锅炉及锅炉房设备培训教材

锅炉及锅炉房设备庞凤皎第一章锅炉与锅炉房设备的基本知识第一节概述锅炉及锅炉房设备的任务它的本质是热源。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，以产生热水或蒸汽。分类1.按用途分类电站锅炉：用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，火室燃烧，效率高，出口工质为过热蒸汽。工业锅炉（供热锅炉）：用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小容量锅炉，火床燃烧居多，热效率较低，出口工质为蒸汽的称为蒸汽工业锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉。船用锅炉机车锅炉注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为高压湿蒸汽。2.按结构分类火（烟）管锅炉：烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便。（干背、湿背）水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉。3.按循环方式分类（自然循环、强制循环）自然循环锅筒锅炉多次强制循环锅筒锅炉低倍率循环锅炉直流锅炉复合循环锅炉4.按锅炉出口工质压力分类低压锅炉：一般压力小于1.275MPa中压锅炉：一般压力为3.825MPa高压锅炉：一般压力为9.8MPa超高压锅炉：一般压力为13.73MPa亚临界压力锅炉：一般压力为16.67MPa超临界压力锅炉：一般压力为22.13MPa5.按燃烧方式分类火床燃烧锅炉（层燃炉）：主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉、往复炉排炉等。火室燃烧锅炉（室燃炉）：主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为火室燃烧锅炉。沸腾炉：送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升并燃烧。6.按所用燃料或能源分类固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料；液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料；气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料；余热锅炉：利用冶金、石油化工等工业的余热作热源；原子能锅炉：利用核反应堆所释放热能作为热源的蒸汽发生器；废热锅炉：利用垃圾、树皮、废液等废料作为燃料的锅炉；其它能源锅炉：利用地热、太阳能等能源的蒸汽发生器或热水器。7.按排渣方式分类固态排渣锅炉液态排渣锅炉8.按炉膛烟气压力负压锅炉：炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要型式；微正压锅炉：炉膛表压2—5KPa，不需引风机，易于低氧燃烧；9.按锅筒布置分类锅炉锅筒数一般为一个或两个，锅筒可纵置或横置布置，现代锅筒型电站锅炉都采用单锅筒型式，工业锅炉采用单锅筒或双锅筒型式。10.按炉型分类锅炉炉型很多，有倒U型、塔型、箱型、T型、U型、N型、L型、D型、A型等。D型、A型用于工业锅炉，其它炉型一般用于电站锅炉。11.按锅炉房型式分类锅炉可作露天、半露天、室内、地下或洞内布置，工业锅炉一般采用室内布置，电站锅炉主要采用室内半露天或露天布置。12.按锅炉出厂型式分类可分为快装锅炉、组装锅炉和散装锅炉；小型锅炉可采用快装型式，电站锅炉一般为组装或散装。内容锅炉工作过程的基本理论和锅炉房设计的计算基础和基本方法。本门课程主要讲授章节：1，12，5，10，8，11(2，3，9).目的通过本课程的学习，具有锅炉房工艺设计以及运行管理的初步能力。第五节锅炉房设备的组成锅炉本体锅炉：汽锅、炉子附加受热面：蒸汽过热器，省煤器，空气预热器省煤器和空气预热器称为尾部受热面。20t以下的锅炉无空气预热器，蒸汽过热器只在生产工艺上有要求时设置，一般较少设置蒸汽过热器；而省煤器则是大多设置的受热面。锅炉房的辅助系统汽水系统热水系统蒸汽系统送、引风系统（单独配置）运煤除渣系统计量、监测、自动控制锅炉的构造和工作过程锅炉的基本构造（图1-1，图1-3）汽锅:锅筒、管束、水冷壁、集箱、下降管（一个封闭的汽水系统）。炉子：煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等（燃烧设备）。工作过程燃料的燃烧过程、烟气向水的传热过程和水的受热、汽化过程，三个过程同时进行。燃料的燃烧过程煤—煤斗——炉排——炉内——灰渣——除渣板——灰渣斗空气——空气预热器——风仓——炉排面——烟气定义：燃料在炉内（燃烧室内）燃烧生成高温烟气，并排出灰渣的过程高温烟气给煤斗燃料（煤）→炉排面（燃烧室）→除渣板（入灰渣斗）

空气在一定的燃烧烧设备内，正常燃烧应具备的条件：

高温环境

必需的空气量及空气与燃料的良好混合

燃料的供应及灰渣和烟气的排放烟气向水（汽等工质）的传热过程辐射辐射+对流对流高温烟气——水冷壁（辐射换热）————向炉膛上方流动——蒸汽过热器——对流管束——尾部烟道（省煤器、空气预热器）——除尘——引风机——烟囱水的受热汽化过程给水：水——省煤器——汽锅2）水循环：汽锅——下降管——下集箱——水冷壁——汽锅3）汽水分离

锅炉的基本特性蒸发量、热功率蒸发量：锅炉每小时产生的蒸汽量，表征锅炉容量的大小，用D表示，单位t/h.额定热功率表征锅炉容量，用Q表示，单位MW。简单换算关系：1t/h=0.7MW.蒸汽（热水）参数锅炉的蒸汽参数：锅炉出口处的蒸汽压力P，温度t。饱和蒸汽：P；过热蒸汽P，t;热水P，。受热面蒸发率、受热面发热率蒸汽锅炉：受热面蒸发率D/H。热水锅炉：受热面发热率Q/H。锅炉的热效率锅炉的金属耗率及耗电率应综合考虑锅炉的热效率、锅炉的金属耗率及耗电率。锅炉型号及参数系列锅炉的型号型号的第一部分表示锅炉和燃烧设备的形式。共分三段，第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉总体形式(见表1—1)；第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧设备(见表1—2)；第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t／h或热水锅炉额定热功率为若干MW。各段应连续书写，互相衔接。鼓泡流化床燃烧F；循环流化床燃烧X。型号的第二部分表示介质参数。共分两段，中间以斜线相连。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力为若干MPa；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽温度或热水锅炉的进、出水温度为若干℃。蒸汽温度为饱和温度时，型号的第二部分无斜线和第二段。型号的第三部分表示燃料种类。以汉语拼音字母代表燃料种类，同时以罗马数字代表燃料品种分类，并与其并列(见表1－3)。如同时使用几种燃料，则主要燃料应放在前面。对于汽水(热水、开水)两用或三用锅炉，似锅炉主要功能来编制产品型号，铭牌上用中文说明。参数系列第十二章锅炉房设计及汽水系统设计原则和方法锅炉房设计的一般原则符合有关基本建设的方针政策、能源政策；遵守《锅炉房设计规范》，有关法规和标准。如《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《热水锅炉安全技术监察规程》、《工业锅炉水质标准》、《建筑设计防火规范》、《锅炉大气污染物排放标准》和《工业企业设计卫生标准》等。根据城市或单位的总体规划，对锅炉房进行设计。锅炉房设计程序和方法锅炉房的整体设计，包括工艺设计、建筑设计、结构设计、水、暖、电、自动控制及仪表设计，本专业所从事的设计工作是锅炉房的工艺设计。锅炉房的工艺设计，可按初步设计、技术设计和施工设计三个阶段进行。现在一般趋向于按初步设计和施工图设计两个阶段进行。锅炉房容量及锅炉选择一、锅炉房容量的确定1．锅炉房最大热负荷的确定式中：——分别为生产工艺、采暖、通风、生活用热负荷，t/h；K——供热管网热损失及锅炉自用汽的利用系数，K=1.1~1.2，取1.05；K1——生产工艺用热负荷的利用系数，一般取K1=0.7~0.9；K2,K3——为采暖、通风用热负荷的利用系数，取K2=1.0,K3=0.7~1.0；K4——日常生活用热负荷的利用系数，取K4=0.5。2.锅炉房平均热负荷的确定t/h其中：采暖（通风）平均热负荷的确定： t/h3．锅炉全年热负荷的确定 式中：——分别为一年生产工艺、采暖、通风、生活用热小时数。其中采暖热负荷：MW二、供热介质和参数的选择蒸汽、热水参数满足用户用热参数和合理用热的要求，但不宜使锅炉的额定出口压力和温度与用户使用的压力火热温度相差过大。三、锅炉型号和台数（备用、平均热负荷）1．锅炉型号1）根据热用户的要求及特点确定锅炉型号首先满足供热负荷的需要，选用介质、参数及供热管线的介质压力及温降的考虑。2）同一锅炉房内尽可能采用系统类型、容量的锅炉，以利于设计、施工、安装和运行管理（热用户的特殊要求除外）。3）对专供采暖的锅炉房宜选用热水锅炉。2．燃烧设备1）就近取材，保护环境2）

