蒸汽發(fā)生器是什么_蒸汽發(fā)生器工作原理

　　蒸汽發(fā)生器（俗稱鍋爐）是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場(chǎng)所，鍋爐包括鍋和爐兩大部分。

　　蒸汽發(fā)生器是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。容積必須《30L，容積≥30L則屬于《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》中鍋爐的范疇，市場(chǎng)上的蒸汽發(fā)生器大多數(shù)容積《30L，所以不歸技術(shù)監(jiān)督部門(mén)監(jiān)管，節(jié)省了安裝、使用費(fèi)用。

　　蒸汽發(fā)生器是什么

　　蒸汽鍋爐有時(shí)又叫蒸汽發(fā)生器，是蒸汽動(dòng)力裝置的重要組成部分。電站鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電站的主機(jī)，因此電站鍋爐是生產(chǎn)電能的重要設(shè)備。工業(yè)鍋爐是在各種工業(yè)企業(yè)中提供生產(chǎn)和供暖所需的蒸汽的必不可少的設(shè)備。工業(yè)鍋爐數(shù)量甚多，需要消耗大量燃料。利用生產(chǎn)過(guò)程中高溫廢氣作為熱源的余熱鍋爐對(duì)節(jié)能有重要作用。船用鍋爐裝在各種船舶上，所產(chǎn)生的蒸汽用于驅(qū)動(dòng)蒸汽動(dòng)力機(jī)械。機(jī)車鍋爐作為蒸汽機(jī)車的主要設(shè)備尚有一定的應(yīng)用。鍋爐承受高溫高壓，安全問(wèn)題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發(fā)生爆炸，后果也十分嚴(yán)重。因此，對(duì)鍋爐的材料選用、設(shè)計(jì)計(jì)算、制造和檢驗(yàn)等都制訂有嚴(yán)格的法規(guī)。

　　鍋爐可按照不同的方法進(jìn)行分類。鍋爐按用途可分為工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、船用鍋爐和機(jī)車鍋爐等；按鍋爐出口壓力可分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力等鍋爐（見(jiàn)表）。

　　中國(guó)電站鍋爐的現(xiàn)行系列為：中壓3.9兆帕；高壓10兆帕；超高壓14兆帕；亞臨界壓力17兆帕。中國(guó)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)行系列為：0.5兆帕、0.8兆帕、1.3兆帕、2.5兆帕。

　　蒸汽發(fā)生器鍋爐按水和煙氣的流動(dòng)路徑可分為火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐，其中火筒鍋爐和火管鍋爐又合稱為鍋殼鍋爐；按循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、輔助循環(huán)鍋爐（即強(qiáng)制循環(huán)鍋爐）、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐。復(fù)合循環(huán)鍋爐是由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復(fù)合而成，其中包括低循環(huán)倍率鍋爐（見(jiàn)電站鍋爐）。按燃燒方式鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。

　　鍋爐-工作過(guò)程 圖4和圖7為 120噸/時(shí)自然循環(huán)燃煤電站鍋爐的簡(jiǎn)圖和燃燒系統(tǒng)示意圖。首先由磨煤機(jī)將煤磨制成粉。煤粉由空氣攜帶通過(guò)裝在爐墻上的燃燒器送入爐膛中燃燒。在火焰中心處的氣體溫度達(dá)到1500～1600℃。鍋爐的蒸發(fā)受熱面裝在爐膛的內(nèi)壁上，組成水冷壁，吸收爐膛中高溫火焰和煙氣的輻射熱量，使?fàn)t膛出口處煙氣溫度降低到1000～1150℃。后墻水冷壁的上部分（在水平煙道進(jìn)口）組成排列較稀的數(shù)列凝渣管，以防止結(jié)渣。為防止鍋爐受熱面上積灰或結(jié)渣，還使用吹灰器。

　　過(guò)熱器位于水平煙道中，它的作用是把從鍋筒出來(lái)的飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過(guò)熱蒸汽，目的是提高電站的經(jīng)濟(jì)性。煙氣通過(guò)過(guò)熱器后溫度降低到 500～600℃，然后進(jìn)入尾部煙道。尾部煙道中受熱面之一為省煤器。它由很多平行的蛇形管所組成，其作用是使給水在進(jìn)入鍋筒之前預(yù)先加熱，并降低排煙溫度。另一尾部受熱面是空氣預(yù)熱器。它的作用是使空氣在進(jìn)入爐膛以前加熱到一定溫度，以改善燃燒和進(jìn)一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率。

