供热锅炉综述

供热锅炉综述一、概述锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。供热锅炉是指以煤、燃油、燃气、动力电等燃料为加热源，把水或其它介质加热到一定温度通过泵、阀并依靠散热器把局部环境换热而达到采暖目的的一种热能设备。二、分类1、按锅炉用途分类供热锅炉包括蒸汽锅炉、热水锅炉、热管锅炉、热风炉和载热体加热炉等，相应地得到蒸汽、热水。热风和载热体等。2、按锅炉本体结构分类按锅炉结构分，主要分为火管锅炉和水管锅炉。火管锅炉包括立式锅炉和卧式锅炉，水管锅炉包括横水管锅炉和竖水管锅炉。3、按锅炉用燃料种类分类按锅炉用燃料种类分类为燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉以及燃煤锅炉的升级技术，油气炉的替代产品---煤粉锅炉，煤气双用锅炉等。燃煤锅炉按燃烧方式可以分为层燃锅炉、室燃锅炉和沸腾锅炉。最新燃料为醇基燃料锅炉，他将大大减少燃煤锅炉对大气环境的污染。4、按锅炉容量分类蒸发量小于20t/h的称为小型锅炉、蒸发量大于75t/h的称为大型锅炉，蒸发量介于两者之间的称为中型锅炉。5、按锅炉压力分类2.5MPa以下的锅炉称为低压锅炉，6.0MPa以上的称为高压锅炉，压力介于两者之间的称为中压锅炉。此外，还有超高压锅炉、亚临界锅炉和超临界锅炉。6、按锅炉水循环形式分类按锅炉水循环形式可以分为自然循环锅炉和强制循环锅炉（包括直流锅炉）。7、按装置形式分类可以分为快装锅炉、组装锅炉和散装锅炉。此外，还有壁挂锅炉、真空锅炉和模块锅炉等形式。三、基本构造1.整体锅炉整体的结构包括锅炉本体、辅助设备和安全装置两大部分。锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。1.1炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧，并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。1.2锅筒是自然循环和多次强制循环锅炉中，接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒简体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重要的部件之一。锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，避免含有安全阀热水"温度控制传感器热交换器热水ItL◄—1热水I出◄—□热水I回I—液位观察孔云热保险液温传感器/排熠冷攒水窗口安全阀热水"温度控制传感器热交换器热水ItL◄—1热水I出◄—□热水I回I—液位观察孔云热保险液温传感器/排熠冷攒水窗口热水I回—►压力表一热水温度捽制传感器真空蒸汽室内部工质液面ItL排烟管燃烧室锅筒内部装置包括汽水分离和蒸汽清洗装置、给水分配管、排污和加药设备等。其中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与水分离开来，并尽量减少蒸汽中携带的细小水滴。中、低压锅炉常用挡板和缝隙挡板作为粗分离元件;中压以上的锅炉除广泛采用多种型式的旋风分离器进行粗分离外，还用百叶窗、钢丝网或均汽板等进行进一步分离。锅筒上还装有水位表、安全阀等监测和保护设施。为了考核性能和改进设计，锅炉常要经过热平衡试验。直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡，从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。考虑锅炉房的实际效益时，不仅要看锅炉热效率，还要计及锅炉辅机所消耗的能量。单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时，按化学反应计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧，实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失，但排烟热损失会增大，还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术，争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。