锅炉培训教材

2.3.3过热器与再热器的特点 过热器和再热器具有如下特点: (1)过热器和再热器是锅炉中金属壁温最高的受热面， 对材质要求高。 过热器与再热器的高温部分一般采用耐热的合 金钢，如12Cr1MoV、15CrMo、10CrMo910、 T91等。 (2)过热器、再热器的阻力不能太大。 (3)高热负荷区的过热器与再热器工质流速高。一般 过热蒸汽的流速可以达到50-60m/s。
尾部对流受热面有两部 分，一是省煤器，它使 给水在进入锅筒之前， 预先加热到某一温度 (通常低于饱和温度或 达到饱和温度)；二是 空气预热器，空气在进 入炉膛之前被加热到一 定温度，以改善炉内的 燃烧过程，同时降低排 烟温度，提高锅炉的热 效率。 注意：省煤器与空气预 热器都是对流受热面。
电站锅炉的对流受热面包括过热器、再热器、省煤 器，工业锅炉的对流受热面则包括对流管束、过热器、 省煤器。对带有空气预热器的锅炉，空气预热器从传 热的角度看，也可作为对流受热面。 炉膛烟气出口处，通常布置数排凝渣管束，以对后 面的过热管起到保护作用，防止管束外表面结渣。 凝渣管束的后方布置过热器，通过对流换热和辐射 热将汽包(锅筒)出来的饱和蒸汽加热至所需参数的过 热蒸汽，以提高电站的热效率。
锅炉培训教材
2011年3月
1锅炉的基本原理
1.1锅炉的基本构
造 1.2锅炉的工作原 理 1.3锅炉的工作过 程 1.4锅炉经济指标
1锅炉的基本原理
1.1锅炉的基本构造
什么是锅炉
定义：锅炉是一种生产蒸汽或热水的换热设备，按 功能包括两大部分。一部分是通过燃烧煤、油、气 及其他燃料，将化学能转化为热能；另一部分是各 种形式的受热面，将燃料燃烧释放出的热能通过各 种传热方式，传递给炉水使之升温、汽化、过热以 产生所需要的蒸汽，或加热所需要的高温热水供动 力机械或其他设备使用。
1.3．锅炉的工作过 程 1.3.1锅炉的燃烧过 程
什么是燃烧 燃烧是燃料中的 可燃物质与氧气进 行强烈氧化反应的 过程，这是一种复 杂的物理化学综合 过程。它需要具有 一定的温度和浓度 条件、一定的时间 和空间条件。
燃料进入锅炉燃烧的基本过程： 燃烧 炉膛(或炉排) 除渣设备。
烟气的基本流程是：
工业链条炉示意图
沸腾炉 沸腾炉所燃用的煤被破碎成10mm以下的颗 粒，送入存有大量床料(灰颗粒或石英沙)的 炉床，炉床下部送入的空气向上以一定流 速推动床料，使燃料和料床在炉床中翻滚 浮动而呈“流态化”燃烧，这样的料床称 为鼓床或流化床。现在常用的为循环流化 床锅炉。 注意：沸腾炉的燃料也是固体燃料。
2.2汽包
2.2.1汽包的作用
（1）汽包是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，同时作为一 个平衡器，保证水冷璧循环所需要的压头； （2）存有一定容量的水与汽，具有相当的蓄热量，当锅炉工况变 化时，能起缓冲稳定汽压的作用； （3）装有汽水分离装置，保证饱和蒸汽的品质；
汽包的特点 （1）装有测量表计与安全 附件，水位是锅炉最主要 控制的参数； （2）是锅炉安装中时最重 的部件。 （3）制造工艺要求高。汽 包是锅炉设备中制造工艺 最严格的部件。
对流受热面 电站锅炉的对流受热面 包括过热器、再热器、省 煤器，工业锅炉的对流受 热面则包括对流管束、过 热器、省煤器。对带有空 气预热器的锅炉，空气预 热器从传热的角度看，也 可作为对流受热面。 炉膛烟气出口处，通常 布置数排凝渣管束，以对 后面的过热管起到保护作 用，防止管束外表面结渣。