　　蒸汽發(fā)生器工作原理

　　圖（1）和圖（2）為 120噸/時(shí)自然循環(huán)燃煤電站鍋爐的簡(jiǎn)圖和燃燒系統(tǒng)示意圖。

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　　在水汽系統(tǒng)方面，給水在加熱器中加熱到一定溫度，經(jīng)給水管道進(jìn)入省煤器，進(jìn)一步加熱以后送入鍋筒，與鍋水混合后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)鍋筒中，由汽水分離裝置使水、汽分離。分離出來(lái)的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過(guò)熱器，繼續(xù)吸熱成為450℃的過(guò)熱蒸汽，然后送往汽輪機(jī)。

　　（2）

　　在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面，送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定溫度。在磨煤機(jī)中被磨成一定細(xì)度的煤粉，由來(lái)自空氣預(yù)熱器的一部分熱空氣攜帶經(jīng)燃燒器噴入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒，放出大量熱量。燃燒后的熱煙氣順序流經(jīng)爐膛、凝渣管束、過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后，再經(jīng)過(guò)除塵裝置，除去其中的飛灰，最后由引風(fēng)機(jī)送往煙囪排向大氣。

　　循環(huán)方式

　　鍋爐循環(huán)方式是指鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)水汽的流動(dòng)方式，可分為自然循環(huán)、輔助循環(huán)、直流和復(fù)合循環(huán)。

　　煙氣凈化和灰渣處理

　　鍋爐煙氣中所含粉塵（包括飛灰和炭黑）、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質(zhì)，未經(jīng)凈化時(shí)其排放指標(biāo)可能達(dá)到環(huán)境保護(hù)規(guī)定指標(biāo)的幾倍到數(shù)十倍?？刂七@些物質(zhì)排放的措施有燃燒前處理、改進(jìn)燃燒技術(shù)、除塵、脫硫和脫硝等。借助高煙囪只能降低煙囪附近地區(qū)大氣中污染物的濃度。

　　煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力、附著力以及聲波、靜電等。對(duì)粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常采用離心力分離除塵。靜電除塵器和布袋過(guò)濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏-水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰，除塵效率很高，還能吸收氣態(tài)污染物。

　　煙氣脫硫有吸收法和催化氧化法。干法吸收用堿性氧化鋁、 半焦炭、活性炭等；濕法吸收用氨、 碳酸鈉、石灰漿等。用五氧化二釩等觸媒在一定溫度下可使大部分二氧化硫氧化為三氧化硫，從而有助于吸收脫硫。由于煙氣脫硫設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用昂貴，大部分企業(yè)傾向使用低硫燃料以降低硫氧化物的排放量。

　　煙氣中氮氧化物主要是一氧化氮。煙氣脫硝有催化分解法、選擇性催化還原法，也有采用高溫活性炭吸收脫硝的。

　　燃煤鍋爐在運(yùn)行中必然要排出大量爐渣和由除塵器收集的飛灰，一般用水力或機(jī)械的方法清除送至堆渣場(chǎng)。

　　20世紀(jì)50年代以來(lái)，人們努力發(fā)展灰渣綜合利用，化害為利。如用灰渣制造水泥、磚和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又從粉煤灰中提取空心微珠，作為耐火保溫等材料。

　　熱平衡

　　計(jì)算鍋爐熱效率（簡(jiǎn)稱鍋爐效率）的方法。鍋爐熱效率是指送入鍋爐的燃料熱量中得到有效利用的百分?jǐn)?shù)。近代電站鍋爐的效率可達(dá)90%以上；工業(yè)鍋爐的效率可達(dá)75%以上。

　　送入鍋爐的燃料熱量，除了有效利用的部分外，都以各種形式損失掉了，計(jì)有：排煙帶走的熱損失；排煙中未燃盡的一氧化碳、氫和甲烷等造成的氣體不完全燃燒熱損失；飛灰、爐渣和爐排漏煤等所含未燃盡碳造成的固體不完全燃燒熱損失和散熱損失等。

　　為了考核性能和改進(jìn)設(shè)計(jì)，鍋爐常要經(jīng)過(guò)熱平衡試驗(yàn)。直接從有效利用能量來(lái)計(jì)算鍋爐熱效率的方法叫正平衡，從各種熱損失來(lái)反算效率的方法叫反平衡?？紤]鍋爐房的實(shí)際效益時(shí)，不僅要看鍋爐熱效率，還要計(jì)及鍋爐輔機(jī)所消耗的能量。

