鍋爐：是利用燃料燃燒放出的熱量加熱工質產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生熱量供“鍋”吸收，一般稱為“燃燒設備”。

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濟性和安全性。

煙氣流程：空氣通過一次風機經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。爐膛中產生的高溫煙氣經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，由引風機把經過除塵器處理和脫硫過的煙氣經煙囪排入大氣。

汽水流程：原水經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，經過除氧器熱力除氧后，再用給水泵經給水操作臺到省煤器，而后到汽包，汽包里的水經下降管和下集箱、水冷壁管、汽包組成循環回路在不斷循環，汽包中產生的飽和蒸汽經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，進入汽輪機內做功。

鍋爐的基本參數

1、蒸發量：

鍋爐每小時所產生的蒸汽量叫蒸發量t/h,符號D表示。鍋爐蒸發量有額定蒸發量、蒸發量和經濟蒸發量三種。

額定蒸發量：在鍋爐產品銘牌上標出的數值，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運行，每小時所產生的蒸發量。

蒸發量：表示鍋爐在實際運行中每小時限度產生的蒸汽量，這時的鍋爐效率會有所降低，因此應盡量避免在蒸發量下長時間運行。

經濟蒸發量：當鍋爐在連續運行中，效率達到時的蒸發量稱為經濟蒸發量，一般約為蒸發量的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㎡）符號pa表示，稱為“帕斯卡”，簡稱“帕”。

定義：1N的力均勻分布在1cm2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，1Mpa=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0.1Mpa

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壓力與表壓力。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Pb。所以壓力表壓力是指高于或低于大氣壓力的壓力。上述壓力關系是：壓力Pj=大氣壓力Pa+表壓力Pb。

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：

比熱是指單位質量物質溫度升高（或降低）1℃時所吸收（或放出）的熱量。

5、水蒸汽：

鍋爐是產生水蒸汽的設備，在定壓條件下，水在鍋爐受熱產生水蒸汽，一般經以下三個階段。

1）水的加熱階段

以一定溫度送入鍋爐的水，在鍋爐內被定壓加熱升溫，當溫度升至某一數值時，水開始沸騰，水沸騰時的溫度稱飽和溫度，其對應的壓力稱飽和壓力。飽和溫度與飽和壓力是一一對應的，即一個飽和溫度對應一個飽和壓力；飽和溫度愈高，其對應的飽和壓力亦愈高。

2）飽和蒸汽的產生

當水加熱到飽和溫度后，如繼續定壓加熱則飽和水不斷產生飽和蒸汽，汽量增多，水量減少，直至完全汽化，在這個整個過程中，其溫度不變。

汽化潛熱：1kg飽和水在定壓下加熱至完全汽化成同溫度下的飽和蒸汽所需要的熱量，或將此飽和蒸汽凝結成同溫度下的飽和水所放出的熱量，稱汽化潛熱。汽化潛熱隨飽和壓力的變化而變化，飽和壓力愈高，則汽化潛熱愈小。

3）過熱蒸汽的產生

將干飽和蒸汽繼續定壓加熱，蒸汽溫度就上升而超過飽和溫度，這樣的蒸汽稱為過熱蒸汽。

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換過程。

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傳給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

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。

蒸發設備：汽包、下降管、聯箱、上升管（水冷壁管）等。

任務：將進入鍋爐的水，在蒸發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，并繼續吸收熱量將飽和水蒸發成飽和蒸汽。

汽包：加熱、蒸發、過熱三個過程的分界點。

下降管：將汽包的水連續不斷的送入下聯箱并供給水冷壁。

水冷壁（上升管）：光管、膜式、刺管。

聯箱（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

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、O、N、S、M、A

可燃成分：C、H、S

不可燃成分：O、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：

煤的發熱量：指1kg煤完全燃燒時所發出的熱量

高位發熱量：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：Vr10~40% 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）揮發分和灰分：揮發分高著火容易，燃燒速度快。揮發分低著火難，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=q1+q2+q3+q4+q5+q6

