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工业锅炉的种类和结构简介,上海交通大学 王清成 博士,工业锅炉发展背景,随着生产的发展,工业锅炉由简单到复杂、由低参数到高参数、由单一的品种发展到系列化产品,已经有200多年历史了。,工业锅炉的种类,按照锅炉本体结构分类,分为火管锅炉(包括烟管锅炉)、水管锅炉、快装锅炉、热水锅炉、废热锅炉等。,火管锅炉,结构简单、设备不太复杂、运行技术水平要求较低、给水不必进行严格水处理等优点; 由于结构上的限制,蒸汽参数较低,加上热效率低,消耗钢材量大,因此均在小容量采用,不能满足日益增长的工业用汽的需要。,水管锅炉,快装锅炉,所谓快装锅炉也称整装锅炉。锅炉在制造厂全部装好,整机运往运行部门,保证锅炉的制造安装质量。 最大容量:燃煤锅炉以46吨为限。,热水锅炉,热水锅炉是供给热水(相应于锅炉出口压力的不饱和水)的锅炉。 整台锅炉相当于蒸汽锅炉的非沸腾式省煤器一样,所不同的是热水锅炉有一半左右采用辐射式省煤器,而蒸汽锅炉大都采用对流式省煤器。,余热锅炉(废热锅炉),充分利用废气、废渣等的余热设备称余热锅炉。 余热锅炉结构上的显著特点是没有燃烧室和燃烧装置,整台锅炉只有高温和低温对流受热面。可利用的余热来自烟气、炉渣及高温产品、可燃废气、化学反应、废水等。,工业锅炉分类,按照燃烧设备,工业锅炉可分为:手烧炉、链条炉排、振动炉排、往复式推动炉排、配有抛煤机的燃烧方式、沸腾炉、煤粉炉。,手烧炉,手烧炉是工业锅炉最简单的燃烧设备。它的加煤、拨火、除渣等操作都由人力完成。 在手烧炉的燃烧过程中,新燃料由炉门投入,落在已经燃烧得很旺的燃料层上。 一般不采用送风机和引风机,而采用自然通风。依靠烟囱的自然抽风,在炉膛内造成负压以吸入燃烧所需的空气。,手烧炉炉排上燃料层分布和气体分布,链条炉排,链条炉的燃烧过程及特点。煤在链条炉燃烧时,炉排如同皮带运输机一样,自前向后缓慢移动;燃料从燃料斗下来落在炉排上,随炉排一起前进;空气从炉排下方送入炉内。当燃料经过燃料闸门时,被刮成一定的厚度,随后便进入炉膛。燃料在炉膛内受辐射加热后,就进入燃烧阶段,开始是烘干并放出挥发分,继之着火燃烧和燃尽,灰渣则随炉排移动而被排出,以上各阶段是沿炉排长度相继进行的,又同时发生,炉子的燃烧过程不随时间而变 。,1Area of coals 2Area of release and combustion of volatiles 3aArea of oxidation of char 3bArea of deoxidation of char 4Area of slag burnt out,落在炉排上的新燃料,从上面吸收炉膛火陷、高温烟气、高温炉墙的辐射热着火。从燃料层下面来的预热空气,一般预热温度为200左右,最多不超过400。预热空气对新燃料虽有加热作用,但不足以使之着火,链条炉中燃料的着火是由燃料层最上面开始,然后逐渐向下传播。由于链条炉的燃料层是随着炉排一起由炉前向炉后移动的,且着火是自上而下的,所以燃料的着火线O1K不是与炉排面平行的水平线,而是与水平方向成倾斜角。,链条炉排上燃烧区分布和气体成分,振动炉排,振动炉排是利用振动使煤在炉排上逐渐向后移动的; 煤在炉排上逐渐向后移动,进行着预热、着火、燃烧、燃尽等过程;分段送风; 煤在炉排上是跳跃前进的,炉排本身并不移动,炉排经常与红火接触,材质要求高。,往复式推动炉排,炉排由间隔布置的固定和可动炉排片组成; 煤在炉排上逐渐向后移动,进行着预热、着火、燃烧、燃尽等过程;分段送风; 燃料在往复炉排上的着火比链条炉好,这是因为往复炉排在推动时,能把未燃的燃料推到已燃燃料的上面,从而实现部分燃料的无限制着火; 往复炉排最大的缺点是炉排的冷却较差。,配有抛煤机的燃烧方式,配置抛煤机 在抛煤机炉子中对于细煤的悬浮燃烧必须给以足够的重视。 锅炉炉膛无前后拱,极少能产生气体紊流混合搅动。,沸腾炉,沸腾燃烧锅炉,是把煤破碎到一定大小的颗粒,空气通过布风板,把厚度约为500mm的料层吹起,在炉膛的一定高度内, 上下翻腾,破碎好的煤粒子送到上下翻腾的高温沸腾层中燃烧。层内温度一般为8501050 。新送入的燃煤进入数量比本身大几十倍的沸腾层种,很快被加热到着火温度而着火燃烧。,沸腾炉,煤粉炉,把煤预先磨成煤粉,用空气把煤粉送入炉内,在悬浮状态下着火燃烧; 采用煤粉炉,需要一套复杂的制粉系统和设备,电耗较大,限制了在工业锅炉中的应用;加上粉尘污染严重,不能低负荷运行等缺点,在太小的工业锅炉中采用煤粉炉是不合适的。,工业锅炉机械化燃烧方式比较,链条炉排: 优点: 锅炉效率可达70%80%; 运行稳定,容易掌握; 运行得好时,基本不冒黑烟,对消烟除尘设备要求不高。 这种机械化燃烧方式适合于我国产烟煤的大部分地区。 缺点: 不适用于单烧无烟煤,也不适于结焦性强的煤和发热量较低的劣质煤。 炉排制造复杂,检修较困难(特别是链带式炉排) 比起其他机械化层燃方式炉排的金属耗量大。,振动炉排 优点: 锅炉效率可达60%78%; 结构简单; 耗电量少; 调节负荷性能比链条炉好; 适用于4t/h以下的锅炉,对较大容量有待试验。 缺点: 飞灰较链条炉大,飞灰含碳量高; 炉排漏煤较严重; 运行中炉排振动时,容易冒黑烟; 炉排的振动对锅炉本体、厂房都有影响; 燃用无烟煤或者劣质煤时,出力和效率都降低。,倾斜往复(往复式推动)炉排: 优点: 烧一般烟煤效率可达70%80%; 结构简单,易于制造; 耗电量少; 炉排和拱配合得好时,不冒黑烟; 目前适于4t/h以下,最使用于4t/h以下的采暖锅炉。 缺点: 不易于烧挥发分低的贫煤和无烟煤,也不适于强结焦性的煤; 燃烧旺盛地区,路排容易烧坏; 适应负荷变化的能力较差,反应慢。,抛煤机燃烧方式: 优点: 对燃料的品种和负荷的变化适应性强; 运行费用低。 缺点: 飞灰大; 低负荷运行时效率低; 对煤的粒度变化敏感,易产生火层不匀; 不适于水分大的煤。,沸腾燃烧: 优点: 煤种适应性广,可掺烧煤矸石; 锅炉效率可达60%75%; 调负荷范围较大; 耗钢量较少,可缩小锅炉体积; 这种燃烧方式最适用于燃烧劣质煤。 缺点: 飞灰量大,飞灰可燃物含量高; 沸腾段管

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