锅炉和节能

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第1041页（3270字）

锅炉通常是按压力等级来分类的。其中，25公斤力／厘米²以下称低压锅炉；25～60公斤力／厘米²称中压锅炉；60公斤力／厘米²以上为高压锅炉。国家规定，凡压力在25公斤力／厘米以下的任何蒸汽量的锅炉，都称之为工业锅炉。除此之外，还可按锅炉的容量、结构、汽水循环和装用型式等进行分类。如容量大于225吨／时蒸发量的叫大型锅炉，小于20吨／时蒸发量的称小型锅炉。了解锅炉的分类以及结构和性能特点，可以合理选用锅炉，经济地运行锅炉，达到有效利用燃料的目的了解锅炉辅助设备的结构、性能和特点，合理选择辅机，对于锅炉的安全运行、节约能源亦有重要意义。为此，下面将介绍工矿企业常用的几种工业锅炉的结构和性能。

1．立式锅炉。这是指锅壳中心线与地面垂直的锅炉。立式锅炉大部分是火管锅炉，只有少数型式兼有水管。常见的立式锅炉有立式多横火管锅炉。旧式(考克兰)的这种锅炉，结构相当简单(壳筒式锅炉、固定炉排、人工添煤)、粗糙。但现代立式(壳筒式)火管锅炉的效率相当高(与旧式相比)，能实现广泛的自动控制，而且成本也较相同出力的水管锅炉低，所以仍能得到广泛的采用。这种锅炉的工作压力一般不超过8公斤力／厘米²，蒸发量一般在200～1000公斤／时。它具有烟气流程加长，传热较好，存汽量大，较能适应负荷瞬间变化，整个结构紧凑，内部检查和清除水垢方便等优点。但对于热效率低于60%的这类锅炉均要改造或淘汰。对落后的人工操作改用明火反烧的半机械化操作方式，能提高热效率5～8%，节煤7～12%。

2．卧式锅炉。按这种锅炉的结构，可分为卧式双火筒锅炉(即兰开夏)、卧式单火筒锅炉(即康尼许)和卧式外燃回火管锅炉。它们的容量较立式锅炉大(般在1～3吨／时蒸发量左右)，工作压力为8公斤力／厘米²，可用于用汽、用水条件不高的场合。

3．卧式快装锅炉。这是属于大筒、火管——水管组合锅炉，可分为内燃锅炉和外燃锅炉两类。卧式快装锅炉通常装有机械通风设备。为了提高锅炉热效率，尾部还装有铸铁省煤器。其小型锅炉的工作压力在13公斤力／厘米²以下，蒸发量为0．5～4吨／时。这种锅炉的热效率较高，结构紧凑，体积小，无大量的砌砖工作量，对地基的要求不高，且安装简便，便于移运，投资也省。但其缺点是，火管两端与平板封头连接处对热胀冷缩的适应性差，容易漏，火管容易结灰，不便检修。

4．水管锅炉。这种锅炉比火管锅炉的效率高，而且清垢、除灰等工作比较方便，尤其是可以加大单台锅炉蒸发量和提高蒸汽压力，这对火管锅炉则是无能为力的。水管锅炉可分为电站锅炉和工业锅炉两大类。常见的水管锅炉有单横锅简直水管锅炉(拨拍克横锅筒分集箱直水管锅炉)和弯水管锅炉。单横锅筒直水管锅炉的优点是运行管理、清洗和检修都较方便，而缺点是水循环较差。弯水管锅炉有双锅筒弯水管锅炉(HH型)、双纵锅筒水管锅炉和双横锅筒链条炉排水管锅炉(SHL型)等几种。其中，HH型锅炉的工作压力一般是13公斤力／厘米²，蒸发量有2、4、6．5吨／时三种规格。它具有结构简单、金属耗量少和便于运输等优点。而缺点是容易造成缺水和汽水共腾。双纵锅筒水管锅炉有6．5吨／时或10吨／时两种规格，其优点是结构紧凑和传热效果较好。但缺点是炉膛低，飞灰中可燃物多和对水质要求较高。SHL型锅炉的容量有6．5、10、20吨／时三种规格，压力与前两种相同。它的优点是结构紧凑和运行稳定，缺点则是炉排金属耗量大。