锅炉烟气中所含粉尘（包括飞灰和炭黑）、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质，未经净化时其排放指标可达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离，在较高容量下常采用离心力分离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏一水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰，除尘效率很高还能吸收气态污染物。二十世纪50年代以来，人们努力发展灰渣综合利用，化害为利。如用灰渣制造水泥、砖和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又从粉煤灰中提取空心微珠，作为耐火保温等材料。锅炉未来的发展将进一步提高锅炉和电站热效率;降低锅炉和电站的单位功率的设备造价；提高锅炉机组的运行灵活性和自动化水平；发展更多锅炉品种以适应不同的燃料；提高锅炉机组及其辅助设备的运行可靠性；减少对环境的污染。四、基本参数包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等。锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。最大连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位时间内能最大连续生产的蒸汽量。（一）蒸汽相关参数包括锅炉的蒸汽压力和温度，通常是指过热器、再热器出口处的过热蒸汽压力和温度如没有过热器和再热器，即指锅炉出口处的饱和蒸汽压力和温度。给水温度是指省煤器的进水温度，无省煤器时即指锅筒进水温度。（二）水汽系统相关参数在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度后，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为一定温度的过热蒸汽（大多300MW、600MW机组蒸汽温度约为540r左右），然后送往汽轮机。（三）烟风系统相关参数在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉，由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气按顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，最后由引风机送往烟囱排向大气。五、四类供热锅炉的特点（一）燃煤采暖锅炉1、立式卧式节能燃煤热水锅炉^燃煤采暖锅炉的设计、制造严格按照《小型和常压热水锅炉安全监察规定》和JB/T7985-2002《小型锅炉和常压热水锅炉技术条件》、《锅壳锅炉本体制造技术条件》的要求严格执行。2、锅炉按照常压设计，炉体顶部设有通大气口，锅炉无压力运行，燃烧运行安全可靠。常压热水锅炉可以安装在任何使用的地方，并且不受层次繁多的逐年监检的程序限制，因而近几年得到了迅速的发展。3、立式燃煤常压热水锅炉，主要由锅壳封头、炉胆、炉胆顶、下封圈、冲天管及横水管组成，燃烧室布置在炉胆内，燃料在固定炉排上燃烧，自然通风，烟气在炉胆内横向冲刷横水管，经冲天管、烟囱排入大气。4、立式燃煤热水锅炉，炉膛采用水冷弯管结构，四周是炉胆，受热面积大，热效率高，节能降耗；外壳采用椭圆型封头，炉排采用铸铁圆形炉排，经久耐用，使用寿命长。5、卧式燃煤热水锅炉在结构上属单锅筒纵置式，炉膛左右两侧装有水墙管，并形成翼形烟道，锅筒内布置螺纹烟管，采用漏煤极少的活动炉排，结构合理，热效率高，大大节约能耗。6、卧式燃煤常压热水锅炉，采用单锅筒纵向布置的三回程水火管式结构，炉膛两侧密布光管水冷壁管，设计结构合理紧凑；受热面积大，烟气流程长，传热效果好，排烟温度低，所以热效率高，运行成本低，使用更经济。7、卧式燃煤锅炉，燃料在炉排上燃烧后，火焰经过矮墙到燃烬室，从燃烬室经两侧翼形烟道到前烟箱，再由烟管管束到后烟室，然后由引风机抽引通过烟囱排入大气，不仅可防止锅壳底部受炉膛高温辐射，而且可使高温管板入口烟温下降，加之辅以回水引射，锅筒底部无死水区，还可以有效防止管板因过冷、沸腾而结垢及炉底凸包，烟气转向烟室可起除尘作用，也降低了原始排尘浓度。8、立式燃煤常压热水锅炉，受热面积的管子全部是直管，并且有足够的清污手孔装置，便于手工机械清理污垢和进行内部检查。