《建筑設(shè)備》本科課件07 第7章鍋爐及鍋爐房設(shè)備

1、第7章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解鍋爐的種類和適用場合；2.掌握鍋爐的基本構(gòu)造及工作原理；3.掌握鍋爐房工藝系統(tǒng)及主要設(shè)備；4.掌握鍋爐房設(shè)備的布置原則。本章導(dǎo)讀鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能， 是當(dāng)前供熱工程的主要熱源。通過本章的學(xué)習(xí)使讀者掌握供熱鍋爐的種類和適用場合、基本構(gòu)造、工作原理；掌握鍋爐房工藝系統(tǒng)及主要設(shè)備；掌握鍋爐及鍋爐房設(shè)備的布置原則。第7章 鍋爐及鍋爐房設(shè)備目錄CONTENTS7.1鍋爐的種類、基本構(gòu)造及工作原理7.2鍋爐房的工藝

2、系統(tǒng)及主要設(shè)備7.3鍋爐房布置7.1鍋爐的種類、基本構(gòu)造及工作原理7.1.1 | 常用的鍋爐類型和型號常用的鍋爐類型鍋爐按其用途不同通?？梢苑譃閯恿﹀仩t和工業(yè)鍋爐兩類。動力鍋爐是用于發(fā)電和動力方面的鍋爐，如電站鍋爐、動力鍋爐所生產(chǎn)的蒸汽用作將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的工質(zhì)以產(chǎn)生動力，其蒸汽壓力和溫度都比較高，如電站鍋爐蒸汽壓力大于等于3.9 MPa，過熱蒸汽溫度大于等于450 。用于為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和采暖及生活提供蒸汽或熱水的鍋爐稱為工業(yè)鍋爐，又稱供熱鍋爐，其工質(zhì)出口壓力一般不超過2.5 MPa。鍋爐型號鍋爐型號是區(qū)分不同類型鍋爐的重要標(biāo)志之一，工業(yè)鍋爐的型號由三部分組成，各部分之間用短橫線相連。型號第一

3、部分共分三段，第一段用兩個漢語拼音字母表示鍋爐本體的形式；第二段用一個漢語拼音字母表示燃燒方式；第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸發(fā)量(t/h)，或熱水鍋爐的額定供熱量(MW)，或余熱鍋爐的余熱面大小(m2)。7.1.2 | 鍋爐的基本構(gòu)造SHL型鍋爐1上鍋筒；2省煤器，3對流管管；4下鍋筒；5空氣預(yù)熱器；6下降管；7后水冷壁下集箱；8側(cè)水冷壁下集箱；9后墻水冷壁；10風(fēng)倉；11鏈條爐排；12前水冷壁下集箱；13加煤斗；14爐膛；15前墻水冷壁；16二次風(fēng)管；17側(cè)墻水冷壁；18蒸汽過熱器；19煙窗及防渣管；20側(cè)水冷壁上集箱7.1.2 | 鍋爐的基本構(gòu)造汽鍋附加受熱面爐子儀表附件汽鍋部分主要包括鍋筒、

4、水冷壁、對流管束、下降管和集箱。包括蒸気過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。包括煤牛、煤閘板、爐排、爐墻、爐膛、爐拱、排渣板和風(fēng)倉。包括安全閥、壓力表、水位表、水位警報器和其他閥門。7.1.3 | 鍋爐的工作過程燃料的燃燒過程蒸汽和熱水的產(chǎn)生過程火焰和煙氣向介質(zhì)傳熱的過程由輸煤系統(tǒng)送入煤斗的煤靠自重落在爐排面上，爐排由電動機(jī)通過減速后靠鏈輪帶動由前向后移動，將煤經(jīng)過煤閘板控制煤層厚度后帶入爐內(nèi)并在其上燃燒，生成了火焰、煙氣和灰渣，火焰和煙氣向爐內(nèi)的輻射受熱面和對流受熱面?zhèn)鳠岷?，?jīng)煙道、除塵器，引風(fēng)機(jī)、煙囪排向大氣灰渣經(jīng)排澄板后下落至出渣設(shè)備，最后運(yùn)出鍋爐房。鍋爐補(bǔ)給水經(jīng)水處理后與回收的凝結(jié)水進(jìn)入除氧器

