热源系统与设备.

热源系统与设备考核方式•总分＝100％＝平时成绩30％+期末闭卷考试70％•平时成绩＝30％＝作业20％+考勤10％1.车得福，庄正宁，李军，王栋，锅炉，西安交通大学出版社，20082.陈学俊、陈听宽主编，锅炉原理，第二版，机械工业出版社，19913.冯俊凯、沈幼庭主编，锅炉原理及计算，第二版，科学出版社，19924.奚士光、吴味隆、蒋君衍，锅炉及锅炉房设备，中国建筑工业出版社，1995参考书概论热源设备能源热能锅炉概论一.锅炉的定义二.锅炉的分类三.锅炉的设备构成四.锅炉的典型工作过程五.锅炉的主要参数六.锅炉的主要性能指标七.锅炉的型号与铭牌一、什么是锅炉?生产蒸汽或热水的换热设备任务：燃料（煤、油、天然气等）的化学能转化为热能锅炉是以消耗化石燃料为主的供热设备。锅炉的定义锅炉的定义•狭义的定义：利用化石燃料的燃烧释放的化学能所产生的高温烟气来生产蒸汽或热水其它载热质的装置。它消耗的原料是燃料，生产的产品是工质中所包含的热能。•广义的定义：通指生产载热质的设备。输入锅炉的能量不限于燃料的化学能，还可以是各种其它形式，比如电能、热能等等；锅炉的工质不一定是水，还可以是其它形式的物质（比如导热油）。锅炉与能源利用什么是能源?能源是指自然界中能够转换成热能、光能、电能和机械能等能量的物质资源。什么是一次能源与二次能源?一次能源：自然界中现成存在，可直接取用的能源，如煤、水力、太阳能、核燃料、生物质能、水能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等等。二次能源：经过加工或形式转换的能源，如焦炭、汽油、电力、蒸汽等等。节约能源，开发新能源!锅炉的用途•火力发电厂•为机械、化工、纺织、食品、烟草、制药等企业以及服务业提供工艺用热•采暖的热源锅炉在国民经济中的地位•锅炉是消耗一次能源最多的工业装置•锅炉是大气污染物的最大排放源•我国的运输能力的很大部分被用于锅炉燃料的运输人类利用能源的主要形式之一是电能，即通过各种途径将各种能源转化为电能火力发电量在总发电量中的比重，在近十几年来一直保持在80％以上，其中煤电在总火电的比重保持在90％以上。“九五”期间，煤电在火力发电中的比重更上升到95％以上，油电的比重则不到5％，气电的比重微乎其微。预计在今后相当长时期内，我国发电能源构成将继续保持以煤电为主的格局。锅炉是火力发电厂三大主机之一，火力发电的发展要求锅炉工业以相应的速度发展。在各种工业动力设备中，锅炉也是重要的组成部分。锅炉主要是作为热源或动力源。例如：大多数工矿企业用蒸汽或高温热水对其产品进行加热、焙烘、消毒、保温或作为冬季采暖、夏季空调制冷的热源等等也有少数的工矿企业用蒸汽作为动力，驱动汽轮机来拖动风机、水泵，油田和炼油厂或特殊部门都有这样需要。总之，工业锅炉绝大多数都以产生携带一定量热能的蒸汽和热水为目的，以水为介质的形式出现。此外，还用于生活热水供应、洗浴和采暖的所谓生活锅炉。用于工业生产和生活的锅炉数量大、分布广。锅炉的分类指标•按用途分类•按工作压力分类•按燃料种类分类•按燃烧方式分类•按本体结构分类•按工作介质分类•按工质流动方式分类•按出厂方式分类•特种锅炉锅炉按用途分类•电站锅炉--在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电•工业锅炉--用于工业及采暖•生活锅炉电站锅炉使用于火力发电厂，生产高温高压的过热蒸汽，以驱动汽轮发电机组。工业锅炉•使用于工业生产，以满足生产过程的工艺用热。工业锅炉也包括用于采暖的锅炉。生活锅炉•专指容量很小的、使用于日常生活的锅炉。对于以水为工质的锅炉，按照锅炉内工质的额定工作压力的不同，锅炉可以分为以下八种类型：锅炉按工作压力分类名称工质的额定工作压力（表压力）常压锅炉零微压锅炉0.04兆帕低压锅炉小于1.5兆帕次中压锅炉2.9兆帕中压锅炉3.9兆帕次高压锅炉5.6兆帕高压锅炉9.0兆帕超高压锅炉14兆帕亚临界参数锅炉17兆帕超临界参数锅炉大于22.3兆帕锅炉按燃料种类分类•燃煤锅炉•燃油燃气锅炉•特殊燃料锅炉燃煤锅炉燃油燃气锅炉混合燃料锅炉——煤、油、气等混合燃料废料锅炉——垃圾、树皮、甘蔗渣等废料余热锅炉——以冶金、石油、化工等工业余热、余气为加热介质的锅炉燃料其他能源锅炉——以原子能、太阳能、地热能、电能等能源为热源的锅炉锅炉按燃烧方式的分类•火床炉：在一个堆积床层上组织固体燃料的燃烧过程的锅炉，包括固定炉排锅炉、链条炉排锅炉、往复炉排锅炉、振动炉排锅炉、抛煤机锅炉等等。