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全面了解锅炉与真空热水锅炉

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全面了解锅炉与真空热水锅炉

发布日期:2018-05-07 作者: 点击:

  锅炉通指生产载热质的设备。输入锅炉的能量不限于燃料的化学能,还可以是各种其它形式,比如电能、热能等等;锅炉的工质不一定是水,还可以是其它形式的物质(比如导热油)。

  

  按用途分:电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉。

  

  电站锅炉:使用于火力发电厂,用来产生一定温度和压力的过热蒸汽以驱动汽轮发电机组。下图为一台安装中的电站锅炉。

  

  工业锅炉:使用于工业生产,以满足生产过程的工艺用热。工业锅炉也包括用于采暖的锅炉。

  

  生活锅炉:专指容量很小的、使用于日常生活的锅炉。

  

  对于以水为工质的锅炉,按照锅炉内工质的额定工作压力的不同,锅炉可以分为以下八种类型:

  

  名称

  

  工质的额定工作压力(表压力)

  

  常压锅炉澳门燃气锅炉

  

  零

  

  微压锅炉

  

  0.04兆帕

  

  低压锅炉

  

  小于1.5兆帕

  

  次中压锅炉

  

  2.9兆帕

  

  中压锅炉

  

  3.9兆帕

  

  次高压锅炉

  

  5.6兆帕

  

  高压锅炉

  

  9.0兆帕

  

  超高压锅炉

  

  <14兆帕

  

  亚临界参数锅炉

  

  14-22.1兆帕

  

  超临界参数锅炉

  

  22.1-25兆帕

  

  锅炉按照循环方式的分类

  

  自然循环锅炉:工质侧的流动动力仅仅由工质受热产生的密度差提供。

  

  强制循环锅炉:工质侧需要由循环泵提供流动的动力。强制循环锅炉中,有一种特殊的形式是:仅仅由给水泵提供工质流经所有受热面的动力,而锅炉不再需要锅筒,这种形式的锅炉称为直流锅炉。另外,有一种燃油工业锅炉,所有受热面皆是盘管,称为盘管锅炉,实际上也是一种直流锅炉。还有一种特殊情况,立式燃油锅炉中,有一种锅炉内工质储存量很少的形式,称为贯流式锅炉。

  

  锅炉的典型工作过程

  

  根据锅炉的定义可知,锅炉工作的两个基本过程是:

  

  将燃料的化学能转变为高温烟气的热能的燃烧过程将高温烟气的热能转变为工质热能的传热过程锅炉工作的最终目的是使工质达到给定的参数。

  

  锅炉的参数可以分为设计参数和运行参数两种。通常以额定工况下的参数来描述一台锅炉。所谓额定工况,是指锅炉严格按照设计条件运行时的工况,包括设计时所选定的燃料种类和燃料耗量、设计时使用的各种环境参数和其它各种指定条件。与额定工况相比,实际运行的条件一般都会有或多或少的偏离,所以运行参数和额定参数(设计参数)是两个完全不同的概念。

  

  锅炉的主要参数

  

  额定蒸发量D :指额定工况下每小时锅炉出口处的蒸汽质量流量,单位是“吨 / 时”,符号表示为t/h或T/H。额定蒸发量用于描述蒸汽锅炉的容量。

  

  锅炉在实际运行工况下的实际蒸发量或供热量称为锅炉的负荷或出力。

  

  额定工作压力P :指额定工况下的工质出口压力,单位是兆帕,符号为Mpa。

  

  额定出口温度T:指额定工况下的工质出口温度。

  

  锅炉的性能指标

  

  按照我国的《工业锅炉质量分等标准》,锅炉的性能指标分为5个一级指标和22个二级指标,主要有:

  

  经济性指标:包括热效率、电耗率等等;

  

  安全性指标

  

  可靠性指标

  

  环保指标

  

  工业锅炉的铭牌参数

  

  工业锅炉的铭牌由依次三个部分组成:描述本体结构和燃烧设备的拉丁字母代号、描述容量和工质参数的阿拉伯数字、描述燃料种类的拉丁字母和罗马数字,工质参数之间用“/”分隔,工质参数与其它代号之间用分隔符“-”加以分隔。具体的铭牌序列为:

  

  工业锅炉本体结构代号

  

  锅壳式锅炉

  

  LS——立式水管 LH——立式火管

  

  WN——卧式内燃 WW——卧式外燃

  

  水管锅炉

  

  DZ——单锅筒纵置式、DH——单锅筒横置式、SZ——双锅筒纵置式、SH——双锅筒横置式、ZH——纵横锅筒式、QX——强制循环(用于热水锅炉)、G——固定炉排、L——链条炉排、W——往复炉排、Z——振动炉排、P——抛煤机、S——火室炉、F——沸腾炉、B——半沸腾炉、L——劣质煤、H——褐煤、A——烟煤、P——贫煤、W——无烟煤、M——木材、D——稻壳

