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什么是锅炉?常见的锅炉类型
锅炉是许多工业部门和民用应用中必不可少的设备。它们在利用燃料燃烧或其他热源产生的能量将水转化为蒸汽的过程中起着至关重要的作用。锅炉的燃料类型、尺寸和设计的多样性使其能够满足不同行业的多样化能源需求,从制造业和发电到食品加工。本文将介绍锅炉、其工作原理以及当今常用的几种锅炉类型。
1. 什么是工业锅炉?
锅炉的使用历史已经超过150年。最初,锅炉设计十分简单,类似于基本的水壶。然而,为满足不同行业日益增长的能源需求,锅炉不断发展,具备更高的容量、更高的热效率,并简化了安装和操作以适应实际应用需求。
工业锅炉是一种通过燃烧煤、油、天然气或生物质等燃料将热能转化为蒸汽的设备。
通常由高强度钢板焊接和组装而成的工业锅炉能够在极高的压力下运行,范围从几巴(Barg)到数百巴,远高于常压系统。
如今,工业锅炉广泛应用于食品饮料、造纸、化工、纺织、钢铁、饲料等各行业。此外,锅炉产生的高压蒸汽还可用于发电,通过与涡轮机结合为日常生活提供电力。
2. 工业锅炉的工作原理
工业锅炉的运行基于将热能转化为蒸汽能的原理。锅炉类似于一个大型压力锅,是一个包含水的密闭系统。
当燃烧室内燃烧煤、油、天然气或生物质等燃料时,会产生高温燃烧气体。这些气体加热锅炉内部的水(或液体),使其沸腾并生成蒸汽。
所产生的蒸汽可以根据锅炉的大小和规格达到不同的压力水平。这些压力水平可以根据生产需求进行调整。
随后,蒸汽通过管道输送到各个生产单元、发电厂及其他应用领域。
3. 锅炉的类型
锅炉根据用途和结构可分为多种类型,以下是一些常见的分类方法:
3.1 按发展历史分类
最基本的分类包括两种类型:火管锅炉和水管锅炉。主要区别在于将热量传递给水以产生蒸汽的方式。
3.1.1 火管锅炉
火管锅炉中,燃烧过程产生的热气体通过浸没在水中的一系列管道。当管道周围的水温升高时,水变为蒸汽,蒸汽聚集在锅炉顶部并输送到目标应用区域。
火管锅炉由于设计简单,成本较低,但在满足高容量和高效率需求方面存在局限性。
3.1.2 水管锅炉
水管锅炉设计为内部管道中充满水,外部由燃烧过程中产生的热气体加热。热量传递到管内的水,将其转化为蒸汽。蒸汽随后收集在蒸汽鼓或汇管中,并输送到应用区域。
水管锅炉的热效率高于火管锅炉,但结构更为复杂,需要高质量的给水以实现最佳性能。因此,软化器和除氧器等水处理系统是高效运行的必要条件。
3.2 按压力水平分类
- 低压锅炉:压力小于15巴,温度低于350°C。
- 中压锅炉:压力在15到60巴之间,温度为350°C到450°C。
- 高压锅炉:压力高于60巴,温度为450°C到540°C。
- 超高压锅炉:压力高于140巴。
在特殊应用中,一些锅炉的运行压力高于水的临界压力(225.3巴),称为超临界锅炉。
3.3 按蒸汽产量分类
3.4 按水循环方式分类
3.5 按燃料燃烧方式分类
- 炉排锅炉:固体燃料(如煤、木材、甘蔗渣等)在固定或移动炉排上燃烧。
- 粉状燃料锅炉:液体或气体燃料喷射燃烧,固体燃料磨成粉状并悬浮燃烧。
- 旋风炉:旋风炉能够燃烧原煤或初步研磨的煤炭。燃料和空气以高速度切线方向进入圆柱形燃烧室。在离心力的作用下,熔渣和较大的燃料颗粒紧贴炉壁形成层次,并逐层完全燃烧。较小的煤颗粒和挥发性物质则向中心移动,并在开放空间中燃烧。因此,旋风炉结合了层燃和空间燃烧的特点。
- 流化床锅炉炉膛(流化床炉膛):在流化床锅炉炉膛中,原煤或初步研磨的固体燃料被引入,并在高速度气流的作用下在炉膛的特定空间内上下振荡,从而完成燃烧过程的所有阶段。高温流化床炉膛:在1000°C或更高温度下运行,炉渣熔化成液态并凝固,落到炉排上进行清除。低温流化床炉膛:在约800°C下运行,有效防止氮氧化物(NOx)的生成。这种类型的炉膛效率高,不会产生熔渣,而是通过灰分颗粒相互摩擦并与混入的砂子摩擦,形成细粉尘,随燃烧产物排出并通过除尘系统回收。
4. 常见锅炉类型
凭借超过30年的锅炉投资、运行和维护经验,顺海自豪地为各行业提供先进的锅炉解决方案。以下是一些常见的锅炉类型:
4.1 链条炉排锅炉
链条炉排锅炉利用链条系统移动燃料向后,风从炉排下方向上供应以燃烧燃料。燃料以块状或颗粒状燃烧,适用于大型工业应用和高热负荷需求。
4.2 阶梯炉排燃烧锅炉
阶梯炉排燃烧锅炉
设计有交错的阶梯炉排,这些锅炉提供高效燃烧并适应多种燃料类型。
4.3 流化床锅炉
流化床锅炉
流化床锅炉使用沙子、灰渣或其他材料形成床层实现高效燃烧。它们保持低燃烧温度,减少有害气体排放。
每个顺海i的锅炉项目都根据客户的特定需求量身定制,确保卓越性能和长期可持续性。
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参考文献:
- Đặng Thành Trung. Giáo trình lò hơi. (2012). Vietnam: NXB Đại học Quốc gia TPHCM.
- PGS.TS Nguyễn Lê Dzần, TS. Nguyễn Công Hân. (2005). Công nghệ lò hơi và mạng nhiệt. Vietnam: NXB Khoa học và kỹ thuật.