鍋爐基礎知識(講義)課件

鍋爐基礎知識主講人：逯建軍聯(lián)系電話吉州特種設備檢驗檢測所

定義

定義一：鍋爐，是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產中的余熱傳遞給容器內的水，使水達到所需要的溫度（熱水）或一定壓力蒸汽的熱力設備。

定義二：鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數，并承載一定壓力的密閉設備，其范圍規(guī)定為容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐；出口水壓大于或者等于0．1MPa（表壓），且額定功率大于或者等于0．1MW的承壓熱水鍋爐；有機熱載體鍋爐。

第一章鍋爐基礎知識第一節(jié)概述

一．鍋爐的工作過程：

“鍋”（即鍋爐本體水壓部分）：水進入鍋爐以后，在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽，被引出應用。

二．鍋爐參數：

（一）蒸發(fā)量（D）

蒸汽鍋爐長期安全運行時，每小時所產生的蒸汽數量，即該臺鍋爐的蒸發(fā)量，用“D”表示，單位為噸/小時（t/h）。

（二）熱功率（供熱量Q）

熱水鍋爐長期安全運行時，每小時出水有效帶熱量。即該臺鍋爐的熱功率，用“Q”表示，單位為兆瓦（MW）。

（三）工作壓力

工作壓力是指鍋爐最高允許使用的壓力。工作壓力是根據設計壓力來確定的，通常用MPa來表示。

（四）溫度

溫度是標志物體冷熱程度的一個物理量，同時也是反映物質熱力狀態(tài)的一個基本參數。通常用攝氏度即“t℃

”。

第二節(jié)鍋爐的分類和規(guī)格型號

一．鍋爐的分類

熱量傳遞的三種方式傳導。對流。輻射1．按鍋爐的工作壓力分類

低壓鍋爐：P≤2.5MPa；

中壓鍋爐：P=2.6∽5.9MPa；

高壓鍋爐：P=6.0∽13.9MPa；

超高壓鍋爐：P≥14MPa。

2.按用途分類電站鍋爐工業(yè)鍋爐(生產、生活)3．按鍋爐出口介質分類蒸汽鍋爐熱水鍋爐汽、水兩用鍋爐

二．鍋爐的規(guī)格工業(yè)蒸汽鍋爐參數系列鍋爐本體型式代號2.電站鍋爐型式代號:如圖:△△——

/

——△

×

設計序號

燃料代號

額定蒸汽壓力

額定蒸發(fā)量

制造廠代號

電站鍋爐制造廠代號鍋爐廠名代號鍋爐廠名代號鍋爐廠名代號北京鍋爐廠BG杭州鍋爐廠NG武漢鍋爐廠WG東方鍋爐廠DG上海鍋爐廠SG濟南鍋爐廠YG哈爾濱鍋爐廠HG無錫鍋爐廠UG四川鍋爐廠CG設計燃料代號設計燃料代號設計燃料代號燃煤M燃氣Q可燃煤和油MY燃油Y其它燃料T可燃又和氣YQ電站鍋爐燃料代號舉例：

（1）DZL4—1.0—AⅡ，表示單鍋筒縱置式鏈條爐排額定蒸發(fā)量為4t/h，額定蒸汽壓力為1.0MPa，蒸汽溫度為飽和溫度，燃料為Ⅱ類煙煤，蒸氣鍋爐。

（2）WNS2—0.7—YC，表示臥式內燃室燃爐，額定蒸發(fā)量為2t/h，額定蒸汽壓力為0.7MPa，蒸汽溫度為飽和溫度，燃料為柴油，蒸氣鍋爐。

（3）QXS7—1.0/115/90—QT，表示強制循環(huán)室燃爐，額定功率為7MW，額定出水壓力為1.0MPa，供水溫度為115℃，回水溫度為90℃，燃料為天然氣，熱水鍋爐。

（4）SG-1000/17-YM，表示上海鍋爐廠制造，額定蒸發(fā)量1000t/h，額定蒸汽壓力17MPa,燃料為燃油、煤，電站鍋爐。（5）SZL10-1.3/350-W，表示雙鍋筒橫置式鏈條爐排，額定蒸發(fā)量10t/h，額定蒸汽壓力1.3MPa,過熱蒸汽溫度為350℃，燃料為無煙煤，蒸汽鍋爐。LSG0.7-0.7-AⅡ2

