水管锅炉基础知识培训.pdf
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1、水管锅炉基础知识培训提纲:一、锅炉基本知识二、水管锅炉炉型介绍三、双良水管锅炉介绍四、水管锅炉比较锅炉基本知识一、锅炉的用途和分类1.锅炉的含义及用途锅炉是利用燃料的化学能或其他能源的热能,把水加热到一定参数的热能转换设备。锅炉由锅和炉以及为了保证锅与炉安全运行所必需的附件、控制仪表、附属设备等三部分组成。锅:指锅炉中盛水和蒸汽的密封受压部分,它的作用是吸收炉放出的热量,从而使低温水变成高温水(热水锅炉),或变成具有一定压力和温度的蒸汽(蒸汽锅炉)。工质在管内流动、循环、传热、锅筒内汽水分配及分离装置、热化学等属锅内过程。它主要包括锅筒(汽包)、炉胆、回燃室、对流管、水冷壁集箱、过热器和省煤器
2、。炉:是指锅炉中使燃料进行燃烧产生热源的部分,它的作用是将燃料燃烧释放出的热量供锅吸收。燃料在炉内的燃烧、放热、排渣和受热面外部的结渣、积灰、磨损、腐蚀等属炉内过程。它主要包括燃烧设备炉墙炉拱钢架等。锅炉附件仪表:是指安装在锅炉受压部件上用来控制锅炉安全运行的一些附件和仪表装置,主要包括安全阀、压力表、高低水位警报器、排污装置、给水系统、锅炉的汽水管道、常用阀门和有关仪表等。此外近年来由于对锅炉的机械化和自动化要求不断提高,工业锅炉上配置机械操作和自动控制的附件及仪表也越来越多,如给水自动调节装置、燃烧自动调节装置、自动点火熄火保护装置及鼓、引风机联锁装置等。锅炉附属设备:是指燃料的供给与制备
3、系统,主要包括上煤、磨煤、油罐、日用油箱、鼓、引风机、供 煤(油气)、除渣、除尘装置锅炉用途可分为:用于发电的电站锅炉用于工业生产的工业锅炉用于生活取暖等的生活锅炉船舶锅炉和机车锅炉前三类锅炉安装在固定基础上称为固定式锅炉,后一类锅炉称为移动式锅炉。它们的工作原理基本相同,但各具特点如下表。各类锅炉的主要特点种类主 要 特 点电站锅炉用于发电,一般采用高参数(P 2 3.8 2 M p a),以室燃炉为主,适用于各种燃料,热效率高。工业锅炉蒸 汽(或热水)直接用于工业生产和取暖等,一般采用低参数,燃煤时一般为层燃方式,燃油气时为室燃。热效率较高。生活锅炉压力一般在0.0 9 M p a和1 2
4、 8C以下,用于生活、取暖,多为手烧炉,热效率低。船舶锅炉机车锅炉一般采用中低参数。对体积、重量要求严格,炉膛热负荷高,水循环高度低,以燃油为主。我公司可生产工业锅炉及小型电站锅炉2.工业锅炉分类在行业内,工业锅炉一般指容量W 6 5 t/h、压力W 2.4 5 M p a、温度W4 0 0 c的各种容量和参数的锅炉及特殊用途的锅炉。主要用于生产用汽、取暖和生活等方面。也可用于容量W 1 2 0 0 0 K W左右的火力发电设备。它们的类别如下:按供热工质划分:蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、导热油锅炉.按燃料种类划分:燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、生物质燃料锅炉木柴锅炉、余热锅炉。按出口介
5、质划分:饱和蒸汽锅炉、过热蒸汽锅炉、热水锅炉。按本体结构划分:立式火管锅炉(弯水管、横水管、直水管)卧式火管锅炉(内燃、外燃、单炉胆、双炉胆)水管锅炉、水火管锅炉、热管锅炉、真空相变锅炉。按水循环划分:自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉。按额定压力划分:低 压 锅 炉(额定压力W 2.4 5 M p a)中 压 锅 炉(2.4 5 M p a 额定压力5.88M p a)高 压 锅 炉(额定压力5.88M p a)按出厂型式划分:快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉二、工业锅炉型号1.锅炉型号表示方法J B/T 1 6 2 1对工业锅炉产品型号编制进行了规定,型号编制由三部分组成,各部
