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
3700 600 4040 图7-2KZ☑4一13一II型快装锅炉 1.链条炉排2.前烟箱3.锅筒4.烟管5.省煤器6.下降管7.送风机8.水冷壁管
（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
g1:1 ■W⊙ 图7-3SHL20-13型双锅简横置式锅炉 1.上锅筒2.省煤器3.空气预热器4.链条炉捧
（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％。 •