工业锅炉概述与节能

工业锅炉与锅炉节能前言锅炉的定义：利用燃烧或其他热源把介质加热到额定参数的动力设备，它是一种结构特殊、复杂的换热器，由锅与炉两大主体构成；锅：水冷壁、过热器、再热器、省煤器、统称受热面系统。其特点是接受热量，并将热量传给介质。炉：炉膛、烟道、将燃料的化学能转变成热能的空间和烟气流通的通道。锅炉是高耗能设备，同时也是节能潜力极大的设备。锅炉的型式很多，不同分类方法可以讲锅炉分成不同的类别。锅炉节能的目的主要是提高锅炉热效率，降低燃料消耗，减少热损失。一、锅炉的概述二、锅炉的节能目录一、锅炉的概述1、锅炉的发展历程3、我国工业锅炉的现状目录2、锅炉的分类4、锅炉使用中的热损失5、受热面结渣、沾污过渡页1、锅炉的发展历程锅炉的发展历程1.公元前200年左右古希腊的希罗（HERO）发明供宫廷欣赏的装置2.3.4.18世纪——19世纪19世纪中叶20世纪初期瓦特最早的蒸汽锅炉直水管锅炉弯水管锅炉锅炉的发展历程当时用于产生蒸汽的锅炉主要为圆筒形，筒外加热：⊙由于下部容器中的水受热后转变成为蒸汽，在反冲力的作用下会使得上方的圆球旋转；⊙据认为，这是利用水蒸汽产生动力最早的装置，也因此被认为是最早的锅炉；锅炉的发展历程最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉；后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火（烟气）在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低，但需要很大的砌体。火筒锅炉和火管锅炉合称锅壳锅炉。火筒锅炉已趋淘汰，而火筒锅炉则仍在应用。

锅炉的发展历程锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管。

开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用和锅筒内部汽水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。

锅炉的发展历程锅炉发展简图总结随着工业的发展，锅炉向两个方向发展：1、在圆筒内部增加受热面积。开始是在一个大圆筒内增加了一火筒，然后两个，直到多个。最后发展为现代的火管锅炉。2、增加筒外部的受热面积，即增加水筒的数目。燃料在筒外燃烧，与火管锅炉的发展相似，水筒的数目不断增加，发展成为很多小直径的水管。由于水在管中流动，称为水管锅炉。其中，水管锅炉的发展有两个分支：横水管锅炉：逐渐被淘汰竖水管锅炉：现代锅炉的主要形式锅炉的发展历程过渡页2、锅炉的分类按用途锅炉的分类电站锅炉工业锅炉生活锅炉123主要用途——发电主要用途——工业生产主要用途——采暖和热水供应

