燃气锅炉

1燃气锅炉燃气锅炉类型及结构燃气锅炉特点冷凝式燃气锅炉2燃气锅炉类型及结构——中小型中小容量的卧式内燃火管锅炉锅壳纵向轴平行于地面且燃烧室包含在本体里面的火管锅炉。小型立式锅炉锅壳纵向轴垂直于地面的锅炉较大容量的水管锅炉水、汽或汽水混合物在管内流动，而火焰或烟气在管外燃烧和流动的锅炉。锅炉容量较大（≥30t/h）、工作压力较高时，火管锅炉的容量和参数受结构限制——只能用水管锅炉。3锅炉结构锅定义：是容纳水和蒸汽的受压部件。组成：锅筒（汽包）或锅壳、受热面、集箱（联箱）、管道等，组成完整的水/汽系统。锅内过程：水的加热和汽化、水和蒸汽的流动、汽水分离等。炉定义：是燃料燃烧的场所。组成：燃烧设备和燃烧室（炉膛）。广义的炉：指燃料、烟气这一侧的全部空间。4火管锅炉受压元件锅壳：火管锅炉中——盛水封头火管（烟管）：无缝钢管、焊接钢管、螺纹管管板5炉胆火管锅炉炉胆=燃烧室+辐射受热面分类：直炉胆、波形炉胆波形炉胆：增强烟气扰动，促进燃料在炉膛内的燃烧增大了辐射传热面积，强化了传热效果增加了炉胆刚度，有效减弱了炉胆热应力6水管锅炉受压元件锅筒：水管锅炉中——盛水（汽包）；不兼作锅炉外壳，其内部也不布置受热面。水冷壁：布在炉膛内，是主要的辐射受热面。锅炉管束：对流受热面，分下降管和上升管。集箱：汇集或分配多根水管的容器水冷壁7炉膛（炉胆）——燃烧室容积取决于燃烧和传热完全燃烧——强化燃烧，减小炉膛容积；烟气在炉膛有足够停留时间-有一定炉膛容积传热效果好——足够受热面、炉膛出口烟温合适（1300℃），炉膛容积热负荷高，减小炉膛容积。最终由热负荷确定容积热负荷：中小型燃气锅炉——1150～1800kW/m3油气两用炉——600～1150kW/m38燃烧器——主要技术性能燃烧效率高：在燃气额定压力、额定流量下——完全、充分燃烧，达到额定热负荷；合理配风：保证燃气完全、稳定燃烧，风阻小；火焰：与炉膛结构相适应；热负荷调节：满足锅炉负荷的需要；运行：安全、可靠，噪声小；结构：简单、紧凑、轻巧；操作：方便，易实现燃烧的自动控制。9安全、防爆装置爆炸地点：炉膛或烟道内爆炸原因：爆炸极限范围内的爆炸性混合气体，遇明火或炉膛高温——被引燃、发生事故。爆炸时间：点火过程中、运行中熄火时防爆方法：点火前仔细吹扫炉膛、烟道；炉内无明火时，防止燃气进入炉膛；保证良好燃烧配置必要的自控装置：控制、检测、保护装置。设置防爆门：设在燃气易集聚的部位；面积足够大10卧式内燃火管锅炉——WNS燃烧室（炉胆）回燃室工作流程：燃烧器喷嘴置于炉胆前部,燃烧产生的高温烟气（1000～1100℃）延伸到后部,离开炉胆后在回燃室折返，再进入烟管。一般折返次数不超过四次,最常见的是三回程锅炉。11分类据回燃室的结构型式分干背式锅炉：回燃室由耐火材料围成；火管和烟管易检查和维护；耐火材料需常更换；后部管板直接受高温冲刷。全湿背式锅炉：回燃室由浸在水中的金属组成；回燃室提高了传热效率；结构复杂，炉胆和烟管检修困难；适合微正压燃烧。12据炉胆布置分对称型：炉胆布置在锅壳对称中心线上。非对称型：炉胆偏心布置。结构特点合理的炉膛空间——充分燃烧、充分换热波形炉胆结构——接收燃烧时产生的膨胀应力、使燃烧形成强制扰动，大大提高了炉膛传热效果。先进的螺纹烟管——保证足够受热面积的同时，大大提高对流传热系数，使对流换热充分、排烟温度低。纯烟管结构——对水质要求相对较低，爆管可能性小。13技术限制锅壳、炉胆——圆筒形元件,有足够的强度和钢度。工作压力——一般都不超过2.0MPa；锅炉出力——单炉胆锅炉一般不超过15t/h；双炉胆锅炉一般不超过30t/h。特点、适用场合一般为小容量、低参数锅炉,热效率低,但结构简单,水质要求低,运行维修方便。DPkDPk圆筒形元件：——壁厚；——系数——筒体直径；——压力锅壳——D太大,不经济。