鍋爐的基礎知識

一、鍋爐概述

鍋爐：是利用燃料燃燒放出的熱量加熱工質產(chǎn)生具有一定壓力和溫

度的蒸汽設備，由"鍋〃和"爐”兩大部分組成。同時為了保證鍋爐正

常運行，還必須配齊必要的附件、儀表和附屬設備。

〃鍋”是鍋爐中盛水的部分，它的作用是吸收"爐"中放出的熱量，

使低溫水變成高溫水，或變成具有一定壓力和溫度的蒸汽。

〃爐”是鍋爐中燃燒燃料的部分，它的作用是燃料燃燒產(chǎn)生熱量供

"鍋〃吸收，一般稱為“燃燒設備〃。

二、鍋爐的基本工作過程

鍋爐設備運行有三個工作過程是同時進行的，即燃料的燃燒過程、

燃燒生成的高溫煙氣向水傳遞熱能過程及蒸汽和熱水的產(chǎn)生過程。其中

任何一個過程如不能正常運行，都會影響鍋爐運行的經(jīng)濟性和安全性。

煙氣流程：空氣通過一次風機經(jīng)一次風道至一次空氣預熱器加熱后

進入風箱,通過進入燃燒室參加燃燒，同時二次風通過二次風道進入爐

膛不同的高度參加燃燒。爐膛中產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)爐膛至第二回程受熱

面和對流管束，在爐膛、受熱面和對流管束完成熱交換后經(jīng)省煤器（余

熱除氧器）或空氣預熱器至尾氣除塵器，由引風機把經(jīng)過除塵器處理和

脫硫過的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。

汽水流程：原水經(jīng)過化水離子交換器制成除鹽水后到除鹽水箱，用

除鹽水泵把除鹽水打到除氧器，經(jīng)過除氧器熱力除氧后，再用給水泵經(jīng)

給水操作臺到省煤器，而后到汽包，汽包里的水經(jīng)下降管和下集箱、水

冷壁管、汽包組成循環(huán)回路在不斷循環(huán)，汽包中產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)引出

管到包覆管和各級過熱器，從而變成一定溫度和壓力的過熱蒸汽，最后

進入汽輪機內做功。

三、鍋爐的基本參數(shù)

1、蒸發(fā)量：

鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽量叫蒸發(fā)量t/h,符號D表示。鍋爐蒸發(fā)量

有額定蒸發(fā)量、最大蒸發(fā)量和經(jīng)濟蒸發(fā)量三種。

額定蒸發(fā)量：在鍋爐產(chǎn)品銘牌上標出的數(shù)值，表示鍋爐使用原設計

的燃料品種，在原設計的工作壓力和溫度下長期連續(xù)運行，每小時所產(chǎn)

生的蒸發(fā)量。

最大蒸發(fā)量：表示鍋爐在實際運行中每小時最大限度產(chǎn)生的蒸汽量，

這時的鍋爐效率會有所降低，因此應盡量避免在最大蒸發(fā)量下長時間運

行。

經(jīng)濟蒸發(fā)量：當鍋爐在連續(xù)運行中，效率達到最高時的蒸發(fā)量稱為

經(jīng)濟蒸發(fā)量，一般約為最大蒸發(fā)量的80%左右。

2、壓力：

在國際單位制中的壓力單位為牛頓每平方米（N/c疔）符號pa表

示，稱為“帕斯卡",簡稱"帕〃.

定義：1N的力均勻分布在lcm2面積上所形成的壓力。

1牛頓相當于0.102kg即0.204公斤的重量，1kg等于9.8牛頓。

鍋爐上常用的壓力單位為兆帕（Mpa）其含義是百萬帕，

lMpa=1000kpa=1000000pa

工程上常把一工程大氣壓近似寫成0.098Mpa;

