第一章 锅炉及锅炉设备基本知识

1、锅炉及锅炉房设备 多媒体课件 2012 第一部分 燃煤锅炉 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 1.1 概述概述 1.2 锅炉的基本构造和工作过程锅炉的基本构造和工作过程 1.3 锅炉基本特性的表示锅炉基本特性的表示 1.4 锅炉房设备的组成锅炉房设备的组成 1.1 概述 什么是锅炉呢？通过燃料的燃烧，将什么是锅炉呢？通过燃料的燃烧，将化学能化学能释释 放出来转变成放出来转变成热能热能，再将热能传递给工质，将，再将热能传递给工质，将 其转变为更高压力和（或）温度的其转变为更高压力和（或）温度的热水或蒸汽热水或蒸汽 的一种换热设备。的一种换热设备。 简单的说：锅炉

2、就是：简单的说：锅炉就是：锅锅 + 炉炉 从能源利用的角度看，锅炉是一种能源 转换设备。 在锅炉中，一次能源（燃料）的化学贮 藏能通过燃烧过程转化为燃烧产物（烟 气和灰渣）所载有的热能，然后又通过 传热过程将热量传递给中间载体（例如 水和蒸汽），依靠它将热量输送到用热 设备中去。 一、能源的形式 太阳能 一切能源的主要来源 它是无穷无尽的、无公害的干净能源 二十二亿分之一 达地球 全球1998年消耗能量=1/18000 引起：水力电、风能、潮流、生物能 能源可分能源可分 按能源的形态按能源的形态 化学能化学能 热能、热能、 太阳能、太阳能、 电能、电能、 核能、核能、 水力能水力能 海洋能、生

3、物能等。海洋能、生物能等。 以原始状态存在于自以原始状态存在于自 然界中的能源叫做一然界中的能源叫做一 次能源（或初级能次能源（或初级能 源），如煤炭、石油、源），如煤炭、石油、 天然气、水力等；天然气、水力等； 把一次能源经过各种把一次能源经过各种 方式加工转换后得到方式加工转换后得到 的能源叫二次能源，的能源叫二次能源， 如电能、蒸汽、热水如电能、蒸汽、热水 等等 二、能源的重要性 能源是现代社会和生活的物质基础。能源是现代社会和生活的物质基础。 经济、技术发展程度越高，能源的消耗量也就经济、技术发展程度越高，能源的消耗量也就 越多。越多。 在正常情况下，各国工业化初期，能源消耗量在正常情

4、况下，各国工业化初期，能源消耗量 (包括电能消耗在内包括电能消耗在内)与国民生产总值同步增长。与国民生产总值同步增长。 人的生活与能源消费息息相关，人们生活中衣、人的生活与能源消费息息相关，人们生活中衣、 食、住、行、文化娱乐等等。食、住、行、文化娱乐等等。 采暖和空气调节方面的能耗占能源总用量的比采暖和空气调节方面的能耗占能源总用量的比 例很大，欧洲约占例很大，欧洲约占50%，美国和日本也占到，美国和日本也占到 33%左右，每年平均以左右，每年平均以45%的速度增长的速度增长 三、现有能源的有限性三、现有能源的有限性 世界能源消费大幅度地增长。世界能源消费大幅度地增长。 全世界每年所消耗的矿

5、物燃料相当于地球史前全世界每年所消耗的矿物燃料相当于地球史前 二百万年地球所储存的。二百万年地球所储存的。 如仍按现在的消费增长率持续下去，估计在今如仍按现在的消费增长率持续下去，估计在今 后后3040年内矿物燃料即将枯竭。年内矿物燃料即将枯竭。 人口急剧增长加剧能源枯竭人口急剧增长加剧能源枯竭 世界人口的急剧增长，是人类将面临的最世界人口的急剧增长，是人类将面临的最 重要的问题之一。重要的问题之一。 世界的总人口在世界的总人口在15世纪时，据估算不过世纪时，据估算不过3 亿人左右，亿人左右， 自公元自公元1400至至1900年间，人口的年增长年间，人口的年增长 率率O0.75%，人口的增长较

