一、設(shè)備介紹
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，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。
鍋爐-工作過(guò)程（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。
二、工作原理
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)。
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，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。控制這些物質(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V2O5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)。
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*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*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*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*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*。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。
三、適用范圍
蒸汽發(fā)生器主要適用于制衣廠，干洗店，飯店，饃店，食堂，餐廳，廠礦，豆制品廠等場(chǎng)所。
