1樓：峰味人生
火力發電是我國主要的發電方式，電站鍋爐作為火力電站的三大主機裝置之一，伴隨著我國火電行業的發展而發展。
近年來，環保節能成為中國電力工業結構調整的重要方向，火電行業在「上大壓小」的政策導向下積極推進產業結構優化升級，關閉大批能效低、汙染重的小火電機組，在很大程度上加快了國內火電裝置的更新換代。
前瞻產業研究院釋出的《中國電站鍋爐行業深度調研與投資**分析報告》顯示，至2023年底，單機容量30萬千瓦及以上火電機組佔全部火電機組容量的60%以上。火電行業的「上大壓小」也推動了電站鍋爐向高引數、大容量方向發展。此外，迴圈流化床、igcc等清潔煤技術逐漸成熟，應用也日益廣泛，從而推動了cfb鍋爐與igcc氣化爐的發展。
2樓：高速輪軌
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械裝置。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，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所。
鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為生產和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能，或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用於生活，工業生產中也有少量應用。產生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發生器，常簡稱為鍋爐，是蒸汽動力裝置的重要組成部分，多用於火電站、船舶、機車和工礦企業。
鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發生**，後果也十分嚴重。因此，對鍋爐的材料選用、設計計算、製造和檢驗等都制訂有嚴格的法規。
鍋爐的發展
鍋爐的發展分鍋和爐兩個方面。
18世紀上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機，包括瓦特的初期蒸汽機在內，所用的蒸汽壓力等於大氣壓力。18世紀後半葉改用高於大氣壓力的蒸汽。19世紀，常用的蒸汽壓力提高到0.
8兆帕左右。與此相適應，最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，後來改用臥式鍋殼，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，煙氣從火筒後面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪並對鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開始只裝一隻火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，後來加到兩個火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。
2023年左右，在掌握了優質鋼管的生產和脹管技術之後出現了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構成鍋爐的主要受熱面，火(煙氣)在管內流過。在鍋殼的存水線以下裝上儘量多的火管，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世紀中葉，出現了水管鍋爐。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，有利於提高鍋爐蒸發量和蒸汽壓力。
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。
二十世紀初期，汽輪機開始發展，它要求配以容量和蒸汽引數較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著製造工藝和水處理技術的發展，出現了彎水管式鍋爐。
開始是採用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應用，以及鍋筒內部汽、水分離元件的改進，鍋筒數目逐漸減少，既節約了金屬，又有利於提高鍋爐的壓力、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於自然迴圈鍋爐，水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同，造成密度差而產生自然流動。在發展自然迴圈鍋爐的同時，從30年代開始應用直流鍋爐，40年代開始應用輔助迴圈鍋爐。
輔助迴圈鍋爐又稱強制迴圈鍋爐，它是在自然迴圈鍋爐的基礎上發展起來的。在下降管系統內加裝迴圈泵，以加強蒸發受熱面的水迴圈。直流鍋爐中沒有鍋筒，給水由給水泵送入省煤器，經水冷壁和過熱器等蒸發受熱面，變成過熱蒸汽送往汽輪機，各部分流動阻力全由給水泵來克服。
第二次世界大戰以後，這兩種型式的鍋爐得到較快發展，因為當時發電機組要求高溫高壓和大容量。發展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒，可以採用小直徑管子作受熱面，可以比較自由地佈置受熱面。隨著自動控制和水處理技術的進步，它們漸趨成熟。
在超臨界壓力時，直流鍋爐是唯一可以採用的一種鍋爐，70年代最大的單臺容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發電機組。後來又發展了由輔助迴圈鍋爐和直流鍋爐複合而成的複合迴圈鍋爐。
在鍋爐的發展過程中，燃料種類對爐膛和燃燒裝置有很大的影響。因此，不但要求發展各種爐型來適應不同燃料的燃燒特點，而且還要提高燃燒效率以節約能源。此外，爐膛和燃燒裝置的技術改進還要求儘量減少鍋爐排煙中的汙染物(硫氧化物和氮氧化物)
早年的鍋殼鍋爐採用固定爐排，多燃用優質煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現後開始採用機械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應用。爐排下送風從不分段的「統倉風」發展成分段送風。
早期爐膛低矮，燃燒效率低。後來人們認識到爐膛容積和結構在燃燒中的作用，將爐膛造高，並採用爐拱和二次風，從而提高了燃燒效率。
發電機組功率超過6兆瓦時，以上這些層燃爐的爐排尺寸太大，結構複雜，不易佈置，所以20年代開始使用室燃爐，室燃爐燃燒煤粉和油。煤由磨煤機磨成煤粉後用燃燒器噴入爐膛燃燒，發電機組的容量遂不再受燃燒裝置的限制。自第二次世界大戰初起，電站鍋爐幾乎全部採用室燃爐。
早年製造的煤粉爐採用了u形火焰。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下降，再轉彎上升。後來又出現了前牆佈置的旋流式燃燒器，火焰在爐膛中形成l形火炬。
