鍋爐的用途及工作原理
鍋爐是國民經濟中重要的熱能**裝置。電力、機械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等行業,以及工業和民用採暖都需要鍋爐供給大量的熱能。
鍋爐是利用燃料燃燒釋放出的熱能或其他能量將工質(中間載熱體)加熱到一定引數的裝置。應用於加熱水使之轉變為蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐,也稱為蒸汽發生器;應用於加熱水使之提高溫度轉變為熱水的鍋爐,稱為熱水鍋爐而應用於加熱有機熱載體的鍋爐稱為有機熱載體鍋爐。
從能源利用的角度看,鍋爐是一種能源轉換裝置。在鍋爐中,一次能源(燃料)的化學貯藏能通過燃燒過程轉化為燃燒產物(煙氣和灰渣)所載有的熱能,然後又通過傳熱過程將熱量傳遞給中間載熱體(例如水和蒸汽),依靠它將熱量輸送到用熱裝置中去。
這種傳輸熱量的中間載熱體屬於二次能源,因為它的用途就是向用能裝置提供能量。當中間載熱體用於在熱機中進行熱一功轉換時,就叫做「工質「。如果中間載熱體只是向熱裝置傳輸、提供熱量以進行熱利用,則通常被稱為「熱媒「。
鍋爐按其用途可以分為電站鍋爐、工業鍋爐、船舶鍋爐和機車鍋爐等四類。前兩類又稱為固定式鍋爐,因為是安裝在固定基礎上而不可移動的。後兩類則稱為移動式鍋爐。
本書介紹的是固定式工業鍋爐。
在鍋爐中進行著三個主要過程:
(1)燃料在爐內燃燒,其化學貯藏能以熱能的形式釋放出來,使火焰和燃燒產物(煙氣和灰渣)具有高溫。
(2)高溫火焰和煙氣通過「受熱面「向工質(熱媒)傳遞熱量。
(3)工質(熱媒)被加熱,其溫度公升高或者汽化為飽和蒸汽,或再進一步被加熱成為過熱蒸汽。
以上三個過程是互相關聯並且同時進行的,實現著能量的轉換和傳遞。伴隨著能量的轉換和轉移還進行著物質的流動和變化:
(1)工質,例如給水(或回水〉進入鍋爐,最後以蒸汽(或熱水)的形式供出。
(2)燃料,例如煤進入爐內燃燒,其可燃部分燃燒後連同原含水分轉化為煙氣,其原含灰分則殘存為灰渣。
(3)空氣送入爐內,其中氧氣參加燃燒反應,過剩的空氣和反應剩餘的惰性氣體混在煙氣中排出。
水一汽系統、煤一灰系統和風二煙系統是鍋爐的三大主要系統,這三個系統的工作是同時進行的。
通常將燃料和煙氣這一側所進行的過程(包括燃燒、放熱、排渣、氣體流動等)總稱為「爐內過程「;把水、汽這-1側所進行的過程(水和蒸汽流動、吸熱、汽化、汽水分離、熱化學過程等)總稱為「鍋內過程「。
鍋爐的主要引數,包括鍋爐產生熱能的數量和質量兩個方面的指標。如蒸汽鍋爐的主要引數是生產蒸汽的數量和蒸汽的壓力、溫度,熱水鍋爐的主要引數是熱水的流量和熱水的壓力、溫度。
一、鍋爐出力蒸汽鍋爐的出力是指每小時所產生的蒸汽數量,也稱為鍋爐的蒸發量,用以表示其產汽的能力。蒸發量又稱為容量,用符號d來表示,常用的單位是「t/h「。
新鍋爐出廠時,銘牌上所標示的蒸發量,指的是這台鍋爐的額定蒸發量。所謂額定蒸發量,是指鍋爐燃用設計的燃料品種,並在設計引數下執行,即在規定的壓力、溫度和一定的熱效率下,長期連續執行時每小時所產生的蒸汽量。
熱水鍋爐的出力是指鍋爐在確保安全的前提下長期連續執行,每小時輸出熱水的有效供熱量,稱為鍋爐的額定供熱量。熱水鍋爐的額定供熱量用熱功率表示,其單位為「mw「。
二、鍋爐壓力
壓力是指垂直作用在單位面積上的力,通常叫壓力(實際上是壓強)。用符號p表示,單位是「mpa「。
鍋爐的壓力是根據所用金屬材料在一定溫度條件下的強度,受壓元件的幾何形狀以及受壓特點等條件,按照國家頒布的有關強度計算標準,對各個受壓元件分別進行壁厚計算,然後從中選出乙個所能承受的壓力最低值,作為這台鍋爐的最高允許使用壓力。
蒸汽鍋爐內為什麼會有壓力呢?這是因為鍋爐內的水吸收熱量後,由液體狀態變成氣體狀態,體積膨脹。由於鍋筒是密閉容器,蒸汽不能自由膨脹,而被迫壓縮在鍋筒內,因此對筒壁就產生壓力。
熱水鍋爐壓力主要由熱水本身的壓力造成的。熱水鍋爐的水是由給水幫浦送入鍋爐的,給水幫浦的出口壓力減去管道阻力就是鍋爐的給水壓力。
大氣壓力是指空氣作用在地球表面上的質量力。由於1m3空氣在0。c時的質量為1.
