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一、锅炉结构的基本要求锅炉的结构是根据所选用的锅炉出力、工作压力、工作温度、燃料特性和燃烧方式等参数,按照《蒸汽锅炉安全技术监察规程:》和《热水锅炉安全技术监察规程》等有关规定确定的。二台理想的锅炉,不论属于哪种形式,都应满足“节煤节电、消烟除尘、安全运行“的总要求。从安全的角度考虑,对锅炉结构的要求为:(1)选用合格的钢材,经过严格质量检验,保证各受压部件有足够的强度。(2)结构具有一定的强度,保证各部分在运行中能够自由膨胀。(3)水循环要合理可靠,保证各受热面在运行中能够得到良好的冷却。(4)锅炉本身应有适当的人孔、检查孔和手孔,炉墙部位应有适当的检查孔、看火孔、除灰门等。保证能对锅炉方便地进行内外部检查、修理和清扫。从经济的角度考虑,对锅炉结构的要求为:(1)合理地布置炉体和受热面,最大限度地减少各种热损失,提高热效率。(2)合理使用钢材,尽量降低“钢汽比“(产生1t蒸汽所需要的钢材量),节约金属。(3)尽量采用适宜煤种的高效机械燃烧设备。(4)尽量降低鼓风机、引风机等与锅炉配套的辅机及出渣、运煤等辅助设备的耗电量。二、锅炉的基本构成-二、锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，以免锅炉发生重大事故。微机控制系统由机箱、通道箱、CRT显示器、打印机、键盘、报警装置、低通滤波器及I/V转换板等组成，能完成对给水、给煤、鼓风、引风等进行自动控制，使锅炉的汽包水位、蒸汽压力保持在规定的数值上，以保证锅炉的安全运行，平稳操作，达到降低煤耗、提高供汽质量的目的，同时对运行参数如压力、温度等有流程动态模拟图、光柱模拟图等多幅画面并配有数字说明，还可对汽包水位、压力、炉温等进行越限报警，发出声光信号，还可定时打印出十几种运行参数的数据。以形成生产日志和班、日产耗统计报表，有定时打印、随机打印等几种方式。锅炉控制系统的硬件配置，目前有几种，功能较好首推可编程序控制器PLC，适合于多台大型锅炉控制，由于PLC具有输入输出光电隔离、停电保护、自诊断等功能，所以抗干扰能力强，能置于环境恶劣的工业现场中，故障率低，如北京丽都饭店使用的PLC控制系统，运行几年来从未发生任何故障。PLC编程简单，易于通信和联网，多台PLC进行同位链接及计算机进行上位链接，实现一台计算机和若干台PLC构成分布式控制网络，但是，价格较高，如果是控制单台，资源不能充分利用，多台锅炉控制能提高性能价格比，如果从长远观点看，其寿命长，故障率低，易于维修，值得选用。第二种是16位STD总线工业控制机为主机构成的系统，由于其性能价格比较高，所以国内用的较多，微机内部一般采用总线式模块结构，组态灵活，维修方便，STD总线结构很适于工业环境，按测量参数的多少和控制回路的数目选配相应的模板，在操作上，考虑到现场人员的技术水平，对开机操作，控制目标，控制参数的修改，手/自动切换等设置了最简便的操作，国内有许多家搞这方面的研制，就其产品而言，使用较好的是大连DMC-500T系列产品，适用于10吨以上锅炉使用，价格适中。第三种是智能仪表控制，以单（双）回路可编程控制器为主，以PC机为上位机，彼此间采用RS-232相连，它可以接受多路模拟量及开关量输入，实现复杂的运算、控制、通信及故障诊断功能，出于危险分散的考虑，它虽有若干路模拟量及开关量输入，但只有一（二）路采用4～20mA直接信号输出，即原则上只控制一（二）个执行器，它与模拟仪表一样，可与常规仪表混合合作，它作为集散控制系数的一部分，是现代自动控制、计算机及通信技术最新发展产物。该仪表编程方式采用模块化，容易掌握。山东酒精总厂就是用该仪表构成锅炉微机控制系统，运行良好。锅炉控制系统，一般有燃烧、水位等控制系统。燃烧控制实质上是能量平衡系统，它以蒸汽压力作为能量平衡指标，量出而入不断根据用汽量与压力的变化成比例地调整燃料量与送风量，同时保证燃料的充分燃烧及热量的充分利用，其中保持合适的“空燃比”是一个重要因素。“空燃比”是指燃烧中空气量与燃烧量的比值系数。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。炉膛负压控制系统是使进出炉膛的空气量维持平衡的控制系统，一般以炉膛压力作为空气量平衡与否的控制指标，通过调整排向大气的引风量达到空气量进出平衡，为提高控制品质，一般以送风量或送风档板开度作为前馈量构成前馈－反馈控制系统。微机锅炉控制技术具有良好实用前景，既可节能又可提高锅炉的运行管理水平，减轻环境污染，目前国内只有几百台锅炉采用微机控制，占总数的很小一部分，所以推广应用该技术就显得十分繁重。同时，该技术也在不断完善和提高，在进一步降低造价及锅炉本体设备的改造紧密配合方面还有许多工作要做。锅炉按其用途可以分为电站锅炉、工业锅炉、船舶锅炉和机车锅炉等四类。前两类又称为固定式锅炉,因为是安装在固定基础上而不可移动的。后两类则称为移动式锅炉。本书介绍的是固定式工业锅炉。在锅炉中进行着三个主要过程:(1)燃料在炉内燃烧,其化学贮藏能以热能的形式释放出来,使火焰和燃烧产物(烟气和灰渣)具有高温。