6、缓慢。人口的增长较缓慢。 20世纪，人口年增长率约达世纪，人口年增长率约达2%。这意味。这意味 着，着，30多年，人口就要翻一番。多年，人口就要翻一番。 我国一次能源结构 我国一次能源结构 73% 8% 4% 15% 煤 石油 天然气 其它 世界一次能源结构 世界一次能源结构 煤 石油 天然气 其它 四、能源的可持续性 虽然地球上及浩瀚的宇宙中蕴藏的能量虽然地球上及浩瀚的宇宙中蕴藏的能量 是无穷无尽的，但是是无穷无尽的，但是,在现有的技术水平在现有的技术水平 和经济条件下和经济条件下，地球上可被人类利用的地球上可被人类利用的 能源却是非常有限的。能源却是非常有限的。 大力开发新能源大力开发新能

7、源 大力提倡节约能源（节能）大力提倡节约能源（节能） 能源可持续性战略 一次能源战略储备 我国一次能源结构 世界一次能源结构 大力开发新能源 大力提倡节约能源（节能）：2001年全球能源 消耗200亿吨标煤，为了减缓能源枯竭的进程， 我们必须提高能源利用率，节约能源，目前世 界上仍然存在能源供应紧张，产品能耗偏高， 能源利用率偏低、浪费严重的现象，在我国犹 为突出。与发达国家存在很大差距。 五、锅炉分类五、锅炉分类 按用途分按用途分 生活锅炉生活锅炉 锅炉所生产的蒸汽或热水也常常供生产和日锅炉所生产的蒸汽或热水也常常供生产和日 常生活取暖之用。通常把取暖用的蒸汽锅炉常生活取暖之用。通常把取暖用

8、的蒸汽锅炉 归并在工业锅炉中，而只生产热水的取暖用归并在工业锅炉中，而只生产热水的取暖用 锅炉常称为热水锅炉锅炉常称为热水锅炉 电站锅炉电站锅炉 火力发电厂中三大主机之一，它所产生的火力发电厂中三大主机之一，它所产生的 具有一定热能的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮具有一定热能的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮 机转动，使热能转变为机械能。机转动，使热能转变为机械能。 工业锅炉工业锅炉 锅炉厂生产的蒸汽常常直接供给其他工业生产，例如锅炉厂生产的蒸汽常常直接供给其他工业生产，例如 化肥厂、造纸化肥厂、造纸厂、制药厂、印染厂、糖厂等。因此，厂、制药厂、印染厂、糖厂等。因此， 锅炉也是各种业生产的动力设备。锅炉也是

9、各种业生产的动力设备。 船舶锅炉船舶锅炉 机车锅炉机车锅炉 其中：电站锅炉和工业锅炉为固定式锅其中：电站锅炉和工业锅炉为固定式锅 炉炉 船舶锅炉和机车锅炉为移动式锅炉船舶锅炉和机车锅炉为移动式锅炉 按蒸汽压力分按蒸汽压力分 低压锅炉（低压锅炉（2.5MPa 以下）以下） 中压锅炉（中压锅炉（3.9MPa） 高压锅炉（高压锅炉（10MPa） 超高压锅炉（超高压锅炉（14MPa） 亚临界压力锅炉（亚临界压力锅炉（1718MPa） 超临界压力锅炉（超过超临界压力锅炉（超过22.19MPa 临临 界压）界压） 按燃料分按燃料分 燃煤锅炉燃煤锅炉 燃油锅炉燃油锅炉 燃气锅炉燃气锅炉 按燃烧方式分：按燃烧

10、方式分： 层燃炉层燃炉 室燃炉室燃炉 沸腾炉沸腾炉 按汽水流按汽水流 动的情分：动的情分： 自然循环锅炉自然循环锅炉 强制循环锅炉强制循环锅炉 直流锅炉直流锅炉 按工质及其输出状按工质及其输出状 态分：态分： 蒸汽锅炉蒸汽锅炉 热水锅炉热水锅炉 按通风方式按通风方式分分 自然通风锅炉自然通风锅炉 机械通风锅炉机械通风锅炉 按锅炉炉型结构按锅炉炉型结构 分：分： 锅壳（火管）锅炉锅壳（火管）锅炉 水管锅炉水管锅炉 水火管混合式锅炉水火管混合式锅炉 能源决定热源设备多样性 1.2 锅炉的基本构造和工作过程锅炉的基本构造和工作过程 一一.锅炉的基本构造锅炉的基本构造 包括：本体、炉墙、构架、辅助设备

