中國(guó)環(huán)保鍋爐網(wǎng)

鍋爐的發(fā)展分鍋和爐兩個(gè)方面 。

18世紀(jì)上半葉，英國(guó)煤礦使用的蒸汽機(jī)，包括瓦特的初期蒸汽機(jī)在內(nèi)，所用的蒸汽壓力 等于大氣壓力。18世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀(jì)，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個(gè)盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來(lái)改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。

隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來(lái)，通過(guò)磚砌的煙道排向煙囪并對(duì)鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，后來(lái)加到兩個(gè)火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。

1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火(煙氣)在管內(nèi)流過(guò)。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。

19世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管，直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。

二十世紀(jì)初期，汽輪機(jī)開始發(fā)展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐。開始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過(guò)熱器和省煤器的應(yīng)用，以及鍋筒內(nèi)部汽、水分離元件的改進(jìn)，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。

以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán)鍋爐，水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同，造成密度差而產(chǎn)生自然流動(dòng)。在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐的同時(shí)，從30年代開始應(yīng)用直流鍋爐，40年代開始應(yīng)用輔助循環(huán)鍋爐。

輔助循環(huán)鍋爐又稱強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，它是在自然循環(huán)鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在下降管系統(tǒng)內(nèi)加裝循環(huán)泵，以加強(qiáng)蒸發(fā)受熱面的水循環(huán)。直流鍋爐中沒(méi)有鍋筒，給水由給水泵送入省煤器，經(jīng)水冷壁和過(guò)熱器等蒸發(fā)受熱面，變成過(guò)熱蒸汽送往汽輪機(jī)，各部分流動(dòng)阻力全由給水泵來(lái)克服。

第二次世界大戰(zhàn)以后，這兩種型式的鍋爐得到較快發(fā)展，因?yàn)楫?dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)組要求高溫高壓和大容量。發(fā)展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒，可以采用小直徑管子作受熱面，可以比較自由地布置受熱面。隨著自動(dòng)控制和水處理技術(shù)的進(jìn)步，它們漸趨成熟。在超臨界壓力時(shí)，直流鍋爐是唯一可以采用的一種鍋爐，70年代最大的單臺(tái)容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發(fā)電機(jī)組。后來(lái)又發(fā)展了由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復(fù)合而成的復(fù)合循環(huán)鍋爐。

在鍋爐的發(fā)展過(guò)程中，燃料種類對(duì)爐膛和燃燒設(shè)備有很大的影響。因此，不但要求發(fā)展各種爐型來(lái)適應(yīng)不同燃料的燃燒特點(diǎn)，而且還要提高燃燒效率以節(jié)約能源。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物(硫氧化物和氮氧化物)

早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現(xiàn)后開始采用機(jī)械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應(yīng)用。爐排下送風(fēng)從不分段的"統(tǒng)倉(cāng)風(fēng)"發(fā)展成分段送風(fēng)。

早期爐膛低矮，燃燒效率低。后來(lái)人們認(rèn)識(shí)到爐膛容積和結(jié)構(gòu)在燃燒中的作用，將爐膛造高，并采用爐拱和二次風(fēng)，從而提高了燃燒效率。

發(fā)電機(jī)組功率超過(guò)6兆瓦時(shí)，以上這些層燃爐的爐排尺寸太大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易布置，所以20年代開始使用室燃爐，室燃爐燃燒煤粉和油。煤由磨煤機(jī)磨成煤粉后用燃燒器噴入爐膛燃燒，發(fā)電機(jī)組的容量遂不再受燃燒設(shè)備的限制。自第二次世界大戰(zhàn)初起，電站鍋爐幾乎全部采用室燃爐。

早年制造的煤粉爐采用了U形火焰。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下降，再轉(zhuǎn)彎上升。后來(lái)又出現(xiàn)了前墻布置的旋流式燃燒器，火焰在爐膛中形成L形火炬。隨著鍋爐容量增大，旋流式燃燒器的數(shù)目也開始增加，可以布置在兩側(cè)墻，也可以布置在前后墻。1930年左右出現(xiàn)了布置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。

第二次世界大戰(zhàn)后，石油價(jià)廉，許多國(guó)家開始廣泛采用燃油鍋爐。燃油鍋爐的自動(dòng)化程度容易提高。70年代石油提價(jià)后，許多國(guó)家又重新轉(zhuǎn)向利用煤炭資源。這時(shí)電站鍋爐的容量也越來(lái)越大，要求燃燒設(shè)備不僅能燃燒完全，著火穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，低負(fù)荷性能好，還必須減少排煙中的污染物質(zhì)。

在燃煤(特別是燃褐煤)的電站鍋爐中采用分級(jí)燃燒或低溫燃燒技術(shù)，即延遲煤粉與空氣的混合或在空氣中摻煙氣以減慢燃燒，或把燃燒器分散開來(lái)抑制爐溫，不但可抑制氮氧化物生成，還能減少結(jié)渣。沸騰燃燒方式屬于一種低溫燃燒，除可燃用灰分十分高的固體燃料外，還可在沸騰床中摻入石灰石用以脫硫。

中國(guó)的鍋爐產(chǎn)業(yè)，它既不是"朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)"，也不是"夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)"，而是與人類共存的永恒產(chǎn)業(yè)，且在中國(guó)還是一個(gè)不斷發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)80年代以后，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化，鍋爐行業(yè)更加突出，全國(guó)鍋爐制造企業(yè)增加近二分之一，并形成了獨(dú)立開發(fā)研制一代又一代新產(chǎn)品的能力，產(chǎn)品的技術(shù)性能已接近發(fā)達(dá)國(guó)家水平。鍋爐是經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)代不可缺少的商品，未來(lái)將如何發(fā)展，是非常值得研究的。