卧式燃煤常压热水锅炉，上部配有足够大的人孔，人员可以从人孔进入炉体内部，大大方便了检查和维修锅炉。9、锅炉本体布置紧凑，占地面积小，运输方便，采用快装出厂，安装周期短，安装费用低，用户投入资金少，回收效益快。10、燃煤采暖锅炉广泛适用于工厂、宾馆、医院、办公楼、学校、洗浴中心、浴池等企事业单位，满足使用单位的洗浴、生活热水及取暖要求。（二）燃油采暖锅炉1、电脑式热水锅炉控制器，所有的功能被神奇地存储在一张智能芯片上，锅炉一键开机，全自动定时、定温运行，用户可以设定启、停炉时间，设置完成后，不需专人值守，省事、省力。2、配置进口品牌燃烧器，自动化程度高，按照控制器指令自动吹扫，电子自动点火，自动燃烧，风油（气）自动比例调节，性能安全稳定，燃烧效果好。并有熄火保护装置，保证安全运行。3、火管内插有阻燃扰流片，减缓排烟速度，加强换热，烟室排出的烟气温度低，减少热损失，节省燃料。4、大字体显示水温，方便掌握锅炉及系统的运行状况，水温从10°C到90°C可以随意设置，锅炉全自动向系统供暖或为用户提供生活、洗浴用热水。5、控制系统根据炉水温度控制循环泵的启停，炉水达到设定上限水温时热水循环泵启动，低于设定下限水温时热水循环泵停止。6、卧式燃油燃气热水锅炉为三回程全湿背结构，采用大炉膛、粗烟管设计，增大炉膛辐射吸热量，有效的节能降耗。采用螺纹烟管和波形炉胆，大大加强了传热效果，大大的节省了燃料耗量。7、整机同时配备过热保护（炉内水温超高时，燃烧器自动停止工作并蜂鸣报警、二次过热保护（锅炉外壳温度超过105C时，自动切断二次回路）、防干烧缺水保护（炉水低于极低水位时，锅炉停止工作并发出蜂鸣报警）、锅炉漏电保护（控制系统检测到电器漏电、短路后，将自动切断电源）。8、锅炉按常压结构设计，锅炉处于无压状态，毫无安全危险。9、采用高级离心玻璃棉多层保温，名优白色彩钢板作外包装，热损失少、美观抗锈。（三）燃气采暖锅炉1、概述燃气热水锅炉以微电脑锅炉控制器为指挥中心，选用燃气作燃料，通过燃烧器燃烧对水进行加热，达到设定水温后，锅炉自动启动热水循环泵，与散热器循环实现采暖目的，与热水箱循环提供生活用热水。2、特点（1）、控制系统配置热水锅炉专用微电脑控制器，大屏幕全中文液晶屏，带有超亮背光灯，无论白天黑夜，锅炉运行状态清晰可见。显示齐全：循环泵工作情况、燃烧器工作情况、炉水温度、水位高低、当前时间、报警记录等，锅炉运行状态一应俱全；设置方便：锅炉开机后，操作人员可通过6个按键随意进入待命状态（设置）、进入运行状态（开机）、退出运行状态（停机），随意在处于待命状态时进行运行参数的设定；功能齐全：可任意设定当前时间、报警温度、水温上限温度、水温下限温度、循环泵开启温度、循环泵关闭温度、锅炉开关机时间（可分4个时间段）等运行参数。通常操作人员只要按“启动”键开机，按“停止”键停机即可，十分简单。（2）、燃烧系统采用原装进口燃烧器，全自动程序化控制，风机自动吹扫，电子自动点火，油气自动燃烧，风油（气）自动比例调节，雾化效果好，燃烧充分，节能环保，拥有熄火保护装置确保燃烧安全。在正常情况下，燃烧器出力随锅炉温度而自动调整燃烧火苗长度，锅炉出口温度达到设定值时，燃烧器自动停止燃烧，当温度低于设定值时，燃烧器自动开始工作。当发生燃料、进风异常等现象时，故障灯亮，程控装置会立刻停止输出燃料，燃烧机自动停机。（3）、炉体设计锅炉结构按常压设计，顶部设有通大气孔，锅炉在常压下工作，远离爆炸危险；锅炉炉体采用电脑优化模拟设计，完全优化了锅炉的尺寸，使形态协调美观。CLHS立式锅炉采用燃烧器下置式燃烧方式，燃料在炉胆内微正压燃烧，高温烟气在炉胆内进行辐射换热，再进入烟火管对流换热，最后经上烟箱排出。烟管内插有阻流片，减缓烟气排出速度，加强换热，保证燃料燃烧产生的热量最大程度地加热炉水，大大的提高了锅炉的热效率；CWNS卧式锅炉采用全湿背式三回程结构，烟气流程长，降低排烟温度，全波纹炉胆设置，使火焰产生强烈扰动，强力提高传热系数，并有效防止了因金属热胀冷缩而导致设备寿命的降低；大口径烟管和大孔桥间隙，使锅炉在相等的时间内水垢覆层薄且便于清理。（4）、多重保护锅炉具有多重安全保护：漏电保护即漏电自动切断电源；过热保护即锅炉水温超高达到报警温度时，自动停止燃烧器并发出报警；二次过热保护即锅炉外壳温度超过105°C时，自动切断二次回路，锅炉停止工作；防干烧保护即精良水位电极棒实时监控水位情况，因其它原因锅炉水位达到、低于极低水位时，锅炉停止工作，防止干烧发生危险。（5）、保温性能使用玻璃棉作通体式保温，重量轻，保温效果好，散热损失少。（6）、整体外观白色彩板包装，美观大方，封闭性好耐锈蚀，机电一体化，占用空间小，使用方便。