工業(yè)鍋爐概述與節(jié)能

工業(yè)鍋爐與鍋爐節(jié)能前言鍋爐的定義：利用燃燒或其他熱源把介質(zhì)加熱到額定參數(shù)的動(dòng)力設(shè)備，它是一種結(jié)構(gòu)特殊、復(fù)雜的換熱器，由鍋與爐兩大主體構(gòu)成；鍋：水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器、統(tǒng)稱受熱面系統(tǒng)。其特點(diǎn)是接受熱量，并將熱量傳給介質(zhì)。爐：爐膛、煙道、將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能的空間和煙氣流通的通道。鍋爐是高耗能設(shè)備，同時(shí)也是節(jié)能潛力極大的設(shè)備。鍋爐的型式很多，不同分類方法可以講鍋爐分成不同的類別。鍋爐節(jié)能的目的主要是提高鍋爐熱效率，降低燃料消耗，減少熱損失。一、鍋爐的概述二、鍋爐的節(jié)能目錄一、鍋爐的概述1、鍋爐的發(fā)展歷程3、我國(guó)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀目錄2、鍋爐的分類4、鍋爐使用中的熱損失5、受熱面結(jié)渣、沾污過(guò)渡頁(yè)1、鍋爐的發(fā)展歷程鍋爐的發(fā)展歷程1.公元前200年左右古希臘的希羅（HERO）發(fā)明供宮廷欣賞的裝置2.3.4.18世紀(jì)——19世紀(jì)19世紀(jì)中葉20世紀(jì)初期瓦特最早的蒸汽鍋爐直水管鍋爐彎水管鍋爐鍋爐的發(fā)展歷程當(dāng)時(shí)用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐主要為圓筒形，筒外加熱：⊙由于下部容器中的水受熱后轉(zhuǎn)變成為蒸汽，在反沖力的作用下會(huì)使得上方的圓球旋轉(zhuǎn)；⊙據(jù)認(rèn)為，這是利用水蒸汽產(chǎn)生動(dòng)力最早的裝置，也因此被認(rèn)為是最早的鍋爐；鍋爐的發(fā)展歷程最早的蒸汽鍋爐是一個(gè)盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來(lái)改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來(lái)，通過(guò)磚砌的煙道排向煙囪并對(duì)鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐；后來(lái)加到兩個(gè)火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火（煙氣）在管內(nèi)流過(guò)。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體?；鹜插仩t和火管鍋爐合稱鍋殼鍋爐?；鹜插仩t已趨淘汰，而火筒鍋爐則仍在應(yīng)用。

鍋爐的發(fā)展歷程鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管。

開始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過(guò)熱器和省煤器的應(yīng)用和鍋筒內(nèi)部汽水分離元件的改進(jìn)，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。

鍋爐的發(fā)展歷程鍋爐發(fā)展簡(jiǎn)圖總結(jié)隨著工業(yè)的發(fā)展，鍋爐向兩個(gè)方向發(fā)展：1、在圓筒內(nèi)部增加受熱面積。開始是在一個(gè)大圓筒內(nèi)增加了一火筒，然后兩個(gè)，直到多個(gè)。最后發(fā)展為現(xiàn)代的火管鍋爐。2、增加筒外部的受熱面積，即增加水筒的數(shù)目。燃料在筒外燃燒，與火管鍋爐的發(fā)展相似，水筒的數(shù)目不斷增加，發(fā)展成為很多小直徑的水管。由于水在管中流動(dòng)，稱為水管鍋爐。其中，水管鍋爐的發(fā)展有兩個(gè)分支：橫水管鍋爐：逐漸被淘汰豎水管鍋爐：現(xiàn)代鍋爐的主要形式鍋爐的發(fā)展歷程過(guò)渡頁(yè)2、鍋爐的分類按用途鍋爐的分類電站鍋爐工業(yè)鍋爐生活鍋爐123主要用途——發(fā)電主要用途——工業(yè)生產(chǎn)主要用途——采暖和熱水供應(yīng)

