蒸汽鍋爐工作原理、分類(lèi)、結(jié)構(gòu)

工作原理

 

鍋爐是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱傳遞給容器內(nèi)的水，使水達(dá)到所需要的溫度（熱水）或一定壓力蒸汽的熱力設(shè)備。它是由“鍋”（即鍋爐本體水壓部分）、“爐”（即燃燒設(shè)備部分）、附件儀表及附屬設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)完整體。

　　鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時(shí)進(jìn)行，水進(jìn)入鍋爐以后，在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的蒸汽，被引出應(yīng)用。在燃燒設(shè)備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，最后由煙囪排出。

 

蒸汽鍋爐的分類(lèi)

蒸汽鍋爐按照燃料可以分為電蒸汽鍋爐、燃油蒸汽鍋爐、燃?xì)庹羝仩t等；按照構(gòu)造可以分為立式蒸汽鍋爐、臥式蒸汽鍋爐，小型蒸汽鍋爐多為單、雙回程的立式結(jié)構(gòu)，大型蒸汽鍋爐多為三回程的臥式結(jié)構(gòu)。

 

 

按出口蒸汽壓力分為：低壓鍋爐（P〈2.45MPa）、中壓鍋爐（3.8〈P〈5.8MPa）、高壓鍋爐（5.9〈P=12.6MPa）、超高壓鍋爐（12.7〈P=15.8MPa）、亞臨界鍋爐（15.9〈P=18.3MPa）、超臨界鍋爐（22.115〈P〈30MPa）、超超臨界鍋爐＞30MPa。

 

蒸汽鍋爐按照燃料可以分為電蒸汽鍋爐、燃油蒸汽鍋爐、燃?xì)庹羝仩t等；按照構(gòu)造可以分為立式蒸汽鍋爐、臥式蒸汽鍋爐，小型蒸汽鍋爐多為單、雙回程的立式結(jié)構(gòu)，大型蒸汽鍋爐多為三回程的臥式結(jié)構(gòu)。

立式雙回程結(jié)構(gòu)

立式燃油燃?xì)庹羝仩t采用燃燒機(jī)下置方式，二回程結(jié)構(gòu)，燃料燃燒充分，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定；煙管內(nèi)插有擾流片，減緩排煙速度，增加換熱量，鍋爐熱效率高，降低用戶(hù)使用成本。

臥式三回程結(jié)構(gòu)

臥式蒸汽鍋爐為鍋殼式全濕背順流三回程煙火管結(jié)構(gòu)，火焰在大燃燒室內(nèi)微正壓燃燒，完全伸展，燃燒熱負(fù)荷低，燃燒熱效率高，有效地降低了排煙溫度，節(jié)能降耗，使用經(jīng)濟(jì)。波形爐膽和螺紋煙管結(jié)構(gòu)，既提高了鍋爐的吸熱強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了換熱面受熱膨脹的需要，科學(xué)合理，經(jīng)久耐用。

鍋爐選型計(jì)算以及運(yùn)營(yíng)成本運(yùn)算

有關(guān)熱值、重量單位的換算

1、1萬(wàn)大卡=10000千卡（Kcal)=10000000卡（cal)=41858518.2焦耳（j)；

2、1萬(wàn)大卡≌11.6千瓦（Kw) 例：24千瓦（Kw)的電鍋爐約等于2萬(wàn)大卡的鍋爐；

3、1公斤=1千克=0.001噸，例：500公斤也就是通常說(shuō)的0.5噸。

鍋爐選型計(jì)算以及工程計(jì)算所要遵循的相關(guān)規(guī)定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

1、《小型和常壓熱水鍋爐技術(shù)監(jiān)察規(guī)定》

2、《鍋爐房安全管理規(guī)程》

3、《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》

4、《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50015-2003

5、《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》

6、《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（給水排水）》

7、《給水排水設(shè)計(jì)基本語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》GBJ125-89

 

