1、锅炉与锅炉房设备,1. 锅炉房设备的基本知识,1.1概述 锅炉的定义利用燃料燃烧释放的热能（或其他热能），将介质加热到一定参数（温度和压力）的设备。 锅炉的分类锅炉按其用途通常可以分为动力锅炉和工业锅炉两种。（1）动力锅炉：用于发电和动力方面的锅炉。动力锅炉产生的蒸汽用作将热能转换为机械能的介质以产生动力，其蒸汽的温度和压力一般都很高。（2）工业锅炉：用于为工农业生产和建筑采暖及人民生活提供蒸汽或热水的锅炉，又称供热锅炉。其出口介质压力一般2.5MPa，蒸发量一般为0.165t/h。 锅炉及锅炉房设备的任务,安全、可靠、经济有效地将燃料地化学能转化为热能，进而将热能传递给水，以产生热水或蒸汽，
2、或将燃料地化学能传递给其他介质，以产生其他高温介质。 1.2锅炉的分类及锅炉房设备的组成 （1）锅炉的分类用途：动力锅炉、工业锅炉；输出介质（工业锅炉）：蒸汽锅炉、热水锅炉、导热油锅炉；燃料和能源：燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、余热锅炉；燃烧方式（燃煤锅炉）：层燃炉、室燃炉、沸腾炉；锅炉本体结构：烟管锅炉、水管锅炉；锅筒放置方式：立式、卧式锅炉；出厂形式：整装（快装）、组装、散装锅炉；等等。,（2）锅炉房设备的组成 锅炉本体：“锅”、“炉” “锅”吸热容纳水和蒸汽的受压部件，包括锅筒（汽包）、对流管束、水冷壁、集箱（联箱）、蒸汽过热器、省煤器和管道组成的一个封闭的汽水系统。 “炉”放热锅炉中使
3、燃料进行燃烧产生高温烟气的场所，是由煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等组成的燃烧设备。 锅炉辅助设备燃料供应与除灰渣系统通风系统水汽系统仪表控制系统 1.3锅炉的主要性能指标 （1）蒸发量或热功率蒸发量（D t/h）：蒸汽锅炉每小时生产的额定蒸汽量。热功率（Q MW）：热水锅炉,（2）压力和温度锅炉的额定工作压力（P）：蒸汽锅炉出汽口处蒸汽的额定压力或热水锅炉出水口处热水的额定压力。温度（t）：蒸汽锅炉蒸汽过热器出口处的蒸汽温度或热水锅炉的额定出水口供水温度和进口回水温度。 （3）受热面蒸发率或受热面发热率受热面蒸发率（D/H）：蒸汽锅炉每平方米受热面每小时所产生的蒸汽量。受热面发热率（Q/
4、H）：热水锅炉每平方米受热面每小时所产生的热量。 （4）锅炉热效率锅炉热效率是指送入锅炉的全部热量中被有效利用的百分数，也称锅炉效率（）。 （5）锅炉的金属耗率及耗电率锅炉的金属耗率：相应于锅炉每吨蒸发量所耗用金属材料的重量，也称钢水比。锅炉的耗电率：生产1t蒸汽，锅炉房设备耗用电的总度数。,1.4锅炉的规格与型号我国工业锅炉产品型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。 / 本体形式代号 燃烧设备代号 额定蒸发量（t/h）或额定热功率（MW） 额定蒸汽压力或允许工作压力（MPa） 过热蒸汽温度或出水温度/进水温度（） 燃料种类代号,2. 燃料与燃烧计算,2.1工业锅炉的燃料 燃料的定义可以燃
5、烧并能释放出热能加以利用的物质。 燃料的分类目前，世界上所用燃料可以分为两大类：核燃料、有机燃料。其中，有机燃料按用途可以分为工艺燃料、动力燃料；按物态可以分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料。固体燃料：煤、油页岩、稻壳、甘蔗渣等。液体燃料：重油、渣油、轻柴油。气体燃料：天然气、高炉煤气、焦炉煤气、城市煤气。 2.2燃料的化学成分 （1）燃料的元素分析成分：C、H、O、N、S、A、M,back,碳（C）燃料中主要的可燃成分。1kg碳完全燃烧时可释放33900kJ的热量。含碳量高的煤，发热量也高。但碳的着火点也高，所以含碳量高的煤着火和燃烧均较困难。煤的含碳量随地质年代增长而增加。煤的含碳量约为可