高效、清洁燃烧设备3）能适应热负荷变化，自动化程度高、电耗金属耗量低的设备3．经济性问题1）

选用燃烧效率高和热效率高的锅炉2）

选用投资和运行管理费用低的锅炉3）

选用热负荷调节方便的锅炉4．锅炉台数1）

锅炉房锅炉总台数的确定，应按所有锅炉在额定蒸发量运行工作时，能满足最大热负荷为原则来考虑；2）同一锅炉房，新建时不宜超过五台，改扩建不宜超过七台；3）当热负荷一年中变化较大时，主要以调整运行锅炉台数的方法来适应负荷变化，从而使运行的锅炉接近额定蒸发量下工作。5．热备用第三节锅炉房的布置一、锅炉房的区域布置1．锅炉房位置力求布置在供热比较集中的地区；2．锅炉房位置力求布置在便于燃料的储运和灰渣的排放的地区3．应有利于环境保护，应有利于自然通风和采光；4．应符合《工业企业设计卫生标准》，建筑设计防火规范等5．锅炉房的位置应根据远期规划，在扩建端宜留有余地；6．区域锅炉房位置的选择，除应符合上述规定外，尚应根据区域的供热规划，城市发展规划以及交通和环保等因素确定。二、锅炉房的建筑形式1．锅炉房的建筑布置应符合锅炉房工艺布置的要求，同时应照顾到土建工程中通用的模数；2．锅炉房应根据锅炉的容量，类型，燃烧和除灰渣方式来决定采用单层或多层布置。①小容量和组装的燃煤锅炉以及燃油，燃气锅炉宜采用单层布置；②蒸发量较大，采用机械化运煤、除渣的散装燃煤锅炉宜采用双层布置。3．锅炉房建筑要求①

屋顶结构的荷重<0.9kPa，以整片为宜；②

为了保证锅炉房工作人员的出入，或当紧急状况时，便于迅速离开现场，锅炉房的各层出入口不应少于2个，楼层上的出入口，应有通向地面的安全梯。③

锅炉房通向室外的门应向外开启，锅炉房内工作间或生活间直接通向锅炉间的门应向锅炉间内开启。4.平面布置和结构设计应考虑扩建的可能性。其附属间应布置在固定端，取样分析、锅内加药装置一般应布置在固定端，上煤栈桥应布置在固定端，检修设备吊装孔应开设在锅炉房大门附近。5.锅炉房地平标高（室内）至少比室外地平高出150mm；烟囱中心距锅炉房后墙中心线一般不小于10m；若无引风机、除尘器可为6~8m。三、锅炉房工艺布置1．锅炉布置基本尺寸要求1）炉前①

蒸汽锅炉1~4t/h、热水锅炉0.7~2.8MW不宜小于3.0m;②

蒸汽锅炉6~20t/h、热水锅炉4.2~14MW不宜小于4.0m;③

蒸汽锅炉35~65t/h，热水锅炉29~58MW不宜小于5.0m；④

当需在炉前更换锅管时，炉前净距应能满足操作要求。对6~65t/h的蒸汽锅炉，4.2~58MW的热水锅炉，当炉前设置仪表控制室时，锅炉前端至仪表控制室的净距可为3m。2）炉间——锅炉侧面和后面的通道净距：蒸汽锅炉1~4t/h，热水锅炉0.7~2.8MW不宜小于0.8m;蒸汽锅炉6~20t/h，热水锅炉4.2~14MW不宜小于1.5m;蒸汽锅炉35~65t/h、热水锅炉29~58MW不宜小于1.8m。3）操作地点和通道的净空高度不应小于2m，并应满足起吊设备操作高度的要求。在锅筒，省煤器及其它发热部位的上方，当不需操作和通行时，其净空高度可缩小为0.7m。2．辅助设备的布置1）

送风机、引风机和水泵等设备2）机械过滤器、离子交换器、连排扩容器、除氧水箱等大设备3）分汽缸、水箱等3．油、气、煤粉等室燃炉均应设置有利于泄压位置的防暴门4．平台、楼梯第四节协作关系1.土建2.给排水3.电气及自控4.其他第五节蒸汽锅炉房的汽水系统汽水系统一般由给水、蒸汽和排污三个系统。（回顾热力系统图）一、热力系统图锅炉房的热力系统图是按锅炉房内的汽水系统实有设备绘制的，作为锅炉房内设备和管道布置的依据，也是锅炉房设计、施工与运行的重要文件之一。1）应保证系统运行的安全可靠、调度灵活及局部设备在锅炉运行下检修的可行性；2）应考虑到热力设备投资与运行的经济性二、给水系统（给水=凝结水+补给水）给水系统包括：给水箱、给水泵、给水管道、凝结水箱和凝结水泵及阀门等1．给水管道给水泵进水管：由给水箱或除氧水箱到给水泵的一段管道锅炉给水管：由给水泵到锅炉的一段管道这两段管道组成给水管道。1）给水管道一般分为：单母管和双母管系统（1）单母管系统——适用于一般供热锅炉房的给水系统（2）双母管系统——适用于常年不能间断供热的锅炉房给水系统2）给水管道布置安装时，应有一定的坡度(0.003)，坡度方向与水流方向相反。最高处装排气阀，最低处装排水阀。3）在锅炉的每一个进水口上，都应装置截止阀和止回阀。省煤器进口应设置安全阀、出口处需设放气阀。4）每台锅炉给水管上应装调节阀，手动调节阀应设置于便于操作处5）在给水泵的出口管至止回阀之间，应设置再循环管，以保证离心式给水泵在锅炉低负荷运行时有足够的水量通过水泵6）给水管道的直径由管内的推荐流速决定。2.给水泵常用的有：电动(离心式)给水泵、汽动(往复式)给水泵、蒸汽注水器等1）在母管制给水系统中，采用两台给水泵时，每台泵的流量应满足所有运行锅炉的额定蒸发量所需的给水量的110%2）采用三台或三台以上的给水泵时：(1)

其中一台本停运时，其余两台并联运行的给水泵应满足所有运行锅炉额定蒸发量所需给水量的110%；(2)

汽动给水泵其流量应满足所有运行锅炉额定蒸发量所需给水量的20~40%，作为电动给水泵的备用泵；3）给水泵的扬程应根据锅筒安全阀开启压力、省煤器、给水系统压力降、水位差及一定富裕量来确定。3．凝结水泵和软水泵和中间水泵1）凝结水泵一般一开一备，每台泵总流量不应小于每小时回水量的1.2倍；2）当凝结水和软化水混合输送时，总流量应满足所有运行锅炉的额定蒸发量所需的给水量的10%；3）软水泵一开一备，软水泵总流量应满足锅炉房所需软水量的要求。4）凝结水泵的扬程应按凝结水泵的压力损失、泵站至凝结水箱的提升高度和凝结水箱的压力进行计算。4．给水箱和凝结水箱1）给水箱或除氧水箱一般设一个，给水箱所需有效容量一般为锅炉房所有运行锅炉额定蒸发量时所需20~60min的给水量；2）凝结水箱宜选用一个，总有效容量一般为20~40min的凝结水回收量；3）软水箱的总有效容量应根据软水设备的设计和运行方式来确定，当设有再生备用软化设备时，软化水箱的总有效容量宜为30~60min的软化水消耗量。4）锅炉房的水箱应注意防腐，水温大于50℃时，需保温，保温层外表温度不大于40~50℃。5.给水箱的高度确定给水箱高度时，应使给水泵有一定的灌注头（水箱最低液面与给水泵中心线的高差）。给水泵的灌注头不应小于给水泵进水口处水的气话压力和给水箱的工作压力之差、给水泵的汽蚀余量、给水泵进水管的压力损失和采用3~5kPa的富余量总和。三、蒸汽系统主蒸汽管：由锅筒——分汽缸———用户副蒸汽管：用于锅炉本身吹灰、汽动泵、除氧器。蒸汽系统包括：蒸汽管道（主、副）、阀门（截止阀、调节阀、安全阀）、分汽缸和疏水器等1．为了安全，在锅炉主蒸汽管上均应安装两个阀门2．