凝渣管束的后方布置过热器，通过对流换热和辐射热 将汽包出来的饱和蒸汽加热至所需参数的过热蒸汽， 以提高电站的热效率。 再热器布置于过热器后部，烟气通过对流换热将从汽 轮机高压缸抽出的蒸汽在再热器中加热，称为再热过 程，以提高热力循环的热效率和保证汽轮机的排汽干 度。 注意：过热器的传热方式既有辐射换热又有对流换热。 再热器以对流换热为主。
锅炉的组成 通常燃料的燃烧过程在炉膛内进行，形成炉的概念； 蒸汽或热水在锅筒、水冷壁、对流受热面等内部 形成，形成锅的概念。
形象理解
锅：烧水，用来装要被加热的水(或其它介质)的
容器，生产热水或蒸汽 炉：烧火，将燃料的化学能转化热能 加热锅的装置。
锅 炉
锅 炉
几个重要概念： 锅的组成部分： 汽包(锅筒)、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、 空气预热器； 炉的组成部分： 炉膛、燃烧器。 锅炉本体： 炉膛、燃烧器、汽包、水冷壁、对流受热面、钢 架和炉墙等组成锅炉的主要部件，称为锅炉本体。 锅炉的其他重要辅机： 磨煤机、给煤机、燃料输配送装置及管道、送引 风装置及管道、给排水装置、水处理设备及管道、 除尘、除渣及除灰系统、控制系统等
高温烟气
对流管束
辐射
水冷壁
辐射+对流
过热器（凝渣管）
对流
对流
尾部受热面(省、空) 烟囱
除尘
引风机
1.3.2 工质(水)的加热和汽化过程
蒸汽的产生过程
给水
未饱和水
省煤器
饱和水
汽包 饱和蒸汽 过热器
过热蒸汽
汽轮机
水循环过程 汽包 下降管
下集箱
பைடு நூலகம்
水冷壁
汽水引出管

1.4锅炉经济指标
受热面蒸发率 每m2蒸发受热面每小时所产生的蒸汽量，符号 D/H；单位kg/m2· h 锅炉热效率 每小时送进锅炉的燃料（全部完全燃烧时）所能 发出的热量中有百分之几被用来产生蒸汽或加热水， 以符号%表示。 汽煤比 一吨标准煤所能产生的蒸汽量。由于锅炉生产出 蒸汽的参数不同，所以产生不同蒸汽参数的锅炉没 有可比性。 对于工业比较常用。
循环流化床锅炉
沸腾炉的燃烧示意图
1.2.2锅与炉的传热
锅炉受热面有两大部分，炉膛受热面和对流受热面。 炉膛受热面 炉膛受热面又称水冷壁，传热方式主要以辐射换热 为主，对于小型工业锅炉，还有部分锅筒表面参与换 热。 炉膛内，进入炉膛的燃料与空气混合后着火燃烧产 生的高温火焰和烟气，通过辐射把热量传递给四周的 水冷壁管，水在管内受热蒸发产生饱和蒸汽。此传热 过程，传热量的大小与炉膛受热面、进入炉膛的燃料 量多少相关，会使炉膛出口烟温产生相应变化。在一 定的燃料量和热空气温度下，炉膛受热面大，传热量 随之增加，使炉膛的出口烟温降低；而如果炉膛受热 面布置较小时，意味着炉膛出口烟温提高。在锅炉负 荷发生变化时，炉膛出口烟温则随负荷的大小而升降。
（1）蒸汽侧调节 蒸汽侧调节汽温的主要手段是减温器。它是用 冷却水（减温水）间接或直接冷却蒸汽的办 法来达到减温的目的。 减温器分为表面式减温器和喷水减温器两种；
1）表面减温器是一种管式热交换装置，其特点是水 与蒸汽不直接接触，利用锅炉给水或锅水来冷却蒸 汽。它的结构为减温器壳体，上面有蒸汽引入、引 出管接头。壳体内是U形管或螺形管、套管。冷却 水由管子一端引入，另一端引出。蒸汽从壳体上部 引入，垂直冲刷外管后，再由壳体下部引出。表面 式减温器广泛用于中压锅炉上。
