鍋爐

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鍋爐是一種利用燃料燃燒放出的熱能或者其他熱能加熱水或其他工質，以生產規定參數（溫度、壓力）的品質的蒸汽、熱水或者其他工質的設備^[1]。鍋爐常在熱力發電廠或其他工業、民用生產中使用。

基礎鍋爐結構

電腦控制鍋爐

蒸氣發電機鍋爐

鍋爐是由鍋和爐兩大部分組成。鍋是裝水的容器，由鍋筒和許多鋼管組成；爐是燃料燃燒的場所。燃料在爐內燃燒產生的高溫煙氣，借導熱、對流和輻射三種換熱的形式，將煙氣的熱量傳給鍋中的水而產生蒸汽。

鍋爐的型式

1. 按煙氣在鍋爐流動的狀況分：煙氣在鋼管內流過，水在管外受熱的叫火管鍋爐（鍋殼鍋爐）；水在管內受熱，煙氣在管外流過的叫水管鍋爐；還有水火管組合式鍋爐。
2. 按鍋筒放置的方式分：立式鍋爐、臥式鍋爐。
3. 按用途分為：民用鍋爐、工業鍋爐、電廠鍋爐、機車船舶鍋爐。
4. 按介質分：蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、汽水兩用鍋爐、有機熱載體鍋爐。。
5. 按安裝方式分：快裝鍋爐、組裝鍋爐、散裝鍋爐。
6. 按燃料分：燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、餘熱鍋爐、電加熱鍋爐、生物質鍋爐、煤氣混燃鍋爐、煤油混燃鍋爐等。
7. 按水循環分（按工質在蒸發系統的流動方式分）：自然循環爐、強制循環爐（分多次強制循環爐和直流爐）、混合循環爐。
8. 按鍋爐數量分：單鍋筒鍋爐、雙鍋筒鍋爐。
9. 按燃燒定在鍋爐內部或外部分：內燃式鍋爐、外燃式鍋爐。
10. 按製造級別分類：A級、B級、C級、D級、E級（按製造鍋爐的壓力分）。
11. 按壓力分為：中壓鍋爐(3.8 MPa-5.3 MPa)、次高壓鍋爐(5.3 MPa-9.8 MPa)、高壓鍋爐(9.8 MPa-13.7 MPa)、超高壓鍋爐(13.7 MPa-16.7 MPa)、亞臨界壓力鍋爐(16.7 MPa-22.1 MPa)、超臨界壓力鍋爐(≥22.1MPa)、超超臨界壓力鍋爐(25 MPa-31 MPa)等^[2]。
12. 按燃燒方式分：層燃爐、室燃燒爐、旋風爐、沸騰爐等。
13. 按排渣方式分：固態排渣爐、液態排渣爐。

鍋爐的基本結構

鍋爐整體的結構包括鍋爐本體和輔助設備兩大部分。

鍋爐本體

鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預熱器、構架和爐牆等主要部件構成生產蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個最主要的部件是爐膛和鍋筒。

爐膛

又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上進行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態燃燒、適於燃燒劣質燃料的爐膛稱為沸騰爐，又稱流化床爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉並強烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風爐。爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。燃料在爐膛內燃燒形成火焰和高溫煙氣，所以爐膛四周的爐牆由耐高溫材料和保溫材料構成。在爐牆的內表面上常敷設水冷壁管，它既保護爐牆不致燒壞，又吸收火焰和高溫煙氣的大量輻射熱。

爐膛的結構、形狀、容積和高度都要保證燃料充分燃燒，並使爐膛出口的煙氣溫度降低到熔渣開始凝結的溫度以下。當爐內的溫度超過灰熔點時，灰便呈熔融狀態。熔融的灰渣顆粒在觸及爐內水冷壁管或其他構件時會粘在上面。粘結的灰粒逐漸增多,遂形成渣塊,稱為結渣。結渣會降低鍋爐受熱面的傳熱效果。嚴重時會堵塞煙氣流動的通道，影響鍋爐的安全和經濟運行。

一般用爐膛容積熱負荷和爐膛截面熱負荷或爐排熱負荷表示其燃燒強烈程度。爐膛容積熱負荷是單位爐膛容積中每單位時間內釋放的熱量。在鍋爐技術中常用爐膛容積熱負荷來衡量爐膛大小是否恰當。容積熱負荷過大，則表示爐膛容積過小，燃料在爐內的停留時間過短，不能保證燃料完全燃燒，使燃燒效率下降；同時這還表示爐牆面積過小，難以敷設足夠的水冷壁管，結果爐內和爐膛出口處煙氣溫度過高，受熱面容易發生結渣。室燃爐的爐膛截面熱負荷是單位時間內單位爐膛橫截面上燃料燃燒所釋放的熱量。在爐膛容積確定以後，爐膛截面熱負荷過大會使局部區域的壁面溫度過高而引起結渣。層燃爐的爐排熱負荷是單位時間內燃料燃燒所釋放的熱量與爐排面積的比值。爐排熱負荷過高會使飛灰大大增加。

