锅炉、蒸汽系统及余热利用简稿

1、热能技术应用热源用汽设备热力输送余热回收内容简介 锅炉基本知识 锅炉的热平衡 燃烧设备 典型锅炉的结构及工作特点 供热锅炉水处理技术第一部分 热源第一章第一章 锅炉及锅炉房设备的基本知识锅炉及锅炉房设备的基本知识第一节 概 述第二节 锅炉的基本构造和工作过程第三节 锅炉基本特性的表示第四节 锅炉房设备的组成第一节 概 述一、锅炉的出现与发展二、锅炉与锅炉房设备的任务： 在于安全可靠、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，以生产热水或蒸汽。 三、锅炉的分类1、按用途分类 工业锅炉、电站锅炉、船舶锅炉、机车锅炉2、按蒸汽压力分类 低压锅炉 （1.4MPa、2.5MPa、3.9MP

2、a、9.9MPa、13.8MPa、17.5MPa、26.0MPa）3、按燃料分类 燃煤炉、燃油炉、燃气炉、电热锅炉、生物质能锅炉、 垃圾焚烧锅炉4、按燃烧方式分类 火床炉（层燃炉）、火室炉（室燃炉）、沸腾炉5、按汽水流动情况分类 自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉6、按锅炉本体结构分类 烟管锅炉、水管锅炉、烟水管锅炉 7、按容量分类 小型锅炉（20t/h) 中型锅炉（ 75t/h) 大型锅炉（75t/h） 8、按能源分类 燃煤锅炉、燃油（气）锅炉、电热锅炉 余热锅炉、原子能锅炉、废料锅炉、其它能源锅炉8（a）、按锅内介质分类 蒸汽锅炉、热水锅炉、热媒（导热油）锅炉9、按排渣方式

3、分类 固态排渣炉、液态排渣炉10、按炉膛烟气压力分类 微负压锅炉、微正压锅炉、正压锅炉11、按锅筒布置分类 单锅筒纵置式、单锅筒横置式、双锅筒纵置式、双锅筒横置式12、按锅炉出厂型式分类 快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉第二节 锅炉的基本构造和工作过程 锅炉的基本构造 锅炉最根本的组成是锅和炉 SHL型锅炉（即双锅筒横置式链条炉排锅炉） 锅锅的基本构造包括锅筒（又称汽包），对流管束、水冷壁管、 上、下集箱和下降管（过热蒸汽锅炉还包括过热器）等组成的一个封闭汽水系统。 炉炉包括煤斗、炉排、炉膛、除渣板、配风装置等组成的燃烧设备。 锅炉的工作过程第三节 锅炉基本特性的表示 一、蒸发量、热功率一、蒸发量

4、、热功率 蒸发量是指蒸汽锅炉每小时所生产的额定蒸汽量，用来表示锅炉容量的大小。蒸发量常用符号D来表示,单位是t/h。 （额定参数、使用设计燃料及保证一定效率下的最大蒸发量） 供热锅炉，可用额定热功率来表示容量的大小，常用符号Q来表示，单位是MW。 热功率与蒸发量之间的关系： 对于热水锅炉： )(000278. 0iigsqDQ)(000278. 0iirsrsGQ 二、锅炉的热效率 燃煤供热锅炉：60%-85% 燃油、燃气锅炉：85-92%三、锅炉的金属耗量及耗电量金属耗量：相应于锅炉每吨蒸发量所耗用的金属材料的重量（目前供热-锅炉6t/t）。 耗电量：产生1t蒸汽耗用电量（10kwh/t）。

5、 以上三者互相制约。四、锅炉的型号的表示方法 我国供热（工业）锅炉型号 第一部分 第二部分 第三部分 / 本体型式代号燃烧设备代号 额定蒸发量(t/h)或者额定热功率(MW) 额定蒸汽压力或允许工作压力.MPa 过热蒸汽温度或出水温度/进水温度， 燃料种类代号 SHL101.25/350W QXW2.8l.259070A 第四节 锅炉房设备的组成 锅炉本体和它的辅助设备，总称为锅炉房设备 通常将构成锅炉的基本组成部分通称为锅炉本体 锅、炉、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器锅炉附加受热面尾部受热面 锅炉房的辅助设备，可按它们围绕锅炉所进行的工作过程，由以下几个系统组成：1运煤、除灰系统2送、引风系

6、统 3水、汽系统（包括排污系统）4仪表控制系统 第二章 锅炉的热平衡锅炉热平衡是指燃料的热量在锅炉中利用的情况：多少被有效利用；多少变成了热量损失，这些损失又表现在哪些方面以及它们产生的原因。研究的目的是为了有效的提高锅炉的热效率。 研究方法：热平衡测试（正、反）第一节 锅炉热平衡的组成第二节 锅炉热效率第三节 固体不完全燃烧热损失第四节 气体不完全燃烧热损失第五节 排烟热损失第六节 散热损失第七节 灰渣物理热损失及其它热损失第八节 燃料消耗量及蒸发率第一节 锅炉热平衡的组成 为了确定锅炉的热效率，就需要使锅炉在正常运行工况下建立锅炉热量的收、支平衡关系，通常称为“热平衡”。锅炉热平衡是以lk

7、g固体燃料或液体然料（气体燃料以1Nm3）为单位组成热量平衡的。锅炉热平衡的公式： kJ/kg式中 每公斤燃料带入锅炉的热量 锅炉有效利用热量 排出烟气所带走的热量， 称为锅炉排烟热损失 未燃完可燃气体所带走的热量， 称为气体不完全燃烧热损失 （化学不完全燃烧热损失）123456rQQQQQQQrQ1Q2Q3Q 未燃完的固体燃料所带走的热量， 称为固体不完全燃烧热损失 （俗称机械不完全燃烧热损失） 锅炉散热损失 灰渣物理热损失及其他热损失 如果在等式两边分别除以Qr，则锅炉热平衡就以带入热量的百分数来表示，即： 4Q5Q6Q123456100%qqqqqq式中各项q分别表示有效利用热量和各项热

