锅炉基础知识(讲义)

第一章 锅炉基础知识 第一节 概述
一．锅炉的工作过程： “锅”（即锅炉本体水压部分）：水进入锅炉以后， 在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水， 使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被 引出应用。 “炉”（即燃烧设备部分）：在燃烧设备部分，燃 料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热 的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐 渐降低，最后由烟囱排出。 “锅”与“炉”一个吸热，一个放热，是密切联系 的一个整体设备.
（二） 常用燃油特点 1． 重油 （1） 油的比重和粘度较大，脱水困难，流 动性差。 （2） 油的沸点和闪点较高，不易挥发。 （3） 其特性与原油产地，配制原料的调和 比有关。
2． 渣油 （1） 硫份含量较高。 （2） 比重较大。 （3） 粘度和凝固点都比较高。 （4） 作为锅炉燃油时必须注意防止低温腐 蚀。
6．沸点 液体发生沸腾时温度称为沸点。油品没有一 个恒定的沸点，而只有一个沸点范围。 7． 闪点 燃油表面上的蒸汽和周围空气的混合物与火 接触，初次出现黄色火焰的闪光的温度称为闪点 或闪光点。 8． 燃点（着火点） 在常压下，油品着火连续燃烧（时间不少于 5秒）时的最低温度称为燃点或着火点。无外界 明火，油品自行着火燃烧时最低温度称为自然点。 9． 爆炸浓度界限 油蒸汽与空气混合物的浓度在某个范围内， 遇明火或温度升高就会发生爆炸，这个浓度范围 就称为该油品的爆炸浓度界限。
（4） 由于油、气发热量远远大于煤的发热量，故 其炉膛热强度较燃煤炉高的多，所以与同容量的燃 煤锅炉比较，锅炉体积小，结构紧凑、占地面积小； （5） 燃油（气）锅炉的燃烧过程是在炉膛中悬浮 进行，故其炉膛内不设臵前后拱，炉膛结构非常简 单。 三． 燃油锅炉与燃气锅炉的区别 （1） 燃油锅炉与燃气锅炉，就本体结构而言没有 多大的区别，只是由于燃料热值不同，将受热面作 了相应的调整。即燃油锅炉辐射受热面积较大，而 燃气锅炉则是将对流受热面设计的大些。
（6）炉墙应有良好的密封性； （7）开设必要的人孔、手孔、检查孔、看火 门、除灰门等，便于安装、运行操作、检修 和清洗内外部； （8）应有符合要求的安全附件及显示仪表等 装臵，保证设备正常运行； （9）锅炉的排污结构应变于排污； （10）卧式内燃锅炉炉胆与回燃室（湿背 式）、炉胆与后管板（干背式）、炉胆与前 管板（回燃式）的连接处应采用对接接头。
5．氮：用符号N表示，是不可燃成份，但在高温 下可与氧反应生成氮氧化物（NOx）,它是有害物 质。在阳光紫外线照射下，可与碳氢化合物作用 而形成光学氧化剂，引起大气污染。
6．灰分：用符号A表示，是煤中不能燃烧 的固体灰渣，由多种化合物构成。熔化温 度低的灰，易软化结焦，影响正常燃烧， 所以，灰份多，煤质差。煤中灰份约占 5∽35%。 7．水分：用符号W表示，煤中水份过多会 直接降低煤燃烧所发生的热量，使燃烧温 度降低。
四. 热水锅炉 1. 管式热水锅炉 2. 锅筒式热水锅炉
第二节 基本结构及结构特点
一．法规中对锅炉的基本要求 （1）各受压元件在运行时应能按设计预定方 向自由膨胀； （2）保证各循环回路的水循环正常，所有的 受热面都应得到可靠的冷却； （3）各受压部件应有足够的强度； （4）受压元、部件结构的形式，开孔和焊缝 的布臵应尽量避免减少复合应力和应力集中； （5）水冷壁炉墙的结构应有足够的承载能力.