工業(yè)鍋爐目前是中國(guó)主要的熱能動(dòng)力設(shè)備，工業(yè)鍋爐多于電站鍋爐，近年來(lái)，中國(guó)電站鍋爐行業(yè)取得了快速的發(fā)展。其一，產(chǎn)量大幅增長(zhǎng)，行業(yè)產(chǎn)能快速提升。目前，整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)能已經(jīng)超過(guò)8000萬(wàn)千瓦，不僅能滿足國(guó)內(nèi)電力工業(yè)建設(shè)的需要，而且還進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng)。

2005年全年中國(guó)中國(guó)鍋爐及原動(dòng)機(jī)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值154,846,232千元，比2004年同期增長(zhǎng)37%;全年實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入141,036,704千元，比2004年同期增長(zhǎng)35.9%;全年實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤(rùn)總額9,696,312千元，比2004年同期增長(zhǎng)39.3%。2006年1-12月，中國(guó)鍋爐及原動(dòng)機(jī)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值186,112,488千元，比上年同期增長(zhǎng)22.93%;實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入173,137,987千元，比上年同期增長(zhǎng)26.78%，全年實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤(rùn)總額11,905,751千元，比上年同期增長(zhǎng)了20.5%;2007年1-2月，中國(guó)鍋爐及原動(dòng)機(jī)制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值29,052,541千元，比上年同期增長(zhǎng)18.61%;實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入23,884,869千元，比上年同期增長(zhǎng)16.63%，實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤(rùn)總額1,419,368千元，比上年同期增長(zhǎng)1.7%。

2005年1-12月，全國(guó)工業(yè)鍋爐累計(jì)產(chǎn)量為150,397.90蒸發(fā)量噸，與2004年同期相比增長(zhǎng)了9.59%;2006年1-12月，全國(guó)工業(yè)鍋爐累計(jì)產(chǎn)量為192,378.44蒸發(fā)量噸，與2005年同期相比增長(zhǎng)了11.26%;2007年1-2月，全國(guó)工業(yè)鍋爐累計(jì)產(chǎn)量為29,540.58蒸發(fā)量噸，與2006年同期相比增長(zhǎng)了31.7%。

2005年1-12月，全國(guó)電站鍋爐累計(jì)產(chǎn)量為321,331.60蒸發(fā)量噸，與2004年同期相比增長(zhǎng)了37.5%;2006年1-12月，全國(guó)電站鍋爐累計(jì)產(chǎn)量為514,475.80蒸發(fā)量噸，與2005年同期相比增長(zhǎng)了9.31%;2007年1-2月，全國(guó)電站鍋爐累計(jì)產(chǎn)量為52,777.00蒸發(fā)量噸，與2005年同期相比增長(zhǎng)了11.12%。

2006年，中國(guó)蒸汽、過(guò)熱水鍋爐進(jìn)口數(shù)量為為9,372,901.00臺(tái)/公斤，比2005年同期下降54.9%，用匯183,365,503.00美元，比2005年同期下降9%;2006年的出口數(shù)量為86,940,454.00臺(tái)/公斤，比上年同期增長(zhǎng)68.7%，創(chuàng)匯325,970,114.00美元，比上年同期增長(zhǎng)80.9%;

2006年中國(guó)供暖鍋爐進(jìn)口數(shù)量為1,574,525.00臺(tái)/公斤，比2005年同期增長(zhǎng)2.8%，用匯65,961,186.00美元，比上年同期下降6%;2006年的出口數(shù)量為2,833,581.00臺(tái)/公斤，比2005年同期增長(zhǎng)20.4%，創(chuàng)匯10,832,594.00美元，比2005年同期增長(zhǎng)11.74%。

中國(guó)鍋爐制造業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，目前已可以生產(chǎn)多種不同壓力等級(jí)和容量的鍋爐，已成為當(dāng)今世界鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國(guó)家。同時(shí)，輕工紡織、能源化工、鋼鐵煤炭等鍋爐相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展給鍋爐行業(yè)帶來(lái)了廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展動(dòng)力。

鍋爐參數(shù)是表示鍋爐性能的主要指標(biāo)，包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等。

鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或最大連續(xù)蒸發(fā)量來(lái)表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下，單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。最大連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下，單位時(shí)間內(nèi)能最大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。

蒸汽參數(shù)包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度，通常是指過(guò)熱器、再熱器出口處的過(guò)熱蒸汽壓力和溫度如沒(méi)有過(guò)熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫度。給水溫度是指省煤器的進(jìn)水溫度，無(wú)省煤器時(shí)即指鍋筒進(jìn)水溫度。

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;鍋爐按水和煙氣的流動(dòng)路徑可分為火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐，其中火筒鍋爐和火管鍋爐又合稱為鍋殼鍋爐;按循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、輔助循環(huán)鍋爐(即強(qiáng)制循環(huán)鍋爐)、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐;按燃燒方式，鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。

在水汽系統(tǒng)方面，給水在加熱器中加熱到一定溫度后，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)吸熱成為一定溫度的過(guò)熱蒸汽(目前大多300MW、600MW機(jī)組主汽溫度約為540℃左右)，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，最后由引風(fēng)機(jī)送往煙囪排向大氣。