8、损失百分数，如：锅炉效率： 11100%rQqQ22100%rQqQ123456100()%glqqqqqq 具体计算式中 燃料的物理显热； 喷入锅炉的蒸汽带入的热量； 用锅炉范围以外的废气，废热等外 来热源预热空气。 在实际工程计算时候，多用： yrdwrzqwlQQiQQrizqQwlQyrdwQQ第二节 锅炉热效率 一、正平衡法 锅炉每小时有效吸热量 每小时燃料消耗量 1、蒸汽锅炉1glQQBglQB33() 10() 10glqgspspsgsQD iiDii2、当锅炉生产饱和蒸汽时，蒸汽干度一般都大于1 （1-5%的湿度 ）3、热水锅炉 锅炉正平衡只要测出燃料耗量,燃料应用基低位发热

9、量、锅炉蒸发量以及蒸汽压力和温度，即可算出锅炉效率。这是一种常用的比较简单的方法，但不能根据它来分析影响锅炉热效率的因素，要寻找影响锅炉热效率的因素，只能通过反平衡测试来分析。100qrWii3( ) 10glrsrsQG ii二、反平衡法 研究和分析影响锅炉热效率的种种因素，以寻求提高热效率的途径。在设计锅炉时，必须先根据同类型锅炉运行经验选定 q2 、q3及 q 4 ，再根据选定的排烟温度和过量空气系数以及燃料的灰分，计算出q2 及 q6的数值，然后求出理论锅炉效率。123456100()%glqqqqqq4q5q2q6q三、锅炉的毛效率及净效率 按以上式所确定的锅炉效率称为锅炉的毛效率。

10、 锅炉的净效率是在毛效率基础上扣除锅炉自用汽和电能消耗后的效率 ： 自用汽耗汽量锅护热效率，D/h 自用电耗量，kwh/h 生产每度电的标准煤耗量，kg/kwh （ 可取该地区供电系统平均供电标准煤耗率）3() 1029300zqgszydwD iiN bBQzDzNbjgl第三节 固体不完全燃烧热损失一、 的形成 由于进入炉膛的燃料中，有一部分没有参与燃烧或未燃烬而被排出炉外，因而引起的热损失。由三部分组成：1）灰渣损失 2）漏煤损失 3）飞灰损失 4q4q二、影响因素 燃料特性、燃烧方式、炉膛结构、运行情况等 对于气体和液体燃料，在正常燃烧情况下可认为 =0。三、固体不完全燃烧热损失的选取

11、 当锅炉设计进行热平衡计算时，固体不完全燃烧热损失是按长期运行的经验数据来确定，根据不同燃料特性及燃烧方式选取。4q第四节 气体不完全燃烧热损失 一、 的形成 由于部分一氧化碳、氢、甲烷等可燃气体未燃烧放热就随烟气排出所造成的损失。二、影响因素 燃料特性 燃烧方式 炉膛结构 运行情况等3q第五节 排烟热损失一、排烟热损失 的形成 由于技术经济条件的限制，烟气离开锅炉排入大气时，烟气温度比进入锅炉的空气温度要高很多，排烟所带走的热量损失简称为排烟热损失。 二、影响因素 排烟温度 排烟容积 2q第六节 散热损失一、散热损失 的形成 锅炉运行时，各部分炉墙、钢架、管道和其他附件等的表面温度均较周围空

12、气温度为高，对于层燃炉为了拨火、清炉或投煤等原因常需打开炉门，这些都不可避免地将有热量散失于大气中，就形成了锅炉的散热损失。 5q第七节 灰渣物理热损失及其它热损失一、灰渣物理热损失 灰渣及漏煤的温度一般都在600-800以上而造成的热损失。 对于层燃炉或沸腾炉，这项损失较大，必须考虑。对于固态排渣煤粉炉，只有燃料中灰分相当多时，才予以考虑。二、其它热损失 常见的有冷却热损失，冷却热损失是由于锅炉的某些部件采用了水冷却，而此冷却水未接入锅炉汽水循环系统中，被它吸收了锅炉的一部分热量并带出炉外，从而造成了热量损失。 第八节 燃料消耗量及蒸发率锅炉每小时耗用的燃料称为锅炉的燃料消耗量：考虑到不完全

13、燃烧热损失的存在，实际参加燃烧反应的燃料量应为： 称为小时计算燃料消耗量 。glrglQBQ4(1)100jqBBjB第三章 燃烧设备 燃烧 燃料中的可燃物质与氧进行的剧烈氧化反应，它既需要提供温度和浓度条件，又需要一定的时间和空间条件。 燃烧设备有着多种型式 层燃炉、室燃炉 、沸腾炉第一节 煤的燃烧过程第二节 人工操作层燃炉第三节 机械化层燃炉第四节 室燃炉第五节 沸腾炉第六节 炉的工作强度第七节 电锅炉第八节 余热锅炉第一节 煤的燃烧过程1、着火前的热力准备阶段2、挥发物与焦炭的燃烧阶段3、燃烬阶段（灰渣形成段） 燃烧设备的任务： 针对不同燃料在燃烧过程中具有的特性，采用相应的燃烧方式、燃

14、烧设备和炉内改善燃烧的措施，具体满足：(1)保持一定的高温环境，以便能产生急剧的燃烧反应。(2)供应燃料在燃烧反应所需的充足而适量的空气。(3)采取适当的措施以保证空气与燃料能很好的接触、混 合，并提供燃烧所需的时间和空间。(4)及时排出燃烧产物烟气和灰渣。 运行的安全可靠、结构简单、合理，操作、检修方便以及造价和运行费用低廉等。第二节 人工操作层燃炉1、定义 即手烧炉，它的加煤、拨火和除渣三项主要操作均由人力完成。2、特点 劳动强度大 燃烧效率低 周期性的冒黑烟，污染环境。 结构简单，操作方便 适应煤种广，多用于蒸发量小于1t/h的锅炉。二、燃烧特点1、上饲式炉子， “双面引火”的着火条件，

15、 煤种适应性广 2、燃烧工况的周期性。 间歇加煤（煤层厚度间歇变化）严重缺氧时，挥发物热分解生成大量炭黑，温度低时（炉门间歇打开）炭黑难以燃烧而烟囱冒黑烟。 降低锅炉运行的经济性，污染环境。 第三节 机械化层燃炉 三项主要操作部分或全部由机械代替人工操作的层燃炉。 机械一风力抛煤机炉 链条炉排炉 往复炉排炉 振动炉排炉 下饲燃料式炉 第四节 室燃炉特点：第一，没有炉排，其容量的提高不再受炉排面的制造和 布置的限制。第二，燃料的燃烧反应面积很大，与空气混合十分良 好，可以采用较小的过量空气系数，燃烧速度和 效率比层燃炉高。第三，由于燃料在室燃炉中停留时间一般都很短促，为 保证燃烧充分完全，炉膛体

