全面了解机组与真空冷水机组

机组的分类型式

机组通指生产载热质的设备。键入机组的能量不限于燃料的物理能，还可以是各类其它方式，例如电能、热能等等；机组的工质不一定是水，还可以是其它方式的物质（例如导热油）。

按用途分：电厂机组、工业窑炉、生活机组。

电厂机组：使用于火力发电厂，拿来形成一定湿度和压力的过热蒸气以驱动汽轮发电锅炉。右图为一台安装中的电厂机组。

工业窑炉：使用于工业生产，以满足生产过程的工艺用热。工业窑炉也包括适于取暖的机组。

生活机组：专指容量很小的、使用于日常生活的机组。

对于以水为工质的机组，根据窑炉内工质的额定工作压力的不同，机组可以分为以下八种类别：

名称

工质的额定工作压力（表压力）

常压机组

零

微压机组

0.04兆帕

低压机组

大于1.5兆帕

次中压机组

2.9兆帕

中压机组

3.9兆帕

次高压机组

5.6兆帕

高压机组

9.0兆帕

超高压机组

亚临界参数机组

14-22.1兆帕

超临界参数机组

22.1-25兆帕

机组依照循环形式的分类

自然循环机组：工质侧的流动动力只是由工质受热形成的密度差提供。

强制循环机组：工质侧须要由循环泵提供流动的动力。强制循环机组中，有一种特殊的方式是：只是由给电机提供工质流经所有受热面的动力，而机组不再须要锅筒，这些方式的机组称为直流机组。另外，有一种汽油工业窑炉，所有受热面皆是盘管，称为盘管机组，实际上只是一种直流锅炉。也有一种特殊状况，卧式汽油机组中，有一种机组内工质贮存量极少的方式，称为贯流式机组。

机组的典型工作过程

按照机组的定义可知，机组工作的两个基本过程是：

将燃料的物理能转变为低温烟气的热能的燃烧过程将低温烟气的热能转变为工质热能的传质过程机组工作的最终目的是使工质达到给定的参数。

机组的参数可以分为设计参数和运行参数两种。一般以额定载荷下的参数来描述一台机组。何谓额定载荷，是指机组严苛根据设计条件运行时的载荷，包括设计时所选取的燃料种类和燃料耗量、设计时使用的各类环境参数和其它各类指定条件。与额定载荷相比，实际运行的条件通常还会有或多或少的偏离，因此运行参数和额定参数（设计参数）是两个完全不同的概念。

机组的主要参数

额定蒸发量D：指额定载荷下每小时机组出口处的蒸气品质流量，单位是“吨/时”，符号表示为t/h或T/H。额定蒸发量适于描述蒸气机组的容量。

机组在实际运行载荷下的实际蒸发量或供水量称为机组的负荷或出力。

额定工作压力P：指额定载荷下的工质出口压力，单位是兆帕，符号为Mpa。

额定出口水温T：指额定载荷下的工质出口水温。

机组的功耗指标

根据我国的《工业窑炉品质分等标准》，机组的功耗指标分为5个一级指标和22个二级指标，主要有：

经济性指标：包括热效率、电耗率等等；

安全性指标

靠谱性指标

环保指标

工业窑炉的标牌参数

工业窑炉的标牌由依次三个部份组成：描述本体结构和燃烧设备的拉丁字母代号、描述容量和工质参数的阿拉伯数字、描述燃料种类的拉丁字母和罗马数字，工质参数之间用“/”分隔，工质参数与其它代号之间用分隔符“-”加以分隔。详细的标牌序列为：

工业窑炉本体结构代号

锅壳式机组

LS——立式水管LH——立式火管

WN——卧式内燃WW——卧式外燃

水管机组

DZ——单锅筒纵置式、DH——单锅筒横置式、SZ——双锅筒纵置式、SH——双锅筒横置式、ZH——纵横锅筒式、QX——强制循环（适于冷水机组）、G——固定炉排、L——链条炉排、W——往复炉排、Z——振动炉排、P——抛煤机、S——火室炉、F——沸腾炉、B——半沸腾炉、L——劣质煤、H——褐煤、A——烟煤、P——贫煤、W——无褐煤、M——木材、D——稻壳

