蒸汽发生器是什么_蒸汽发生器工作原理

　　蒸汽发生器（俗称锅炉）是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。

　　蒸汽发生器是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。容积必须《30L，容积≥30L则属于《特种设备安全监察条例》中锅炉的范畴，市场上的蒸汽发生器大多数容积《30L，所以不归技术监督部门监管，节省了安装、使用费用。

　　蒸汽锅炉有时又叫蒸汽发生器，是蒸汽动力装置的重要组成部分。电站锅炉、汽轮机和发电机是火力发电站的主机，因此电站锅炉是生产电能的重要设备。工业锅炉是在各种工业企业中提供生产和供暖所需的蒸汽的必不可少的设备。工业锅炉数量甚多，需要消耗大量燃料。利用生产过程中高温废气作为热源的余热锅炉对节能有重要作用。船用锅炉装在各种船舶上，所产生的蒸汽用于驱动蒸汽动力机械。机车锅炉作为蒸汽机车的主要设备尚有一定的应用。锅炉承受高温高压，安全问题十分重要。即使是小型锅炉，一旦发生爆炸，后果也十分严重。因此，对锅炉的材料选用、设计计算、制造和检验等都制订有严格的法规。

　　锅炉可按照不同的方法进行分类。锅炉按用途可分为工业锅炉、电站锅炉、船用锅炉和机车锅炉等；按锅炉出口压力可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力等锅炉（见表）。

　　中国电站锅炉的现行系列为：中压3.9兆帕；高压10兆帕；超高压14兆帕；亚临界压力17兆帕。中国工业锅炉的现行系列为：0.5兆帕、0.8兆帕、1.3兆帕、2.5兆帕。

　　蒸汽发生器锅炉按水和烟气的流动路径可分为火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉，其中火筒锅炉和火管锅炉又合称为锅壳锅炉；按循环方式可分为自然循环锅炉、辅助循环锅炉（即强制循环锅炉）、直流锅炉和复合循环锅炉。复合循环锅炉是由辅助循环锅炉和直流锅炉复合而成，其中包括低循环倍率锅炉（见电站锅炉）。按燃烧方式锅炉分为室燃炉、层燃炉和沸腾炉等。

　　锅炉-工作过程 图4和图7为 120吨/时自然循环燃煤电站锅炉的简图和燃烧系统示意图。首先由磨煤机将煤磨制成粉。煤粉由空气携带通过装在炉墙上的燃烧器送入炉膛中燃烧。在火焰中心处的气体温度达到1500～1600℃。锅炉的蒸发受热面装在炉膛的内壁上，组成水冷壁，吸收炉膛中高温火焰和烟气的辐射热量，使炉膛出口处烟气温度降低到1000～1150℃。后墙水冷壁的上部分（在水平烟道进口）组成排列较稀的数列凝渣管，以防止结渣。为防止锅炉受热面上积灰或结渣，还使用吹灰器。

　　过热器位于水平烟道中，它的作用是把从锅筒出来的饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，目的是提高电站的经济性。烟气通过过热器后温度降低到 500～600℃，然后进入尾部烟道。尾部烟道中受热面之一为省煤器。它由很多平行的蛇形管所组成，其作用是使给水在进入锅筒之前预先加热，并降低排烟温度。另一尾部受热面是空气预热器。它的作用是使空气在进入炉膛以前加热到一定温度，以改善燃烧和进一步降低排烟温度，提高锅炉效率。

　　图（1）和图（2）为 120吨/时自然循环燃煤电站锅炉的简图和燃烧系统示意图。

　　（1）

　　在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为450℃的过热蒸汽，然后送往汽轮机。

　　（2）

　　在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉，由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，最后由引风机送往烟囱排向大气。

　　循环方式

　　锅炉循环方式是指锅炉蒸发系统内水汽的流动方式，可分为自然循环、辅助循环、直流和复合循环。

　　烟气净化和灰渣处理

　　锅炉烟气中所含粉尘（包括飞灰和炭黑）、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质，未经净化时其排放指标可能达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。

　　烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力、附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离，在较高容量下常采用离心力分离除尘。静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏-水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰，除尘效率很高，还能吸收气态污染物。

　　烟气脱硫有吸收法和催化氧化法。干法吸收用碱性氧化铝、 半焦炭、活性炭等；湿法吸收用氨、 碳酸钠、石灰浆等。用五氧化二钒等触媒在一定温度下可使大部分二氧化硫氧化为三氧化硫，从而有助于吸收脱硫。由于烟气脱硫设备及运行费用昂贵，大部分企业倾向使用低硫燃料以降低硫氧化物的排放量。