电站锅炉制造厂代号
锅炉厂名 代号 锅炉厂名
代 号
锅炉厂名
代 号
北京锅炉厂
BG
杭州锅炉厂
NG
武汉锅炉厂
WG
东方锅炉厂
DG
上海锅炉厂
SG
济南锅炉厂
YG
哈尔滨锅炉 厂
HG无锡锅炉厂UG源自四川锅炉厂CG电站锅炉燃料代号
设计燃料 代号 设计燃料 代号 设计燃料 代号
燃煤
M
燃气
Q
可燃煤和 油
MY
燃油
Y
其它燃料
（4）SG-1000/17-YM ，表示上海锅
炉厂制造，额定蒸发量 1000t/h，额定蒸汽 压力17MPa,燃料为燃油、煤，电站锅炉。
（5） SZL10-1.3/350-W，表示双锅筒 横臵式链条炉排，额定蒸发量10t/h，额定 蒸汽压力1.3MPa,过热蒸汽温度为350 ℃， 燃料为无烟煤，蒸汽锅炉。 LSG0.7-0.7-AⅡ2 LHG1-0.7-A SZL20-1.25-AⅡ
3．比热（C） 将1公斤物质加热，温度每升高1℃所需的热量 称之为该物质的比热。单位是KJ/Kg· ℃。 4．凝固点 油的凝固点表示油在低温下的流动特性。 5．粘度 油的流动速度，不仅决定于使油流动的外力，而 且也取决于油层间在受外力作相对运动的内部阻力， 这个内部阻力就称为粘度。 油的粘度随温度升高而降低，随温度下降而增大。 对于压力物化喷嘴的炉前燃油粘度以2∽4度为最好， 对转杯式喷嘴以3∽6度为好。
二、燃油（气）锅炉结构特点： 燃油（气）锅炉与燃煤锅炉比较，由于使 用燃料不同而在结构上具有以下特点： （1） 燃料通过燃烧器喷入锅炉炉膛，采用火室 燃烧而无需炉排设施； （2） 由于油、气燃烧后均不产生灰渣，故燃油 （气）锅炉无排渣出口和除渣设备； （3） 喷入炉内的物化油气或燃气，如果熄火或 与空气在一定范围内混合，容易形成爆炸性气 体，因此燃油（气）锅炉均需采用自动化燃烧 系统，包括火焰监测、熄火保护、防爆等安全 设施；
4．按采用的燃料分类 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 5. 按燃烧方式分类 层燃炉 室燃炉 旋风炉 流化床炉
二．锅炉的规格 工业蒸汽锅炉参数系列
三．锅炉型号
1.工业锅炉型式代号:如图:
锅炉本体型式代号
燃料品种代号
2.电站锅炉型式代号:如图:
△△——◇◇◇ / ◇◇◇—— △ × 设计序号 燃料代号 额定蒸汽压力 额定蒸发量 制造厂代号
第二章 锅炉结构 第一节 常用中小型锅炉 一．立式锅壳锅炉 1.立式横水管锅炉 2.立式多横水管锅炉 3.立式直水管锅炉 4.立式弯水管锅炉 5.立式火管锅炉
二．卧式锅壳锅炉 1.卧式内燃锅壳式锅炉 2.卧式外燃锅壳式锅炉 3.卧式外燃水火管锅炉 4.卧式内燃水火管锅炉
三．水管锅炉 1.双锅筒横直式水管锅炉SHL 2.双锅筒纵臵式水管锅炉 SZL 3.单锅筒纵臵式水管锅炉DZL 4.立式水管锅炉LS 5.角管式锅炉
（二）煤的燃烧过程 1．预热干燥 2．挥发分析出并开始着火燃烧 3．固定碳着火燃烧 4．固定碳的燃烧和灰渣的形成。
第二节 燃油和气体燃料 一．燃油 （一） 燃料油的物理特性 1．重度（比重） 单位体积内物质的重量称为“重度”（γ）。 油的重度在0.78∽0.98吨/米3之间，所以油比水轻， 通常能浮在水面上。通常将20℃时比重作为油品 的标准比重，用符号“d420”表示。 2．发热量（Q） 油的重度愈小，则发热量愈高。由于油中的碳、 氢含量比煤高，因此其发热量约为39800∽44000 千焦/公斤。
3．硫：用符号S表示，是煤中的一种有害元素。 硫燃烧生成二氧化硫（SO2）或三氧化硫（SO3） 气体，污染大气，对人体有害，这些气体又与烟 气中水蒸汽凝结在受热面上的水珠结合，生成亚 硫酸（H2SO3）或硫酸（H2SO4）腐蚀金属。不 仅如此，含硫烟气排入大气还会造成环境污染。 含硫多的煤易自燃。我国煤的含量为0.5∽5%。 4． 氧：用符号O表示，是不可燃成份，煤中含氧 为1%∽10%。
二． 煤的发热量 1Kg煤完全燃烧时所放出的热量，称为 煤的发热量。 1．高位发热量（Qgw）指煤的最大可能发 热量。 2．低位发热量（Qdw）指煤在正常燃烧条 件下的实际发热量。
三．煤的燃烧 （一）煤完全燃烧的条件 1．适量的空气 2．一定的燃烧温度 3．燃料与空气的混合均匀性 4．充分的燃烧时间
锅炉基础知识
主 讲 人：张德明
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定义
定义一：锅炉，是一种利用燃料燃烧后释放的热能 或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到 所需要的温度（热水）或一定压力蒸汽的热力设备。
