标题：工业锅炉
基本信息
在未来相当长的一段时间内，燃煤工业锅炉仍将是我国[1]的主导产品，且以中大容量（单台蒸发量≥10t/h）居多。但燃煤锅炉会产生严重的环境污染，随着能源供应结构的变化和节能环保要求日益严格，天然气开发应用将进入高速发展时期。小型燃煤工业锅炉将退出中心城区。因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。  工业锅炉1 我国工业锅炉概况 1.1 国内有锅炉制造许可证企业，截止2002年底，未包括持有YJ级证企业37家，单独取得部件制造许可证的企业674家。全国工业锅炉装机容量2002年为57.6万台，总热功率199.46万MW。
2002年度A、B级锅炉生产厂家，共完成工业锅炉2.36万台，约9.06万蒸吨。统计表明，产量名列前50家的工业锅炉厂生产总和已超过了总需要量的 50 % 。
行业特征
15 年来，全国工业锅炉年产量一直在7~10万蒸吨间徘徊。1987年全国工业锅炉产量就达 85 483蒸吨，而2001年还是85 400蒸吨。然而行业规模却由当初的551家企业增加到969家，将近扩大1倍，并且所增加的企业绝大多数是规模很小的C、D两级企业，这些企业在工业锅炉行业中居然占到企业总数的3/4以上，不能不说是一种畸形发展。 
我国锅炉现有制造企业1 000多家，厂点太多，产品雷同度大，大多没有形成规模生产。2001年产量超过1 000蒸吨的只有18家，它们当年共计生产锅炉37 613 蒸吨，却占当年全国工业锅炉总产量的44% 。而C、D级企业的锅炉年产量平均不过50蒸吨，厂点总数则多达732家，可见工业锅炉生产集中度不高。由于厂点太多，中小型炉供大于求。在千余家锅炉企业中具有自行设计能力的仅百家左右，其余大多没有基本的技术开发能力。许多中小企业步履维艰，有些企业存在诸多问题，从而转产或倒闭。 
10年来工业锅炉产品由于受各种因素的影响出现了一些新的变化。工业锅炉容量 ≤ 4 t/h 所占的比例由1991年的60 % 降至2001年的30 % ，几乎减少1/2，而容量 ≥ 10 t/h 锅炉所占的比例由25 % 增至54 % ，使得大容量锅炉的企业出现供不应求的局面，且燃煤锅炉所占比例开始降低，由1991年的90 % 降至2001 年的 81 % ，而油气锅炉所占比例由1991年的不足6 % 增至2001 年的15 % 以上，电热锅炉开始得到应用。在燃烧方式方面，循环流化床锅炉在锅炉总容量中所占的比例由1991年的3 % 增至 2001年的 10 % 以上，链条炉排锅炉略有增加。工业锅炉的炉型方面，水火管锅炉在容量上所占的比例由 1991 年的45 % 降至2001年的21 % ，而内燃式锅炉所占比例则由不足 4 % 增至 10 % 以上。
面临的挑战和机遇
巨大的竞争压力加入WTO后，我国锅炉行业面临巨大的竞争压力。入关后随着制造许可保护的减弱，在我国申请制造许可的国外企业正以每年15 %的惊人速度递增，到 2002 年上半年止，获得国内制造许可的国外锅炉压力容器制造企业数量已达626家。近几年，外国公司在中国也已建立了 14 家合资或独资企业，大多生产油气锅炉。入关后低税率关税使国外锅炉大批涌入我国市场，2000 年为 1 646 台， 2001年为2 491 台，2002年为 3 246 台。因此，我国工业锅炉行业和企业正面临关税大幅度下调和国外取得中国制造许可企业逐年增加的压力。节能环保要求日益严格我国工业锅炉每年耗用原煤约占年总产量的1/3 ，排放 CO2 达 6 亿多吨，排放 SO2 500 ~ 600 万吨，占全国排放总量的 21 % 。我国已于 2002 年批准了《京都议定书》，一旦议定书生效我国必须削减温室气体排放目标，工业锅炉节能降耗减少排放必然是首当其冲。