锅炉房内连接相同参数锅炉的蒸汽管，宜采用单母管，对常年不间断供热的锅炉房，宜采用双母管3．在蒸汽管道的最高点处需装放空气阀，在低处应装疏水器或放水阀；4．分汽缸的设置应按用汽需要和管理方便的原则进行5.分汽缸可根据蒸汽压力、流量、连接管的直径及数量等要求进行设计四、排污系统连续排污和定期排污。1．定期排污是周期性的，排污时间短，故利用余热价值较小，一般是将它引入排污降温池中与冷水混合后再排入下水道。锅炉下集箱设置定期排污管道及排污阀门，阀门应串联装设两只（闸阀、截止阀），其中一只作为开关阀(全开或全关)，另一只作为调节阀。2．连续排污水的热量，应尽量予以利用,在锅炉出口处的连续排污管上，应装设节流阀。在锅炉出口和连续排污扩容器进口处，应各设一个切断阀。连续排污扩容器应装安全阀。2～4台锅炉宜合设一台连续排污扩容器。第六节热水锅炉房的热力系统回顾热力系统图一、循环系统1、主循环量（选流速计算管径）2、分集水器的选择3、循环水泵1）循环水泵的流量应按锅炉进出水温度差，各热用户的耗热量和管网损失等因素确定。2）扬程:≥锅炉房内部压力降（10~15mH2O）+热用户（30~50kPa）+管网压力损失3）循环水泵不应小于两台，其中一台运行时，其余水泵的总流量应满足最大循环水量的要求。4）并联运行的循环水泵，应选择特性曲线比较平缓的泵性，而且宜相同或近似。二、补水系统1）正常补水量宜为系统水容量的1%。2）补水泵的流量：宜为正常补给水量的4~5倍，一般热水系统实际水容量的4%~5%计算3）补水泵的扬程：（系统静水压线）系统最高点压力+30~50kPa。4）补水泵不宜少于2台、其中一台备用。三、恒压装置氮气、蒸汽加压膨胀水箱，补给水泵、高位膨胀水箱、补给水箱（运行时）、锅炉自生蒸汽定压。采用补给水泵作恒压装置时，当引入锅炉房的给水压力高于热水系统静压线，在循环水泵停止运行时，宜用给水保持静压；间歇补水时，补给水泵启动时的补水点压力必须保证系统不发生汽化；由于系统不具备吸收水容积膨胀的能力，系统中应设泄压装置。四、排污系统定期排污：排污阀锅炉的入水口：止回阀、闸阀水泵出口：止回阀五、换热站的热力系统换热器：民用板式；工业用管壳式一、循环系统二、补水系统三、定压系统第七节锅炉房布置举例第四章燃烧设备层燃炉：固体燃料被层铺在炉排上进行层状燃烧的炉子。固定炉排（G），链条炉（L），往复炉（F），震动（Z），下饲炉（A）室燃炉：燃料呈雾状细颗粒随空气喷入炉内呈悬浮状燃烧的炉子。煤粉炉（S），Y，Q沸腾炉（F）--劣质煤（循环流化床、鼓泡床）1.燃料的燃烧过程（1）煤的燃烧过程燃烧的准备阶段燃料的燃烧阶段燃尽阶段三个阶段虽有先有后，但不是截然分开的。根据燃煤的特性、燃烧方式及燃烧设备的不同，燃烧的各个阶段常互相影响和互相重叠交叉进行。（2）液体燃料和气体燃料的燃烧过程油滴的燃烧过程：蒸发、扩散、燃烧。燃油在炉膛内燃烧的过程：油的雾化过程油滴的蒸发和热分解过程油气与空气混合过程可燃气体混合物的着火与燃烧过程气体燃料的燃烧非常容易、简单，只有与空气和混合和燃烧两个过程。（3）燃烧设备的分类燃烧设备一般按燃料在炉内燃烧方式的不同，分为层燃炉、悬燃炉和沸腾炉三类。层燃炉燃料在炉排上铺成层状进行燃烧的锅炉。层燃炉在供热锅炉中用得最为广泛。常用的层燃炉有火上加煤的固定炉排炉、火前给煤的链条炉排炉、往复推动炉排炉及振动炉排炉等。悬燃炉燃料在燃烧空间内呈悬浮状态进行燃烧的锅炉，又称室燃炉。悬燃炉有燃用煤粉的煤粉炉，燃用液体燃料的燃油炉和燃用气体燃料的燃气炉。沸腾炉一定粒径的煤在燃烧室内被自下而上送入的空气流托起，并上下翻滚进行燃烧。2.燃料完全燃烧的必备条件保持一定的高温环境；供给足够而适度的空气量，并确保燃料与空气有良好的接触和充分混合的氛围；燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。2.炉膛炉膛又称燃烧室，它是供燃料燃烧的场所。层燃炉的炉膛由炉墙、炉拱及炉排组成；悬燃炉的炉膛是一个由炉墙围起来供燃料燃烧的立体空间；而沸腾炉的炉膛则是由炉墙和布风装置构成的燃烧空间。（1）炉膛容积热强度炉膛容积热强度是指单位炉膛容积、单位时间内燃料燃烧所放出的热量。即：（2）炉排面积热强度炉排面积热强度是指单位炉排面积上、在单位时间内燃料燃烧所放出的热量。即：燃料在炉膛内燃烧的强烈程度通常采用炉膛容积热强度和炉排面积热强度来表示，这是锅炉设计与运行的重要热力特性参数。3.手烧炉手烧炉是最简单的一种层燃炉。它的加煤、拨火和除灰渣等操作均由人工完成。因此，炉膛的深度和宽度都受到操作的限制，不能太大，锅炉的容量则均在1t/h以下。锅炉在生火点燃燃料后，新燃料由人力经炉门铺撒在炉排上燃烧。燃烧所需的空气经灰坑穿过炉排进入炉内。燃尽的大块灰渣定期由炉门钩出，而较细的漏煤和灰渣落入灰坑，再从灰门扒出。手烧炉具有“双面引火”的着火条件，使得其煤种适应性广，可以燃用各种固体燃料。炉排常用铸铁制造，有板状炉排和条状炉排两种。为了改善手烧炉得燃烧，克服冒黑烟得缺点，在对手烧炉技术的改造中，发展形成了具有双层炉排的燃烧设备。双层炉排炉的煤层阻力较大，一般需要引风机来增强炉内的烟气流通。如果采用自然通风，则要求减小炉排面积热负荷和增加烟囱高度。链条炉排炉链条炉排炉是一种结构比较完善的机械化层燃炉。它是靠移动的链条炉排来完成连续给煤和出灰的燃烧设备，简称链条炉。目前国内生产的工业锅炉中，链条炉的最大容量可达65t/h。（1）链条炉的结构链条炉主要由主动链轮、链条炉排、煤斗、煤闸门、前后拱、防焦箱、分区送风仓、老鹰铁、落渣口、灰斗等部分组成。（2）链条炉排的种类和结构工业锅炉常用的链条炉排有：鳞片式、链带式和横梁式。链带式炉排（也称轻型炉排）一般只用在10t/h以下的锅炉中；鳞片式炉排用在容量较大的10～35t/h锅炉中；横梁式炉排常用在大型锅炉中。为了确保链条炉安全、经济的运行，无论哪一种形式的链条炉排，都还应有以下装置：挡渣设备、炉排密封装置。（3）链条炉的燃烧过程链条炉中煤的燃烧过程是沿着炉排长度由前往后分阶段进行的。链条炉属于“单面引火”，着火条件较差。燃煤随着炉排一同移动，整个燃烧过程燃煤没有扰动。因此，链条炉对燃煤是有选择的，对煤质的变化较为敏感，直接影响锅炉的运行和出力。链条炉

1．链条炉的构造炉排炉排重力煤斗运动炉排的有效长度冷却煤闸门送风除渣板（老鹰铁）升降控制渣斗燃烧1）链条炉排有效长度：煤闸门到除渣板的炉排长度，实际参与燃烧的炉排有效面积的深度。2）防焦箱：纵向安装在炉膛两侧，一般嵌入炉墙，一般贴近运动着的炉排，主要作用有：保护炉墙防止侧墙粘渣结瘤，确保炉排上煤的横向均布2.链条炉排结构1）炉排通风截面比：炉排通风孔隙总截面积与炉排有效面积的百分比。2）结构型式