1.2锅炉的工作原理
锅炉工作过程有三个 基本过程 (1)燃料的燃烧过程； (2)炉与锅的传热过程； (3)水的汽化与过热过程。 与之相对应的理论知 识是： (1)燃烧原理； (2)传热学； (3)流体力学和工程热力 学。
1.2.1燃料的燃烧
燃料在锅炉炉膛内燃烧。按燃烧方式不同，锅 炉可分为： (1)室燃炉，主要用于发电等的大容量锅炉，最小 容量75t/h； (2)层燃炉，主要用于生产工业用加热蒸汽或水， 一般最大容量75t/h； (3)沸腾炉(循环流化床)，一般最小容量10t/h，最 大容量国内做到1000t/h。
2锅炉房设备
2.1锅炉本体及其辅助
设备 2.2汽包 2.3过热器与再热器 2.4省煤器与空气预热 器
2.1锅炉本体及其辅助设备
2.1.1锅炉本体设备包括： 汽包、下降管、水冷壁、包墙、过热器、再热器、 省煤器、空气预热器、燃烧器、锅炉钢架等；
2.1.2锅炉房辅助设备 （1）运煤、磨煤、除灰 系统； （2）送、引风系统； （3）水、汽系统(包括 排污系统)； （4）电气、仪表。
2.3过热器与再热器 2.3.1过热器和再热 器的作用 过热器与再热器是 用来加热提高蒸汽 温度的锅炉本体设 备。虽然部分锅炉 没有再热器，但由 于再热器与过热器 比较相似这里就一 起介绍。
2.3.2过热器和再热器的作用 过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的 过热蒸汽。 再热器：将汽轮机高压缸排汽加热成具有一 定温度的再热蒸汽。
通常炉膛出口烟温：对大型电站煤粉炉，约为 1000℃-1200℃；对中小型锅炉，炉膛出口 烟温不应低于950℃，其高值按燃料的灰分 变形温度为限，且不超过1100℃。如果燃用 液体燃料或气体燃料时，由于无结渣问题， 可选1200℃左右。炉膛受热面除起到传热作 用外，还有保护炉墙的作用。 注意：炉膛的换热方式主要以辐射换热为主。
（2）根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向分： 逆流、顺流和混合流。 （3）根据对流受热面的放置方式分：立式、卧 式。 （4）根据管子排列方式分：顺列、错列。 （5）根据管圈数分：单管圈、双管圈、多管圈。 （6）根据结构分：屏式过热器、壁式过热器、 对流过热器。
2.3.5蒸汽温度的调节
蒸汽参数是表征锅炉特性的重要指标之一，不论是发 电设备还是工艺设备都需要使用温度稳定的蒸汽， 并要求在运行中不能有过大的偏差。一般锅炉出口 蒸汽温度要保证在标准值的正5度与负10度之间。 蒸汽温度的调节方法有蒸汽侧调节和烟汽侧调节 。
1.2.3水的受热、汽化及过热过程
该过程是饱和蒸汽的生产过程。给水加热器使给水 加热到145-175℃(中压锅炉)或215-240℃(高压锅 炉)，由给水管道将水送到省煤器，水在省煤器中 被加热到某一温度后进入锅筒，然后沿下降管下 行到水冷壁进口集箱，经适当分配后注入水冷壁 管，水在水冷壁管内吸收炉膛内的辐射热后形成 水和饱和蒸汽的混合物，上升进入锅筒内，由汽 水分离装置分离，蒸汽由锅筒上部流入过热器， 分离下来的水仍参与水冷壁管内的循环。汽水混 合物的分离设备是保证蒸汽品质和过热器工作可 靠的必要设备。蒸汽流入过热器后继续被加热成 具有一定温度和过热度的过热蒸汽。