6、燃成分总量的3090之间。 氢（H）燃料中重要的可燃成分。 1kg氢完全燃烧时可释放125600kJ的热量。氢极易着火燃烧，含氢量高的燃料，不仅发热量高，而且容易着火燃烧。煤中氢的含量只有24左右。地质年代愈久的煤，含氢量愈少。 硫（S）固体燃料中的硫包括三种形态，即有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种硫能参加燃烧，称为可燃硫，后一种硫不参加燃烧，算在灰分中。可燃硫虽然能够燃烧，但其放热量很少，仅为9050kJ/kg。硫的燃烧产物二氧化硫和三氧化硫气体部分愈烟气中的水蒸气结合生成亚硫酸及硫酸，会对锅炉低温受热面产生腐蚀，另一部分随烟气排入大气中，会污染环境。所以燃料中的硫是一种有害成分。,氧（O
7、）和氮（N）燃料中的不可燃成分。其存在使得燃料中的可燃成分相对减少，使燃烧放出的热量降低。氧的含量随燃料地质年代的增长而降低，氧在无烟煤中仅有13，在泥煤中最高可达35。氮是一种有害元素。煤燃烧时，部分氮与氧化合生成有害气体，污染大气。氮在煤中的含量占可燃成分的0.52.5。天然气中含氮量较少。液体燃料氮含量通常在0.2以下。 水分（M）燃料中的主要杂质。由于它的存在，不仅使燃料中可燃元素相对减少，发热量降低，而且燃料燃烧时水分汽化还要吸收热量，使炉膛温度降低，燃烧着火困难，排烟带走的热损失增加，同时还可能加剧尾部低温受热面的低温腐蚀和堵灰。煤中的水分由外水分和内水分两部分组成。内水分是凝聚或
8、吸附在煤炭内部毛细孔中的水分，也称固有水分。内水分要将煤加热到105左右并持续一段时间才能除去。外水分是煤炭在开采、贮运过程中受外界影响而吸附或凝聚在煤炭颗粒表面的水分，它可以通过自然干燥除去。,灰分（A）灰分是燃料中不可燃的固体矿物杂质。它不仅使固体燃料的发热量降低，燃烧困难，而且增加运煤、出灰的工作量和运输费用。此外，灰分中一部分飞灰在锅炉中随烟气流动，造成受热面和引风机磨损，排入大气污染环境。若灰的熔点过低，会造成炉排和受热面结渣，影响传热和正常燃烧。固体燃料中灰分含量变化很大，一般为550。液体燃料中灰分很少，在0.1以下。气体燃料基本不含灰分。燃料的发热量 定义燃料的发热量是指1kg
9、燃料（气体燃料为1m3）完全燃烧时所放出的热量，单位为kJ/kg（或kJ/Nm3）。,3.工业锅炉的构造,3.1锅筒及其内部装置 （1）锅筒的作用和构造锅筒（汽包）是锅炉中最重要的受压元件，其作用为： 连接上升管和下降管组成自然循环回路，接受从省煤器来的给水，同时向蒸汽过热器输送饱和蒸汽。 锅筒中储存有一定量的饱和水，所以锅炉短时间的供水中断，不会立即发生锅炉事故。另外起缓冲气压的作用。 锅筒内部装置可净化蒸汽，获得品质良好的蒸汽。锅炉按锅筒分类有双锅筒和单锅筒锅炉。双锅筒锅炉有上锅筒、下锅筒各一个，上下锅筒由对流管束连接。而单锅筒只有一个上锅筒。锅筒由上升管和下降管连接起来组成自然循环回路。
10、上锅筒内汇集了循环回路中的汽水混合物，常设有汽水分离装置、给水分配管。为了改善锅水品质有的锅炉还设有连续排污管和加药管。下锅筒内则有定期排污装置。,back,（2）汽水分离装置锅炉给水一般含有少量杂质，随着锅水的不断蒸发和浓缩，锅水杂质的相对含量会越来越高，即锅水含盐浓度增大。由受热面各上升管进入上锅筒的汽水混合物具有很高动能，会冲击蒸发面和汽包内部装置，引起大量的锅水飞溅。这些质量很小的水珠很容易被流速很高的蒸汽带走。于是蒸汽携带了含盐浓度较高的锅水而被污染，即蒸汽品质恶化了。品质恶化的蒸汽会在蒸汽过热器或换热设备及阀门内结垢，这样不仅影响设备的传热效果，而且影响设备的安全运行。因此，保持蒸
11、汽的洁净、降低蒸汽的带水量是非常重要的。工业锅炉常用的汽水分离装置有： 进口挡板 水下孔板均汽孔板 集汽管蜗壳式分离器 （3）上锅筒给水装置,蒸汽锅炉的给水大多由上锅筒引入。给水管的作用是将锅炉给水沿锅筒长度方向均匀分配，避免过于集中在一起，而破坏正常的水循环；同时为避免给水直接冲击锅筒壁，造成温差应力。（4）连续排污装置连续排污装置的作用是排走含盐浓度较高的锅水，使锅水含盐量降低，以防止锅水起沫，造成锅水的汽水共腾。通常在蒸发面附近沿上锅筒纵轴方向安装一根连续排污钢管。在排污管上装设许多上部开有锥形缝的短管。 （5）热水锅炉上锅筒内部装置 配水管其作用是将锅炉回水分配到特定位置以保证锅炉正常
