关键知识点七：锅炉

　　一、锅炉的分类

　　锅炉是利用燃料燃烧释放的热能或其他热能，将工质加热到一定参数（温度和压力）的设备。

　　锅炉按其用途不同，通常可以分为动力锅炉和工业锅炉两大类。动力锅炉是用于发电和提供动力的锅炉，如电站锅炉。动力锅炉的蒸汽压力和温度都比较高，如电站锅炉蒸汽压力大于等于3.9MPa，过热蒸汽温度大于等于450℃。用于为工农业生产、采暖及居民生活提供蒸汽或热水的锅炉称为工业锅炉，又称供热锅炉，其工质出口压力一般不超过2.5MPa.

　　工业锅炉，按输出工质不同，可分为蒸汽锅炉、热水锅炉和导热油锅炉；按燃料和能源不同，可分为燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉和余热锅炉；燃煤锅炉按燃烧方式不同，又可以分为层燃炉、悬燃炉、沸腾炉和流化床炉；按锅炉本体结构不同，可分为火管锅炉和水管锅炉；按锅筒放置方式不同，可分为立式或卧式锅炉；按其出厂型式不同，又可分为整装（快装）锅炉、组装锅炉和散装锅炉。

　　二、锅炉设备组成

　　锅炉设备包括锅炉本体及辅助设备两部分。

　　（一）锅炉本体

　　锅炉本体主要是由“锅”与“炉”两大部分组成。“锅”是指容纳锅水和蒸汽的受压部件，包括锅筒（又称汽包）、对流管束、水冷壁、集箱（联箱）、蒸汽过热器、省煤器和管道组成的封闭汽水系统，其任务是吸收燃料燃烧释放出的热能，将水加热成为规定温度和压力的热水或蒸汽。

　　“炉”是指锅炉中使燃料进行燃烧产生高温烟气的场所，是包括煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等组成的燃烧设备。其任务是使燃料不断良好地燃烧，放出热量。“锅”与“炉”一个吸热，一个放热，是密切联系着的一个整体设备。

　　此外，为了保证锅炉正常工作、安全运行，还必须设置一些附件和仪表，如安全阀、压力表、温度表、水位警报器、排污阀、吹灰器等，还有构成锅炉围护结构的炉墙，以及支撑结构的钢架。

　　（二）锅炉辅助设备

　　锅炉辅助设备是保证锅炉安全、经济和连续运行必不可少的组成部分，主要包括运煤除灰、通风、水、汽等设备以及一些控制装置。它们分别组成锅炉房的运煤除灰系统，通风系统，水、汽系统和仪表控制系统。

　　（1）运煤、除灰系统。其作用是连续供给锅炉燃烧所需的燃料，及时排走灰渣。通常煤由煤场运来，经碎煤机破碎后，用皮带输送机送入锅炉前部的煤仓，再经其下部的溜煤管进入炉前煤斗中，依靠自重落入炉排上；煤燃尽后生成的灰渣则由灰渣斗落到刮板除渣机中，由除渣机将灰渣输送到室外灰渣场。

　　（2）通风系统。其作用是供给锅炉燃料燃烧所需要的空气，排走燃料燃烧所产生的烟气。空气经送风机增压后，先送人预热器，预热后的热风经风道送到炉排下的风室中，热风穿过炉排缝隙进入燃烧层，供煤燃烧之用。

　　（3）水、汽系统。其作用是不断向锅炉供给符合质量要求的水，将蒸汽或热水分别送到各个热用户。为了保证锅炉要求的给水质量，通常要设水处理设备（包括软化、除氧）

　　（4）仪表控制系统。为了使锅炉安全、经济地运行，除了锅炉本体上装有的仪表外，锅炉房内还装设各种仪表和控制设备，如蒸汽流量计、温度计、压力表、风压计、水位表以及各种自动控制设备。

　　锅炉的工作包括三个同时进行着的过程：即燃料的燃烧过程、高温烟气向水或蒸汽的传热过程，以及蒸汽的产生过程。其中任何一个过程进行得正常与否，都会影响锅炉运行的安全性和经济性。 [NextPage]

　　三、锅炉的主要性能指标

　　为了表明锅炉的构造、容量、参数和运行的经济性等特点，通常用下述指标来表示锅炉的基本特性。

　　（一）蒸发量

　　蒸汽锅炉每小时生产的额定蒸汽量称为蒸发量，单位是t/h.蒸汽锅炉用额定蒸发量表明其容量的大小，即在设计参数和保证一定效率下锅炉的最大连续蒸发量，也称锅炉的额定出力或铭牌蒸发量。工业锅炉的蒸发量一般为0.1～65t/h.