鳞片式：p58链带式：p593.链条炉燃烧层结构及其特性(1)煤在链条炉排层面上，燃料燃烧层的各个燃烧阶段分界面与炉排面有一定的倾斜角。(2)煤在排层面上的燃烧过程分四个燃烧区段：Ⅰ—新煤预热、干燥区(距煤闸门200~300mm范围内)；Ⅱ—挥发份逸出着火、焦炭形成区；Ⅲ—焦炭燃烧区：Ⅲa—焦炭氧化燃烧区；Ⅲb—焦炭燃烧还原区；Ⅳ—灰渣形成、余燃、冷却区（在挡渣器尖端之前400~500mm范围内）。(3)新煤进入炉内呈“单向引火”，燃用低挥发份的煤，必须借助于炉拱加强着火，其煤种适应能力差。单面引火：双面引火：机械化操作：(4)机械化连续上煤，克服了手烧炉间断上煤的周期性；(5)沿炉排有效长度方向的上方空间气体成分变化情况（呈不均匀的变化）。4.链条炉燃烧改善措施：1）分段送风：a-b—曲线为统仓送风时炉内空气量分布情况；c-d—曲线为链条炉燃烧理论空气量分布情况；1-4为链条炉分段送风后各个燃烧区段实际空气量分布情况。褐煤烟煤无烟煤h11400～2200mm1600～2600mm1600～2600mmα1(0.3～0.4)l(0.1～0.2)l(0.1～0.25)lh2800～1100mm800～1100mm900～1300mmα2(0.25～0.35)l(0.25～0.35)l(0.6～0.7)lh400～550mm400～550mm400～550mmα12°～18°12°～18°8°～10°注：链条炉燃用高挥发份优质烟煤时，一般采用开式炉膛。(2)链条炉炉拱的作用链条炉前拱（点火拱）主要将炉内火焰和高温烟气的辐射热聚集于炉排前端的新煤区，加速新煤着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火形成的完成；并和后拱形成喉口，加速炉内高温烟气的扰动。链条炉后拱主要利用炉膛负压，有效地将炉排后端上方空间的高温烟气流和过量空气流导向燃烧中心，在喉口形成高速旋涡流，将烟气中灼热的焦炭粒子抛撒到新煤层面上，形成“火雨”加速新煤的引燃；同时，使烟气中的焦炭粒子和CO延长了在炉内的燃烧时间，与过量氧充分混合完全燃烧。(3)炉拱设置原则对劣质烟煤：低而长的后拱和高的前拱相结合对难着火的无烟煤：同上，且是唯一选择对挥发分高，热量高的烟煤和部分褐煤：采用短而较高的前拱对于难燃煤（无烟煤、贫煤、发热量低的劣质煤）：除设置前拱外，还需采用低而长的后拱3）增设二次风：作用:链条炉二次风(热空气、蒸汽)一般布置在前、后拱喉口部位向下倾斜5~10°（严禁二次风在有效射程内直接吹射到煤的燃烧层面上），主要用来加速炉内高温烟气的扰动：使烟气中的焦炭粒子和CO延长了在炉内的燃烧时间，与过量氧充分混合完全燃烧降低、提高；调节控制炉内高温烟气流动力场，改善炉膛充满度，防止水冷壁局部结渣及局部烟气短路，造成升高，增大。①当燃用高挥发份优质烟煤时，二次风一般布置在前拱，除加速炉内高温烟气的扰动外，还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向燃烧中心，防止前拱区的新煤提前着火、引燃；②当燃用低挥发份优质烟煤时，二次风一般布置在后拱，除加速炉内高温烟气的扰动外，还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向前拱区，加速新煤着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火。二次风的风压一般为2000～4000Pa；二次风的风量及风速：褐煤烟煤无烟煤占总给风量（％）875出口风速（m/s）6560～6550～60二次风的布置方法和原则:前墙布置——产生旋转四角切园5．链条炉的运行(1)煤的粒度：堆积，通风阻力(2)煤的粘结性：通风(3)水分：与着火燃尽的关系(4)灰分：灰熔点2）链条炉的燃烧调节出力主要取决于燃料层厚度、送风量和炉排速度。(1)燃料层厚度的调节：100～150mm(2)给料速度(3)送风量调节：对适应负荷的变动最为灵敏当锅炉负荷变化时，总是先调节送风量，随即调节炉排速度与之配合5、抛煤机炉将抛煤机和翻转炉排或链条炉排配合起来使用的燃烧设备称为抛煤机炉。配备翻转炉排的抛煤机主要用6～10t/h锅炉，这类锅炉50年代在我国使用的很多，现在已逐步被淘汰。抛煤机按抛煤方式可分为：机械抛煤、风力抛煤、风力机械抛煤。机械抛煤机是利用旋转的叶轮将煤抛撒到炉膛中；风力抛煤机是利用空气流（风力）将煤吹撒到炉膛中；而风力机械抛煤机是通过机械抛撒和风力吹撒结合在一起将煤抛进炉膛内。风力抛煤机由电动机通过减速机构驱动，通过偏心轮、曲柄连杆机构和摇杆使给煤板做往复运动，从而把从煤斗下来的煤推给转子，经转动的钢制叶片抛出。抛煤机链条炉1.抛煤机链条炉的结构及工作原理抛煤机链条炉是由炉子前墙布置2~3台机械、风力抛煤机，将煤自前而后地均匀抛撒在倒转链条炉排上燃烧2.抛煤机链条炉的燃烧过程及其特点煤的颗粒大小经抛煤机抛撒，基本上沿炉膛深度上方空间筛分均匀，落到火床上与燃烧层中的焦炭颗粒大小基本相同。连续抛落的新煤颗粒总是均匀复盖在炽热的焦炭燃烧层上，呈“双向引火”着火条件优越，煤种适应性广；燃烧强烈，炉子热惯性小，负荷调节灵敏度高，不易结渣在炉排与炽热的焦炭燃烧层之间有120~150mm的灰渣层，炉排的冷却度较好，提高了炉排热强度。煤的燃烧层呈簿煤层的燃烧特点，火床上方空间的气体成分变化情况比链条炉均匀,故抛煤机链条炉的分段送风，相对比链条炉分段送风分的段数少一些。3.抛煤机链条炉的炉膛结构及其二次风（1）由于抛煤机链条炉的着火条件优越，及其火床上方空间的气体成分变化情况比较均匀，一般采用无拱的开式炉膛；由于抛煤机使烟气中飞灰较大，为此，抛煤机链条炉的炉膛比链条炉炉膛高一些。