为了减少 SO2 对环境造成的破坏，各大中城市对燃煤锅炉在市区采用了限制使用的措施。近期，福州市出台了《 福州市酸雨控制区酸雨和二氧化硫污染物防治“ 十五 ”计划 》，根据计划，2005 年福州市建成区内将停止使用小型燃煤锅炉，市区将积极改建燃气、地热和电锅炉。企业间竞争激烈制造锅炉的原材料价格上涨，企业间竞争激烈。2002 年 2 月后全国钢材市场制造锅炉原材料价格上扬，与锅炉配套的辅机也相继提价，所有这些给锅炉厂增加了成本压力。另一方面由于工业锅炉行业厂点过多，产品雷同度大，企业间的竞争特别是价格战愈演愈烈，招投标过程中的互相拆台、明争暗斗，一些企业甚至不惜成本拼市场，出现了增产不增收的现象，这无疑耗掉了工业锅炉企业的利润，削弱了一些企业可持续发展的后劲，有少数企业甚至因此而断送了前程。2.4 能源消费结构将发生变化，天然气开发应用高速发展将给工业锅炉发展带来机遇。我国常规天然气可采资源量为 10 ~ 14.7 万亿m3左右，西气东输工程将于 2004 年全线投入使用，届时工程沿线 8 省市将受益。川渝盆地天然气将进湘鄂，东海天然气将落户宁波，长庆油田天然气将供应华北。与此同时，我国积极利用国际天然气资源，将逐步建立中亚 — 俄罗斯 — 中国 — 韩国长线管道，开辟中东 —亚澳 — 中国东南沿海的海上石油天然气输送管道。福建省液化天然气（LNG）建设项目，其气源由印度尼西亚汤固气田引进，天然气开采后，经过低温液化由海上船运至福建莆田秀屿LNG接收站。分别向福州、莆田、泉州、厦门、漳州五个城市燃气用户和莆田、厦门、晋江新建的燃气电厂供气，计划 2007 年可供气。所有这些预示着我国天然气开发应用已进入高速发展时期，工业锅炉行业应抓住这一机遇，开发相应的天然气利用设备并提供相应的系统服务。
工业锅炉发展趋势
未来工业锅炉产品市场发展除了受我国国民经济的发展速度和投资规模等因素影响外，越来越受到能源政策和节能、环保要求的制约。随着高性能产品的普及和产品质量的提高，在2000~2010年每年将有约5万蒸吨的工业锅炉需要更新，2010年后，每年将有约7万蒸吨的工业锅炉需要更新，再加上新增装机，从需求上讲，到 2010年每年工业锅炉需求量约为10~12万蒸吨。 
今后大中城市的小容量燃煤锅炉的比重将会显著下降，循环流化床锅炉等采用清洁燃烧技术的锅炉将得到较快的发展，燃气锅炉将会有长足的进步，燃用生活垃圾和生物质的锅炉市场潜力较大，蓄热式电热锅炉系统随着电力工业改革和发展其市场将进一步拓宽。因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是工业锅炉产品发展的趋势，并向高端和高附加值的产品市场发展。层燃锅炉我国层燃链条炉排锅炉居多，该型锅炉主要在节能、环保性能方面需要进一步提高。在对原煤进行洗选筛分并同时改进燃烧设备的基础上将有更大的发展空间。对于目前仍采用的手烧加煤、间歇燃烧方式的小型固定炉排锅炉，必将淘汰，取而代之以新开发的新型锅炉。循环流化床锅炉循环流化床燃烧技术具有强化传热、燃烧效率高、燃料适应性广和排放污染物少等特点，在 ≥ 10 t/h 燃煤工业锅炉中应积极发展应用，该型锅炉是种很有发展前途的清洁燃烧技术。燃油、燃气锅炉燃油或燃气工业锅炉，不仅可以提高锅炉热效率，而且可以显著减少污染物排放。但其受制于初期投资和日常运行成本。加之国家在推广节油替代政策，预计燃油锅炉的发展会受到抑制，但随着国家环保力度的加大，加之西气东输和利用国际天然气资源等工程的实施，大多数城市开始推广应用清洁能源，大量的燃气锅炉将替代原有的燃煤锅炉，燃气锅炉的市场前景相当广阔。预计今后燃气锅炉将占年产工业锅炉总容量的15 %~20% 。