  

  、G——甘蔗渣、Y——油、Q——气。

  

  锅炉主要构造、作用与简单维护

  

  燃烧设备:燃烧设备的任务是将燃料的化学能转化成高温烟气的热能,燃烧设备可以分为火床燃烧、火室燃烧和流化床燃烧三种类型。

  

  锅炉本体:锅炉中与工质接触的承压部件总称,它包括各种受热面以及与配合受热面工作的其它承压部件(比如锅筒、集箱、下降管等等)。锅炉的受热面的任务是将高温烟气的热能转化为工质的热能。

  

  锅炉辅助设备(锅炉辅机):仅有燃烧设备和锅炉本体的锅炉仍然不能正常工作,保证锅炉正常运行还必须要有一系列的辅助设备。实际运行统计表明:锅炉的运行事故中,辅助设备的事故占有较大的比例。所以,辅助设备对锅炉运行可靠性有很大影响。

  

  锅炉受热面:

  

  水冷壁:其任务是将饱和水加热成饱和蒸汽。

  

  过热器:它将饱和蒸汽加热成过热蒸汽。

  

  再热器:其任务是加热再热蒸汽。再热蒸汽指在再热蒸汽动力循环系统中,从汽轮机中间级抽出的蒸汽。

  

  省煤器:利用锅炉尾部烟气的热量加热将锅炉的给水加热到接近于饱和水。

  

  空气预热器:利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需要的空气。

  

  烟风系统的辅助设备

  

  保证空气和烟气按照一定的要求流动的各种装置构成了锅炉的烟风系统,包括烟道、风道,调节流量及流量分配的调节装置,以及用于克服流动阻力的送风机和引风机。

  

  烟气净化系统

  

  锅炉的排烟中含有多种大气污染物,主要是飞灰的颗粒污染物、硫氧化物(包括SO2和SO3,统称SOX)和氮氧化物(包括NO、NO2等,统称NOX),如果排烟不经处理,就会造成严重的大气污染。我国的大气污染中,锅炉是最大的污染源,所以国家针对各种锅炉的排烟制订了专门的污染物排放标准,主要指标有:烟尘排放量、排烟黑度、硫氧化物排放量和氮氧化物排放量。所以,烟气净化装置已经成为锅炉必须的附属设备,主要包括控制烟尘排放量的除尘器和控制硫氧化物排放量的脱硫装置。

  

  汽水系统的辅助设备

  

  保证工质按照一定的要求流动的各种装置构成了锅炉的汽水系统,包括给水泵、给水的旁路系统、锅水的排污系统及排污的余热回收系统、各个受热面的疏水系统、过热器和再热器的旁路系统和减温水系统、汽水分离系统等,强制循环锅炉还有包括强制循环泵在内的强制循环系统。

  

  燃料系统和灰渣处理系统

  

  保证燃料供应的燃料系统和保证灰渣卸除的灰渣处理系统也是锅炉正常工作所必需的,它们的设备构成在不同形式的锅炉上有完全不同的形式,比如:燃用重油的锅炉需要在燃料系统中配备重油加热器,煤粉锅炉需要配置制粉系统;燃煤锅炉需要出渣系统,而燃油或燃气锅炉不需要。所以,燃料系统与灰渣处理系统取决于锅炉的具体类别。

  

  主要构造、作用与简单维护

  

  汽包:

  

  汽包是自然循环锅炉和强制循环锅炉的重要受压部件。其作用主要是:

  

  1、汽包是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽,保证锅炉水循环;

  

  2、汽包是蒸汽通道与水通道的交汇点。汽包内装有汽水分离器、连续排污装置等,用以汽水分离,保证蒸汽品质;

  

  3、汽包内保持一定水量,具有一定储热能力,有利于运行调节;

  

  4、汽包筒体上安装有压力表、水位表、事故防水阀、安全阀等,以控制汽包压力、监视汽包水位,保证锅炉安全工作。

  

  汽水共腾的现象、原因、处理

  

  在锅炉运行中锅炉锅水和蒸汽共同升腾产生泡沫使锅水和蒸汽界限模糊不清,水位波动剧烈,蒸汽大量带水而危及锅炉安全运行的现象称为汽水共腾事故。汽水共腾事故发生时,难于监视水位,由于蒸汽中带有大量水分,使蒸汽品质下降,如有过热器,则会使过热器积垢过热,严重时发生爆管事故。

  

  现象:

  

  (1)水位表内水位上下急剧波动,水位线模糊不清。

  

  (2)锅水碱度、含盐量严重超标。

  

  (3)蒸汽大量带水,蒸汽品质下降,过热器出口汽温下降。

  

  (4)蒸汽管道内发生水锤、法兰连接处发生漏汽漏水。

  