1)q1:鍋爐有效利用熱量

2)q2排煙熱損失（）

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

11、鍋爐各項經濟小指標：

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

鍋爐的自然水循環和排污

1、水循環原理

水和汽水混合物在鍋爐蒸發設備的循環回路中連續流動過程稱為鍋爐的水循環。

汽水混合物在垂直圓管中流動的狀態：汽泡、汽彈、汽柱、汽霧

自然循環：依靠工質的密度差產生的循環流動。

強制循環：依靠水（循環）泵，使工質產生的循環流動。

循環流速:進入上升管入口處的水流速度

循環倍率：進入上升管的水量與上升管的蒸發量之比

進入上升管循環水量需要循環幾次才能全部變成蒸汽。

2、水循環故障

循環停滯：水在管內幾乎不流動，所產生的少量氣泡在水中緩慢向上浮動。

循環倒流：指循環流速為負是值時的流動情況。

汽水分層：汽水之間會出現一個清晰的分界面，這樣現象叫做汽水分層。

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——水渣

連排目的：連續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定范圍內。

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（DCS）

1、安全門：

安全門作用：是確保鍋爐設備不在超過規定的蒸汽壓力工作，以免因汽壓過高發生爆炸事故。

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變化的電信號，作為自動給水控制系統中的重要參數。

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產生分離、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（調節閥）：用于調節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生倒流。

減壓閥（調壓閥）：用于降低介質的壓力。

鍋爐水處理知識

鍋爐水處理是保證鍋爐安全、經濟運行的重要環節，也是提高鍋爐效率、節約燃料防止事故，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。

液態雜質：主要有油脂、工業廢液、酸液等。

氣態雜質：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）增加維修費用縮短鍋爐使用壽命

（3）影響水循環

（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。

鍋爐投運前準備工作

1、水壓試驗

目的：鍋爐在冷態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）沒有發現殘余變形。

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

鍋爐機組在投產前或經檢修后，應在冷態下對燃燒室、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/min 0.16mm

1000r/min 0.13mm

1500r/min 0.10mm

軸承工作溫度：滑動軸承≤70℃

滾動軸承≤80℃

油溫≤60℃

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、造成水循環故障。

（3）使鍋爐在運行中出現沉積物下腐蝕、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、安全門的調整與試驗

調整方法：逐個進行，先調整定值的工作安全門，后調定值壓力低的控制安全門。

鍋爐的運行調節

1、鍋爐進行調節的任務

1）使鍋爐蒸發量適應外界負荷需要

減弱燃燒（負荷）先減煤（粉）后減風

加強燃燒（負荷）先加風后加煤（粉）

2）維持正常的水位并均勻給水

3）保持正常的汽壓汽量

4）保持蒸汽品質合格

5）維持鍋爐穩定經濟燃燒，盡量減少熱損失，提高鍋爐效率，排放符合環保要求。

2、汽壓波動時對水位的影響

1）會形成虛假水位：

壓力升高水位先下降后上升（不飽和水）

壓力降低水位先上升后下降（過熱水）

2）汽壓變化的原因：

內部原因：

煤質變化

送入煤粉量變化

風煤配比

煤粉細度

二次風的配比（外因不變的情況下）

外部原因：熱用戶的用汽量。

3、汽包的水位調節

1）汽包水位偏離正常值的危害：

水位過高蒸汽帶水、帶鹽造成結垢

水位過低影響鍋爐水循環

2）水位變化原因（給水量大于蒸發量水位上升）

鍋爐負荷（蒸發量）：外界負荷突增：水位先上升后下降

外界負荷突減：水位先下降后上升

燃燒工況：

燃燒突然加強時；水位先上升后下降

燃燒突然減弱時；水位先下降后上升

給水壓力

4、鍋爐的燃燒調節

1）燃燒過程的經濟要求

保持合理的風煤配合

一二次風配合和引風配合

保持合適的爐膛溫度

送風和吸風的配合

2）鍋爐的結焦

結焦：熔融的灰渣粘附在受熱面上的現象。

結焦的危害：

（1）降低鍋爐效率

（2）降低鍋爐出力

（3）容易造成事故

結渣的原因：

（1）爐膛溫度

（2）灰中礦物質含量

（3）管壁粗糙度

（4）運行操作水平：

氧量過低

風粉配比

燃燒器

鍋爐超負荷

漏風

沒有及時除灰

3）預防結焦的措施

堵住漏風

防止火焰中心偏移

防止風粉氣流沖刷受熱面

保持合格的煤粉細度

及時吹灰和除渣

控制爐膛溫度

控制鍋爐負荷