29kg,所以地球上部的大氣層對地球表面有一定的壓力,這個壓力叫大氣壓力。0。c時在北緯22.
5。的海平面上(即海拔零公尺處)大氣壓力是0.1013mpa,工程上常用工程大氣壓,它是每kg質量的物質作用在1cd面積上的力,數值是0.
0981mpd工程上常把二者簡化為同一數值,約為0.1mpa)。
另外,隨著使用的場合不同,度量壓力的單位還有水銀柱高度(mmhu、水柱高度(mh20)等,其換算關係如下:
0.0981mpa=0.9678物理大氣壓=735.6mmhg
=1omh20=1kgf/cm2
表壓力是指以大氣壓力作為測量起點,即壓力表指示的壓力。表壓力不是實際壓力,因為當壓力表指標為零時,實際上已受到周圍乙個大氣壓力的作用力,所以壓力表指的數值,是指超過大氣壓力的部分。
絕對壓力是指以壓力為零作為測量起點的,即實際壓力。
其數值就是表壓力加0.1013mpa(大氣壓力)。
表壓力與絕對壓力的關係:
p絕=p表+(0.1013mpa)
p表=p絕-(0.1013mpa)
負壓是指低於大氣壓力(俗稱真空)。通常負壓燃燒的鍋爐正常燃燒時,開啟爐門會感覺到周圍空氣吸向爐膛,這是爐膛內負壓的緣故。一般爐膛出口保持負壓2~3mm水柱。
三、溫度
溫度是指物體冷熱的程度(通常用符號t表示)。測量溫
度常用的單位是攝氏度,用。c表示。在鍋爐設計計算中,常用絕對溫度單位,用k表示。
絕對溫度的零度為零下273攝氏度(。c)。如果以t表示絕對溫度的值,以t表示攝氏溫度的值,其轉換公式為:
t=t+273k
溫度通常用攝氏溫度(用符號。c表示)和華氏溫度(用符號下表示)。目前我國常用的是攝氏溫度。
(1)攝氏溫度:以水在乙個大氣壓下開始沸騰時的溫度(即沸點)為100。c,水開始結冰時的溫度(即冰點)為0。c,中間分成100格,每格為1攝氏度。
(2)華氏溫度:以水的沸點為212。f,冰點為32。f,中間分成180格,每格為1華氏度。
兩種溫度的換算關係如下:
toc=(5/9)(of-32)
蒸汽鍋爐的額定蒸汽溫度是指鍋爐輸出蒸汽的最高工作溫度。一般鍋爐銘牌上載明的蒸汽溫度是以攝氏溫度表示的。對於小型鍋爐,使用的蒸汽絕大多數是從鍋筒上部的主汽閥直接引出的,其蒸汽溫度是指該鍋爐工作壓力下的飽和蒸汽溫度。
對於有過熱器的鍋爐,其蒸汽溫度是指過熱器後主汽閥出口處的過熱蒸汽溫度。
熱水鍋爐的額定熱水溫度是指鍋爐輸出、熱水的最高工作溫度。鍋爐銘牌上載明的熱水溫度也是以攝氏溫度表示的。
鍋爐規格及型號表示法
在我國鍋爐製造業中,將工質出口壓力在中壓(3.9mpa)以上的鍋爐劃歸電站鍋爐行業生產,其產品主要用於發電,但也可用於大型鍋爐房內提供生產(工藝和動力)用熱。工質出口壓力為低壓(不超過2.