（2）抛煤机链条炉的二次风，一般布置在抛煤机上方和后墙水冷壁下方：布置在抛煤机上方的二次风略向下倾斜一些，原则上二次风的有效射程不干扰抛煤行程为上；主要将由抛煤机抛出的(0~1mm)细小煤屑压回火床上燃烧，以此减少飞灰损失；在后墙水冷壁下方布置的二次风略向上倾斜一些，主要防止由抛煤机抛出的大颗粒的煤(~30mm)抛落时，会对后墙下部水冷壁管和后墙等造成磨损或砸坏事故。6.往复推动炉排炉往复推动炉排炉是利用炉排的往复运动来实现机械给煤、排渣的燃烧设备。按炉排布置可分为倾斜式往复推动炉排炉和水平往复推动炉排炉。倾斜式往复推动炉排炉的整个炉排由相间布置的固定和可动炉排片组成。其缺点是炉体较高，增加了锅炉房的高度。水平往复推动炉排的结构与倾斜式的相同。但其框架是水平的，炉排片略往上翘。往复推动炉排炉的燃烧特性基本上和链条炉相同，即着火性能差，炉内应配置拱和二次风。煤在炉排上的燃烧过程也是沿长度分布的。因此，炉排也才采用分区送风。往复推动炉排炉还具有结构简单、制造方便、金属耗量小、耗电量少及消烟除尘效果较好等优点。其最大的缺点是炉排冷却性能较差，主燃烧区炉排因温度高容易烧坏，水平往复炉排炉尤应注意。因此，往复推动炉排炉不宜燃用优质煤。目前我国生产的往复推动炉排炉容量躲在6t/h以下。7．煤粉炉煤粉炉是将煤在磨煤机中制成煤粉，然后用空气将煤粉喷入炉膛内，呈悬浮状态燃烧的燃烧设备。煤粉炉能适应多种煤质，并且燃烧也较完全，锅炉热效率达90％以上，我国电站锅炉几乎都采用这种燃烧方式。但这种锅炉需要配备一套复杂的制粉系统，运行耗电较大。此外，煤粉燃烧不稳定，排烟的粉尘浓度大，污染严重。使得煤粉炉的应用受到一定限制。煤粉炉除炉膛外，主要包括磨煤机、喷燃器两大部分。炉膛一般工业锅炉采用固态排渣的煤粉炉。其炉膛结构很简单，炉墙内壁四周布满水冷壁。下部是由前、后墙水冷壁管倾斜形成一个锥形的渣斗。煤粉燃烧后分离下来的高温炉渣冷却后从渣斗排出。炉膛后墙的上方为炉膛出口，燃烧后的高温烟气通过防渣管由此流出炉膛。磨煤机磨煤机是将煤块粉碎而获得煤粉的设备。目前在小型工业锅炉中常用的是风扇式和锤击式高速磨煤机。燃烧器燃烧器是煤粉炉的重要部件。燃烧工况组织的如何，首先取决于燃烧器及其布置。燃烧器的作用是将煤粉和空气喷入炉膛中燃烧。在小型煤粉炉中常采用蜗壳旋流煤粉燃烧器或轴向可调叶片式旋流燃烧器。8．沸腾炉在层燃炉中，煤铺在炉排上，一定流速的空气穿过煤层同煤一起进行燃烧。由于风速较小，煤层固定在炉排上不动，这种燃烧称为“固定床”燃烧。当通过煤层的风速达到一定程度，空气流向上的吹力超过煤粒的重力，煤粒就被吹起，进行漂浮运动，于是煤层体积逐渐增大。随着煤层内煤粒之间空隙的增大，煤层内的风速相对减小。当风速向上的吹力等于煤粒重力时，煤粒即被托住，在浮动的煤层中不停地翻动。燃料在这种情况下的燃烧称为沸腾燃烧，其燃烧设备称为沸腾炉。在化工行业中，将固体粒子和空气接触而具有类似流体一样的流动性的状态，称为流化态，简称流化。将这一概念运用到锅炉上，沸腾炉又称作流化床炉。沸腾炉分为采用固定炉排的全沸腾炉和采用链条炉排的半沸腾炉。目前锅内采用的是全沸腾炉，半沸腾炉已不再生产。沸腾炉主要由给煤装置、布风装置、埋管受热面、灰渣溢流口及炉膛几部分组成。沸腾炉结构简单，煤种适应范围广，可燃用劣质煤。还可在炉内加入石灰石等脱硫剂，降低烟气中SO2的含量，利于环保。但沸腾炉由于电耗高、飞灰多，且飞灰中的可燃物含量一般较高，使得该炉型热效率不高。9燃油、燃气锅炉燃油锅炉燃用液体燃料，燃气锅炉燃用气体燃料。这两种锅炉所用燃料均由燃烧器喷入炉膛内燃烧，并且燃料燃烧后不产生灰渣。因此，不需像燃煤锅炉那样设置复杂庞大的破碎、输送燃煤设施和燃烧及除尘设备。燃油、燃气锅炉结构紧凑、体积小、重量轻、占地面积小。这些都迎合了目前国内节省用地和能源、减少建设投资和环保的需要。对环保要求高，禁止使用燃煤锅炉的城市，民用建筑采暖应用燃油、燃气锅炉非常普遍。（1）燃油锅炉燃油的燃烧是在气态下进行的。燃油在炉内受热首先气化为油气，尔后遇氧开始着火燃烧。为了强化燃油的气化过程，常将燃油雾化成雾状油滴喷入炉膛。油雾与空气充分混合后，在炉膛中呈悬浮状燃烧。燃油雾化装置称为油喷嘴。油燃烧得是否完全，主要取决于油雾化质量，燃油雾化得越好，即油滴越小，则油和空气混合得越好，燃烧越完全。燃油雾化得质量与油喷嘴的结构和燃油的粒度有关。影响燃油完全燃烧的另一个因素是供给的空气量及空气和燃油的混合程度。燃烧器是燃油锅炉的关键设备。主要由油喷嘴和调风器两部分组成。油喷嘴常用的油喷嘴有机械雾化喷嘴、蒸汽雾化喷嘴和低压空气雾化喷嘴。调风器调风器不仅起供给空气的作用，还能形成有利的气流条件，使油雾与空气充分地混合，着火及时、火焰稳定、燃烧完全。调风器按出口气流流动地方式分为平流式和旋流式两种。（2）燃气锅炉气体燃料是一种比较清洁的燃料，主要有城市燃气、天然气。它的灰分、含硫量和含氮量比煤及燃油要低很多。其燃烧所产生的烟气含尘量极少，烟气中SOX量可忽略不计，燃烧中转化的NOX也很少，为环保提供了十分有利的条件。随着国家对环境保护要求的提高，以及气体燃料的开发和利用，燃气锅炉的使用将会日益增多。（3）燃油、燃气锅炉的安全与防爆燃油经雾化产生的油雾以及燃气与空气混合达到一定浓度，均能形成易燃易爆性混合气体。因此，燃油、燃气锅炉的安全与防爆问题要引起足够的重视。燃油、燃气锅炉设有点火程序控制、熄火保护、燃烧自动调节等装置，可防止事故发生。另外，为了减轻炉膛和烟道发生爆炸的破坏程度，应在炉膛和烟道的适当位置设置防爆门。供热锅炉锅炉的发展（图5-1）锅炉沿着两个方向发展：a)