、G——甘蔗渣、Y——油、Q——气。

机组主要构造、作用与简略维护

燃烧设备：燃烧设备的任务是将燃料的物理能转换成低温烟气的热能，燃烧设备可以分为火床燃烧、火室燃烧和流化床燃烧三种类别。

机组本体：机组中与工质接触的承压部件统称，它包括各类受热面以及与配合受热面工作的其它承压部件（例如锅筒、集箱、下降管等等）。机组的受热面的任务是将低温烟气的热能转换为工质的热能。

机组辅助设备（机组辅机）：仅有燃烧设备和机组本体的机组一直不能正常工作，保证机组正常运行还必需要有一系列的辅助设备。实际运行统计阐明：机组的运行车祸中，辅助设备的车祸占有较大的比列。因此，辅助设备对机组运行靠谱性有巨大影响。

机组受热面：

风冷壁：其任务是将饱和水加热成饱和蒸气。

过热器：它将饱和蒸气加热成过热蒸气。

再热器：其任务是加热再热蒸气。再热蒸气指在再热蒸气动力循环系统中，从汽轮机后边级抽出的蒸气。

省煤器：运用机组尾部烟气的糖分加热将机组的给水加热到接近于饱和水。

空气预热器：运用机组尾部烟气的糖分加热燃料燃烧所须要的空气。

烟风系统的辅助设备

保证空气和烟气根据一定的要求流动的各类装置构成了机组的烟风系统，包括烟道、风道，调节流量及流量分配的调节装置，以及适于摆脱流动阻力的送水泵和引水泵。

烟气洁净系统

机组的排烟中富含多种大气污染物，主要是飞灰的颗粒污染物、硫氧化物（包括SO2和SO3，也称SOX）和氮氧化物（包括NO、NO2等，泛指NOX），倘若排烟不经处理，都会导致严重的大气污染。我国的大气污染中，机组是最大的污染源，因此国家针对各类机组的排烟制定了专门的污染物排放标准，主要指标有：粉尘排放量、排烟黑度、硫氧化物排放量和氮氧化物排放量。因此，烟气洁净装置早已成为机组应当的附属设备，主要包括控制粉尘排放量的除尘器和控制硫氧化物排放量的脱硝装置。

饮料系统的辅助设备

保证工质根据一定的要求流动的各类装置构成了机组的饮料系统，包括给电机、给水的旁路系统、锅水的排污系统及排污的余热回收系统、各个受热面的疏水系统、过热器和再热器的旁路系统和减冷水系统、汽水分离系统等，强制循环机组也有包括强制循环泵在内的强制循环系统。

燃料系统和煤灰处理系统

保证燃料供应的燃料系统和保证尾矿卸除的煤灰处理系统只是机组正常工作所必需的，他们的设备构成在不同方式的机组上有完全不同的方式，例如：燃用轻油的机组还要在燃料系统中搭载轻油加热器，褐煤机组还要配置制粉系统；燃煤机组还要出渣系统，而汽油或煤气机组不须要。因此，燃料系统与煤灰处理系统取决于机组的详细类型。

主要构造、作用与简略维护

炉膛：

炉膛是自然循环机组和强制循环机组的重要受压部件。其作用主要是：

1、汽包是工质加热、蒸发、过热三个过程的连结枢纽，保证机组水循环；

2、汽包是蒸气通道与水通道的交汇点。炉膛内装有饮料分离器、连续排污装置等，用以饮料分离，保证蒸气质量；

3、汽包内保持一定水量，具备一定储热能力，有促使运行调节；

4、汽包筒体上安装有压力表、水位表、事故防水阀、安全阀等，以控制炉膛压力、监视炉膛水位，保证机组安全工作。

饮料共腾的现象、原因、处理

在机组运行中机组锅水和蒸气共同升腾形成泡沫使锅水和蒸气界限模糊不清,水位波动猛烈,蒸气大量带水而罔顾机组安全运行的现象称为饮料共腾车祸。饮料共腾车祸发生时,难于监视水位,因为蒸气中带有大量水份,使蒸气质量下滑,如有过热器,则会使过热器淤塞过热,严重时发生爆管车祸。

