当前课程知识点:建筑冷热源 > 第七章 供热锅炉 > 7.3 供热锅炉 > 7.3.2.1 供热用典型热水锅炉(1)
在了解了锅炉的典型结构形式以后
我们来介绍 供热用典型的热水锅炉的结构特点
热水锅炉的形式很多
也有很多的分类方法
按照锅炉结构可以分为
火管锅炉 水管锅炉
以及烟水管组合式热水锅炉三类
按照热水在锅炉内的流动方式 也分为三类
一是 强制流动热水锅炉
它也被称为 “直流式热水锅炉”
它是 将给水一次性加热到所需参数的锅炉
二是 自然循环热水锅炉
三是 复合循环热水锅炉
这种类型采用了
强制流动和自然循环的组合方式
按照生产热水的水压高低 又分为
承压型 常压型和真空型热水锅炉
承压锅炉 就是我们通常见到的密闭式的锅炉
其工作压力>0.1MPa
常压锅炉 也称为“无压热水锅炉”
是指锅炉本体开孔与大气相通
在任何工况下
锅炉水位线处的表压力都为零的锅炉
换句话说
它就是相当一个“开式热水箱”
真空锅炉 是在封闭的炉体内部
形成一个负压的真空环境
由真空中的热媒水蒸发 冷凝
再将热量 传递至所需加热的热水中的这种锅炉
按照生产热水的温度 分为两类
一是 低温热水锅炉
它生产的热水温度不高于95℃
二是 高温热水锅炉
其生产热水的温度 通常为130℃
高的还可以达到180℃
按照烟气余热的回收程度又分为
普通锅炉和冷凝锅炉
普通锅炉 是不回收烟气余热
或者是 只回收烟气显热的锅炉
而冷凝锅炉呢 是回收了烟气的显热和潜热的锅炉
与蒸汽锅炉相比
热水锅炉 具有漏热量小 管路热损失小
容易调温 安全运行
采暖房间温度波动小等特点
在运行方面
为防止汽化 保证运行安全
锅炉出口温度 通常控制在
比工作压力下的饱和温度低 25℃左右
不发生相变
无需监视水位
操作方便
在传热方面
烟水温差大于蒸汽锅炉
强制流动的热水锅炉 管径较小
水流速相对较大
又可使与烟气成逆流换热形式
有利于传热
热水锅炉 不蒸发
析出的水垢少
热阻小
它耗材少
与同容量的蒸汽锅炉相比
可节省金属30%左右
此外
热水锅炉结垢少
故其对水质的要求低
安全可靠
但 由于供热系统不够严密
常有空气进入
因此 其腐蚀问题也较为突出
接下来
我将简要介绍五种典型的
具有不同特点的热水锅炉
首先
我们来看看 真空锅炉
真空锅炉的全称 叫“真空相变锅炉”
请注意 “真空”和“相变”两个名词
真空锅炉 是在封闭炉体内
形成一个负压的真空环境
在机体内 充满热媒水
通过燃料燃烧或其它方式 加热热媒水
再由热媒水 在炉体内蒸发
再在被加热热水换热器上冷凝
将冷凝热 传递至被加热的热水中
这里给出了真空锅炉的一个典型结构
它由炉子 气锅和炉壁构成
炉子呢 包括了炉膛 燃烧器
和浸没在热媒水中的烟管等构成
烟气 在烟管中流动
属于“水包火”形式的火管锅炉
通过炉膛的炉壁和烟管加热热媒水
汽锅呢 是用于产生一定压力的蒸汽
其压力为负压
由此来控制热媒水的蒸发温度
气锅内 设置有加热热水的换热器
负压热媒水蒸汽 在热水换热器表面冷凝
从而加热 所需的供热用热水
炉壁 主要由绝热层构成
以减少漏热损失
从负压锅炉 炉子和气锅的结构来看
它相当于一个 巨型的重力热管
热媒水 为热管中的相变工质
烟管和炉膛 是加热端
供热热水换热器 是冷凝端
通过热媒水连续不断地蒸发 冷凝
源源不断地将热媒水的蒸汽(热量)
转移到 所需加热的热水中
真空锅炉的特点在于
第一 安全可靠
机组真空运行
热媒水处于真空状态
不存在膨胀 爆炸的危险
炉体内储有恒量的热媒水
没有干烧的危险
安全可靠
第二 热效率高
在真空状态下运行
沸点低
与外界的漏热温差小
采用凝结换热
理论热效率高
第三 机型丰富
可以做成 立式 卧式 燃油 燃气
水管 烟管等多种型式
另外
它体积小
安装简便
无腐蚀 不结垢
使用寿命长
它的不足之处在于
出水温度 波动较大