炉胆——δ21～22mm，不安全14水管锅炉三种主要型式共同特点:卧式纵置布置,燃烧器一般在前部水平安装,操作检修方便,宽、高尺寸较小,长度伸缩性较大,适合于锅筒系列化生产。D型——双锅筒,右(左)侧为水冷壁,左(右)是锅筒间的对流管束。可在需要的位置布置过热器或省煤器。A型——单锅筒,炉膛和对流管束均由上锅筒和两侧下集箱之间的管子构成。O型——双锅筒,上锅筒长,下锅筒短,前部炉膛两侧的水冷壁管在下部弯向对方并与其下集箱相连。15SZS型水管锅炉D型布置：上下锅筒纵向布置，右侧为炉膛，主要由水冷壁包围吸收热量，左侧为对流管束。微正压燃烧：强化燃烧，消除漏风，降低排烟热损失水冷壁：直接与上下锅筒连接，省去了集箱和下降管，减小了水循环阻力。热效率高,但对水质和运行水平的要求也较高。可以制成小容量、低参数锅炉和大容量、高参数锅炉。16小型立式锅炉立式无管锅炉：燃烧器一般布置在炉顶。中心是一个炉胆,烟气在炉底折返向上流动,冲刷翘片管形成的夹套，夹套中的水被加热,在上部分离出蒸汽；立式火管锅炉（结构与右图相似）：燃烧器可布置在下部侧面,在炉胆中燃烧后向上冲刷烟管,水在烟管外、锅壳里被加热。适合场合：受到高度、受热面积等因素的限制，一般额定蒸发量小于2t／h。17直流锅炉定义靠给水泵压力，使给水顺序通过省煤器、蒸发受热面(水冷壁)、过热器并全部变为过热水蒸气的锅炉。18特点连续受热——水的状态在各受热面无固定分界点，随锅炉负荷变动而变动没有汽包——加工制造方便，金属消耗量小；水冷壁布置比较自由，不受水循环限制；可用于一切压力——特别是在临界压力及以上压力范围内广泛应用。调节反应快，负荷变化灵活；最低负荷通常低于汽包锅炉；启、停迅速；对给水品质和自动调节要求高；汽水系统阻力大，给水泵的耗电量较大。19逆流布置受热面对流受热面辐射受热面克雷顿锅炉——小型立式直流锅炉——蒸汽发生器主要受压元件：盘管、汽水分离器受热面：由单根逆流布置的螺旋盘管组成，包括上部多层盘管组成的错排对流受热面和下部盘管围成的辐射受热面。20特点“心”形火焰设计，燃烧效率高；总热效率很高。受热面设计独特——有效排烟温度低，热效率高；水与烟气逆流布置，排烟温度大为降低。盘管管径沿汽水流向逐渐增大，以适应汽水受热膨胀，减缓汽水流速，增加传热时间；上部多层盘管管圈间距沿烟气流向逐渐变小。由于烟气冷却、体积缩小，适当缩小流通截面以控制烟气以较稳定的速度流动，并起到对盘管冲刷清灰的作用，有助于传热效率的提高。水容量小，启动升压快；即使爆管，其威力也很小，安全性好。21盘管受热面能自由膨胀，启、停炉等引起的热应力小。燃烧器位于锅炉底部，维修不便。对水质(特别是含氧量和硬度两个指标)要求高，对其配套的水处理设备和药剂有依赖性，水处理运行费高。锅炉水泵不间断给水，耗电量较大。自控系统采用先进的模块结构，并有自检功能。水处理设备、水箱与本体一起布置，结构紧凑，占地面积小，安装极为方便。22燃气锅炉特点系统结构简单、紧凑：无须排渣设施,不需除尘器等辅机设施；小型锅炉本体及其通风、给水、控制与辅助设备均设置在一个底盘上,大中型的也可组装出厂。热效率高、环保：燃料清洁，且采用环保技术，燃烧效率和排烟温度等与大容量工业锅炉基本相同，排烟污染极少。必须采用自动化控制：点火时、运行熄火时容易发生爆炸。23冷凝式燃气锅炉工作原理目前小型燃气锅炉排烟温度较高（制约因素：出水温度、烟速、对流换热面积）蒸汽、热水锅炉：200～250℃、150～180℃之间常规省煤器：将烟温降到130℃；排烟中水蒸气带热损失占整个排烟热损失55—75％排烟温度60℃，其中的水蒸气潜热才能回收。排烟（利用）温度愈低，回收热量愈多。总热效率提高10％—15％以上：降至露点前，显热回收可提高锅炉热效率2％—5％；烟气冷却到露点温度以下，潜热的回收，热效率又可提高。