按結(jié)構(gòu)火管鍋爐水管鍋爐鍋爐的分類

蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)方式

強(qiáng)制循環(huán)鍋爐

直流鍋爐

自然循環(huán)鍋爐

復(fù)合循環(huán)鍋爐

鍋爐的分類超超臨界壓力鍋爐常壓鍋爐

超臨界壓力鍋爐

超高壓鍋爐亞臨界壓力鍋爐

高壓鍋爐

中壓鍋爐

微壓鍋爐低壓鍋爐按出口工質(zhì)壓力鍋爐的分類按燃燒方式鍋爐的分類火床燃燒鍋爐火室燃燒鍋爐流化床燃燒鍋爐旋風(fēng)燃燒鍋爐

固體燃料鍋爐按所用燃料或能源液體燃料鍋爐氣體燃料鍋爐余熱燃料鍋爐廢料鍋爐鍋爐的分類按排渣方式按爐膛煙氣按鍋筒數(shù)目按整體外形按鍋爐房型式固態(tài)排渣鍋爐、液態(tài)排渣鍋爐負(fù)壓鍋爐微正壓鍋爐增壓鍋爐單鍋筒雙鍋筒倒U型塔型、箱型T型、U型N型、L型D型、A型露天半露天室內(nèi)地下或洞內(nèi)鍋爐的分類過(guò)渡頁(yè)3、我國(guó)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀我國(guó)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀中國(guó)鍋爐市場(chǎng)現(xiàn)狀△隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，能源——電能、熱能等在生產(chǎn)和生活中的作用越來(lái)越重要，很難想象停止了能源供應(yīng)的現(xiàn)代化社會(huì)將會(huì)出現(xiàn)怎樣的狀況?！髂茉词菄?guó)家的戰(zhàn)略資源，是支持社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源發(fā)展水平在一定程度上代表了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。穩(wěn)定的能源供應(yīng)，不僅為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了保障，而且還促進(jìn)人民生活質(zhì)量的提高，促進(jìn)人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步?！魑覈?guó)的煤碳儲(chǔ)量占世界第3位，石油占第11位，天然氣占第21位，水資源居世界第一，我國(guó)的能源資源雖然可觀，但在能源消費(fèi)中，以下情況是不容樂觀的。221、人均能源占有量低我國(guó)人均能源資源占有量?jī)H為世界人均占有量的50%，是美國(guó)人均占有量的10%。人均煤碳資源占有量為233.4噸，是美國(guó)人均占有量（1045噸）的22%，是前蘇聯(lián)人均占有量（1846噸）的12.6%，是世界人均煤碳資源占有量（312.7噸）的74.6%。2、能源生產(chǎn)及消費(fèi)與能源資源有限的矛盾明顯我國(guó)是煤碳生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。生產(chǎn)的煤碳以國(guó)內(nèi)消費(fèi)為主，少量出口（2012年進(jìn)口2.9億噸、出口900萬(wàn)噸）。煤碳生產(chǎn)取決于國(guó)內(nèi)的需求。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)能源需求的增長(zhǎng)，促使煤碳生產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。2003年煤碳生產(chǎn)量16億噸，2006年達(dá)到了23.8億噸，2012年達(dá)到了36.6億噸，幾乎占到了世界的50%；而且正在大幅度上升。我國(guó)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀中國(guó)鍋爐市場(chǎng)現(xiàn)狀233、工業(yè)鍋爐使用能耗大、熱效率低我國(guó)在用工業(yè)鍋爐中約85%是燃煤鍋爐，且以層燃燃燒為主，主要是鏈條爐排鍋爐。實(shí)際運(yùn)行時(shí)普遍存在運(yùn)行負(fù)荷較鍋爐額定負(fù)荷低，爐渣含碳量高，過(guò)量空氣系數(shù)較大，排煙溫度高，因此，熱效率一般要比設(shè)計(jì)效率低。某市技術(shù)監(jiān)督局在2012年對(duì)該市八個(gè)區(qū)704臺(tái)燃煤鍋爐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2噸/時(shí)以下燃煤鍋爐平均熱效率在55%以下，2～4噸/時(shí)鍋爐的平均熱效率在53%～60%，6～10噸/時(shí)鍋爐的平均熱效率在55%～65%，15～35噸/時(shí)鍋爐的平均熱效率在65%～74%；而美國(guó)、英國(guó)層燃燃煤鍋爐運(yùn)行熱效率可達(dá)80～85%。綜上所述，面對(duì)能源資源有限、可利用年限短（世界平均煤碳資源還能利用約200年，中國(guó)還能利用約80年）、人均能源占有量低、生產(chǎn)消費(fèi)增長(zhǎng)以及工業(yè)鍋爐使用能耗大、熱效率低的現(xiàn)狀，我國(guó)能源開發(fā)利用的形勢(shì)非常嚴(yán)峻。我國(guó)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀中國(guó)鍋爐市場(chǎng)現(xiàn)狀1、運(yùn)行水平和熱效率較低，污染物排放量大；結(jié)論1234以燃煤為主，生產(chǎn)廠家多而分散中國(guó)鍋爐行業(yè)現(xiàn)狀是重要的熱能動(dòng)力設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工廠動(dòng)力、建筑采暖、人民生活等各方面2、需求量很大；工業(yè)鍋爐行業(yè)廠點(diǎn)過(guò)多，絕大多數(shù)鍋爐廠研究開發(fā)能力相對(duì)不足；3、缺少自己企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品特色；企業(yè)普遍小而全或大而全，專業(yè)化協(xié)作不夠；4、生產(chǎn)能力嚴(yán)重過(guò)剩，競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)相互壓價(jià)銷售，影響行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平的提高；我國(guó)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀

Descriptionofthecontents我國(guó)工業(yè)鍋爐的主要問(wèn)題以層狀燃燒為主，燃燒大多數(shù)為煤炭，但是煤種適應(yīng)性較差，循環(huán)方式基本都是自然循環(huán)；油、汽鍋爐比例僅占5%左右，俄羅斯占60%、美國(guó)占98%、日本占99%。單機(jī)容量小，平均為2.28t/h，遠(yuǎn)低于國(guó)外國(guó)內(nèi)工業(yè)鍋爐局限于≦2.45MPa的壓力等級(jí)；熱效率不高，一般只有60%-70%，比當(dāng)前先進(jìn)國(guó)家的工業(yè)鍋爐熱效率約低10%-15%自動(dòng)化、機(jī)械化水平低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，自控水平尚待提高；燃燒工況基本上沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)；輔機(jī)匹配不佳，鍋爐用戶更多的是注重價(jià)格而忽視輔機(jī)配套；鍋爐原始排塵濃度偏高且多數(shù)采用水膜除塵和旋風(fēng)除塵，效率低，致使鍋爐煙塵排放濃度高多數(shù)無(wú)煙氣脫硫裝置，脫硫技術(shù)不成熟，尚待發(fā)展；普遍存在低負(fù)荷運(yùn)行，爐內(nèi)燃燒不好、爐渣含碳量高、尾部過(guò)量空氣系數(shù)大、排煙溫度高，實(shí)際運(yùn)行熱效率低；結(jié)論：熱效率低、煙塵排放濃度高我國(guó)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀運(yùn)行管理不當(dāng)、燃燒時(shí)所用燃料不合適、設(shè)計(jì)不合理過(guò)渡頁(yè)4、鍋爐使用中的熱損失