16、积较大。第四，燃料适应性广，可以燃用固体、液体和气体燃料。第五，燃烧调节和运行、管理易于实现机械化和自动化。第六，辅助设备耗电量大。分类：煤粉炉、燃油炉和燃气炉。一、煤粉护 广泛地应用于中、大容量的锅炉 组成结构：煤粉制备设备、燃烧器和炉膛（一）煤粉制备设备（二）燃烧器 1、作用：燃烧器是煤粉炉的重要组成部分， 将煤粉和空气送入炉膛，并使他们 充分的混合，迅速而稳定地着火燃 烧和尽可能的充满整个炉膛空间。 煤粉气流的着火过程，炉膛中的空气动力和燃烧工况主要通过燃烧器的结构及其在锅炉上的布置来组织的。2、分类与结构 旋流式、直流式燃烧器两种。 按照旋转气流方法的不同，旋流燃烧器分为： 蜗壳式、轴

17、向叶片式和切向叶片式。3、燃烧器的布置 直流燃烧器： 旋流燃烧器：（三）炉膛1、炉膛容积热负荷 通常推荐为140235kw/m3。2、炉膛截断面热负荷 （ ） 推荐值：18602330kw/m2。 vqdwvlBQqVAqFqdwFBQqF二、燃油炉1、液体燃料的燃烧 液体燃料的沸点总是低于它的着火点，液体燃料蒸发形成油蒸汽，然后与空气混合燃烧，比气相燃烧多了一个蒸发过程。 油的喷雾燃烧分为四个阶段：（1）雾化阶段 利用各种雾化器将液体燃料粉碎为直径几微米到几百微米的无数微粒。 （2）蒸发阶段（3）油气与空气的混合阶段 决定燃烧快慢与是否完全的主要因素。 加强混合的措施 1）提高燃烧器出口空气

18、流速； 2）加强燃烧器出口气流的扰动； 3）送入一定量的一次风与油雾预先混合， 以防油雾热分解。（4）着火燃烧阶段2、油燃烧器 主要由油喷嘴、调风器、和稳燃器组成1）油喷嘴 机械雾化油喷嘴：压力式、回油式和转杯式 介质雾化油喷嘴：以蒸汽或空气作介质2）调风器 控制风和油的比例 按出口气流分为旋流式和平流式两大类。3）稳燃器 常用的有扩锥式和轴流式叶片两大类。3、油燃烧过程中减少污染物产生的方法 重油的含S量达到3%，氧化硫的生成量往往比燃烧煤时要多。（煤中含S量均为1%，在燃煤时，约有一半硫分残留在灰分中) 1）油中掺水燃烧2）低氧燃烧 3）烟气再循环 4）两级燃烧 三、燃气炉 气体燃料的燃烧

19、属于单相反应，着火和燃烧比较容易，燃烬程度较高。 分为两个阶段:1、可燃气体与空气的混合2、燃气的着火燃烧（一）、燃烧器的分类1、按燃烧方式分类（1）扩散式燃烧器（2）部分预混式燃烧器（0.2-0.8）（3）完全预混式燃烧器2、按照空气供给方式分类（1）引燃式燃烧器：空气被燃气的射流吸入 或燃气被空气射流吸入。（2）鼓风式燃烧器：用鼓风设备将空气送入燃 烧系统。（3）自然引风式燃烧器：依靠炉膛的负压将空气吸入 燃烧系统3、按照燃气压力分类（1）低压燃烧器：燃气压力5000Pa（2）高（中）压燃烧器：燃气压力在5000- 3105Pa之间（二）、改善燃气炉燃烧的措施1、改善气流相遇的条件（增大接

20、触面积）2、加强混合和扰动3、预热燃气和空气4、旋转和循环气流5、烟气再循环第五节 沸腾炉 1、流化过程 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似于流体状态的过程称为流化过程。2、流化过程用于燃料燃烧，即为沸腾燃烧。介于层燃和悬浮燃烧之间的一种燃烧，沸腾炉或流化床炉。3、沸腾炉不仅因具有强化燃烧、传热效果好以及结构简单、钢耗量低等优点，特别是它的燃料适应性广，以及可以实现炉内脱硫及较少产生氮氧化物NOX。一、沸腾炉特性 煤预先经破碎加工成一定大小的颗位而置于布风板上，厚度为500mm左右，空气通过布风板由下向上吹送。颗粒为08mm。 二、几种异常的沸腾床1、气泡2、节涌3、沟流4、分层 三、沸腾

21、炉的型式与结构 沸腾炉的型式通常有鼓泡床沸腾炉和循环流化床炉。（一）鼓泡床沸腾炉 鼓泡床沸腾炉为全沸腾炉，是沸腾炉的主要炉型，因进入沸腾床的空气部分以气泡形态穿过料层而得名。 主要由给煤机、布风板、风室、灰渣溢流口以及沉浸受热面等几部分组成。鼓泡床炉小结：1、结构简单，金属耗量低；2、煤种适应性广，燃烧面积大，新煤的着火条件好；3、传热系数高于其它类型的锅炉；4、大幅度降低烟气中S02的含量（脱硫效率仍然不太高， 30%）；NOX生成量少；灰渣可以利用5、电耗高，为一般锅炉的1.51.8倍；6、飞灰多且含碳量高，致使锅炉效率较低（54-68%）；7、沉浸受热面磨损严重；8、容量大、床面积也大，

22、所以难以实现大型化。（二）循环流化床锅炉 来自炉膛的高温烟气经分离器进入对流管束，而被分离下来的飞灰则经回料器重新返回炉内，与新添加的煤一起继续燃烧并再次被气流携带出炉膛。 炉膛不分沸腾段和悬浮燃烧段，其出口直接与分离器相接。 调节循环灰量、给煤量和风量进行负荷调节。小结：在鼓泡床炉优点的基础上（1） 能稳定运行的最低负荷为25%；（2）脱硫效果显著，脱硫率可获得80%以上； （3）在流化床内（密相区）通常不布置受热 面，从根本上消除了磨损问题； （4）存在结构、系统复杂，体积庞大，投资和 运行费用较高的缺点；（5）自动化水平要求高，控制点比较多； 对辅助设备要求高。（三）增压流化床锅炉 工作