5、除氧，再由鍋爐給水泵加壓后送至省煤器預(yù)熱，預(yù)熱后的水進(jìn)入上鍋筒的低溫水區(qū)，又經(jīng)下降管和低煙溫區(qū)的對流管束流入下鍋筒和下集箱，繼而進(jìn)入上升管受熱產(chǎn)生蒸汽。燃料燃燒后生成的高溫火焰和煙氣在爐內(nèi)向四周水冷壁內(nèi)的工質(zhì)以輻射換熱的方式傳遞熱量，而后，煙氣向上經(jīng)爐膛出口向布置在爐膛出口處的凝渣管(又稱防渣管或費斯頓管或拉稀管)內(nèi)的工質(zhì)以輻射和對流方式傳遞熱量，煙氣在引風(fēng)機(jī)和煙囪抽力的作用下繼續(xù)向后依次經(jīng)過蒸汽過熱器、第一對流管束、第二對流管束、省煤器、空氣預(yù)熱器并向其內(nèi)的工質(zhì)傳遞熱量。7.1.4 | 電熱鍋爐簡介目前，隨著環(huán)保日益受到世人的關(guān)注，電熱鍋爐因其在工作時基本不存在有害氣體的排放現(xiàn)象而逐步受到人

6、們的關(guān)注。電熱鍋爐是將電能轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生熱水或蒸汽的一種設(shè)備，它與常規(guī)帶燃燒爐膛的鍋爐之不同點，就是只有鍋，沒有爐，無須具備燃燒時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的爐膛，因而也就沒有煙囪，而是將電熱元件浸入水中通電后，直接將電能轉(zhuǎn)換為熱能即熱水或蒸汽。由于結(jié)構(gòu)緊湊，保溫性好熱損失很小，使電熱鍋爐的經(jīng)濟(jì)性非常好，熱效率可達(dá)95%以上。電熱鍋爐運(yùn)行過程自動化，無化學(xué)變化，無明火，無噪音，所以電熱鍋爐不存在環(huán)境污染，且沒有嚴(yán)格的消防要求，負(fù)荷改變時，其負(fù)荷的穩(wěn)定性極高。7.2鍋爐房的工藝系統(tǒng)及主要設(shè)備7.2.1 | 鍋爐房的工藝系統(tǒng)鍋爐房的工藝系統(tǒng)組成，如圖7-2所示。工藝系統(tǒng)從其在系統(tǒng)中所起的作用不同，可分為主體系

7、統(tǒng)和輔助系統(tǒng)兩大部分。所謂主體系統(tǒng)即指能夠產(chǎn)生或轉(zhuǎn)換熱能并傳遞熱能的系統(tǒng)，亦指鍋爐本體系統(tǒng)，主要指燃料的燃燒系統(tǒng)和熱能的傳遞系統(tǒng)。所謂輔助系統(tǒng)即指幫助主體系統(tǒng)實現(xiàn)熱能的產(chǎn)生和傳遞的其他系統(tǒng)，主要有燃料的輸送和灰渣輸出系統(tǒng)，引、送風(fēng)系統(tǒng)，汽水系統(tǒng)，儀表控制及附件系統(tǒng)，圖7-2 鍋爐房設(shè)備簡介1鍋筒；2鏈條爐排；3蒸汽過熱器；4省煤器；5空氣預(yù)熱器；6除塵器；7引風(fēng)機(jī)；8煙囪；9送風(fēng)機(jī)；10給水泵；11運(yùn)煤皮帶運(yùn)輸機(jī)；12煤倉；13灰車7.2.2 | 引、送風(fēng)系統(tǒng)引、送風(fēng)系統(tǒng)包括送風(fēng)系統(tǒng)和引風(fēng)系統(tǒng)，其作用是供給鍋爐燃料燃燒所需要的空氣量，排走燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣。其中引風(fēng)系統(tǒng)由煙道、煙道閘門、引風(fēng)

