第七章 换热设备 • 第一节 热源与加热方式 • 一、热源的种类与特点 • 加热的定义:使物质温度升高的操作,使物质分子运 动动能增大的操作 • 加热方式: ①氧化反应-燃烧 ②电热转换,焦尔热 ③光热转换,太阳能 ④摩擦生热 ⑤能量转移,热泵,传热 • 加热作用:①减少水分,干燥 ②抑制微生物,杀菌 ③生化作用,熟制 • 能源种类:①固体燃料,煤,柴; • ②液体燃料,重油、煤油、柴油; ③气体燃料,液化石油气、天然气; ④电能; ⑤太阳能
第七章 换热设备 • 第一节 热源与加热方式 • 一、热源的种类与特点 • 加热的定义:使物质温度升高的操作,使物质分子运 动动能增大的操作 • 加热方式: ①氧化反应-燃烧 ②电热转换,焦尔热 ③光热转换,太阳能 ④摩擦生热 ⑤能量转移,热泵,传热 • 加热作用:①减少水分,干燥 ②抑制微生物,杀菌 ③生化作用,熟制 • 能源种类:①固体燃料,煤,柴; • ②液体燃料,重油、煤油、柴油; ③气体燃料,液化石油气、天然气; ④电能; ⑤太阳能
二、加热方式的种类、用途和经济性 • 加热方式基本有三种: • ①利用热源或燃烧燃料产生烟气,直接或间接对物料加热; • ②利用热源产生的蒸汽,通过换热器,将空气、水或油等先进行 预热,成为载热体(介质)再直接或间接对物料加热,前者主要 是介质与物料进行对流传热的过程,后者主要是介质再通过设备 中的器件(管、壁等)对物料进行传导加热的过程; • ③物体被加热产生电磁波,以辐射方式对物料加热
二、加热方式的种类、用途和经济性 • 加热方式基本有三种: • ①利用热源或燃烧燃料产生烟气,直接或间接对物料加热; • ②利用热源产生的蒸汽,通过换热器,将空气、水或油等先进行 预热,成为载热体(介质)再直接或间接对物料加热,前者主要 是介质与物料进行对流传热的过程,后者主要是介质再通过设备 中的器件(管、壁等)对物料进行传导加热的过程; • ③物体被加热产生电磁波,以辐射方式对物料加热
第二节 工业锅炉 • 一、分类 • 工业锅炉按其容量、结构、所用燃料和按照方式等进行分类。工业锅炉的 类型见表7-2
第二节 工业锅炉 • 一、分类 • 工业锅炉按其容量、结构、所用燃料和按照方式等进行分类。工业锅炉的 类型见表7-2
二、技术和经济性的指标 • (一)蒸发量 蒸发量是指蒸汽锅炉每小时产生的额定蒸汽量。单 位是“t/h”或“kg/h”。它表明锅炉容量的大小。热水锅炉每小时的产热 量,称为发热量,单位是“kJ/h”。 • (二)压力 蒸汽锅炉出汽口处的蒸汽额定压力(表压)或热水锅炉 出水口的热水额定压力(表压)称为锅炉的工作压力(Pa)工程制单位是 “kgf/cm2”或“大气压”。 • (三)温度 生产饱和蒸汽的锅炉只标明其工作压力,查表可得蒸汽 的温度。生产过热蒸汽的锅炉或热水锅炉,必须标明蒸汽过热器出口处过 热蒸汽的温度或热水出口处的水温。 • (四)锅炉的效率 锅炉的效率是指锅炉用于生产蒸汽或热水的热量 占所消耗燃料的全部热量的百分比。它是锅炉的最重要的经济指标。一般 工业锅炉的效率为60%~80%。 • (五)煤水比 锅炉单位时间的耗煤量和所产生的蒸汽量之比,称为 该锅炉的煤水比,它与锅炉的型式、燃煤品种和运行管理情况有关,一般 为1:6—l:15。 • (六)金属消耗率 锅炉的金属消耗率是指制造锅炉耗用的金属重量 与其额定蒸发量之比,工业锅炉的金属消耗率为2—6
二、技术和经济性的指标 • (一)蒸发量 蒸发量是指蒸汽锅炉每小时产生的额定蒸汽量。单 位是“t/h”或“kg/h”。它表明锅炉容量的大小。热水锅炉每小时的产热 量,称为发热量,单位是“kJ/h”。 • (二)压力 蒸汽锅炉出汽口处的蒸汽额定压力(表压)或热水锅炉 出水口的热水额定压力(表压)称为锅炉的工作压力(Pa)工程制单位是 “kgf/cm2”或“大气压”。 • (三)温度 生产饱和蒸汽的锅炉只标明其工作压力,查表可得蒸汽 的温度。生产过热蒸汽的锅炉或热水锅炉,必须标明蒸汽过热器出口处过 热蒸汽的温度或热水出口处的水温。 • (四)锅炉的效率 锅炉的效率是指锅炉用于生产蒸汽或热水的热量 占所消耗燃料的全部热量的百分比。它是锅炉的最重要的经济指标。一般 工业锅炉的效率为60%~80%。 • (五)煤水比 锅炉单位时间的耗煤量和所产生的蒸汽量之比,称为 该锅炉的煤水比,它与锅炉的型式、燃煤品种和运行管理情况有关,一般 为1:6—l:15。 • (六)金属消耗率 锅炉的金属消耗率是指制造锅炉耗用的金属重量 与其额定蒸发量之比,工业锅炉的金属消耗率为2—6
