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第一章：锅炉的工作原理锅炉的用途及工作原理锅炉是国民经济中重要的热能供应设备。
电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业, 以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能。
)锅炉是利用燃料燃烧释放出的热能或其他能量将工质( 中间载热体) 加热到一定参数的设备。
应用于加热水使之转变为蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,也称为蒸汽发生器; 应用于加热水使之提高温度转变为热水的锅炉, 称为热水锅炉；而应用于加热有机热载体的锅炉称为有机热载体锅炉。
从能源利用的角度看,锅炉是一种能源转换设备。
在锅炉中,一次能源( 燃料) 的化学贮藏能通过燃烧过程转化为燃烧产物( 烟气和灰渣) 所载有的热能,然后又通过传热过程将热量传递给中间载热体( 例如水和蒸汽), 依靠它将热量输送到用热设备中去。
这种传输热量的中间载热体属于二次能源,因为它的用途就是向用能设备提供能量。
当中间载热体用于在热机中进行热一功转换时, 就叫做“工质“。
如果中间载热体只是向热设备传输、提供热量以进行热利用,则通常被称为“热媒“。
锅炉按其用途可以分为电站锅炉、工业锅炉、船舶锅炉和机车锅炉等四类。
前两类又称为固定式锅炉,因为是安装在固定基础上而不可移动的。
后两类则称为移动式锅炉。
本书介绍的是固定式工业锅炉。
在锅炉中进行着三个主要过程:1) 燃料在炉内燃烧,其化学贮藏能以热能的形式释放出来,使火焰和燃烧产物( 烟气和灰渣) 具有高温。
2) 高温火焰和烟气通过“受热面“向工质( 热媒) 传递热量。
3) 工质(热媒) 被加热,其温度升高或者汽化为饱和蒸汽,或再进一步被加热成为过热蒸汽。
以上三个过程是互相关联并且同时进行的,实现着能量的转换和传递。
伴随着能量的转换和转移还进行着物质的流动和变化:(1) 工质,例如给水( 或回水〉进入锅炉,最后以蒸汽( 或热水) 的形式供出。
(2) 燃料,例如煤进入炉内燃烧,其可燃部分燃烧后连同原含水分转化为烟气,其原含灰分则残存为灰渣。
余热锅炉系统工作原理及技术特点中国锅炉网资讯栏目/news/5/§1概论一、简述在燃气轮机内做功后排出的燃气，仍具有比较高的温度，一般在540℃左右，利用这部分气体的热能，可以提高整个装置的热效率。
通常是利用此热量加热水，使水变成蒸汽。
蒸汽可以用来推动蒸汽轮机一发电机，也可用于生产过程的加热或供生活取暖用。
对于稠油的油田可以用蒸汽直接注入油井中，以提高采油量。
根据不同的蒸汽用途，要求有相应的蒸汽压力和蒸汽温度，也就需要不同参数的产汽设备。
利用燃气轮机排气的热量来产汽的设备，称为“热回收蒸汽发生器”，表明回收了排气的热量，用英文字母HRSG来表示。
我国习惯上称为“余热锅炉，本文也采用“余热锅炉”的名称，并把燃气轮机的排气简称为“烟气”。
“余热锅炉”通常是没有燃烧器的，如果需要高压高温的蒸汽，可以在“余热锅炉”内装一个附加燃烧器。
通过燃料的燃烧使整个烟气温度升高，能够产生高参数的蒸汽。
例如某余热锅炉不装燃烧器时，入口烟气温度为500℃，装设附加燃烧器后，可使入口烟气温度达到756℃。
蒸汽的压力可以从4MPa升到10MPa，蒸汽的温度可以从450℃升到510℃，蒸汽可以供高温高压汽轮机用，从而增加了电功率输出。
目前我国油田进口的余热锅炉的蒸汽参数有：4MPa配450℃及1.4MPa配195℃（饱和蒸汽）。
前者供给中压汽轮机来发电，后者可以供生产或供生活取暖用。
注：关于多种余热锅炉，余热锅炉利用燃气轮机排气的方式，补燃问题。
二、余热锅炉的组成（一）蒸汽的生产过程图19－1是一台余热锅炉的结构示意图，从图中可以看出产汽的过程。
图19－1强制循环余热锅炉（注意蒸发器为顺流布置，即管束流向自下而上，以免上下弯头处积汽。
）从燃气轮机出口的烟气，经烟道到余热锅炉入口，烟气自下而上流动，流经过热器、两组蒸发器和省煤器，最后排入烟囱。
排烟温度约为150－180℃，烟气温度从540℃降到排烟温度，所放出的热量用来使水变成蒸汽。
循环流化床锅炉的工作原理及锅炉特点一、循环流化床燃煤锅炉炉内工作原理循环流化床燃煤锅炉基于循环流态化的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为主要特征。
固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。
但与常规煤粉炉中发生的单纯悬浮燃烧过程相比，颞粒在循环流化床燃烧室内的浓度远大于煤粉炉，并且存在显著的揪粒成闭和床料的颗粒间混，颗粒与气体间的相对速度大，这一点显然与基于气力输送方式的煤粉悬浮燃烧过程完全不同。
循环流化床锅炉的燃烧与烟风流程示意见图6-1。
预热后的一次风(流化风)经风室由炉膛底部穿过布风板送入，使炉膛内的物料处于快速流化状态，燃料在充满整个炉膛的惰件床料中燃烧。
较细小的颗粒被气流夹带飞出炉膛，并由K灰分离装置分离收粜，通过分离器下的回料管与飞灰回送器(返料器)送W炉膛循坏燃烧;燃料在燃烧系统内完成燃烧和卨温烟气向X质的部分热M 传递过程。
烟气和未被分离器捕集的细颗粒排入图s-i拥环流化床锅炉炉内燃烧与烟风系统尾部烟逬，继续受热曲•进行对流换热，最后排出锅炉。
在这种燃烧方式下，燃烧室密相区的湿度水T受到燃煤过秆中的高温结液、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，一般维持在850℃左右，这一温度范围也恰与垃圾脱硫温度吻合。
由于循环流化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来低污染物排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。
二、循环流化床锅炉的工作过程图6-2为典型电站用循环流化床锅炉的工作系统，其基本工作过程如下:煤由煤场经抓斗和运煤皮带等传输设备被送入煤仓，然后由煤仓进入破碎机被破碎成粒径小于10mm 的煤粒后送入炉膛。
与此同时，用于燃烧脱硫的脱硫剂石灰石也由石灰石仓送入炉膛，参与煤粒燃烧反应。
此后，随烟气流出炉膛的大量颗粒在旋风分离器中与烟气分离。
分离出来的颗粒可以直接回到炉膛，也可经外置式换热器办进入炉膛参与燃烧过程。
由旋风分离器分离出来的烟气则被引入锅炉尾部烟道，对布置在尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器中的工质进行加热，从空气预热器出口流出的烟气经布袋除尘器除尘后，由引风机排入烟囱，排向大气。
第五章超临界锅炉工作原理及基本型式超临界锅炉的工作原理根据锅炉蒸发系统中汽水混合物流动工作原理进行分类，锅炉可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉三种。
若蒸发受热面内工质的流动是依靠下降管中水与上升管中汽水混合物之间的密度差所形成的压力差来推动，此种锅炉为自然循环锅炉；若蒸发受热面内工质的流动是依靠锅水循环泵压头和汽水密度差来推动，此种锅炉为强制循环锅炉；若工质一次性通过各受热面，此种锅炉为直流锅炉。
直流锅炉是由许多管子并联，然后再用联箱连接串联而成。
它可以适用于任何压力，通常用在工质压力≥16MPa的情况，且是超临界参数锅炉唯一可采用的炉型。
1.直流锅炉的工作原理直流锅炉依靠给水泵的压头将锅炉给水—次通过预热、蒸发、过热各受热面而变成过热蒸汽。
直流锅炉的工作原理如图5-1所示。
图5-1直流锅炉的工作原理示意图在直流锅炉蒸发受热面中，由于工质的流动不是依靠汽水密度差来推动，而是通过给水泵压头来实现，工质一次通过各受热面，蒸发量D等于给水量G，故可认为直流锅炉的循环倍率K＝G/D＝1。
直流锅炉没有汽包，在水的加热受热面和蒸发受热面间，及蒸发受热面和过热受热面间无固定的分界点，在工况变化时，各受热面长度会发生变化。
沿直流锅炉管子工质的状态和参数的变化情况示于图5-2：图5-2 直流锅炉管子工质的状态和参数的变化情况图5-2直流锅炉管子工质的状态和参数的变化阻力，工质的压力沿受热面长度不断降低；工质的焓值沿受热面长度不断增加；工质温度在预热段不断上升，而在蒸发段由于压力不断下降，工质温度不断降低，在过热段工质温度不断上升。
2.直流锅炉的特点2.1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，且各受热面之间无固定界限。
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。
2.2直流锅炉适用于压力等级较高的锅炉根据直流锅炉的工作原理，任何压力的锅炉在理论上都可采用直流锅炉。
鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型叫循环流化床锅炉，它与鼓泡床锅炉的较大的区别就在于炉内流化风速较高（一般为4～8m/s），且在炉膛出口加装了气固物料分离器。
那么该设备是如何工作的，又有什么特点呢?下边我们一起来了解一下吧。
一、工作原理煤由煤场经抓斗和运煤皮带等传输设备被送入煤仓，然后由煤仓进入破碎机被破碎成粒径小于10mm 的煤粒后送入炉膛。
与此同时，用于燃烧脱硫的脱硫剂石灰石也由石灰石仓送入炉膛，参与煤粒燃烧反应。
此后，随烟气流出炉膛的大量颗粒在旋风分离器中与烟气分离。
分离出来的顆粒可以直接回到炉膛，也可经外置式换热器办进入炉膛参与燃烧过程。
由旋风分离器分离出来的烟气则被引入锅炉尾部烟道，对布置在尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器中的工质进行加热，从空气预热器出口流出的烟气经布袋除尘器除尘后，由引风机排入烟囱，排向大气。
二、优点1、燃料适应性广在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的1～3%，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣等。
因此，加到床中的新鲜煤颗粒相当于被一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。
2、燃烧效率高循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，通常在95～99%范围内，可与煤粉锅炉相媲美。
循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点：气固混合良好；燃烧速率高，其次是飞灰的再循环燃烧。
3、氮氧化物(NOX)排放低氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。
运行经验表明，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50～150ppm或40～120mg/MJ。
循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOX ；二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX ，并使部分已生成的NOX得到还原。
4、高效脱硫由于飞灰的循环燃烧过程，床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用；另外，已发生脱硫反应部分，生成了硫酸钙的大粒子，在循环燃烧过程中发生碰撞破裂，使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。
循环流化床锅炉的工作原理及其特点一、工作原理1液态化过程流态化是固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的一种状态固体颗粒、流体以及完成化介质为气体，固体颗粒以及煤燃烧后的灰渣（床料）被流化，称为气固流态化。
流化床锅炉与其他类型燃烧锅炉的根本区别在于燃料处于流态化运动状态，并在流态化过程中进行燃烧。
当气体通过颗粒床层时，该床层随着气流速度的变化会呈现不同的流动状态。
随着气体流速的增加，固体颗粒呈现出固定床、起始流化态、鼓泡流化态、节涌、湍流流化态及气力输送等状态。
2宽筛分颗粒流态化时的流体动力特性（1）在任意高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量。
（2）无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状。
（3）床内固体颗粒可以向流体一样从底部或者侧面的孔口中排出。
（4）密度高于床层表观密度（如果把颗粒间的空间体积也看做颗粒体积的一部分，这时单位体积的燃料质量就称为表观密度）的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上。
（5）床内颗粒混合良好，因此当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。
3循环流化床锅炉的工作过程在燃煤循环流化床锅炉的燃烧系统中，燃料煤首先被加工成一定粒度范围内的宽筛分煤，然后由给料机经给煤口送入循环流化床密相区进行燃烧，其中许多细颗粒物料将将进入稀相区继续燃烧，并有部分随烟气飞出炉膛。
飞出炉膛的大部分细颗粒由固体物料分离器分离后经过返料器送回炉膛，在参与燃烧。
燃烧过程中产生的大量高温烟气，流经过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面，进入除尘器进行除尘，最后由引风机排至烟囱进入大气。
循环流化床锅炉燃烧在整个炉膛内进行，而且炉膛内具有更高的颗粒浓度，高浓度的颗粒通过床层、炉膛、分离器和返料装置，再返回炉膛，进行多次循环颗粒在循环过程中进行燃烧和传热。
锅炉给水首先进入省煤器，然后进入汽包，后经过下降管进入水冷壁。
燃料燃烧所产生的热量在炉膛内通过辐射和对流等换热形式由水冷壁吸收，用以加热给水生成汽水混合物。
