第五節(jié) 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(jī)械設(shè)備。
一、鍋爐的分類(lèi)（掌握）
（一）按用途分類(lèi)：發(fā)電鍋爐、工業(yè)鍋爐、熱水鍋爐、特種鍋爐。
1.發(fā)電鍋爐額定蒸發(fā)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(tài)（氣體燃料，例如天然氣）隨同空氣噴入爐膛（燃燒室）進(jìn)行懸浮燃燒的鍋爐。
2.工業(yè)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(lèi)：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6—10
鍋爐的壓力范圍
名稱(chēng)
壓力范圍（MPa）
名稱(chēng)
壓力范圍（MPa）
低壓鍋爐
不大于2.5
超高壓鍋爐
12.0～l5.0
中壓鍋爐
3.0～5.0
亞臨界鍋爐
16.0～20.0
高壓鍋爐
8.0～11.0
超臨界鍋爐
大于22.5
【拓展】密閉的容器中對(duì)水加壓，水的沸點(diǎn)就會(huì)提高。當(dāng)壓力達(dá)到220個(gè)大氣壓、溫度達(dá)到374℃時(shí)，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(shí)，水的液體和氣體便沒(méi)有區(qū)別，完全交融在一起，成為一種新的呈現(xiàn)高壓高溫狀態(tài)的氣體。這時(shí)，水便由一般狀態(tài)變成為“超臨界水”。上述使水氣交融的壓力和溫度，被稱(chēng)作“臨界點(diǎn)”。超過(guò)“臨界點(diǎn)“狀態(tài)的水，就是超臨界水。
（三）按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)：
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(chǎn)生的高溫?zé)煔饬鬟^(guò)這些火管加熱鍋水，然后排入煙囪。（如電熱水器）
水管鍋爐與火管鍋爐在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是：水管鍋爐的汽水在管內(nèi)流動(dòng)，煙氣在管外流動(dòng)，這與火管鍋爐恰恰相反。（如燃?xì)鉄崴鳎?BR> 水管式鍋爐大多用作容量較大、壓力較高的工業(yè)鍋爐。
其它分類(lèi)：
按循環(huán)方式：自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)（輔助循環(huán)）。
按使用燃料：煤、天然氣、重油、原油、油母頁(yè)巖等。
【例題·單選題】（2009）下列關(guān)于鍋爐的說(shuō)法中，正確的是（?。?。
A.除了低壓電站鍋爐有的采用室燃方式外，其余大多數(shù)電站鍋爐采用層燃方式
B.工業(yè)鍋爐均為低壓鍋爐
C.鍋爐按其出口壓力劃分為低壓、中壓、高壓、超高壓4類(lèi)
D.容量較大、壓力較高的工業(yè)鍋爐大多為火管式鍋爐
『正確答案』B
『答案解析』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，所以選項(xiàng)A不正確；工業(yè)鍋爐的蒸汽壓力均在2.45MPa以下，屬于低壓鍋爐，所以選項(xiàng)B正確；鍋爐按照出口壓力劃分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界和超臨界鍋爐，所以選項(xiàng)C不正確；容量較大、壓力較高的工業(yè)鍋爐大多為水管式鍋爐，所以選項(xiàng)D不正確。
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二、基本參數(shù)（掌握）
（一）鍋爐容量
1.額定蒸發(fā)量D：在設(shè)計(jì)額定參數(shù)下，連續(xù)運(yùn)行所必須保證的蒸發(fā)量，單位為每小時(shí)噸（t/h）。
2.額定供熱量Q：使用設(shè)計(jì)燃料、額定熱水溫度，連續(xù)運(yùn)行所必須保證的供熱量，也陳衛(wèi)銘牌產(chǎn)熱量、連續(xù)產(chǎn)熱量（或供熱量），單位為兆瓦（MW）與千卡/小時(shí)（kcal/h）。
1MW（兆瓦）＝86×104kcal/h（千卡/小時(shí)）
（二）蒸汽壓力：在額定工況下,過(guò)熱器、再熱器出口或鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力。如果沒(méi)有過(guò)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(guò)熱器、再熱器出口過(guò)熱蒸汽溫度或鍋爐出口處的飽和蒸汽溫度（℃）（沒(méi)有過(guò)熱器和再熱器）。
（四）給水溫度：省煤器的進(jìn)水溫度，無(wú)省煤器時(shí)指鍋筒進(jìn)水溫度（℃）。
（五）熱效率：鍋爐所產(chǎn)生的熱量與燃料所儲(chǔ)存的熱量的比值關(guān)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(jié)構(gòu)
鍋爐由鍋爐本體和輔助設(shè)備組成。
（一）鍋爐本體的基本結(jié)構(gòu)：爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)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?zé)煔狻?BR> 2.鍋筒。儲(chǔ)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(wěn)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(fā)受熱面之一，其作用是吸收燃燒室的高溫輻射熱、在管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽或熱水；降低爐墻溫度，保護(hù)爐墻。
5.過(guò)熱器。將蒸汽從飽和溫度進(jìn)一步加熱至過(guò)熱溫度。大部分工業(yè)鍋爐不設(shè)過(guò)熱器。
6.省煤器。利用鍋爐尾部煙氣的余熱將水加熱后再進(jìn)入鍋筒，以節(jié)省燃料。
7.空氣預(yù)熱器。利用煙氣的余熱加熱參加燃燒的空氣。