LHG1-0.7-ASZL20-1.25-AⅡ

二．臥式鍋殼鍋爐

1.臥式內燃鍋殼式鍋爐2.臥式外燃鍋殼式鍋爐3.臥式外燃水火管鍋爐4.臥式內燃水火管鍋爐三．水管鍋爐

1.雙鍋筒橫直式水管鍋爐SHL

2.雙鍋筒縱置式水管鍋爐SZL

3.單鍋筒縱置式水管鍋爐DZL

4.立式水管鍋爐LS

5.角管式鍋爐

第二節(jié)基本結構及結構特點

第二節(jié)基本結構及結構特點一．法規(guī)中對鍋爐的基本要求

（1）各受壓元件在運行時應能按設計預定方向自由膨脹；

（2）保證各循環(huán)回路的水循環(huán)正常，所有的受熱面都應得到可靠的冷卻；

（3）各受壓部件應有足夠的強度；

（4）受壓元、部件結構的形式，開孔和焊縫的布置應盡量避免減少復合應力和應力集中；

（5）水冷壁爐墻的結構應有足夠的承載能力；

（6）爐墻應有良好的密封性；

（7）開設必要的人孔、手孔、檢查孔、看火門、除灰門等，便于安裝、運行操作、檢修和清洗內外部；

（8）應有符合要求的安全附件及顯示儀表等裝置，保證設備正常運行；

（9）鍋爐的排污結構應變于排污；

（10）臥式內燃鍋爐爐膽與回燃室（濕背式）、爐膽與后管板（干背式）、爐膽與前管板（回燃式）的連接處應采用對接接頭。

二、燃油（氣）鍋爐結構特點：

燃油（氣）鍋爐與燃煤鍋爐比較，由于使用燃料不同而在結構上具有以下特點：

（1）燃料通過燃燒器噴入鍋爐爐膛，采用火室燃燒而無需爐排設施；

（2）由于油、氣燃燒后均不產生灰渣，故燃油（氣）鍋爐無排渣出口和除渣設備；

（3）噴入爐內的物化油氣或燃氣，如果熄火或與空氣在一定范圍內混合，容易形成爆炸性氣體，因此燃油（氣）鍋爐均需采用自動化燃燒系統(tǒng)，包括火焰監(jiān)測、熄火保護、防爆等安全設施；

（4）由于油、氣發(fā)熱量遠遠大于煤的發(fā)熱量，故其爐膛熱強度較燃煤爐高的多，所以與同容量的燃煤鍋爐比較，鍋爐體積小，結構緊湊、占地面積??；

（5）燃油（氣）鍋爐的燃燒過程是在爐膛中懸浮進行，故其爐膛內不設置前后拱，爐膛結構非常簡單。

第三章鍋爐燃料

鍋爐用燃料分為三類：

固體燃料—煙煤，無煙煤，褐煤，泥煤，油頁巖，木屑，甘蔗渣，稻糠等；

液體燃料—重油，渣油，柴油，等；

氣體燃料—天然氣，人工燃氣，液化石油氣等。

第一節(jié)煤

一．煤的成分：

自然界里煤是多種物質組成的混合物，它的主要成分有碳、氫、氧、氮、硫、灰分和水分等。1．碳：用符號C表示，是煤的主要成份，煤的含碳量愈多，發(fā)熱量越高。不過含碳量較高的煤較難著火，這是因為碳在比較高的溫度下才能燃燒。一般碳約占燃料成份的50∽90%。

2．氫：用符號H表示，是煤中最活波的成份，煤中含量越多，燃料越容易著火，煤中氫量約為2%∽5%。

3．硫：用符號S表示，是煤中的一種有害元素。硫燃燒生成二氧化硫（SO2）或三氧化硫（SO3）氣體，污染大氣，對人體有害，這些氣體又與煙氣中水蒸汽凝結在受熱面上的水珠結合，生成亞硫酸（H2SO3）或硫酸（H2SO4）腐蝕金屬。不僅如此，含硫煙氣排入大氣還會造成環(huán)境污染。含硫多的煤易自燃。我國煤的含量為0.5∽5%。

4．氧：用符號O表示，是不可燃成份，煤中含氧為1%∽10%。

5．氮：用符號N表示，是不可燃成份，但在高溫下可與氧反應生成氮氧化物（NOx）,它是有害物質。在陽光紫外線照射下，可與碳氫化合物作用而形成光學氧化劑，引起大氣污染。二．煤的發(fā)熱量