按结构火管锅炉水管锅炉锅炉的分类

蒸发受热面内工质的流动方式

强制循环锅炉

直流锅炉

自然循环锅炉

复合循环锅炉

锅炉的分类超超临界压力锅炉常压锅炉

超临界压力锅炉

超高压锅炉亚临界压力锅炉

高压锅炉

中压锅炉

微压锅炉低压锅炉按出口工质压力锅炉的分类按燃烧方式锅炉的分类火床燃烧锅炉火室燃烧锅炉流化床燃烧锅炉旋风燃烧锅炉

固体燃料锅炉按所用燃料或能源液体燃料锅炉气体燃料锅炉余热燃料锅炉废料锅炉锅炉的分类按排渣方式按炉膛烟气按锅筒数目按整体外形按锅炉房型式固态排渣锅炉、液态排渣锅炉负压锅炉微正压锅炉增压锅炉单锅筒双锅筒倒U型塔型、箱型T型、U型N型、L型D型、A型露天半露天室内地下或洞内锅炉的分类过渡页3、我国工业锅炉的现状我国工业锅炉的现状中国锅炉市场现状△随着国民经济的不断发展和科学技术的进步，能源——电能、热能等在生产和生活中的作用越来越重要，很难想象停止了能源供应的现代化社会将会出现怎样的状况。△能源是国家的战略资源，是支持社会发展和经济增长的主要物质基础。能源发展水平在一定程度上代表了国家的经济发展水平。稳定的能源供应，不仅为国民经济发展提供了保障，而且还促进人民生活质量的提高，促进人类社会的发展和进步。△我国的煤碳储量占世界第3位，石油占第11位，天然气占第21位，水资源居世界第一，我国的能源资源虽然可观，但在能源消费中，以下情况是不容乐观的。221、人均能源占有量低我国人均能源资源占有量仅为世界人均占有量的50%，是美国人均占有量的10%。人均煤碳资源占有量为233.4吨，是美国人均占有量（1045吨）的22%，是前苏联人均占有量（1846吨）的12.6%，是世界人均煤碳资源占有量（312.7吨）的74.6%。2、能源生产及消费与能源资源有限的矛盾明显我国是煤碳生产和消费大国。生产的煤碳以国内消费为主，少量出口（2012年进口2.9亿吨、出口900万吨）。煤碳生产取决于国内的需求。随着我国国民经济的快速发展对能源需求的增长，促使煤碳生产量快速增长。2003年煤碳生产量16亿吨，2006年达到了23.8亿吨，2012年达到了36.6亿吨，几乎占到了世界的50%；而且正在大幅度上升。我国工业锅炉的现状中国锅炉市场现状233、工业锅炉使用能耗大、热效率低我国在用工业锅炉中约85%是燃煤锅炉，且以层燃燃烧为主，主要是链条炉排锅炉。实际运行时普遍存在运行负荷较锅炉额定负荷低，炉渣含碳量高，过量空气系数较大，排烟温度高，因此，热效率一般要比设计效率低。某市技术监督局在2012年对该市八个区704台燃煤锅炉调查发现，2吨/时以下燃煤锅炉平均热效率在55%以下，2～4吨/时锅炉的平均热效率在53%～60%，6～10吨/时锅炉的平均热效率在55%～65%，15～35吨/时锅炉的平均热效率在65%～74%；而美国、英国层燃燃煤锅炉运行热效率可达80～85%。综上所述，面对能源资源有限、可利用年限短（世界平均煤碳资源还能利用约200年，中国还能利用约80年）、人均能源占有量低、生产消费增长以及工业锅炉使用能耗大、热效率低的现状，我国能源开发利用的形势非常严峻。我国工业锅炉的现状中国锅炉市场现状1、运行水平和热效率较低，污染物排放量大；结论1234以燃煤为主，生产厂家多而分散中国锅炉行业现状是重要的热能动力设备，广泛应用于工厂动力、建筑采暖、人民生活等各方面2、需求量很大；工业锅炉行业厂点过多，绝大多数锅炉厂研究开发能力相对不足；3、缺少自己企业的技术和产品特色；企业普遍小而全或大而全，专业化协作不够；4、生产能力严重过剩，竞争企业相互压价销售，影响行业经济效益和技术水平的提高；我国工业锅炉的现状

Descriptionofthecontents我国工业锅炉的主要问题以层状燃烧为主，燃烧大多数为煤炭，但是煤种适应性较差，循环方式基本都是自然循环；油、汽锅炉比例仅占5%左右，俄罗斯占60%、美国占98%、日本占99%。单机容量小，平均为2.28t/h，远低于国外国内工业锅炉局限于≦2.45MPa的压力等级；热效率不高，一般只有60%-70%，比当前先进国家的工业锅炉热效率约低10%-15%自动化、机械化水平低，劳动强度大，自控水平尚待提高；燃烧工况基本上没有自动调节；辅机匹配不佳，锅炉用户更多的是注重价格而忽视辅机配套；锅炉原始排尘浓度偏高且多数采用水膜除尘和旋风除尘，效率低，致使锅炉烟尘排放浓度高多数无烟气脱硫装置，脱硫技术不成熟，尚待发展；普遍存在低负荷运行，炉内燃烧不好、炉渣含碳量高、尾部过量空气系数大、排烟温度高，实际运行热效率低；结论：热效率低、烟尘排放浓度高我国工业锅炉的现状运行管理不当、燃烧时所用燃料不合适、设计不合理过渡页4、锅炉使用中的热损失