12、的水循环。 隔水板为了在锅筒内形成明显的冷、热水区，使锅炉回水尽量少与热水混合，防止热水直接进入下降管。 热水引出管,3.2水冷壁及对流管束 （1）水循环锅炉水冷壁的水循环，由锅筒、下降管、联箱和水冷壁管构成水循环回路。自然循环：布置在炉膛内的水冷壁受到火焰和高温烟气辐射的热量加热后，管内水的温度迅速升高，一部分水汽化，在管内形成汽水混合物。布置在炉墙外侧下降管中的水，由于不受热，它的密度就大于汽水混合物的密度。下降管一侧的压力大于水冷壁一侧的压力，二者之差为流动压头。在流动压头的作用下，水从下降管向水冷壁管（上升管）不断地循环流动，这种现象称为自然循环。蒸汽锅炉中普遍采用自然水循环。强制循环
13、：利用水泵的压力来完成锅水流动。某些热水锅炉和大型蒸汽锅炉（直流锅炉），采用的是强制循环。 常见的水循环故障 ：汽水停滞、汽水分层、下降管带汽。,（2）水冷壁管水冷壁管垂直布置在炉膛内四周，其主要作用是吸收高温烟气的大量辐射热，同时可以减少熔渣和高温烟气对炉墙的破坏，保护炉墙。水冷壁管下端与下集箱相连，下集箱通过下降管与锅筒的水空间相连；上端直接与上锅筒连接，或接到上集箱经导汽管与锅筒连接，构成水冷壁的水循环系统。 （3）对流管束对流管束通常是由连接上、下锅筒间的管束构成。全部对流管束都布置在烟道中，受烟气的冲刷而换热，也称对流受热面，是另一种主要受热面。连接方式有胀接和焊接两种。对流管束排列
14、方式有错排和顺排两种。错排管束的传热效果好，但清灰和检修不如顺排管束方便。其传热效果主要取决于烟气的流速。 3.3辅助受热面 （1）蒸汽过热器蒸汽过热器的作用是将上锅筒引出的饱和蒸汽加热成一定温度的过热蒸汽。工业用汽多为饱和蒸汽，故一般锅炉中多不设置蒸汽过热器。只有在生产用汽需要较高的温度、而不需要提高蒸汽压力，或为了在,蒸汽输送过程中减少冷凝损失而需要过热蒸汽时，才在锅炉中装设蒸汽过热器。因此，通常把蒸汽过热器看作辅助受热面。蒸汽过热器按传热方式不同，分为辐射式、半辐射式和对流式；按放置的方式不同，分为立式和卧式。工业锅炉中的蒸汽过热器常布置在对流管束之间烟温700800的区域中，属于立式对
15、流过热器。 （2）省煤器省煤器是利用锅炉尾部烟气的热量，加热给水以降低排烟温度的锅炉部件，设置在对流管束后部的烟道中。锅炉给水经过省煤器使水温升高，排烟温度降低，减少了热损失，节省了燃料，提高了锅炉效率。省煤器按材质的不同，可分为铸铁式和钢管式两种。按给水在其中被加热的程度，可分为非沸腾式和沸腾式两种。工业锅炉常用的是非沸腾式铸铁省煤器。省煤器布置在烟道中应使烟气从上而下流动，给水则自下而上流动，形成逆流式放热。 （3）空气预热器空气预热器是利用锅炉尾部的烟气余热加热锅炉燃烧所需空气的热交换器，一般布置在省煤器之后。,空气预热器的使用，一方面可以减少锅炉排烟热损失，提高锅炉效率；另一方面使进入
16、炉内的冷空气变为热空气，改善炉内燃烧条件，提高燃烧温度，增强传热效果。工业锅炉中常用的空气预热器是管式空气预热器。烟气由上而下在管内流动，作纵向冲刷；空气在管外作横向冲刷。管子沿空气流动方向成错列布置。 3.4炉墙与锅炉钢架 （1）炉墙炉墙是构成锅炉燃烧室和烟道的外壁，阻止热量向外散失，起着保温和密封的作用，并使烟气按指定的方向流动。为了使炉墙能发挥其应有的作用，它须满足如下要求：应有良好的绝热性、耐热性、严密性、抗腐蚀性和防振性，并有足够的机械强度和承受温度急剧变化的能力，还应有重量轻、便于施工和价格低的特点。砌筑炉墙的常用材料有：耐火粘土砖、硅藻土砖、普通红砖、其他材料如耐火土、铬铁矿砂等
17、调制成的各种耐火涂料以及珍珠岩等保温材料。炉墙按构造不同分为重型炉墙、轻型炉墙、敷管炉墙三种。,（2）锅炉钢架工业锅炉中，用来支撑锅筒、联箱、受热面管子、平台及扶梯地钢结构称为锅炉钢架。锅炉钢架不仅承受锅炉本体的荷载，同时使锅炉本体各部件固定并维持他们的相对位置，抵御外界加给锅炉的其他负荷。因此，锅炉钢架应满足强度、刚度、稳定性条件的要求，并应具有自由膨胀的可能性。工业锅炉多采用框架式钢架。它一般为梁与柱刚性连接的空间构架。 3.5吹灰器锅炉长期运行后，各受热面外壁常积有烟灰，若不及时清除，会使烟气流动阻力增大，并影响传热效果，使燃料消耗量增多，锅炉出力降低。通常利用吹灰器清除烟灰。工业锅炉中