  汽水共腾的原因

  

  (1)锅水质量不符合水质标准、碱度、含盐量严重超标;给水中含有大量油污和悬浮物,造成锅水质量严重恶化。

  

  (2)排污操作不当,连续排污不开或开度太小,定期排污不进行或排污间隔时间过长,总之排污量过小。

  

  (3)并炉时锅炉汽压高于蒸汽母管汽压,开启主汽阀时速度太快,使锅炉压力急剧下降,造成汽水共腾。

  

  (4)严重超负荷运行,或升负荷太急。

  

  汽水共腾的处理

  

  (1)减弱燃烧,关小主汽阀,减少锅炉蒸发量,降低负荷并保持稳定。

  

  (2)完全开启上锅筒的表面排污阀(连续排污阀),并适当进行锅筒下部的定期排污。同时加大给水量,以降低锅水碱度和含盐量,此时应注意锅炉水位的控制。

  

  (3)采用锅内加药处理的锅炉,应停止加药。开启过热器、蒸汽管道和分汽缸上的疏水阀。

  

  (5)维持锅炉水位略低于正常水位。

  

  (6)通知水处理人员采取措施保证供给合格的软化水。增加锅水取样化验次数,

  

  直至锅水合格后才可转人正常运行。

  

  (7)在锅炉水质未改善前,严禁增大锅炉负荷。事故消除后,应及时冲洗水位表。

  

  过热器的作用

  

  1).将汽包来的干饱和蒸汽进一步加热使之成为过热蒸汽.当汽水共存时,对汽水混合物加热,加入的热量只能用来使汽水混合物中的水蒸发成为蒸汽,而不能使蒸汽温度升高成为过热蒸汽.要想获得过热蒸汽,常采用的方法是将蒸汽从汽水混合物中分离出来,对其进一步加热,完成这一任务的部件成为过热器。

  

  2).降低烟气温度,回收烟气中的热量,提高锅炉效率.炉膛出口的烟气温度比较高,为1000---1100度,其中含有很多热量.烟气经过过热器后,温度降至700---800度,过热器回收了一部分烟气热量。

  

  空气预热器的作用

  

  1、改善并强化燃烧 当经过预热器后的热空气进入炉内后,加速了燃料的干燥、着火和燃烧过程,保证炉内稳定燃烧,起着改善、强化燃烧的作用。

  

  2、强化传热 由于炉内燃烧得到改善和强化,加上进入炉内的热风温度提高,炉内平均温度水平也有提高,从而可强化炉内辐射传热。

  

  3、减小炉内损失,降低排烟温度,提高锅炉热效率。 由于炉内燃烧稳定,辐射热交换的强化,可以降低化学不完全燃烧损失;另一方面,空气预热器利用烟气余热,进一步降低了排烟损失,因此,提高了锅炉热效率。根据经验,当空气在预热器中温度升高1.5℃时,排烟温度可降低1℃。在锅炉烟道中安装空气预热器后,如果能把空气预热150~160℃.就可以降低排烟温度110~120℃,可将锅炉热效率提高7%~7.5%,可节约燃料11%~12%。

  

  4、热空气可以作为燃料的干燥剂。对于层燃炉,有热空气,可以使用水分和灰分较高的燃料;对于电站锅炉,热空气是制粉系统的重要干燥剂和煤粉输送介质。

  

  屏式过热器

  

  通常也称半辐射式过热器,是指布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处,既接受炉内的直接辐射热,又吸收烟气的对流热的受热面。

  

  大型锅炉中一般设置:分隔屏(前屏、大屏)和屏式过热器。其作用:

  

  减少烟气扰动和旋转;降低炉膛出口烟温,防止对流受热面结渣;改善过热蒸汽或再热蒸汽的气温特性。

  

  结构特点:

  

  横向节距大,纵向节距小;

  

  设置定位和夹持管;

  

  热负荷高,热偏差大,结构设计要求:合适的质量流速、管材、管径、管长和合理布置。

  

  水冷壁作用

  

  布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面,称为水冷壁。它是电站锅炉的主要蒸发受热面。

  

  水冷壁的主要作用是:

  

  (1) 吸收炉内辐射热,将水加热成饱和蒸汽;

  

  (2) 保护炉墙,简化炉墙结构,减轻炉墙重量,这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热,使炉墙温度降低的缘故;

  

  (3) 吸收炉内热量,把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度,这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的;

  

  (4)水冷壁在炉内高温下吸收辐射热,传热效果好,故能降低锅炉钢材标号。

  

  折焰角的作用

  

  (1)增加水平烟道的长度。因折焰角是向炉内延伸的,相当于增加了水平烟道1个折焰角的长度。这样,就可在不增加锅炉深度的前提下,布置更多的过热器受热面。

  

  (2)提高屏式过热器的传热效果。使烟气由没有折焰角时对屏式过热器的纵、横向冲刷,变为横向冲刷,提高了对流传热的效果。

  

  (3)提高烟气在炉膛中的充满度使烟气沿燃烧室高度方向的分布趋向均匀。使炉膛前上部水冷壁与顶棚过热器的吸热量增加。

  

  真空热水锅炉及其对比

  

  热水锅炉按锅炉的压力来划分的话可以分为三类:承压热水锅炉、常压热水锅炉、真空热水锅炉。

  

  1、什么是真空?

