一、基本概念

什么是鍋爐

利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱水或其他工質(zhì)，以生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)(溫度、壓力)和品質(zhì)的蒸汽、熱水或其他工質(zhì)的設(shè)備。

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问剑?jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。鍋的原義指在火上加熱的盛水容器，爐指燃燒燃料的場所，鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，常簡稱為鍋爐，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。

鍋爐是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱傳遞給容器內(nèi)的水，使水達(dá)到所需要的溫度（熱水）或一定壓力蒸汽的熱力設(shè)備。它是由“鍋”（即鍋爐本體水壓部分、吸熱的部分稱為鍋）、“爐”（即燃燒設(shè)備部分、產(chǎn)生熱量的部分稱為爐）、附件儀表及附屬設(shè)備構(gòu)成的一個完整體。例如水冷壁、過熱器、省煤器等吸熱的部分可以看成是鍋；而爐膛、燃燒器、燃油泵，送、引風(fēng)機(jī)可以看成是爐。

鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時進(jìn)行，水進(jìn)入鍋爐以后，在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽，被引出應(yīng)用。在燃燒設(shè)備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，*后由煙囪排出。

鍋爐的主要工作過程：

1) 燃料燃燒過程：層燃：煤→煤斗→爐排—（完成燃燒）→高溫?zé)煔?/span>

2) 煙氣向工質(zhì)傳熱過程：高溫?zé)煔?/span>—（輻射）→水冷壁—（輻射對流）→凝渣管—（輻射對流）→過熱、再熱管—（對流）→省煤器—（除塵脫硫）→低溫?zé)煔馀畔虼髿?/span>

3) 工質(zhì)的加熱汽化過程：給水（系統(tǒng)用水補給水）→給水箱→泵→省煤器→鍋筒—（下降管）→下集箱→水冷壁管束—（輻射對流 汽水混合物）→分離器→飽和蒸汽→過熱器→過熱蒸汽→用戶

參數(shù)

是表示鍋爐性能的主要指標(biāo)，包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等.鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或*大連續(xù)蒸發(fā)量來表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下，單位時間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。*大連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下，單位時間內(nèi)能*大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。

蒸汽參數(shù)

包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度，通常是指過熱器、再熱器出口處的過熱蒸汽壓力和溫度如沒有過熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫度。給水溫度是指省煤器的進(jìn)水溫度，無省煤器時即指鍋筒進(jìn)水溫度。

鍋爐容量

是指鍋爐提供熱能的一種能力。容量大供熱的能力大、出力大；反之就小。如：容量為1t/h蒸汽鍋爐，即表示該鍋爐在1小時內(nèi)可以將1噸的水變成一定壓力下飽和蒸汽的能力。

工作壓力

工作壓力是指鍋爐*高允許使用的壓力。工作壓力是根據(jù)設(shè)計壓力來確定的，通常用MPa來表示。

鍋爐壓力

鍋爐行業(yè)通常所指的鍋爐壓力（壓強(qiáng)）即表示垂直于容器單位壁面積上的力，用“Mpa”表示，舊單位“公斤力/厘米2” （kgf/cm2）。

額定溫度

鍋爐銘牌上標(biāo)明的溫度是鍋爐出口處介質(zhì)的溫度，又稱額定溫度。

蒸發(fā)量（D）

蒸汽鍋爐長期安*運行時，每小時所產(chǎn)生的蒸汽數(shù)量，即該臺鍋爐的蒸發(fā)量，用“D”表示，單位為噸/小時（t/h）。

飽和蒸汽

鍋爐中的水在某一壓力下被燃料燃燒所放出的熱量加熱而發(fā)生沸騰，汽化變?yōu)檎羝@種處于沸騰狀態(tài)下的爐水溫度是飽和蒸汽；鍋內(nèi)壓力高，飽和蒸汽溫度就高。如1.0 Mpa飽和蒸汽溫度184℃，1.25 Mpa飽和蒸汽溫度193℃。

過熱蒸汽

溫度高于對應(yīng)壓力下的飽和溫度的蒸汽稱為過熱蒸汽。過熱蒸汽的熱焓大，熵值高做功的能力大，與飽和蒸汽質(zhì)量相同的過熱蒸汽作為熱源用，可使被加熱的介質(zhì)溫度升得高，送入汽輪發(fā)電機(jī)則可以發(fā)出較多的電力。