11、、附件包括：本体、炉墙、构架、辅助设备、附件 （一）锅本体（一）锅本体 指水和蒸汽流经的全部设备所组成的系统。指水和蒸汽流经的全部设备所组成的系统。 1.蒸发设备蒸发设备：使水受热蒸发而成饱和蒸汽的部分，：使水受热蒸发而成饱和蒸汽的部分， 由汽包、下降管、水冷壁和集箱组成。由汽包、下降管、水冷壁和集箱组成。 a.汽包：是圆筒形受压容器，水平安装汽包：是圆筒形受压容器，水平安装. 下半部为水，既贮存一定水量，也与下降管和下半部为水，既贮存一定水量，也与下降管和 水冷壁连接，组成水的循环回路。水冷壁连接，组成水的循环回路。 上半部为蒸汽空间，内有净化设备以保证蒸汽上半部为蒸汽空间，内有净化设备以保

12、证蒸汽 品质品质 b.下降管：接在汽包底部，将水引出接到下集下降管：接在汽包底部，将水引出接到下集 箱。本身不受热，起到汇集和分配汽水作用。箱。本身不受热，起到汇集和分配汽水作用。 作用：将水引向水冷壁等受热面加热。作用：将水引向水冷壁等受热面加热。 C.水冷壁：由装在燃烧室内壁四周的许多管子水冷壁：由装在燃烧室内壁四周的许多管子 组成，是主要蒸发受热面。组成，是主要蒸发受热面。 作用：水冷壁接受燃料燃烧产生的强烈辐射热，作用：水冷壁接受燃料燃烧产生的强烈辐射热， 同时降低炉墙内壁温度，保护炉墙同时降低炉墙内壁温度，保护炉墙. 2.过热设备过热设备 将汽包内产生的饱和蒸汽引入布置在燃烧室出将汽

13、包内产生的饱和蒸汽引入布置在燃烧室出 口后烟道中的一组管道内，使之升高温度成为口后烟道中的一组管道内，使之升高温度成为 过热蒸汽。过热蒸汽。 3.省煤器省煤器 在尾部烟道中，由许多蛇形钢管或铸铁管组成。在尾部烟道中，由许多蛇形钢管或铸铁管组成。 锅炉给水先进入省煤器受烟气加热，使水温提锅炉给水先进入省煤器受烟气加热，使水温提 高到接近饱和温度在进入汽包高到接近饱和温度在进入汽包 （二）炉本体（二）炉本体 指燃料燃烧、助燃空气和燃烧产物流经的所有指燃料燃烧、助燃空气和燃烧产物流经的所有 设备组成的系统。包括：设备组成的系统。包括： 1.燃烧室和燃烧设备：燃烧室和燃烧设备： 燃烧室根据燃烧形式不同

14、，有燃烧室根据燃烧形式不同，有 层燃室层燃室 室燃室室燃室 沸腾燃烧室沸腾燃烧室 燃烧设备包括：给煤、除渣机械、炉排等燃烧设备包括：给煤、除渣机械、炉排等. 2.空气预热器空气预热器 一般布置在尾部烟道中，使空气先预热，既可改一般布置在尾部烟道中，使空气先预热，既可改 善燃料着火和燃烧条件，又可利用烟气余热，善燃料着火和燃烧条件，又可利用烟气余热， 提高锅炉效率。提高锅炉效率。 （三）炉墙和构架（三）炉墙和构架 锅炉的燃烧室和烟道需要耐火砖、保温锅炉的燃烧室和烟道需要耐火砖、保温 砖和普通砖封闭起来，使火焰和烟气与砖和普通砖封闭起来，使火焰和烟气与 外界隔绝，减少热量向外散失。外界隔绝，减少热