24分类按冷凝换热器类型分直接接触换热型：水通过喷嘴以逆流方式流入热烟气中，水蒸发吸热，同时冷却烟气，但被加热的水被污染——喷淋冷凝式。间接换热型：烟气与被加热介质不直接接触。被加热介质不被污染——脉冲冷凝式同时带接触和间壁型25接触式换热器的冷凝式锅炉喷淋冷凝式结构冷凝换热器：喷淋式工作原理喷淋式热交换器中，喷淋水阶梯式下落并穿过小孔与烟气逆向流动。烟气和水直接接触，因而既有热交换又有质交换。26特点：烟气与喷淋水直接接触，水充分吸收烟气排热或工业余热；利于环境保护：冷凝换热器既是废热回收设备，又是高效除尘器、消声器换热器与酸性喷淋水长期接触：腐蚀严重，使用寿命较短；一般用铸铁、铝合金或不锈钢制作。27高效节能天然气锅炉结构燃烧器喷头：安在沿燃烧室内壁切线方向处。冷凝换热器：在锅炉壳体上方外侧，与排烟管连接。面对烟气通入侧，换热器内的进水管径向设多排喷水小孔。工作原理当锅炉工作时，进水和烟气直接进行热质交换。特点结构简单、制造容易、生产成本低，排烟温度降至25～75℃间，热效率（低热）＞100％28脉冲冷凝锅炉工作原理燃气与空气通过各自阀门进入燃烧室被点燃，燃烧产生膨胀压力使进气阀关闭。产生的烟气在脉冲管内高速流动并放热冷却（40-45℃），燃烧室里形成负压，进气阀开启，新的空气、燃气被吸入。同时由于换热器尾部结构原因使高温烟气运动受阻，压力急剧升高产生反射波，折回燃烧室，使燃烧室中混合气体自燃。如此反复。间接换热器的冷凝式锅炉29空气燃气燃气空气30Gasunie冷凝锅炉结构主换热器：烟气以大约120—150℃的温度离开，冷凝换热器：离开的烟温大约为40-50℃。（锅炉回水温度较低）风机：布在烟道出口，将烟气从锅炉中抽出特点在烟温最低区域引入锅炉回水，以获得最大凝结热烟气、凝结水同向流动——冷凝热效率高。冷凝换热器材料必须抗腐蚀。两个换热器可使用不同的材料。必须安装风机排除烟气。31英国Remeha冷凝锅炉主换热器：普通铸铁副换热器：铝制光管和肋片管集水箱：相当于锅筒Tricentrol冷凝锅炉一种独特的铸铝换热器，热烟气在管内向上流动，而被冷凝的烟气在管外向下流动。32间接式冷凝锅炉特点只能冷凝大部分水蒸气，热效率低于直接式的；冷凝换热器、烟道、烟囱防腐；冷凝水中和处理、排除；增加换热器使烟气侧流阻增加，需配排烟风机。33冷凝式锅炉热效率主要影响因素小容量供热锅炉：直接向低温热网供暖，其效率主要取决于回水温度（影响冷凝换热器热效率）。回水温度应比烟气露点温度稍低以回收潜热。回水温度：一般供热系统：＜45～50℃；大机组系统：＞60℃——冷凝换热+热泵。适用场合适合于供水温度较低的低温供暖或地板辐射供暖。冷凝式锅炉供热系统34防腐问题腐蚀原因水蒸气露点：＜60℃——结露可能性小酸露点（烟气露点）：＞150℃（烟气中含0.005%的SO3）——当金属壁面温度低于酸露点时，易产生低温腐蚀。酸性冷凝水：腐蚀换热器露点温度，℃硫酸蒸汽含量，%水蒸汽含量，%35防低温腐蚀措施低氧燃烧：α≤1.1，烟气露点就会急剧下降—避免或减轻低温腐蚀—因酸的凝结速度下降。用添加剂：白云石、镁石、氨气、氯化镁的水溶液效果较好。提高受热面壁温：提高空预器入口空气温度—热风再循环（图6-5）、暖风器（图6-6）。抗腐蚀材料：铝、铝合金，铜、铜合金，不锈钢，塑料，耐热硼硅玻璃。烟气空气汽轮机抽汽36换热器清洗方法燃烧室内换热器：移去燃烧器，将水喷入燃烧室，直至水冷壁（换热器）完全干净。省煤器：在管壁上部装喷嘴。这些喷嘴在冷凝换热时也能自动运行。37工作流程：管壳式换热器立式运行，烟气走管侧，冷水走壳侧。烟气在管内垂直向下流；温度最低的水在壳侧底部引入，与烟气形成逆流。设计目的：使管内形成的冷凝液借助重力和烟气能向下流动，冷凝液与较冷的换热器表面接触，使硫酸吸收更多