18、应用的吹灰装置有移动式吹灰器，即吹灰时插入炉内，吹过灰后从炉内抽出；以及固定式吹灰器，即将其固定安装在受热面中。才用的吹灰介质可以是蒸汽，也可以式压缩空气。 3.6锅炉安全附件为了保证锅炉的正常运行，锅炉上装有压力表、水位表、安全阀、高低水位警报器、给水自动调节等附件。,4. 锅炉的燃烧设备,4.1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
19、雾化过程 油滴的蒸发和热分解过程,back,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
20、起，并上下翻滚进行燃烧。,4.2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。,4.3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
21、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
22、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
23、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 。,5. 工业锅炉的炉型及其选择,5.1锅炉形式发展简况锅炉从开始应用至今已有200余年的历史。18世纪末叶出现了圆筒形锅炉，其后，
24、锅炉的形式和结构基本上是循着烟管锅炉和水管锅炉两个方向发展的。 烟管方向：在圆筒形锅炉的基础上，在锅筒内部增加受热面。其特点是：高温烟气在火筒或烟管中流动、放热，水在火筒火烟管外侧吸热、汽化。 水管方向：增加锅筒外部受热面。其特点是：烟气在管外流动放热，水在管内流动吸热、汽化。 5.2烟管锅炉烟管锅炉也称火管锅炉。有一个尺寸较大的锅筒，锅筒内有火筒或烟管，布置有受热面。按锅筒放置方式，分为立式和卧式两类。 卧式烟管锅炉锅炉结构紧凑、体积小、重量轻、产汽快且运行可靠。锅炉容量为0.520t/h，蒸汽压力在0.72.5MPa。,back,立式烟管锅炉锅筒垂直于地面设置，又称立式锅壳锅炉。这种内燃式
25、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。 5.3卧式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。此种锅炉的容量为0.56t/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。 5.4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
26、。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。目前锅内常用的典型水管锅炉有： 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。 双锅筒纵置式水管锅炉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。 单锅筒纵
27、置式水管锅炉 5.5热水锅炉国家规定：“民有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 5.6锅炉炉型及台数的选择锅炉炉型及台数的选择主要取决于锅炉房的热负荷、供热介质和参数的要求及采用的燃料种类。 （1）锅炉房的热负荷锅炉房的热负荷可分为小时最大计算热负荷、平均热负荷、采暖季热负荷、非采暖季热负荷、全年热负荷。其中最大计算热负荷是选择锅炉容量的依据，所以也称为设计热负荷。工业企业锅炉房的热负荷包括：采暖热负荷、通风（
