1. 高能效低排放鍋爐技術哪些
高能效低排放鍋爐技術哪些?
1.概述
鍋爐是目前應用最廣泛的能源終端利用技術,也是大氣中污染物排放的主要來源。燃燒過程中排放的污染物,如:二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)排入大氣後會引起局部地區酸雨;二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)等溫室氣體的排放,將會引起全球氣候變暖。全球變暖引起的氣候變化是全世界面臨的重大挑戰,提高能源轉換和利用效率以及更好地控制燃燒過程是減少大氣排放物的主要措施。表1列出了燃燒過程中的排放物及其對環境的影響。
為控制全球氣候的繼續變暖,保護人類的生存環境。1997年在日本京都召開了聯合國氣候變化框架公約第三次締約方會議,通過了一項有法律約束力的「聯合國氣候變化框架公約京都議定書」。議定書對38個主要工業化國家的CO2等溫室氣體作了具體減排規定,以保證從整體上將溫室氣體排放量從1990年的水平上至少下降5.2%。
1.1 超超臨界燃煤發電技術(USC)
由於超超臨界燃煤發電技術(USC)仍是基於常規發電系統的漸進技術,所以發展USC技術是最具有現實意義的,而且和其它技術相比極具競爭力,目前一些經濟發達國家都開始採用USC發電機組。日本已經投運了16台蒸汽參數為593°C,單機容量700~1050MW級的超超臨界發電機組,已投運的超超臨界發電機組的效率都達到43%以上。丹麥已於1992年在VEST電廠投運一台407MW,參數為25.1 MPa,560/560°C的超臨界機組,其供電凈效率達到45.3%。丹麥的Nordjyllandsvaerket電廠建有兩台412MW的超臨界機組,分別燃用煤和天然氣,蒸汽參數為28.5MPa,580/580/580°C,其中3號機組熱效率可達47%。目前正在進行的EC Joule-THERMIE 計劃將發展蒸汽壓力為37.5MPa,蒸汽溫度為 700 °C的更先進的超超臨界機組,其發電效率將超過50%。
面臨這種緊迫形勢,我國國家電力公司也及時提出了發展超超臨界並建立示範電廠的863高技術發展計劃,目前該計劃的第一子課題「超超臨界發電機組技術選型」已經完成,經過專家論證,並結合我國動力製造業發展的前提條件,認為我國發展容量為700~1000MW,蒸汽參數為:25MPa,593/593°C(或600/600°C)的超超臨界發電機組是合適的。
表4示出了超超臨界發電機組和常規發電機組相比熱效率提高的幅度、燃料節約量、溫室氣體減少的排放量的數據對比,可以看到,超超臨界發電機組具有無可比擬的優越性。
表4 超超臨界發電機組和常規發電機組節能和減排潛力對比
1000 MW機組容量
常規對比機組
第一階段
第二階段
第三階段
蒸汽條件
壓力(MPa)
24.1
31.4
30.0
34.3
溫度(℃)
538/566
593/593/593
630/630
649/593/593
熱效率增加值(%)
基準值
5.0
4.8
6.5
年節煤量(t)
基準值
96 000
95000
13400
CO2年減排量(106Nm3)
基準值
117
112
152
3.1.2 整體煤氣化聯合循環發電技術(IGCC)
IGCC發電技術通過將煤氣化生成燃料氣、驅動燃氣輪機發電、其尾氣通過余熱鍋爐生產蒸汽驅動汽輪機發電,使燃氣與蒸汽聯合發電,有較好環境效果並提高發電效率。IGCC技術具有系統效率高、環保性能好、易大型化、燃料適應性好等特點,但其投資也較一般燃煤電站高。科技部於「九五」期間組織進行了煤氣化、熱煤氣凈化、燃氣輪機等關鍵技術研究;國家計委已批准在山東煙台採用引進方式建設一座400MW等級IGCC示範電站的立項報告。
IGCC由於系統技術的復雜和較高的運行成本(表3),使其在商業化運行的可靠性和經濟競爭力上都存在問題,因此近年來單一發展IGCC的進展緩慢,其發展速度明顯滯後於超超臨界燃煤發電技術,但開發者們提出將IGCC技術與化學產品製造、熱力供應等聯合建設形成多聯產系統概念,使化學品的合成和電、熱生產形成最優化的技術組合,同時最終還致力於包括CO2在內的各種污染物的治理和零排放,是未來煤化工-能源技術發展的方向。
3.1.3 燃氣蒸汽聯合循環發電技術
燃氣蒸汽聯合循環電站具有能源利用率高、佔地面積少、造價低、建設周期短、運行和維修成本低、以及能適應於缺水地區等優點。2001年投入運行的由日本東芝公司和美國通用電氣公司共同開發的新一代H型聯合循環機組,其高溫燃氣輪機入口溫度高達1500℃,熱效率達60%以上。隨著天然氣資源的進一步開發和引進,以及西氣東送工程的建設,發展一定數量的燃氣蒸汽聯合循環電站可以減少以燃煤為主的火力發電。採用燃氣蒸汽聯合循環發電不僅可提高能源利用率,更重要的是能有效地減少溫室氣體及其它有害物質排放。以德國Nosener Brucke的一個265MW的原燃煤熱電廠為例,改為以天然氣為燃料的燃氣蒸汽聯合循環發電廠後,單位發電量所產生的溫室氣體CO2排放減少了50%;與此同時,其他有害物質排放如SO2減少了99%,NOx減少了75%,懸浮顆粒減小了97%。
3.2提高能效的工業及民用供熱技術
近年來工業及民用供熱技術得到了較快的發展,這一方面是為了滿足廣大人民群眾對生活質量提高的不斷要求;另一方面,為了節約日漸減少、日益昂貴的能源和減少污染物排放,保護環境,必須研究和開發高效能的新型能源供熱技術。目前已經被實踐證明了的先進供熱技術主要是常規的熱電聯產技術(Conventional CHP)和區域供熱(District Heating,簡稱DH);在國外已經佔領市場而在我國尚開始研究開發的冷凝式鍋爐(condensing boiler,簡稱CB)供熱技術;多年前已經開始研究開發且目前正在繼續完善的,估計2005年能夠投入規模商業化運行的家庭微型熱電聯產 (Micro CHP) 技術、光電(Photo-voltaic,簡稱PV)轉換技術和燃料電池(Fuel Cell)供熱技術,還有將會獲得日益發展的再生能源供熱技術,如太陽能供熱(Solar Heating,簡稱SH)技術,生物質供熱(Biomass Heating,簡稱BH)技術等。
熱電聯產的類型較多,凡是能夠發電的技術都適合熱電聯產,目前我國主要採用小熱電廠進行熱電聯產改造,對於熱負荷比較穩定,一天內波動較小的熱電廠,可全部採用背壓式或抽汽背壓式供熱機組,將來會得到發展的還有:燃氣輪機熱電聯產技術,燃氣—蒸汽聯合循環熱電聯產技術,燃氣—蒸汽聯合循環熱電聯產技術的過程框圖如圖1所示。圖中示出了三種熱電聯產的方式,其熱效率分列如下:
A.燃氣輪機發電+余熱鍋爐發電=40%~50%效率
B.燃氣輪機發電+余熱鍋爐發電+供熱=50%~85%的系統效率
C.燃氣輪機發電+余熱鍋爐直接供熱=80%~85%的系統效
HRSG
GT
C
燃料
發電 A
發電+供熱 B
直接供熱 B
圖1 燃氣—蒸汽聯合循環熱電聯產技術過程框圖和熱效率
前蘇聯區域供熱占總供 熱 量的70%,其中一半來自熱電聯產;丹麥目前區域供熱占總供熱量的50%,其中30%來自熱電聯產;芬蘭區域供熱占總供熱量的45%,其中70%來自熱電聯產,熱電聯產發電佔全國總發電量的32%;荷蘭熱電聯產總裝機800萬千瓦,佔全國總裝機的40%;一直以分散供熱為主的英國,現在熱電聯產裝機容量也接近400萬千瓦了。近年來,隨著國際電力市場的自由化,電力供應正在向小規模和非集中化轉變,這將給城市小型燃氣熱電聯產帶來光明的前景。
3.2.1常規熱電聯產技術
熱電聯產(Combined and Heat Power,CHP)是指單一機組能夠同時提供電力和供熱的高能效(higher Energy Efficiency)能源利用方式。純凝汽式電站機組在生產電力的同時向環境排放熱能,而熱電聯產機組則利用這部分熱能滿足供熱的要求。能源利用效率超過純凝汽式電站機組40%以上;熱和電生產成本低;電力生產是熱電聯產最有價值的產品,但熱電聯產需要有基本的熱負荷來維持,電力生產才能繼續。大多數的熱電聯產機組採用典型的設計方案,冬天滿足採暖供熱的需要,在夏天滿足熱水供應,一些輔助的供熱則由備用鍋爐滿足。丹麥和英國的熱電聯產技術的推廣經驗表明:
高效、清潔、節能、低排放 ,CHP已經成為公認的具有高能效和環保效益的技術,圖2示出了常規超臨界電廠、區域供熱熱電廠、熱電聯產電廠熱效率的比較。
常規超臨界電廠 區域供熱 熱電聯產電廠
圖2 熱電聯產電廠和其他電廠及供熱熱效率的比較
熱電聯產是公認的提高燃料能源利用率的重要手段。近年來,人們又把溴化鋰吸收式製冷引入熱電聯產,結合形成了熱電冷三聯產。這些聯產機組的綜合熱效率可達60%~85%。實踐證明,熱電聯產比熱電分離生產要節約20%的能源,與此同時可減少30%~44%的CO2排放。
發達國家十分重視熱電聯產技術的應用。德國1995年就已擁有了255台燃氣透平的熱電聯產機組,共發電3 152MW;此外,還有發動機驅動的聯產機組28700台,總共發電1 450MW。
3.2.2 家庭微熱電聯產技術
微型熱電聯產(Micro CHP)或家用熱電聯產(Domestic CHP)供熱技術是指能在一個獨立住宅中同時供應電力和熱能的技術,它不只是比常規熱電聯產機組小,更重要的是它在技術原理、運行和經濟性方面具有本質的區別。
家庭微型熱電聯產(Micro CHP)供熱技術具有以下優勢: 它是家庭用獨立熱電聯產生產單元;易於對常規鍋爐實施更換;每年3500小時免維護運行;電力生產可以取代家庭中的部分網電消耗;提供更大的能源和環保收益。
家庭微型熱電聯產供熱機組在一般情況下可將70%-80%的燃料高位發熱值轉換成採暖或熱水的熱能供應,其中的10%-25%轉換成電力。其餘的10%-15%為煙氣損失,在冷凝狀態下的高位發熱值的熱效率可達90%,能夠達到冷凝式鍋爐的熱效率,因此,在目前狀況下,家庭微型熱電聯產供熱機組還替代不了冷凝式鍋爐,但可以替代常規的供熱鍋爐。估計在英國,5年後,家庭微型熱電聯產供熱機組會和冷凝式鍋爐平分家用供熱市場,每年消費約100,000台,當然,這僅僅是一個市場預測。
民用住宅供熱技術目前在歐洲發展迅速,過去一直採用常規鍋爐技術,目前可以取代
常規鍋爐實施供熱的技術主要有:冷凝式鍋爐(CB)供熱技術,Micro CHP供熱技術、(CB-PV)供熱技術和Fuel Cell供熱技術,太陽能供熱(SH)技術以及生物質供熱(BH)技術等。圖3示出了其中某些新型供熱技術對二氧化碳減緩的巨大潛力。可見,既能發電又能供熱的家庭微型熱電聯產 (Micro CHP) 技術更具市場潛力。
和常規電廠、常規熱電聯產電廠相比,家庭微型熱電聯產 (Miro CHP) 技術由於不需要電力傳輸和分配,轉換效率高,將會具有更大的市場份額。表5示出了燃氣的常規電廠、常規的熱電聯產電廠家庭微型熱電聯產技術的有效能量比較。
圖 3 新型供熱技術對二氧化碳減緩的巨大潛力
表5三種燃氣電廠生產有效能量的比較
3.2.3 區域供熱技術
3.2.4 冷凝式鍋爐技術
冷凝式鍋爐是指能夠從鍋爐排放的煙氣中吸收水蒸氣所含的汽化潛熱的鍋爐。常規鍋爐將煙氣中大部分顯熱傳遞給水或蒸汽,而冷凝式鍋爐不僅將更大一部分顯熱傳遞給水或蒸汽,而且還吸收了部分煙氣中的水蒸氣冷凝後釋放的汽化潛熱。冷凝式鍋爐這一概念的實現必須具有冷凝式熱交換受熱面,當然這種熱交換可以是間壁式、再生式,也可以是直接接觸熱交換的結構形式。實際應用中要達到煙氣中水蒸氣的冷凝,系統回水溫度一般要低於50~55℃。按照是否利用煙氣中水蒸氣的汽化潛熱可以將鍋爐分成二類:
(1)冷凝式鍋爐 冷凝式鍋爐因為吸收了煙氣中大部分的物理顯熱和水蒸氣的汽化潛熱而具有較高的熱效率,即使在低負荷運行時也是如此,冷凝式鍋爐的排煙溫度一般低於75℃。
(2)非冷凝式鍋爐 或稱常規鍋爐,一直以來,避免尾部受熱面產生冷凝是設計常規鍋爐時努力堅持的基本原則。設計時要使尾部受熱面壁溫高於水露點和酸露點,排煙溫度一般在170℃以上。煙氣中水蒸氣所含的汽化潛熱隨煙氣通過煙囪排入大氣。
圖4示出了冷凝式鍋爐(右)和常規鍋爐(左)的主要結構差異。可以看出,冷凝式鍋爐必須具有冷凝式熱交換受熱面,採用高性能的外殼保溫和密封材料,鍋爐本體和煙囪必須設置冷凝水排放裝置,一般要增設引風機以克服冷凝式熱交換受熱面的阻力以及低排煙溫度引起的自然通風力的下降。
圖4常規鍋爐和冷凝式鍋爐的主要差別
鍋爐負荷、系統回水溫度、過量空氣系數都直接影響冷凝式鍋爐的熱效率。圖5和圖6分別示出了系統回水溫度冷凝式鍋爐熱效率的影響趨向。
圖5 滿負荷時熱效率和回水溫度的關系 圖6 熱效率隨負荷的變動關系
3.2.5新能源的開發利用
新能源泛指可再生能源及其他不同於常規的能源,可再生能源主要是指太陽能、風能、生物質能、地熱能和水能等能源。它們具有資源豐富、無環境污染、清潔安全、資源不枯竭等優點,是實施可持續發展戰略的重要組成部分。總體上來講,我國可再生能源利用比重低,可再生能源資源豐富 ,但開發程度低,發展潛力巨大。估計在21世紀中葉前,我國可再生能源可採集量也僅為4~5億tce,佔一次能源總供應的比重不到10%。
PV模塊
集熱板
圖7水泵由PV電源支持的常用的太陽能熱水系統示意圖
Solar Panel—集熱板;Hot Water to Taps—送水龍頭的熱水;Mains Water in—進水; Boiler—鍋爐;Solar Controller and Pump Unit—太陽能控制器和泵;Solar Hot Water Cylinder—太陽能儲水容器
燃料電池技術是未來新興的綠色能源技術,是具有能源革命意義的新一代能源動力系統,被認為是繼蒸汽機和內燃機之後的第三代動力系統。
將來可以實現燃料電池的熱電聯產技術有:質子交換膜燃料電池(PEFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)等4種燃料電池技術,科學家們已經研究了這些燃料電池技術的工藝、性能、使用條件、製造材料、系統集成、示範工程、商業化項目以及燃料電池系統用於冷熱電聯產的評估方法等諸多問題。國際能源界普遍認為氫能是一種可持續發展的能源,氫燃料電池對解決「能源短缺」和「環境污染」有重要意義。表6示出了基於燃料低位發熱值的各種能源轉換技術的熱效率。
富氧燃燒是通過使用比空氣含氧多的氧化劑完成燃燒過程,也稱增氧燃燒,簡稱OEC。OEC技術能提高生產熱負荷,提高熱效率,降低廢氣及NOx排放,提高傳熱效率。將來很多燃燒過程都可以採用OEC技術,如整體煤氣化聯合循環中的煤氣燃燒反應均採用富氧燃燒技術,氧氣含量為85%~95%;即使採用空氣分級燃燒技術,也可以採用富氧技術。另外,富氧技術還被用於固體垃圾焚化爐的焚燒,減少污染物的排放。
3.4污染物減排技術
提高電廠熱效率,減少燃料消耗量是污染物減排的首要措施;改善燃燒技術,合理有效地組織燃燒過程,在燃燒過程中減排也是重要的減排技術,可以大幅度降低污染物排放,但當排放的限制更嚴格,而且靠爐內燃燒減排不能滿足要求時,仍然需要採取煙氣脫硫脫氮技術措施。煙氣脫硫技術(FGD)經歷了30多年的發展過程,主要有濕法脫硫、干法脫硫和半干法脫硫,其中一些已進入商業化應用。煙氣脫氮技術大致可歸納為干法和濕法煙氣脫氮兩大類,干法主要有選擇性催化還原法(SCR),非選擇性催化還原法(NSCR)和選擇性無催化還原法(SNCR)。濕法脫氮的工藝過程包括氧化和吸收,濕法脫氮一般同時具有脫硫的效果。因此未來污染物減排技術的發展方向是脫硫脫氮裝置一體化與脫硫脫氮資源化。
4.鍋爐材料、設計、製造和控制技術進展
先進的材料,設計以及製造和控制技術是未來鍋爐技術取得更大進步必須具有的技術儲備和基礎,這些技術的綜合運用將會使高能效低排放的鍋爐技術進入一個嶄新的階段。
4.1先進鍋爐材料
4.1.1超超臨界鍋爐材料
發展高蒸汽參數的超超臨界的機組已經成為近20年全世界動力工程行業為之奮斗的目標。世界發達國家投入了大量的人力物力研究開發新型的耐熱材料,這些材料主要分為鐵素體鋼、奧氏體鋼及高鎳鉻合金,對於600℃的主蒸汽條件,在不考慮燃料強腐蝕性的前提下,一般不會用到高鎳鉻合金。因此,用於600℃的主蒸汽條件的耐熱材料主要是鐵素體鋼和奧氏體鋼。其中鐵素體鋼為:T23/P23,T91/P91,T92/P92,E911,T122/P122;奧氏體鋼為:TP347HFG,Super304H,TP347H,TP321H等,若考慮中等程度以上的燃料腐蝕性時,還要增加使用20%Cr的TP310,HR3C和NF709。表7示出了600℃主蒸汽溫度下侯選耐熱材料的名義化學成份。
4.1.2冷凝熱交換器耐腐蝕材料
DOE/GRI聯合對普通的低碳奧氏體不銹鋼如304L生產的冷凝式熱交換器發生的點蝕(PC)、間隙腐蝕(CC)和應力腐蝕開裂(SCC)進了研究,發現腐蝕起源於氯離子腐蝕機理。經過試驗認證,含有高鉻和高鉬的鐵素體不銹鋼,如AL29-4C,還有鎳基合金,如Hastelloy C27,以及高鉬含量的奧氏體不銹鋼,如AL-6XN、254SMO和654SMO(城市垃圾焚燒鍋爐的煙氣冷凝)可以成功地抵抗冷凝水的腐蝕。鋼中添加鉻含量能抵抗冷凝水的一般腐蝕(如SO4-, NO2-, NO3-,等),高鉬含量能抵抗不銹鋼的PC,CC及SCC(C1-)。表8列出了幾種常用材料的化學成分,表中實際煙氣中折算的腐蝕速率單位為mm/年。
4.2 先進的CFD計算機模擬設計技術
傳統鍋爐的經驗設計方法存在很多的問題,設計本身依賴於經驗,但是經驗的可靠性一般無法驗證,一般企業不可能製造一個1:1的模型進行測試,代價太大,先進的CFD計算機模擬設計技術就可以解決這個問題。
目前先進的設計人員廣泛使用CFD計算流體動力學方法分析爐內流體的流動工況,使研究開發成本大為降低,而且獲得了大量的有益的分析數據。如對於圓柱形結構的有機熱載體爐,CFD計算機數值模擬的結果表明:爐膛中央的迴流區將火焰壓向爐管,造成火焰強烈地掠過爐管。通過分析,我們可以改變燃燒器出口的火焰形狀,分解中心的迴流區,使火焰和煙氣不直接接觸爐管表面,可以避免爐管過熱。
除了模擬火焰的流場和速度場,也可以採用CFD計算流體動力學計算方法優化爐體的結構,採用CFD的預處理軟體,自動將研究區域劃分成含有500,000個網格的劃分結構,對多數的模化區域使用六面體網格劃分單元,爐管周圍復雜的區域使用六面體網格劃分單元,計算機模擬可以讓我們嘗試一系列不同的結構組合並對其結果進行比較,獲得優化的結論。通過這種優化,可以使加熱爐提高20%的出力,而不使爐管發生過熱。
(1)蛇行管束直管接長的全自動TIG/MIG、TIG/MAG、熱絲TIG焊接技術,大大提高了焊接速度和焊接質量;
(2)鍋筒大口徑管接頭角焊縫的半自動葯芯焊絲二氧化碳氣體保護焊接技術,大大提高了勞動生產率和接頭焊接質量,焊縫外觀質量和焊縫高度、連接強度大大改善;
(3)未來大型的高效發電機組將更會更多地採用鐵素體鋼和奧氏體不銹鋼的焊接,如:TP347H,TP347HFG,Super304H等的焊接以及它們和相關鐵素體鋼的焊接;目前這些焊接多採用手工焊接,今後也要發展自動焊接技術;
(4)厚板的窄間隙焊道溶敷技術;
(5)工業和生活鍋爐的管板和煙管焊接的全自動全位置氬弧焊焊接技術,大大提高了勞動生產率和接頭焊接質量,焊縫外觀質量和焊縫高度、連接強度大大改善;
(6)工業鍋爐將來焊接技術的發展方向主要是全自動焊接技術以及氣體保護焊接技術;逐漸減少手工電弧焊的使用;
4.4先進控制技術
發電設備製造行業的控制技術所指的內容非常廣泛,包括物料控制,產品質量控制,管理控制等。本文所談的先進控制技術主要是指鍋爐產品本身的性能控制技術,控制技術是保證鍋爐產品最完美體現其性能的可靠保障。
以循環流化床鍋爐(CFB鍋爐)為例,由於其燃燒效率高,燃料適應性廣,低污染排放等優點而受到廣泛的重視,在世界各國得到迅速的發展。但CFB鍋爐在理論和實踐方面仍有許多不完善之處,尤其是在控制與優化運行方面,大多數的CFB鍋爐的自動化水平不高,有的至今仍採用手動操作,有的甚至曾出現過因控制系統設計不當而導致的事故。造成這一局面的原因是因為CFB鍋爐是一個多參數、非線性、時變及多變數緊密耦合的復雜系統。因此,一方面應繼續對CFB鍋爐的各變數之間的參數進行理論方面的研究;另一方面應採用人工智慧和計算機科學的最新進展,發展專家系統,神經網路,模糊控制等技術不斷完善鍋爐控制技術。
新型的冷凝式鍋爐具有可變出力調節(VCO,Variable Controlled Output)控制功能,VCO是冷凝式鍋爐最新的控制技術,可調負荷從30%~100%,如典型的家用聯合供熱冷凝式鍋爐負荷變動范圍為5kW~24kW。該功能同時具有天氣補償的作用,當用於加熱建築物的熱量隨著天氣條件的變化升高或降低時,該功能能在確保鍋爐高效運行的基礎上自動調節鍋爐的出力,一般要採用比例調節的燃燒器才能達到。
參考資料: 江蘇海國節能審計事務有限公司
2. 家用燃煤鍋爐暖氣的工作原理是什麼
鍋爐的原理
1、什麼是鍋爐
將其它熱能轉變成其它工質熱能,生產規定參數和品質的工質的設備稱為鍋爐。
鍋爐設備中,吸熱的部分稱為鍋,產生熱量的部分稱為爐。例如水冷壁、過熱器、省煤器等吸熱的部分可以看成是鍋;而爐膛、燃燒器、燃油泵,送、引風機可以看成是爐。現代化的鍋爐不像一般家庭用的鍋和爐那樣分得清楚。例如空氣預熱器既是吸熱的部分,又是產生熱量的部分,既可以看成是鍋的部分也可以看成是爐的部分。
2、鍋爐如何分類
鍋爐可按不同的方式分類:
①按鍋爐燃用的燃料分類可分為:燃煤爐、燃油爐和燃氣爐。
②按燃燒方式分類可分為:層燃爐、室燃爐和介於二者之間的沸騰(流化床)爐。
③按鍋爐水循環方式分類可分為:自然循環鍋爐、強制循環鍋爐和復合循環鍋爐。
④按有無汽包分類可分為:汽包鍋爐和直流鍋爐。
⑤按蒸汽壓力分類可分為:低壓鍋爐、中壓鍋爐、次高壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐和超臨界壓力鍋爐。
⑥按管內通過的是水還是煙氣分類可分為:火管鍋爐、水管鍋爐和水火管組合式鍋爐。
⑦按鍋爐的用途分為:生活鍋爐、工業鍋爐、電站鍋爐和熱水鍋爐。
3、什麼是火管鍋爐
所謂火管鍋爐就是燃料燃燒後產生的煙氣在火筒或煙管中流過,對火筒或煙管外水、汽或汽水混合物加熱。
4、什麼是水管鍋爐
所謂水管鍋爐,就是水、汽或汽水混合物在管內流動,而火焰或煙氣在管外燃燒和流動的鍋爐。
5、什麼是循環流化床鍋爐
循環流化床鍋爐是在流化床鍋爐(又稱鼓泡床或沸騰床鍋爐)的基礎上改進和發展起來的一種新型鍋爐。循環流化床鍋爐保留了流化床鍋爐的全部優點,而避免和消除了流化床鍋爐存在的熱效率低、埋管受熱面磨損嚴重和脫硫劑石灰石利用不充分、消耗量大和難於大型化等缺點。
循環流化床鍋爐床料處於流化狀態與流化床鍋爐是相同的,前者與後者的主要區別是前者的流化速度較高,爐膛出口煙氣中物料的濃度很高,大量的物料被爐膛出口的物料分離器分離後返送回爐膛,即有大量物料在爐膛和物料分離器之間循環。
? 鍋爐常用名詞解釋
6、蒸汽鍋爐
蒸汽鍋爐是用熱能加熱水(工質)產生蒸汽的設備。它由鍋和爐兩部分組成:鍋是鍋爐接受熱量,並把熱量傳給工質的受熱面系統;爐是指鍋爐中把燃料的化學能變為熱能的空間和煙氣流通的通道。通常用「噸/時」或「t/h」表示鍋爐的容量。用「Mpa」或「兆帕」(舊單位用「公斤力/厘米2」或「kgf/cm2」)表示鍋爐的額定壓力,用「℃」(攝氏度)表示額定壓力下飽和蒸汽的溫度和過熱蒸汽溫度。
7、熱水鍋爐
是指載熱工質為熱水的鍋爐。通常用「MW」(兆瓦),舊單位用「萬千瓦/時」或「萬大卡/時」,即「104kcal/h」表示鍋爐的容量,用「Mpa」表示鍋爐的額定壓力,用「℃」表示熱水溫度。
熱水鍋爐主要用於北方採暖,分為高溫熱水鍋爐(熱水溫度為130℃或更高一些)和低溫熱水鍋爐(熱水溫度在95℃以下),過去多半採用低溫熱水鍋爐,今後要發展高溫熱水鍋爐,熱水鍋爐有自然循環和強制循環兩種。我司卧式三回程鍋殼式熱水鍋爐為自然循環。
8、有機熱載體爐
是指載熱工質為高溫導熱油(也稱熱煤體、熱載體)的新型熱能轉換設備。通常也用「MW」(兆瓦)表示爐的容量,舊單位也用「萬千瓦/時」或「萬大卡/時」,即「104kcal/h」表示。有機熱載體爐(也稱導熱油爐)的優勢在於「高溫低壓「、運行平穩而被廣泛運用。有機熱載體爐有液相、氣相之分。我司有機熱載體爐為液相。
9、鍋爐容量
是指蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、有機熱載體爐提供熱能的一種能力。容量大供熱的能力大、出力大;反之就小。如:容量為1t/h蒸汽鍋爐,即表示該鍋爐在1小時內可以將1噸的水變成一定壓力下飽和蒸汽的能力;如0.7 MW的熱水爐和有機熱載體爐表示可以在1小時內產生相當於0.7MW功率的熱量(相當於1噸蒸汽的熱量)。
10、鍋爐受熱面
通常是指接觸火焰或煙氣一側之金屬表面積(另一側接觸水或導熱油)。鍋爐的熱交換就是通過這樣的金屬表面積來進行的。一般用米2(m2)來計量的,受熱面積大,鍋爐容量就大,反之就小。
11、溫度
是標志著物體冷熱程度的狀態參數,一般用「℃」(攝氏度)表示。英、美等國過去通用「℉」(華氏度),水沸點為100℃,轉換為華氏度為212℉。
12、鍋爐壓力
鍋爐行業通常所指的鍋爐壓力(壓強)即表示垂直於容器單位壁面積上的力,用「Mpa」表示,舊單位「公斤力/厘米2」 (kgf/cm2)。
13、飽和蒸汽
鍋爐中的水在某一壓力下被燃料燃燒所放出的熱量加熱而發生沸騰,汽化變為蒸汽,這種處於沸騰狀態下的爐水溫度是飽和蒸汽;鍋內壓力高,飽和蒸汽溫度就高。如1.0 Mpa飽和蒸汽溫度184℃,1.25 Mpa飽和蒸汽溫度193℃。
14、過熱蒸汽
溫度高於對應壓力下的飽和溫度的蒸汽稱為過熱蒸汽。過熱蒸汽的熱焓大,熵值高做功的能力大,與飽和蒸汽質量相同的過熱蒸汽作為熱源用,可使被加熱的介質溫度升得高,送入汽輪發電機則可以發出較多的電力。
15、鍋爐熱效率
是指鍋爐或有機熱載體爐在熱交接過程中,被水、蒸汽或導熱油所吸收的熱量,占進入鍋爐的燃料完全燃燒所放出的熱量的百分數。
被鍋爐吸收的熱量(有效利用熱量)
燃料完全燃燒放出的熱量
鍋爐的種類及應用
將其它熱能轉變成其它工質熱能,生產規定參數和品質的工質的設備稱為鍋爐。燃燒設備以提供良好的燃燒條件,以求能把燃料的化學能最大限度地釋放出來並其轉化為熱能,把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。鍋爐包括鍋和爐兩大部分,鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器,爐是指燃燒燃料的場所。鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為生產和生活提供所需要的熱能,也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能,或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐,主要用於生活,工業生產中也有少量應用。產生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐,又叫蒸汽發生器,常簡稱為鍋爐,是蒸汽動力裝置的重要組成部分,多用於火電站、船舶、機車和工礦企業。
一、鍋爐的發展
? ? 鍋爐的發展分鍋和爐兩個方面。
? ? 18世紀上半葉,英國煤礦使用的蒸汽機,包括瓦特的初期蒸汽機在內,所用的蒸汽壓力等於大氣壓力。18世紀後半葉改用高於大氣壓力的蒸汽。19世紀,常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應,最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼,後來改用卧式鍋殼,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,煙氣從火筒後面出來,通過磚砌的煙道排向煙囪並對鍋殼的外部加熱,稱為火筒鍋爐。開始只裝一隻火筒,稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐,後來加到兩個火筒,稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。
? ? 1830年左右,在掌握了優質鋼管的生產和脹管技術之後出現了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中,構成鍋爐的主要受熱面,火(煙氣)在管內流過。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管,稱為卧式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低,但需要很大的砌體。
? ? 19世紀中葉,出現了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管,取代了鍋殼本身和鍋殼內的火筒、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,有利於提高鍋爐蒸發量和蒸汽壓力。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,直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。
? ? 二十世紀初期,汽輪機開始發展,它要求配以容量和蒸汽參數較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著製造工藝和水處理技術的發展,出現了彎水管式鍋爐。開始是採用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應用,以及鍋筒內部汽、水分離元件的改進,鍋筒數目逐漸減少,既節約了金屬,又有利於提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。
? ? 以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬於自然循環鍋爐,水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同,造成密度差而產生自然流動。在發展自然循環鍋爐的同時,從30年代開始應用直流鍋爐,40年代開始應用輔助循環鍋爐。
? ? 輔助循環鍋爐又稱強制循環鍋爐,它是在自然循環鍋爐的基礎上發展起來的。在下降管系統內加裝循環泵,以加強蒸發受熱面的水循環。直流鍋爐中沒有鍋筒,給水由給水泵送入省煤器,經水冷壁和過熱器等蒸發受熱面,變成過熱蒸汽送往汽輪機,各部分流動阻力全由給水泵來克服。
? ? 第二次世界大戰以後,這兩種型式的鍋爐得到較快發展,因為當時發電機組要求高溫高壓和大容量。發展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒,可以採用小直徑管子作受熱面,可以比較自由地布置受熱面。隨著自動控制和水處理技術的進步,它們漸趨成熟。在超臨界壓力時,直流鍋爐是唯一可以採用的一種鍋爐,70年代最大的單台容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發電機組。後來又發展了由輔助循環鍋爐和直流鍋爐復合而成的復合循環鍋爐。
? ? 在鍋爐的發展過程中,燃料種類對爐膛和燃燒設備有很大的影響。因此,不但要求發展各種爐型來適應不同燃料的燃燒特點,而且還要提高燃燒效率以節約能源。此外,爐膛和燃燒設備的技術改進還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物(硫氧化物和氮氧化物)
? ? 早年的鍋殼鍋爐採用固定爐排,多燃用優質煤和木柴,加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現後開始採用機械化爐排,其中鏈條爐排得到了廣泛的應用。爐排下送風從不分段的「統倉風」發展成分段送風。
? ? 早期爐膛低矮,燃燒效率低。後來人們認識到爐膛容積和結構在燃燒中的作用,將爐膛造高,並採用爐拱和二次風,從而提高了燃燒效率。
? ? 發電機組功率超過6兆瓦時,以上這些層燃爐的爐排尺寸太大,結構復雜,不易布置,所以20年代開始使用室燃爐,室燃爐燃燒煤粉和油。煤由磨煤機磨成煤粉後用燃燒器噴入爐膛燃燒,發電機組的容量遂不再受燃燒設備的限制。自第二次世界大戰初起,電站鍋爐幾乎全部採用室燃爐。
? ? 早年製造的煤粉爐採用了U形火焰。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下降,再轉彎上升。後來又出現了前牆布置的旋流式燃燒器,火焰在爐膛中形成L形火炬。隨著鍋爐容量增大,旋流式燃燒器的數目也開始增加,可以布置在兩側牆,也可以布置在前後牆。1930年左右出現了布置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。
? ? 第二次世界大戰後,石油價廉,許多國家開始廣泛採用燃油鍋爐。燃油鍋爐的自動化程度容易提高。70年代石油提價後,許多國家又重新轉向利用煤炭資源。這時電站鍋爐的容量也越來越大,要求燃燒設備不僅能燃燒完全,著火穩定,運行可靠,低負荷性能好,還必須減少排煙中的污染物質。
? ? 在燃煤(特別是燃褐煤)的電站鍋爐中採用分級燃燒或低溫燃燒技術,即延遲煤粉與空氣的混合或在空氣中摻煙氣以減慢燃燒,或把燃燒器分散開來抑制爐溫,不但可抑制氮氧化物生成,還能減少結渣。沸騰燃燒方式屬於一種低溫燃燒,除可燃用灰分十分高的固體燃料外,還可在沸騰床中摻入石灰石用以脫硫。
二、鍋爐的工作
? ? 鍋爐參數是表示鍋爐性能的主要指標,包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等。
? ? 鍋爐容量可用額定蒸發量或最大連續蒸發量來表示。額定蒸發量是在規定的出口壓力、溫度和效率下,單位時間內連續生產的蒸汽量。最大連續蒸發量是在規定的出口壓力、溫度下,單位時間內能最大連續生產的蒸汽量。
? ? 蒸汽參數包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度,通常是指過熱器、再熱器出口處的過熱蒸汽壓力和溫度如沒有過熱器和再熱器,即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫度。給水溫度是指省煤器的進水溫度,無省煤器時即指鍋筒進水溫度。
? ? 鍋爐可按照不同的方法進行分類。鍋爐按用途可分為工業鍋爐、電站鍋爐、船用鍋爐和機車鍋爐等;按鍋爐出口壓力可分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力等鍋爐;鍋爐按水和煙氣的流動路徑可分為火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐,其中火筒鍋爐和火管鍋爐又合稱為鍋殼鍋爐;按循環方式可分為自然循環鍋爐、輔助循環鍋爐(即強制循環鍋爐)、直流鍋爐和復合循環鍋爐;按燃燒方式,鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。
? ? 在水汽系統方面,給水在加熱器中加熱到一定溫度後,經給水管道進入省煤器,進一步加熱以後送入鍋筒,與鍋水混合後沿下降管下行至水冷壁進口集箱。水在水冷壁管內吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經上升管到達鍋筒中,由汽水分離裝置使水、汽分離。分離出來的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過熱器,繼續吸熱成為450℃的過熱蒸汽,然後送往汽輪機。
? ? 在燃燒和煙風系統方面,送風機將空氣送入空氣預熱器加熱到一定溫度。在磨煤機中被磨成一定細度的煤粉,由來自空氣預熱器的一部分熱空氣攜帶經燃燒器噴入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其餘的熱空氣混合燃燒,放出大量熱量。燃燒後的熱煙氣順序流經爐膛、凝渣管束、過熱器、省煤器和空氣預熱器後,再經過除塵裝置,除去其中的飛灰,最後由引風機送往煙囪排向大氣。
三、鍋爐的結構
? ? 鍋爐整體的結構包括鍋爐本體和輔助設備兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁過熱器、省煤器、空氣預熱器、構架和爐牆等主要部件構成生產蒸汽的核心部分,稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個最主要的部件是爐膛和鍋筒。
? ? 爐膛又稱燃燒室,是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上,進行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐,又稱火床爐;將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料,噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐,又稱火室爐;空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態燃燒,並適於燃燒劣質燃料的爐膛稱為沸騰爐,又稱流化床爐;利用空氣流使煤粒高速旋轉,並強烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風爐。
? ? 爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。燃料在爐膛內燃燒形成火焰和高溫煙氣,所以爐膛四周的爐牆由耐高溫材料和保溫材料構成。在爐牆的內表面上常敷設水冷壁管,它既保護爐牆不致燒壞,又吸收火焰和高溫煙氣的大量輻射熱。
? ? 爐膛設計需要充分考慮使用燃料的特性。每台鍋爐應盡量燃用原設計的燃料。燃用特性差別較大的燃料時鍋爐運行的經濟性和可靠性都可能降低。
? ? 鍋筒是自然循環和多次強制循環鍋爐中,接受省煤器來的給水、聯接循環迴路,並向過熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。鍋筒簡體由優質厚鋼板製成,是鍋爐中最重的部件之一。
? ? 鍋筒的主要功能是儲水,進行汽水分離,在運行中排除鍋水中的鹽水和泥渣,避免含有高濃度鹽分和雜質的鍋水隨蒸汽進入過熱器和汽輪機中。
? ? 鍋筒內部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排污和加葯設備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來的飽和蒸汽與水分離開來,並盡量減少蒸汽中攜帶的細小水滴。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件;中壓以上的鍋爐除廣泛採用多種型式的旋風分離器進行粗分離外,還用百頁窗、鋼絲網或均汽板等進行進一步分離。鍋筒上還裝有水位表、安全閥等監測和保護設施。
? ? 為了考核性能和改進設計,鍋爐常要經過熱平衡試驗。直接從有效利用能量來計算鍋爐熱效率的方法叫正平衡,從各種熱損失來反算效率的方法叫反平衡。考慮鍋爐房的實際效益時,不僅要看鍋爐熱效率,還要計及鍋爐輔機所消耗的能量。
? ? 單位質量或單位容積的燃料完全燃燒時,按化學反應計算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內有更多的機會與氧氣接觸而燃燒,實際送入爐內的空氣量總要大於理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失,但排煙熱損失會增大,還會加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應設法改進燃燒技術,爭取以盡量小的過量空氣系數使爐膛內燃燒完全。
? ? 鍋爐煙氣中所含粉塵(包括飛灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質,未經凈化時其排放指標可達到環境保護規定指標的幾倍到數十倍。控制這些物質排放的措施有燃燒前處理、改進燃燒技術、除塵、脫硫和脫硝等。藉助高煙囪只能降低煙囪附近地區大氣中污染物的濃度。
? ? 煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力附著力以及聲波、靜電等。對粗顆粒一般採用重力沉降和慣性力的分離,在較高容量下常採用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏-水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰,除塵效率很高還能吸收氣態污染物。
? ? 二十世紀50年代以來,人們努力發展灰渣綜合利用,化害為利。如用灰渣製造水泥、磚和混凝土骨料等建築材料。70年代起又從粉煤灰中提取空心微珠,作為耐火保溫等材料。
? ? 鍋爐未來的發展將進一步提高鍋爐和電站熱效率;降低鍋爐和電站的單位功率的設備造價;提高鍋爐機組的運行靈活性和自動化水平;發展更多鍋爐品種以適應不同的燃料;提高鍋爐機組及其輔助設備的運行可靠性;減少對環境的污染。
四、鍋爐的分類:
可以從不同角度出發對鍋爐進行分類:
1、按煙氣在鍋爐流動的狀況分:水管鍋爐、鍋殼鍋爐(火管鍋爐)、水火管組合式鍋爐
2、按鍋筒放置的方式分:立式鍋爐、卧式鍋爐
3、按用途分:生活鍋爐、工業鍋爐、電站鍋爐
4、按介質分:蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、汽水兩用鍋爐、有機熱載體鍋爐
5、按安裝方式分:快裝鍋爐、組裝鍋爐、散裝鍋爐
6、按燃料分:燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、余熱鍋爐、電加熱鍋爐、生物質鍋爐
7、按水循環分:自然循環、強制循環、混合循環
8、按壓力分:常壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐
9、按鍋爐數量分:單鍋筒鍋爐、雙鍋筒鍋爐
10、按燃燒定在鍋爐內部或外部分:內燃式鍋爐、外燃式鍋爐
11、按工質在蒸發系統的流動方式可分為自然循環鍋爐、強制循環鍋爐、直流鍋爐等。
12、按製造級別分類:A級、B級、C級、D級、E級(按製造鍋爐的壓力分)
五、鍋爐的燃燒設備
鍋爐的燃燒方式有三種形式:層燃(火床燃燒)、室燃(懸浮燃燒)、沸騰燃燒。各種燃燒方式有其相應的燃燒設備。固定爐排、鏈條爐排、往復爐排、振動爐排等屬於層燃式,適用於燃燒固體燃料。煤粉鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐等屬於室燃式,適用於粉狀固體燃料,液體燃料和氣體燃料。鼓泡流化床、循環流化床屬於沸騰燃燒方式,適用於燃燒顆粒狀固體燃料。拋煤機鏈條爐排,兼有層燃和室燃的燃燒方式,屬於混合燃燒方式。
1、 固定爐排:一種最古老、結構簡單的層燃燃燒的設備,分兩種單層爐排和雙層爐排A單層爐排用鑄鐵製造,有板狀和條狀B雙層爐排,內有上下兩層爐排,上爐排由水冷卻管組成的固定爐排,下爐排為普通鑄鐵的固定爐排。上爐排以上空間為風室,下爐排以下為灰坑,兩層爐排之間為燃燒室。
2、 鏈條爐排:一種結構比較完善的燃燒設備。由於機械化程度高(加煤、清渣、除灰等均有機械完成),製造工藝成熟,運行穩定可靠,人工撥火能使燃料燃燒的更充分,燃燒率也較高,適用於大、中、小型工業鍋爐。國產鏈條爐排按結構可分鏈帶式、橫梁式和鱗片式鏈條爐排。A鏈帶式鏈條爐排屬於輕型結構適用於額定蒸發量小於10t/Hd的蒸汽鍋爐或相應容量的燃燒鍋爐。B橫梁式鏈條爐排是用剛性很強的橫梁作支架,爐排片嵌於支架橫梁的槽內,當主動軸上的鏈輪帶動鏈條轉動時橫梁及其上的整付爐排隨之移動。C鱗式鏈條爐排適用於額定蒸發量大於10t/Hd的蒸汽鍋爐或相應容量的燃燒鍋爐。
3、 往復爐排:一種利用爐排往復運動來實現給煤、除渣、撥火機械化的燃燒設備。往復爐排爐排按布置方式可分傾斜往復爐排和水平往復爐排A傾斜往復爐排為傾斜階梯型,爐排有相間布置的活動爐排片和固定爐排片組成。B水平往復爐排是有固定爐排片和活動爐排片交錯組成,爐排片相互搭接。
4、 振動爐排:一種由偏心塊激振器、橫梁、爐排片、拉桿、彈簧板、後密封裝置、激振器電機、地腳螺釘、減震橡皮墊、下框架、前密封裝置。測梁、固定支點等部件組成。具有結構簡單,製造容易,重量輕、金屬耗量少、設備投資省、燃燒條件好、爐排面積負荷高、煤種適應能力強優點在工業鍋爐應用過。
5、 拋煤機: 按拋煤方式,拋煤機可分為風力拋煤機,機械拋煤機和機械-風力拋煤機三種。機械拋煤機兼有機械拋煤機和風力拋煤機的功能,它有兩個主要部件構成:給煤部件和拋煤部件。
6、 沸騰燃燒流化床:一種介於固定床和懸浮床之間的氣固兩相床層。流化床根據不同的流化速度劃分為鼓泡床、湍流床和快速床。A鼓泡流化床結構由給煤裝置、布風裝置、風室、灰渣溢流口、沸騰層、懸浮段等。特點對煤種適應行強、能強化轉熱,節省鋼材,便於灰渣的綜合利用,對環境污染較煤粉爐輕,鍋爐本體結構簡單。B循環流化床是新一代高效,低污染潔凈煤燃燒技術。其特點是在於燃料及脫硫劑在流化床狀態下經過多次循環,反復的進行低溫燃燒和脫硫反應。C循環流化床和鼓泡流化床燃燒過程中最主要的區別在於1、循環流化床沸騰層內流化速度很高一般為3~10m/s最高可達10m/s,鼓泡流化床鍋爐的流化速度為1~3m/s。
7、 煤粉鍋爐的燃燒設備:煤先經磨煤設備,然後噴入爐膛內燃燒,整個燃燒過程是在爐膛內呈懸浮狀進行,這種鍋爐稱為煤粉爐。其特點能改善與空氣的混合,加快點火盒和燃燒,煤種適用性廣,適應於大中型鍋爐。煤粉鍋爐的燃燒設備有煤粉設備、制粉系統和煤粉燃燒器。
8、 燃油燃燒器:有噴油嘴和調風器組成;是將燃料油霧化,並於空氣強烈混合後送入爐膛,使油氣混合物在爐膛內呈懸浮狀態的一種燃燒設備。燃油燃燒器是燃油鍋爐的關鍵設備,按使用燃料種類可分輕質油燃燒器和重質油燃燒器,重油黏度大,在重油燃燒器內一般設置預熱器。工業燃油鍋爐大多配置輕質油燃燒器。
9、燃氣燃燒器:它是燃氣鍋爐的最主要的燃燒設備。燃氣燃燒器有擴散式燃燒器、大氣式燃燒器和完全預混式燃燒器。
3. 購買燃氣供暖熱水鍋爐有哪些技術要求
根據用戶的實際要求選擇燃氣熱水鍋爐的型號及台數:
例如,如果企業使用鍋爐進行採暖的,則可以首先要正確地確定鍋爐房總的熱負荷,燃氣熱水鍋爐的大小應根據生產、生活、採暖的每小時最大耗熱量,並且還要考慮同時使用系數、管網熱損失(管網阻力損失)和鍋爐房自用熱量。其次還應考慮利用預熱問題。
我們生產的1t燃氣熱水鍋爐可供採暖面積為6000-8000㎡,如果是用來洗浴的話,1(蒸)噸的鍋爐可供25噸的熱(洗澡)水。
根據不同用途選擇合適的鍋爐:
大家比較認可專用取暖設備有熱水鍋爐、蒸汽鍋爐。如果是區域性採暖用的,宜選用大容量的熱水鍋爐,以實現集中供熱。對過熱蒸汽鍋爐要求較精確的,如發電所用的鍋爐,應選用過熱器帶有減溫器調節的蒸汽鍋爐。
4. 家用燃煤鍋爐暖氣的工作原理。
1、卧式燃煤鍋爐,燃料在爐排上燃燒後,火焰經過矮牆到燃燼室,從燃燼室經兩側翼形煙道到前煙箱,再由煙管管束到後煙室,然後由引風機抽引通過煙囪排入大氣,不僅可防止鍋殼底部受爐膛高溫輻射,而且可使高溫管板入口煙溫下降。
加之輔以回水引射,鍋筒底部無死水區,還可以有效防止管板因過冷、沸騰而結垢及爐底凸包,煙氣轉向煙室可起除塵作用,也降低了原始排塵濃度。
2、立式燃煤鍋爐,熱水鍋爐,爐膛採用水冷彎管結構,四周是爐膽,受熱面積大,熱效率高,節能降耗;外殼採用橢圓型封頭,爐排採用鑄鐵圓形爐排,經久耐用,使用壽命長。
(4)供暖鍋爐需要什麼技術擴展閱讀:
立式燃煤鍋爐的投煤燃燒方式:
1、平燒法
也叫撒布燃燒法。即在投煤時,將煤均勻撤布在爐排上,這種方法可以燒粘結性較強的煤,比較靈敏地適應負荷變化。但煤炭碩粒度需均勻,爐排不致因煤炭順粒度差異過大,造成風洞。此外,採用平燒法的司爐人員技術要求熟練。由於投一次煤壓一次火勢,也易造成投一次煤產生一次黑煙,損失一部分熱量的現象。
2、斑點燒火法
司爐人員將爐排人為地劃分為幾個區域,先後在各區投煤。這種方法可以使爐膛經常保持一定溫度,投入的新煤由於爐膛溫度較高,不完全燃燒現象較小,故可減少煙囪臂黑煙現象。
5. 供熱鍋爐房的節能措施有哪些
(1)供熱鍋爐房的節能潛力。正常技術條件下,對於一般住宅建築,一台0.7兆瓦的鍋爐可供1萬平方米暖;對於工業鍋爐,每小時2~40噸容量的蒸汽鍋爐或1.4~28兆瓦的熱水鍋爐,熱效率一般為72%~80%;小於等於4噸/小時容量的鍋爐的熱效率為低限值,6噸/小時容量以上的鍋爐,其熱效率都在75%以上。鍋爐運行實踐證明,在正常技術條件下,一些鍋爐可長期穩定在75%以上的熱效率工況下運行,鍋爐設備利用率較全國平均水平可提高40%,熱效率提高13%。它們所產生的綜合效益是,不但節約燃料、電能、運輸、人力等,還減輕了對環境的污染,節約了初投資(包括設備投資、建築投資、土地面積等)。鍋爐房節能除上述指標外,還有鍋爐輔機節電、降低鍋爐設備和輔機的儲備系數、合理利用投資等。可見,在鍋爐房設計中鍋爐容量配置合理的情況下,供熱鍋爐房節能潛力巨大。
所謂「1蒸噸供若干建築面積採暖」是目前採暖技術中的通俗說法。嚴格地講,鍋爐容量的1蒸噸(熱水鍋爐為0.7兆瓦)供應若干建築面積採暖有兩種情況:一是該建築群的熱網和採暖系統的保溫、系統泄漏率。熱力和水力工況等基本正常,作為衡量鍋爐房機組運行工況的一種尺度。二是鍋爐機組以及上述技術參數在不正常狀態下對熱網和採暖系統的綜合影響。後一種情況,如保溫層嚴重破壞、泄漏率過大或熱力和水力工況嚴重失調等,易於暴露,用戶一般比較重視,並設法解決。
(2)供熱鍋爐房的重要地位。全國目前平均每蒸噸僅供6000平方米,這主要由於實際工程中存在諸多不合理因素,問題的關鍵是供熱系統的熱源——鍋爐機組未達到正常技術水平。
鍋爐房作為供熱熱源工程,是由鍋爐及其輔機的產品設計和製造質量、鍋爐房工藝設計、安裝施工和鍋爐房的管理運行四個主要環節組成的系統工程,其中的某一環節出現問題,就會影響全局,造成鍋爐設備運行狀態惡化。
鍋爐房節能技術
鍋爐房運行節能與鍋爐的選型、鍋爐輔機的選型、鍋爐房的合理設計、鍋爐的安裝質量、鍋爐房的運行管理及司爐的實際操作等多種條件有關。
鍋爐的最大特點就是一種類型的鍋爐對應一個煤種。選擇鍋爐爐型時,不僅根據所需熱負荷量、熱負荷延續圖、工作介質,選擇鍋爐的結構形式、容量和台數,更重要的是針對用戶本地供應燃料的品種選擇燃燒設備,這是鍋爐節能的前提。其次是按投資金額、施工進程、土地使用面積等因素選擇組裝鍋爐或是散裝鍋爐。所以選擇爐型時,要對該鍋爐運行實例進行認真考察,並要對本地燃料特性充分掌握,選用的鍋爐型號才能成為優選,否則不但浪費資金而且浪費燃料。
就供熱鍋爐房的鍋爐輔機選型而言,我國尚未制定出明確的輔機容量指標。調查表明,對於相同容量的鍋爐房,鼓風機、引風機等鍋爐輔機的電功率最大相差可達一倍以上。建議按計算選型,計算公式可查閱各種鍋爐房設計手冊及有關著作。鍋爐設備的輔機選型對節能的效果影響很大,設備選型合理,才會取得最好的經濟效益。
鍋爐的安裝施工質量不僅關繫到鍋爐能否安全可靠地運行,而且關繫到鍋爐的長期運行工況和節能效果,尤其對散裝鍋爐更為重要。鍋爐安裝是鍋爐製造工序的繼續,爐排運行狀態,煙、風道的密封性,爐排下風室間的密封性能,爐牆砌築質量等,對鍋爐能否滿負荷運行及節能降耗影響很大。以下著重談鍋爐房的運行管理。
