直流蒸汽锅炉和汽包蒸汽锅炉的特点分析

锅炉和汽轮机的分类及特点锅炉篇一、锅炉的分类1、按用途分类：①电站锅炉：用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，出口工质为过热蒸汽。

②工业锅炉：用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小容量锅炉，出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉。

③船用锅炉。

④机车锅炉。

⑤注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为高压湿蒸汽。

2、按结构分类：①火管锅炉：烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便。

②水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉。

电站锅炉一般均为水管锅炉，热效率高，但对水质和运行水平的要求也较高。

3、按循环方式分类：①自然循环锅筒锅炉②多次强制循环锅筒锅炉③低倍率循环锅炉④直流锅炉⑤复合循环锅炉4、按锅炉额定工作压力分类：①低压锅炉：≤3.8MPa②中压锅炉：3.8MPa≤P＜5.4MPa。

③次高压锅炉：5.4MPa≤P＜9.8MPa；④高压锅炉：9.8MPa≤P＜13.7MPa；⑤超高压锅炉：13.7MPa≤P＜16.7MPa；⑥亚临界压力锅炉：16.7MPa≤P＜22.1MPa；⑦超临界压力锅炉：22.1MPa≤P＜27.0MPa；⑧超超临界锅炉: P≥27.0MPa或额定出口温度≥590℃的锅炉。

5、按所用燃料或能源分类：①固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料；②液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料；③气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料；6、按燃烧方式分类：①火床燃烧锅炉：主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉、往复炉排炉等。

②火室燃烧锅炉：主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为火室燃烧锅炉。

③流化床锅炉(沸腾炉）：送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升并燃烧。

④旋风燃烧炉：旋风燃烧是按照强旋涡的原理组织炉内旋风火焰燃烧的一种方式。

锅炉和汽轮机的分类及特点锅炉篇1、锅炉的分类1、按用途分类：1 电站锅炉：用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，出口工质为过热蒸汽。

2 工业锅炉：用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小容量锅炉，出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉。

3 船用锅炉。

4 机车锅炉。

5 注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为高压湿蒸汽。

2、按结构分类：1 火管锅炉：烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便。

2 水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉。

电站锅炉一般均为水管锅炉，热效率高，但对水质和运行水平的要求也较高。

3、按循环方式分类：1 自然循环锅筒锅炉2 多次强制循环锅筒锅炉3 低倍率循环锅炉4 直流锅炉5 复合循环锅炉4、按锅炉额定工作压力分类：1 低压锅炉：≤3.8MPa2 中压锅炉： 3.8MPa≤P＜5.4MPa。

3 次高压锅炉：5.4MPa≤P＜9.8MPa；4 高压锅炉：9.8MPa≤P＜13.7MPa；5 超高压锅炉：13.7MPa≤P＜16.7MPa；6 亚临界压力锅炉：16.7MPa≤P＜22.1MPa；7 超临界压力锅炉：22.1MPa≤P＜27.0MPa；8 超超临界锅炉: P≥27.0MPa或额定出口温度≥590℃的锅炉。

5、按所用燃料或能源分类：1 固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料；2 液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料；3 气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料；6、按燃烧方式分类：1 火床燃烧锅炉：主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉、往复炉排炉等。

2 火室燃烧锅炉：主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为火室燃烧锅炉。

3 流化床锅炉(沸腾炉）：送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升并燃烧。

4 旋风燃烧炉：旋风燃烧是按照强旋涡的原理组织炉内旋风火焰燃烧的一种方式。

燃气蒸汽锅炉的工作原理与优势分析燃气蒸汽锅炉是一种常见的工业锅炉设备，广泛应用于化工、食品、纺织、造纸、能源等行业。

下面将详细介绍燃气蒸汽锅炉的工作原理和其在工业应用中的优势。

一、工作原理燃气蒸汽锅炉的工作原理是利用燃料（如天然气、液化气等）燃烧产生的热能，使水在锅炉内加热和蒸发，产生蒸汽。

具体来说，燃气燃烧与空气在锅炉燃烧室中混合，并通过点火系统点燃，形成可燃气体火焰。

在燃烧室内设置了燃烧腔烟道系统，燃烧腔烟道系统的上部和下部分别设置了水冷壁和排烟口，能更好地利用燃烧产生的热量。

在燃烧过程中，烟气通过燃烧腔烟道系统后进入烟气净化设备，利用预热器对烟气进行热能回收，提高能源利用效率。

然后，烟气进入锅筒内的主蒸汽过热器，在这一过程中，烟气释放了部分热能，同时湿热气体转化为干燥蒸汽，为后续工艺提供能源。

二、优势分析1. 高效节能：燃气蒸汽锅炉具有高效的热能转换效率。

它利用燃烧产生的热能加热水，再将水蒸发为蒸汽，最大限度地提高了能源利用效率。

相比于传统的蒸汽锅炉，燃气蒸汽锅炉具备更高的热效率，减少了能源的消耗，降低了能源成本。

2. 清洁环保：燃气蒸汽锅炉燃烧过程中产生的废气排放量较小，减少了对环境的污染。

相较于煤燃烧锅炉，燃气蒸汽锅炉减少了SO2、NOx、PM等对大气的污染物排放，符合国家环保要求，可有效保护环境。

3. 安全可靠：燃气蒸汽锅炉在设计中采用了多重安全保护措施，确保了设备的运行安全。

常见的安全保护装置包括压力控制器、水位报警器、燃烧器自锁系统等。

这些安全措施可以及时检测和响应潜在的故障，防止设备的过压、过热等危险情况，并确保运行过程的稳定性和安全性。

4. 控制灵活性强：燃气蒸汽锅炉采用先进的自动化控制系统，操作简便、控制灵活。

系统能够实时监测和调节锅炉的燃烧参数，如燃气量、风量、压力等，以适应不同工艺需要。

同时，可远程监控和操作，提高了运行的便捷性和灵活性，并减少人工干预的需求。

5. 体积小巧：燃气蒸汽锅炉相比其他类型的蒸汽锅炉具有较小的体积，占地面积相对较小，适用于空间有限的场所。

直流锅炉的发展和特点第一部分，直流锅炉的发展。

直流锅炉最早出现在本世纪20—30年代，相继在德国、瑞士、前苏联问世，即出现了三种炉型;1.本生型，蒸发受热面型式为多次垂直上升管屏。

2.苏尔寿型，蒸发受热面型式为多行程迂回管屏。

3.拉姆辛型，蒸发受热面型式为水平围绕管屏。

在50年代末60年代初，直流锅炉用得很不普遍，这主要是受到了两个限制：1.给水处理技术落后。

2.自动调节技术落后。

到了60年代，这两个技术有了很大提高，因此直流锅炉才普遍地发展起来。

在这期间，由于下述四个原因，使直流锅炉型式有了很大的变化：1.锅炉像大容量方向发展;2.模式水冷壁的采用;3.滑参数的应用;4.给水处理技术的发展。

现代直流锅炉蒸发受热面型式主要有三种：(1).一次垂直上升管屏;(2).炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏;(3).螺旋围绕上升管屏。

第二部分，直流锅炉的特点。

1.本质特点。

本质特点包括：(1).没有汽包;(2).工质一次通过，强迫流动;(3).受热面无固定界限。

2.蒸发受热面中的工质流动过程特点。

(1)受热不均对流过程影响。

(2).水动力特性呈多值性。

(3).有脉动现象，流量随时间作周期性波动。

直流锅炉消耗水泵压头大。

3.传热过程特点。

直流蒸汽锅炉是一次通过各受热面，第二类传热恶化现象一定要出现。

4.热化学过程特点。

直流锅炉没有汽包，给水带来的盐分除一部分被蒸汽带走外，其余全沉积在受热面上，因此直流锅炉要求给水品质高。

5.调节过程特点。

对于直流蒸汽锅炉，储热能力不大，当扰动发生时，自补偿能力不足，参数速度变化大。

所以当负荷发生变化时，必须同时调节给水量和燃煤量，以保持物质平衡和能量平衡，才能稳住汽压和汽温。

6.启动过程特点。

启动过程中，为减少直流蒸汽锅炉热量损失和工质损失，要装一个旁路系统。

由于直流蒸汽锅炉没有汽包，升温过程可以快一些，即直流锅炉启动速度快。

7.设计、制造安装特点。

适用于任何压力;2.蒸发受热面可任意布置;3.节省金属;4.制造方便。

什么是直流锅炉汽温的调节特点？一：直流锅炉汽温静态特性在直流炉中，汽温的调节是和汽包炉有很大的区别的，首先我们先来看看直流炉汽温的静态特性：由于直流锅炉各级受热面串联连接，水的加热与汽化、蒸汽的过热三个阶段的分解点在受热面中的位置不固定而随工况变化。

因此，直流锅炉汽温的静态特性不同与汽包锅炉。

对有再热器的直流锅炉，建立热平衡式：G(h gr—h gs)=BQ ar,netηgl式中 G ——给水流量，等于蒸汽流量，kg/s;h gr——主蒸汽焓，kj/kg;h gs——给水焓，kj/kg;B ——锅炉燃料量，kg/s;Q ar,net——燃料收到基低位发热量，kj/kg；ηgl ——锅炉热效率，%对上面公式分析如下：1)假设新工况的燃料发热量、锅炉热效率、给水焓都和原工况相同，而负荷不同。

则有以下几种情况：B'/G'=B/G,即新工况的燃料量和给水量比例和原工况相等（也就是说燃水比保持不变），则h´gr=h gr。

因此，在上述假定条件下，主蒸汽温度保持不变。

所以，直流锅炉负荷变化时，在锅炉燃料发热量、锅炉热效率、给水焓不变的条件下，保持适当的燃水比，主汽温度可保持稳定。

这也是直流锅炉运行特性与汽包锅炉的运行特性不同之一。

2)如果新工况的燃料发热量变大,则h´gr >h gr，主蒸汽温度增高；假如新工况锅炉热效率下降,则h´gr <h gr，主蒸汽温度下降；新工况给水焓下降,则h´gr <h gr，主汽温度下降。

对于有再热器的直流锅炉，不同工况下，锅炉辐射吸热量与对流吸热量的份额会发生改变。

因此，对于直流锅炉，为维持主蒸汽温度不变，不同负荷下的B/G（燃水比）比值应进行适当修正。

二：直流锅炉汽温的动态特性1、燃烧率扰动时的动态特性在其他调节不变、燃料量阶跃增加时，过热段加长，必然引起过热汽温升高。

但在过渡过程的初始阶段，经燃料量传输和燃烧迟延后，炉内燃烧中心的热负荷急剧增加，蒸发量与燃烧发热量近乎按比例变化，由于过热器管壁金属储热所起的延缓作用，所以过热汽温要经过一段迟延后彩逐渐上升。

汽包锅炉汽轮机主汽阀前的蒸汽压力成为（汽轮机的）新汽压力。

这是机组运行状态的重要参数。

当机组按地形方式运行时。

这个压力应该保持额定值，汽轮机负荷（进气量是用汽轮机内部调节阀（常简称调门）的开度来控制；当机组按滑压运行方式运行时，汽轮机调门开度保持不变，汽轮机负荷则随新蒸汽压力而变动，为了反映金属部件在锅炉动态过程中所起的作用，一种简化的办法是取用有效金属系数，并作为一个常数。

亦即假定部分金属的温度与工质的温度同步变化，而其余金属的温度保持不变，对锅炉的动态是完全不起作用的，但这个系数实际上是变化的，与很多因素有关，如工质对金属的放热系数、构件的厚度、导热系数和温度变化速度或被动频率等。

壁厚在4——8mm以下的管子放出90%的热量约在10s以内，这与蒸发区压力（或者饱和温度）变化的时间常数（约200s以上）相比要小的多。

当厚为45mm是，放出90%的热量约180s。

因此，对于水冷壁和汽水导管金属，取其有效金属系数为1是足够准确的。

而对于壁厚为100mm 左右的汽包，其有效金属系数大约为0.5或者更小些，对于大直径下降管和集箱等，可以取以上两者之间的数值。

由上表可知，在蒸发区的热惯性中，金属部分只占较小的份额，而水冷壁和汽水导管又占了蒸发区金属质量的大部分。

自然循环锅炉的水位标准线一般定在汽包中心线以下100mm左右，在运行中，通常把水位的变动限制在+-50mm范围。

汽包锅炉的主要优点：(1)由于汽包内储有大量的水，有较大的储热能力，能缓冲负荷变化时引起的汽压变化；（2）汽包炉由于有固定的水、汽和过热汽分界线，故负荷变化时引起过热汽温变化小；（3）由于汽包内具有蒸汽清洗装置，故对给水品质要求低。

汽包炉主要缺点：（1）金属耗量大；（2）对调节反应滞后；（3）只能用在临界压力以下的工作压力。

直流锅炉下图是直流锅炉在某一稳定工况下的简化模型。

在正常运行中，省煤器和过热器的工质分别为水和蒸汽，在水冷壁内则有前段的水、中段的汽水混合物以及后段的微过热蒸汽，当锅炉工况变动时，蒸发段的长度和位置都会发生变化，但一般不至于月初水冷壁的范围。

一．名词解释1.自然循环锅炉：蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉。

2.直流锅炉：给水靠给水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生蒸汽的锅炉。

3.强制循环锅炉：蒸发受热面内的工质，除了依靠水与汽水混合物的密度差以外，主要依靠锅水循环泵的压头进行循环的锅炉。

4.控制循环锅炉：在水冷壁上升管的入口处加装了节流圈的强制循环锅炉。

5.层燃炉：燃料在锅炉中的三种燃烧方式为层状燃烧、沸腾式燃烧、悬浮式燃烧。

层状燃烧就是将燃料置于固定或移动的炉排上，形成均匀的、有一定厚度的燃料层，空气从炉排底部通入，通过燃料层进行燃烧反应，采用层状燃烧的锅炉叫层燃炉。

6.流化床锅炉：流化床燃烧方式就是燃料颗粒在大于临界风速（由固定床转化为流化床的风速）的空气流速作用下，在流化床上呈流化状态的燃烧方式。

采用流化床燃烧方式的锅炉称为流化床锅炉。

7.煤粉炉：将煤磨制成煤粉，然后送入锅炉炉膛中燃烧，这种锅炉便是煤粉炉。

8.锅炉效率：锅炉效率是指锅炉有效利用热与单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比。

9.锅炉净效率：指扣除了锅炉机组运行时的自用能耗（热耗和电耗）以后的锅炉效率。

10.余热锅炉：指利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的余热及其可燃物质燃烧后产生的热量把水加热到一定工质的锅炉。

11.火管锅炉：火管锅炉就是燃料燃烧后产生的烟气在火筒或烟管中流过，对火筒或烟管外水、汽或汽水混合物加热。

火管锅炉又称锅壳式锅炉。

12.水管锅炉：所谓水管锅炉就是水、汽或汽水混合物在管内流动，而火焰或烟气在管外燃烧和流动的锅炉。

13.温室气体：温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。

它们的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气。

14.省煤器：是为了是给水在进入汽包先在尾部烟道吸收烟气热量，以降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃煤量，所以称为省煤器。

直流锅炉的特点1．直流锅炉的结构特点直流锅炉无汽包，工质一次通过各受热面，各受热面之间无固定的界限，随着锅炉负荷和工况的变动而变动。

直流锅炉的结构特点主要表现在蒸发受热面和汽水系统上。

直流锅炉的省煤器、过热器、再热器、空气预热器及燃烧器等与自然循环锅炉相似。

2．直流锅炉适用于压力等级较高的锅炉3．直流锅炉可采用布置自由的小直径蒸发管4．直流锅炉的给水品质要求高5．直流锅炉的自动控制系统要求高直流锅炉无汽包且蒸发受热面管径小，金属耗量小，使得直流锅炉的蓄热能力较低。

当负荷变化时，依靠自身炉水和金属蓄热或放热来减缓汽压波动的能力较低。

当负荷发生变化时，直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量，以保证物质平衡和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。

所以直流锅炉对燃料量和给水量的自动控制系统要求高。

6．直流锅炉的启停速度及变负荷速度快直流锅炉由于没有汽包，在启停过程及变负荷运行过程中的升、降温速度可快些，锅炉启停时间可大大缩短，锅炉变负荷速度提高。

三、直流锅炉的基本型式1．早期直流锅炉的型式直流锅炉的结构特点主要表现在蒸发受热面和汽水系统两方面上，根据蒸发受热面的结构不同，早期直流锅炉有三种基本型式，即水平围绕上升管圈式（拉姆辛）式、多次串联垂直上升管屏式（本生式）及回带管圈式（苏尔寿式）及。

（1）拉姆辛式拉姆辛式直流锅炉的蒸发受热面由多根并联的水平或微倾斜管子沿炉膛周界盘旋而上构成。

拉姆辛式直流锅炉在所有蒸发受热面管的进口处设有节流孔板，且此种锅炉无下降管和中间联箱，因此具有水动力较稳定、热偏差较小、金属耗量较少、疏水排气方便、适宜滑压运行等优点。

但由于各水冷壁管的结构不同，难以将其预先组合，且由于水冷壁管多方向膨胀，不能采用简便的敷管炉墙，因此具有现场组装工作量大、膨胀问题不易解决、支吊困难等缺点。

（2）本生式本生式直流锅炉的蒸发受热面由多组垂直布置的管屏构成，管屏又由几十根并联的上升管和两端的联箱组成，每个管屏宽1.2~2米，各管屏间用2~3根不受热的下降管连接，相互串联。

直流炉与汽包炉的异同分析直流炉与汽包炉最主要的区别在于：L直流炉没有汽包，工质一次通过蒸发部分，即循环倍率k=l;而我们三十万的控制循环汽包炉的循环倍率k在3~10之间。

2、直流炉在省煤器、蒸发部分和过热器之间没有固定不变的分界点，水在蒸发受热面中全部转变为蒸汽。

控制循环汽包炉因为有汽包的存在, 使得汽刨各省煤器、蒸发部分和过热器分割开，并使蒸发部分形成密闭的循环回路，三者相对独立。

3、沿工质整个行程的流动阻力，均由给水泵来克服。

由于这些根本差异，导致直流炉和汽包炉在运行调整方面诸多不同。

下面我试着结合几个具体问题对此进行分析：一、汽水膨胀1、原理分析对于汽水膨胀，可能存在两个认识误区：一个是认为汽水膨胀是炉水在加热过程中，温度上升，水的密度变小，比容增大，导致扩容膨胀；另一个误区是认为由于虚假水位引起。

其实汽包炉的汽水膨胀原因是：锅炉点火后，随着燃料量的增加，水冷壁内工质温度逐渐升高，直到某一点形成蒸发点，产生蒸汽。

由于汽水比容差异巨大，造成此处工质体积膨胀，局部压力升高，加速推动蒸发点以后的工质流动，短时间内将大量的水或汽水混合物挤出水冷壁，从而使水冷壁出口流量远大于入口流量。

这才是直流炉的汽水膨胀，是短暂而剧烈变化的过程，而水温变化引起的膨胀是长时间缓慢变化的。

也不同于虚假水位，虚假水位是由于压力波动，导致炉水饱和温度变化引起的。

2、影响因素影响汽水膨胀的主要因素有启动压力、给水温度、锅炉蓄水量、燃料投入量和吸热量分配。

3、危害(1 )、汽水膨胀可能导致分离储水箱满水，引起过热器进水或者锅炉MFT o 由于汽水膨胀过程短暂，只有几十秒钟，并且直流炉没有汽包这样大容量的储水器缓冲吸收，导致分离器储水箱水位急剧上升。

(2 )、汽水膨胀容易导致水冷壁各部分膨胀不均匀，挤压变形。

4、应对方法(1)、锅炉点火后燃料投入率应该平稳缓慢；(2 )、发生汽水膨胀时应该加强WDC阀、水位的监视。

WDC阀投入自动，加强排水。