熱功率（供熱量Q）

熱水鍋爐長期安*運行時，每小時出水有效帶熱量。即該臺鍋爐的熱功率，用“Q”表示，單位為兆瓦（MW），工程單位為104千卡/小時（104Kcal/h）。

鍋爐熱效率

是指鍋爐或有機(jī)熱載體爐在熱交接過程中，被水、蒸汽或?qū)嵊退盏臒崃浚歼M(jìn)入鍋爐的燃料完*燃燒所放出的熱量的百分?jǐn)?shù)。

水汽系統(tǒng)

在水汽系統(tǒng)方面，給水在加熱器中加熱到一定溫度后，經(jīng)給水管道進(jìn)入省煤器，進(jìn)一步加熱以后送入鍋筒，與鍋水混合后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)鍋筒中，由汽水分離裝置使水、汽分離。分離出來的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過熱器，繼續(xù)吸熱成為一定溫度的過熱蒸汽（目前大多300MW、600MW機(jī)組蒸汽溫度約為540℃左右），然后送往汽輪機(jī)。

燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)

在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面，送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定溫度。在磨煤機(jī)中被磨成一定細(xì)度的煤粉，由來自空氣預(yù)熱器的一部分熱空氣攜帶經(jīng)燃燒器噴入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒，放出大量熱量。燃燒后的熱煙氣順序流經(jīng)爐膛、凝渣管束、過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后，再經(jīng)過除塵裝置，除去其中的飛灰，*后由引風(fēng)機(jī)送往煙囪排向大氣。

燃料

工業(yè)鍋爐用燃料分為三類：

固體燃料—煙煤，無煙煤，褐煤，泥煤，油頁巖，木屑，甘蔗渣，稻糠等；

液體燃料—重油，渣油，柴油，等；

氣體燃料—天然氣，人工燃?xì)猓夯蜌獾取?/span>

煤的成分及性質(zhì)

組成：C.H.O.N.S.A.W

高位發(fā)熱量Q高是指1KG燃料完*燃燒后燃燒產(chǎn)物冷卻到使其中的水蒸氣凝結(jié)成0度的水時放出的熱量。

低位發(fā)熱量Q低是指1KG燃料完*燃燒后燃燒產(chǎn)物除去汽化潛熱后所得的熱量。

鍋爐設(shè)計采用低位發(fā)熱量的原因：煤在燃燒后，排煙仍具有相當(dāng)高的溫度，使得蒸汽無法凝結(jié)，汽化潛熱無法回收利用，因而采用低位發(fā)熱量。

隔絕空氣加熱到850℃以上，有機(jī)物和礦物質(zhì)發(fā)生分解，分解析出的氣態(tài)產(chǎn)物稱揮發(fā)分。揮發(fā)分多的煤易著火，易燃盡；

應(yīng)用成分：C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=

干燥成分：C%+H%+O%+N%+S%+A%=

可燃成分：C%+H%+O%+N%+S%=

鍋爐煙氣

鍋爐煙氣中所含粉塵(包括飛灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質(zhì)，未經(jīng)凈化時其排放指標(biāo)可達(dá)到環(huán)境保護(hù)規(guī)定指標(biāo)的幾倍到數(shù)十倍。控制這些物質(zhì)排放的措施有燃燒前處理、改進(jìn)燃燒技術(shù)、除塵、脫硫和脫硝等。借助高煙囪只能降低煙囪附近地區(qū)大氣中污染物的濃度。

煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力附著力以及聲波、靜電等。對粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常采用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏—水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰，除塵效率很高還能吸收氣態(tài)污染物。