8、機(jī)、除塵器、脫硫、脫氮裝置、煙囪組成。送風(fēng)系統(tǒng)由冷風(fēng)道、熱風(fēng)道、送風(fēng)機(jī)、消聲器組成，空氣經(jīng)送風(fēng)機(jī)提高壓力后，先送入空氣預(yù)熱器，預(yù)熱后的熱風(fēng)經(jīng)風(fēng)道送到爐排下的風(fēng)室中，熱風(fēng)穿過爐排縫隙進(jìn)入燃燒層。燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谝L(fēng)機(jī)的抽吸作用下，以一定的流速依次流過爐膛和各部分煙道，煙氣在流動過程中不斷將熱量傳遞給各個受熱面，而使本身溫度逐漸降低。為了除掉煙氣中攜帶的飛灰，以減輕對引風(fēng)機(jī)的磨損和對大氣環(huán)境的污染，在引風(fēng)機(jī)前裝設(shè)除塵器，煙氣經(jīng)凈化后，通過引風(fēng)機(jī)提高壓力后，經(jīng)煙囪排入大氣。除塵器捕集下來的飛灰，可由灰車送走。7.2.3 | 水、汽系統(tǒng)水、汽系統(tǒng)由給水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、凝水系統(tǒng)、排污系統(tǒng)

9、、換熱系統(tǒng)組成。其作用是不斷向鍋爐供給符合質(zhì)量要求的水，將蒸汽或熱水分別送到各個熱用戶。其中給水系統(tǒng)的設(shè)備主要由給水泵、補(bǔ)給水泵、加壓泵、給水箱、補(bǔ)給水箱、給水管路及閥門附件組成。水處理系統(tǒng)主要由軟化設(shè)備、除堿設(shè)備、除氧設(shè)備等組成，如離子交換器、各種類型的除氧器、除二氧化碳器、中間水箱、中間水泵以及再生用的鹽液制備系統(tǒng)設(shè)備和酸液制備系統(tǒng)設(shè)備。其中鹽液制備系統(tǒng)，目前常用的是稀、濃鹽液池、鹽液泵。而酸液制備系統(tǒng)常用的設(shè)備是酸儲存罐、酸計量箱或酸液稀釋箱、酸噴射器等。蒸汽系統(tǒng)主要指鍋爐房內(nèi)的蒸汽母管、支管、分汽缸。凝結(jié)水系統(tǒng)主要指凝結(jié)水箱、凝結(jié)水泵及其管路附件。排污系統(tǒng)主要指連續(xù)排污和定期排污管路附

10、件及排污擴(kuò)容器、排污冷卻池和爐水取樣冷卻器。換熱系統(tǒng)主要指循環(huán)水泵、補(bǔ)給水泵、定壓設(shè)備、換熱設(shè)備等。為了保證鍋爐要求的給水質(zhì)量，通常水先經(jīng)過水處理設(shè)備(包括軟化、除氧等)，之后經(jīng)過處理的水進(jìn)入水箱，再由給水泵加壓后送入省煤器，提高水溫后進(jìn)入鍋爐，水在鍋內(nèi)循環(huán)，受熱汽化產(chǎn)生蒸汽，過熱蒸汽從蒸汽過熱器引出送至分汽缸內(nèi)，由此再分送到通向各用戶的管道。7.2.4 | 燃料系統(tǒng)燃煤鍋爐燃?xì)忮仩t燃油鍋爐儀表控制系統(tǒng)燃料系統(tǒng)即運(yùn)煤、除灰系統(tǒng)，其組成主要有煤場，各類卸煤、堆煤、運(yùn)煤、存煤、碎煤、計量等運(yùn)煤設(shè)備以及灰渣場、渣斗、出渣機(jī)或低壓水力出灰渣系統(tǒng)等。燃?xì)忮仩t主要輔助設(shè)備有調(diào)壓設(shè)備、燃?xì)膺^濾器、燃?xì)馀潘?/p>