三、结构、工作过程与特点 • (一)立式弯水管锅炉 由锅壳、炉胆、炉排、炉门、 水冷壁和对流耳管等组成。 • 1.结构 锅壳由钢板卷制焊接而成,用于安装锅炉 的部件。炉胆(炉膛)内布置有数根水冷壁,以增大炉 内的辐射受热面。锅壳外装有数根对流耳管,其上下两 端都与锅壳壁相连接,构成了锅炉的对流受热面。炉膛 底部装有炉排。 • 2.工作过程 锅炉运行时,利用人工添煤,煤燃烧 所生高温烟气首先向炉胆和水冷壁传热,继而从炉膛出 口流出,横向冲刷对流耳管,同时加热锅壳外壁。烟气 绕锅壳半圈后,经烟箱由烟囱排出。锅炉受热面将吸收 的热量传递给锅壳上部的炉水,使水加热产生蒸汽。 • 3.特点 这种锅炉的优点是蒸汽空间较大,运行较 稳定;辐射兼对流加热,热效率较高;除垢和清灰都比 较方便;结构紧凑,安装、维修方便。其缺点是因辐射 受热面太大,不宜用水分和灰分多的劣质煤;金属耗量 大。它是一种小容量锅炉,蒸发量为0.2、0.4、0.7和 l.0t/h
三、结构、工作过程与特点 • (一)立式弯水管锅炉 由锅壳、炉胆、炉排、炉门、 水冷壁和对流耳管等组成。 • 1.结构 锅壳由钢板卷制焊接而成,用于安装锅炉 的部件。炉胆(炉膛)内布置有数根水冷壁,以增大炉 内的辐射受热面。锅壳外装有数根对流耳管,其上下两 端都与锅壳壁相连接,构成了锅炉的对流受热面。炉膛 底部装有炉排。 • 2.工作过程 锅炉运行时,利用人工添煤,煤燃烧 所生高温烟气首先向炉胆和水冷壁传热,继而从炉膛出 口流出,横向冲刷对流耳管,同时加热锅壳外壁。烟气 绕锅壳半圈后,经烟箱由烟囱排出。锅炉受热面将吸收 的热量传递给锅壳上部的炉水,使水加热产生蒸汽。 • 3.特点 这种锅炉的优点是蒸汽空间较大,运行较 稳定;辐射兼对流加热,热效率较高;除垢和清灰都比 较方便;结构紧凑,安装、维修方便。其缺点是因辐射 受热面太大,不宜用水分和灰分多的劣质煤;金属耗量 大。它是一种小容量锅炉,蒸发量为0.2、0.4、0.7和 l.0t/h
(二)卧式水、火管快装锅炉 • 快装是指锅炉的全部组装工作,包括砌炉墙、做锅炉保温层等都在制造厂内 完成,使用单位接到这种锅炉后,能很快地安装使用。 • 1.结构 卧式快装锅炉由锅筒、前封头、前后管板、链条炉排、送风机、 省煤器、烟管、水冷壁管、下降管、集水箱等部分组成。 • 2.工作过程 • 燃料燃烧:煤由链条炉排1连续自动地将送入炉内燃烧,火焰首先加热炉筒 的前半部和二侧的水冷壁管,然后穿过一侧火管束的管内,至前烟箱2再返 回穿过另一侧火管束,最后经省煤器5由送风机7从烟囱排出。 • 省煤器是装在烟道内的换燃,利用烟气余热来预热锅炉给水。 • 水循环:水由水泵加压,经省煤器预热后进人锅筒内,通过烟管加热,所生 蒸汽由上部输出,水则由锅筒两侧下降到底部,热后再经下降管6流人下集 水箱到水冷壁管,水、汽再上升到锅筒内,形成水的循环系统。 • 3.特点 这种锅炉的工作压力在1.3MPa以下,蒸发量为0.5—4t/h 。 • 优点:锅炉热效率较高,可达80%,体积小,安装简便,投资省,适于烧烟 煤和贫煤。 • 缺点:当负荷突然变大时,容易产生大量汽泡,使水、汽难以分离(称汽、 水共腾),火管容易结灰,维修不便