在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列；其特点是高温烟气在火筒或烟筒内流动放热，低温工质——水则在火筒或烟管外侧吸热、升温和汽化。b)

在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列。——锅炉发展的一大飞跃；其特点是：烟气在管外流动放热，水在管内流动吸热、汽化。（大容量、高参数）第三节蒸汽锅炉按烟气与受热面的相对位置，分烟管锅炉、烟水管组合锅炉和水管锅炉。烟管锅炉烟管锅炉：立式、卧式立式：立式套筒锅炉、立式烟管锅炉。特点：锅筒垂直于地面设置，又称立式锅壳锅炉。这种内燃式锅炉的炉膛容积小、热效率低、金属耗电量大。但因其结构简单、占地面积小、安装和移动方便及操作简单，在临时工地、小型建筑、生活和供暖用热不多且蒸汽压力较低的场合还有所应用。卧式：分炉子置于锅筒外的外燃式和置于锅筒内的内燃式。特点：锅筒垂直于地面设置，又称立式锅壳锅炉。这种内燃式锅炉的炉膛容积小、热效率低、金属耗电量大。但因其结构简单、占地面积小、安装和移动方便及操作简单，在临时工地、小型建筑、生活和供暖用热不多且蒸汽压力较低的场合还有所应用。烟水管锅炉卧式烟水管锅炉是水管与烟管组合在一起的卧式外燃锅炉。（增加水冷壁、下降管、后棚管）此种锅炉的容量为0.5～6t/h，工作压力小于1.25MPa。锅炉的炉排多为链条炉排、往复推动炉排，也可以采用其他形式的炉排。三．水管锅炉水管锅炉由于在结构上没有特大直径的锅筒，富有弹性的弯水管代替了直的烟管，不但节省金属，也为提高锅炉容量和蒸汽参数创造了条件。并且在布置上烟气在管外做横向流动，较纵向冲刷换热增强了传热效果，使锅炉的蒸发量和效率明显地提高。由水管构成的受热面布置简便、水循环合理，可以有效的根据燃料特性组织炉内的燃烧，提高了锅炉对燃料的适应性。因此，水管锅炉得到迅速的发展和广泛的应用。水管锅炉形式很多，按锅筒数目分为单锅筒、双锅筒。工业锅炉多采用双锅筒水管锅炉，也有采用单锅筒的，但其对流管束布置困难，安装与检修也不方便。按锅筒放置的方式，锅炉可分为纵置式和横置式锅炉、立置式。常见的分类有：自然立置式强制水管横置式单锅筒纵置式D双锅筒上长O上短目前锅内常用的典型水管锅炉有：1）双锅筒横置式水管锅炉这种锅炉的两个锅筒横置于炉膛后部，或上锅筒在炉膛中间，下锅筒在炉膛后部。多数为容量大于6t/h的锅炉所采用。2)双锅筒纵置式水管锅炉(看图5-12)根据与炉膛布置的相对位置不同，这种锅炉可分为“D”型和“O”型两种结构。3)单锅筒纵置式水管锅炉‰第四节热水锅炉国家规定：“民用建筑的集中采暖应采用热水作为热煤”。热水锅炉与蒸汽锅炉相比具有如下特点：（1）结构简单、耗钢量小（2）对水质要求较低，但必须除氧（3）安全可靠性耗，操作简便（4）热水锅炉的循环水量大（5）热水锅炉不允许发生汽化分类：1.结构形式：烟管、水管、烟水管2.热水温度：高温水、低温水（不高于95℃）3.热水在锅内的流动方式：强制循环和自然循环一、强制循环其实水在锅炉内并非循环流动，而是作一次性通过的强制流动。只有在整个供热系统内、热水才是强制循环流动的。二、自然循环自然循环锅炉流动压头小，设计是要特别注意水循环的可靠性。三.半自然循环辐射受热面为自然循环，对流受热面则采用强制流动。可有效的防止局部管段发生过冷沸腾，其停电保护能力也得到了一定的增强。第五节余热锅炉（HRSG）余热锅炉，一般由省煤器、蒸发器和蒸汽过热器几部分组成，除有特殊要求废热锅炉一般都不配置燃烧器。余热锅炉分为自然循环式和强制循环式。强制循环余热锅炉从燃气轮机出口的烟气，经烟道到余热锅炉入口，烟气自下而上流动，流经过热器、两组蒸发器和省煤器，最后排入烟囱。排烟温度约为150－180℃，烟气温度从540℃降到排烟温度，所放出的热量用来使水变成蒸汽。进入余热锅炉的给水，其温度约为105℃左右，先进入上部的省煤器，水在省煤器内吸收热量使水温上升，水温升到略低于汽包压力下的饱和温度，就离开省煤器进入汽包。进入汽包的水与汽包内的饱和水混合后，沿汽包下方的下降管到循环泵，水在循环泵中压力升高，分别进入两组蒸发器，在蒸发器内的水吸热开始产汽，通常是只有一部份水变成汽，所以在蒸发器管内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入汽包上部。在汽包内装有汽水分离设备，可以把汽和水分开，水落到汽包内水空间，而蒸汽从汽包顶部出来到过热器。在过热器内吸收热量，使饱和蒸汽变成过热蒸汽。根据产汽过程有三个阶段，对应的应该要有三个受热面，即省煤器、蒸发器和过热器。如果不需要过热蒸汽，只需要饱和蒸汽，可以不装过热器。自然循环余热锅炉，全部受热面组件的管子是垂直的。给水进入省煤器吸热后，进入汽包。汽包有下降管与蒸发部的下联箱相连，下降管位于烟道外面，不吸收烟气的热量。汽包还与蒸发器的上联箱相连。直立管簇吸收烟气的热量。当水吸收烟气热量就有部份水变成蒸汽，由于蒸汽的密度比水的密度要小得多，所以直立管内汽和水混合物的平均密度要小于下降管中水的密度，两者密度差形成了水的循环。也就是说：不吸热的下降管内的水比较重，向下流动。直立管内的汽水混合物向上流动，形成连续产汽过程。此时进入蒸发器的水不是靠循环泵的动力，而是靠流体的密度差而流动，这种余热锅炉称为“自然循环余热锅炉”。其特点是：省去循环泵，使运行和维修简单。但各受热面是沿水平方向布置，占地面积大，在排烟处所需烟囱的高度要高。自然循环余热锅炉第六节辅助受热面一、蒸汽过热器作用：把饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽的装置。类型：根据布置位置和传热方式，可分为对流式、半辐射式和辐射式三种。供热锅炉均为对流式过热器。按对流式蒸汽过热器按蛇形管的放置形式可分为立式和卧式。国内目前以采用立式放置的居多。按管子的排列方式：顺列、错列按蒸汽与烟气的流动方向：顺流、逆流、和混合流。一般采用混合流。供热锅炉的过热器一般布置在烟温为850~950℃的烟道中。有时，也将过热器分成两级、中间设置集箱，并将蒸汽左右交叉混合，以减少烟道宽度方向温度偏差的影响。二、省煤器作用：给水的预热设备。装置在锅炉的尾部烟道。对于供热锅炉，一般用铸铁省煤器。分类：按制造材料不同，可分为铸铁省煤器和钢管省煤器按水被预热的程度，则又可分为沸腾式和非沸腾式铸铁省煤器的构造：看图5-24、图5-26特点：只能用作非沸腾式省煤器。管壁厚、体积和重量较大，鳍片间毛糙容易积灰、堵灰。但是他对管内水中溶解氧和管外烟气中的硫氧化物等腐蚀性气体有较好的抗蚀能力，对高速灰粒由=有较强的耐磨性能。三、空气预热器作用：预热空气。装置在锅炉的尾部烟道分类：按传热方式分为：导热式和再生式导热式又分为板式和管式。供热锅炉大多采用管式。还可分为立式和卧式。四、尾部受热面烟气侧的腐蚀低温腐蚀：水蒸气在受热面上冷凝引起氧腐蚀，硫酸蒸汽的凝结液与金属接触则发生酸腐蚀。低温腐蚀主要发生于空气预热器的冷空气入口段，省煤器中也会发生低温腐蚀。锅炉低温腐蚀的根本原因是烟气中存在SO3气体，发生腐蚀的条件是金属壁温低于烟气露点温度。排烟温度一般为160℃~180℃，防止尾部低温腐蚀。第七节锅炉安全附件三大安全附件：压力表，安全阀、水位表一、压力表锅炉、省煤器出口、过热器和主蒸汽阀之间，给水管的调节阀之前锅炉常用弹簧式压力表。压力表下应装置存水弯管。二、安全阀是一种泄压、报警装置。锅炉、省煤器出口处（入口处）、蒸汽过热器出口处安全阀有净重式、杠杆式、弹簧式、和脉冲式。供热锅炉做常用杠杆式和弹簧式。安全阀可分为全启式和微启式。全启式适用于气体介质的泄压，微启式一般适合液体介质的泄压。蒸汽安全阀都采用全启式，省煤器或其他水管系统上则采用微启式安全阀。安全阀一般应装设排汽管，疏水管。在排汽管和疏水管上均不允许装置阀门。三、水位表（蒸汽锅炉采用）用于显示锅炉水位，常见的水位表有玻璃管式和平板式。四、高低水位报警器高低水位警报器，是一种当锅内水位达到最高或最低允许限度时，能自动发出报警信号的装置。一般是利用浮体随锅内水位的升降变化而自动发出警报信号的；还有电导式水位报警器。第十章供热锅炉水处理自然界中的各种水源都含有一些杂质，不能直接用于锅炉给水，必须经过处理符合水质标准后才能供锅炉使用，否则会影响锅炉的安全、经济运行。因此，锅炉房必须设置合适的水处理设备。锅炉给水处理分锅外水处理和锅内水处理。第一节水中杂质和水质标准一、水中的杂质杂质按其颗粒大小的不同可分成三类：颗粒最大的称为悬浮物，其次是胶体，最小是离子和分子，即溶解物质。1）悬浮物悬浮物是指水流动时呈悬浮状态存在，但不溶于水的颗粒物质，其颗粒直径在10-4mm以上，通过滤纸可以被分离出来。主要是砂子，粘土以及动植物的腐败物质。2）胶体胶体是颗粒直径在10-6~10-4mm之间的微粒，是许多分子和离子的集合体，通过滤纸不能分离出来。它们在水中不能相互粘合，而是稳定在微小的胶体颗粒状态下，不能依靠重力自行下沉。天然水中的有机胶体多半是由动植物腐烂和分解后生成的腐植质，同时还带有一部分矿物胶质体，主要是铁、铝和硅等的化合物。3）溶解物质天然水中的溶解物质主要是钙、镁、钾、钠等盐类和一些溶解气体。（1）盐类这些盐类大都是以离子状态存在，其颗粒小于10-6mm。Ca2+：石灰石(CaCO3)和石膏(CaSO4•2H2O)的水溶解后；Mg2+：白云石(MgCO3·CaCO3)受含CO2的水溶解而成。（2）分子天然水中的溶解气体主要有氧O2和二氧化碳(CO2)O2：水中溶解了大气中的氧。CO2：主要是水中或泥土中有机物的分解和氧化的产物。二、水中杂质的危害天然水中的悬浮物和胶体杂质是在水厂里通过混凝和过滤处理后大部分被清除。水中的一部分溶解盐类(主要是钙、镁盐类)会析出或浓缩沉淀出来。水渣——是锅炉给水中的一部分溶解盐类(主要是钙、镁盐类)析出或浓缩沉淀出来并以悬游的形式存在的杂质。水垢——是锅炉给水中的一部分溶解盐类(主要是钙、镁盐类)析出或浓缩沉淀出来，附着受热面的内壁的杂质。1）水渣使管内流通截面减小，容易造成堵塞，水循环受到破坏2）水垢导热性能很差(比钢小30~50倍)，使受热面的传热情况恶化，从而使锅炉的排烟温度升高，降低了锅炉的出力和效率。（1）在汽锅内壁附着1mm厚的水垢，就要多消耗煤2~3%左右（2）受热面的壁温大为增高，引起金属的过热而使其机械强度降低，导致管壁起疱或出现裂缝。（3）锅炉水管内壁结垢后，使管内流通截面减小，水循环的流动阻力增大，甚至堵塞，导致爆管。3）当悬浮物、油脂及盐分等浓度达到某一限度时，锅水的蒸发面上便会产生大量泡沫和形成汽水共腾现象，造成蒸汽大量带水（或假水位），严重影响蒸汽品质，同时还会造成过热器及蒸汽管道中的积盐及结垢现象。而使管壁温度增高，以致烧损。4）O2和CO2会对锅炉的受热面产生化学腐蚀。锅炉的给水和锅水又都是电解质(酸、碱、盐的水溶解)，金属在电解质中会产生电化学腐蚀作用。这两种腐蚀均为局部腐蚀，即在金属表面产生溃伤性或点状腐蚀，俗称“起麻点”。腐蚀到一定阶段，常形成穿孔，造成锅炉事故。3．锅炉水处理的方式和任务1）水处理的任务（1）