6、分之间用短先相连。表示方法如下:第一部分 第二部分 第三部分 X X X X /X X/X X燃料种类回水温度出水温度介质出口压力云供热量额定蒸发量燃烧方式锅炉型式2.锅炉型式代号锅炉型式代号用两个汉语拼音字母表示,详见下表。锅炉整体型式代号锅炉整体型式代号锅 壳锅 炉立式水管L S (立、水)水管锅炉单锅筒横置式D H (单、横)立式火管L H (立、火)双锅筒纵置式S Z (双、纵)卧式内燃W N (卧、内)双锅筒横置式S H (双、横)水 管锅 炉单锅筒立置式D L (单、立)纵横锅筒式Z H (纵、横)单锅筒纵置式D Z (单、纵)强制循环式Q X (强、循)燃需方式代号用一个拼音字母
7、表示,详见下表燃烧方式代号燃烧方式代号固定炉排G (固)下饲炉排A (下)活动手摇炉排H (活)往复炉排W (往)链条炉排L (链)沸腾炉F (沸)抛煤机P (抛)半沸腾炉B (半)倒转炉排加抛煤机D (倒)室燃炉S (室)振动炉排Z (振)旋风炉X (旋)4.蒸发量或供热量蒸汽锅炉蒸发量用阿拉伯数字表示,单位是t/h,指每小时所产生的蒸汽数量,用 D 表示;热水锅炉的供热量用阿拉伯数字表示,单位是MW,指每小时输出热水的热量,用 Q 表示。l t/h 饱和蒸汽的热量相当于0.7 MWo0.7 MW的热量相当于6 0 万大卡。燃料品种代号燃料品种代号燃料品种代号I 类:石煤,煤砰石S i贫煤p
8、油Yn 类:石煤,煤肝石SHI 类烟煤A、轻柴油YCi n类:石煤,煤砰石S mI I 类烟煤A n重油YZI 类无烟煤W)i n类烟煤A m气Qn 类无烟煤WH木柴M城市煤气Q Ci n类无烟煤WI H稻糠1)天燃气Q T褐煤H甘蔗渣G液化石油气Q Y焦炉煤气Q J水煤浆S MJ0.7 MW的热量可供采暖面积约6 0 0 0 m2o5 .介质压力介质出口压力用阿拉伯数字表示,单位是MPa,指垂直作用在单位面积上的力,用 P 表示。I MPa 的压力相当于l Ok g f/cn?。6 .介质温度介质温度用阿拉伯数字表示,单位是;饱和温度不表示,即无斜线。热水锅炉用阿拉伯数字表示热水的出回水温度
9、,用斜线分开,用 t 表示。7.燃料种类代号锅炉燃用的燃料种类代号用汉语拼音字母表示,详见下表8.锅炉型号举例1)立式燃油(气)蒸汽锅炉:L S S 1-1.0-Y(Q)L 一 立 式 S 一 水 管 S 一 室 燃 1一额定蒸发量l t/h 1.0 额定蒸汽压力1.OMp a Y-一燃 料 油 Q-一燃料气2)卧式电蒸汽锅炉:WDZ Q 3 6 0-L 0W卧 式 DZ 电 阻 Q 一蒸 汽 3 6 0 额定热功率3 6 0 KW 1.0-额定蒸汽压力L OMp a3)卧式燃油(气)蒸汽锅炉:WN S 8T.2 5-Y(Q)W卧 式N-内 燃S-室燃 8-额定蒸发量8t/h1.2 5-额定蒸
10、汽压力L 2 5 Mp a Y-燃 料 油Q-燃料气4)卧式燃油(气)热水锅炉:WN S 5.6-1.0/115/70-Y(Q)W-卧式 N-内燃 S-室燃 5.6-额定热功率5.6 MW1.0 额定出水压力L OMp a 115 额定出口水温115 c70-额定进口水温70 Y燃料油 Q-燃料气5)卧式燃油(气)常压热水锅炉:C WN S 5.6-95/70-Y(Q)C-常 压 代 号W-卧 式N-内 燃S-室 燃5.6-额定热功率5.6 MW95-额定出口水温95 70-一额定进口水温70 Y-一燃料油Q-燃料气6)燃 油(气)水 管 锅 炉:S Z S 2 0-1.6-Y(Q)S一双 锅