  

  真空分为物理真空和工业真空两种。物理真空是指没有任何粒子存在的空间,工业真空是指气压比一标准大气压小的气体空间,是指稀薄的气体状态,一般是用特殊的抽气机得到真空的。

  

  真空锅炉的真空属于工业真空。

  

  2、什么是真空热水锅炉?

  

  真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境,在机体内填充热媒水。通过燃烧或其它方式加热热媒水,再由热媒水蒸发—冷凝至换热器上,再由换热器来加热需要加热的水。真空锅炉热量转换示意:

  

  油、天然气、煤气、电 --> 燃烧(电转换热)-->热媒水-->沸腾后的蒸汽冷凝换热-->换热器-->热传导-->水

  

  真空锅炉的工作原理:利用水在低压情况下沸点低的特性,快速加热封密的炉体内填装的热媒水,使热媒水沸腾蒸发出高温水蒸汽,水蒸汽凝结在换热管上加热换热管内的冷水,达到供应热水的目的。

  

  水的沸点与真空度对应表:

  

  真空度(Kpa)

  

  0

  

  -31

  

  -54

  

  -70

  

  -81

  

  -89

  

  -94

  

  -97

  

  -99

  

  -101

  

  水沸点(℃)

  

  100

  

  90

  

  80

  

  70

  

  60

  

  50

  

  40

  

  30

  

  20

  

  0

  

  真空热水锅炉的结构示意图:

  

  3、真空热水锅炉里填装的热媒水是什么水?

  

  真空锅炉内的热媒水,是经脱氧、除垢等特殊处理的高纯水,由工厂出厂前一次冲注完成,使用时在机组内部封闭循环(汽化——凝结——汽化),在运行过程中不增加不减少,在机组使用寿命内不需要补充或更换。

  

  三种形式锅炉特点对比

  

  一、承压热水锅炉

  

  承压热水锅炉是指锅炉内部压力为正压的热水锅炉。锅炉是密闭式的,本体内带有压力,锅炉内的汽水系统由密闭的容器和管道组成,并受火焰加热,在工作中承受流体压力,属于特种设备。

  

  承压热水锅炉是北方供暖的主流设备(单台容量可以大于4T),但承压锅炉如操作不当易产生爆炸危险,并且也会产生氧腐蚀。

  

  二、常压热水锅炉

  

  常压热水锅炉是指锅炉内部压力为常压的热水锅炉。常压热水锅炉的锅炉是开放式的,本身并没有带压力。

  

  常压锅炉为酒店供热的主流产品,特点是设计方便,技术简单,全国所有的锅炉厂几乎都有生产制造。但锅炉本身热效率低,而且容易发生氧腐蚀。在西北等经济不发达地区应用得比较多。

  

  三、真空热水锅炉

  

  真空热水锅炉是指锅炉内部压力为负压的热水锅炉。真空锅炉的内部也是封闭式的,里面填充了热媒水,锅炉内是负压的环境,通过被加热的热媒水的蒸汽冷凝换热至换热器内加热管子里的水。

  

  真空热水锅炉的系统简单,安全节能,没有氧腐蚀寿命长,不会有爆炸风险,国家规定真空锅炉无需报批和年检。缺点是真空热水锅炉不能产生90度以上的高温热水,只能用于采暖和酒店宾馆卫生热水供应。

  

  承压热水锅炉、常压热水锅炉、真空热水锅炉的比较

  

  对比项目

  

  承压热水锅炉

  

  常压热水锅炉

  

  真空热水锅炉

  

  安全保障

  

  有爆炸风险

  

  较安全

  

  100%安全

  

  系统效率

  

  90%,逐年下降

  

  82%,逐年下降

  

  92%,永不衰减

  

  使用寿命

  

  8~10年

  

  8~10年

  

  20年以上(半永久性)

  

  初投资

  

  锅炉略便宜,但锅炉房、辅件投资高

  

  锅炉便宜,辅机投资高

  

  总体节约

  

  报批年检

  

  登记年检

  

  登记年检

  

  国家明文规定无需报批年检

  

  其它要求

  

  需建独立锅炉房;专业司炉工

  

  小于4t/h可放地下室;需要人员值守

  

  可放地下室、楼顶、绿化带;只需人员兼守


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