11、、燃?xì)庥嬃吭O(shè)備等。其中調(diào)壓設(shè)備又稱為調(diào)壓器，是燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)進(jìn)行降壓和穩(wěn)壓的設(shè)備，使燃?xì)忮仩t能安全穩(wěn)定燃燒。主要設(shè)備有貯油設(shè)備及污油處理池，燃油鍋爐貯油設(shè)備除鋼筋混凝土貯油池外，大多采用鋼制貯油罐(箱)，貯油罐(箱)有地下式、半地下式、地上式的安裝形式。為了使鍋爐安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，除了鍋爐本體上裝有的儀表外，鍋爐房內(nèi)還裝設(shè)各種儀表和控制設(shè)備，如蒸汽流量計、扭力表、風(fēng)壓計、水位表以及各種自動控制設(shè)備。7.2.5 | 儀表附件及控制系統(tǒng)其設(shè)備或裝置主要有測量儀表、顯示儀表、分析儀表、調(diào)節(jié)儀表、控制裝置和附件。其中測量儀表常用的有溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、液位測量儀表；顯示儀表常用的有動

12、圈式顯示儀表和數(shù)字式顯示儀表；分析儀表常用的有燃料成分分析儀表，水質(zhì)分析儀器、煙氣成分分析儀；調(diào)節(jié)儀表常用的有電動調(diào)節(jié)儀表和氣動調(diào)節(jié)儀表?？刂蒲b置根據(jù)不同的控制系統(tǒng)，其裝置也不同，常用的除了前面提到的測量儀表、顯示儀表和調(diào)節(jié)儀表外，還有執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動式、氣動式、液動式)，其中電動式執(zhí)行機(jī)構(gòu)按其輸出位移的不同，常用的有角行程式的、直行程式的和多轉(zhuǎn)式的，也可按其特性不同而分為比例式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和積分式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；氣動式執(zhí)行機(jī)構(gòu)常用的有膜片式執(zhí)行機(jī)構(gòu)、活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)此外，近年來還出現(xiàn)了諸如變頻器、PIC可編程控制系統(tǒng)、計算機(jī)控制系統(tǒng)等整套控制儀表裝置。輔助系統(tǒng)中的附件指管道中的各類閥門(如截止閥、

13、閘板閥、減壓閥、止回閥、蝶閥、疏水間、安全閥等)、管件(如管道支吊架、補(bǔ)償器、法蘭等)、保溫材料(如微孔硅酸鈣、各類巖棉、礦渣棉、玻璃棉制品、各類珍珠巖制品等)、防腐材料(如各類防銹漆、耐酸漆、耐堿漆、耐熱漆等)。7.3鍋爐房布置7.3.1 | 鍋爐房位置的確定供熱鍋爐房大體分為兩類：一類為區(qū)域性集中供熱鍋爐房；另一類為某一建筑物或小建筑群體服務(wù)的鍋爐房。鍋爐房位置的選擇確定，應(yīng)配合建筑總圖合理安排，符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、防火規(guī)范及安全規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)考慮以下要求。（1）鍋爐房位置應(yīng)力求靠近熱負(fù)荷比較集中的地區(qū)，這樣可縮短供熱管道，節(jié)約管材，減少壓力降和熱損失，而且也簡化了管路系統(tǒng)的設(shè)計、施

14、工與維修。（2）應(yīng)便于引出熱力管道，有利于凝結(jié)水的回收，并使室內(nèi)外管道的布置在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上合理。（3）應(yīng)位于交通便利的地方，便于燃料的貯存運(yùn)輸，并宜使人流和車輛分開。（4）應(yīng)符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定。（5）能滿足給水、排水、電力供應(yīng)等要求。（6）應(yīng)有利于減少煙氣中的有害成分對周圍環(huán)境的影響。全年運(yùn)行的鍋爐，宜位于居住區(qū)和主要環(huán)境保護(hù)區(qū)的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，季節(jié)性鍋爐房宜位于該季節(jié)盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。（7）鍋爐房應(yīng)有較好的朝向，有利于自然通風(fēng)和采光。（8）應(yīng)位于地質(zhì)條件較好的地區(qū)。（9）設(shè)在高層民用建筑內(nèi)的鍋爐房盡可能地設(shè)置在建筑物底層或半地下層。（10）應(yīng)考慮將來發(fā)展的可能性