爐膛設計需要充分考慮使用燃料的特性。每台鍋爐應儘量燃用原設計的燃料。燃用特性差別較大的燃料時，鍋爐運行的經濟性和可靠性都可能降低。

鍋筒

它是自然循環和多次強制循環鍋爐中接受省煤器來的給水、聯接循環迴路，並向過熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。鍋筒筒體由優質厚鋼板製成，是鍋爐中最重的部件之一。

1950年代火車鍋爐筒

三五計畫期間的上海鍋爐廠

鍋筒的主要功能是儲水，進行汽水分離，在運行中排除鍋水中的鹽水和泥渣，以避免含有高濃度鹽分和雜質的鍋水隨蒸汽進入過熱器和汽輪機中。這些鹽分和雜質如在過熱器管和汽輪機通道上發生結垢、積鹽和腐蝕，會影響設備的經濟安全運行。鍋爐出口的蒸汽一般都有一定的質量標準。鍋筒內部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排污和加藥設備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來的飽和蒸汽與水分離開來，並儘量減少蒸汽中攜帶的細小水滴。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件。中壓以上的鍋爐除廣泛採用多種型式的旋風分離器進行粗分離外，還用百葉窗、鋼絲網或均汽板等進行進一步分離。隨著水處理技術的提高，蒸汽分離裝置趨向於簡化和定型化。排污裝置（包括連續排污和定期排污）能在鍋爐運行中排出一部分含有較高鹽分和泥渣的鍋水。鍋筒上還裝有水位表、安全閥等監測和保護設施。

輔助設備

除鍋爐本體外，在電站鍋爐中還有許多配套的輔助設備：

1. 煤粉製備系統，把原煤磨成粉，以利煤的充分燃燒，包括給煤機、磨煤機、排粉機、粗粉分離器和煤粉管道等；
2. 送、引風系統，向鍋爐供給燃燒需要的空氣及將煤燃燒後的煙氣排出鍋爐，包括送風機、引風機和煙風道等；
3. 給水系統，包括給水泵、閥門和管道等；
4. 水處理系統（見鍋爐水處理）；
5. 灰渣清除系統，包括碎渣機、出渣機、除塵器等；
6. 自動控制和監測系統（見鍋爐自動控制、鍋爐汽溫調節）。

法規

 中華民國（臺灣）

• 中華民國勞動部規範鍋爐操作人員應接受安全衛生教育訓練^[3]
  • 鍋爐操作人員
  • 第一種壓力容器操作人員
  • 高壓氣體特定設備操作人員
  • 高壓氣體容器操作人員

• 中國人民共和國《特種設備安全法》規定鍋爐操作人員
  • 每台在用鍋爐當班持證的司爐工、水處理操作人員應按下列數量配備： —•—蒸發量小於4t/h的鍋爐（熱水鍋爐供熱量2.8MW）， 司爐工、水處理操作人員 不少於1名； —•—蒸發量小於10t/h（熱水鍋爐供熱量7MW），大於或等於4t/h的（熱水鍋爐供熱量2.8MW）， 燃煤鍋爐司爐工不少於2名，燃油（氣）鍋爐或電鍋爐司爐工不少於1名；水處理 操作人員 不少於1名 ； —•—蒸發量小於或等於35t/h（熱水鍋爐供熱量24.5MW），大於或等於10t/h（熱水鍋爐供熱量7MW），的， 燃煤鍋爐司爐不少於4名，燃油（氣）鍋爐或電鍋爐司爐不少於3名，水處理不少於2名。 —•—電站鍋爐操作人員配備按《火力發電廠勞動定員標準》（試行）執行。
  • 鍋爐房內有多台同時運行的鍋爐，其持證司爐工應為每台鍋爐人數總和的70%以上。有機載熱體鍋爐每班持證司爐工數量，參照熱水鍋爐配備。
  • 壓力容器每班次持證操作人員應不少於1名

參考文獻

1. 吳宗之等. 安全生产技术（2011版）. 中國: 中國大百科全書出版社. 2011年5月: 112. ISBN 978-7-5000-8561-4 （中文（簡體））. 使用|accessdate=需要含有|url= (幫助)
2. 郭元亮等. 《鍋爐安全技術監察規程》 TSG G0001-2012. 中華人民共和國: 中華人民共和國國家質量檢驗檢疫總局. 2012年10月23日: 2 （中文（簡體））. 使用|accessdate=需要含有|url= (幫助)
3. 法規名稱：職業安全衛生法，公（發）布日期：民國63年04月16日，修正時間：民國102年07月03日，法規類別：職業安全衛生目

外部連結

• 台灣省鍋爐協會 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• 全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• 工業退火爐
• 中國鍋爐中心網 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• 武漢鍋爐資訊網 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• 陽光機械鍋爐鑄造基礎 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）