真空锅炉热媒水 一旦停止沸腾
马上几乎没有热量输出
如果燃烧器开机时间长
压力会升高
会自动停炉
不能保持沸腾
因此
其出水温度波动大
燃烧器或电 启停频繁
下面 我们来看看
冷凝锅炉的基本原理和典型结构
它的基本原理是
利用供热的回水 吸收锅炉
排出的高温烟气中的显热和水蒸汽凝结
所释放的潜热
以达到提高锅炉热效率的目的
冷凝锅炉的最大特点 在于
能将排烟温度 降低到水蒸气露点以下
从而回收排烟中的一部分水蒸气潜热
普通锅炉 排放的烟气温度很高
约为 130℃
排放了很多本可利用的热量
而冷凝锅炉呢 能够将烟气温度
降低到烟气的水露点温度以下 即50℃左右
将烟气中的部分水蒸气 冷凝成液体
吸收烟气从气体变为液体的潜热
与普通锅炉相比
故其热效率大幅度提升
这里
我们以一台分散供热
或者是生活热水用的冷凝式燃气热水器为例
来说明 冷凝锅炉的结构特点
这台燃气热水器 由燃烧器 高温换热器
风机 冷凝换热器 中和器以及水泵等构成
从物流来看
它也有 “三进三出”
进入热水器的有 天然气 空气和被加热的给水
流出热水器的有 被加热后的热水 排烟
以及从在冷凝换热器处凝结出的冷凝水
我们再来看看 烟气和水的流程
烟气燃烧产生的火焰 加热高温换热器中的水
烟气经风机加压
经过冷凝换热器后
由烟囱排出
低温回水 先经过冷凝换热器
回收烟气的部分显热和潜热后 被预热
然后 进入高温换热器被加热
一直加热到供水温度后
提供给用户
从结构上来看
该热水器
是一种 采用“火包水”结构的水管锅炉形式
从上述结构 可以看出
冷凝锅炉的核心部件
是冷凝换热器和凝结水中和装置
冷凝水换热器 用于回收烟气中的余热
由于锅炉的排烟中 含有一定的酸性气体
容易对环境导致污染
所以 一般在锅炉中 设置凝结水中和装置
随着节能减排 治理雾霾呼声的提高
煤改清洁能源供热 已成为大家的共识
因此
燃气锅炉和各种形式的热泵
是目前主要热源设备
接下来 我们来看看燃气锅炉
刚才 我介绍的冷凝式燃气热水器
就是一种燃气锅炉
这里 再给出了三种典型的
燃气锅炉的结构示意图
第一种 是立式蜗壳式燃油 或者是燃气蒸汽锅炉
这是 燃料燃烧后烟气的流动过程
可见
被加热的水体 被烟气包围
所以 它采用了“火包水”的结构形式
第二种 是燃气热水锅炉
燃气从上部的两边进入
燃烧后的高温烟气
进入水体中的U型管 烟管换热器
与水体换热后 再进入下部的烟气缓冲箱
逐渐降温后 从底部的排烟管排出
可见 它是一种“水包火”结构形式的燃气锅炉
第三种是 燃气壁挂炉
它是一种家用热水锅炉
燃气燃烧 加热热水
其排烟 通过风机加压
与助燃空气进行换热
可见
该排烟管 也是一个空气预热器
采暖回水 经水泵加压后
进入换热器 被加热后提供给用户末端
在该热水中
还能制取生活热水
它在供暖热水出口 设置了一个电动三通换向阀
当需要制取生活热水时
用热水器加热的采暖热水
经三通阀 进入生活热水加热器
加热自来水后
返回到热水泵入口
如果三通阀开度 可连续调节的话
还可实现 生活热水和供暖热水同时供应
燃气锅炉 在建设投资 运行 环保和控制方面
都有一定的优势
在建设投资方面
燃气锅炉 省去了燃煤锅炉房中所需的
引风 鼓风 上煤 出渣和省煤器等设备
室外呢 省去了堆煤场等用地
总投资比燃煤锅炉减少
在运行方面
燃气锅炉的供气系统 由燃气公司负责管道输送
安全方便 稳定可靠
在环保方面
燃气是一种清洁燃料
其灰分 含硫量和含氮量比燃煤低得多
燃烧后产生的烟气中的粉尘含量也极少
此外
燃气锅炉的自动控制程度也高
操作简单
容易调节
接下来 我们再来简单地介绍一下余热锅炉
在介绍余热锅炉之前
需要明确 什么叫余热
余热呢 就是指在生产过程中产生的
并排放到周围环境中去的热能
由于目前很多场合 还没有利用这些余热
因此
也被人们 称为“废热”