软化——降低水中钙、镁盐类的含量，防止锅内结垢；（2）

除氧——减少水中的溶解气体，以减轻对受热面的腐蚀2）水处理方式锅外水处理——给水经预先处理后进入锅炉，大部分供热锅炉；锅内水处理——水处理在锅内部进行，对一些小容量的供热锅炉三、水质指标1．悬浮固形物——水通过滤纸后被分离出来的固形物，经干燥至恒重，是以1L水中所含固形物的mg数来表示，单位：(mg/L)2．溶解固形物——已分离出悬浮固形物后的水，经蒸发、干燥后所得的残渣，单位为mg/L。含盐量：水中全部阳离子和阴离子的质量总和。通常用溶解固形物作为含盐量的近似值。3．硬度(H)——指溶解于水中能形成水垢的物质(钙、镁)的含量，单位mmol/L总硬度(H)——水中钙(Ca2+)，镁(Mg2+)离子的总含量，即：1）暂时硬度(HT)碳酸盐硬度：是指溶解于水中的重碳酸钙Ca(HCO3)2、重碳酸镁Mg(HCO3)2和钙、镁的碳酸盐。一般天然水中重碳酸钙、镁在水加热至沸腾后能转变为沉淀物析出。由于水中尚溶解少量的CaCO3，故暂时硬度近似于碳酸盐硬度。2）永久硬度(HFT)非碳酸盐硬度：CaCl2、MgCl2、CaSO4、MgSO4等。这些盐类在加热至沸腾时不会立即沉淀，只有在水不断蒸发后使水中所含的浓度超过饱和极限时才会沉淀析出。总硬度=暂时硬度+永久硬度=碳酸盐硬度+非碳酸盐硬度4．碱度(A)——指水中含有能接受氢离子的物质的量，单位为mmol/L。常见的碱性物质：、、、以及其他一些弱酸盐类(诸如硅酸盐、亚硫酸盐，腐植酸盐)和氨等。在天然水中，碱度主要由和的盐类组成，单位用mmol/L表示。水中所含的各种硬度和碱度之间有内在的联系和制约。1）水中不可能同时存在碱度和碱度，二者会起反应，即2）水中暂时硬度是钙、镁与及根的盐类，属于水中的碱度。3）当水中含有钠盐碱度时，应不会存在非碳酸盐硬度(永硬)，所以钠盐碱度被称之为“负硬”。(“永硬”和“负硬”不能共存)5）测定：酚酞碱度（PH8.3）甲基橙碱度（PH4.2）6)关系：00007）碱度和硬度的关系（看表10-1）硬度分析结果HFT“负硬度”A0A0005．相对碱度——锅水中游离的NaOH和溶解固形物含量之比值游离NaOH是指水中氢氧根碱度折算成NaOH的含量。它是为防止锅炉苛性脆化而规定的一项技术指标。我国规定的相对碱度值必须小于0.2。6．pH值——表示水的酸碱性指标当pH=7时，水呈中性，pH<7时，水呈酸性，pH>7时，水则呈碱性。天然水的pH值一般在6~8.5范围内。呈酸性的水会对金属有腐蚀性，因此锅炉给水都要求pH>7，而锅水的pH值通常控制在10~127．溶解氧(O2)——气体能溶解于水中，诸如氧、氮和二氧化碳等气体水温愈高，则气体溶解度愈小。其中溶解氧会腐蚀金属，所以对压力较高、容量较大的锅炉，给水必须除去溶解氧。含氧量的单位是mg/L。8．磷酸根——为消除锅炉给水的残留硬度或防止锅内壁腐蚀向锅内加入一定量的磷酸盐，磷酸根也作为锅水的一项控制指标。9．亚硫酸根——化学方法除氧，常用的化学药剂为，因此锅水中亚硫酸根的含量也是控制指标。10.含油量，锅炉水中的含油量也成为一项锅水的控制指标。11.，用滴定。间接控制含盐量。四、水质指标的单位1．mmol/L——每升水中所含有硬度或碱度物质的摩尔数，它是以一价离子作为基本单元，，，2．德国度——1L水中含有硬度或碱度的物质其总量相当于10mgCaO,的摩尔质量为28，因此3．ppm——百万分之一，以重量或体积计算，锅炉分析水中杂质都折算为CaCO3，同时水的密度视为1。因此锅炉的水质标准（看表10-2）为防止锅炉由于结垢、腐蚀及锅水起沫而影响锅炉的安全、经济运行，锅炉给水及锅水均要达到水质标准。我国现行的《工业锅炉水质》标准（GB1576—2001）适用于额定出口蒸汽压力小于等于2.5MPa，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。补充：水处理设备容量的确定1.水处理设备的容量D(t/h)式中：K—富裕系数，K=1.20；D1—蒸汽用户凝结水损失量，t/h。D2—锅炉房内部汽水损失量，t/h（按锅炉房负荷的5%考虑）；D3—锅炉排污损失量，t/h（按实际计算，估算时按按额定蒸发量的5%~10%考虑）；D4—热网漏损量，t/h（蒸汽系统按锅炉房负荷的2%~5%考虑；热水系统按系统水容量的1%考虑，方案设计中可按系统循环量的0.5%（△t=25℃）~1%（△t=40℃）估算）；D5—水处理系统自耗软化水量，t/h；D6—其他工艺装置及用户需要的软换水量，t/h；2.采用单台离子交换器时的水处理设备容量D′(t/h)式中：D7—满足在离子交换器还原期间不影响供应的折算水量，t/h。Z—运行周期，h。第二节钠离子交换软化阳离子交换法—阳离子交换剂（由阳离子和复合阴离子组成）一、离子交换剂常用的离子交换剂：合成树脂，磺化煤。常用的阳离子交换水处理有：钠离子、氢离子、氨离子交换等。二、钠离子交换软化处理1）对碳酸盐硬度作用：2）对非碳酸盐硬度作用：3）特点①