•火室炉：在一个空间区域（炉膛）内组织悬浮燃烧的锅炉，包括煤粉锅炉、燃油燃气锅炉等等。•沸腾炉：又称为流化床锅炉，是以流态化的方式组织燃烧过程的锅炉，包括鼓泡床锅炉和循环流化床锅炉。火床炉：一台链条炉排锅炉火室炉：一台燃油锅炉火室炉：一台煤粉锅炉流化床锅炉锅炉按本体结构的分类•火管锅炉：烟气在管内流动的受热面称作火管受热面，有火管受热面的锅炉又称作火管锅炉。•水管锅炉：在烟气在管外流动、工质在管内流动的受热面称为水管受热面，所有受热面都是水管受热面的锅炉称为水管锅炉。•水火管锅炉：受热面的不同部位分别由火管和水管构成。•锅壳式锅炉：指有承压外壳（即锅壳）的锅炉，锅壳内部设置有受热面。一般火管锅炉必然是锅壳式锅炉。根据锅壳的轴线方向，锅壳式锅炉又可以细分为两类：•立式锅炉：锅壳的轴线与水平面垂直的锅炉。它有水管、火管、水火管、无管四种形式。•卧式锅炉：锅壳的轴线平行于水平面的锅炉。它有外燃和内燃两种形式。一台立式燃油火管锅炉一台立式燃油无管锅炉无管锅炉剖面一台卧式内燃燃油火管锅炉一台立式燃油水管锅炉火管锅炉的特点：（1）炉膛矮小，炉膛温度低，燃烧条件差，难于燃烧劣质煤，常需炉拱。（2）受热面简单，排烟温度高，效率低，常冒黑烟。（3）锅筒大，强度低，参数难提高，几乎不用于发电，钢耗大。（4）水容量大，负荷适应性好，水质要求低，运行、维修方便。水管锅炉与烟管锅炉的特点正好相反。水管炉特点：（1）烟气横向冲刷水管受热面，传热效率高；（2）炉膛空间容积不受锅筒直径限制，适用于大、中容量锅炉。…锅炉本体指哪些部件？锅炉的辅助设备有哪些？锅炉本体，主要指由锅筒、集箱、受热面及其间的连接管道、燃烧设备、炉墙和构架等所组成的整体。辅助设备有：鼓引风设备、运煤、除灰渣设备、制粉设备（煤粉燃烧锅炉）、给水设备、水处理设备及烟气除尘、脱硫及脱硝设备等。现代锅炉的发展趋势：（1）电站锅炉：高效率（部分减少污染）、大容量、高参数、低污染、自动化、高可靠性、低成本（金属消耗量）（2）工业锅炉：高效率、低污染、自动化、低成本（金属消耗量）（3）生活锅炉：低污染、自动化、安全可靠锅筒、集箱和管束在锅炉中各自起着什么作用？锅筒是自然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁，下降管等组成水循环回路。锅筒内储存汽水，可适应负荷变化，内部设有汽水分离装置等以保证汽水品质，直流锅炉无锅筒。集箱是流体分散和汇集的关键部件，是这些并联管组的联接件。在电站锅炉中，集箱工作特性的优劣直接影响到连接于其间的受热面工作的安全和可靠，尤其是严重影响到过热器和再热器等高温受热面工作的可靠性。锅炉管束就是布置在上、下锅筒之间的密集管束。锅炉管束为蒸发受热面，吸收水冷壁不能完全吸收的热量。水管锅炉的分类•锅筒：是指锅炉承压部件中直径较大的、能够储存工质的筒体，立式锅炉的锅壳就是锅筒。•水管锅炉：除去立式水管之外，水管锅炉可以根据锅筒形式进一步分为：单锅筒锅炉：只有一个锅筒的锅炉。双锅筒锅炉：有两个锅筒的锅炉。一台水管锅炉本体封闭汽水系统•锅筒（汽包）：用以进行蒸汽分离净化，组成循环回路和蓄水的筒形压力容器，上锅筒内有汽、水空间，下锅筒只有水空间•锅炉管束：用作对流受热面的管束，其外部受烟气冲刷，管内由水流动吸热，按管束中汽、水向上或向下流动，分上升管束和下降管束•水冷壁：布置在炉膛内壁，用水冷却辐射受热面，管外壁直接受火焰辐射，管内走水•集箱：用以汇集或分配多根管子中介质的筒形压力容器，分前后集箱、左右集箱、上下集箱和中间集箱等•下降管锅炉按照工质的分类•热水锅炉：最终的产品是热水•蒸汽锅炉：最终的产品是水蒸气。