表1熱水用水定額

序號(hào)	建筑物名稱(chēng)	單位	最高日用水定額(L)	使用時(shí)間(h)
1	住宅 有自備熱水供應(yīng)和沐浴設(shè)備 有集中熱水供應(yīng)和沐浴設(shè)備	每人每日	40～80 60～100	24
2	別墅	每人每日	70～110	24
3	單身職工宿舍、學(xué)生宿舍、招待所、培訓(xùn)中心、普通旅館 設(shè)公用盥洗室 設(shè)公用盥洗室、淋浴室 設(shè)公用盥洗室、淋浴室、洗衣室 設(shè)單獨(dú)衛(wèi)生間、公用洗衣室	每人每日 每人每日 每人每日 每人每日	25～40 40～60 50～80 60～100	24或定時(shí)供應(yīng)
4	賓館客房 旅客 員工	每床位每日 每人每日	120～160 40～50	24
5	醫(yī)院住院部 設(shè)公用盥洗室 設(shè)公用盥洗室、淋浴室 設(shè)單獨(dú)衛(wèi)生間	每床位每日 每床位每日 每床位每日	60～100 70～130 110～200	24
	醫(yī)務(wù)人員 門(mén)診部、診療所	每人每班 每病人每次	70～130 7～13	8
	療養(yǎng)院、休養(yǎng)所住房部	每床位每日	100～160	24
6	養(yǎng)老院	每床位每日	50～70	24
7	幼兒園、托兒所 有住宿 無(wú)住宿	每?jī)和咳?/p> 每?jī)和咳?/p>	20～40 10～15	24 10
8	公共浴室 淋浴 淋浴、浴盆 桑拿?。茉?、按摩池）	每顧客每次 每顧客每次 每顧客每次	40～60 60～80 70～100	12
9	理發(fā)室、美容院	每顧客每次	10～15	12
10	洗衣房	每千克干衣	15～30	8
11	餐飲廳 營(yíng)業(yè)餐廳 快餐店、職工及學(xué)生食堂 酒吧、咖啡廳、茶座、卡拉OK房	每顧客每次 每顧客每次 每顧客每次	15～20 7～10 3～8	10～12 11 18
12	辦公樓	每人每班	5～10	8
13	健身中心	每人每次	15～25	12
14	體育場(chǎng)（館） 運(yùn)動(dòng)員淋浴	每人每次	25～35	4
15	會(huì)議廳	每座位每次	2～3	4

表2冷水計(jì)算溫度

地區(qū)	地面水溫度(℃)	地下水溫度(℃)
黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古的全部，遼寧的大部分，河北、山西、陜西偏北部分，寧夏偏東部分	4	6～10
北京、天津、山東全部，河北、山西、陜西的大部分，河北南部，甘肅、寧夏、遼寧的南部，青海偏東和江蘇偏北的一小部分	4	10～15
上海、浙江全部，江西、安徽、江蘇的大部分，福建北部，湖南、湖北東部，河南南部	5	15～20
廣東、臺(tái)灣全部，廣西大部分，福建、云南的南部	10～15	20
重慶、貴州全部，四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陜西和甘肅秦嶺以南地區(qū)，廣西偏北的一小部分	7	15～20

各種能源熱值對(duì)比

名稱(chēng)	熱值		熱效率		實(shí)際熱值
電熱水器	860kacl/度	×	95%	=	817 kacl/度
液化氣	10800 kacl/kg	×	85%	=	9180 kacl/kg
管道煤氣	6500 kacl/M3	×	85%	=	5525 kacl/M3
輕柴油	10200 kacl/kg	×	85%	=	8670 kacl/kg
熱泵	860 kacl/度	×	200%	=	1720 kacl/度

有關(guān)熱水鍋爐的取暖以及用水量計(jì)算公式

1、取暖耗熱量計(jì)算公式：

采暖標(biāo)準(zhǔn)：100w/m²

耗熱量公式= 100×總面積×860

1000

2、1t水升溫40℃所需耗熱量計(jì)算公式：

1T×1000L×40℃=40000kcal

例：比如用戶(hù)需要每小時(shí)5t水，那么所需鍋爐功率熱值就是5tX40000Kcal=200000Kcal。

3、適用于各種耗熱量損失的計(jì)算公式（比如大池等）：

Q=mc△t=?(這個(gè)問(wèn)號(hào)代表水重量，以噸為單位）X1000LX3℃=?

