鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能,鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。
鍋的原義指在火上加熱的盛水容器,爐指燃燒燃料的場所,鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能,也可通過蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐,主要用于生活,工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐,常簡稱為鍋爐,多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。
定義:
鍋[guō]爐[lú]:由鍋和爐組成的,上面的盛水部件為鍋,下面的加熱部分為爐,鍋和爐的一體化設(shè)計(jì)稱為鍋爐。
鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換器,它是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能將工質(zhì)水或其他流體加熱到一定參數(shù)的設(shè)備。
鍋爐分“鍋”和“爐”兩部分?!板仭笔侨菁{水和蒸汽的受壓部件,對(duì)水進(jìn)行加熱、汽化和汽水分離,“爐”是進(jìn)行燃料燃燒或其他熱能放熱的場所,有燃燒設(shè)備和燃燒室爐膛及放熱煙道等。鍋與爐兩者進(jìn)行著熱量轉(zhuǎn)換過程,放熱和吸熱的分界面稱為受熱面。鍋爐將水加熱成蒸汽。除鍋與爐外還有構(gòu)架、平臺(tái)、扶梯、燃燒、出渣、煙風(fēng)道、管道、爐墻等輔助設(shè)備 。
《特種設(shè)備安全法》所定義的是指利用各種燃料、電或者其他能源,將所盛裝的液體加熱到一定的參數(shù),并通過對(duì)外輸出介質(zhì)的形式提供熱能的設(shè)備,其范圍規(guī)定為設(shè)計(jì)正常水位容積大于或者等于30L,且額定蒸汽壓力大于或者等于0.1MPa(表壓)的承壓蒸汽鍋爐;出口水壓大于或者等于0.1MPa(表壓),且額定功率大于或者等于0.1MW的承壓熱水鍋爐;額定功率大于或者等于0.1MW的有機(jī)熱載體鍋爐 。
分類
按用途分類
電站鍋爐:用于火力發(fā)電廠的鍋爐,容量大、參數(shù)高、技術(shù)新、要求嚴(yán)。是
上海鍋爐廠主要產(chǎn)品。
工業(yè)鍋爐:在各工業(yè)生產(chǎn)紡織、印染、制藥、化工、煉油、造紙等的流程、
采暖、制冷中提供蒸汽或熱水的鍋爐。是上海鍋爐廠產(chǎn)品之一。
生活鍋爐:為各工礦、企事業(yè)單位、賓館、服務(wù)行業(yè)等提供低參數(shù)蒸汽或熱水的鍋爐。此類鍋爐需求量大,全國各地有很多制造廠。
特種鍋爐:如雙工質(zhì)兩汽循環(huán)鍋爐、核燃料、船舶、機(jī)車、廢液、余熱、直流鍋爐等等。
按壓力分類
常壓鍋爐(無壓鍋爐,就是在一個(gè)正常大氣壓下工作的鍋爐)
低壓鍋爐(壓力小于等于2.5MPa)
中壓鍋爐(壓力小于等于3.9MPa)
高壓鍋爐(壓力小于等于10.0MPa)
超高壓鍋爐(壓力小于等于14.0MPa)
亞臨界鍋爐(壓力介于17—18MPa)
超臨界鍋爐(壓力介于22--25MPa)
按工質(zhì)種類和輸出狀態(tài)分
蒸汽鍋爐鍋爐工質(zhì)為水,輸出工質(zhì)為水蒸汽。蒸汽有飽和蒸汽及過熱蒸汽之分。熱水鍋爐鍋爐工質(zhì)為水,輸出工質(zhì)為未飽和的熱水。特種工質(zhì)鍋爐鍋爐工質(zhì)除水以外的其他化工流體,如有史的汞水銀蒸汽鍋爐。
按本體結(jié)構(gòu)型式分
鍋殼式鍋爐鍋爐的燃燒和吸熱蒸發(fā)都在一圓筒體內(nèi)完成,它有臥式和立式之分,如早期的蘭開發(fā)、炮仗爐等。水管鍋爐主要受熱面為管子的鍋爐,是早期鍋爐的一項(xiàng)重大改進(jìn),安全可靠性大大提高。
鍋筒式鍋爐、鍋筒置于火側(cè)之外不受熱的鍋爐,有雙鍋筒、單鍋筒和多鍋筒式,鍋筒有橫置式、縱置式等。
按燃料或能源種類分
當(dāng)鍋爐燒用不同燃料時(shí)就稱為該種燃料的鍋爐或某兩種燃料的混燒鍋爐?;鸫踩紵仩t燃料置于料床上燃燒的鍋爐或稱爐排爐或?qū)尤紶t。一般為塊粒狀原煤,容量最大達(dá)。室燃鍋爐燃料在爐室或爐膛內(nèi)燃燒,一般有煤粉鍋爐、燃油、燒氣鍋爐等,當(dāng)代最大容量達(dá)機(jī)組,也稱懸浮燃燒鍋爐,還有介于層燃和室燃之間的半懸浮燃燒鍋爐,如機(jī)械拋煤機(jī),風(fēng)力拋煤機(jī)鍋爐等等。
旋風(fēng)燃燒鍋爐煤粉或細(xì)粒煤在旋風(fēng)筒中燃燒的鍋爐,它有臥式和立式兩種,旋風(fēng)筒內(nèi)燃燒熱強(qiáng)度很高,適用于低灰熔點(diǎn)煤和難著火的煤。
沸騰燃燒鍋爐以粒狀燃料置于火床上,在高壓風(fēng)吹動(dòng)下使燃料層跳動(dòng)沸騰成流態(tài)化,亦稱流化床鍋爐。
按排渣方式分
排渣有固態(tài)和液態(tài)之分,固態(tài)排渣眾所周知液態(tài)排渣將煤中灰份在高溫燃燒時(shí)形成液體,流入水中裂化成半透明晶體作建筑材料。
按爐內(nèi)煙氣壓力分
負(fù)壓與微正壓燃燒鍋爐從爐膛至鍋爐出口煙氣壓力低于大氣壓力,使引風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)力大于送風(fēng)機(jī)時(shí)建立負(fù)壓系統(tǒng)。反之當(dāng)送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力大于引風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)能力時(shí),形成微正壓燃燒。微正壓燃燒可減少漏風(fēng)熱損失,但對(duì)鍋爐的密封要求高得多。增壓燃燒鍋爐增高燃燒煙氣壓力至幾個(gè)大氣壓,壓力煙氣作燃?xì)廨啓C(jī)工質(zhì),推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電或帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)獲得較高壓力空氣作助燃介質(zhì),在較高壓力下燃燒可加快燃燒速度和提高傳熱效果。
按循環(huán)方式分
自然循環(huán)鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)循環(huán),依靠上升和下降管之間工質(zhì)的比重差建立循環(huán)壓頭產(chǎn)生自然循環(huán),這種鍋爐只適用至亞臨界壓力。
控制輔助循環(huán)鍋爐在水冷壁與下降管之間增設(shè)循環(huán)泵,克服流動(dòng)阻力確保水循環(huán)安全可靠,它適用于亞臨界和近臨界壓力的鍋爐。