一標準大氣壓近似寫成O.IMpa

絕對壓力與表壓力：介質壓力高于大氣壓的稱為正壓，低于大氣壓

的稱為負壓。壓力按壓力基準不同分為絕對壓力與表壓力。絕對壓力是

指容器內完全沒有壓力是作為起點算起的壓力，記為Pj；而表壓力是以

大氣壓為起點算起的壓力，記為所以壓力表壓力是指高于或低于

Pbo

大氣壓力的壓力。上述壓力關系是：絕對壓力Pj=大氣壓力Pa+表壓力

Pbo

3、溫度：

是表示物體冷熱溫度的物理量，從微觀上來看是說明物體分子熱運

動強度的量。

4、物體的比熱：

四、傳熱學基本概念

熱量的傳遞有熱傳導、對流和熱輻射三種方式

1、熱傳導：是指直接接觸的物體各部分間的熱交疾過程。

2、對流換熱：是指流體（氣體、液體）流過壁面時同壁面之間產(chǎn)生

的熱交換。由于溫度的不同而引起的兩物體間或一個物體內各部分之間

熱量傳遞的過程，熱或對流傳熱。

3、熱輻射：是通過電磁波形式傳播熱量的，其傳播速度和光速一樣。

在鍋爐運行中，高溫煙氣和水冷壁受熱面都向外輻射熱量，其兩者

輻射熱量的差額為水冷壁所吸收。

4、傳熱過程：在工程技術上，把熱量從熱流體通過固體壁面?zhèn)鹘o冷

流體的過程稱傳熱過程，這種傳熱過程只有一種換熱方式是實現(xiàn)不了

的，常是三種換熱方式的綜合。

例如，水冷壁的傳熱過程如下：

高溫煙氣…對流換熱（輻射換熱）…管外壁…熱傳導…管內壁…對流

換熱…汽水混合物

五、鍋爐的組成和分類

1、鍋爐的組成

鍋爐設備由本體設備和輔助設備組成。

本體設備：燃燒設備、蒸發(fā)設備、對流受熱面、鍋爐墻體構成的煙

道和鋼架設備等。

輔助設備：通風設備、給水（或油）設備、除塵（灰）設備、煙囪、

安全門、水位計、壓力表等，軟化裝置、除氧器、加藥裝置等。

燃燒設備：燃燒室（爐膛）、點火裝置等。

蒸發(fā)設備：汽包、下降管、聯(lián)箱、上升管（水冷壁管）等。

任務：將進入鍋爐的水,在蒸發(fā)設備特定的受熱面中，不斷吸收燃

料燃燒所放出的熱量，將水加熱至所處壓力下的飽和溫度，并繼續(xù)吸收

熱量將飽和水蒸發(fā)成飽和蒸汽。

汽包：加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的分界點。

下降管：將汽包的水連續(xù)不斷的送入下聯(lián)箱并供給水冷壁。

水冷壁（上升管）：光管、膜式、刺管。

聯(lián)箱（集箱）：匯集和分配工質；減少與汽包相連接的管子。

對流受熱面：過熱器、省煤器、空氣預熱器等。

省煤器：利用鍋爐排煙的的熱量加熱給水的熱交換設備。

可分為沸騰式和非沸騰式省煤器，也可按材質分成鋼管式

省煤器和鑄鐵式省煤器。

空氣預熱器：利用鍋爐排煙的熱量加熱空氣的熱交換設備。

2、鍋爐的分類

按用途分類：電站、工業(yè)鍋爐、船舶、生活。

按輸出介質：蒸汽鍋爐、熱水、汽水兩用、熱載體爐、（導熱油）

按燃料：燃煤、油、氣

按蒸發(fā)量:小型、中型、大型

按壓力分：低壓(<2,45mpa)中壓(2.45~3.82mpa)高壓

(5.88~12.7mpa)