鍋爐是利用燃料或其它能源把水加熱成熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。
一、鍋爐的分類(lèi)（掌握）
（一）按用途分類(lèi)：發(fā)電鍋爐、工業(yè)鍋爐、熱水鍋爐、特種鍋爐。
1.發(fā)電鍋爐額定蒸發(fā)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(tài)（氣體燃料，例如天然氣）隨同空氣噴入爐膛（燃燒室）進(jìn)行懸浮燃燒的鍋爐。
2.工業(yè)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(lèi)：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6—10
鍋爐的壓力范圍
名稱(chēng)
壓力范圍（MPa）
名稱(chēng)
壓力范圍（MPa）
低壓鍋爐
不大于2.5
超高壓鍋爐
12.0～l5.0
中壓鍋爐
3.0～5.0
亞臨界鍋爐
16.0～20.0
高壓鍋爐
8.0～11.0
超臨界鍋爐
大于22.5
【拓展】密閉的容器中對(duì)水加壓，水的沸點(diǎn)就會(huì)提高。當(dāng)壓力達(dá)到220個(gè)大氣壓、溫度達(dá)到374℃時(shí)，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(shí)，水的液體和氣體便沒(méi)有區(qū)別，完全交融在一起，成為一種新的呈現(xiàn)高壓高溫狀態(tài)的氣體。這時(shí)，水便由一般狀態(tài)變成為“超臨界水”。上述使水氣交融的壓力和溫度，被稱(chēng)作“臨界點(diǎn)”。超過(guò)“臨界點(diǎn)“狀態(tài)的水，就是超臨界水。
（三）按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)：
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(chǎn)生的高溫?zé)煔饬鬟^(guò)這些火管加熱鍋水，然后排入煙囪。（如電熱水器）
水管鍋爐與火管鍋爐在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是：水管鍋爐的汽水在管內(nèi)流動(dòng)，煙氣在管外流動(dòng)，這與火管鍋爐恰恰相反。（如燃?xì)鉄崴鳎?BR> 水管式鍋爐大多用作容量較大、壓力較高的工業(yè)鍋爐。
其它分類(lèi)：
按循環(huán)方式：自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)（輔助循環(huán)）。
按使用燃料：煤、天然氣、重油、原油、油母頁(yè)巖等。
【例題·單選題】（2009）下列關(guān)于鍋爐的說(shuō)法中，正確的是（?。?。
A.除了低壓電站鍋爐有的采用室燃方式外，其余大多數(shù)電站鍋爐采用層燃方式
B.工業(yè)鍋爐均為低壓鍋爐
C.鍋爐按其出口壓力劃分為低壓、中壓、高壓、超高壓4類(lèi)
D.容量較大、壓力較高的工業(yè)鍋爐大多為火管式鍋爐
『正確答案』B
『答案解析』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，所以選項(xiàng)A不正確；工業(yè)鍋爐的蒸汽壓力均在2.45MPa以下，屬于低壓鍋爐，所以選項(xiàng)B正確；鍋爐按照出口壓力劃分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界和超臨界鍋爐，所以選項(xiàng)C不正確；容量較大、壓力較高的工業(yè)鍋爐大多為水管式鍋爐，所以選項(xiàng)D不正確。
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二、基本參數(shù)（掌握）
（一）鍋爐容量
1.額定蒸發(fā)量D：在設(shè)計(jì)額定參數(shù)下，連續(xù)運(yùn)行所必須保證的蒸發(fā)量，單位為每小時(shí)噸（t/h）。
2.額定供熱量Q：使用設(shè)計(jì)燃料、額定熱水溫度，連續(xù)運(yùn)行所必須保證的供熱量，也陳衛(wèi)銘牌產(chǎn)熱量、連續(xù)產(chǎn)熱量（或供熱量），單位為兆瓦（MW）與千卡/小時(shí)（kcal/h）。
1MW（兆瓦）＝86×104kcal/h（千卡/小時(shí)）
（二）蒸汽壓力：在額定工況下,過(guò)熱器、再熱器出口或鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力。如果沒(méi)有過(guò)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(guò)熱器、再熱器出口過(guò)熱蒸汽溫度或鍋爐出口處的飽和蒸汽溫度（℃）（沒(méi)有過(guò)熱器和再熱器）。
（四）給水溫度：省煤器的進(jìn)水溫度，無(wú)省煤器時(shí)指鍋筒進(jìn)水溫度（℃）。
（五）熱效率：鍋爐所產(chǎn)生的熱量與燃料所儲(chǔ)存的熱量的比值關(guān)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(jié)構(gòu)
鍋爐由鍋爐本體和輔助設(shè)備組成。
（一）鍋爐本體的基本結(jié)構(gòu)：爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)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?zé)煔狻?BR> 2.鍋筒。儲(chǔ)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(wěn)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(fā)受熱面之一，其作用是吸收燃燒室的高溫輻射熱、在管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽或熱水；降低爐墻溫度，保護(hù)爐墻。
5.過(guò)熱器。將蒸汽從飽和溫度進(jìn)一步加熱至過(guò)熱溫度。大部分工業(yè)鍋爐不設(shè)過(guò)熱器。
6.省煤器。利用鍋爐尾部煙氣的余熱將水加熱后再進(jìn)入鍋筒，以節(jié)省燃料。
7.空氣預(yù)熱器。利用煙氣的余熱加熱參加燃燒的空氣。