28、含空调）热负荷、生活热负荷、生产热负荷和锅炉房自用热负荷。而民用采暖锅炉房除无生产热负荷外，包括其他四项热负荷。,（2）锅炉类型的确定锅炉房热负荷和燃料种类确定之后，可综合考虑以下各方面，进行锅炉类型的选择： 应能满足供热介质种类和参数的要求 有效燃烧所选用的燃料 所选用的锅炉有较好的经济效益和环境效益，并能经济有效地适应热负荷变化。 （3）锅炉台数的确定锅炉房中选用锅炉的总台数，应按所有运行锅炉在额定蒸发量工作时，能满足锅炉房最大计算热负荷的原则来考虑。选用锅炉的台数应考虑对负荷变化的适应性。根据用户热负荷的昼夜、冬夏季节的变化，灵活地调节和调整运行锅炉的台数及工作容量。锅炉的经常负荷状态不
29、应低于其额定负荷的70。另：锅炉房内设置的锅炉一般以不少于两台为好。以供生产为主的或常年供热的锅炉房，需设置一台备用锅炉。,6. 锅炉的烟气净化,6.1烟尘的危害与排放标准 （1）烟尘的危害 烟尘的组成：一是煤烟（炭黑）。它是煤在高温缺氧条件下分解和裂化出来的一些微小碳粒，其粒径为0.051.0m。烟气中炭黑多时即形成黑烟。二是尘（飞灰）。是由于烟气的扰动作用而被带走的灰粒和一部分未燃尽的煤粒，其粒径一般在1100m。尘又有飘尘和降尘之分。 烟尘的危害妨碍植物的光合作用，造成植物叶片退绿，园林受害；烟尘粒子吸附有害物质，随人的呼吸被带入体内，危害人体健康；污染空气，降低空气可见度，增加城市交通
30、事故 ；烟尘的遮挡减弱了太阳紫外线辐射，影响儿童发育；使空气的温度、湿度及雨量发生变化 ，影响某些工业产品的质量 ；等等。,back,（2）烟尘排放标准锅炉烟尘排放标准是为了防止大气污染、保护环境而对锅炉烟尘排入环境的数量所作的限制的规定。规定采用标准状态下1m3排烟体积中含有烟尘的质量（mg）来表示锅炉排出烟气的含尘量，称为烟尘浓度。锅炉房的烟尘排放应符合锅炉大气污染物排放标准的规定，并应符合本地区环保部门的有关规定。在实际燃烧过程中，要使燃料全部完全燃烧是不可能的，要烟气中一点飞灰没有也是不可能的。一般所说的消烟除尘，只是把烟气的黑度和含尘量降低到不至于污染环境和危害人体健康的程度。 6.
31、2锅炉的除尘设备锅炉除尘设备按其作用原理可以分为：机械式除尘器（重力沉降除尘器、惯性除尘器、离心除尘器）、湿式除尘器（冲击式除尘器、泡沫除尘器、麻石水膜除尘器）、过滤式除尘器（袋式除尘器）和静电除尘器。旋风除尘器结构简单、投资省、除尘效率较高且负荷适应性也较强。麻石水膜除尘器除尘效率高、取材方便、抗腐蚀及耐磨性好，但需设置一套灰水处理装置。净化后的烟气常常带水，排出的灰水呈酸性，,对除尘器后面的风机和烟道需给以防腐处理。袋式除尘器除尘效率很高，但滤带材料使用寿命短、设备结构复杂、投资大，目前工业锅炉房中很少采用。静电除尘器的除尘效率很高，处理烟气量大、阻力低，但其外形尺寸大、投资昂贵，除在特殊
32、情况下，极少选用。 旋风除尘器旋风除尘器结构简单、管理方便、处理烟气量大，除尘效率高，是锅炉烟气净化中应用最广泛的除尘设备。原理：旋风除尘器是一种强制烟气作旋转运动，从而使尘粒在离心力的作用下从烟气中分离出来的装置。含尘烟气以1520m/s的速度切向进入除尘器外壳和排气管之间的环形空间，形成一股向下运动的外旋气流。这是，烟气中的尘粒在离心力的作用下被甩到筒壁，并随烟气一起沿着圆锥体向下运动，落入除尘器底部灰斗。由于气流旋转和引风机的抽吸作用，在旋风筒中心产生负压。运动到筒体底部的已净化的烟气改变流向，沿除尘器的轴心部位转而向上，形成旋转上升的内涡旋气流，并从除尘器上部的排气管排出。常用的几种旋
33、风除尘器：,立式旋风除尘器立式双旋风除尘器立式多管旋风除尘器卧式旋风除尘器卧式双旋风除尘器 6.3除尘设备的选用 （1）除尘设备的选择原则选择除尘设备时，应根据有关标准和规定，及不同燃烧方式的锅炉在额定蒸发量下出口的烟尘浓度，和除尘器对负荷的适应性等因素，经技术经济比较，选用高效、低阻、设备投资少、运行费用低的除尘器。供热锅炉房多采用旋风除尘器。对于往复炉排、链条炉排等层燃式锅炉，一般采用单级旋风除尘器。对抛煤机炉、煤粉炉、沸腾炉等室燃炉锅炉。一般采用二级除尘；当采用干法旋风除尘达不到烟尘排放标准时，可采用湿式除尘。对湿式除尘来说，其废水应采取有效措施使排水符合排放标准。在寒冷地区还应考虑保温