按煙氣子管內部或外部流動分：水管、火管、油管

按鍋筒的放置方式：立式、臥式、橫置式、縱置式鍋爐。

六、鍋爐燃料的知識

燃料是指燃燒過程中，能夠放出熱量的物質。

1、分類：固體燃料、液體燃料和氣體燃料。

2、煤的元素分析：C、H、0、N、S、M、A

可燃成分：C、H、S

不可燃成分：0、N、M、A

水分分為：內在水分和外在水分。

3、灰的熔融性：是指煤中灰熔點的高低。

影響灰熔點的因素：成分、介質、濃度

4、煤的主要特征：

煤的發(fā)熱量：指1kg煤完全燃燒時所發(fā)出的熱量

高位發(fā)熱量：1kg煤完全燃燒時而生成的水蒸汽凝結成水時，所放

出的熱量。

低位發(fā)熱量：1kg煤完全燃燒時而生成的水蒸汽未凝結成水時所放

出的熱量。

5、煤的分類：

1）無煙煤：Vr<10%650℃~700℃

2）煙煤：Vrl0-40%400℃~500℃易結渣

3）褐煤：Vr>40%350℃-400℃

6、燃料的燃燒：

燃燒：燃料中的可燃物質與空氣中的氧激烈進行放熱和發(fā)光的化學

反應過程。

燃燒具備三個條件：可燃物質、氧化劑、著火熱源

理論空氣量：單位數(shù)量的燃料完全燃燒時所需要的空氣量Nm3/kg

實際空氣量：實際供給燃料空氣量總比理論空氣量多一些；這實際

供給爐內的空氣量叫實際空氣量。

7、煤粉的燃燒階段：

1）著火前的準備階段

2）燃燒階段

3）燃盡階段

8、影響煤粉氣流著火和燃燒的因素：

1）揮發(fā)分和灰分：揮發(fā)分高著火容易,燃燒速度快。揮發(fā)分低著火

難，速度慢。

2）煤粉的細度：煤粉越細，表面積越大，著火時間提前。

3）爐膛的溫度：爐膛溫度高，著火時間提前，化學反應快，燃燒迅

速。

4）空氣量：空氣量多，爐膛溫度下降，對著火燃燒不利。

5）一次風與二次風的配合：二次風速比一次風速大。

6）燃燒時間。

9、迅速而完全燃燒的必要條件

1）相當高的爐膛溫度

2）合適的空氣量

3）煤粉與空氣良好混合

4）完全的燃燒時間

10、熱平衡概念：

輸入鍋爐的熱量與輸出鍋爐的熱量相平衡即鍋爐熱平衡。

Q=ql+q2+q3+q4+q5+q6

Dql：鍋爐有效利用熱量

2）q2排煙熱損失（最大）

3）q3:化學不完全燃燒損失

4）q4:機械不完全燃燒損失

5）q5:散熱損失

6）q6:灰渣物理熱損失

1L鍋爐各項經(jīng)濟小指標：

排煙溫度、氧量值（二氧化碳值）一氧化碳值、飛灰和灰渣可燃物

七、鍋爐的自然水循環(huán)和排污

1、水循環(huán)原理

水和汽水混合物在鍋爐蒸發(fā)設備的循環(huán)回路中連續(xù)流動過程稱為鍋

爐的水循環(huán)。

汽水混合物在垂直圓管中流動的狀態(tài)：汽泡、汽彈、汽柱、汽霧

自然循環(huán)：依靠工質的密度差產(chǎn)生的循環(huán)流動。

強制循環(huán)：依靠水（循環(huán)）泵，使工質產(chǎn)生的循環(huán)流動。

循環(huán)流速:進入上升管入口處的水流速度

循環(huán)倍率：進入上升管的水量與上升管的蒸發(fā)量之比

進入上升管循環(huán)水量需要循環(huán)幾次才能全部變成蒸汽。

2、水循環(huán)故障

循環(huán)停滯：水在管內幾乎不流動，所產(chǎn)生的少量泡在水中緩慢向

上浮動。

循環(huán)倒流：指循環(huán)流速為負是值時的流動情況。

汽水分層：汽水之間會出現(xiàn)一個清晰的分界面，這樣現(xiàn)象叫做汽水

分層。

下降管帶汽：下降管含汽使總壓表變小，對水循環(huán)不利。

3、鍋爐的排污

鍋爐在運行中排走一部分含鹽濃度大和含水渣濃度大的爐水叫鍋爐

排污。

定排目的：定期排除爐水和沉淀物一一水渣

連排目的：連續(xù)排除爐水中的部分鹽分；使爐水的含鹽和其他的水

質指標保持在規(guī)定范圍內。

八、鍋爐的有關附件

鍋爐四大安全附件：安全門、壓力表、水位計、操作系統(tǒng)（DCS）

1、安全門：

安全門作用：是確保鍋爐設備不在超過規(guī)定的蒸汽壓力工作，以免

因汽壓過高發(fā)生爆炸事故。

安全門分為：控制安全門和工作安全門

控制安全門的開啟壓力低于工作安全門的開啟壓力，它首先開啟發(fā)