锅炉使用中的热损失共计七项热损失分项种类未完全燃烧热损失：表示燃料中某些可燃物因未完全燃烧而造成的未释放出来的热量。辐射和对流热损失：表示通过导热、辐射和对流方式散失到空气中去的各种热量损失。干燃烧产物热损失：表示干排烟中的含热量与这些烟气在室温下应具有的含热量之间的差值。由空气中水分引起的热损失：燃烧空气中的水分是按所给的温度（26.7°C）和相对湿度60%来确定的。由燃烧中水分引起的热损失：表示排烟中水分的含热量与室温下水分的含热量之间的差值。燃烧氢生成的水分引起的热损失：包括燃料中氢燃烧时所生成水分比室温或基准空气温度高的显热和汽化潜热。其它热损失：指为达到合同规定的保证效率而要包括在热平衡中的那些不能分类和难以测量的热损失。过渡页5、受热面结渣、沾污污染、结渣会降低炉内受热面的传热能力高温烟气的作用，粘结的灰渣与管壁发生复杂的化学反应，形成高温腐蚀传热阻力增大，增加投煤量，灰渣易沾受热面，形成恶性循环仅能低负荷运行，增加检修工作量或被迫停炉检修，造成直接或间接地损失受热面的结渣、沾污引起的主要问题结渣（熔渣）结渣：受热面上积聚了融化的灰沉积物；积灰：温度低于灰熔点时灰粒在受热面上的积聚；干松灰高温粘结灰出现范围较广；能够无限增长，坚硬而不易清除；低温粘结灰形成于低温受热面，大约50——180℃。类型受热面的结渣、沾污是一个物理积聚过程，是细微灰粒；松散、易吹除；积灰不会无限增加；受热面的结渣、沾污结渣（熔渣）结渣：受热面上积聚了融化的灰沉积物；积灰：温度低于灰熔点时灰粒在受热面上的积聚；渣型代号灰渣特征附着灰g无粘紧特征、灰粒呈松散堆积装微粘聚渣f外形上已有灰粒间粘聚的特征，容易切刮，切刮下的灰大部分呈疏松块状弱凝聚渣e灰渣粘聚特征增强，切刮仍较容易，切下的渣块具有一定的硬度凝聚渣d灰渣粘聚在一起，较硬，切刮困难，但仍能从渣棒上切刮下来强粘聚渣c粘聚灰渣更硬，无法从渣棒上完全刮下来，渣棒残留不规则的粘聚硬渣粘熔渣b灰渣由熔融与半熔融渣粘聚起来，已经无法切刮融熔渣a灰渣呈全熔融状，渣棒为流渣所覆盖，并有渣泡形成如何预防根据煤种特性设计锅炉，选择合理燃烧方式正确组织燃烧器工作，控制合理炉温，采用使用吹灰打渣方法干松灰是一个物理积聚过程，是细微灰粒；松散、易吹除；积灰不会无限增加；受热面的结渣、沾污1、设计时采用足够高的流速；2、采用小管径，错列、紧凑布置（减小纵向节距）的管束；3、正确设计和布置吹灰装置，并确定合理的吹灰间隔时间和一次吹灰的持续时间。机械网罗作用分子间的吸引力热泳力作用静电吸引作用飞灰沉积原因影响积聚因素烟气流速粒子直径分布管子直径管子节距管束布置方式灰粒浓度影响因素防止措施受热面的结渣、沾污高温粘结灰出现范围较广；能够无限增长，坚硬而不易清除；燃料成分：产生粘结灰的源头燃烧方式：燃烧强度高，升华物多，高温粘结灰严重温度水平：高温粘结灰发生在温度较高区域烟气流速：烟气流速越高，积灰越少；但流速影响对经济烟速作用小1、设计时，严格选定炉膛断面热负荷及炉膛出口烟温，不要过大；2、正确设计和布置受热面，例如拉大横向节距；3、加入添加剂，使其不易形成粘结灰或形成机械强度小的灰；4、采取有效的吹灰装置并且运行初正常投入吹灰装置，限制第一层灰升华灰的形成。受热面的结渣、沾污低温粘结灰形成于低温受热面