5．热水锅炉。这是近年发展起来的一种节能型工业锅炉。国务院第四号节能指令已明确规定，凡蒸汽采暖都要改为热水采暖。热水采暖可比蒸汽采暖节能20～30%。

6．废热锅炉。这是利用工业余热的综合利用锅炉。

例如，SHL10－13／350－A就是表示双锅筒横置式链条炉排，其蒸发量为10吨／时，压力为13公斤力／厘米²，过热蒸汽温度为350℃，燃用烟煤，按第一次设计型式制造锅炉；SZL4－13－W则表示双锅筒纵置式链条炉排，其蒸发量为4吨／时，压力为13公斤力／厘米²，饱和温度、燃用无烟煤，按第一次设计型式制造的锅炉。

为了提高锅炉热效率，而节约能源，就需要减少热损失。工业锅炉的热损失有：①排烟热损失(一般为10%，小型锅炉可达20～30%)。每降低排烟温度12～15℃可减少热损1%左右。②气体不完全燃烧热损失(一般占4%以下)。③固体不完全燃烧损失。它与煤质、燃烧方式、炉膛结构和运行情况有关(采用炉排的工业锅炉一般在10～20%左右)。④散热损失。它与锅炉外表面的面积和温度以及炉墙结构、锅炉和管道的保温、周围空气温度等有关(一般在3%以下)。⑤灰渣物理热损失。这项损夫一般较小，可以不计，仅当灰渣含量较大且排渣温度又高时才予以考虑。提高锅炉效率的一般措施是改造燃烧方式，将手工改为机械化，使供煤、送风和出渣连续化；汽、水、空气控制自动化和容量更新为大型化；对兰开夏、考克兰、康尼许等老式小锅炉限期淘汰；对采暖锅炉要以水代汽，以分散改集中；同时要建立对汽、水的流量参数、燃煤量、煤发热值、燃烧工况等进行日常、连续的监制、计量、记录，并计算其运行效率、供汽煤耗和供汽综合能耗。

此外，对锅炉、电炉、窑炉和热力管道等采用绝热保温措施的节能效果也很显着。绝热保温材料的种类很多(主要性能参数可由有关样本、资料查得)，使用量大而面广的有陶瓷纤维和高温可塑耐火材料等。陶瓷纤维包括硅酸铝质纤维、硅质纤维、钛酸钾纤维、氧化钴质纤维、硼质纤维、结晶质高铝纤维等。它的使用温度一般为1000～1300℃，短时间使用可达1500～1600℃，具有导热率低、重量轻、抗热震性好等特点。用陶瓷纤维砌筑工业炉，可降低能耗20～30%，甚至在50%以上，而且炉壁厚度可减少二分之一，节省金属结构20%以上，使重量减轻五分之一。由于陶瓷纤维的抗热震性良好，克服了耐火砖脆性的缺点，因而可提高窑炉的使用寿命，且施工和维修都较简便。特别是耐火纤维制品可任意“剪裁”，施工不用水，不需干燥、烘烤即可开炉。

高温可塑料——新型耐火材料广泛应用于冶金、机械、轻工的工业炉窑和热力管道。冶金工业窑炉应用这种材料后，可节燃油10～15%，而且还提高生产能力10～30%。这种材料的使用寿命可比一般耐火材料长3倍以上，而且工艺简单，使用方便，成本也低，节能的经济效果也较显着。

提高锅炉效率的另一措施是对水(水垢)的处理。天然水中或多或少含有各种物质，如悬浮物、钙盐、镁盐、钠盐、氧化铁、氧化硅、油类、有机物、气体等杂质，容易结成水垢，恶化蒸汽品质，腐蚀锅炉金属，降低热效率。水垢的主要物质是水中的钙和镁盐类，它的导热性能差。当锅炉内壁结有1毫米厚的水垢时，就需多消耗燃料2～5%，热效率降低1～4%。水垢严重时，还会造成局部受热，产生变形和开裂现象，甚至会引起锅炉爆炸事故。为此，各种工业锅炉的水质都应符合GB－1576－79《低压锅炉水质标准》中的规定，其它锅炉也要按有关标准规定用水。水(水垢)处理的方法有炉外和炉内化学处理两种。炉外化学处理适用于各种类型锅炉，但需要一套水处理设备；炉内化学处理一般用于小型低压火管锅炉，不适用于水管锅炉和有过热器的锅炉。蒸发量大于2吨／时的水管锅炉应尽量采用炉外化学水处理。其具体方法应按炉型及当地水源水质条件来确定，一般有沉淀软化和离子交换软化等处理方法。