1Kg煤完全燃燒時所放出的熱量，稱為煤的發(fā)熱量。

1．高位發(fā)熱量（Qgw）指煤的最大可能發(fā)熱量。

2．低位發(fā)熱量（Qdw）指煤在正常燃燒條件下的實際發(fā)熱量。

三．煤的燃燒

（一）煤完全燃燒的條件

1．適量的空氣

2．一定的燃燒溫度

3．燃料與空氣的混合均勻性

4．充分的燃燒時間（二）煤的燃燒過程

1．預熱干燥

2．揮發(fā)分析出并開始著火燃燒

3．固定碳著火燃燒

4．固定碳的燃燒和灰渣的形成。

第二節(jié)燃油和氣體燃料

一．燃油

（一）燃料油的物理特性

1．重度（比重）

單位體積內物質的重量稱為“重度”（γ）。油的重度在0.78∽0.98噸/米3之間，所以油比水輕，通常能浮在水面上。通常將20℃時比重作為油品的標準比重，用符號“d420”表示。

2．發(fā)熱量（Q）

油的重度愈小，則發(fā)熱量愈高。由于油中的碳、氫含量比煤高，因此其發(fā)熱量約為39800∽44000千焦/公斤。

3．比熱（C）

將1公斤物質加熱，溫度每升高1℃所需的熱量稱之為該物質的比熱。單位是KJ/Kg·℃。

4．凝固點

油的凝固點表示油在低溫下的流動特性。

5．粘度

油的流動速度，不僅決定于使油流動的外力，而且也取決于油層間在受外力作相對運動的內部阻力，這個內部阻力就稱為粘度。

油的粘度隨溫度升高而降低，隨溫度下降而增大。

對于壓力物化噴嘴的爐前燃油粘度以2∽4度為最好，對轉杯式噴嘴以3∽6度為好。

6．沸點

液體發(fā)生沸騰時溫度稱為沸點。油品沒有一個恒定的沸點，而只有一個沸點范圍。

7．閃點

燃油表面上的蒸汽和周圍空氣的混合物與火接觸，初次出現黃色火焰的閃光的溫度稱為閃點或閃光點。8．燃點（著火點）

在常壓下，油品著火連續(xù)燃燒（時間不少于5秒）時的最低溫度稱為燃點或著火點。無外界明火，油品自行著火燃燒時最低溫度稱為自然點。9．爆炸濃度界限

油蒸汽與空氣混合物的濃度在某個范圍內，遇明火或溫度升高就會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍就稱為該油品的爆炸濃度界限。

（二）常用燃油特點

1．重油

（1）油的比重和粘度較大，脫水困難，流動性差。

（2）油的沸點和閃點較高，不易揮發(fā)。

（3）其特性與原油產地，配制原料的調和比有關。

2．渣油

（1）硫份含量較高。

（2）比重較大。

（3）粘度和凝固點都比較高。

（4）作為鍋爐燃油時必須注意防止低溫腐蝕。3．柴油，分為輕柴油和重柴油，工業(yè)鍋爐上常用輕柴油作為燃料。輕柴油的特點：

（1）粘度小，流動性好，在運輸和物化過程中，一般不需要加熱。

（2）含硫量較小，對環(huán)境污染也小。

（3）易揮發(fā)，火災危險性大，運輸和使用中應特別注意。

二．氣體燃料

（一）氣體燃料的化學組成

氣體燃料的化學成份由可燃部分和不可燃部分組成。

1．可燃部分有氫，一氧化碳，甲烷，乙烯，乙烷，丙烯，丙烷，苯，硫化氫等。

2．不可燃成分有氮，氧，二氧化碳，氧化硫和水蒸氣。

（二）分類

1．天然氣，目前新疆各城市使用的氣體燃料就是天然氣。發(fā)熱量為36533KJ/m3，爆炸極限的上限為15.0%，.下限為5.0%。

2．人工燃氣，是指以煤或石油產品為原料，經過各種加工方法而產生的燃氣。

3．油制氣，是指以石油產品為原料，經過各種加工方法而產生的燃氣。

4．液化石油氣，是指在開采和煉制石油過程中，作為副產品而獲得的一種碳氫化合物。

（三）特點：

1．具有基本無公害燃燒的綜合特性。

2．容易進行燃燒調節(jié)。

3．作業(yè)性好，即燃氣系統(tǒng)簡單，操作管理方便，容易實現自動化。

4．容易調整發(fā)熱量，比如城市煤氣可以通過煤制氣和油制氣的混合比例來調整和維持發(fā)熱量。

5．易燃易爆且有毒,氣體燃料與空氣在一定比例下混合會形成爆炸性氣體。另外氣體燃料大多數成分對人體和動物是窒息性的或有毒的。

第四章鍋爐用水處理

第一節(jié)鍋爐水處理的重要性

水質不良的危害

結垢:

1.浪費燃料

2.受熱面損壞

3.降低鍋爐出力

腐蝕:

1.金屬破壞

2.產生垢下腐蝕

第二節(jié)水質及水質標準

一．水質指標及其含義：

1．成分指標：

（1）溶解氧—水中氧氣的含量。

（2）含油量—水中油脂的含量。

（3）鈣含量（Ca2+）。

（4）鎂含量（Mg2+）。

（5）鐵含量（Fe2+，Fe3+）。

（6）碳酸鈣含量（CO32-）。

（7）重碳酸根含量（HCO32-）。

（8）氯離子含量（Cl-）。

（9）氫離子濃度（H+），即PH值，表示水的酸堿性。

PH10堿性水

2．技術指標：

（1）懸浮物：表示水中顆粒較大的懸狀物（泥沙，工業(yè)廢物等）

（2）硬度（H）：表示水中某些高價金屬離子（如Ca2+，Mg2+，Mn2+，Fe3+等）的含量。單位是毫摩爾（mmol/L）。

（3）堿度（A）：表示水中能與鹽酸發(fā)生中和作用的所用堿性物質的含量。單位為豪摩爾/升（mmol/L）。

（4）含鹽量（S）表示水中溶解性鹽類的總量。單位是毫克/升（mg/L）。

（5）相對堿度：表示鍋水中游離氫氧化鈉含量與鍋水中溶解固形物含量的比值。

二．水質標準

為了保證鍋爐安全經濟運行，對鍋爐給水和鍋水的水質必須進行嚴格的控制。國家以國標的形式對鍋爐水質進行了嚴格的規(guī)定，鍋爐使用單位必須遵守。標準為GB1576——2001《工業(yè)鍋爐水質》

鍋爐水處理方法

一、預處理

①水的混凝處理

②水的沉淀或澄清處理

③水的過濾處理

二、軟化處理

①化學軟化處理法

（1）石灰軟化處理法（2）石灰一純鹼軟化處理法

（3）化學一熱能綜合軟化法（4）石灰一氯化鈣處理法

②磁場軟化處理法

③離子交換軟化處理法（當前廣泛應用的方法）

（1）鈉離子交換軟化法（2）氫離子交換軟化法（3）氨離子交換軟化法

三、除鹽

①化學法除鹽

②熱力除鹽—蒸餾法

③隔膜分離技術除鹽

四、除氧

①熱力除氧

（1）壓力式（2）大氣式（3）真空式

②化學除氧

（1）鋼屑除氧（2）加化學藥劑除氧

③解吸除氧

④電化學除氧

⑤除氧樹脂除氧

（1）氧化還原型樹脂（2）載體型樹脂（3）觸媒型樹脂

第五章工業(yè)鍋爐的輔助設備及附件、儀表

第一節(jié)輔助設備

一．給水設備：

1.注水器：適用于蒸發(fā)量小，壓力較低的鍋爐。

2.蒸汽往復泵：在缺乏動力或作為給水備用設備的條件常被采用。

3.離心泵：正常條件下鍋爐給水最常用的設備。

二．通風設備：

通風設備通常指鼓風機和引風機煙囪。

⒈鼓風機是將空氣送入爐膛，使燃料燃燒的一種設備。

⒉引風機是將爐膛內的煙氣向外排的一種設備。

⒊煙囪，一是產生“抽力”，使煙氣順煙鹵升到高處；二是將煙氣排到室外高空，避免鍋爐區(qū)域污染。

三．運煤設備

由于鍋爐房容量和耗煤量的大小不同，有機械上煤和人工上煤兩種。許多容量不大的鍋爐房常把這兩種方法結合起來，即一部分用機械，一部分用人工。

1.人工上煤：設備簡單，靈活，不致因設備故障影響上煤，運用于用煤量不大的鍋爐房。缺點是勞動強度大，衛(wèi)生條件差。

2.單斗提升機：單斗提升機由卷揚機(包括電機、減速器、滑輪、鋼絲繩)，料斗，導軌等部分組成。用于推車把煤從煤場運來倒入料斗后，啟動卷揚機，使鋼絲繩把料斗提起，并沿導軌送入爐前煤斗處，由料斗自動翻入煤斗，供鍋爐燃用。

3.電動葫蘆。

4.帶式輸送機。

5.埋刮板輸送機等。

四．出灰設備

鍋爐出灰按其方式分類有人工、機械、水力和火力等四種出灰方式。

1.人工出灰

人工出灰由運行人員將灰渣從灰坑中耙出，用水澆濕，裝上小車再運出鍋爐房外。

2.刮板出渣機

3.螺旋出渣機

五．除塵設備

由于中小型鍋爐中各種燃燒結構的出口煙塵濃度均遠高于我國標準規(guī)定的最大允許煙塵濃度值，因此除了正確選擇燃燒結構和提高操作水平，對燃煤鍋爐還必須在鍋爐后部設置除塵設備，將煙氣中的塵粒捕集后再排入大氣。