11、 筒Z 纵 置 式S一室 燃2 0 额定蒸发量2 0 t/h1.6 额定蒸汽压力1.6 Mp a Y 燃 料 油Q 燃料气7)水煤浆锅炉:S Z S 10-1.2 5-JS一双 锅 筒Z-纵 置 式S 室 燃10 额定蒸发量10 t/h1.2 5-额定蒸汽压力1.2 5 Mp a J一水煤浆三、水、水蒸汽和水循环1.水 的性质1)水的物理性质水的比热为4.19k J/k g.K(1千卡/千克.度)。因为水的比热比其他液体大,所以常利用水作为冷却或吸热的介质。水在一个标准大气压下,水的冰点为0 ,水的沸点为10 0,水的汽化潜热为2 2 5 3 k J/k g(5 3 9千卡/千克)。水的汽化潜
12、热随压力的增加而减少。水的三态是汽态、液态、固 态(又称汽、水、冰),它们之间的转化关系如下过程:汽态凝结放热变成液态,液态凝固放热变成固态固态融解吸热变成液态,液态汽化吸热变成汽态水的密度与其他物体不同,水 在4 时,体积最小、密度最大。从4 起,温度升高或下降,其体积均膨胀,密度减小。所以,在冬季停用的锅炉和管道内不要存水,以免结冰后体积膨胀,冻坏设备。2)水的化学性质水的分子式为此0,以质量分数表示,氧 占88.9%,氢 占11.1%水 加 热 到1000C时能分解,即2 H20 2 H2 +02但水蒸气通过燃烧的煤炭时,生成水煤气,即H20+C =C O +H2水有很强的溶解性。酸碱盐
13、溶解在水中是以离子状态存在于水中;气体溶解在水中是以分子状态存在于水中。2 .水蒸气的性质1)水的汽化水加热后,由液态转变为汽态的过程,称为汽化。2)水的沸腾水加热后,水的表面和内部同时汽化现象,称为沸腾。水沸腾时的温度称为沸点。水的沸点随压力的增加而增加。3)饱和温度水在一定压力下,沸腾时的温度称为饱和温度。饱和温度下的水称为饱和水;饱和温度下的汽称为饱和汽。4)蒸汽湿度蒸汽中含有液态的水,称为湿蒸汽;否则称为干蒸汽。蒸汽中的水分占湿蒸汽的总质量分数,称为蒸汽湿度。蒸汽湿度通过取蒸汽和锅水试样,经冷却到环境温度,分别测定其氯根含量后,按下式计算:C L汽W=C I;水式 中C L汽 蒸汽中的
14、氯根含量,m g/L.C L水 蒸汽中的氯根含量,m g/L.工业锅炉对蒸汽湿度要求是,水管锅炉不大于3 x 10;火管锅炉不大于5 x 10 2蒸汽湿度过高,会降低蒸汽使用效果,使过热器结垢,还可以在蒸汽管道中发生汽击。5)过热蒸汽湿饱和蒸汽进入过热器,继续加热,蒸汽温度升高。这种高于饱和蒸汽温度的蒸汽,称为过热蒸汽。3.水循环1)水循环原理锅炉水循环是指锅炉中的水或汽水混和物,必须在密闭的回路中持续而有规律地流动。对于低中压锅炉的水循环是靠锅内水吸收热量的不同,而造成锅水重度差形成的。这种循环称为自然水循环。2)锅筒中水循环锅筒中的水循环是靠近受热面的高温水或蒸汽上升,远离受热面的低温水下
15、降。3)水冷壁管的水循环布置在炉膛内并受热的管群,称为水冷壁管。水冷壁管里的水受热,并产生一定量蒸汽,而下降管不受热,这样水冷壁管里的水或蒸汽与下降管的水产生的压差,水从锅筒内通过下降管流入下集箱,在从下集箱流入水冷壁管,上升到锅筒,完成一个周期水循环。4)对流管束水循环对流管束是布置在烟道中的管群。受到高温烟气加热的部分管群中的水或汽向上流动,进入上锅筒;受到低温烟气加热的部分管群中的水向下流动,进入下锅筒,使水循环不停地进行。四、锅炉燃料成分与性质1.锅炉燃料分类锅炉燃料主要分为固体燃料、液体然料、气体燃料三种,1)固体燃料又分为天然固体燃料(煤、煤肝石、油页岩、木柴、禾草等)和人工固体燃
