第四章 其他常見機電設備

　　知識點十三、鍋爐

　　鍋爐是利用燃料或其它能源把水加熱成熱水或蒸汽的機械設備。

　　一、鍋爐的分類

　　（一）按用途分類：發電鍋爐、工業鍋爐、熱水鍋爐、特種鍋爐。

　　1.發電鍋爐額定蒸發量大，蒸汽壓力高。除低壓電站鍋爐有的采用層燃方式外，其余大部分為室燃式。熱效率90%左右。

　　【拓展】燃料在爐排上燃燒的鍋爐，叫層燃鍋爐；室燃鍋爐是指燃料以粉狀（固體燃料，例如煤粉）、霧狀（液體燃料，例如油）或氣態（氣體燃料，例如天然氣）隨同空氣噴入爐膛（燃燒室）進行懸浮燃燒的鍋爐。

　　2.工業鍋爐容量較小，蒸汽壓力均在2.45MPa以下，一般采用火床燃燒，熱效率為70%～90%.

　　（二）按壓力分類：低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界鍋爐、超臨界鍋爐。

　　表4-10 鍋爐的壓力范圍

　　【拓展】密閉的容器中對水加壓，水的沸點就會提高。當壓力達到220個大氣壓、溫度達到374℃時，因高溫而膨脹的水的密度和因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同。此時，水的液體和氣體便沒有區別，完全交融在一起，成為一種新的呈現高壓高溫狀態的氣體。這時，水便由一般狀態變成為“超臨界水”。上述使水氣交融的壓力和溫度，被稱作“臨界點”。超過“臨界點”狀態的水，就是超臨界水。

　　【總結】

　　對于液壓系統的壓力分級：

　　壓力容器的壓力等級劃分標準：

　　鍋爐的壓力范圍：

　　（三）按結構形式分類：

　　水管式鍋爐（最為普遍）、火管式鍋爐。

　　在火管式鍋爐中，燃料在燃燒室中燃燒產生的高溫煙氣流過這些煙管加熱鍋水，然后排入煙囪。（如電熱水器）

　　水管鍋爐與火管鍋爐在結構上的主要區別是：水管鍋爐的汽水在管內流動，煙氣在管外流動，這與火管鍋爐恰恰相反。（如燃氣熱水器）

　　水管式鍋爐大多用作容量較大、壓力較高的工業鍋爐。

　　其它分類：

　　按循環方式：自然循環、強制循環（輔助循環）。

　　按使用燃料：煤、天然氣、重油、原油、油母頁巖等。

　　二、基本參數

　　（一）鍋爐容量

　　1.額定蒸發量D：在設計額定參數下，連續運行所必須保證的最大蒸發量，單位為每小時噸（t/h）。

　　2.額定供熱量Q：使用設計燃料、額定熱水溫度，連續運行所必須保證的最大供熱量，也稱為銘牌產熱量、最大連續產熱量（或供熱量），單位為兆瓦（MW）與千卡/小時（kcal/h）。

　　1MW（兆瓦）＝86×104kcal/h（千卡/小時）

　　（二）蒸汽壓力：在額定工況下，過熱器、再熱器出口或鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力。如果沒有過熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力。單位為工程大氣壓（at）。

　　1MPa（兆帕）＝10.2at（工程大氣壓）

　　（三）蒸汽溫度：過熱器、再熱器出口過熱蒸汽溫度或鍋爐出口處的飽和蒸汽溫度（℃）（如沒有過熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽溫度）。

　　（四）給水溫度：省煤器的進水溫度，無省煤器時指鍋筒進水溫度（℃）。

　　（五）熱效率：鍋爐所產生的熱量與燃料所儲存的熱量的比值關系，熱效率低表示鍋爐的燃燒效率低和熱損失大；反之，燃燒效率高，熱損失小。

　　三、基本結構

　　鍋爐由鍋爐本體和輔助設備組成。

　　（一）鍋爐本體的基本結構：爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預熱器、構架和爐墻。

　　1.爐膛。其截面為正方形和矩形。燃料在其中燃燒形成火焰和高溫煙氣。

　　2.鍋筒。儲水、汽水分離、排除鍋水中的鹽水和泥渣。

　　3.燃燒器。使燃料和空氣合理混合，使燃料穩定著火，完全燃燒。小型燃煤鍋爐一般采用層燃式，不需要燃燒器。

　　4.水冷壁。水管式鍋爐的主要蒸發受熱面之一，其作用是吸收燃燒室的高溫輻射熱、在管內產生蒸汽或熱水；降低爐墻溫度，保護爐墻。

　　5.過熱器。將蒸汽從飽和溫度進一步加熱至過熱溫度。大部分工業鍋爐不設過熱器。

　　6.省煤器。利用鍋爐尾部煙氣的余熱將水加熱后再進入鍋筒，以節省燃料。

　　7.空氣預熱器。利用煙氣的余熱加熱參加燃燒的空氣。

　　（二）鍋爐輔助設備

　　煤粉制備系統，包括磨煤機、排粉機、粗粉分離器和煤粉管道等；送、引風系統，包括送風機、引風機和煙風道。

　　（三）鍋爐附件：安全閥、壓力表、水位表、高低水位報警器、易熔塞等。

　　四、工作過程

　　空氣→送風機→空氣預熱器→與燃料在爐膛中燃燒形成高溫煙氣→水冷壁→過熱器→省煤器→空氣預熱器→引風機→煙囪排出

　　水→省煤器→鍋筒→下降水冷壁→上升水冷壁→鍋筒進行汽水分離→蒸汽→飽和蒸汽引出管→過熱器過熱→過熱蒸汽出口輸出