锅炉

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锅炉是一种利用燃料燃烧放出的热,通过金属壁面将水加热产生蒸汽的设备,从而把燃料的化学能转变为热能。锅炉常在热力发电厂中使用。

锅炉是由两大部分组成。锅是装水的容器,由锅筒和许多钢管组成;炉是燃料燃烧的场所。燃料在炉内燃烧产生的高温烟气,借导热对流辐射三种换热的形式,将烟气的热量传给锅中的水而产生蒸汽。

锅炉的型式[编辑]

  1. 按烟气在锅炉流动的状况分:烟气在钢管内流过,水在管外受热的叫火管锅炉(锅壳锅炉);水在管内受热,烟气在管外流过的叫水管锅炉;还有水火管组合式锅炉。
  2. 按锅筒放置的方式分:立式锅炉、卧式锅炉。
  3. 按用途分为:民用锅炉、工业锅炉、电厂锅炉、机车船舶锅炉。
  4. 按介质分:蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、有机热载体锅炉。
  5. 按安装方式分:快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉。
  6. 按燃料分:燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉、煤气混燃锅炉、煤油混燃锅炉等。
  7. 按水循环分(按工质在蒸发系统的流动方式分):自然循环炉、强制循环炉(分多次强制循环炉和直流炉)、混合循环炉。
  8. 按锅炉数量分:单锅筒锅炉、双锅筒锅炉。
  9. 按燃烧定在锅炉内部或外部分:内燃式锅炉、外燃式锅炉。
  10. 按制造级别分类:A级、B级、C级、D级、E级(按制造锅炉的压力分)。
  11. 按压力分为:低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界压力锅炉、超临界压力锅炉等,中低压炉现在基本淘汰。
  12. 按燃烧方式分:层燃炉、室燃烧炉、旋风炉、沸腾炉等。
  13. 按排渣方式分:固态排渣炉、液态排渣炉。

锅炉的基本结构[编辑]

锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。

锅炉本体[编辑]

锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分,称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。

炉膛[编辑]

又称燃烧室,是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉,又称火床炉;将液体气体或磨成粉状的固体燃料喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉,又称火室炉;空气将粒托起使其呈沸腾状态燃烧、适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉,又称流化床炉;利用空气流使煤粒高速旋转并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。炉膛的横截面一般为正方形矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气,所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管,它既保护炉墙不致烧坏,又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。

炉膛的结构、形状、容积和高度都要保证燃料充分燃烧,并使炉膛出口的烟气温度降低到熔渣开始凝结的温度以下。当炉内的温度超过灰熔点时,灰便呈熔融状态。熔融的灰渣颗粒在触及炉内水冷壁管或其他构件时会粘在上面。粘结的灰粒逐渐增多,遂形成渣块,称为结渣。结渣会降低锅炉受热面的传热效果。严重时会堵塞烟气流动的通道,影响锅炉的安全和经济运行。

一般用炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷或炉排热负荷表示其燃烧强烈程度。炉膛容积热负荷是单位炉膛容积中每单位时间内释放的热量。在锅炉技术中常用炉膛容积热负荷来衡量炉膛大小是否恰当。容积热负荷过大,则表示炉膛容积过小,燃料在炉内的停留时间过短,不能保证燃料完全燃烧,使燃烧效率下降;同时这还表示炉墙面积过小,难以敷设足够的水冷壁管,结果炉内和炉膛出口处烟气温度过高,受热面容易发生结渣。室燃炉的炉膛截面热负荷是单位时间内单位炉膛横截面上燃料燃烧所释放的热量。在炉膛容积确定以后,炉膛截面热负荷过大会使局部区域的壁面温度过高而引起结渣。层燃炉的炉排热负荷是单位时间内燃料燃烧所释放的热量与炉排面积的比值。炉排热负荷过高会使飞灰大大增加。

炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时,锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。

锅筒[编辑]

它是自然循环和多次强制循环锅炉中接受省煤器来的给水、联接循环回路,并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒筒体由优质厚钢板制成,是锅炉中最重的部件之一。

1950年代火車鍋爐筒

锅筒的主要功能是储,进行汽水分离,在运行中排除锅水中的盐水和泥渣,以避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器和汽轮机中。这些盐分和杂质如在过热器管和汽轮机通道上发生结垢、积盐和腐蚀,会影响设备的经济安全运行。锅炉出口的蒸汽一般都有一定的质量标准。锅筒内部装置包括汽水分离和蒸汽清洗装置、给水分配管、排污和加药设备等。其中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与分离开来,并尽量减少蒸汽中携带的细小水滴。中、低压锅炉常用挡板和缝隙挡板作为粗分离元件。中压以上的锅炉除广泛采用多种型式的旋风分离器进行粗分离外,还用百叶窗、钢丝网或均汽板等进行进一步分离。随着水处理技术的提高,蒸汽分离装置趋向于简化和定型化。排污装置(包括连续排污和定期排污)能在锅炉运行中排出一部分含有较高盐分和泥渣的锅水。锅筒上还装有水位表、安全等监测和保护设施。

辅助设备[编辑]

除锅炉本体外,在电站锅炉中还有许多配套的辅助设备:

  1. 煤粉制备系统,把原煤磨成粉,以利煤的充分燃烧,包括给煤机、磨煤机、排粉机、粗粉分离器和煤粉管道等;
  2. 送、引风系统,向锅炉供给燃烧需要的空气及将煤燃烧后的烟气排出锅炉,包括送风机、引风机和烟风道等;
  3. 给水系统,包括给水泵阀门和管道等;
  4. 水处理系统(见锅炉水处理);
  5. 灰渣清除系统,包括碎渣机、出渣机、除尘器等;
  6. 自动控制和监测系统(见锅炉自动控制、锅炉汽温调节)。

外部連結[编辑]