锅炉是国民经济中重要的热能供应设备。电力、机械、冶 金、化工、纺织、造纸、食品等行业 , 以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能。
锅炉是利用燃料燃烧释放出的热能或其他能量将工质 ( 中间载热体 ) 加热到一定参数的设备。应用于加热水使之转 变为蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉 , 也称为蒸汽发生器 ; 应用于 加热水使之提高温度转变为热水的锅炉 , 称为热水锅炉而应用于加热有机热载体的锅炉称为有机热载体锅炉。
从能源利用的角度看 , 锅炉是一种能源转换设备。在锅 炉中 , 一次能源 ( 燃料 ) 的化学贮藏能通过燃烧过程转化为 燃烧产物 ( 烟气和灰渣 ) 所载有的热能 , 然后又通过传热过 程将热量传递给中间载热体 ( 例如水和蒸汽 ), 依靠它将热量输送到用热设备中去。
这种传输热量的中间载热体属于二次能源 , 因为它的用途就是向用能设备提供能量。当中间载热体用于在热机中进 行热一功转换时 , 就叫做 “ 工质 “ 。如果中间载热体只是向热 设备传输、提供热量以进行热利用 , 则通常被称为 “ 热媒 “ 。
锅炉按其用途可以分为电站锅炉、工业锅炉、船舶锅炉 和机车锅炉等四类。前两类又称为固定式锅炉 , 因为是安装在固定基础上而不可移动的。后两类则称为移动式锅炉。本 书介绍的是固定式工业锅炉。
在锅炉中进行着三个主要过程 :
(1) 燃料在炉内燃烧 , 其化学贮藏能以热能的形式释放出来 , 使火焰和燃烧产物 ( 烟气和灰渣 ) 具有高温。
(2) 高温火焰和烟气通过 “ 受热面 “ 向工质 ( 热媒 ) 传递热量。
(3) 工质 ( 热媒 ) 被加热 , 其温度升高或者汽化为饱和蒸汽 , 或再进一步被加热成为过热蒸汽。
以上三个过程是互相关联并且同时进行的 , 实现着能量 的转换和传递。伴随着能量的转换和转移还进行着物质的流 动和变化 :
(1) 工质 , 例如给水 ( 或回水〉进入锅炉 , 最后以蒸汽( 或热水 ) 的形式供出。
(2) 燃料 , 例如煤进入炉内燃烧 , 其可燃部分燃烧后连同原含水分转化为烟气 , 其原含灰分则残存为灰渣。
(3) 空气送入炉内 , 其中氧气参加燃烧反应 , 过剩的空气和反应剩余的惰性气体混在烟气中排出。
水一汽系统、煤一灰系统和风二烟系统是锅炉的三大主要系统 , 这三个系统的工作是同时进行的。
通常将燃料和烟气这一侧所进行的过程 ( 包括燃烧、放 热、排渣、气体流动等 ) 总称为 “ 炉内过程 ”； 把水、汽这 -1 侧所进行的过程 ( 水和蒸汽流动、吸热、汽化、汽水分离、热 化学过程等 ) 总称为 “ 锅内过程 ” 。