锅炉及锅炉房设备基本知识

锅炉基本知识

§1 概述

锅炉（蒸汽发生器）是利用燃料或其它能源的热能，把工质（一般为进化的水）加热到一定参数（温度、压力）的换热设备。

锅炉是供热之源。锅炉及锅炉房设备的任务，在于安全、可靠、经济有效地将燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，以产生热水或蒸汽；或将燃料的化学能传递给其他工质，如导热油等，以产生其他高温的工质，如高温导热油。

蒸汽，不仅用来将热能转变成机械能（如电站锅炉的气轮机发电），蒸汽还广泛地作为工业生产和采暖通风等方面所需热量的热载体。通常，我们把用于动力、发电方面的锅炉，叫做动力锅炉；把用于工业及采暖方面的锅炉，称为供热锅炉，通常成为工业锅炉。

电站锅炉，处于提高热循环效率的需求，其锅炉所产生的蒸汽，其压力与温度都较高，且日益趋向高温高压和大容量方向发展。例如，与国产的300MW的汽轮发电机组配套的锅炉，其容量为1025吨/小时，蒸汽压力为17MPa（170个大气压），过热蒸汽温度为555℃。

与我们相关的工业锅炉，所产生的蒸汽或热水均不需要过高的压力和温度，容量也不太大，压力一般在2.5MPa（25个大气压）以下，温度一般为饱和蒸汽温度（或有过热，过热蒸汽温度也不太高，一般400℃以下）。生产工艺有特殊要求的除外。

1.炉的基本构造和工作过程

锅炉，主要是锅与炉两大部分的组合。燃料在炉内进行燃烧，将燃料的化学能转变为热能；高温燃烧产物—烟气则通过受热面将热量传递给锅内的工质，如水等，水被加热—沸腾—汽化，产生蒸汽。

锅的基本构造包括锅筒（又叫汽包）、对流管束、水冷壁、上下集箱和下降管等组成一个封闭的汽水系统。炉，对于链条炉排锅炉来说，包括煤斗、炉排、除渣机、送风装置等；对于室燃炉来说，炉包括燃烧设备等。

此外，为了保证锅炉的正常工作和安全运行，蒸汽锅炉还必须装设安全阀、水位表、高低水位报警器、压力表、主汽阀、排污阀、止回阀等。

2.

3.锅炉的工作过程

锅炉的工作包括三个过程，燃料的燃烧、烟气向水的传热过程和水的汽化过程，这三个过程在锅炉中同时进行。

一、燃料的燃烧过程

不同的燃烧方式其燃烧状况有所不同。以链条炉排锅炉为例，其燃烧设备为链条

炉排。燃料在加煤斗中借自重下落到炉排面上，炉排借电动机通过变速齿轮箱减

速后由链轮来带动，链条炉排犹如运输机，将燃料源源不断的带入炉内。燃料在

炉排上一面燃烧，一面向后移动；燃料燃烧所需的空气由鼓风机通过风道及炉排

下部的风仓，向上穿过炉排到达燃料层，进行燃烧，形成高温烟气。燃料最后烧

成灰渣，在炉排末端翻过除渣板（俗称老鹰铁）后排出，这整个过程称为燃烧过

程。当然，为了锅炉燃烧的持续进行，需要连续不断地供应燃料、空气和排出烟

气、灰渣，为了环保的要求，还须对烟气进行除尘处理，为此，需配置鼓风机、

引风机、运煤出渣设备及消烟除尘设备。

二、烟气向工质（水、汽、导热油等）的传热过程

由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高。在炉膛的四周墙面上，都布置一排水管，

俗称水冷壁管。高温烟气与水冷壁进行强里的辐射换热，将热量传递给管内工质。

继而烟气受引风机、烟囱的引力而向炉膛上方流动。烟气出烟窗（炉膛出口）并

掠过防渣管后，就冲刷蒸汽过热器----一组垂直放置的蛇形管受热面，使锅（汽包

与水冷壁）中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到过热。尾部烟道内依次布

置省煤器及空气预热器。经多级传热后的烟气最后排出锅炉。

三、水的汽化过程

水的汽化过程也是蒸汽的产生过程，其主要包括水循环和汽水分离过程。经过水

处理的锅炉给水由给水泵加压，先经过省煤器而得到预热，然后进入汽包。

锅炉工作时，汽包中的工质是处于饱和状态下的汽水混合物。位于烟温较低区段的对流管束，因受热较弱，汽水混合物的比重较大；而位于烟气高温区的水

冷壁和对流管束由于受热较强，相应地汽水混合物的比重较小；从而比重大的汽

水混合物则往下流入下锅筒，比重小的汽水混合物则往上流入上锅筒，这就形成

了锅内的自然循环。此外，为了更有效地组织水循环和进行流量分配的需要，一

般还设有置于炉墙外的不受热的下降管，借以将工质引如水冷壁的下集箱，而通

过上集箱上的汽水引出管将汽水混合物引入上锅筒。

借助上锅筒内装设的汽水分离装置，以及在锅筒本身空间的重力分离作用，使汽水混合物得到了分离；若有过热器，则蒸汽在上锅筒顶部引出后进入蒸汽过

热器中，而分离下来的饱和水仍回落到上锅筒下半部的水空间。汽包中的水循环，

也保证了与高温烟气相接触的金属受热面得以冷却而不会烧坏，是锅炉长期安全

可靠运行的必要条件。而汽水混合物的分离设备则是保证蒸汽品质和蒸汽过热器

可靠工作的必要设备。

§2 锅炉基本特性的表示

为了区别各类锅炉构造、燃用燃料、燃烧方式、容量大小、参数高低以及运行经济性等特点，经常用到如下参数：

一、锅炉额定出力

锅炉额定出力是指锅炉在额定参数（压力、温度）和保证一定效率下的最大连续

出力。对于蒸汽锅炉，叫额定蒸发量，单位为吨/小时；对于热水锅炉，叫额定

产热量。单位为MW（老单位为万大卡/小时）。

产热量与蒸发量之间的关系：

Q=D（i q-i gs）×1000 千焦/小时

式中：D----锅炉蒸发量，吨/小时

i q----蒸汽焓，千焦/公斤

i gs----锅炉给水焓，千焦/公斤

对于热水锅炉：

Q=G（i rs “-i rs‘）×1000 千焦/小时

式中：G----热水锅炉循环水量，吨/小时

i rs “---锅炉出水焓，千焦/公斤

i rs ‘---锅炉进水焓，千焦/公斤

注：1千卡（kcal）=4.1868千焦(KJ)

二、蒸汽（或热水）参数

锅炉产生蒸汽的参数，是指锅炉出口处蒸汽的额定压力（表压）和温度。对生产饱和蒸汽的锅炉来说，一般只标明蒸汽压力；对生产过热蒸汽的锅炉，则需标明压力和过热蒸汽温度；对热水锅炉来说，则需标明出水压力和温度。

工业锅炉的容量、参数，既要满足生产工艺上对蒸汽的要求，又要便于锅炉房的设计，锅炉配套设备的供应以及锅炉本身的标准化，因而要求有一定的锅炉参数系列。见GB1921-88《工业蒸汽锅炉参数系列》及GB3166-88《热水锅炉参数系列》

本表中的额定蒸发量,对于<6t/h的饱和蒸汽锅炉是20℃给水温度下锅炉额定蒸发量，对于>6t/h的饱和蒸汽锅炉及过热蒸汽锅炉是105℃给水温度下锅炉额定蒸发量。

锅炉设计给水温度为20℃，60℃及105℃，设计时结合具体情况而定。