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锅炉基本知识第一节概述一．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，使水达到多需要的温度（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产蒸汽，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，不断的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。（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）,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。通常用摄氏度及“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；对于有过热汽的蒸汽锅炉，其额定温度是指过热汽出口处的蒸汽温度；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1814年(英国人）第一台蒸气火车1851年伦敦世傅会～人类进入蒸气时代通常可以从不同角度出发对锅炉进行分类★按锅筒放置的方式分：立式锅炉、卧式锅炉。★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）★按水循环分：自然循环、强制循环、混合循环★按用途分：电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉、车船用锅炉。★按介质分：蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉。★按燃料分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉。★根据材质：目前市场上使用较多的有铸铁锅炉和钢板锅炉★按压力分：常压锅炉（P〈0.1MPa）低压锅炉（P〈2.5MPa）中压锅炉（2.25〈P〈4.0MPa）高压锅炉（4.0〈P=10MPa）超高压锅炉（10〈P=13.7MPa）亚临界锅炉（13.7〈P=16.7MPa）超临界锅炉（P=22MPa）。第三节锅炉的基本常识一．供热单位的基本概念及单位换算1.能、功、热量、功率：每1升(1公斤）水温度升高1度所需的热量为:1kcal(大卡)1焦耳（J）=1W·S3.6*106焦耳(J)=1千瓦小时(kw·h)1卡(cal)=4.1868焦耳(J)1大卡(kcal)=4186.75焦耳(J)=4.187千焦(kJ)1kW/h=860大卡(kcal)1大卡/小时(kcal·h)=1.163W2.压力：1兆帕(MPa)=10巴(bar)=9.8大气压(atm)1毫米水柱（mmH2O）=9.81帕（Pa）1毫米汞柱（mmHg）=133.3帕（Pa）1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=1公斤（kg）=10米水柱（mH20)3.温度：n℉(华氏度)=(n-32)*5/9℃（摄氏度）二．燃烧的基本要素•热值：是指1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值。（单位：MJ/NNm3）•高热值：是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。•低热值：是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。（目前国内工程中常用低热值进行计算）燃料的成份•天然气的主要成分为甲烷（CH4）低热值：Q=8600～9760kcal/m3（家用产品要求额定压力为：2000pa动压）•液化气的主要成份为丙烷（C3H8）但有的液化气中丁烷（C4H10）成份较高低热值：Q=22000～29000kcal/m3（家用产品要求额定压力为：2800pa动压）•电的热值：Q=1kw.h•人工煤气的主要成份以比较复杂各地区各不相同。主要成份为烷烃、烯烃、芳烃、一氧化碳、氢等，并含有少量的二氧化碳、氮等不可燃气体。我国分为五类：3R、4R、5R、6R、7R低热值：Q=3500～4500kcal/m3（家用产品要求额定压力为：1000pa动压）•柴油是在270℃～350℃的温度范围内从石油中提炼出来的，它是由87%的碳、12.6%的氢和0.4%的氧组成的茶黄色液体碳氢化合物。（分轻柴油和重柴油）我们所用的一般为轻柴油。低热值：Q=10200～10800kcal/kg第四节计算方法一.采暖负荷1.采暖负荷的计算方法(1)采暖负荷估算法：Q=G×Vh×△TQ-供暖计算热负荷（W)G-根据房间外墙数量和保温情况所决定的室内外温差1℃时的单位体积耗热量，其数据可依据下图所示的三种情况确定。（W/m3℃）Vh-房间体积(m3）层高（h)△T-温差Ti-Te（℃）Ti-室内温度Te-室外温度2.采暖负荷的计算方法(2)单位面积热指标法：Q=qf×FTeTeTeTeTeTeTeTeTeTiTiTiTiTiTiTiTiTiTiTiTiTiTiTiG=1.95G=2.3G=2.1G=1.45G=1.05G=0.6G=2.1G=1.55G=1.1G=1.3G=1.3G=1.0G=0.85G=0.95G=0.95没有保温的住宅：没有保温单层玻璃窗户不同程度的自燃通风保温一般的住宅：3-5cm的保温层单层玻璃窗户自燃通风保温良好的住宅：7-10cm的保温双层玻璃窗户机械通风Q-供暖计算热负荷（kcal/h)qf-建筑物供暖热指标(kcal/h.