34、和防冻措施。当采用多台并联除尘器时，应考虑并联的除尘器具有相同的性能，并应考虑其前后接管的压力平衡。,（2）选择除尘器时应注意的几个问题： 排烟含尘浓度首先应了解当地锅炉烟尘运行排放浓度及锅炉排烟的含尘浓度，计算处出除尘器应具有的除尘效率，然后选配除尘器的型式和级数。除尘器应具有的除尘效率 ： 烟尘的分散度锅炉排烟的飞灰是由大小不同的尘粒组成的，烟尘的粒径范围一般为3500m。通常将灰尘按一定直径范围分组，各组重量占烟尘总重量的百分数称为它的分散度。不同形式的除尘器，对于尘粒的分散度具有不同的适应性。实际应用中，常用分级效率为50的粒径dc50来表示除尘器对不同尘粒的捕集能力，称为分割粒径。分
35、割粒径是反应旋风除尘器性能的一项重要指标，dc50越小，说明除尘效率越高。,烟气量 各种除尘器都有与其相适应的设计处理烟气量。在此烟气量 下工作，可使除尘器处于最佳运行工况。实际负荷变化时， 将会引起除尘效率的变化。当实际负荷低于设计负荷时除尘 效率将下降；当负荷高于设计负荷时，会使除尘器的阻力增 加。工业锅炉运行时烟气量往往变化很大。锅炉高负荷运行时， 排烟量增加；低负荷运行时，排烟量减小。因此，选择除尘 器时，应考虑烟气量及其变化这一因素。,7. 锅炉给水处理,7.1水中的杂质及其危害 （1）水中的杂质天然水（地表水、地下水）在自然界的循环运动过程中，溶解和混杂了大量杂质。按其颗粒大小这些
36、杂质可分为三类：悬浮物（颗粒最大）、胶体、离子和分子（溶解物质）。 悬浮物：水流动时呈悬浮状态存在，但不溶于水的物质。其颗粒直径在104mm以上，通过滤纸可以分离出来。主要是粘土、砂粒、植物残渣、工业废物等。 胶体：许多分子和离子的集合体。其颗粒直径在104106mm之间。水中胶体物质有铁、铝、硅等的化合物，以及动植物有机体的分解产物有机物。,back,天然水溶解物质主要是钙、镁、钾、钠等盐类以及氧和二氧化碳等气体。这些盐类在水中大都以离子状态存在，其颗粒直径小于106mm。水中溶解的气体则是以分子状态存在的。 （2）杂质的危害：悬浮物会造成沉积，污染树脂、堵塞管道。悬浮物过多会使锅水起沫。胶
37、体物质会污染树脂，影响出水质量，进入锅炉，会产生大量泡沫，引起汽水共腾。天然水中的悬浮物和胶体物质通常在水厂通过混凝和过滤处理，大部分被清除。如果将这些看起来澄清，但仍含有杂质的水直接供给锅炉，水中的一部分溶解物质（主要是钙、镁盐类）就会析出或浓缩沉淀出来。沉淀物中的一部分比较松散，被称为水渣；另一部分附着在受热面内壁，形成坚硬而致密的水垢。锅内结垢后会使受热面传热情况显著变坏。 随着汽锅中的水不断蒸发、浓缩，其所含的悬浮物和盐分的浓度也会随之增加。当其浓度达到一定限度时，会使蒸发面上形成一层泡沫层，严重时会造成汽水共腾。汽水共腾会使蒸汽夹带较多的水分及其所含盐分，严重影响蒸汽的品质；同时还会
38、造成过热器及蒸汽管道结,垢，使蒸汽过热器壁温升高，以致烧损。当锅水的相对碱度较大，同时锅炉锅筒的胀管口等应力集中处有裂缝时，还会引起受热面金属晶间腐蚀（苛性脆化），造成裂管甚至爆炸事故。水中含有的溶解氧的游离态二氧化碳会使给水管路、受热面金属产生化学腐蚀。锅炉的给水和锅水都是电解质，金属在电解质中会发生化学腐蚀，氧气和二氧化碳的存在会加速腐蚀。这两种腐蚀均为局部腐蚀，严重时会使管壁穿孔，造成事故。 锅炉用水据其所处的部位和作用不同，可分为以下几种：原水：是指锅炉的水源水，也称生水。原水主要来自江河水、井水或城市自来水。一般每月至少化验一次。软化水：原水经过水质软化处理，硬度降低而符合锅炉给水水