　　烟气中氮氧化物主要是一氧化氮。烟气脱硝有催化分解法、选择性催化还原法，也有采用高温活性炭吸收脱硝的。

　　燃煤锅炉在运行中必然要排出大量炉渣和由除尘器收集的飞灰，一般用水力或机械的方法清除送至堆渣场。

　　20世纪50年代以来，人们努力发展灰渣综合利用，化害为利。如用灰渣制造水泥、砖和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又从粉煤灰中提取空心微珠，作为耐火保温等材料。

　　热平衡

　　计算锅炉热效率（简称锅炉效率）的方法。锅炉热效率是指送入锅炉的燃料热量中得到有效利用的百分数。近代电站锅炉的效率可达90%以上；工业锅炉的效率可达75%以上。

　　送入锅炉的燃料热量，除了有效利用的部分外，都以各种形式损失掉了，计有：排烟带走的热损失；排烟中未燃尽的一氧化碳、氢和甲烷等造成的气体不完全燃烧热损失；飞灰、炉渣和炉排漏煤等所含未燃尽碳造成的固体不完全燃烧热损失和散热损失等。

　　为了考核性能和改进设计，锅炉常要经过热平衡试验。直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡，从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。考虑锅炉房的实际效益时，不仅要看锅炉热效率，还要计及锅炉辅机所消耗的能量。

　　单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时按化学反应方程式计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧，实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。实际送入炉内的空气量与理论空气量之比值称为过量空气系数。实际的炉膛出口过量空气系数主要取决于燃料性质和燃烧方式，一般在 1.05～1.5的范围内。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失，但排烟热损失会增大，还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术，争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。如燃油锅炉的过量空气系数已有可能小于1.03。这种采用低过量空气系数的燃烧技术称为低氧燃烧。

　　力作用将小液滴分离出去回到原料水中，进行重新蒸发，蒸汽就变成了纯蒸汽通过一个特殊设计的洁净丝网装置后进入到分离器的顶部，通过输出管路纯蒸汽进入到各个分配系统中及使用点。

　　工业蒸汽的调节使纯蒸汽的压力可以根据生产工艺的要2通过程序进行设置并可以稳定维持在用户设定的压力值。在原料水蒸发过程中，通过液位来控制料水的补给，使料水的液位始终维持在正常的水平，对于浓缩水可以在程序中设置间歇排放。

　　1、蒸发器 2、分离器 3、工业蒸汽 4、 原料水 5、纯蒸汽 6、浓缩水排放 7、冷凝水排放 F型纯蒸汽发生器工作原理

　　F型纯蒸汽发生器工作流程如下：原料水在一效预热器被工业蒸汽加热，进入以后二效预热器被工业蒸汽凝结水继续加热；然后在进入蒸发器顶部经分水装置，均匀地分布进入蒸发列管，在蒸发列管内形成薄膜状的水流；这些水流因为薄所以很快被蒸发，产生二次蒸汽；未被蒸发的原料水被排到机外。被蒸发的原料水，现在是二次蒸汽，继续在蒸发器中盘旋上升，经过汽水分离装置，作为纯蒸汽从纯蒸汽出口输出。工业蒸汽在蒸发器被原料水吸收热量后凝结成工业蒸汽凝结水作为预热器的加热源，预热原料水最后从预热器不凝结水排放出口排出机外。微量纯蒸汽被冷凝取样器收集，并经过与冷却水换热，冷却成为蒸馏水；经过电导率的在线检测，判断纯蒸汽是否合格。 原料水转化成的二次蒸汽是洁净蒸汽，它经过三次分离作用：在最初进入蒸发器后，沿列管向下流动，同时蒸发，这是第一次分离；被蒸发的原料水（二次蒸汽）在蒸发器的下端180度折返，杂质在重力作用下，被分离到下部，这是第二次分离；被蒸发的原料水，即二次蒸汽，继续在蒸发器中盘旋上升，到中上部特殊分离装置处，进行第三次分离。

　　在原料水有一种不能凝结成水的一部分气体，被称作不凝性气体，此部分不凝气体依自动化控制程度的不同，在蒸发器顶部设有不凝气体连续排放装置。

　　1、原料水入口 2、蒸馏水出口 3、纯蒸汽取样口 4、蒸汽凝结水出口 5、浓缩水排放口 6、工业蒸汽入口 7、纯蒸汽输出口 8、安全阀排放口