直流鍋爐從水到過熱蒸汽出口,依靠給水泵壓力一次通過各受熱面的鍋爐,它適用于高壓以上至超一超臨界壓力。
復(fù)合循環(huán)鍋爐在直流鍋爐的蒸發(fā)區(qū)段附加可控強(qiáng)制再循環(huán)系統(tǒng)的鍋爐,使在低負(fù)荷或啟動(dòng)過程中保持水冷壁良好的運(yùn)行條件,高負(fù)荷時(shí)進(jìn)入純直流運(yùn)行。
低倍率循環(huán)鍋爐原理相似于控制循環(huán)鍋爐,促使水冷壁循環(huán)倍率降低至左右,加快蒸發(fā)速度。
按總體布置方式分
鍋爐總體布置方式大體有“D”型、“T”型、“π”型、“塔”式和“箱”型等多種,不作細(xì)述。
按鍋爐房布置方式分
露天布置鍋爐鍋爐全在露天環(huán)境
半露天布置鍋爐鍋爐一部分處在露天,另一部分設(shè)有簡易房屋。室內(nèi)布置鍋爐鍋爐整體都在鍋爐房屋內(nèi)。
按通風(fēng)方式分
自然通風(fēng)鍋爐鍋爐燃燒空氣依靠煙囪引風(fēng)力自然吸入,均為小型鍋爐所用。
機(jī)械通風(fēng)平衡通風(fēng)鍋爐大型鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)阻力較大,燃燒所需空氣由送風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫送入,燃燒煙氣由引風(fēng)機(jī)抽吸出去,維持煙風(fēng)道的阻力平衡 。
原理
鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问?,而?jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換,向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。
鍋爐的主要工作原理是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱傳遞給容器內(nèi)的水,使水達(dá)到所需要的溫度或一定壓力蒸汽的熱力設(shè)備。鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時(shí)進(jìn)行,水進(jìn)入鍋爐以后,在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水,使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽,被引出應(yīng)用。在燃燒設(shè)備部分,燃料燃燒不斷放出熱量,燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱的傳播,將熱量傳遞給鍋爐受熱面,而本身溫度逐漸降低,最后由煙囪排出 。
參數(shù)
是表示鍋爐性能的主要指標(biāo),包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等。鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或最大連續(xù)蒸發(fā)量來表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下,單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。最大連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下,單位時(shí)間內(nèi)能最大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。
蒸汽
包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度,通常是指過熱器、再熱器出口處
自然循環(huán)鍋爐簡圖的過熱蒸汽壓力和溫度如沒有過熱器和再熱器,即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫度。給水溫度是指省煤器的進(jìn)水溫度,無省煤器時(shí)即指鍋筒進(jìn)水溫度。鍋爐可按照不同的方法進(jìn)行分類。鍋爐按用途可分為工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、船用鍋爐和機(jī)車鍋爐等;按鍋爐出口壓力可分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力等鍋爐;鍋爐按水和煙氣的流動(dòng)路徑可分為火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐,其中火筒鍋爐和火管鍋爐又合稱為鍋殼鍋爐;按循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、輔助循環(huán)鍋爐(即強(qiáng)制循環(huán)鍋爐)、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐;按燃燒方式,鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。
水汽系統(tǒng)
在水汽系統(tǒng)方面,給水在加熱器中加熱到一定溫度后,經(jīng)給水管道進(jìn)入省煤器,進(jìn)一步加熱以后送入鍋筒,與鍋水混合后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)鍋筒中,由汽水分離裝置使水、汽分離。分離出來的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過熱器,繼續(xù)吸熱成為一定溫度的過熱蒸汽(大多300MW、600MW機(jī)組蒸汽溫度約為540℃左右),然后送往汽輪機(jī)。
煙風(fēng)系統(tǒng)
在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面,送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定溫度。在磨煤機(jī)中被磨成一定細(xì)度的煤粉,由來自空氣預(yù)熱器的一部分熱空氣攜帶經(jīng)燃燒器噴入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒,放出大量熱量。燃燒后的熱煙氣按順序流經(jīng)爐膛、凝渣管束、過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后,再經(jīng)過除塵裝置,除去其中的飛灰,最后由引風(fēng)機(jī)送往煙囪排向大氣。