15、量向外散失。 构架为钢结构或钢筋混凝土结构构架为钢结构或钢筋混凝土结构. （四）辅助设备（四）辅助设备 1.通风设备：送、引风机、烟道、烟囱通风设备：送、引风机、烟道、烟囱 2.燃料输送设备：储煤场、破碎、运输燃料输送设备：储煤场、破碎、运输 3.除尘和除灰设备：清除排烟中的飞灰除尘和除灰设备：清除排烟中的飞灰 4.给水设备：水泵、给水管道、阀门给水设备：水泵、给水管道、阀门 （五）锅炉附件（五）锅炉附件 计量锅炉水位、压力、温度、流量的热计量锅炉水位、压力、温度、流量的热 工仪表和自控设备工仪表和自控设备 介绍锅炉的基本构造，以介绍锅炉的基本构造，以SHL(双锅筒横双锅筒横 置式链条炉排置式

16、链条炉排 )型锅炉为例。型锅炉为例。 锅炉的基本构造见图所示锅炉的基本构造见图所示 P9图图 SHL型锅炉型锅炉 1-上锅筒；上锅筒；2-下锅筒；下锅筒； 3-对流管束；对流管束；4-炉膛；炉膛； 5-侧墙水冷；侧墙水冷； 6-侧水冷壁上集箱；侧水冷壁上集箱； 7-侧水冷壁下集箱；侧水冷壁下集箱； 8-前水冷壁；前水冷壁； 9-后墙水冷壁；后墙水冷壁； 10-前水冷壁下集箱；前水冷壁下集箱； 11-后水冷壁下集箱；后水冷壁下集箱； 12-下降管；下降管； 13-链条炉排；链条炉排； 14-加煤斗；加煤斗；15-风仓；风仓； 16-蒸汽过热器；蒸汽过热器； 17-省煤器；省煤器； 18-空气预热

17、器；空气预热器； 19-烟窗及防渣管；烟窗及防渣管； 20-二次风管二次风管 图 锅炉工艺流程示意图 二二.锅炉的工作过程锅炉的工作过程 1.燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程 燃料在加煤斗中借自重落到炉排上，由链燃料在加煤斗中借自重落到炉排上，由链 轮带动，将燃料带到炉内。燃料一面燃烧。一轮带动，将燃料带到炉内。燃料一面燃烧。一 面后移；空气由风机送入炉排腹中风仓后，向面后移；空气由风机送入炉排腹中风仓后，向 上穿过炉排到达燃料层，进行燃烧反应形成高上穿过炉排到达燃料层，进行燃烧反应形成高 温烟气。燃料烧成灰渣，在炉排末端被除渣板温烟气。燃料烧成灰渣，在炉排末端被除渣板 除到灰渣斗中后排出。除到灰

18、渣斗中后排出。 保证良好燃烧必须有：保证良好燃烧必须有： a.高温环境高温环境 b.必需的空气量必需的空气量 c.空气与燃料的良好混合空气与燃料的良好混合 2.烟气向水的传递过程烟气向水的传递过程 高温烟气与炉膛四周墙面上的水冷壁景象强列辐射换高温烟气与炉膛四周墙面上的水冷壁景象强列辐射换 热，能量传给管内工质。然后烟气在引风机、烟囱的引里热，能量传给管内工质。然后烟气在引风机、烟囱的引里 力向炉膛上方流动。烟气出炉膛后冲刷蒸汽过热器，使饱力向炉膛上方流动。烟气出炉膛后冲刷蒸汽过热器，使饱 和蒸汽过热，后流经上、下锅筒间的对流管束，以对流方和蒸汽过热，后流经上、下锅筒间的对流管束，以对流方 式

19、传热给管束内的工质。沿途降低温度的烟气最后到尾部式传热给管束内的工质。沿途降低温度的烟气最后到尾部 烟道，排出锅炉。烟道，排出锅炉。 3.水的受热和汽化过程水的受热和汽化过程 a.水由水泵加压流经省煤器预热，进入锅炉汽锅，水由水泵加压流经省煤器预热，进入锅炉汽锅， 是饱和的汽水混合物。自然循环是饱和的汽水混合物。自然循环 b.锅筒内设有汽水分离装置，及重力作用使汽水锅筒内设有汽水分离装置，及重力作用使汽水 混合物得到分离。蒸汽进入蒸汽过热器，分离混合物得到分离。蒸汽进入蒸汽过热器，分离 下来的水落到上锅筒下半部的水空间。下来的水落到上锅筒下半部的水空间。 其中任何一个过程进行得正常与否，都 会