(2)高温火焰和烟气通过“受热面“向工质(热媒)传递热量。(3)工质(热媒)被加热,其温度升高或者汽化为饱和蒸汽,或再进一步被加热成为过热蒸汽。以上三个过程是互相关联并且同时进行的,实现着能量的转换和传递。伴随着能量的转换和转移还进行着物质的流动和变化:(1)工质,例如给水(或回水〉进入锅炉,最后以蒸汽(或热水)的形式供出。(2)燃料,例如煤进入炉内燃烧,其可燃部分燃烧后连同原含水分转化为烟气,其原含灰分则残存为灰渣。(3)空气送入炉内,其中氧气参加燃烧反应,过剩的空气和反应剩余的惰性气体混在烟气中排出。水一汽系统、煤一灰系统和风二烟系统是锅炉的三大主要系统,这三个系统的工作是同时进行的。通常将燃料和烟气这一侧所进行的过程(包括燃烧、放热、排渣、气体流动等)总称为“炉内过程“;把水、汽这-1侧所进行的过程(水和蒸汽流动、吸热、汽化、汽水分离、热化学过程等)总称为“锅内过程“。三、温度锅炉可按不同的方式分类：[HTML]燃烧三要素：燃料、着火源、助燃氧气。过剩空气系数：燃烧实际空气量与燃料理论空气量之比。NOx：燃烧过程中产生的NO、NO2氮氧化物的统称。自然引风扩散式燃烧：燃烧所需空气不是依靠风机或其他强制供风方式供给氧气，而是依靠自然通风或燃料本身的压力引射空气来获得助燃氧气的燃烧方式等。强制鼓风式燃烧：由风机或压缩机强制供风提供助燃氧气的燃烧方式，一般工业用燃烧器大多为这种形式。预混合式燃烧（引射式）：燃料和空气在喷出燃烧前预先按比例混合，然后喷出燃烧。FSG：FLAMESAFEGUARDSYSTEM燃烧安全保护装置。FSG一般由以下几部分组成：o电源：供给系统运行、继电器吸合之用。o火焰检测部分：随时检测、判断火焰的状态。o点火输出：供给点火变压器电源以产生着火所需的电火花，确认正常着火后自动关闭，以保护点火变压器。o阀门控制输出：在点火输出时或稍微延时后开启燃料电磁阀点火燃烧。o报警输出：在点火失败或正常燃烧中发生熄火时，能及时切断燃料阀，并输出报警信号。o其他：根据需要不同的FSG配有许多不同的附属装置，如：燃烧器风机压力开关输入、温度控制输入、燃料压力开关输入等。离子火焰检测：利用高温烟气具有单向电离作用的原理，在火焰中加上一个交流电压，通过检测电流的有无确认火焰状态。光电火焰检测：利用火焰燃烧本身的光线经光电传感器检测火焰状态。点火前吹扫：燃烧器一般均装有自动控制点火装置，为确保初次点火的安全，在正式点火前，可以通过助燃风机将新鲜空气送入炉膛，稀释、扫除炉膛内的可燃性气体，吹扫时间与炉膛大小、燃烧器燃烧量有关，一般要求吹扫时间满足炉膛换气4次即可。]第一章锅炉基础知识第一节概述一．锅炉的工作过程：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。它是由“锅”（即锅炉本体水压部分）、“炉”（即燃烧设备部分）、附件仪表及附属设备构成的一个完整体。锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行，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。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。锅炉在运行中由于水的循环流动，不断地将受热面吸收的热量全部带走，不仅使水升温或汽化成蒸汽，而且使受热面得到良好的冷却，从而保证了锅炉受热面在高温条件下安全的工作。二．锅炉参数：锅炉参数对蒸汽锅炉而言是指锅炉所产生的蒸汽数量、工作压力及蒸汽温度。对热水锅炉而言是指锅炉的热功率、出水压力及供回水温度。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），工程单位为104千卡/小时（104Kcal/h）。（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℃”。锅炉铭牌上标明的温度是锅炉出口处介质的温度，又称额定温度。对于无过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是指锅炉额定压力下的饱和蒸汽温度；对于有过热气的蒸汽锅炉，其额定温度是指过热气出口处的蒸汽温度；对于热水锅炉，其额定温度是指锅炉出口的热水温度。第二节锅炉的分类和规格型号一．锅炉的分类由于工业锅炉结构形式很多，且参数各不相同，用途不一，故到目前为止，我国还没有一个统一的分类规则。其分类方法是根据所需要求不同，分类情况就不同，常见的有以下几种。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∽13.9MPa；超高压锅炉：P≥14MPa。2．按锅炉的蒸发量分类（1）小型锅炉：D20吨/小时；（2）中型锅炉：D=20∽75吨/小时；（3）大型锅炉：D75吨/小时。3．按锅炉用途分类电站锅炉、工业锅炉和生活锅炉。4．按锅炉出口介质分类蒸汽锅炉，热水锅炉，汽、水两用锅炉。5．按采用的燃料分类燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉。二．锅炉的规格锅炉与其它机电设备一样