现象：

(1)水位表内水位上下大幅波动,水位线模糊不清。

(2)锅水盐度、含盐量严重超标。

(3)蒸气大量带水,蒸气质量下滑,过热器出口汽温升高。

(4)蒸气管路内发生水锤、法兰连结处发生漏汽渗漏。

饮料共腾的成因

(1)锅水品质不符合氨氮标准、碱度、含盐量严重超标;给水中富含大量污垢和漂浮物,导致锅水品质严重恶化。

(2)排污操作不当,连续排污不开或开度太小,定期排污不进行或排污间隔时间过长,所以排污量过小。

(3)并炉时机组汽压低于蒸气母管汽压,开启主汽阀时速率太快,使机组压力急速增长,导致饮料共腾。

(4)严重超负荷运行,或升负荷太紧。

饮料共腾的处理

(1)减缓燃烧,关小主汽阀,提高机组蒸发量,增加负荷并保持稳定。

(2)完全开启上锅筒的表面排污阀(连续排污阀),并适当进行锅筒上部的定期排污。同时加强给水量,以增加锅水活度和含盐量,此刻应留意机组水位的控制。

(3)选用锅内投药处理的机组,应停止投药。开启过热器、蒸汽管线和分气缸上的疏水阀。

(5)维持机组水位略高于正常水位。

(6)通告水处理人员采取举措保证供给合格的软化水。提高锅水采样验血次数,

直到锅水合格后才可转人正常运行。

(7)在机组氨氮未缓解前,禁止减小机组负荷。车祸去除后,应及时冲洗水位表。

过热器的作用

1).将炉膛来的干饱和蒸气逐步加热使之成为过热蒸气.当饮料共存时,对饮料混和物加热,加入的糖分只好拿来使饮料混和物中的水蒸发成为蒸气,而不能使蒸气气温下降成为过热蒸气.要想荣获过热蒸气,常选用的方式是将蒸气从饮料混和物中分离下来,对其逐步加热,完成这一任务的部件成为过热器。

2).增加烟气气温,回收烟气中的糖分,减少机组效率.窑炉出口的烟气湿度比较高,为1000---1100度,其中富含这些糖分.烟气经过过热器后,气温降至700---800度,过热器回收了一部份烟气糖分。

空气预热器的作用

1、改善并加强燃烧当经过预热器后的热空气踏入炉内后，加快了燃料的烘干、着火和燃烧过程，保证炉内稳定燃烧，起着缓解、强化燃烧的作用。

2、强化传质因为炉内燃烧得到缓解和加强，加上踏入炉内的热风湿度增加，炉内平均湿度水平还有增加，因而可加强炉内幅射传质。

3、减小炉内损失，增加排烟体温，减少机组热效率。因为炉内燃烧稳定，幅射热交换的加强，可以减少物理不完全燃烧损失；另一方面，空气预热器运用烟气余热，逐步增加了排烟损失，然而，增加了机组热效率。依据经验，当空气在预热器中气温下降1.5℃时，排烟气温可增加1℃。在机组烟道中安装空气预热器后，假若能把空气预热150~160℃．就可以减少排烟气温110~120℃，可将机组热效率提升7％~7.5％，可节省燃料11%~12%。