15、，鍋爐房的區(qū)域布置。7.3.2 | 鍋爐房布置的一般原則（1）鍋爐房建筑布置應(yīng)符合鍋爐房工藝布置的要求。平面布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮有擴(kuò)建的可能性。根據(jù)鍋爐的容量、類型以及燃燒和除灰渣的方式等決定采用單層或多層建筑。一般小容量的鍋爐和沒有除灰渣設(shè)備的燃油、燃?xì)忮仩t應(yīng)采用單層布置，蒸發(fā)量大，有省煤器、空氣預(yù)熱器等尾部受熱面，且采用機(jī)械化運(yùn)煤除渣的鍋爐，可以采用雙層建筑。（2）鍋爐房建筑物和構(gòu)筑物的室內(nèi)底層標(biāo)高應(yīng)高出室外地坪0.1 m以上，以免積水和便于泄水。當(dāng)鍋爐房必須建造地下室或地下構(gòu)造物(煙道、風(fēng)道等)時，應(yīng)盡量避免將地下構(gòu)筑物布置在地下水位以下，否則要有可靠的防地下水和地表水滲入的措施。此外，

16、地下室的地面應(yīng)有向集水坑傾斜的坡度。（3）根據(jù)氣候條件、施工條件和設(shè)備供應(yīng)情況，可以考慮采用半露天或全露天式鍋爐房。但設(shè)備、儀表必須有適應(yīng)露天條件要求的防凍、防雨和防風(fēng)措施，且要求有較完善的自動控制裝置，以便于在操作室集中控制。7.3.3 | 鍋爐間、輔助間及生活間布置（1）鍋爐房一般由下列部分組成。 鍋爐間，包括儀表控制室。 輔助間，包括風(fēng)機(jī)間、水處理間、水泵水箱間、除氧間、化驗間、檢修間、日用油箱間、材料庫、調(diào)壓間、貯藏間等。 生活間，包括辦公室、值班室、更衣室、倒班宿舍、浴室、廁所等。（2）輔助間和生活間一般可貼鄰鍋爐間布置，并位于其一側(cè)，作為固定端，另一側(cè)為擴(kuò)建，如有其他要求，亦可單獨

17、布置。（3）輔助間層面標(biāo)高宜與其相鄰的鍋爐間層面標(biāo)高一致。（4）儀表控制室宜布置在爐前適中位置，多層布置的鍋爐房，宜布置在與鍋爐操作層同一標(biāo)高的樓面上。（5）化驗室應(yīng)布置在采光較好，噪聲和振動影響小的地方。（6）鍋爐間出入口應(yīng)不少于兩個。當(dāng)爐前走道總長度不大于且面積不大于200 m2時，其出入口可只設(shè)1個。（7）多層布置的鍋爐房的樓層出入口應(yīng)有通向地面的安全梯。（8）鍋爐間通向室外的門應(yīng)向外開啟，鍋爐房內(nèi)的工作間或生活間直通鍋爐間的門應(yīng)向鍋爐間開啟。（9）檢修設(shè)施。7.3.4 | 鍋爐房對土建施工的特殊要求鍋爐房對土建施工的特殊要求如下。（1）鍋爐房的土建施工是鍋爐安裝工程的一個組成部分，土建

18、施工必須按照施工設(shè)計所規(guī)定的日程施工，以保證其他各項施工連續(xù)順利進(jìn)行。土建材料的進(jìn)場日期和堆放地點都要按施工設(shè)計進(jìn)行，需要分期進(jìn)場的土建材料不要一次進(jìn)場，以免占用過多的場地和占用時間過長，影響其他材料、設(shè)備的運(yùn)輸和堆放。（2）鍋爐、風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備基礎(chǔ)的施工，要求混凝土澆灌、振搗密實，不得有蜂窩、麻面、裂紋等缺陷；與設(shè)備接觸的平面應(yīng)平整光滑；設(shè)備的預(yù)埋件及地腳螺栓預(yù)留孔要求定位準(zhǔn)確，尺寸符合設(shè)計要求?；A(chǔ)的定位中心線和標(biāo)高基準(zhǔn)點要留下固定的標(biāo)志，以供設(shè)備安裝時參考使用，（3）及時配合安裝工人進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)的二次灌漿。為保證混凝土的質(zhì)量，在澆灌混凝土之前，應(yīng)先將設(shè)備底面和基礎(chǔ)面上的臟物清洗干凈。灌漿一般宜用細(xì)碎石混凝土(或水泥砂