5mpa)的鍋爐劃歸工業鍋爐行業生產,其產品主要用於為生產和生活(主要是採暖)提供蒸汽和熱水,但也有用於小型發電裝置的。此外,往往還從各種不同角度對鍋爐進行分類和命名,使其名稱能反映出其某個方面的特徵,例如:按工質及其輸出狀態分為蒸汽鍋爐、熱水鍋爐等;按能源分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、電加熱鍋爐等;按燃燒方式和燃燒裝置分為火床燃燒鍋爐(層狀燃燒鍋爐、爐排鍋爐)、火室燃燒鍋爐(懸浮燃燒鍋爐、煤粉鍋爐)、沸騰燃燒鍋爐(流化床燃燒鍋爐)等;按工質在鍋爐內部流動方式分為自然迴圈鍋爐、強制迴圈鍋爐、直流鍋爐等;按通風方式分為自然通風鍋爐、機械通風鍋爐等;按鍋爐爐型結構分為鍋殼(火管)鍋爐、水管鍋爐等;按運輸安裝方法分為快裝鍋爐、整裝鍋爐、散裝鍋爐等。
一、工業鍋爐規格系列
1.蒸汽鍋爐
工業蒸汽鍋爐的規格系列由國家標準gb1921規定,見表1-1
.給水溫度分20。c、60。c、105。c三擋,由製造廠在設計時
結合具體情況選取其中之一。
在額定出力和額定出口蒸汽壓力下,鍋爐出口過熱蒸汽
溫度的允許偏差為:
對於350。c±20。c
對於400。c+10。c
-20。c
熱水鍋爐在按蒸發量估算供熱量時,可以近似地取熱功率為70okw相當於1t/h蒸發量。
2.熱水鍋爐
熱水鍋爐的規格系列由國家標準gb3166規定,
二、工業鍋爐型號表示方法工業鍋爐產品型號的表示方法採用原機械工業部標準jb1626。
水蒸氣和其他工質性質及水迴圈
水的分布很廣,易於獲得,**便宜無毒無嗅,水蒸氣又有較好的熱力性質,因而它是熱力過程中應用得最早和最廣泛的工質。另外,有機熱載體(俗稱「導熱油「)也被用作鍋爐的工質。
一、水的性質水是無色、元昧、透明和元嗅的液體。純水是由氫和氧
兩種元素化合而成的。其分子式是h20。其性質如下:
(1〉水有三態。隨著溫度的不同,水會呈現液態(水)、氣態(水蒸氣)和固態(冰)三種形態。它們之間能夠互相轉化。鍋爐中的水是通過加熱沸騰蒸發而成蒸汽的。
(2)水在乙個大氣壓下,溫度為4。c時體積最小,密度最大;超過或低於4。c時,密度減小,其體積均要膨脹。所以在冬季停用的鍋爐和管道內不要存水,以防止結冰後體積膨脹,凍壞裝置。
(3)水的壓縮性很小,受到壓力時以相等大小的壓力向各個方向均勻傳遞。對鍋爐及其他受壓容器作水壓試驗,就是利用這個原理,以檢查各個部分的強度和嚴密性。
鍋爐基礎知識
父試題分類 試題分類 工業鍋爐操作 類 鍋爐基礎知識 試題分類 1.蒸汽鍋爐的主要引數是 a.給水溫度 額定工作壓力 額定蒸汽溫度 b.額定蒸汽壓力 額定蒸汽溫度 額定蒸發量 c.給水溫度 額定蒸汽溫度 額定蒸發量 d.給水溫度 額定工作壓力 額定蒸發量 答案 b 題型 單選題 2.鍋爐正常執行時，...
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鍋爐系統知識 二 一 鍋爐 定義 生產蒸汽或熱水的換熱裝置 任務 燃料 煤 油 天然氣等 的化學能轉化為熱能 蒸發量 產熱量 鍋爐每小時所產生的蒸汽 熱水 流量 鍋爐型號 szs10 1.25 j，szs6 1.25 j 鍋爐形式 sz 雙鍋筒縱置式，燃燒方式 s 室燃爐 額定蒸發量 t h 10t...
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