39、质标准的水。回水：锅炉蒸汽或热水经使用后的凝结水或降温水，返回锅炉房循环利用的称为回水。,补给水：无回水或回水量不能满足锅炉供水需要，必须向锅炉补充的符合水质标准要求的水称为补给水。给水：送入锅炉的水称为锅炉给水，通常由回水和补给水两部分组成。锅水：锅炉运行中在锅内吸热、蒸发的水。排污水：为除掉锅水中的杂质，降低水中的杂质含量，从汽锅中放掉的一部分锅水，称为锅炉排污水。 7.2水质指标与水质标准 （1）水质指标用来表示水中杂质品类和含量的指称为水质指标。常用的水质指标： 悬浮物 溶解固形物 硬度（H）：水的硬度又分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。 碱度（A） 相对碱度 PH值,溶解氧（O2） 含油
40、量 磷酸根 亚硫酸根 （2）水质标准为了防止锅炉由于结垢、腐蚀及锅水起沫而影响安全、经济地运行，锅炉给水及锅水均要达到一定的水质标准。我国现行国家标准工业锅炉水质（GB15762001）中规定：蒸汽锅炉和汽水两用锅炉的给水一般应采用锅外化学水处理，水质应符合国家标准中的规定。 7.3锅炉给水的过滤工业锅炉房用水一般由水厂供给。如果原水的悬浮物含量较高，为了减轻软化设备的负担，必须进行原水的过滤处理。 对于顺流再生固定床离子交换器，悬浮物5mg/L的原水应先经过滤；对于逆流再生固定床离子交换器或浮动床交换器的原水，悬浮物含量2mg/L时应先经过滤；悬浮物含量20mg/L的原水或经石灰处理后的水均
41、应混凝、澄清后经过滤处理。,锅炉房常用的过滤设备是单流式机械过滤器，也是最简单的一种过滤器。过滤器管路系统简单，运行稳定，过滤速度为45m/h，运行周期一般为8h。单流式机械过滤器本体为密闭的钢制圆柱形容器。设有进水、排水管路。过滤器内装填过滤材料，常用的有石英砂、大理石、无烟煤等。石英砂不宜用于过滤碱性水，因石英砂在水中溶解产生硅酸对锅炉有害；无烟煤、大理石适用于带碱性的水。滤料直径为0.51.5mm。原水进入过滤器通过过滤层时，水中悬浮物被吸附和阻留在过滤料层的表面和缝隙中，使水得到净化。为了提高过滤速度，要求进水保持一定的压力，所以又称为压力式过滤器。当原水通过过滤层的压力降达到0.05
42、0.06MPa时，应停止过滤，进行反冲洗，把滤料层中截留的污泥冲洗掉，以恢复其正常工作能力。反冲洗强度为15L/（s.m2），冲洗时间为10min，然后正冲洗至出水合格，就可以重新进行过滤。采用压力式机械过滤过滤原水时，台数不宜少于2台，其中1台备用。每台每昼夜反冲洗次数可按12次设计。 较大型的过滤装置多采用无阀滤池。,8. 锅炉房的汽水系统,8.1锅炉房的给水系统 （1）给水系统的组成蒸汽锅炉房的给水系统由给水箱、锅炉给水泵、水处理设备、凝结水回收设备、给水管道及阀门、附件等组成。工业锅炉房一般采用多台锅炉集中给水系统。蒸汽锅炉的给水方式应根据热网回水方式和水处理方式来确定。 （2）给水管
43、道由除氧水箱或给水箱接至锅炉给水泵入口的管道称为吸水管道；由给水泵出口到锅炉给水阀之间的管道，称为压水管道，二者总称为锅炉的给水管道。蒸汽锅炉房一般采用单母管给水系统。但对于常年不间断供汽以及给水泵不能并联运行的锅炉房，锅炉给水母管宜采用双母管给水或采用单元制锅炉给水系统（即一泵对一台锅炉另加一台公共备用泵）。,back,每台锅炉给水泵出口应装设截止阀，在截止阀和水泵之间设止回阀，以防止水倒流，避免停泵时水泵因受到过大压力而损坏。给水泵入口应装设切断阀，一般采用闸阀。锅炉的每个进水口处都应装设截止阀和止回阀，两阀应紧密相连，截止阀紧靠锅炉。此处截止阀只作启闭用。每台锅炉给水管上应装供调节用的阀
44、门。手动调节阀应设在司炉操作处，以便控制。对于蒸发量大于4t/h的锅炉，应采用自动调节装置，同时也应能进行人工调节。 8.2给水系统的设备工业锅炉房常用的给水设备有电动离心式水泵、汽动活塞式水泵，小型锅炉也有用蒸汽注水器的。给水泵台数的选择，应能适应锅炉房全年负荷变化的要求，且不少于两台，并能使水泵在高效率下运行。要选择效率较高、尺寸较小、质量较轻的水泵，要以节能为重点。给水泵应设置备用泵，以便检修时能保证锅炉房正常工作。当最大的一台给水泵发生故障停止运行时，其余并联运行的给水泵的总流量，应能满足所有运行锅炉在额定蒸发量时所需给水量额110。,8.3蒸汽系统 （1）蒸汽系统的组成锅炉房内的蒸汽