　　对于热水锅炉则用额定热功率来表明其容量的大小，单位是MW.

　　（二）压力和温度

　　蒸汽锅炉出汽口处的蒸汽额定压力，或热水锅炉出水口处热水的额定压力称为锅炉的额定工作压力，又称最高工作压力，单位是MPa.

　　对于生产饱和蒸汽的锅炉，只需标明蒸汽压力。对于生产过热蒸汽的锅炉，必须标明蒸汽过热器出口处的蒸汽温度，即过热蒸汽温度，单位是℃。

　　对于热水锅炉，则有额定出口的热水温度和额定进口的回水温度之分。与额定热功率、额定热水温度及额定回水温度相对应的通过热水锅炉的水流量称为额定循环水量，单位是t/h.

　　（三）受热面蒸发率和受热面发热率

　　锅炉受热面是指锅内的汽水等介质与烟气进行热交换的受压部件的传热面积，一般用烟气侧的金属表面积来计算受热面积，单位为㎡.

　　每平方米受热面每小时所产生的蒸汽量，称为锅炉受热面蒸发率，单位是kg/（㎡·h）

　　热水锅炉每小时每平方米受热面所产生的热量称为受热面的发热率，单位是kJ/（㎡·h）

　　锅炉受热面蒸发率或发热率是反映锅炉工作强度的指标，其数值越大，表示传热效果越好，锅炉所耗金属量越少。

　　一般工业锅炉的受热面蒸发率小于40kg/（㎡·h）；热水锅炉的受热面发热率小于83700kJ/（㎡·h）

　　（四）锅炉热效率

　　锅炉热效率是指锅炉有效利用热量与单位时间内锅炉的输入热量的百分比，也称为锅炉效率，用符号η表示。它是表明锅炉热经济性的指标，一般工业燃煤锅炉热效率在60%-82%左右。

　　有时为了概略地衡量蒸汽锅炉的热经济性，还常用煤水比或煤汽比来表示，即锅炉在单位时间内的耗煤量和该段时间内产汽量之比。煤水比的大小与锅炉型式、煤质及运行管理质量等因素有关。工业锅炉的煤水比一般为l：6～1：7.5. [NextPage]

　　四、锅炉的规格与型号

　　每台锅炉都用一个规定型号来表示，我国工业锅炉产品型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连，表示方法如下：

　　型号的第一部分分为三段：第一段用两个汉语拼音字母表示锅炉本体型式，型式代号见表5.2.1；第二段用一个汉语拼音字母表示锅炉的燃烧方式（废热锅炉无燃烧方式代号），第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉的额定蒸发量（t/h）或热水锅炉的额定热功率（MW），废热锅炉则以受热面（㎡）表示。

　　型号的第二部分表示介质参数，共分两段，中间用斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定蒸汽压力或允许工作压力（MPa）；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽温度或热水锅炉的出水温度/进水温度。对生产饱和蒸汽的锅炉，则无斜线和第二段。

　　型号的第三部分表示燃料种类。以汉语拼音字母表示燃料种类，同时以罗马数字代表燃料品种分类与其并列，见表5.2.3.如同时使用几种燃料，主要燃料代号放在前面。

　　燃料品种分类代号

　　燃料种类 代号 燃料种类 代号 燃料种类 代号

　　1类劣质煤 LI Ⅲ类烟煤 AIII 柴油 YC

　　Ⅱ类劣质煤 LⅡ 褐煤 H 重油 YZ

　　1类无烟煤 WI 贫煤 P 液化石油气 QY

　　Ⅱ类无烟煤 WII 型煤 X 天然气 QT

　　Ⅲ类无烟煤 WIII 木柴 M 焦炉煤气 OJ

　　1类烟煤 AI 稻壳 D 油页岩 YM

　　Ⅱ类烟煤 AII 甘蔗渣 G 其他燃料 T

　　例如，型号为SHLl0-1.25/350-AIl型的锅炉，表示为：双锅筒横置式锅炉，采用链条炉排，蒸发量为10t/h，额定工作压力为1.25MPa，出口过热蒸汽温度为350℃，燃用Ⅱ类烟煤。