　　單位質(zhì)量或單位容積的燃料完全燃燒時(shí)按化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內(nèi)有更多的機(jī)會(huì)與氧氣接觸而燃燒，實(shí)際送入爐內(nèi)的空氣量總要大于理論空氣量。實(shí)際送入爐內(nèi)的空氣量與理論空氣量之比值稱為過(guò)量空氣系數(shù)。實(shí)際的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)主要取決于燃料性質(zhì)和燃燒方式，一般在 1.05～1.5的范圍內(nèi)。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排煙熱損失會(huì)增大，還會(huì)加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應(yīng)設(shè)法改進(jìn)燃燒技術(shù)，爭(zhēng)取以盡量小的過(guò)量空氣系數(shù)使?fàn)t膛內(nèi)燃燒完全。如燃油鍋爐的過(guò)量空氣系數(shù)已有可能小于1.03。這種采用低過(guò)量空氣系數(shù)的燃燒技術(shù)稱為低氧燃燒。

　　純蒸汽發(fā)生器原理

　　力作用將小液滴分離出去回到原料水中，進(jìn)行重新蒸發(fā)，蒸汽就變成了純蒸汽通過(guò)一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的潔凈絲網(wǎng)裝置后進(jìn)入到分離器的頂部，通過(guò)輸出管路純蒸汽進(jìn)入到各個(gè)分配系統(tǒng)中及使用點(diǎn)。

　　工業(yè)蒸汽的調(diào)節(jié)使純蒸汽的壓力可以根據(jù)生產(chǎn)工藝的要2通過(guò)程序進(jìn)行設(shè)置并可以穩(wěn)定維持在用戶設(shè)定的壓力值。在原料水蒸發(fā)過(guò)程中，通過(guò)液位來(lái)控制料水的補(bǔ)給，使料水的液位始終維持在正常的水平，對(duì)于濃縮水可以在程序中設(shè)置間歇排放。

　　1、蒸發(fā)器 2、分離器 3、工業(yè)蒸汽 4、 原料水 5、純蒸汽 6、濃縮水排放 7、冷凝水排放 F型純蒸汽發(fā)生器工作原理

　　F型純蒸汽發(fā)生器工作流程如下：原料水在一效預(yù)熱器被工業(yè)蒸汽加熱，進(jìn)入以后二效預(yù)熱器被工業(yè)蒸汽凝結(jié)水繼續(xù)加熱；然后在進(jìn)入蒸發(fā)器頂部經(jīng)分水裝置，均勻地分布進(jìn)入蒸發(fā)列管，在蒸發(fā)列管內(nèi)形成薄膜狀的水流；這些水流因?yàn)楸∷院芸毂徽舭l(fā)，產(chǎn)生二次蒸汽；未被蒸發(fā)的原料水被排到機(jī)外。被蒸發(fā)的原料水，現(xiàn)在是二次蒸汽，繼續(xù)在蒸發(fā)器中盤(pán)旋上升，經(jīng)過(guò)汽水分離裝置，作為純蒸汽從純蒸汽出口輸出。工業(yè)蒸汽在蒸發(fā)器被原料水吸收熱量后凝結(jié)成工業(yè)蒸汽凝結(jié)水作為預(yù)熱器的加熱源，預(yù)熱原料水最后從預(yù)熱器不凝結(jié)水排放出口排出機(jī)外。微量純蒸汽被冷凝取樣器收集，并經(jīng)過(guò)與冷卻水換熱，冷卻成為蒸餾水；經(jīng)過(guò)電導(dǎo)率的在線檢測(cè)，判斷純蒸汽是否合格。 原料水轉(zhuǎn)化成的二次蒸汽是潔凈蒸汽，它經(jīng)過(guò)三次分離作用：在最初進(jìn)入蒸發(fā)器后，沿列管向下流動(dòng)，同時(shí)蒸發(fā)，這是第一次分離；被蒸發(fā)的原料水（二次蒸汽）在蒸發(fā)器的下端180度折返，雜質(zhì)在重力作用下，被分離到下部，這是第二次分離；被蒸發(fā)的原料水，即二次蒸汽，繼續(xù)在蒸發(fā)器中盤(pán)旋上升，到中上部特殊分離裝置處，進(jìn)行第三次分離。

　　在原料水有一種不能凝結(jié)成水的一部分氣體，被稱作不凝性氣體，此部分不凝氣體依自動(dòng)化控制程度的不同，在蒸發(fā)器頂部設(shè)有不凝氣體連續(xù)排放裝置。

　　1、原料水入口 2、蒸餾水出口 3、純蒸汽取樣口 4、蒸汽凝結(jié)水出口 5、濃縮水排放口 6、工業(yè)蒸汽入口 7、純蒸汽輸出口 8、安全閥排放口