隨著鍋爐容量增大，旋流式燃燒器的數目也開始增加，可以佈置在兩側牆，也可以佈置在前後牆。2023年左右出現了佈置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。
第二次世界大戰後，石油價廉，許多國家開始廣泛採用燃油鍋爐。燃油鍋爐的自動化程度容易提高。70年代石油提價後，許多國家又重新轉向利用煤炭資源。
這時電站鍋爐的容量也越來越大，要求燃燒裝置不僅能燃燒完全，著火穩定，執行可靠，低負荷效能好，還必須減少排煙中的汙染物質。
在燃煤(特別是燃褐煤)的電站鍋爐中採用分級燃燒或低溫燃燒技術，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抑制爐溫，不但可抑制氮氧化物生成，還能減少結渣。沸騰燃燒方式屬於一種低溫燃燒，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。
鍋爐的工作
鍋爐引數是表示鍋爐效能的主要指標，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量或最大連續蒸發量來表示。額定蒸發量是在規定的出口壓力、溫度和效率下，單位時間內連續生產的蒸汽量。最大連續蒸發量是在規定的出口壓力、溫度下，單位時間內能最大連續生產的蒸汽量。
蒸汽引數包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度，通常是指過熱器、再熱器出口處的過熱蒸汽壓力和溫度如沒有過熱器和再熱器，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水溫度，無省煤器時即指鍋筒進水溫度。
鍋爐可按照不同的方法進行分類。鍋爐按用途可分為工業鍋爐、電站鍋爐、船用鍋爐和機車鍋爐等；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；按迴圈方式可分為自然迴圈鍋爐、輔助迴圈鍋爐(即強制迴圈鍋爐)、直流鍋爐和複合迴圈鍋爐；按燃燒方式，鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。
在水汽系統方面，給水在加熱器中加熱到一定溫度後，經給水管道進入省煤器，進一步加熱以後送入鍋筒，與鍋水混合後沿下降管下行至水冷壁進口集箱。水在水冷壁管內吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經上升管到達鍋筒中，由汽水分離裝置使水、汽分離。分離出來的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過熱器，繼續吸熱成為450℃的過熱蒸汽，然後送往汽輪機。
在燃燒和煙風系統方面，送風機將空氣送入空氣預熱器加熱到一定溫度。在磨煤機中被磨成一定細度的煤粉，由來自空氣預熱器的一部分熱空氣攜帶經燃燒器噴入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其餘的熱空氣混合燃燒，放出大量熱量。
燃燒後的熱煙氣順序流經爐膛、凝渣管束、過熱器、省煤器和空氣預熱器後，再經過除塵裝置，除去其中的飛灰，最後由引風機送往煙囪排向大氣。
鍋爐的結構
鍋爐整體的結構包括鍋爐本體和輔助裝置兩大部分。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，並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。
爐膛設計需要充分考慮使用燃料的特性。每臺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執行的經濟性和可靠性都可能降低。
鍋筒是自然迴圈和多次強制迴圈鍋爐中，接受省煤器來的給水、聯接迴圈迴路，並向過熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。鍋筒簡體由優質厚鋼板製成，是鍋爐中最重的部件之一。
鍋筒的主要功能是儲水，進行汽水分離，在執行中排除鍋水中的鹽水和泥渣，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。
鍋筒內部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排汙和加藥裝置等。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，還用百頁窗、鋼絲網或均汽板等進行進一步分離。
鍋筒上還裝有水位表、安全閥等監測和保護設施。
為了考核效能和改進設計，鍋爐常要經過熱平衡試驗。直接從有效利用能量來計算鍋爐熱效率的方法叫正平衡，從各種熱損失來反算效率的方法叫反平衡。考慮鍋爐房的實際效益時，不僅要看鍋爐熱效率，還要計及鍋爐輔機所消耗的能量。
單位質量或單位容積的燃料完全燃燒時，按化學反應計算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內有更多的機會與氧氣接觸而燃燒，實際送入爐內的空氣量總要大於理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排煙熱損失會增大，還會加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。
因此應設法改進燃燒技術，爭取以儘量小的過量空氣係數使爐膛內燃燒完全。
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汙染大氣的物質，未經淨化時其排放指標可達到環境保護規定指標的幾倍到數十倍。控制這些物質排放的措施有燃燒前處理、改進燃燒技術、除塵、脫硫和脫硝等。藉助高煙囪只能降低煙囪附近地區大氣中汙染物的濃度。
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。對粗顆粒一般採用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常採用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。溼式和文氏—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汙染物。
二十世紀50年代以來，人們努力發展灰渣綜合利用，化害為利。如用灰渣製造水泥、磚和混凝土骨料等建築材料。70年代起又從粉煤灰中提取空心微珠，作為耐火保溫等材料。
鍋爐未來的發展將進一步提高鍋爐和電站熱效率；降低鍋爐和電站的單位功率的裝置造價；提高鍋爐機組的執行靈活性和自動化水平；發展更多鍋爐品種以適應不同的燃料；提高鍋爐機組及其輔助裝置的執行可靠性；減少對環境的汙染。
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