4、热空气可以作为燃料的烘干剂。对于层燃炉，有热空气，可以使用水份和产率较高的燃料；对于电厂机组，热空气是制粉系统的重要烘干剂和褐煤输送介质。

屏式过热器

一般称作半幅射式过热器，是指布置在熔池下部或窑炉出口烟窗处，既接受炉内的直接幅射热，又吸收烟气的对流热的受热面。

小型机组中通常设置：分隔屏（前屏、大屏）和屏式过热器。其作用：

降低烟气扰动和旋转；增加窑炉出口烟温，避免对流受热面结渣；缓解过热蒸气或再热蒸气的温度特征。

结构特征：

纵向节距大，横向节距小；

设置定位和夹持管；

热负荷高，热误差大，结构设计要求：合适的品质流速、管材、管径、管长和合理布置。

风冷壁作用

布置在熔池内壁面上主要用水冷却的受热面，称为风冷壁。它是电厂机组的主要蒸发受热面。

风冷壁的主要作用是：

（1）吸收炉内幅射热，将水加热成饱和蒸气；

（2）保护炉墙，简化炉墙结构，降低炉墙净重，这主要是因为风冷壁吸收炉内幅射热，使炉墙气温增加的缘故；

（3）吸收炉内糖分罐流式锅炉，把烟气冷却到熔池出口所容许的体温，这对降低炉内结渣、防止窑炉出口结渣都是有利的；

（4）风冷壁在炉内低温下吸收幅射热，换热疗效好，故能减少机组钢材标号。

折焰角的作用

（1）降低水平烟道的厚度。因折焰角是向炉内延展的，相当于提高了水平烟道1个折焰角的厚度。那样，就可在不降低机组深度的前提下，布置更多的过热器受热面。

（2）增加屏式过热器的传质疗效。使烟气由没有折焰角时对屏式过热器的纵、横向冲蚀，变为纵向冲蚀，增加了对流换热的疗效。

（3）增加烟气在熔池中的富有度使烟气沿燃烧室高度方向的分布趋于均匀。使窑炉前下部风冷壁与窗框过热器的放热量降低。

真空冷水机组及其对比

冷水机组按机组的压力来界定的话可以分为三类：承压冷水机组、常压冷水机组、真空冷水机组。

1、什么是真空?

真制氢为地理真空和工业真空两种。地理真空是指没有任何粒子存在的空间，工业真空是指气压比一标准大气压小的二氧化碳空间，是指黏稠的二氧化碳状态，通常是用特殊的抽气机得到真空的。

真空机组的真空属于工业真空。

2、什么是真空冷水机组?

真空机组是在封闭的炉体内部产生一个负压的真空环境罐流式锅炉，在机体内填充热媒水。通过燃烧或其它方法加热热媒水，再由热媒水蒸发—冷凝至换热上，再由换热来加热还要加热的水。真空机组糖分转化示意：

油、天然气、煤气、电-->燃烧（电转化热）-->热媒水-->沸腾后的蒸气冷凝传热-->换热-->热传导-->水

真空机组的工作原理：运用水在低压状况下熔点低的特点，迅速加热封密的炉体内施放的热媒水，使热媒水沸腾蒸发出低温水蒸气，水蒸气凝结在换鳍片上加热换鳍片内的热水，达到供应冷水的目的。

水的熔点与真空度对应表：

真空度(Kpa)

0

-31

-54

-70

-81

-89

-94

-97

-99

-101

水熔点(℃)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

0

真空冷水机组的结构示意图：

3、真空冷水机组里施放的热媒水是何种水？

真空机组内的热媒水，是经脱氧、除垢等特殊处理的高纯水，由车间出厂前一次冲注完成，使用时在锅炉内部封闭循环（熔化——凝结——汽化），在运行过程中不降低不降低，在锅炉使用寿命内不须要补充或更换。

三种方式机组特征对比

一、承压冷水机组

承压冷水机组是指机组内部压力为正压的冷水机组。机组是密闭式的，本体内带有压力，机组内的饮料系统由密闭的容器和管线组成，并受火焰加热，在工作中承受流体压力，属于特种设备。

承压冷水机组是南方暖气的主流设备（单台容量可以小于4T），但承压机组如操作不当易形成起火危险，而且也会形成氧磨蚀。

二、常压冷水机组

常压冷水机组是指机组内部压力为常压的冷水机组。常压冷水机组的机组是开放式的，原本并没有带压力。

常压机组为旅馆供水的主流产品，特征是设计便于，技术简略，全省所有的机组厂几乎都有生产制造。但机组原本热效率低，并且容易发生氧磨蚀。在东北等经济不发达地区应用得比较多。

三、真空冷水机组

真空冷水机组是指机组内部压力为负压的冷水机组。真空机组的内部只是封闭式的，上面填充了热媒水，机组内是负压的环境，通过被加热的热媒水的蒸气冷凝传热至换热内加热管子里的水。

真空冷水机组的系统简略，安全节能，没有氧磨蚀寿命长，不会有起火风险，国家规定真空机组无需送审和验车。劣势是真空冷水机组不能形成90度以上的低温冷水，只好适于取暖和宾馆酒店卫生开水供应。

承压冷水机组、常压冷水机组、真空冷水机组的比较

对比项目

承压冷水机组

常压冷水机组

真空冷水机组

安全保障

有起火风险

较安全

100%安全

系统效率

90%，逐年增长

82%，逐年增长

92%，永不衰减

使用寿命

8～10年

8～10年

20年以上（半永久性）

初投资

机组略实惠，但机组房、辅件投资高

机组实惠，辅机投资高

总体节省

送审验车

登记验车

登记验车

国家明文规定无需送审验车

其它要求

需建独立机组房；专业司炉工

大于4t/h可放地下室；还要人员值守

可放地下室、楼顶、绿化带；只需人员兼守