 使得辐射与对流换热的比例更合理 从而减小了锅炉总体的体积 第二回程采用大烟管 简化结构和工艺 缩小了锅炉体积 并且大烟管中的辐射换热的份额大且阻力小 使传热和烟风阻力能耗的关系更合理 3 第三回程可采用螺纹烟管 有效提高锅炉的换热 前后烟箱采用了特殊结构 便于打开烟箱门进行清扫和维修 本体保温层采用了优质的保温材料 大大降低了锅炉的散热损失 这对于提高小容量的热水锅炉热效率至关重要 101 直接式热水锅炉 采用上下锅壳组合式的双锅壳结构 使本体承压能力大大增强 缩小了机组的体积 装设了加药和加镁装置 保证了循环水的水质 解决了本体内的结垢及电化学腐蚀 装设了排气管座 保证了在任何工况下锅炉水位线处表压力为零 本体上装有水位控制器 控制最低水位高于最高火界100mm 出水口和本体上各装有一个温度控制器 防爆门保护锅炉本体 观火管作观察燃烧状况之用 排污管用于定期排去锅炉水室中的杂质和超标的炉水 检查孔用于检查锅壳内部部件 102 直接式热水锅炉 103 间接式热水锅炉 间接式的烟气流程与直接式是一样的 只是水流程与直接式不一样 烟气通过受热面加热锅壳里的水 我们称之为媒水 而从热用户来的回水进入换热器吸收媒水的热量后成为热水 再供应给热用户