16、料(煤粉、型煤、稻壳、甘蔗渣等);2)液体然料又分为天然液体燃料如原油和人工液体燃料(轻柴油、重柴油、重油、渣油、水煤浆等);3)气体然料又分为天然气体燃料如天燃气和人工气体燃料(焦炉煤气、高炉煤气、液化石油气、发生炉煤气、城市煤气等);2.锅炉燃料成分与特性1)煤的成分组成固体燃料中煤是主要的锅炉燃料,煤的元素分析成分由碳(C)、氢(H)、氧(0)、氮(N)、硫(S)五种元素和灰分(A)、水 分(W)共七项组成碳-煤 中 含 量 最 多 的 可 燃 成 分,每 公 斤 碳 完 全 燃 烧 可 放 出3 2 700k J(78 00k ca l)的热量,是煤发热量的主要来源。氢-含 量 多 在
17、3 s 6%范围,煤中氢一部分与氧结合成稳定的化合物,不能燃烧;另一部分存在于有机质中,在加热时能发挥出山、H2 s和各种碳氢化合物,这 些 可 燃 挥 发 性 气 体,易 着 火 燃 烧。每 公 斤 氢 完 全 燃 烧 可 放 出12 0 x l 03k J(2 8 6 00k ca l)的热量。氧和氮一-属于有机质中不可燃成分。硫-煤 中 硫以三种形态存在;与C、H、0等结合的有机硫,黄铁矿与白铁矿硫(FeS?)和硫酸盐硫(C a S O M gS O FeS O D等。前两者为可燃成分。硫燃烧后生成S O?,再生成S O 3对大气及为有害。每公斤硫完全燃烧可放出9 04 0k J(2 1
18、6 0k ca l)的热量。灰分-燃料完全燃烧后,其矿物质在炉内形成的固态残余物的统称,灰分的存在有害而无益,它不利于燃料着火、燃烧和燃烬,相反会带来受热面结渣、积灰、磨损和腐蚀。水分 煤中水分分为外部水分、内部水分和分析水分,水分是有害成分,它将带来着火燃烧困难,排烟体积增大,低温受热面腐蚀与积灰加剧,烟气露点提高,排烟损失增大等。2)两个重要热工参数煤的挥发分一一表征煤燃烧特征的重要指标,它的高低直接影响到着火温定性,趺,您读府和 爽咫 名转性、点的发热量二单位数量向煤在完全燃烧时所放出的热量,发热量有高位和低位之分,高位发热量包括燃烧产物(烟气)内的全部水蒸汽凝结成水所放出的潜热。低位发
19、热量是剔除水蒸汽凝结成水所放出的潜热的单位数量的煤在完全燃烧时所放出的热量。3)液体油的成分组成液体燃料种类较多,可供锅炉燃用的主要是矿物油。其元素成分与煤相同,也 由C、H、0、N、S、A、W组成。燃料油各成分含量与煤有所不同,旦某些成分含量差别很大。燃 料 油(和原油)碳、氢含量高,灰分、水分含量少,发热量高。一 般,Cv=8 4 s 8 7%,H=l l s 14%,Av 0.0 5%,Wv 2%,低 位 发 热 量 约420 0 0 k J/k g(10 0 0 0 k c a l/k g)04)液体油特性比重-比重比水小,一般在0.8 s 0.9。标准比重丫 2 ,是 以20 C来确
20、定。发热量-燃料发热量的测定方法与煤相同,采用氧弹测量器。1k g油发热量约为煤的1.5 s 2倍。比热-C t=(O.415+0.0 0 0 6t)x 4.18 7(k J/k g.)粘度-燃料油粘度通常用恩氏粘度日表示,恩氏粘度是一种条件粘度。它与运动粘度v,的关系可用下式来换算:vt=7.31Et-6.31/Elo油粘度与油的成分压力、温度有关,当油压力低于10 s 20 x l()5p a下,其影响可不计,燃料油在常温下粘度过大时,输送前需加热。为了保证油喷嘴前油的雾化质量,反应低于4o凝固点、沸点 闪 点 油 温 升 高,油面蒸发的油气增多,与明火接触时发生的一闪即灭的短暂闪光称为闪