㎡）F-建筑物建筑面积（㎡）住宅:70-100kcal/h.㎡图书馆:50-85kcal/h.㎡旅馆:65-80kcal/h.㎡办公室、学校:65-90kcal/h.㎡医院、幼儿园:70-90kcal/h.㎡商店:70-100kcal/h.㎡单层住宅:90-120kcal/h.㎡影剧院:100-130kcal/h.㎡食堂、餐厅:130-160kcal/h.㎡大礼堂、体育馆:130-180kcal/h.㎡二.生活热水负荷计算方法(1)1.定时供应热水系统的小时耗热量：Qh=∑·q(t1-t2)nbcρ/3600Qh—设计小时耗热量（W）q—卫生器具的小时用水定额（L/h）（表-4、表-5）n—同类型卫生器具数c—水的比热（c=4187J/kg·℃）ρ—热水密度（kg/L）t1—热水温度（t1：查表-4、表-5)t2—冷水温度（5℃)b—卫生器具的同时使用百分数（住宅、旅馆、医院、疗养院病房的卫生间内浴盆或淋浴器可按70%-100%计，其它器具不计。工业企业生活间、公共浴室、学校、剧院、体育场（馆）等的公共浴室内的淋浴器和洗脸盆均按100%计。住宅一户带多个卫生间时，可只按一个卫生间计算。）2.生活热水负荷计算方法(2)集中供应热水系统的小时耗热量：Q=K·mqcρ(t1-t2)/86400Q—设计小时耗热量（W）K—小时变化系数（表-5)m—用水计算单位数（人数或床位数）q—热水用水定额（L）（表-1、表-2）c—水的比热（c=4187J/kg·℃）ρ—热水密度（kg/L）t1—热水温度（t1=60℃)t2—冷水温度（5℃)3.生活热水负荷计算方法(3)设计小时热水量计算：q=Qh/1.163(t1-t2)ρq—设计小时热水量（L/h）Qh—设计小时耗热量（W）ρ—热水密度（kg/L）t1—热水温度（t1：30℃-60℃)t2—冷水温度（5℃)第五节热水锅炉和蒸汽锅炉的比较一.热网损失：1）蒸汽在输送时的压降和温降均比热水大；2）蒸汽系统有大量的凝结水；3）蒸汽管道有泄漏和锅炉排污损失，热水锅炉仅需少量不定期排污；4）热水采暖比蒸汽采暖节约燃料20----30％。二.供热距离：1）热水采暖供暖半径大，可达50km以上；2）蒸汽采暖由于管道阻力损失限制，供热半径仅为2－7km。三.供热质量：1）热水网可采用调节水温和调节供水量，控制供热量，易于实现集中控制和降低运营费用；2）热水的容积比热相对于蒸汽的容积比热大二倍以上，具有很大的蓄热量，供热温度平稳、启动快，能适应外界温度变化的要求；3）热水锅炉系统无汽水冲击；4）热水锅炉运行比蒸汽锅炉运行更安全。四.使用年限：蒸汽采暖属于间隙工作，其中的空气氧化腐蚀速率高于热水采暖系统，特别是凝结水管更易损坏，维修费用比热水采暖高30％。五.卫生环境：蒸汽采暖散热器温度大约为100℃，使表面有机灰尘剧烈升华，空气质量差。第六节锅炉费用的对比•以30×10000kcal/h锅炉为例，标准煤的热值为4800kcal/kg，煤锅炉热效率为65％，标准煤价格为350元／吨；天然气的热值为9000kcal/Nm3，燃气蒸汽锅炉热效率为83％，燃气热水锅炉热效率为92％，天然气价格为2.2元／Nm3。•1）燃煤锅炉小时最大费用：30×10000÷4800÷0.65×350÷1000=33.65元／小时•2）燃气蒸汽锅炉小时最大费用：30×10000÷9000÷0.83×2.2=88.35元／小时•3）燃气热水锅炉小时最大费用：30×10000÷9000÷0.92×2.2=79.71元／小时•综上比较，燃气蒸汽锅炉费用为燃煤锅炉费用的2.6倍，燃气热水锅炉费用为燃煤锅炉费用的2.4倍。几种锅炉运行费用比较项目\名称煤锅炉油锅炉气锅炉电锅炉直热式电锅炉蓄热式电锅炉热功率0.7MW600000Kcal/h0.7MW600000Kcal/h0.7MW600000Kcal/h0.7MW0.7MW燃料性质煤轻油重油天然气／煤气电电燃料发热值5000Kcal/Kg10200Kcal/Kg8500Kcal/Kg860Kcal/KWh860Kcal/KWh锅炉热效率60%80%80%98%98%燃料耗量240Kg/h75Kg/h80/h720KW/h720KW/h燃料价格0.65元/Kg5元/Kg3.6元/Kg2.6元/Nm30.52元/KWh0.28元/KWh每天能耗1560元3750元2700元2080元2995元2016元采暧季能耗费用18.72万元45万元32.4万元24.96万元35.94万元24.19万元采暧季每平方米能耗费用22元/平方米52.9元/平方米38.1元/平方米29.36元/平方米35.9元/平方米24元/平方米其它费用排污、清灰、除渣、维修、工人工资排污、清灰、除尘储油、维修、工人工资排污、清灰、储气、维修、工人工资每三到五年更换一次加热管注：供暧面积以9000m２，采暧以每天10小时计算，采暧季为4个月。因各地区电价参数不同，此表数据仅供参考。第七节电锅炉的概述及优势一、概述电锅炉是一种高效、节能、安全可靠、减少环境污染的新型电加热设备。利用它可以将电网夜间低谷电力用于加热水并保温储存，供白天使用或供热。对于充分利用电网低谷电力，增加电力有效供给，提高电网的负荷率是一种非常有效的手段。电锅炉突出优点如下：1.电锅炉全套设备占地面积小，不需烟囱、燃料渣堆放场所。产品成套组装出厂，在现场只需接上电源，水管，即可投入运行，可大大节省基建投资及安装费用。2.热效率高，输送方便，损失很小。电锅炉运行热效率在95%以上。启停调节方便，比煤锅炉、油锅炉更能节约能源。电锅炉与其它锅炉运行费用见比较表。3.电锅炉自动化程度高、运行安全可靠一般电锅炉都采用自动控制，快速平稳地控制电锅炉电加热管组的循环投切。并且电锅炉具有漏电保护、短路保护、过电流保护、过电压保护、压力超限保护、水位过低保护等多项保护功能。电锅炉产品实现了机电一体化，不需专职电锅炉运