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械設備。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械設備。容積必須《30L，容積≥30L則屬于《特種設備安全監(jiān)察條例》中鍋爐的范疇，市場上的蒸汽發(fā)生器大多數(shù)容積《30L，所以不歸技術監(jiān)督部門監(jiān)管，節(jié)省了安裝、使用費用。

　　蒸汽鍋爐有時又叫蒸汽發(fā)生器，是蒸汽動力裝置的重要組成部分。電站鍋爐、汽輪機和發(fā)電機是火力發(fā)電站的主機，因此電站鍋爐是生產電能的重要設備。工業(yè)鍋爐是在各種工業(yè)企業(yè)中提供生產和供暖所需的蒸汽的必不可少的設備。工業(yè)鍋爐數(shù)量甚多，需要消耗大量燃料。利用生產過程中高溫廢氣作為熱源的余熱鍋爐對節(jié)能有重要作用。船用鍋爐裝在各種船舶上，所產生的蒸汽用于驅動蒸汽動力機械。機車鍋爐作為蒸汽機車的主要設備尚有一定的應用。鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發(fā)生爆炸，后果也十分嚴重。因此，對鍋爐的材料選用、設計計算、制造和檢驗等都制訂有嚴格的法規(guī)。

　　鍋爐可按照不同的方法進行分類。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（見表）。

　　中國電站鍋爐的現(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（即強制循環(huán)鍋爐）、直流鍋爐和復合循環(huán)鍋爐。復合循環(huán)鍋爐是由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復合而成，其中包括低循環(huán)倍率鍋爐（見電站鍋爐）。按燃燒方式鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。

　　鍋爐-工作過程 圖4和圖7為 120噸/時自然循環(huán)燃煤電站鍋爐的簡圖和燃燒系統(tǒng)示意圖。首先由磨煤機將煤磨制成粉。煤粉由空氣攜帶通過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到1500～1600℃。鍋爐的蒸發(fā)受熱面裝在爐膛的內壁上，組成水冷壁，吸收爐膛中高溫火焰和煙氣的輻射熱量，使爐膛出口處煙氣溫度降低到1000～1150℃。后墻水冷壁的上部分（在水平煙道進口）組成排列較稀的數(shù)列凝渣管，以防止結渣。為防止鍋爐受熱面上積灰或結渣，還使用吹灰器。

　　過熱器位于水平煙道中，它的作用是把從鍋筒出來的飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽，目的是提高電站的經濟性。煙氣通過過熱器后溫度降低到 500～600℃，然后進入尾部煙道。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入鍋筒之前預先加熱，并降低排煙溫度。另一尾部受熱面是空氣預熱器。它的作用是使空氣在進入爐膛以前加熱到一定溫度，以改善燃燒和進一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率。

　　圖（1）和圖（2）為 120噸/時自然循環(huán)燃煤電站鍋爐的簡圖和燃燒系統(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，經給水管道進入省煤器，進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口集箱。水在水冷壁管內吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經上升管到達鍋筒中，由汽水分離裝置使水、汽分離。分離出來的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過熱器，繼續(xù)吸熱成為450℃的過熱蒸汽，然后送往汽輪機。

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　　在燃燒和煙風系統(tǒng)方面，送風機將空氣送入空氣預熱器加熱到一定溫度。在磨煤機中被磨成一定細度的煤粉，由來自空氣預熱器的一部分熱空氣攜帶經燃燒器噴入爐膛。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爐膛、凝渣管束、過熱器、省煤器和空氣預熱器后，再經過除塵裝置，除去其中的飛灰，最后由引風機送往煙囪排向大氣。

　　循環(huán)方式

　　鍋爐循環(huán)方式是指鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)內水汽的流動方式，可分為自然循環(huán)、輔助循環(huán)、直流和復合循環(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，未經凈化時其排放指標可能達到環(huán)境保護規(guī)定指標的幾倍到數(shù)十倍。控制這些物質排放的措施有燃燒前處理、改進燃燒技術、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。由于煙氣脫硫設備及運行費用昂貴，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，一般用水力或機械的方法清除送至堆渣場。

　　20世紀50年代以來，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

　　計算鍋爐熱效率（簡稱鍋爐效率）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數(shù)。近代電站鍋爐的效率可達90%以上；工業(yè)鍋爐的效率可達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設計，鍋爐常要經過熱平衡試驗。直接從有效利用能量來計算鍋爐熱效率的方法叫正平衡，從各種熱損失來反算效率的方法叫反平衡?？紤]鍋爐房的實際效益時，不僅要看鍋爐熱效率，還要計及鍋爐輔機所消耗的能量。

　　單位質量或單位容積的燃料完全燃燒時按化學反應方程式計算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內有更多的機會與氧氣接觸而燃燒，實際送入爐內的空氣量總要大于理論空氣量。實際送入爐內的空氣量與理論空氣量之比值稱為過量空氣系數(shù)。實際的爐膛出口過量空氣系數(shù)主要取決于燃料性質和燃燒方式，一般在 1.05～1.5的范圍內。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排煙熱損失會增大，還會加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應設法改進燃燒技術，爭取以盡量小的過量空氣系數(shù)使爐膛內燃燒完全。如燃油鍋爐的過量空氣系數(shù)已有可能小于1.03。這種采用低過量空氣系數(shù)的燃燒技術稱為低氧燃燒。

　　力作用將小液滴分離出去回到原料水中，進行重新蒸發(fā)，蒸汽就變成了純蒸汽通過一個特殊設計的潔凈絲網裝置后進入到分離器的頂部，通過輸出管路純蒸汽進入到各個分配系統(tǒng)中及使用點。

　　工業(yè)蒸汽的調節(jié)使純蒸汽的壓力可以根據生產工藝的要2通過程序進行設置并可以穩(wěn)定維持在用戶設定的壓力值。在原料水蒸發(fā)過程中，通過液位來控制料水的補給，使料水的液位始終維持在正常的水平，對于濃縮水可以在程序中設置間歇排放。

　　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：原料水在一效預熱器被工業(yè)蒸汽加熱，進入以后二效預熱器被工業(yè)蒸汽凝結水繼續(xù)加熱；然后在進入蒸發(fā)器頂部經分水裝置，均勻地分布進入蒸發(fā)列管，在蒸發(fā)列管內形成薄膜狀的水流；這些水流因為薄所以很快被蒸發(fā)，產生二次蒸汽；未被蒸發(fā)的原料水被排到機外。被蒸發(fā)的原料水，現(xiàn)在是二次蒸汽，繼續(xù)在蒸發(fā)器中盤旋上升，經過汽水分離裝置，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成工業(yè)蒸汽凝結水作為預熱器的加熱源，預熱原料水最后從預熱器不凝結水排放出口排出機外。微量純蒸汽被冷凝取樣器收集，并經過與冷卻水換熱，冷卻成為蒸餾水；經過電導率的在線檢測，判斷純蒸汽是否合格。 原料水轉化成的二次蒸汽是潔凈蒸汽，它經過三次分離作用：在最初進入蒸發(fā)器后，沿列管向下流動，同時蒸發(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)器中盤旋上升，到中上部特殊分離裝置處，進行第三次分離。

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