经钠离子交换后，水中的钙、镁盐类转化为钠盐，除去水中硬度；②

原水中的中碳酸盐碱度均转变为钠盐碱度(NaHCO3)，因此，其只能软化水，但不能除碱，即水中碱度不变；③

由于Na+的当量值比Ca+、Mg+的当量值大，水中含盐量有所增加；④

交换后，软化水残留硬度一般控制在0.03~0.1mmol/L。2．再生原理失效后的钠离子交换剂需要用浓度为5%~8%的食盐（NaCl）溶液进行还原。还原1mol钙、镁硬度需要2molNaCl,即117gNaCl.但在实际使用时，所需的NaCl为理论值的1.2~1.7倍才能还原完全，一般采用指标140~200g/mol。三、固定床钠离子交换设备及运行是指运行时交换器中的交换剂层是固定而不流动的，一般原水由上而下经过交换剂层，使水得到软化，简称固定床。固定床交换器常用的规格用筒体的直径表示。有φ500mm--φ2000mm等多种。交换剂层高有1.5m、2m、2.5m。固定床离子交换按其再生运行方式不同，可分为顺流再生和逆流再生两种。1．顺流式再生1）基本构造1—进水阀2—排水阀3—分配漏斗4—法兰5—环行管6—喷嘴7—排水阀8—软水出水阀9—冲洗水进水阀10—三通11—泄水帽12—集水管13—排气管14—排水管15—排气阀16—泄水管2）盐水的制备（盐池）一、再生液（食盐溶液）制备系统工业锅炉房常用的盐液制备系统有压力盐溶解器和盐液池配盐液泵两种。1、压力式盐溶解器1)构造压力式盐溶解器为密闭钢制容器，上部有加料口。内壁涂有防腐层。其中设有进液和排液装置。（1）进水（液）装置：分配漏斗。（2）排液装置：多孔板。多孔板上部铺有三层石英砂，有溶解食盐和对盐水过滤的双重作用另外，顶部设有排气管，底部设有排污阀。2）工作过程(1)装盐:开启顶盖→装入食盐→密封顶盖。（2）运行：水→进水装置→分配漏斗→盐层→石英砂垫层→多孔板→盐液→交换器。（3）反洗目的：清除溶解器内石英砂层上的杂质。盐溶解器1—反洗水；2—进水；3—食盐水出口；4—反洗排水方法：水从下进入，从上排出。3、配管及操作1）配管（见左图）2）操作运行（溶盐）：开1、4。反洗：开3、2。3)特点：设备简单，占地面积小。易腐蚀，加盐麻烦，盐液浓度变化大，盐液浓度不易控制。2、盐液池配盐液泵系统盐液池配盐液泵系统是当前工业锅炉房用得最多的系统。1）制作材料：混凝土、塑料。2）组成：包括浓盐液池和稀盐液池两部分。浓盐液池（溶盐池）用于湿法贮存并配制饱和含量的盐溶液。稀（衡）盐液池：用于配制所需含量（5%～8%）的盐液。盐池的排列方法：并列排列（二池高度相同）（右图）上下排列：溶盐池在上，稀盐池在下。盐掖池配盐液泵系统1—食盐溶解池2—稀盐液计量箱3—盐液泵；4—盐液过滤器3—盐掖泵；4—盐掖过滤器配制盐液时，先将食盐放入浓盐池加水（最好是软水）溶解，盐液经浓盐液池底部的砂石过滤层过滤，经连通管流入衡盐液池，用比重计指示加水量，使衡盐液调节到所需要的浓度。盐液泵为耐腐蚀的塑料泵，出口压力一般取0.1～0.2MPa（扬程10～20m水柱），一般不设备用泵。3）运行——运行中，有反洗、还原、正洗和交换的四个步骤（1）软化目的：使原水软化。过程：上进下出。操作：阀门1和2开起，其余阀门关闭。要求：应定时对水质进行化验；当出水硬度超过规定的允许值时，应立即停止软化。（2）反洗目的：①松动软化时被压实了的交换剂层，为还原创造条件。②带走交换剂表层的污物和破碎的交换剂颗粒。过程：下进上出。顺流再生离子交换器操作示意图操作：阀门3和5开起，其余阀门关闭。要求：反洗强度以不冲走完好的交换剂颗粒为宜，一般为15m/h，反洗时间一般为10～15min。（3）再生目的：使失效的交换剂恢复交换能力。过程：再生液上进下出。操作：阀门4和6开起，其余阀门关闭。要求：再生流速一般为4～8m/h。（4）正洗目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生产物。过程：废盐液放尽后，开始正洗，上进下出。操作：阀门1和6开起，其余阀门关闭。4）顺流再生固定床的优缺点优点：结构简单，运行维修方便，水质适应性强。缺点：再生盐液耗量大。2．逆流式再生为了克服顺流再生时底层部分交换剂再生较差的缺陷，采用逆流再生法。1）特点（1）逆流再生离子交换出水质量高，盐耗低；（2）当再生液流速较高时，就会和反洗时一样的使交换剂层产生扰动现象。这样，交换剂层上下层次被打乱，通常称为乱层。为了防止乱层现象，逆流再生交换器在结构和运行上都有一些措施。设中间排水装置使向上流动的再生液或冲洗水能均匀地从中间排水装置排走，而不使交换剂层发生扰动。压实层铺设150～200mm厚的压实层。压实层：25～30目的聚乙烯白球或直接用失效树脂作为压实层。压实层还可以起过滤的作用，把水中带进的悬浮物挡住，保护交换剂。顶压压缩空气顶压法是从交换器顶部送入0.03～0.05MPa的压缩空气。2）构造1—废再生掖出口2—进水阀3—冲洗水阀4—再生掖进口5—排水6—软化出水7—排水8—小反洗进水9—进气管10—排气管11—压实层12—中间排水装置3）运行步骤a）小反洗b）排水c）顶压d）再生e）逆流冲洗f）小正洗g）正洗（1）小反洗目的：冲去积聚在表面层（压实层）及中排装置以上的污物。方法：交换剂失效时停止运行，反洗水从中排装置引进，经进水装置排走。要求：反洗流速控制在5～10m/h，时间3～5min。如图a所示。（2）排水目的：放掉中排管上部的水，使压实层呈干态。方法：开起空气阀和中间排水阀。如图b所示。（3）顶压目的：防止再生时乱层。方法：关闭空气阀和中间排水阀，开起压缩空气阀，从顶部通入压缩空气，并维持0.03～0.05MPa顶压，如图c所示。（4）再生目的：使失效的交换剂恢复交换能力。方法：在顶压情况下，开起底部进再生液阀门，再生液从下部送入，随适量空气从中排装置排出，如图d所示。要求：流速为2～5m/h，再生时间一般为40～50min。（5）逆流冲洗目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生产物。方法：关闭再生阀门，开启底部进水阀，在有顶压的状态下进行逆流冲洗，从中排装置排水，如图e所示。要求：时间一般为30～40min。（6）小正洗目的：清洗渗入压实层中及其上部的再生液。方法：放尽交换器内的剩余空气，从顶部进水，由中间排水装置放水，如图f所示。要求：流速为10～15m/h，时间约为10min。（7）正洗方法：水从上部进入，由下部排放。如图g所示。直到出水符合给水标准，即可投入运行。大反洗时间：交换器在运行20个周期之后，要进行一次大反洗。目的：除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒。方法：从交换器底部进水，从顶部排水装置排水。由于大反洗松动了整个交换剂层，所以大反洗第一次再生时，再生剂用量要加大一些。再生剂耗量应加大0.5~1倍以上。钠离子交换系统单级钠离子交换系统：当原水硬度<8mmol/L时采用双级钠离子交换系统：当生水硬度>8mmol/L时采用第三节离子交换除碱一、氢—钠离子交换原理及系统如果我们将离子交换剂用酸（H2SO4）溶液去还原，则变成氢离子交换剂（HR），原水流经氢离子交换剂后，水同样可以得到软化，其化学反应方程式如下CaR2+H2SO4===2HR+CaSO4MgR2+H2SO4===2HR+MgSO4对碳酸盐硬度Ca(HCO3)2+2HR===CaR2+2H2O+2CO2↑Mg(HCO3)2+2HR===MgR2+2H2O+2CO2↑对非碳酸盐硬度CaSO4+2HR===CaR2+H2SO4MgCl2+2HR===MgR2+2HClCaCl2+2HR===CaR2+2HClMgSO4+2HR===MgR2+H2SO4由以上化学反应方程式可见；1）水中的暂时硬度转变成水和二氧化碳，在消除硬度的同时降低了水的碱度和盐分，其除盐、除碱的量与原水中的暂时硬度的量相等。2）在消除永久硬度的同时生成了等量的酸。由于出水呈酸性和用酸作为再生剂，因此氢离子交换剂及其管道要有防腐措施，且处理后的水不能直接送入锅炉，所以它不能单独使用，通常必须与钠离子交换联合使用，称为氢-钠离子交换，使氢离子交换后产生的游离酸与经钠离子交换生成的碱相互中和，达到除碱的目的，即H2SO4+2NaHCO3===Na2SO4+2H2O+2CO2↑HCl+NaHCO3===NaCl+H2O+CO2↑这样既消除了酸性，降低了碱度，又消除了硬度，并使水中的含盐量有所降低。失效的氢离子交换剂还原时，用浓度分数2%的硫酸或不超过5%的盐酸。并联系统如下图所示。原水按比例一部分经过钠离子交换器，其余的经过氢离子交换器，两部分软化水汇集后，经除二氧化碳器除去生成的二氧化碳，软水存入水箱由水泵送走。并联H-Na离子交换系统1--H离子交换器2—Na离子交换器3—CO2除气器；4—水箱当H>A时：当H=A时：当H<A时：串联系统如图所示。进水也分两部分，一部分原水进入氢离子交换器，其出水与另一部分原水混合，出水中的酸度和原水中的碱度中和，中和反应产生的CO2由除二氧化碳器去除，再经钠离子交换器，除去未经氢离子交换器的另一部分原水中的硬度，出水即为除硬脱碱了的软化水。串联H-Na离子交换系统1—H离子交换器2—CO2除气器3—水箱4—泵5—Na离子交换器氢-钠串联离子交换软化脱碱系统中，一定要先除去CO2后，再经钠离子交换器，防止CO2形成碳酸后再流经钠离子交换器使出水又重新出现碱度。同样，为保证出水不呈酸性，应使出水具有一定的残余碱度。对氢离子交换器常以不足量酸的方法进行还原，不足量酸法可以节省用还原酸和防止处酸性水。不足量酸还原法只适用于磺化煤交换剂和弱酸性阳离子交换树脂。综合式系统串联系统与并联系统的比较：串联系统投资高，但可靠性好。并联系统需要严格控制水量比例。二、氨—钠离子交换原理及系统铵-钠离子交换与氢-钠离子交换工作原理相同，只是用氯化铵为还原液，使之成为铵离子交换剂NH4R，即CaR2+2NH4Cl===2NH4R+CaCl2MgR2+2NH4Cl===2NH4R+MgCl2铵离子交换剂使水中暂时硬度软化Ca(HCO3)2+2NH4R===CaR2+2NH4HCO3Mg(HCO3)2+2NH4R===MgR2+2NH4HCO3重碳酸铵（NH4HCO3）在锅内受热以后可以分解NH4HCO3=NH3↑+H2O+CO2↑水中永久硬度软化CaSO4+2NH4R===CaR2+(NH4)2SO4CaCl2+2NH4R===CaR2+2NH4ClMgSO4+2NH4R===MgR2+(NH4)2SO4MgCl2+2NH4R===MgR2+2NH4Cl硫酸铵及氯化铵在锅内受热分解而形成酸：(NH4)2SO4=2NH3↑+H2SO4NH4Cl=NH3↑+HCl铵离子交换一般与钠离子交换并联使用，使铵盐受热分解所生成的酸与钠离子交换后的NaHCO3加热分解所生成的碱中和，既去除了酸，又降低了锅水