　　又如型号为DZW1.4-0.7/95/70-AIl型的锅炉，表示为：单锅筒纵置式，往复推动炉排炉，额定热功率为1.4MW，允许工作压力为0.7MPa，出水温度为95℃，进水温度为70℃，燃用Ⅱ类烟煤的热水锅炉。

　　五、锅炉本体安装

　　锅炉按结构装置可分为火管锅炉和水管锅炉。

　　水管锅炉是在锅筒的外面设置了很多根管子（称为受热面），通常这些管子的上端与锅筒相连，下端与集箱（或下锅筒）相连。水管锅炉的型式较多，构造也有差异，按锅筒的数目和锅筒的放置形式，可分为单纵锅筒水管锅炉、单横锅筒水管锅炉、双纵锅筒水管锅炉和双横锅筒水管锅炉等，现以双横锅筒水管锅炉的安装为例。

　　双横锅筒水管锅炉属于散装锅炉，安装比较复杂，其安装主要程序为：锅炉钢架，上下锅筒，胀管，附属设备安装，水压试验，筑炉、烘炉、煮炉，定压和试运行等。

　　（一）锅炉钢架安装

　　（二）锅筒安装

　　（三）受热面管子（对流管束）的安装

　　（四）省煤器安装

　　省煤器通常由支承架、带法兰的铸铁翼片管、铸铁弯头或蛇形管等组成，安装在锅炉尾部烟管中，水进入省煤器后，经与高温烟气换热使水温提高。

　　省煤器在组合前应认真做好检查工作，先核对支架，再检查省煤器。铸铁省煤器安装前，应逐根（或组）进行水压试验，可避免锅炉水压试验时发生泄漏而拆装换管的麻烦。

　　每根铸铁省煤器管上破损的翼片数不应大于总翼片数的5%，整个省煤器中有破损翼片的根数不应大于总根数的10%；管及弯头的密封面应无径向沟槽、裂纹、歪斜坑凹及其他缺陷。对蛇形管，与联箱管接头对口前，应仔细检查联箱内部，清除杂物；对蛇形管应逐根进行通球检查，保证畅通无阻。通球检查时所用的压缩空气压力不低于0.6MPa，通球直径为管内径的75%.省煤器安装时，严格注意管排侧面、管端与护墙之问的间隙，应符合图纸规定，以保证自由膨胀。

　　（五）空气预热器安装

　　空气预热器分为板式、管式和回转式三种结构形式，常采用的是钢管式和回转式预热器。空气经过预热器变成热风进入燃烧室，既能改变燃烧条件，又能充分利用排烟的余热。该装置安装前，应对管箱进行外表质量检查，对损伤的管子应修复；预热器上方无膨胀节时，应留出适当的膨胀间隙；如有膨胀节时，则应连接良好，不得有变形和泄漏现象。

　　（六）过热器安装

　　过热器是将锅筒内产生的饱和水蒸气再一次进行加热，使之成为过热蒸汽的设备。饱和蒸汽又称湿蒸汽，经过热器加热后变成干蒸汽。

　　过热器是由进、出口联箱及许多蛇形管组装而成的。按照传热方式的不同，过热器可分为低温对流过热器、屏式过热器和高温辐射过热器。对流过热器大都垂直悬挂于锅炉尾部；辐射过热器多半装于锅炉的炉顶部或包覆于炉墙内壁上。过热器是将饱和蒸汽加热到一定温度的表面式换热器，对于大容量锅炉的过热器都布置在烟温较高的区域内，其蒸汽温度和管壁热负荷都很高，所以，过热器的材料大多采用一些含有铬、钼、钒等元素，具有良好高温强度性能的耐热合金钢制造。

　　过热器安装时，先将过热器联箱和减温器上位。吊装组合件时，其次序是先一级后二级，每级由里向外、逐排上位、逐排焊接。焊接质量要好，防止漏烟。安装膨胀节时，注意膨胀方向不要装错，密封装置不要漏掉。

　　（七）炉排安装[NextPage]

　　（八）锅炉安全附件的安装

　　锅炉安全附件主要指的是压力表、水位计和安全阀。

　　1.压力表安装

　　锅炉上常用的压力表为弹簧式压力表，安装时应注意以下几点：

　　（1）新装的压力表必须经过计量部门检验，铅封不允许损坏，压力表不许超过检验使用年限。

　　（2）压力测点应选择在管线的直线段上，即介质流束稳定的地方，取压装置端部不应伸入管道内壁。

　　（3）当锅炉工作压力低于2.5MPa表压时，压力表精度不应低于1.5级。压力表盘直径不得小于lOOmm，表盘刻度极限值应为工作压力的1.5～3.0倍（最好为2倍），刻度盘上应标有表示工作压力的红线。

　　（4）当压力表所测介质温度大于60℃时，二次门前应装U型或环型管，以积存冷凝水，避免蒸汽直接接触弹簧弯管，而使弹簧管过热。

　　（5）在压力表和存水弯管之间，要装旋塞或三通旋塞，以便吹洗、检验压力表。

　　2.水位计安装

　　汽包水位高低直接关系到锅炉的安全运行。锅炉上必须安装两个彼此独立的水位计，以保证正确地指示锅炉水位的高低。中、低压工业锅炉常用平板玻璃水位计和电接点水位计，小型锅炉常用玻璃管式水位计。水位计上装有三个管路阀，即蒸汽通路阀、水通路阀和放水冲洗阀。水位计安装时应注意以下几点：

　　（1）蒸发量大于0.2t/h的锅炉，应安装两个彼此独立的水位计，以便能校核锅炉内的水位。

　　（2）水位计要垂直安装；连通管路的布置应能使该管路中的空气排尽；整个管路应密封良好；汽连通管不应保温。

　　（3）水连通管与汽连通管要尽量水平布置，其内径不得小于l8mm，连接管的长度要小于500mm，以保证水位计灵敏准确。

　　（4）放水旋塞下方应装有接地面的水管，并引到安全地点，旋塞的内径以及玻璃管的内径都不得小于8mm.

　　（5）水位计与汽包之间的汽、水连接管上不能安装阀门，更不得装设球形阀。如装有阀门，在运行时应将阀门全开，并予以铅封。

　　3.安全阀安装

　　锅炉内气体压力达到安全阀开启压力时，安全阀自动打开，排出汽包中的一部分蒸汽，使压力下降，避免过压造成事故。中、低压锅炉常用的安全阀主要有弹簧式和杠杆式两种。

　　蒸发量大于0.5t/h的锅炉，至少应装设两个安全阀（不包括省煤器上的安全阀）。

　　安全阀必须垂直安装，安全阀的阀座内径应大于25mm）几个安全阀共同装设在一根与汽包相连的短管上时，短管通路截面积应大于所有几个安全阀门面积总和的1.25倍。

　　同样，排气管的截面积亦至少为安全阀总截面积的1.25倍。

　　4.锅炉水压试验

　　锅炉的汽、水压力系统及其附属设备安装完毕后，必须进行水压试验。

　　锅炉水压试验的范围包括锅筒、联箱、对流管束、水冷壁管、过热器、锅炉本体范围内管道及阀门等。安全阀应单独做水压试验。

　　（1）准备工作。将上下锅筒内清理干净；对升降管水冷壁管进行通球试验；封闭人孔、手孔；拆下安全阀并以盲板堵住。每台锅炉装压力表两块；打开锅炉上的主汽阀（此时该阀代替排气阀）；关闭排污阀；将锅炉、手压泵以管道与水源连接。

　　（2）试验压力。

　　（3）试验介质。

　　（4）试验过程。 [NextPage]

　　（九）炉墙的砌筑

　　（十）烘炉

　　烘炉的目的是为了将炉墙中的水分慢慢烘干，以防锅炉投入运行时，由于炉膛内火焰温度高，使炉墙内的水分急剧蒸发而产生裂纹。

　　（十一）煮炉

　　煮炉，就是将选定的药品先调成一定浓度的水溶液，而后注入锅炉内进行加热。其目的是为了除掉锅炉中的油污和铁锈等。

　　（1）煮炉用药。

　　2.无磷酸三钠时，可用碳酸钠代替，用量为磷酸三钠的1.5倍；

　　3.单独使用碳酸钠煮炉时，每立方米水中加6kg碳酸钠。

　　（十二）定压及蒸汽严密性试验

　　关键知识点八：水灭火系统

　　火的形成必须具备可燃物、氧气及热源三大要素，要使燃烧过程持续进行，三者缺一不可。因此，灭火或控制火势就必须至少消除这三者其中的任何一个要素。

　　通常将火灾划分为以下四大类：

　　A类火灾：木材、布类、纸类、橡胶和塑胶等普通可燃物的火灾；

　　B类火灾：可燃性液体或气体的火灾；

　　C类火灾：电气设备的火灾；

　　D类火灾：钾、钠、镁等可燃性金属或其他活性金属的火灾。

　　对于各类火灾，根据构筑物的性质、功能及燃烧物特性，可以使用水、泡沫、干粉、气体（二氧化碳等）等作为灭火剂来扑灭火灾。

　　—— 水灭火系统

　　（一）消火栓灭火系统

　　1.室内消火栓给水系统的分类（消防用水的总原则是要求用水量足够多和压力足够大）

　　室内消火栓给水系统是由消防给水管网，设有消火栓、水带、水枪的消火栓箱柜，消防水池、消防水箱，增压设备等组成的固定式灭火系统。根据目前我国广泛使用的建筑消防登高器材的性能及消防车供水能力，对高、低层建筑的室内消防给水系统有不同的要求。9层及9层以下的住宅建筑（包括底层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度不超过24m的其他民用建筑、厂房、库房和单层公共建筑为低层建筑。低层建筑利用室外消防车从室外水源取水，直接扑灭室内火灾。

　　对于10层及10层以上的建筑、建筑高度为24m以上的其他民用和工业建筑为高层建筑。高层建筑的高度超过了室外消防车的有效灭火高度。无法利用消防车直接扑救高层建筑上部的火灾，所以高层建筑发生火灾时，必须以“自救”为主。高层建筑室内消火栓给水系统是扑救高层建筑室内火灾的主要灭火设备之一。

　　根据室外消防给水系统提供的水量、水压及建筑物的高度、层数，室内消火栓给水系统的给水方式有以下几种：

　　（1）无水泵和水箱的室内消火栓给水系统。室外给水管网的水量、水压在任何时候均能满足室内最高、最远处消火栓的设计流量、压力要求。这种方式为独立的消火栓给水系统。

　　（2）仅设水箱的室内消火栓给水系统。该系统适用于室外给水管网的流量能满足生活、生产、消防的用水量，但室外管网压力在1d中变化幅度较大，即当生活、生产、消防的用水量达到最大时，室外管网的压力不能保证室内最高、最远处消火栓的用水要求；而当生活、生产用水量较小时，室外给水管网的压力较大，能向高位水箱补水满足lOmin的扑救初期火灾消防用水量的要求。

　　（3）设消防水泵和水箱的室内消火栓给水系统。适用于室外管网的水量和水压经常不能满足室内消火栓给水系统的初期火灾所需水量和水压的情况。水箱储存lOmin室内消防用水量，消防水泵的扬程按室内最不利点消火栓灭火设备的水压计算。

　　（4）区域集中的室内高压消火栓给水系统及室内临时高压消火栓给水系统。区域集中是指某个区域内数幢建筑共用一套消防水池和消防水泵设备，各幢建筑内的消防管网由区域集中消防水泵房出水管引入并自成环状布置。消防管网内经常保持能够满足灭火用水所需的压力和流量，扑救火灾时不需要启动消防水泵可直接使用灭火设备进行灭火，这种系统称为高压消防给水系统。消防管网平时水压和流量不满足灭火需要，起火时启动消防水泵使管网内的压力和流量达到灭火要求，这种系统称为临时高压消防给水系统。

　　（5）分区给水的室内消火栓给水系统。当建筑物的高度超过50m或消火栓处的静水压力超过0.8MPa时，考虑麻质水龙带和普通钢管的耐压强度，应采用分区供水的室内消火栓给水系统，即各区组成各自的消防给水系统。分区方式有并联分区和串联分区两种。

　　并联分区的消防水泵集中于底层，管理方便，系统独立设置，互相不干扰；但在高区的消防水泵扬程较大，其管网的承压也较高。串联分区消防泵设置于各区，水泵的压力相近，无需高压泵及耐高压管；但管理分散，上区供水受下区限制，高区发生火灾时，下面各区水泵联动逐区向上供水，供水安全性差。

　　2.室内消火栓给水系统主要设备

　　（1）室内消火栓箱。是指安装在建筑物内的消防给水管路上，由箱体、室内消火栓、水带、水枪及电气设备等消防器材组成。

　　（2）消防水泵结合器。当室内消防用水量不能满足消防要求时，消防车可通过水泵接合器向室内管网供水灭火。因此，在超过4层的厂房和库房、高层工业建筑、设有消防管网的住宅及超过5层的其他民用建筑内均应设置水泵接合器。高层建筑的消防给水按竖向分区供水时，应在消防车供水压力范围内（一般不大于980kPa）设置水泵接合器。

　　水泵接合器宜采用地上式或侧墙式；当采用地下式水泵接合器时，应有明显的指示标志。

　　水泵接合器的数量应按室内消防用水量计算确定，选用每个水泵接合器的流量为10～15L/s，与消防汽车正常运转且能发挥较大效能时的流量相一致。

　　3.室内消火栓系统安装

　　（1）管道的布置要求。

　　（2）消防水箱、水池及水泵的设置要求

　　1）消防水箱。

　　①设置常高压给水系统的建筑物，如能保证最不利点消火栓和自动喷水灭火系统的水量和水压时，可不设消防水箱。设置临时高压给水系统的建筑物，应设消防水箱或气压罐、水塔。

　　②高层建筑采用高压给水系统时，可不设高位消防水箱；采用临时高压给水系统时，应设高位消防水箱，水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建筑高度不超过100m时，最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa；当建筑高度超过100m时，不应低于0.15MPa.不能满足要求时，应设增压设施。

　　③消防水箱应储存10min的消防用水量，与其他用水合并时，应有消防用水不作他用的技术措施。除串联消防给水系统外，发生火灾后由消防泵供给的水不应进入消防水箱。

　　2）消防水池。

　　①非高层建筑当生产、生活用水量达到最大，此时市政给水管道、进水管或天然水源不能满足室内外消防用水量时，应设置消防水池；或市政给水管道为枝状或只有1条进水管，且消防用水量之和超过25L/s时，应设置消防水池。

　　②高层建筑当市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量时，应设置消防水池；市政给水管道为枝状或只有1条进水管（二类居住建筑除外）时，应设置消防水池。

　　3）水泵及配管。

　　①一组消防水泵的吸水管不应少于2条；当其中1条损坏时，其余的吸水管应仍能通过全部用水量。消防水泵应采用自灌式吸水，其吸水管上应设阀门。

　　②高压和临时高压消防给水系统，其每台工作消防水泵应有独立的吸水管。

　　（3）管道的连接方式。

　　1）室内消火栓给水管道，管径不大于100mm时，宜用热镀锌钢管或热镀锌无缝钢管，管道连接宜采用螺纹连接、卡箍（沟槽式）管接头或法兰连接；管径大于100mm时，采用焊接钢管或无缝钢管，管道连接宜采用焊接或法兰连接。

　　2）消火栓系统的无缝钢管采用法兰连接，在保证镀锌加工尺寸要求的前提下，其管配件及短管连接采用焊接连接。