23、压力高于大气压。 与燃气轮机配套组成联合循环机组用于发电 与常压流化床炉相比，它采用压气机鼓风，可用深床（4m)，具有流化速度低（lm/s)、燃烧效率高（99%）、环境污染少（煤含硫量2%时，脱硫率可达98%）。（四）循环流化床锅炉发展 按照分离器的形式和整体布置，分为三代：1、第一代绝热旋风分离 2、第二代水（汽）冷分离3、第三代水冷方形分离器第六节 炉的工作强度 用以表示燃料在炉内燃烧的强烈程度。 主要有炉排热强度和炉室热强度两个指标。 一、层燃炉1、炉排可见热强度 是单位面积的炉排，在单位时间内所燃烧的煤的放热量：3600ydwRBQqR2、炉膛体积可见热强度： 在层燃炉中要分别测出燃料

24、在炉排面上和炉膛体积中燃烧放热量是困难的，所以在炉排和体积热强度中，都假定把燃料燃烧的全部放热量作为热强度计算的基础，引入了所谓“可见”的概念。 3600ydwVlBQqV二、室燃炉1、炉膛体积热强度（同层燃炉）2、炉膛断面热强度 3600ydwFBQqF第七节 电锅炉 将电能转换为热能的设备，可以生产热水、蒸汽和过热蒸汽。一、电能转换成热能的方式1、电阻式2、电极式电热转换方式 3、电磁式电热转换方式 。二、电加热锅炉的组成 锅 -盛水的容器 炉 -电热转换元件三、电加热锅炉的特点1、没有燃烧室，体积小，便于运输和安装；2、没有燃烧设备和燃料，没有任何烟尘和有害 气体的排放；3、可实现全自动

25、化控制；4、电热元件的传热效果好，热效率可达96%以上。第八节 余热锅炉 利用余热来生产热水、蒸汽和过热蒸汽的锅炉设备。 会在后面余热回收技术中进行详细的说明介绍。 第四章 锅炉结构第一节 锅炉发展概况第二节 蒸汽锅炉第三节 热水锅炉第四节 电厂锅炉结构第五节 锅炉受热面第一节 锅炉发展概况工业发展要求：扩大容量和提高参数 从增加受热面入手： 1、在锅筒内部增加受热面，形成了烟管锅炉系列； 2、在锅筒外部增加受热面，形成了水管锅炉系列。第二节 蒸汽锅炉一、烟管锅炉（火管锅炉） 广泛使用于蒸汽需要量不大的用户。烟管锅炉按其锅筒放置方式分立式和卧式两类。 都有一个大直径的锅筒，其内部有火筒和为数众

26、多的烟管。 1、立式烟管锅炉 2、卧式烟管锅炉 二、烟管水管组合锅炉 在卧式外燃烟管锅炉的基础上发展起来的。三、水管锅炉 按锅筒数目分：单锅筒、双锅筒 按锅筒放置形式分：纵置式、横置式、立置式第三节 热水锅炉 采暖中，热媒有热水和蒸汽两种。 热水采暖特点： 节约燃料 易于调温 运行安全 采暖房间温度波动小 其出口温度通常控制在比工作压力下的饱和温度低25左右。热水锅炉特点：1、无需蒸发受热面和汽水分离装置，一般也不 设置水位表，有的连锅筒也没有，结构比较 简单；2、传热温差大，受热面一般不结水垢，热阻 小，传热情况良好、热效率高；3、既节约燃料，又节省钢材；4、对水质要求较低（但须除氧），一般

27、不会发 生因结水垢而烧损受热面的事故（因热媒水补充量少），受压元件工作温度较低，又无需监视水位，热水锅炉的安全可靠性较好，操作也较简便。第四节 电厂锅炉结构 产生过热蒸汽用以推动汽轮机发电。按照循环方式分： 自然循环电站锅炉 多次强制循环电站锅炉 电站直流锅炉 复合循环锅炉。 第五节 锅炉受热面一、蒸发受热面（辐射、对流） 使进入锅炉的工质在锅炉中吸热气化的受热面。 1、 水冷壁（辐射换热）主要作用： 1）锅炉主要受热面； 2）保护炉墙，减少熔渣和高温对炉墙的破坏。 2、凝渣管束 在中压工业锅炉和小容量电站锅炉中常把后墙水冷壁上管拉稀形成凝渣管束（形成对流蒸发受热面）。3、对流管束 在低压工业

28、锅炉中，锅炉水冷壁（辐射受热面）满足不了蒸发受热面的需要，还要增加锅炉对流管束（对流蒸发受热面）。二、蒸汽过热器 1、作用 蒸汽过热器是为把饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽的装置。 蒸汽过热器内侧流过的是过热蒸汽，它不单是锅炉各受热面中温度最高的工质，而且放热系数也最小，其工作条件最差。 2、分类与结构根据布置位置和传热方式： 对流式：位于对流烟道，吸收对流放热； 半辐射式（屏式） ：位于炉膛上部或出口， 吸收对流放热和辐射放热； 辐射式：位于炉膛墙上，吸收辐射放热。3、流速确定烟气流速：以管子少受磨损和不易积灰的原则 来选定，一般在6-12m/s；蒸汽流速：则以保证管壁金属有足够良好的

29、冷 却，流动阻力又不宜过大的原则来 选取，供热锅炉一般为15-25m/s。4、过热器的高温腐蚀及防止： 燃用K、Na、S、等含量较多的煤时，灰垢中K2SO4和Na2SO4在含有SO3的烟气中会与管子表面氧化铁作用形成碱金属复合硫酸盐，这种硫酸盐在550-710 范围内熔化成液态，有强烈腐蚀性。 防止方法：控制金属壁温（600 ） 在煤中加入CaSO4和MgSO4 燃油中含有V、Na、S等化合物会在受热面管壁上形成V2O5和各种钠钒化合物，当壁温大于600-620 时熔化成液态，严重腐蚀金属，烟气中的SO3能起腐蚀触媒作用。 防止方法：在燃油中加入MgCl2的水溶液或Ca、 Al、Si等盐类附加