二、鍋爐的分類和規(guī)格型號

自然循環(huán)鍋爐：利用水汽密度差產(chǎn)生的壓頭，提供循環(huán)動力。

直流鍋爐：依靠水泵的壓頭來提供動力。

強(qiáng)制循環(huán)：鍋爐下降管中加裝了循環(huán)泵。

一.鍋爐的分類

1、按煙氣在鍋爐流動的狀況分

水管鍋爐、鍋殼鍋爐（火管鍋爐）、水火管組合式鍋爐。 

2、按鍋筒放置的方式分

立式鍋爐、臥式鍋爐。 

3、按鍋筒數(shù)量分

單鍋筒鍋爐、雙鍋筒鍋爐。 

4、按用途分

生活鍋爐、工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、車船用鍋爐。 

5、按介質(zhì)分

蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、汽水兩用鍋爐、有機(jī)熱載體鍋爐。 

6、按安裝方式分

快裝鍋爐、組裝鍋爐、散裝鍋爐。 

7、按燃料分

燃生物質(zhì)顆粒鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、余熱鍋爐、電加熱鍋爐、生物質(zhì)鍋爐。 

8、按水循環(huán)分

自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)、直流鍋爐、復(fù)合循環(huán)。 

9、按壓力分

常壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、壓鍋爐。 

10、按鍋爐數(shù)量分

單鍋筒鍋爐、雙鍋筒鍋爐。 

11、按燃燒定在鍋爐內(nèi)部或外部分

內(nèi)燃式鍋 爐、外燃式鍋爐。

12、按工質(zhì)在蒸發(fā)系統(tǒng)的流動方式

可分為自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐等。 

13、按制造級別分類

*級、B級、C級、D級、E級（按制造鍋爐的壓力分）。 

14、按出口蒸汽壓力分為

低壓鍋爐（P〈2.45MPa）、中壓鍋爐（3.8〈P〈5.8MPa）、高壓鍋爐（5.9〈P=12.6MPa）、壓鍋爐（12.7〈P=15.8MPa）、亞臨界鍋爐（15.9〈P=18.3MPa）、超臨界鍋爐（22.115〈P〈30MPa）、超超臨界鍋爐>30MPa。

15、按鍋爐的蒸發(fā)量分類

（1）小型鍋爐：D<20噸/小時；

（2）中型鍋爐：D=20∽75噸/小時；

（3）大型鍋爐：D>75噸/小時。

二、鍋爐型號由三部分組成

第*部分表示鍋爐型式，燃燒方式和額定蒸發(fā)量或額定熱功率。共分三段：第*段用兩個漢語拼音表示鍋爐總體形式；*二段用一個漢語拼音字母代表燃燒方式（廢熱鍋爐無燃燒方式代號）；第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸汽鍋爐的額定蒸發(fā)量，單位為t/h（噸/小時），或熱水鍋爐的額定熱功率，單位為MW（兆瓦）或廢熱鍋爐的受熱面，單位為m2（平方米）。

型號的*二部分表示介質(zhì)參數(shù)。共分兩段，中間用斜線分開，第*段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示介質(zhì)出口壓力，單位為MPa（兆帕）；*二段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示過熱蒸汽溫度或出水溫度、回水溫度，單位為℃，生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐沒有這段數(shù)字。

型號的第三部分表示燃料種類和設(shè)計次序。共分兩段：第*段用漢語拼音字母代表燃料種類，同時以羅馬數(shù)字代表燃料分類與之并列，見表1—4。如同時使用幾種燃料，主要燃料放在前面一段連接書寫。原型設(shè)計無*二段。

舉例：

（1）DZL4—1.0—AⅡ，表示單鍋筒縱置式鏈條爐排額定蒸發(fā)量為4噸/小時，蒸汽壓力為1.0MPa，蒸汽溫度為飽和溫度，燃用Ⅱ類煙煤，原型設(shè)計的蒸氣鍋爐。

（2）WNS2—0.7—YC，表示臥式內(nèi)燃室燃爐，額定蒸發(fā)量為2噸/小時，蒸汽壓力為0.7 MPa，蒸汽溫度為飽和溫度，燃柴油原型設(shè)計的蒸氣鍋爐。

（3）QXS7—1.0/115/90—QT，表示強(qiáng)制循環(huán)室燃爐，額定功率為7MW，供水壓力為1.0 MPa，供水溫度為115℃，回水溫度為90℃，天然氣原型設(shè)計的熱水鍋爐。

三、蒸汽鍋爐結(jié)構(gòu)簡介

整體結(jié)構(gòu)

鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體（drum)、輔助設(shè)備和安*裝置兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的重要部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個*主要的部件是爐膛和鍋筒。 爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上，進(jìn)行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐，又稱流化床爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)，并強(qiáng)烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐。