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    详细说明 / Detailed description

    一、设备介绍

    蒸汽发生器(俗称锅炉)是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅的原义是指在火上加热的盛水容器,炉是指燃烧燃料的场所,锅炉包括锅和炉两大部分。

    蒸汽锅炉有时又叫蒸汽发生器,是蒸汽动力装置的重要组成部分。电站锅炉、汽轮机和发电机是火力发电站的主机,因此电站锅炉是生产电能的重要设备。工业锅炉是在各种工业企业中提供生产和供暖所需的蒸汽的必不可少的设备。工业锅炉数量甚多,需要消耗大量燃料。利用生产过程中高温废气作为热源的余热锅炉对节能有重要作用。船用锅炉装在各种船舶上,所产生的蒸汽用于驱动蒸汽动力机械。机车锅炉作为蒸汽机车的主要设备尚有一定的应用。锅炉承受高温高压,安全问题十分重要。即使是小型锅炉,一旦发生爆,后果也十分严重。因此,对锅炉的材料选用、设计计算、制造和检验等都制订有严格的法规。

    锅炉可按照不同的方法进行分类。锅炉按用途可分为工业锅炉、电站锅炉、船用锅炉和机车锅炉等;按锅炉出口压力可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力等锅炉。

    锅炉-工作过程(120吨/时自然循环燃煤电站锅炉的简图和燃烧系统示意图)。首先由磨煤机将煤磨制成粉。煤粉由空气携带通过装在炉墙上的燃烧器送入炉膛中燃烧。在火焰中心处的气体温度达到1500~1600℃。锅炉的蒸发受热面装在炉膛的内壁上,组成水冷壁,吸收炉膛中高温火焰和烟气的辐射热量,使炉膛出口处烟气温度降低到1000~1150℃。后墙水冷壁的上部分(在水平烟道进口)组成排列较稀的数列凝渣管,以防止结渣。为防止锅炉受热面上积灰或结渣,还使用吹灰器。

    过热器位于水平烟道中,它的作用是把从锅筒出来的饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽,目的是提高电站的经济性。烟气通过过热器后温度降低到 500~600℃,然后进入尾部烟道。尾部烟道中受热面之一为省煤器。它由很多平行的蛇形管所组成,其作用是使给水在进入锅筒之前预先加热,并降低排烟温度。另一尾部受热面是空气预热器。它的作用是使空气在进入炉膛以前加热到一定温度,以改善燃烧和进一步降低排烟温度,提高锅炉效率。

    二、工作原理

    在水汽系统方面,给水在加热器中加热到一定温度,经给水管道进入省煤器,进一步加热以后送入锅筒,与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中,由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器,继续吸热成为450℃的过热蒸汽,然后送往汽轮机。

    在燃烧和烟风系统方面,送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉,由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧,放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后,再经过除尘装置,除去其中的飞灰,后由引风机送往烟囱排向大气。

    循环方式:锅炉循环方式是指锅炉蒸发系统内水汽的流动方式,可分为自然循环、辅助循环、直流和复合循环。

    烟气净化和灰渣处理:锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质,未经净化时其排放指标可能达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。

    烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力、附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离,在较高容量下常采用离心力分离除尘。静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏-水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰,除尘效率很高,还能吸收气态污染物。

    烟气脱硫有吸收法和催化氧化法。干法吸收用碱性氧化铝、半焦炭、活性炭等;湿法吸收用氨、碳酸钠、石灰浆等。用V2O5等触媒在一定温度下可使大部分二氧化硫氧化为三氧化硫,从而有助于吸收脱硫。由于烟气脱硫设备及运行费用昂贵,大部分企业倾向使用低硫燃料以降低硫氧化物的排放量。

    烟气中氮氧化物主要是一氧化氮。烟气脱硝有催化分解法、选择性催化还原法,也有采用高温活性炭吸收脱硝的。

    燃煤锅炉在运行中必然要排出大量炉渣和由除尘器收集的飞灰,一般用水力或机械的方法清除送至堆渣场。

    热平衡:计算锅炉热效率(简称锅炉效率)的方法。锅炉热效率是指送入锅炉的燃料热量中得到有效利用的百分数。近代电站锅炉的效率可达90%以上;工业锅炉的效率可达75%以上。

    送入锅炉的燃料热量,除了有效利用的部分外,都以各种形式损失掉了,计有:排烟带走的热损失;排烟中未燃尽的一氧化碳、氢和甲烷等造成的气体不完全燃烧热损失;飞灰、炉渣和炉排漏煤等所含未燃尽碳造成的固体不完全燃烧热损失和散热损失等。

    为了考核性能和改进设计,锅炉常要经过热平衡试验。直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡,从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。考虑锅炉房的实际效益时,不仅要看锅炉热效率,还要计及锅炉辅机所消耗的能量。

    单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时按化学反应方程式计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧,实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。实际送入炉内的空气量与理论空气量之比值称为过量空气系数。实际的炉膛出口过量空气系数主要取决于燃料性质和燃烧方式,一般在1.05~1.5的范围内。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失,但排烟热损失会增大,还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术,争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。如燃油锅炉的过量空气系数已有可能小于1.03。这种采用低过量空气系数的燃烧技术称为低氧燃烧。

    三、适用范围

    蒸汽发生器主要适用于制衣厂,干洗店,饭店,馍店,食堂,餐厅,厂矿,豆制品厂等场所。

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