例：10t大池每小時(shí)按溫降3℃計(jì)算：10T×1000L×3=30000kcal/h。所得每小時(shí)損耗熱量為3萬(wàn)大卡，后面要把這個(gè)損失的熱量加回去。

運(yùn)行成本分析計(jì)算公式

熱值÷燃料熱值÷熱效率×燃料單價(jià)=運(yùn)行費(fèi)用

例：

取暖：1200000 kacl÷4600 kcal÷91.15%×1.1元=314元/時(shí)

供熱：600000 kacl÷4600 kcal÷91.15%×1.1元=157元/時(shí)

油鍋爐

取暖：1200000 kacl÷10200 kcal÷85%×7.2元=996元/時(shí)

供熱：600000 kacl÷10200 kcal÷85%×7.2元=498元/時(shí)

 

相關(guān)的工程計(jì)算例子（以生物質(zhì)顆粒熱水鍋爐為例）

1、客戶(hù)的實(shí)地情況：

（1）淋浴25個(gè)，5t的恒溫大池。

（2）7個(gè)取暖器，取暖面積180mm²（未知）

（3）高峰期按4小時(shí)計(jì)算

2、工程設(shè)計(jì)分析：

（1）淋浴用水量分析

已知該浴室有25個(gè)淋浴頭，每小時(shí)按客流量5個(gè)人計(jì)算，平均每個(gè)客戶(hù)用水量為70L/人，根據(jù)以上得知淋浴每小時(shí)的用水量為：

70L/人X 5人X 25個(gè)X 70%（使用率）=6125L/h=6.13t/h

（2）5t恒溫大池耗熱量分析：

待水溫加熱到38℃時(shí)候，由于熱量流失，所以需要持續(xù)加溫，按每小

時(shí)溫度下降3℃計(jì)算。

根據(jù)熱水熱負(fù)荷公式：Q=mcΔt

Q=5t X 1000L X 3℃=15000Kcal/h

(3)取暖耗熱量計(jì)算：

采暖標(biāo)準(zhǔn)：100w/m²

耗熱量公式= 100×總面積×860

1000

得10000平取暖：100×180×860=15480kcal

1000

根據(jù)以上綜合分析：

以1t水升溫40℃所需耗熱量為：1T×1000L×40℃=40000kcal

計(jì)算得：

1、5t恒溫大池跟淋浴用水量以及供暖所需總熱量為275680 kcal，推薦用戶(hù)選用30萬(wàn)大卡熱水鍋爐。

3、運(yùn)行成本分析

熱值÷燃料熱值÷熱效率×燃料單價(jià)=運(yùn)行費(fèi)用

（1）熱水運(yùn)行成本分析：

275680kcal÷4600 kcal÷91 %×1元=65元/時(shí)

275680kcal÷40000kcal/T=6.9t

一噸水升溫40℃，所需要的運(yùn)行成本為：

65元÷7T=9元/t。

蒸汽鍋爐選型計(jì)算以及成本運(yùn)營(yíng)計(jì)算簡(jiǎn)略

毫無(wú)疑問(wèn)，熱水鍋爐的選型以及成本運(yùn)營(yíng)計(jì)算還是比較簡(jiǎn)單的。而且大部分也可以套用公式，實(shí)在不知道的也可以依據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)去做一個(gè)評(píng)估。

反觀(guān)蒸汽鍋爐的計(jì)算，就要稍微麻煩一點(diǎn)。因?yàn)槌强蛻?hù)他自己知道他實(shí)際需要多大的蒸發(fā)量鍋爐，你直接給他配過(guò)去，這就是很省事了。但有一個(gè)前提就是連客戶(hù)他自己都不知道一個(gè)大概，所以相對(duì)應(yīng)的選型計(jì)算就要你實(shí)地去查看一下才有個(gè)底，不然光聽(tīng)他說(shuō)個(gè)大概，估計(jì)自己也不好做出判斷。

但蒸汽鍋爐的用量也可以轉(zhuǎn)換成熱水鍋爐去計(jì)算。

這里遵循一個(gè)原則就是“蒸發(fā)量1t的蒸汽鍋爐它的熱值就相當(dāng)于60萬(wàn)大卡熱水鍋爐”。所以要確定客戶(hù)所需要的蒸發(fā)量多少，首先了解客戶(hù)需要用到蒸汽的設(shè)備是多大功率的，再以所有設(shè)備的總功率去換算成大卡，根據(jù)那個(gè)原則就可以計(jì)算出這些設(shè)備需要多少蒸汽了。

相對(duì)應(yīng)的運(yùn)營(yíng)成本也可以完全按照上述熱水鍋爐的計(jì)算方法得出。