30、物 （提高灰熔点，减轻钒腐蚀） 控制金属壁温（600 ）5、过热器和再热器的温度调节 辐射过热器和对流过热器配合（设计时） 当额定负荷时，过热器的辐射吸热量为过热器总吸热量的40%-60%，过热汽温随负荷变化而变化的特性曲线较为平坦。 1）蒸汽侧的调节a、采用面式减温器，利用锅炉给水或炉水来冷却 蒸汽， 结构复杂，调节迟缓；b、喷水减温，结构简单，反应快，目前应用广 泛，但对水质要求高；c、汽-汽热交换器，用过热蒸汽加热再热蒸汽。2）烟气侧的调节a、火焰中心位置的调节；b、烟气侧装有分流挡板，挡板极易烧坏，调节 有效；c、烟气再循环：把一部分烟气从省煤器后空气 预热器前用再循环风机抽出，从冷灰

31、斗或者 炉膛上面喷入。三、省煤器1、作用 省煤器是给水的预热设备。 能有效地降低排烟温度，提高热效率。 减小因温差而引起锅筒壁的热应力。2、分类与结构按制造材料的不同分为：铸铁省煤器 钢管省煤器按给水被预热的程度分为：沸腾式 非沸腾式。3、流速确定水流速：水在省煤器中受热的过程中，溶于水中 的气体会析出形成气泡。为了能及时将 气泡带出，省煤器中水速一般不得低于 0.3m/s，但也不宜超过1m/s，以免使省 煤器阻力过大。 烟气流速：烟速一般在6-8m/s 。4、铸铁省煤器的特点：1）对高速灰粒有较好的耐磨性能；2）对气体腐蚀有较好的抗蚀能力，适宜安装压缩空气吹灰；3）性脆，不耐冲击；4）鳞片间

32、易堵灰，难清扫；5）连接弯头多，安装工作繁重，易泄漏。5、铸铁省煤器的安全使用措施：1）只能用作非沸腾式省煤器，其出口水温至少 应比相应压力下的饱和温度低30 。2）在进口处应装置压力表、安全阀及温度计。3）在出口处应设安全阀、温度计及放气阀。4）连接系统有烟气旁通烟道或直接向锅筒供水的给水旁路以便锅炉在启动、停炉或低负荷 运行时能将省煤器退出运行并能在运行中抢修。6、钢管式省煤器： 由一系列并联蛇形管和集箱构成，管子做水平叉列布置。 工作可靠，体积小，重量轻，价格便宜，但不耐腐蚀。 可做成沸腾式的。四、空气预热器1、作用利用锅炉尾部烟气的热量加热空气的换热设备。有效降低排烟温度和提高锅炉热效

33、率。2、分类与结构 按传热方式分为：导热式 再生式 3、流速确定 空气流速：57m/s。 烟速：1014m/s。 五、尾部受热面烟气侧的腐蚀 水蒸汽在受热面上冷凝会引起氧腐蚀，硫酸蒸汽的凝结液与金属接触则发生酸腐蚀，这两种腐蚀称为低温腐蚀。 低温腐蚀主要发生于空气预热器中及省煤器中。 防止方法：1）进行燃料脱硫和烟气脱硫 ； 2）提高金属壁温，避免结露。 目前国内采用最多的办法是提高壁温，即相应的提高排烟温度。第五章 锅炉水处理第一节 水中的杂质和水质指标第二节 钠离子交换软化第三节 浮床及流动床离子交换第四节 其它水处理方法第五节 水的除气第一节 水中的杂质和水质指标一、水中的杂质按其颗粒大

34、小的不同可分成三类：1、悬浮物2、胶体 3、溶解物质二、水中杂质的危害1、溶解盐类 会析出或浓缩沉淀出来： 一部分形成锅水中的悬游杂质水渣， 另一部分附着受热面的内壁上水垢。2、溶解气体 对锅炉的受热面产生化学腐蚀。锅炉水处理的主要任务： 降低水中钙、镁盐类的含量（俗称软化），防止锅内结垢现象， 减少水中的溶解气体（俗称除氧），以减轻对受热面的腐蚀。 锅外水处理 锅内水处理三、水质指标1、悬浮固形物2、溶解固形物3硬度4、碱度（A)5、相对碱度6、pH值 7、溶解氧8、磷酸根9、亚硫酸根10、含油量第二节 钠离子交换软化 通常采用阳离子交换法。 常用的阳离子交换水处理有钠离子、氢离子和铵离子交

35、换等。一、钠离子交换软化原理（自学）二、固定床钠离子交换设备及其运行 运行中离子交换剂层是固定不动的，通常使原水由上向下不断地通过交换剂层。 按再生运行方式分为： 顺流再生：交换运行时水流方向和再生时还 原液流动方向一致。 逆流再生：交换运行时水流方向和再生时还 原液流动方向不一致。（一）顺流再生 都是由上向下流动。1、钠离子交换器构造2、钠离子交换器的运行（二）逆流再生 克服了顺流再生时底部交换剂再生较差的缺陷。 再生液由下进入，流速较高时和反洗时一样使交换剂层产生扰动，交换剂上下层次被打乱，称为乱层。三、钠离子交换系统 当原水硬度小于8mmol/L时，采用单级钠离子交换。 当原水硬度大于8

36、mmol/L时，采用双级钠离子交换。第三节 浮床及流动床离子交换 固定床体积庞大，交换器的容积利用率低（60%）。-浮床 固定床运行不连续，-移动床和流动床第四节 其它水处理方法对小型锅炉采用简易水处理方法。一、锅内水处理二、物理水处理 三、电渗析水处理第五节 水的除气 气体溶解定律（亨利定律） 任何气体在水中的溶解度是与此气体在水界面上的分压力成正比的。 热力除氧 真空除氧 解析除氧 化学除氧 用汽设备，简单的讲，就是将蒸汽中的热能转化成其它形式的能量或者其它物质的热能。 例如：发电厂中汽轮机将热能转化成机械能，再通过发电机转化成电能。 蒸汽锤等把热能转化成机械能。 热交换器、加热釜、干燥器