3、使用范围产品广泛适用于超市、医院、学校、宾馆、小区、洗浴中心等，全自动为用户供暖或提供洗浴用水、生活热水。（四）电采暖锅炉以动力电为能源，通过电加热管对水加热，实现供暖或提供生活用热水，锅炉智能化程度高、加热快、热效率高、节约能源、无噪音、无污染、体积小、安装使用方便、美观大方，是综合了多项前沿科技而打造的最新一代热水锅炉产品。1、控制系统配置热水锅炉专用电脑控制器，采用现代电脑控制技术，把锅炉性能的智能化、自动化、人性化变成现实，具有稳定性高、功能丰富、操作简单、使用方便、控制灵活、造型美观等优点。功能强大，拥有锅炉水温控制、锅炉水位显示、缺水保护、超温保护、内置数字式电子时钟、连续或定时（4个时间段）运行控制等多项自动显示、控制功能。锅炉运行采用血液循环原理，结合专用微电脑控制器CPU，通过温度传感器，构成循环调节系统。按恒温、节能的优化运行原则，随着水温的变化，控制系统不断进行温度采集，逻辑运算和数字芯片控制调节，从而达到系统自动恒温，实现采暖或提供生活热水的目的。2、综合特点（1）大屏幕全中文带背光液晶显示屏，具有丰富的显示功能，将锅炉的运行状态和采集到的循环泵工作状态、加热器工作状态、炉水温度、水位状态、当前时间、报警信息等准确直观的显示出来。利用控制器键盘进行操作设置，并可查核、设定和修改各种调节参数，实现人机对话，易懂、易学、易记，操作简单、方便。（2）控制器带内藏式数字时钟，系统可按用户要求，在一天内4个时间段任意设定开、关机时间，节省电损耗，降低锅炉使用费用。（3）加热器采用陶瓷电加热棒，表面热负荷低，使用寿命更长，布局均匀热效率高。“防电墙”模式的水电分离加热方式，杜绝漏电安全隐患，并且拆装方便，便于检查、维修。不锈钢电加热管与炉体采用法兰连接方式，便于拆卸、安装，检修、保养方便。（不锈钢电加热管型）（4）所配置的电器均为“中国驰名商标”产品、“中国名牌”产品，具有”CE”和“3C”强制认证标志。（5）大功率电热水锅炉采用多段手、自动调节旋钮，用户可随意启、停加热棒组数，自动状态时，控制器逐级启动、关闭加热组，逐级加载、逐级减载的电负荷调节模式，不但保障了电器的正常工作，而且大大减少了对电网的冲击。（6）加热棒接线端子采用优质铜排连接，出线电缆为国标铜芯电缆，承载负荷大，绝缘性好，经久耐用。（7）锅炉具有缺水、超温、短路、漏电、缺相、过流等多项保护功能，锅炉运行更加稳定、安全。（8）锅炉可连接大型蓄热水箱，利用夜间低谷电把水加热至95r，进行蓄热储存，白天利用换热器换热后进行供暖，对电网起到了削峰添谷的作用，运行更加经济。（9）铝箔加厚玻璃面做保温，热损失少，保温效果更好。（10）整体快装出厂，机电一体化，白色彩板，外形美观，不易锈蚀。六、锅炉的工作过程（一）燃料的燃烧过程燃料煤加到煤斗中并落在炉排上，电机通过减速机、链条带动炉排转动，将燃料煤带入炉内。燃料煤一边燃烧一边向后移动，燃烧所需要的空气由鼓风机送入炉排中间的风箱后，向上通过炉排到达燃料燃烧层。风量和燃料量成比例（风煤比），以便进行充分燃烧，形成高温烟气。燃料煤燃烧剩下的灰渣，在炉排末端通过除渣板后排入灰斗。这一整个过程称为燃烧过程。（二）烟气向水的传热过程由于燃料的燃烧放热，炉膛内温度很高。在炉膛四周墙面上都布置着一排水管，称为水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热和对流换热，将热量传递给管内的水。继而烟气受引风机、烟囱的引力向炉膛上方流动。烟气经出烟窗:炉膛出口）并通过防渣管后就冲刷蒸汽过热器（蒸汽过热器是一组垂直放置的蛇形管受热面，使汽锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而过热）。烟气流经过热器后又经过接在上、下炉筒间的对流管束，使烟气冲刷管束，再次以对流换热方式将热量传递给管束内的水。沿途降低温度的烟气最后进入尾部烟道，与省煤器和空气预热器内的水进行热交换后，较低温度的烟气经过除尘器除尘，去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。省煤器实际上就是给水预热器，它和空气预热器一样，都设置在锅炉尾部烟道中，以降低排烟温度，提高锅炉效率，从而节省燃料。（三）水的汽化过程水的汽化过程就是蒸汽的产生过程，主要包括水循环和汽水分离过程。经过除氧等处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入汽锅。锅炉工作时，汽锅中的工作介质是处于饱和状态下的汽水混合物。位于烟温