余热的种类很多
主要有 烟气 热风 废蒸汽 冷却水
废热水 废液
含有显热的产品 原料和废弃物
如果能够充分利用这些余热资源
便能够 大量的降低能源的消耗
因此
我们应科学地利用余热
余热的利用
需根据余热的种类和品位的高低
采用不同的利用方式
对于冷却水和废液体等品位较低的余热
当温度不高于35℃时
可作热泵的低温热源
当温度大于35℃时
可作为 热水供应的热源
通过换热 或者是热泵的低温热源的方式
加以利用
当温度达到 100℃左右时
可作吸收式制冷机
或者是第一 二类吸收式热泵的驱动热源
以产生更多的 或者是品位更高的热量
对于品位更高的废蒸汽余热
应通过换热方式 直接制取热水
作为采暖热水供应
也可以作为吸收式制冷机
和第一 二类吸收式热泵的驱动热源
对于品位较高的热气体 烟气余热
可作余热锅炉 燃气锅炉
和溴化锂吸收式冷 热水机组的驱动热源
余热锅炉
顾名思义 就是以某种余热作为热源的锅炉
这里给出了 几种以高温烟气为热源的
余热锅炉利用的形式
第一种 它可以作为
自然循环式的蒸汽余热锅炉的热源
生产蒸汽
第二种 可以作为
换热器加热 或热管加热的余热锅炉的热源
生产供暖或者是工艺用热水
它还可以作为 余热驱动型吸收机
的发生器的驱动热源 加以利用
如果热量不足
还可以辅助使用天然气 进行补热
这种吸收机 也属于我们以前介绍的
直燃型吸收机
余热锅炉的种类繁多
其结构 也有水管锅炉和火管锅炉等形式
其最大的特点在于
热源 是“免费”的余热
利用起来
不仅可以节约运行费
还实现了节能减排的目的
在实际的余热应用中
仍需遵循温度对口 梯级利用的热能利用原则
把余热的热量和品位用足
发挥其最大功效
-1.1 建筑冷热源概述
-1.2 冷热源设备与系统
-1.3 《建筑冷热源》课程的知识结构
-第一章课后习题
-2.1 理想循环
--2.1 理想循环
-2.2 理论循环
--2.2 理论循环
-2.3 循环计算
--2.3 循环计算
-2.4 循环改善
-2.5 实际循环
--2.5 实际循环
-第二章课后习题
-3.1 制冷剂
-3.2 润滑油
--3.2 润滑油
-3.3 载冷剂
--3.3 载冷剂
-第三章课后习题
-4.1 压缩机
--4.1.3 (1)容积式压缩机的结构和工作原理-活塞式压缩机
--4.1.3 (2)容积式压缩机的结构和工作原理-转子式压缩机
--4.1.3 (3)容积式压缩机的结构和工作原理-涡旋式压缩机
--4.1.3 (4)容积式压缩机的结构和工作原理-螺杆式压缩机
--4.1压缩机课后习题
--压缩机-讨论题1
--压缩机-讨论题2
-4.2 换热器
--4.2换热器课后习题
-4.3 节流装置
--4.3节流装置课后习题
-4.4 辅助设备
--4.4辅助设备课后习题
-5.1 蒸气压缩式制冷热泵系统
-5.2 蒸气压缩式制冷热泵系统的工作特性
-5.3 蒸气压缩式制冷热泵装置的性能调节
-第五章课后习题
-6.1 吸收式制冷技术发展简况
-6.2 吸收式制冷的基本原理
-6.3 溴化锂二元溶液的基本性质
-6.4 溴化锂吸收式制冷机组的结构原理
-6.5 吸收式热泵机组的类型与工作原理
-6.6 吸收式制冷与热泵机组的性能改善
-第六章课后习题
-7.1 锅炉及锅炉房基本知识
-7.2 锅炉的热效率
-7.3 供热锅炉
-第七章课后习题
-8.0 引言
--8.0 引言
-8.1 单独热源设备
-8.2 单独冷源设备
-8.3 冷热同源设备
-第八章课后习题
-9.1 空调与供暖水系统概述
-9.2 冷水/热水系统的类型与特点
-9.3 冷却水系统
-9.4 实际工程水系统举例
-第九章课后习题
-10.1 课程总结
-10.2 问题探讨
-10.3 结束语
--10.3 结束语
-第十章课后习题
-课程教学评估