45、管道可分为主蒸汽管道和副蒸汽管道。由锅炉至分汽器（分汽缸）之间的蒸汽管道称为主蒸汽管道；从锅炉引出直接用于锅炉本身。如吹灰驱动汽动泵或注水器的蒸汽管道称为副蒸汽管道。主蒸汽管道、副蒸汽管道及其上的设备、附件等，称为蒸汽系统。每台锅炉与锅炉房蒸汽总管之间的管道上一般应安装两个阀门，以防止某台锅炉停炉检修时蒸汽从关闭失灵的阀门倒流而入。 对于工作压力不同的锅炉，不能合用一根蒸汽总管或一台分汽器，应分别设置蒸汽管路。锅炉房内连接相同参数锅炉的蒸汽管道宜采用单母管，对常年不间断供汽的锅炉房可采用双母管。,（2）分汽器（分汽缸）采用多管供汽的锅炉房，应设置分汽器（分汽缸）。蒸汽进入分汽缸后，由于流速突然
46、降低，蒸汽中的水滴被分离出来。为了及时排出这些水滴，分汽缸应设0.01的坡度，在最低点接疏水器。分汽缸上接出的蒸汽管道应分别设置阀门。分汽缸上不需设置安全阀，但应设置压力表。当工作介质为过热蒸汽时，应设置温度计。分汽缸一般设于锅炉间的固定端，有时也设于锅炉的后部。安装在便于管理和操作的地方，一般靠墙布置，并离地面有一定距离，便于检修。分汽缸保温层外表面到墙面距离一般不小于150mm。分汽缸前面要有足够的阀门操作位置，一般从阀门手柄外端算起，要有1.01.5m的操作空间。分汽缸的安装方式有落地式支架和挂墙悬臂式支架两种。 8.4排污系统锅炉房排污系统包括连续排污、定期排污的管道及设备。定期排污由
47、于排污时间短，余热利用价值较小，一般将它引入排污降温池中与冷水混合后排入下水管道，以免排水管道受热胀裂 ，锅炉房有多台锅炉并联运行时，也可以设置定期排污膨胀器回收热量。,连续排污排水的热量，可按具体情况加以利用。一般设连续排污膨胀器，污水进入膨胀器后降压产生二次蒸汽。二次蒸汽可引入热力除氧器或给水箱中加热给水，也可用来加热生活用水。排污膨胀器中的高温水通过热交换器加热软水或排入排污降温池后排入室外排水管网。 排污系统锅炉排污水具有较高的温度，在排入城市排水管网前应采取降温措施，使温度降至40以下。一般于室外设排污降温池，用冷水混合冷却。连续排污系统中，从锅炉上锅筒连续排污管接至排污膨胀器的排污
48、管道必须采用无缝钢管。膨胀器进口处应设一个截止阀，排污扩容器的水位可用液位调节阀控制。24台锅炉宜合用一台连续排污膨胀器。每台锅炉的连续排污管道应单独接至连续排污膨胀器进口。连续排污膨胀器应设安全阀。从锅炉接出的连续排污管上，应设节流阀。一般在锅炉的定期排污管上设置快速排污阀和截止阀，串联使用。在靠近排污口处装设截止阀，其后安装快速排污阀。一般每台锅炉必须单独设置定期排污管。污水经室外降温池冷却后排入下水道。当几台锅炉合用排污总管时，在每台锅炉接至排污总管的支管上必须装设切断阀。在该阀前宜装设止回阀。排污总管上不得装有任何阀门。各排污管不得同时进行排污。,为了保证安全，排污管不得采用铸铁管件。
49、锅炉的排污阀及其管道不应采用螺纹连接，排污管道应减少弯头，保证排污通畅。 8.5热水锅炉热力系统对于热水锅炉，有由供热水管道、回水管道及其设备组成的热水系统，以及补给水系统。确定热水锅炉热力系统时应考虑以下因素： 热水锅炉运行时的出口水压，不应小于锅炉最高供水温度加20相应的饱和压力。以防止锅炉发生汽化（用锅炉自生蒸汽定压的热水系统除外）。 采用多管供热的锅炉房应设置分水器，有多根回水管进入锅炉房时，应设置集水器。 应有防止或减轻因系统循环水泵突然停泵后造成锅水汽化和水击的措施。 热水系统的附件装置 循环水泵的设置 补给水设备 恒压装置,9. 锅炉房的运行管理,9.1锅炉的启动与正常运行 （1）锅炉的启动锅炉的启动过程一般包括启动前的准备与检查、进水、点火、升压等几个步骤。新装或大修后的锅炉，必须经过专业技术人员进行内外部检验，合格后方可启用。 （2）锅炉的正常运行为了保证锅炉安全、经济地运行，需要做好运行调节工作。锅炉正常运行时，工作人员主要是对锅炉的水位、蒸汽压力、汽水质量和燃烧情况的动态变化进行监视和控制。保持水位、蒸汽压力和燃烧工况的稳定，提高效率，减少环境污染。 （3）热水锅炉的运行 热水锅炉的启动,