(二)卧式水、火管快装锅炉 • 快装是指锅炉的全部组装工作,包括砌炉墙、做锅炉保温层等都在制造厂内 完成,使用单位接到这种锅炉后,能很快地安装使用。 • 1.结构 卧式快装锅炉由锅筒、前封头、前后管板、链条炉排、送风机、 省煤器、烟管、水冷壁管、下降管、集水箱等部分组成。 • 2.工作过程 • 燃料燃烧:煤由链条炉排1连续自动地将送入炉内燃烧,火焰首先加热炉筒 的前半部和二侧的水冷壁管,然后穿过一侧火管束的管内,至前烟箱2再返 回穿过另一侧火管束,最后经省煤器5由送风机7从烟囱排出。 • 省煤器是装在烟道内的换燃,利用烟气余热来预热锅炉给水。 • 水循环:水由水泵加压,经省煤器预热后进人锅筒内,通过烟管加热,所生 蒸汽由上部输出,水则由锅筒两侧下降到底部,热后再经下降管6流人下集 水箱到水冷壁管,水、汽再上升到锅筒内,形成水的循环系统。 • 3.特点 这种锅炉的工作压力在1.3MPa以下,蒸发量为0.5—4t/h 。 • 优点:锅炉热效率较高,可达80%,体积小,安装简便,投资省,适于烧烟 煤和贫煤。 • 缺点:当负荷突然变大时,容易产生大量汽泡,使水、汽难以分离(称汽、 水共腾),火管容易结灰,维修不便
(三)双锅筒横置式水管锅炉 • 1.结构 它由上下锅筒、对流管束、水冷壁管、集水箱、 下降管、排污管、链条炉排、加煤斗、炉墙和前后拱等部分 组成。辅助设备有省煤器,空气预热器,鼓风机,引风机, 给水、除灰,除尘等装置。 • 2.工作过程 • 燃料燃烧:燃料从加煤斗经炉排送入炉膛内燃烧,烟气从炉 膛上部的隔火墙进入对流管束后,再通过锅炉尾部烟道中的 省煤器和空气预热器,最后由引风机排人大气。 • 水的循环:锅筒中的水经对流管束下降到下锅筒,然后通过 各个联接管,分别进入前、后、左、右的下集水箱,再从各 水冷壁管上升送人上锅筒;在上锅筒中所产生的蒸汽,经汽 阀输出;另一个循环路线是流入下锅筒的水经前方上升管束, 进入上锅筒。 • 3.特点 这种设备的蒸发量为6.5t/h以上,工作压力为 1.3MPa。优点是结构紧凑、运行稳定可靠、传热效果好,通 用化、系列化程度高。缺点是结构复杂,金属耗量大
(三)双锅筒横置式水管锅炉 • 1.结构 它由上下锅筒、对流管束、水冷壁管、集水箱、 下降管、排污管、链条炉排、加煤斗、炉墙和前后拱等部分 组成。辅助设备有省煤器,空气预热器,鼓风机,引风机, 给水、除灰,除尘等装置。 • 2.工作过程 • 燃料燃烧:燃料从加煤斗经炉排送入炉膛内燃烧,烟气从炉 膛上部的隔火墙进入对流管束后,再通过锅炉尾部烟道中的 省煤器和空气预热器,最后由引风机排人大气。 • 水的循环:锅筒中的水经对流管束下降到下锅筒,然后通过 各个联接管,分别进入前、后、左、右的下集水箱,再从各 水冷壁管上升送人上锅筒;在上锅筒中所产生的蒸汽,经汽 阀输出;另一个循环路线是流入下锅筒的水经前方上升管束, 进入上锅筒。 • 3.特点 这种设备的蒸发量为6.5t/h以上,工作压力为 1.3MPa。优点是结构紧凑、运行稳定可靠、传热效果好,通 用化、系列化程度高。缺点是结构复杂,金属耗量大
四、选 择 • (一)一般要求 ①燃料品种一致;②热负荷变化的适应性 和压火性能较好;③消烟除尘效果好,符合我国《工业‘三废’ 排放试行标准》④热效率高,燃料消耗少;⑤操作管理方便。 劳动强度小,自动化程度高。 • (二)锅炉的类型、容量及台数 选择锅炉的类型和容量是根 据锅炉房的最大设计容量、蒸发压力、燃料的种类及发展规模 而定。参见表7-3。 • 锅炉房最大设计容量Qmax按下式计算: • Qmax =Q1+Q2+Q3+Q4 (t/h) • 式中 Q1一全厂各车间小时最大耗汽量; • Q2一全厂生活用汽小时最大耗汽量; • Q3一锅炉房自用汽量,一般取5%~8%; • Q4一管网损失一般取5%~10%。 •
四、选 择 • (一)一般要求 ①燃料品种一致;②热负荷变化的适应性 和压火性能较好;③消烟除尘效果好,符合我国《工业‘三废’ 排放试行标准》④热效率高,燃料消耗少;⑤操作管理方便。 劳动强度小,自动化程度高。 • (二)锅炉的类型、容量及台数 选择锅炉的类型和容量是根 据锅炉房的最大设计容量、蒸发压力、燃料的种类及发展规模 而定。参见表7-3。 • 锅炉房最大设计容量Qmax按下式计算: • Qmax =Q1+Q2+Q3+Q4 (t/h) • 式中 Q1一全厂各车间小时最大耗汽量; • Q2一全厂生活用汽小时最大耗汽量; • Q3一锅炉房自用汽量,一般取5%~8%; • Q4一管网损失一般取5%~10%。 •