21、点,闪点是防止油发生火灾的一项重要指标。燃点-油 温 升 高,油面蒸发的油气与空气混合物遇明火能连续燃烧的温度。根据国家标准重油按8 0 c时的运动粘度分为20、60、10 0和20 0等4个牌号根据国家标准柴油有重柴油和轻柴油之分,重柴油按凝固点分为R C 3-10和R C 3-20两个牌号;轻柴油按凝固点分为10、0、-10、-20、-35等五个牌号5)燃料气成分组成燃料气均由可燃成分和不可燃成分组成的混合物。属可燃成分的气体有4、C O、C H“、2C m H m等,属不可燃成分的气体有用、C O?等,此外,还含有乩0、焦油和矿物质微粒。五、锅炉常用的基本热力特性1、受热面、蒸发率、发热
22、率锅炉锅筒与其他受热面和烟气进行热交换的面积H,其每平方米每小时产生蒸汽量D的大小,称为受热面蒸发率D/H,单 位 为k g/m2.ho由于各受热面所处烟温和吸热特性不同,D/H有很大差异。炉内水冷壁辐射受热面蒸发率D/H可 达8 0 k g/m2.h左右;温度较低的对流受热面D/H则只有20 30 k g/m2.h 整个受热面的平均D/H值,通常不超过30 4 0 k g/m 2.h。参数因为日常锅炉运行的参数都不尽相同,为 便 于 比 较,可用焰值为26 8 0 Kj/k g(6 4 0 k ca l/k g)标准蒸汽的蒸发量D,来衡量。D b/H=D(iq-ig s)/26 8 0 H
23、k g/(m2.h)热水锅炉采用受热面发热率Q/H来表示。一 般Q/H 1 4 00亮红色9 00s 9 5 0六、锅炉热工和热平衡1.锅炉热力常用术语在锅炉热力计算中。为便于实用和计算方法清晰,对燃烧计算作如下简化和要求1)标准状态-0,0.l O I M P a (7 6 0mmH g),1 m:的气体体积为 I N m,对于非标准状态,再用温度与压力修正。温 度(2 7 3+t)/2 7 3 压力 1 01.3 2 5/(1 03 3 p+b)式中:t-就地计算温度P-就地计算压力k P ab 大气压力P a2)理想气体理想气体即在标准状态下I k mo l 气体的体积是2 2.4 1
24、N m33)计算燃料量送入炉内燃烧的燃料量扣除机械不完全燃烧损失q4后的燃料量称为计算燃料量:B J=(1 0 0-q.,)B/1 0 0.式中B为送入炉内燃烧的燃料量。4)理论空气量与过量空气系数燃料燃烧可认为是燃料中的可燃元素(碳、氢、可燃硫)与空气中的氧在高温下进行剧烈的化学反应。当1公斤燃料所含的可燃元素完全燃烧,而又没有剩余氧存在时,燃料燃烧所需的空气量称为理论空气量。锅炉运行时供入的空气量总要比理论空气量大,实际供给空气量与理论空气量的比值称为过剩空气系数2.锅炉热平衡锅炉热平衡是指在稳定工况下锅炉的输入热量与输出热量,以及各项热损失之间的平衡。由热平衡计算可确定锅炉机组的热效率和
25、燃料消耗量。相应于每公斤燃料的热平衡方程式如下:Qr=Ql+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6式中:Q r一随同公斤燃料输入炉内的总热量Qt锅炉输出热量Qz锅炉排烟损失热量一气体不完全燃烧损失热量Q 一固体不完全燃烧损失热量Qs一锅炉散热损失热量Qe一灰渣物理热损失热量当锅炉热平衡用各项热量的百分数来表示时即qi+q2+q3+q,i+q5+q6=1 0 0%式中:ql=Q1/Q,xlOO%-锅炉输出热量百分比(%)q2=Q2/QrxlOO%-排烟损失(%)q;i=Q3/Q,xl0 0%-气体不完全燃烧损失(%)q.i=Ql/Q,.xlOO%-固体不完全燃烧损失(啦q5=Q5/Q,xl0 0%-一散热
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