20、影响锅炉运行的安全性和经济性。 锅炉的水汽系统循环 归纳为：归纳为： 制粉系统制粉系统 燃料输送燃料输送碎煤机碎煤机除铁器除铁器磨煤机磨煤机 由由一次风一次风送入炉内送入炉内 风烟系统风烟系统 送风机送风机引风机引风机一、二次风一、二次风 汽水系统汽水系统 省煤器省煤器汽包汽包水冷壁水冷壁过热器过热器 1.3锅炉基本特性的表示锅炉基本特性的表示 为了表明锅炉的构造、容量、参数和运行的 经济性等特点，通常用下述指标来表示锅炉的基 本特性。 一、蒸发量（一、蒸发量（D）和热功率（和热功率（Q） 1.蒸发量蒸发量D D：表征蒸汽锅炉容量大小的指：表征蒸汽锅炉容量大小的指 标，它是指锅炉每小时所能生产

21、的额定标，它是指锅炉每小时所能生产的额定 蒸汽量。单位是蒸汽量。单位是 t/ht/h 。用符号用符号D D表示。表示。 蒸汽锅炉用额定蒸发量表明蒸汽锅炉用额定蒸发量表明: :其容量的大其容量的大 小小，即在设计参数和保证一定效率下锅，即在设计参数和保证一定效率下锅 炉的最大连续蒸发量，也称锅炉的额定炉的最大连续蒸发量，也称锅炉的额定 出力或铭牌蒸发量。出力或铭牌蒸发量。 工业锅炉的蒸发量一般为工业锅炉的蒸发量一般为0.165t/h0.165t/h。 2.热功率：表征热水锅炉容量大小的指标，热功率：表征热水锅炉容量大小的指标， 单位是单位是MW。用符号用符号Q表示。表示。 3.二者换算关系式二者

22、换算关系式 热功率（供热量）与蒸发量之间的关系为 式中：式中：D锅炉的蒸发量，锅炉的蒸发量，t/h; iq,igs蒸汽和给水的焓蒸汽和给水的焓,kJ/kg. 对于热水锅炉对于热水锅炉 式中：式中：G热水锅炉的每小时送出的水量，热水锅炉的每小时送出的水量，t/h; irs/,irs/供水和给水的焓供水和给水的焓,kJ/kg. 0.000278() qgs QD ii / 0.000278 () rsrs QG ii 二、蒸汽（或热水）参数二、蒸汽（或热水）参数 定义：是指锅炉在出口处蒸汽的额定定义：是指锅炉在出口处蒸汽的额定 （表）压力（表）压力（Mpa）和温度（和温度（）。）。 蒸汽锅炉；标明

23、蒸汽压力和温度蒸汽锅炉；标明蒸汽压力和温度 热水锅炉；标明热水热水锅炉；标明热水温度温度 锅炉的额定工作压力（又称最高工作压 力） ：蒸汽锅炉出汽口处的蒸汽额定压 力或热水锅炉出水口处热水的额定压力。 常用符号 P 表示，单位是MPa。 对于生产饱和蒸汽的锅炉，只需标明蒸 汽压力。 对于生产过热蒸汽的锅炉，必须标明蒸 汽过热器出口处的蒸汽温度，即过热蒸 汽温度，常用符号 t 表示，单位是。 对于热水锅炉则有额定出口热水温度和 额定的进口(回水)温度之分。 额定循环水量：与额定热功率、额定热 水温度及额定回水温度相对应的通过热 水锅炉的水流量，常用符号 G 表示，单 位是t/ht/h。 韩国斯大

24、韩国斯大卧式蒸汽锅炉技术参数卧式蒸汽锅炉技术参数 型号型号单位单位 DZL1 DZL2 DZL4 SZL6 SZL6SZL8 额定蒸发量额定蒸发量 t124668 额定压力额定压力Mpa1.251.251.251.251.61.6 热效率热效率%797979808081 主蒸汽出主蒸汽出 口口 mm5065100125125150 进水口进水口mm324040505065 给水温度给水温度202020105105105 燃料消耗燃料消耗 量量 Kg1603206409459481134 炉排面炉排面 积积. 平米平米23.174.948.498.4910.04 韩国斯大韩国斯大卧式卧式常压热水