又分为饱和蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉。•热媒体锅炉:最终产品为高温导热油锅炉按照循环方式的分类•自然循环锅炉：工质侧的流动动力仅仅由工质受热产生的密度差提供•强制循环锅炉：工质侧需要由循环泵提供流动的动力。强制循环锅炉中，有一种特殊的形式是：仅仅由给水泵提供工质流经所有受热面的动力，而锅炉不再需要锅筒，这种形式的锅炉称为直流锅炉。另外，有一种燃油工业锅炉，所有受热面皆是盘管，称为盘管锅炉，实际上也是一种直流锅炉。还有一种特殊情况，立式燃油锅炉中，有一种锅炉内工质储存量很少的形式，称为贯流式锅炉。一台盘管锅炉一台贯流锅炉锅炉按照出厂方式分类•快装锅炉•指燃烧设备和锅炉本体在制造厂内组成一个整体出厂的锅炉。它一般是容量较小的工业锅炉和生活锅炉。•组装锅炉•在制造厂内将锅炉按几个大的组件发运，到安装现场后将组件组装起来。组装锅炉一般适用于中等容量。•散装锅炉•锅炉以部件的形式分散出厂，发运到工地后，再将大量的部件在安装现场组合起来。散装锅炉一般都是大容量的锅炉。出厂前的散装锅炉的部分部件特种锅炉•通指不满足狭义定义的各种锅炉，主要有以下几种：•电热锅炉：指利用电能来生产载热质的装置，它有电阻式和电极式两种。电极式电热锅炉是把电极插入水中,利用水的高热阻特性,直接将电能转换为热能,在这一转换过程中能量几乎没有损失。电极式锅炉运行十分安全,锅炉不会发生干烧现象。因为一旦锅炉断水,电极间的通路被切断,电功率为零,锅炉自动停止运行。电阻式电加热锅炉:电阻式是采用高阻抗管形电热元件,接通电源后,管形电热元件产生高热使水成为热水或蒸汽。管形电热元件由金属外壳、电热丝和氧化续三者组成。该种元件的优点是水中不带电,使用较为安全,对水质也不造成污染。问题是锅炉容量的增大依靠管形电热元件的数量来实现,并按投运数量来调节锅炉负荷。因此,这种锅炉的容量受到电热元件结构布置的限制。特种锅炉•导热油锅炉：以各种高沸点的导热油为载热质的锅炉。根据工质出口状态，它有液相炉和气相炉两种类型。•余热锅炉：利用各种工业余热来生产载热质的锅炉。它有烟道式、辐射式等多种类型。一台电热锅炉一台导热油液相炉烟道式余热锅炉锅炉的设备构成•燃烧设备：燃烧设备的任务是将燃料的化学能转化成高温烟气的热能，燃烧设备可以分为火床燃烧、火室燃烧和流化床燃烧三种类型。•锅炉本体：锅炉中与工质接触的承压部件总称，它包括各种受热面以及与配合受热面工作的其它承压部件（比如锅筒、集箱、下降管等等）。锅炉的受热面的任务是将高温烟气的热能转化为工质的热能，实际上，受热面就是各种形式的热交换器。•锅炉辅助设备（锅炉辅机）：仅有燃烧设备和锅炉本体的锅炉仍然不能正常工作，保证锅炉正常运行还必须要有一系列的辅助设备。实际运行统计表明：锅炉的运行事故中，辅助设备的事故占有较大的比例。所以，辅助设备对锅炉运行可靠性有很大影响。以现代大型自然循环高压锅炉为例，它所具有的主要部件及其作用如下：（1）炉膛：保证燃料燃尽并使出口烟气温度冷却到对流受热面能安全工作的数值。（2）燃烧设备：将燃料和燃烧所需空气送入炉膛并使燃料着火稳定，燃烧良好。（3）锅筒：是自然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁，下降管等组成水循环回路。锅筒内储存汽水，可适应负荷变化，内部设有汽水分离装置等以保证汽水品质，直流锅炉无锅筒。（4）水冷壁：是锅炉的主要辐射受热面、吸收炉膛辐射热加热工质,并用以保护炉墙。后水冷壁管的拉稀部分称为凝渣管用以防止过热器结渣。（5）过热器：将饱和蒸汽加热到额定过热蒸汽温度。生产饱和蒸汽的蒸汽锅炉和热水锅炉无过热器。（6）再热器：将汽轮机高压缸排汽加热到较高温度，然后再送到汽轮机中压缸膨胀作功。用于大型电站锅炉以提高电站热效率。（7）省煤器：利用锅炉尾部烟气的热量加热给水，以降低排烟温度，节约燃料。（8）空气预热器：加热燃烧用的空气，以加强着火和燃烧；吸收烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉效率；为煤粉锅炉制粉系统提供干燥剂。（9）炉墙：是