37、、空气加热器等把蒸汽的热能转化成其它介质的热能。第二部分 用汽设备用汽设备（按用途和原理分）：热交换器加热釜空气加热器干燥器：1管式干燥器，2筒式干燥器。硫化缸热板式压力机： 1硫化压力机， 2 多级热板式压力机伴热管热交换器 在密闭的容器内装有穿热管，蒸汽在管内（或管间）与管间（或管内）的水或油等液体进行热量交换，对液体进行加热的装置。 一般的汽水热交换器、油加热器、染色加热器及化工厂的再沸器等都属于这种设备。各种热交换器的构造及特征：1、多管式热交换器2、双重管式热交换器3、螺旋式热交换器4、板式热交换器5、平板散热片式热交换器6、蛇形管式换热器 7、外壳式热交换器 8、下流液膜（薄膜）式

38、热交换器 9、刮板式热交换器 10、空冷式热交换器 11、全热式交换器 12、热管式热交换器 13、直接接触式冷凝器加热釜 一种类似铁锅的容器，其外侧设有蒸汽夹套，用来加热液体或液体与固体的混合物，也有存在内部设置加热盘管或内加热器的。 例如：煮沸锅、蒸发器等。空气加热器 对空气进行加热的设备，用于采暖的有放射式散热器、对流式散热器，组合加热器。 散热器一般使用2kg/cm2以下的微压蒸汽和真空蒸汽，适合用热静力疏水器，并且要使用真空回水装置。 组合加热器是把数根带散热片的加热管组合在一起，并使用风机使空气产生强制对流的组合装置。干燥器1.管式干燥器：在干燥室的地面上或壁面及天棚上安装加热管（

39、或带散热片的加热管），对加热管内通蒸汽，通过对室内的空气进行加热，把室内待干燥的物品进行烘干处理，所谓烘干室、烘干箱、烘干机都是这类设备2.筒式干燥器：是筒内通入蒸汽，虹吸疏水的旋转式加热设备。目的对筒表面的物品烘干，主要用于造纸和纤维纺织业。其特点是多个烘干筒各自的表面温度不同，即每个烘干筒的进口压力要进行调节，另外，由于烘干筒是旋转的，只能通过其轴部供给蒸汽和排除凝结水，所以必须采用虹吸管疏水。硫化缸 橡胶厂的专用设备，硫化是指在橡胶内加入硫，加热后产生硫化氢，从而改变橡胶的物理性能的过程，一般硫化缸是直接加热和间接加热同时进行。 特点是间断生产，对温度要求严格。热板式压力机1.硫化压力机

40、：在两热板之间装有挤压橡胶的金属模具，靠液压上下挤压热板，给橡胶施压并升温，用于小型橡胶件加工的金属平板式和用于轮胎的怀表壳套式。2.多级热板式压力机：层数超过两层，各层蒸汽管和排水管用软管连接，分串联和并联两种配管方式。伴热管：为某些液体或气体输送方便，在输送管路附加一条蒸汽管路，给流体加热，并维持一定温度。在输送流体的管道外侧增设蒸汽管，称为外伴热管，分抱管式、套管式及缠绕式；在输送流体内部沿轴线增设蒸汽管称为内伴热管。主要应用于石油等运输。注意：不同方式的用汽设备需要的蒸汽量不同，所须的管路系统、疏排水装置不同，根据热力、水力计算结果需要选择流量、管径、排量，根据用汽设备特点布置管路，选

41、择疏排水装置型式。第三部分 热力输送第一章 输送的目的和状态第二章 蒸汽输送管路的设计基础第三章 蒸汽管路中的凝结水第四章 蒸汽疏水阀 一、蒸汽输送的目的 在上面我们介绍了蒸汽的产生和用汽设备，把二者相连的管路系统就是热力输送系统。蒸汽输送的目的就是将热量从产生单位送到用汽单位，从而做到能量的利用。 蒸汽输送系统包括各种管道、阀门、仪表、控制装置等。第一章 输送的目的和状态 1、热负荷 2、生产热负荷 3、生产热负荷属全年性热负荷，在一年内各个工作月的生产热负荷大致相同，和季节关系不大。但是一昼夜内，每个小时的热负荷变化较大。二、输送系统的性能： 输送系统不是单纯的管网系统，要优化设计管网系统

42、，提高输送性能。 设计系统 运行系统 研究和改进后的系统 要求具备的条件：1.额定运转条件；2 .部分负荷运转条件；3.时间系列运转图表。 蒸汽的输送流程：锅炉产生蒸汽，通过蒸汽外管网输送到各用汽点。经过减温减压后，再通过小口径的分支管道送到各用汽设备。当锅炉截止阀缓慢打开时，蒸汽由锅炉进入蒸汽主管。由于蒸汽主管是冷的，管道周围空气更冷，热量会由蒸汽传递给管道，管道传热给空气。蒸汽加热管道引发的蒸汽冷凝成为启动负荷。管道传递给空气的热量称为运动负荷。用汽设备打开，蒸汽经减温减压站后，由过热高压蒸汽变成低压饱和蒸汽，从蒸汽分配站并经过蒸汽温度控制装置进入用汽设备，在冷态的换热面经过热交换后，蒸汽

43、连续不断地释放能量与被加热介质换热，并生成大量的冷凝水有蒸汽疏水阀站排除最后冷凝水汇集后进入凝结水箱，并由冷凝水回收站泵送给锅炉房，完成整套循环流程。二、输送状态过热蒸汽的输送；饱和蒸汽的输送；二相热水的输送；热水的输送（含凝结水的输送）；水以外介质蒸汽的输送；水以外介质液体的输送；由热管等进行输送。各种输送的特征：过热蒸汽和饱和蒸汽的输送：两者的流动特性相同，但后者因散热和输送带来的压降，并伴随产生凝结水，成为喷雾二相流，是管路和阀门等容易发生腐蚀。二相热水输送：即使质量流量的大部分使热水也具有一定体积的整齐流。这种输送压降比较大，容易引起弯管和阀门等处流动不稳定及震动等等。热水输送：主要用

44、于区域供暖。在部分余热回收中，为了防止蒸汽对管网的腐蚀（热交换器带来的过冷度），也可以采用热水高压泵系统，但要考虑经济性。除水以外的介质输送：不需要用水处理的附加设备，不用进行水质管理等优点。但是必须考虑介质费用高、泄漏时毒性的对策等问题。热管输送：短距离输送已经开始实用化。凝结水回收和输送： 消耗蒸汽热能储备后形成凝结水，加以回收利用，是工厂节能的有效方法。 蒸汽的凝结水几乎不可能全部回收，但是要积极的提高回收率。会在后面的余热回收中进行详细的讲解。一、蒸汽管网的设计1、选择蒸汽压力2、高压输送蒸汽优点：二、蒸发器管网的水力计算三、蒸汽管网的校核第二章 蒸汽输送管路的设计基础四、蒸汽管网的布