25、常压热水锅炉技术参数锅炉技术参数 型号型号 单位单位 CWNS 0.35 CWNS0. 48 CWNS0. 58 CWN S0.7 CWNS 1.0 CWNS 1.4 工作压工作压 力力 Mpa常压常压 额定功额定功 率率 MW0.350 .480.580.71.01.4 热效率热效率% 90% 额定发额定发 热量热量 万万Kcal3040506090120 热水出热水出 口口 mm6580100100125150 水口水口mm6580100100125150 给给回回水水 温度温度 85/6085/6085/6085/6085/6085/60 三。受热面蒸发率、受热面发热率三。受热面蒸发率、

26、受热面发热率 1.锅炉受热面锅炉受热面H（m2):汽锅和附加受热面等与烟汽锅和附加受热面等与烟 气接触的金属表面积，即烟气与水进行热交换气接触的金属表面积，即烟气与水进行热交换 的表面积。的表面积。 2.锅炉受热面蒸发率锅炉受热面蒸发率D/H（kgm2):每每m2受热面受热面 每小时所产生的蒸汽量。每小时所产生的蒸汽量。 3.锅炉受热面受热面发热率锅炉受热面受热面发热率Q/H（kWm2):每每 m2受热面每小时所产生的热量。受热面每小时所产生的热量。 .D/H和和Q/H越高，则传热好，锅炉耗金属少。越高，则传热好，锅炉耗金属少。 四。锅炉效率（四。锅炉效率（ gl）：）：指锅炉生产蒸汽的吸热量

27、指锅炉生产蒸汽的吸热量 占锅炉输入燃料热量的百分比。锅炉效率的大占锅炉输入燃料热量的百分比。锅炉效率的大 小表明了燃烧热量的有效利用程度。小表明了燃烧热量的有效利用程度。 目前，供热锅炉目前，供热锅炉 gl 五五.锅炉的金属耗率及耗电率锅炉的金属耗率及耗电率 金属耗率金属耗率 相应于锅炉每吨蒸发量所耗用的金属相应于锅炉每吨蒸发量所耗用的金属 材料重量材料重量(t).一般指标为一般指标为t/t/. 2 耗电率耗电率 生产生产t蒸汽耗用电的度数（蒸汽耗用电的度数（kWh/t) 六.锅炉型号表示方法 一一. 电站锅炉电站锅炉 电站锅炉的型号表示方法如下：电站锅炉的型号表示方法如下： a.a.最前面的

28、最前面的 为生产厂代号；为生产厂代号； b.b. 的分子为额定蒸发量以的分子为额定蒸发量以t/h 为单位的数字，分母为额定出口蒸汽压力为单位的数字，分母为额定出口蒸汽压力 （表压）以（表压）以MPa 为单位的数字；为单位的数字； c.c.最后一个最后一个代表燃料代号（代表燃料代号（M M煤煤, ,Y Y油，油， Q Q气，气，YQ 混燃），一般省略燃料代号混燃），一般省略燃料代号 表示烧煤；表示烧煤； d.最后一个最后一个代表设计次序。代表设计次序。 例如：例如： HG300 10 ，HG 为哈尔滨锅炉厂代号；为哈尔滨锅炉厂代号； WG400 14 ，WG 为武汉锅炉厂代号；为武汉锅炉厂代号；

29、 DG670 14 ，DG 为东方锅炉厂代号；为东方锅炉厂代号； SG935 17 ，SG 为上海锅炉厂代号。为上海锅炉厂代号。 二.工业蒸汽锅炉 工业蒸汽锅炉型号表示方法如下；工业蒸汽锅炉型号表示方法如下； a.a.的前两个为型式代号，后一个为燃烧方式的前两个为型式代号，后一个为燃烧方式 代代号；号； b.b.其后的其后的为额定蒸发量以为额定蒸发量以t/h为单位的数字；为单位的数字； c.c.中间一段的中间一段的的分子是额定出口蒸汽的分子是额定出口蒸汽 力（表压）以力（表压）以 MPa为单位的数字，分母是额定为单位的数字，分母是额定 出口汽温以出口汽温以为单位的数字（只用于过热蒸汽，为单位的数字（只用于过热蒸汽， 若为饱和蒸汽，即可不予表示）；若为饱和蒸汽，即可不予