定义二：锅炉，是指利用各种燃料、电或者其他能 源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并承载一 定压力的密闭设备，其范围规定为容积大于或者等 于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于 0．1MPa（表压），且额定功率大于或者等于 0．1MW的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。
第二节 锅炉的分类和规格型号
一． 锅炉的分类 热量传递的三种方式：传导。对流。辐射 1．按锅炉的工作压力分类 低压锅炉：P≤2.5MPa； 中压锅炉：P=2.6∽5.9MPa； 高压锅炉：P=6.0∽13.9 MPa； 超高压锅炉：P≥14MPa。
2.按用途分类 电站锅炉 工业锅炉(生产、生活) 3．按锅炉出口介质分类 蒸汽锅炉 热水锅炉 汽、水两用锅炉
（二） 分类 1．天然气，目前新疆各城市使用的气体燃料就 是天然气。发热量为 36533KJ/m3，爆炸极限的 上限为15.0%，.下限为5.0%。 2．人工燃气，是指以煤或石油产品为原料，经 过各种加工方法而产生的燃气。 3．油制气，是指以石油产品为原料，经过各种 加工方法而产生的燃气。 4．液化石油气，是指在开采和炼制石油过程中， 作为副产品而获得的一种碳氢化合物。
（2） 燃油锅炉所配燃烧器必须有油雾化 器，而燃气锅炉所配燃烧器则无需物雾化 器。 （3） 燃油锅炉，必须配臵一套较复杂的 供油系统（特别是燃烧重油、渣油时）， 如油箱、油泵、过滤器加热管道等，必须 占据一定的空间，而燃气锅炉，则无需配 臵储气装臵。只需将用气管道接入供气网 即可，当然，在管道上还需设臵调压装臵 及电磁阀、缓冲阀等附件，以确保锅炉安 全运行。
（三） 特点： 1．具有基本无公害燃烧的综合特性。 2．容易进行燃烧调节。 3．作业性好，即燃气系统简单，操作管理方便， 容易实现自动化。 4．容易调整发热量，比如城市煤气可以通过煤制 气和油制气的混合比例来调整和维持发热量。 5．易燃易爆且有毒,气体燃料与空气在一定比例下 混合会形成爆炸性气体。另外气体燃料大多数成分 对人体和动物是窒息性的或有毒的。
T
可燃又和 气
YQ
举例： （1） DZL4—1.0—AⅡ，表示单锅筒纵臵式链
条炉排额定蒸发量为4 t/h ，额定蒸汽压力为 1.0MPa，蒸汽温度为饱和温度，燃料为Ⅱ类烟煤， 蒸气锅炉。 （2） WNS2—0.7—YC，表示卧式内燃室燃炉， 额定蒸发量为2 t/h ，额定蒸汽压力为0.7 MPa， 蒸汽温度为饱和温度，燃料为柴油，蒸气锅炉。 （3） QXS7—1.0/115/90—QT，表示强制循 环室燃炉，额定功率为7MW，额定出水压力为1.0 MPa，供水温度为115℃，回水温度为90℃，燃料为 天然气，热水锅炉。
第三章 锅炉燃料 锅炉用燃料分为三类： 固体燃料—烟煤，无烟煤，褐煤，泥煤，油 页岩，木屑，甘蔗渣，稻糠等； 液体燃料—重油，渣油，柴油，等； 气体燃料—天然气，人工燃气，液化石油气 等。
第一节 煤 一．煤的成分： 自然界里煤是多种物质组成的混合物，它的 主要成分有碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分等。 1．碳：用符号C表示，是煤的主要成份，煤的含 碳量愈多，发热量越高。不过含碳量较高的煤较 难着火，这是因为碳在比较高的温度下才能燃烧。 一般碳约占燃料成份的50∽90%。 2．氢：用符号H表示，是煤中最活波的成份，煤 中含量越多，燃料越容易着火，煤中 氢量约为 2%∽5%。
二．
锅炉参数：
（一）蒸发量（D） 蒸汽锅炉长期安全运行时，每小时所产生的蒸 汽数量，即该台锅炉的蒸发量，用“D”表示， 单位为吨/小时（t/h）。 （二）热功率（供热量Q） 热水锅炉长期安全运行时，每小时出水有效带 热量。即该台锅炉的热功率，用“Q”表示，单 位为兆瓦（MW）。
（三）工作压力 工作压力是指锅炉最高允许使用的压力。 工作压力是根据设计压力来确定的，通常 用MPa来表示。 （四）温度 温度是标志物体冷热程度的一个物理量， 同时也是反映物质热力状态的一个基本参 数。通常用摄氏度即“t℃ ”。
3．柴油，分为轻柴油和重柴油，工业锅炉 上常用轻柴油作为燃料。轻柴油的特点： （1）粘度小，流动性好，在运输和物化过 程中，一般不需要加热。 （2） 含硫量较小，对环境污染也小。 （3） 易挥发，火灾危险性大，运输和使用 中应特别注意。
二． 气体燃料 （一）气体燃料的化学组成 气体燃料的化学成份由可燃部分和不 可燃部分组成。 1．可燃部分有氢，一氧化碳，甲烷，乙烯， 乙烷，丙烯，丙烷，苯，硫化氢等。 2．不可燃成分有氮，氧，二氧化碳，氧化 硫和水蒸气。