45、置蒸汽管网的布置要简单直接，尽量最短，这样才能保证热损失最小。加装各种需要的阀门及管件等，也能很大限度的减少热损失。但是最短都是理想化的，实际布置的时候，要适当的考虑实际走管的情况，根据现场来进行布置。 一般情况下与输送量相比，管线都是长距离的，要充分掌握管路的散热特性。如图，单位时间内，单位管线散射出的热量用公式：外皮保温层n保温层1 蒸汽 rnrn-1r2r1r0)2asttq五、输送管路的散热六、输送管路的保温材料和施工方法输送管路的保温材料用多孔物质或者纤维质的材料进行保温。为防止空气的低热传导率、对流及热辐射损失。包括：有机材料 无机材料 金属材料等。蒸汽设备采用的保温材料多数是无机

46、材料。保温材料的种类和特征材料名称密度热传导率安全实用温度粗石棉0.23以下0.0560.076 350550硅藻土0.450.550.0930.105 500以下细石棉0.100.380.0450.056 400600玻璃棉0.0080.096 0.0420.067 300350硅酸钙0.35以下 0.076约650珠光体0.3以下840014600420046001090011700600012000kj/kg630011000kj/kg按温度分高温余热中温余热低温余热500200500200 的烟气150 的液体按温度范围划分的余热资源情况高温余热中温余热低温余热来源温度/来源温度/来源

47、温度/熔炼用反射炉精炼用反射炉沸腾焙烧炉钢锭加热炉水泥窑（干法）玻璃熔炉垃圾焚烧炉1000-3000650-1650850-1000930-1035620-735980-1540845-1100工业锅炉排烟燃气轮机排汽往复式发动机排汽热处理炉排烟干燥、烘干炉排烟催化裂化装置退火炉冷却系统230-480370-540320-600420-650230-600430-650430-650生产过程中蒸汽凝结水轴承冷却水成型模冷却水内燃机冷却水泵冷却水空调和制冷冷凝器生产过程中热流体或热固体80-15030-9025-9066-12025-9032-4530-230三、可利用的余热资源1、冶金行业钢铁

48、工业可回收的余热资源约为总能耗的50%。钢铁厂所排放出来的能量，有40%存在于各种介质的高温气体中，15%是低温蒸汽和热水，还有10%为辐射损失。钢铁企业余热的种类、温度及来源余热种类成品放热/废气蒸汽或热水熔融物（熔渣）烧结600700100450-炼焦10001200100800-炼铁12001400150400406013001500炼钢1200150010001400406013001500连续铸造600800-4060-分块压延110012005008004060-压沿线材60012005008004060-2、石油工业每加工1t原油平均消耗燃料（油及气）42.42kg，蒸汽570k

49、g，电力34.5kWh。统一折算相当于358104kJ。其中50%以上的能源消耗是通过各种油加热炉和蒸汽锅炉，热能损失为加热炉的烟气热、空气冷却器和水冷却器带出热。一座年产250万吨的炼油厂，通过空冷、水冷和烟道三方面排走的热量高达480106kJ/h，其温度都在100550范围内。3、机械行业耗能设备为各种加热设备及炉窑。如锻件加热炉，其烟气温度高达1000以上，可利用余热锅炉产生蒸汽；蒸汽锻锤，排气压力在大气压以上，以某汽车制造厂的锻造分厂为例，锻锤排气13t/h，每年损失热量折合标煤5000多吨；各种热处理炉，排气温度达425650；干燥炉和烘炉，排气温度达230600，这些都是很好的余

50、热资源。4、其他行业造纸：蒸球排汽、多辊烘干机蒸汽系统梯级利用、凝结水回收；玻璃：浮法窑能耗高于国外25%，玻璃窑烟气余热回收量仅1/3，低位热吸附制冷技术应用；建材：窑体材料保温，窑炉余热利用（15%），烧嘴性能提高；丝绸、纺织、食品：热电联产、集中供热、凝结水回收；另特别关注设备和部件的工业冷却水，水温为3590，是极为广泛而大量的低温余热资源。行业余热资源来源占燃料消耗量比例冶金轧钢加热炉、均热炉、平炉、转炉高炉、焙烧窑等33%以上化工化学反应热、如造气、变换气、合成气等的物理显热。可燃化学热、如炭黑尾气、电石气等的燃料热15%以上建材高温烟气、窑顶冷却、高温产品等约40%玻璃玻璃熔窑、

51、搪瓷窑、坩埚窑等约20%造纸烘缸、蒸锅、废气、黑液等约15%纺织烘干机、浆纱机、蒸煮锅等约15%机械锻造加热炉、冲天炉、热处理炉及汽锤乏汽等约15%我国主要行业的余热资源情况 四、余热资源利用原理科学用能的概念一、能的可用性 科学用能的概念建立在能的可用性基础之上。所谓能的可用性，是指能量可以利用的程度和限度。二、用能过程中的三条规律：1、能量守恒：在用能过程中，能的数量不变;2、能质贬值：在用能过程中，能的质量下降；3、能可做功：在用能过程中，能的品质依据可能作功的多少来衡量。 能的可用性应包括能的数量和质量两大方面利用。应当包括作功能（火用）与不做功能（火无）两大部分利用；同时综合考虑上述

52、三点的恰当配合利用。做到把能源提供的能量“吃干榨尽”，全部实现能的可用性。三、科学用能的概念1、用能的指导思想追求用能过程的最小不可逆性，实现完全用能。2、用能的基本原则用能方式合理化，按质用能，使供能与用能的品质匹配，实现合理用能。3、用能的主体能的数量利用，尽可能减少外部损失，实现有效用能。4、用能的本质能的质量利用，尽可能降低内部损失，实现充分用能。5、用能的系统工程能的综合利用，主要指作功能与不作功能，功与热，动力与工艺等各种能的应用与配合，实现优化用能。余热利用的方法一、余热的确定：1、采用测试、统计手段，参照国家标准、行业标准和地区标准，分析余热资源的数量和质量。2、余热的评价标准