出超壓信號，安全門至少每年校驗一次。

常用安全門：重錘式、彈簧式、脈沖式。

2、水位計：

水位計用來監(jiān)視汽包的水位，使之不超過允許范圍。

云母水位計：（玻璃水位計）云母水位計中的水因外界空氣的冷卻，

其溫度低于汽包中水的溫度，所以其密度要比汽包中水的密度大,使水

位計中的水位略低于汽包的水位，鍋爐壓力越高，爐水溫度越高，密度

差也越大，這種水位差值也越大。

雙色水位計（水相顯示綠色，汽相顯示紅色）正常運行時雙色水位

計中水位低于汽包水位差值。

電接點水位計：原理是利用飽和蒸汽與爐水的導電性能不同來觀測

水位。

差壓式水位計：根據(jù)液體靜力學原理，通過測量變動水位和恒定水

位之間的靜壓差，將差壓值轉換為水位值，再通過差壓變送器將汽包水

位轉換為隨水位連續(xù)變化的電信號，作為自動給水控制系統(tǒng)中的重要參

數(shù)。

3、吹灰器：

吹灰器的作用是：清除受熱面上的積灰，保持受熱面的清潔，以保

證傳熱過程的正常運行。

槍式吹灰器：采用過熱蒸汽作為吹灰介質。

振動式吹灰器：由偏心式電動振動器與振桿兩部分組成。利用電動

振動器產(chǎn)生振動力，振桿則是用來傳遞振動力給管子的

聲波吹灰器：通過特制的聲波發(fā)生器將空氣或（蒸汽）的能量轉換

成聲波，聲波的激烈而快速變化的振動，使積灰結焦在受熱面的附著狀

態(tài)產(chǎn)生分離、疲勞斷裂和破碎

4、鍋爐的閥門：

截止閥：用于接通和切斷管道中的介質。

閘閥（調節(jié)閥）：用于調節(jié)管路內介質的流量大小，以適應不同的

工況的需要。

止回閥（逆止閥）：用來自動防止管路中的介質發(fā)生倒流。

減壓閥（調壓閥）：用于降低介質的壓力。

九、鍋爐水處理知識

鍋爐水處理是保證鍋爐安全、經(jīng)濟運行的重要環(huán)節(jié)，也是提高鍋爐

效率、節(jié)約燃料防止事故，延長鍋爐使用壽命的重要措施。

1、水中的雜質：固態(tài)雜質：懸浮固體、膠溶固體、溶解于水中鹽類

和有機質微粒。

液態(tài)雜質：主要有油脂、工業(yè)廢液、酸液等。

氣態(tài)雜質：主要有氧氣和二氧化碳等。

2、水中雜質對鍋爐的危害

結垢

(1)浪費燃料

(2)增加維修費用縮垣鍋爐使用壽命

(3)影響水循環(huán)

(4)影響安全運行。

腐蝕

污染蒸汽品質

3、鍋爐水質指標

總硬度

總堿度

PH值

溶解固形物

相對堿度

溶解氧

磷酸根

4、水處理方法

鍋內水處理藥劑：純堿、火堿、磷酸三鈉、軟化劑、穩(wěn)定劑

鍋外的水處理：預處理和軟化處理。

給水除氧

氣體在水中的溶解度與水的溫度有關，在一定的壓力下，隨著水溫

升高氣體的溶解度相應降低。

十、鍋爐投運前準備工作

1、水壓試驗

目的：鍋爐在冷態(tài)下對鍋爐承壓部件進行的一種嚴密性檢查。

種類：工作壓力和超壓試驗。

水壓試驗的條件：

1）停止運行一年以上需要恢復運行時。

2）改裝或遷裝完畢后。

3）受壓部件經(jīng)重大修理或更換后。

4）新建鍋爐投運前。

鍋爐的水壓試驗合格標準：

1）在受壓部件金屬壁和焊縫上沒有水珠和水霧。

2）當降到工作壓力后，脹口不滴水珠。

3）沒有發(fā)現(xiàn)殘余變形。

水位計不能進行超壓試驗（超壓試驗應保壓20分鐘），鍋爐一般

六年進行一次超壓試驗。

2、漏風試驗

鍋爐機組在投產(chǎn)前或經(jīng)檢修后，應在冷態(tài)下對燃燒室、煙道、風道、

除塵器及所有孔門是否漏風進行嚴密性試驗。

燃燒室和煙道用正壓法和負壓法。

3、轉動機械試運行

軸承振幅：750r/min0.16mm

lOOOr/min0.13mm

1500r/min0.10mm

軸承工作溫度：滑動軸承W7O℃

滾動軸承480℃

油溫W6CTC

串軸2?4mm

4、烘爐：對新砌爐墻進行烘干的過程。

5、煮爐：去除鍋爐內壁產(chǎn)生的鐵銹、油垢和其它贓物、水垢。利用

堿性溶液，較薄的鐵銹2~3kg/m3,較厚的鐵銹3~4kg/m3,鐵銹加

水垢5~6kg/m3。

6、鍋爐的化學清洗

目的：清除系統(tǒng)內各沉積物；同時使承壓部件的內表面上形成一層

良好的防屬保護膜。

沒清洗的危害：

(1)沉積物水垢影響傳熱、導致受熱不均、局部會過熱損壞。

(2)鍋內沉渣影響水循環(huán)、造成水循環(huán)故障。

(3)使鍋爐在運行中出現(xiàn)沉積物下腐蝕、管壁變薄引起爆管。

清洗步驟：水沖洗、堿洗或堿煮、酸洗、水沖洗、漂洗和純化等。

7、安全門的調整與試蛉

調整方法：逐個進行，先調整定值最高的工作安全門，后調定值壓

力低的控制安全門。