1.重力沉降式除塵器

2.旋風除塵器

3.離心水磨除塵器

第二節(jié)附件、儀表

鍋爐的附件及儀表是鍋爐安全經濟運行不可缺少的一個組成部分。如果鍋爐的附件不全，作用不可靠，全部或部分失靈，都會直接影響鍋爐的正常運行。所以，必須保證鍋爐的附件及儀表準確，靈敏，可靠。

一.安全閥

安全閥是鍋爐三大安全附件（安全閥，壓力表，水位表）之一，其作用是保證鍋爐排水時，由人工抬起，以排除或吸入空氣。蒸氣鍋爐采用全啟式安全閥，熱水鍋爐既可采用權啟式又可采用微啟式安全閥。在一定工作壓力下安全運行。如果鍋爐超過允許規(guī)定時，安全閥一方面產生較大音響，引起操作人員警覺，及時采取措施，另一方面起排氣，減壓作用，使鍋爐壓力迅速降低，保證鍋爐安全。同時，鍋爐在沒有空氣閥的情況下，安全閥可在冷爐進水時生火及無壓排水時，由人工抬起，以排除或吸入空氣。蒸汽鍋爐采用全啟式安全閥，熱水鍋爐既可采用全啟式又可采用微啟式安全閥。

安全閥的安全操作與日常維護保養(yǎng)：

1.鍋爐安裝或移裝后，投入運行前，應對安全閥進行調查。

2.對于員全閥的泄漏，首先要分析其泄露原因，然后在采取措施。

3.安全閥經過調查校驗后，應加鎖或鉛封。

4.要防止與安全閥無關的異物將安全閥壓住，卡住，以保證安全閥動作的可靠性。

5.安全閥使用一段時間后，為防止閥芯與閥座粘住，可定期進行手動或自動排汽（排水）試驗，以檢查安全閥動作的可靠性。

二.壓力表用于計量流體（氣體、液體）壓力的儀表。壓力表原理：壓力表通過表內的敏感元件（波登管、膜盒、波紋管）的彈性形變，再由表內機芯的轉換機構將壓力形變傳導至指針，引起指針轉動來顯示壓力。1.分類1)按其測量精確度分類（1）精密壓力表，測量精確度等級分別為0.1、0.16、0.25、0.4級。（2）一般壓力表，測量精確度等級分別為1.0、1.6、2.5、4.0級。2)按其指示壓力的基準分類（1）一般壓力表,以大氣壓力為基準。（2）絕對壓力表，以絕對壓力零位為基準。（3）差壓表，測量兩個被測壓力之差。

3）按其測量范圍分類，可分真空表、壓力真空表、微壓表、低壓表、中壓表及高壓表。

4）耐震壓力表。5）帶有電接點控制開關的壓力表。6）壓力表的彈性元件機械壓力表中的彈性敏感元件隨著壓力的變化而產生彈性變形。機械壓力表采用彈簧管（波登管）、膜片、膜盒及波紋管等敏感元件并按此分類。2.精度等級壓力表的精度等級是以表盤刻度極限值允許誤差的百分率表示.鍋爐上常用的壓力表有0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0精度等級，分別表示允許誤差為±0.5%、±1.0%、±1.5%、±2.0%、±2.5%、±4.0%。例如：表盤刻度值為0-1.6MPa，精度為2.5級的壓力表，它所指示的壓力值與實際壓力值之間的允許誤差為：

1.6×(±2.5%)＝±0.04MPa

3.彈簧管（C型）式機械壓力表1.結構組成:表外殼、彈簧管、支撐座、拉桿、扇形齒輪、中心軸、小齒輪、指針、游絲、管接頭等。2.工作原理：彈簧管在內腔壓力作用下，利用其所具有的彈性特性，可以方便地將壓力轉變?yōu)閺椈晒茏杂啥说膹椥晕灰?。彈簧管的測量范圍一般在0.1MPa?250MPa。4.技術要求蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程第107-111條熱水鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程第149-153條

三．水位表

水位表是鍋爐主要安全附件之一，是利用液體連通各部位水面均在同一平面上的原理，監(jiān)視鍋筒（或鍋殼）內水位的一種安全裝置。1.分類1)玻璃管式水位表,由汽旋塞,接