鍋爐使用中的熱損失共計(jì)七項(xiàng)熱損失分項(xiàng)種類未完全燃燒熱損失：表示燃料中某些可燃物因未完全燃燒而造成的未釋放出來(lái)的熱量。輻射和對(duì)流熱損失：表示通過(guò)導(dǎo)熱、輻射和對(duì)流方式散失到空氣中去的各種熱量損失。干燃燒產(chǎn)物熱損失：表示干排煙中的含熱量與這些煙氣在室溫下應(yīng)具有的含熱量之間的差值。由空氣中水分引起的熱損失：燃燒空氣中的水分是按所給的溫度（26.7°C）和相對(duì)濕度60%來(lái)確定的。由燃燒中水分引起的熱損失：表示排煙中水分的含熱量與室溫下水分的含熱量之間的差值。燃燒氫生成的水分引起的熱損失：包括燃料中氫燃燒時(shí)所生成水分比室溫或基準(zhǔn)空氣溫度高的顯熱和汽化潛熱。其它熱損失：指為達(dá)到合同規(guī)定的保證效率而要包括在熱平衡中的那些不能分類和難以測(cè)量的熱損失。過(guò)渡頁(yè)5、受熱面結(jié)渣、沾污污染、結(jié)渣會(huì)降低爐內(nèi)受熱面的傳熱能力高溫?zé)煔獾淖饔?，粘結(jié)的灰渣與管壁發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成高溫腐蝕傳熱阻力增大，增加投煤量，灰渣易沾受熱面，形成惡性循環(huán)僅能低負(fù)荷運(yùn)行，增加檢修工作量或被迫停爐檢修，造成直接或間接地?fù)p失受熱面的結(jié)渣、沾污引起的主要問(wèn)題結(jié)渣（熔渣）結(jié)渣：受熱面上積聚了融化的灰沉積物；積灰：溫度低于灰熔點(diǎn)時(shí)灰粒在受熱面上的積聚；干松灰高溫粘結(jié)灰出現(xiàn)范圍較廣；能夠無(wú)限增長(zhǎng)，堅(jiān)硬而不易清除；低溫粘結(jié)灰形成于低溫受熱面，大約50——180℃。類型受熱面的結(jié)渣、沾污是一個(gè)物理積聚過(guò)程，是細(xì)微灰粒；松散、易吹除；積灰不會(huì)無(wú)限增加；受熱面的結(jié)渣、沾污結(jié)渣（熔渣）結(jié)渣：受熱面上積聚了融化的灰沉積物；積灰：溫度低于灰熔點(diǎn)時(shí)灰粒在受熱面上的積聚；渣型代號(hào)灰渣特征附著灰g無(wú)粘緊特征、灰粒呈松散堆積裝微粘聚渣f外形上已有灰粒間粘聚的特征，容易切刮，切刮下的灰大部分呈疏松塊狀弱凝聚渣e灰渣粘聚特征增強(qiáng)，切刮仍較容易，切下的渣塊具有一定的硬度凝聚渣d灰渣粘聚在一起，較硬，切刮困難，但仍能從渣棒上切刮下來(lái)強(qiáng)粘聚渣c(diǎn)粘聚灰渣更硬，無(wú)法從渣棒上完全刮下來(lái)，渣棒殘留不規(guī)則的粘聚硬渣粘熔渣b灰渣由熔融與半熔融渣粘聚起來(lái)，已經(jīng)無(wú)法切刮融熔渣a灰渣呈全熔融狀，渣棒為流渣所覆蓋，并有渣泡形成如何預(yù)防根據(jù)煤種特性設(shè)計(jì)鍋爐，選擇合理燃燒方式正確組織燃燒器工作，控制合理爐溫，采用使用吹灰打渣方法干松灰是一個(gè)物理積聚過(guò)程，是細(xì)微灰粒；松散、易吹除；積灰不會(huì)無(wú)限增加；受熱面的結(jié)渣、沾污1、設(shè)計(jì)時(shí)采用足夠高的流速；2、采用小管徑，錯(cuò)列、緊湊布置（減小縱向節(jié)距）的管束；3、正確設(shè)計(jì)和布置吹灰裝置，并確定合理的吹灰間隔時(shí)間和一次吹灰的持續(xù)時(shí)間。機(jī)械網(wǎng)羅作用分子間的吸引力熱泳力作用靜電吸引作用飛灰沉積原因影響積聚因素?zé)煔饬魉倭Ｗ又睆椒植脊茏又睆焦茏庸?jié)距管束布置方式灰粒濃度影響因素防止措施受熱面的結(jié)渣、沾污高溫粘結(jié)灰出現(xiàn)范圍較廣；能夠無(wú)限增長(zhǎng)，堅(jiān)硬而不易清除；燃料成分：產(chǎn)生粘結(jié)灰的源頭燃燒方式：燃燒強(qiáng)度高，升華物多，高溫粘結(jié)灰嚴(yán)重溫度水平：高溫粘結(jié)灰發(fā)生在溫度較高區(qū)域煙氣流速：煙氣流速越高，積灰越少；但流速影響對(duì)經(jīng)濟(jì)煙速作用小1、設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格選定爐膛斷面熱負(fù)荷及爐膛出口煙溫，不要過(guò)大；2、正確設(shè)計(jì)和布置受熱面，例如拉大橫向節(jié)距；3、加入添加劑，使其不易形成粘結(jié)灰或形成機(jī)械強(qiáng)度小的灰；4、采取有效的吹灰裝置并且運(yùn)行初正常投入吹灰裝置，限制第一層灰升華灰的形成。受熱面的結(jié)渣、沾污低溫粘結(jié)灰形成于低溫受熱面