53、（国家标准）： GB/T3486-1993 评价企业合理用热技术导则 GB/T3485-1998 评价企业合理用电技术导则 GB/T7119-1993 评价企业合理用水技术导则3、主要设备及工艺的能耗指标：如云南省、辽宁省产业能效指导目录工业锅炉最低热效率标准和排烟温度标准锅炉容量/MW热效率/%排烟温度/0.7-2.82.8-775860657074300250220200180烟气出炉温度 使用低发热量燃料时使用高发热量燃料时余热回收率/%排汽温度/预热空气温度/余热回收率/%排汽温度/预热空气温度/5006007008009001000100020232424262626-4835040

54、0460530580670710-47025025030035035040045022272728282830-55340380440510560650670-400220220260300300350400工业锅炉烟气余热回收率标准二、优先使用原则： 1）对于排出高温烟气的各种热设备，其余热应优先由本设备或本系统加以利用。 2）在余热余能无法回收用于加热设备本身，或用后仍有部分可回收时，应用来生产蒸汽或热水，以及产生动力等。三、热经济性原则： 要根据余热的种类，数量，介质温度，排出的情况研究利用的可能性，进行企业综合热效率及经济可行性分析，决定设置余热回收利用设备的类型及规模。四、环保原则：

55、符合环保标准。余热回收利用的案例一、按余热品位，结合工艺确定回收方案如：排烟余热的回收 高温烟气 发电 中温烟气 供热 低温烟气 采暖、热水系统二、按余热特点回收1、烟气清洁度 清洁烟气 余热锅炉 易积灰、结垢的烟气 热管余热锅炉2、结合本身工艺 需要使用蒸汽工艺，利用烟气余热产生蒸汽； 需要热空气工艺，利用烟气余热加热热风（空调）； 需要烘干工艺，利用烟气余热进行煤调湿（钢铁行业）。去电厂锅炉除氧器3.0MPA1.5MPA0.6MPA0.3MAP三、梯级利用图1-1 化工行业的冷凝水余热回收示意图四、其他利用 冷却水： 先采暖（热泵供热） 后冷却塔 多效蒸发：蒸发汽逐级利用，按需要量采用 喷

56、射增压法或直接混合法补充不 足新蒸汽。 造纸：纸机、蒸球； 啤酒：煮沸锅、杀菌机； 余热回收优化。 卷烟：真空回潮、加湿。 废水废热的吸附式热泵利用技术第二章蒸汽余热回收与利用一、蒸汽余热种类二、蒸汽余热回收原理三、高温凝结水回收四、高温凝结水的污染与处理一、蒸气余热种类1、工业动力乏汽2、二次蒸发汽3、隧道窑干燥排湿乏汽二、蒸气余热回收原理1、做功（一般为过热蒸汽余热）余热锅炉发电：驱动汽轮机拖动转动设备：如风机、水泵等。做可溶、无污染介质压力驱动源：如压送水、凝结水等。吹扫、除尘。2、传热（一般为饱和蒸汽余热）热交换：1）直接接触换热：喷淋、汽水喷射泵、直接混合；2）间接换热：通过波节管、

57、波面板、列管、浮动盘管、板式、套管式、容积式换热器、无规则管束换热器等与被加热介质换热。3、技术难点：背压问题（真空回潮、锻锤、反应釜排汽）；蓄热问题（化工、造纸等蒸汽化料后排汽）；过滤问题（硫化、蒸球排汽）。除氧器水泵锅炉电厂汽轮机M减压器0.5 1.6MPa250 3500.1 0.3MPa150 200案例：驱动汽轮机拖动转动设备3.0 MPa降压至1.8MPa时，拖动和减温减压的经济分析蒸汽减温减压（以15t/h高压蒸汽量为例）：蒸汽的流量增加量： G1= Ggs (h2h1)/ (h1h0)=15103(3115.7-2930)/ (2930-83.9)=0.98t/h价值(运行80

58、00h/y,120元/t）：M11=0.981208000/10000=94.08万元。蒸汽拖动汽轮机：拖动汽轮机产生的电机功率： Kw=Ggs（h1-h2）62%/3600=15103(3115.7-2930)62%/3600=479.7KW价值(运行8000h/y,0.6元/度）： M12=479.70.68000/10000=230.25万元。经济性对比：拖动汽轮机比减温减压增加价值：M1=M12M11=136.17万元。采用拖动汽轮机所需投资：N60万。投资回收期：K= N/M1 0.44年三、高温凝结水回收一、凝结水的产生：1、间接换热产生的凝结水l1）产生饱和凝结水（被加热介质无相

59、变） 如果蒸汽的温度等于所在压力对应的饱和温度，称之为饱和蒸汽，饱和蒸汽完全放出汽化潜热后，成为饱和凝结水。 饱和蒸汽的总热量等于饱和凝结水的显热和蒸汽汽化潜热的热量之和。 高于、等于和低于大气压力时，凝结水都有饱和状态，只是凝结水水温分别大于、等于和低于100。等于大气压力，凝结水处于常压状态，低于大气压力，凝结水处于真空状态。 l2)产生过冷凝结水 当被加热介质流速过快，换热器面积足够大时，蒸汽在换热器中完全放出汽化潜热变成饱和凝结水后，仍进一步降温冷却，成为过冷凝结水。2. 冷启动、输送产生的凝结水l1)、冷启动时产生凝结水l2)、蒸汽输送管网产生凝结水3.其他情况产生凝结水l1)、汽封

60、冷却产生凝结水l2)、空气调节产生凝结水冷凝水的特性冷凝水的特性热能价值： 蒸汽的热能由蒸汽潜热和饱和水显热组成压力（温度）不同，冷凝水占同压蒸汽的比例不同： 100 饱和水占饱和蒸汽热能15.6%; 150 饱和水占饱和蒸汽热能23%; 150 降压闪蒸至100 热量损失213.09KJ; 该热量损失占150 饱和水热能33.71%。占100饱和水热能51.09%.冷凝水不同压力的密度差： 0.6MPa饱和冷凝水密度908.5kg/m3， 0.2MPa汽水两相冷凝水密度47.3kg/m3， 密度相差近20倍冷凝水不同压力的体积差： 0.6MPa饱和水体积为0.001m3/kg， 0.2MPa