鍋爐運行管理是對熱力公司或管理部門而言的。一般單機容量等於或大於10蒸噸的鍋爐房,大都設置較全的熱工監測儀表,甚至設有微機循環檢測和顯示,並配置較全的技術管理部門,使管理水平有很大提高,但尚存在著如下問題,值得重視:
(1)配備專職司爐。司爐工種是一種技術性很強的工作,對鍋爐運行的經濟性有直接影響,對熱力公司而言,是第一線技工。但是,目前臨時司爐工居多,這是鍋爐達不到在經濟狀態下滿負荷運行的重要原因。因為鍋爐運行要針對各種煤的特性採取不同的運行手段,即使同類品種的煤,當其收到基水分變化時,煤層厚度、煤層推進速度都要相應改變,隨著室外溫度變化,也需要調節鍋爐燃燒負荷,這些都不是用制度硬性規定能做到的。
(2)健全檢測制度。某些地方對節煤下達的指標是爐渣含碳量,這就忽視了排煙熱損失。由於司爐為了達到合格爐渣含碳量,運行中過於增加煤在爐內的停留時間,增長爐渣區,結果使過量空氣系數增加。爐膛內過量空氣系數過大,鍋爐爐膛平均溫度降低,排煙過量空氣系數大,除塵器阻力上升,降低了燃燒的所需空氣量,使鍋爐熱效率大大降低。排煙熱損失不是視覺所能觀察到的,因而最易被忽視。
(3)建立合理的運行制度。鍋爐房運行制度不合理,是造成鍋爐熱效率低的又一重要原因。如某熱力公司2台20噸/小時鏈條熱水鍋爐房的運行記錄中的運行時間為:
1:00~8:00(運行7小時)
9:35~12:30(運行2小時55分鍾)
12:00~17:50(運行5小時50分鍾)
18:30~22:30(運行4小時)
全天運行近20小時,分4次運行,根據鍋爐從壓火狀態啟運到基本穩定熱工況至少需2小時,見下表。上述運行制度,低效率下的不穩定工況占總運行時間的42%,若是將上述運行時間改為每天兩次運行,每次9.5小時,使不穩定工況占總運行時間的21%,鍋爐負荷和熱效率將有很大提高。
鍋爐壓火啟運後熱工況
時間10:15~11:1511:15~12:1512:15~16:15鍋爐熱效率(%)56.9764.5176.56鍋爐熱效率平均值(%)60.7445.56
(4)防止「大馬拉小車」的運行方式。鍋爐在「大馬拉小車」下運行,即低負荷率下運行是鍋爐浪費能源的又一重要原因。鍋爐只有在70%~110%額定負荷下運行才處於經濟工作狀態。從下表中可看出,穩定工況下負荷率為76%時,鍋爐效率最高為76.6%,連續低負荷下運行鍋爐的效率為66.09%,反而高於長期停運;負荷率為81%不穩定工況時鍋爐運行效率為63.08%。
同一台鍋爐在不同運行方式下測試結果
運行總時間/小時鍋爐效率(%)負荷率(%)備注連續運行7266.0953見注①間歇運行37.563.0881見注②穩定工況負
荷率下運行7.6776.676見注③註:①3月18日2時開始啟動,連續低負荷率下運行至3月21日8時為止。
②鍋爐採取停12小時,供12小時間歇運行,3月21日8時至3月24日6時停止。
③鍋爐在上述間歇運行時的某一段穩定工況的7.67小時,即3月22日18時至23日6時止。
總之,鍋爐房系統工程中的四個主要環節互相影響,緊密相關,如某一環節中的某一主要因素失控,就會影響鍋爐的經濟運行,使得每蒸噸容量供暖面積下降。
6. 鍋爐供暖的原理
鍋爐是一種利用燃料燃燒後釋放的熱能或工業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。它是由「鍋」(即鍋爐本體水壓部分)、「爐」(即燃燒設備部分)、附件儀表及附屬設備構成的一個完整體。 鍋爐在「鍋」與「爐」兩部分同時進行,水進入鍋爐以後,在汽水系統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。在燃燒設備部分,燃料燃燒不斷放出熱量,燃燒產生的高溫煙氣通過熱的傳播,將熱量傳遞給鍋爐受熱面,而本身溫度逐漸降低,最後由煙囪排出。
7. 鍋爐怎麼加熱快
使鍋爐加熱快看加個引風氣強力拉風加快燃燒速度以及鍋爐吸熱的速度。
鍋爐加熱使用技巧:
1、鍋爐安裝之後,第一次使用,要讓安裝人員進行調試,確保鍋爐不會有任何問題,再投入使用。在日常的取暖過程中,不要頻繁開啟和關閉鍋爐。否則的話,不僅不能節約燃氣,還無法確保室內擁有穩定的室溫,甚至會造成部件出現過快耗損。
2、在每一個房間內安裝暖氣片,應該要多安裝一個室內溫度控制器,主要的目的在於,減少鍋爐燃氣耗損,進而減少燃氣費用的支出。應該要定期檢查家用鍋爐的水壓,主要目的在於,確保日常採暖的穩定性。
3、在日常的使用過程中,如果供暖鍋爐的出水量較小,意味著管路已經累積了一定的水垢等問題,此時就應該要請專業人士進行壁掛爐保養。主要目的在於,改善出水量問題,同時也可以確保供暖穩定,還可以節省燃氣。
(7)供暖鍋爐需要什麼技術擴展閱讀:
鍋爐使用的注意事項:
1、電鍋爐首要是用電,其用電部件為排風機和循環水泵,壁掛爐的額定耗電量一般為100~200W之間,不一樣的商品其排風機和循環水泵不一樣,使得其耗電量有不一樣。
2、由於電鍋爐是選用熱水循環,水一旦加熱會發生水垢,水垢的增多會使得採暖功率的下降,在採暖時需要保證悉數系統密閉性出色,在初度灌水時會發生微量的水垢,其對於悉數採暖系統的影響是弱小的。
8. 供暖鍋爐的特點
1、燃煤供暖鍋爐的設計、製造嚴格按照《小型和常壓熱水鍋爐安全監察規定》和JB/T7985-2002《小型鍋爐和常壓熱水鍋爐技術條件》、《鍋殼鍋爐本體製造技術條件》的要求嚴格執行。
2、鍋爐按照常壓設計,爐體頂部設有通大氣口,鍋爐無壓力運行,燃燒運行安全可靠。常壓熱水鍋爐可以安裝在任何使用的地方,並且不受層次繁多的逐年監檢的程序限制,因而近幾年得到了迅速的發展。3、立式燃煤常壓熱水鍋爐,主要由鍋殼封頭、爐膽、爐膽頂、下封圈、沖天管及橫水管組成,燃燒室布置在爐膽內,燃料在固定爐排上燃燒,自然通風,煙氣在爐膽內橫向沖刷橫水管,經沖天管、煙囪排入大氣。4、立式燃煤熱水鍋爐,爐膛採用水冷彎管結構,四周是爐膽,受熱面積大,熱效率高,節能降耗;外殼採用橢圓型封頭,爐排採用鑄鐵圓形爐排,經久耐用,使用壽命長。5、卧式燃煤熱水鍋爐在結構上屬單鍋筒縱置式,爐膛左右兩側裝有水牆管,並形成翼形煙道,鍋筒內布置螺紋煙管,採用漏煤極少的活動爐排,結構合理,熱效率高,大大節約能耗。6、卧式燃煤常壓熱水鍋爐,採用單鍋筒縱向布置的三回程水火管式結構,爐膛兩側密布光管水冷壁管,設計結構合理緊湊;受熱面積大,煙氣流程長,傳熱效果好,排煙溫度低,所以熱效率高,運行成本低,使用更經濟。7、卧式燃煤鍋爐,燃料在爐排上燃燒後,火焰經過矮牆到燃燼室,從燃燼室經兩側翼形煙道到前煙箱,再由煙管管束到後煙室,然後由引風機抽引通過煙囪排入大氣,不僅可防止鍋殼底部受爐膛高溫輻射,而且可使高溫管板入口煙溫下降,加之輔以回水引射,鍋筒底部無死水區,還可以有效防止管板因過冷、沸騰而結垢及爐底凸包,煙氣轉向煙室可起除塵作用,也降低了原始排塵濃度。8、立式燃煤常壓熱水鍋爐,受熱面積的管子全部是直管,並且有足夠的清污手孔裝置,便於手工機械清理污垢和進行內部檢查。卧式燃煤常壓熱水鍋爐,上部配有足夠大的人孔,人員可以從人孔進入爐體內部,大大方便了檢查和維修鍋爐。9、鍋爐本體布置緊湊,佔地面積小,運輸方便,採用快裝出廠,安裝周期短,安裝費用低,用戶投入資金少,回收效益快。10、燃煤供暖鍋爐廣泛適用於工廠、賓館、醫院、辦公樓、學校、洗浴中心、浴池等企事業單位,滿足使用單位的洗浴、生活熱水及取暖要求。