垃圾焚烧锅炉当前我国城市生活垃圾成分有了明显的变化，纸质、塑料、木质、纤维等可燃物和其它有机物大大增加，其质量已基本具备焚烧的条件，城市垃圾焚烧发电已成为可能，为发展垃圾焚烧锅炉创造了条件。采取垃圾焚烧使垃圾体积减小90%，重量减小70% 以上，用回收热量产生蒸汽，效率约达 85% ，转变成电能大约为 30% 。所以垃圾焚烧技术在我国将成为有极具发展潜力的新兴产业。借鉴国外先进技术，迅速研制国产垃圾焚烧锅炉，其市场前景非常广阔。水煤浆锅炉水煤浆是一种由35%左右的水、65%左右的煤以及1% ~2%的添加剂混合制备而成的新型煤基流体洁净环保燃料。水煤浆既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态燃烧特性。水煤浆外观象油，流动性好，储存稳定、运输方便，燃烧效率高，污染排放低。国内燃用水煤浆实践证明：约1.8~2.1吨水煤浆可替代 1 吨燃油，可节约成本约600元。因此水煤浆在量大面广的工业锅炉中替代油气燃料有很好的前景。 另外冷凝式锅炉，半煤气流动燃烧锅炉等工业锅炉在我国都有一定的发展空间，也应予以关注。 4 结束语 
我国的锅炉产业，它既不是“朝阳产业”，也不是 “夕阳产业”，而是与人类共存的永恒产业，且在我国还是一个不断发展的产业。但目前我国工业锅炉行业和企业也面临着各种挑战和机遇。工业锅炉制造企业做为市场竞争的主体，应该对自身所处的外部环境和自己拥有的内部条件有清醒的认识，明确自己的市场定位，并从战略的高度加以管理，做到有所为和有所不为。必须坚持市场导向战略，紧紧依靠科技进步，依靠科技创新，在国家能源和环保政策的引导下，调整企业结构和产品结构，抓住机遇，制造出适销对路并具有自己特色的高端产品以促进企业的发展并保持强劲的可持续发展的企业后劲，这样才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。
工业锅炉安全阀选型
目前我国工业锅炉房中常用的锅炉安全阀有：杠杆式、弹簧式、静重式、脉冲式和复合式多种。[1]
一、杠杆式锅炉安全阀
杠杆式安全阀又分为单杠杆式和双杠杆式两种。由于它们是通过杠杆和重锤的重力矩作用到阀芯上，用来平衡蒸汽(水)压力又称为重锤式安全阀。
杠杆式(重锤式)安全阀主要由阀芯、阀座、杠杆、重锤、限位装置等组成。它是用重锤的重量，通过杠杆把阀芯压在阀座上，移动重锤的位置来改变重力矩的大小，以调整安全阀的开启压力。当锅炉压力超过重锤作用在阀芯上部的压力时，阀芯被顶起离开阀座，蒸汽排出。到锅炉压力低于重锤作用在阀芯上部的压力时，阀芯降落，锅炉停止排汽。
这种安全阀结构简单、调整方便，工作性能可靠，所以在锅炉上应用相当普遍。一般单杠杆式安全阀适用于低压锅炉、双杠杆式安全阀适用于中、高压锅炉。
二、弹簧式锅炉安全阀
弹簧式安全阀主要由阀芯、阀座、阀杆、弹簧、调整螺钉等组成。这种安全阀主要利用弹簧弹力，把阀芯压在阀座上。当锅炉压力超过弹簧作用在阀芯上部的压力时，阀芯与阀杆被顶起，蒸汽排出;当锅炉压力低于弹簧作用在阀芯上部的压力时，阀芯降落压在阀座上，锅炉停止排汽。阀芯与阀座接触面为锥面，阀芯四周边缘有少许伸出。当蒸汽顶开阀芯后，阀芯的边缘也受汽压作用，使整个作用面积突然增加，安全阀顿时开启;当降力降低后，由于蒸汽作用力突然减小，使阀芯一次闭合，防止阀芯反复跳动。
弹簧式安全阀的主要参数是开启压力和排汽能力，而排汽能力取决于阀座的口径和阀芯的提升高度。由于提升高度的不同，又可分为微启式、中启式和全启式安全阀三种。
弹簧式安全阀结构紧凑，体积小、轻便;严密性好，且调整方便，经得起振动，很少有泄漏的现象。因此，灵敏可靠。它适用范围最广，是最常用的一种。
三、静重式锅炉安全阀
它是由阀芯、阀座，环形铁片，阀罩、防飞螺丝等组成的。
这种安全阀主要是利用环形铁片重量，使阀芯压在阀座上，当锅炉压力超过铁片作用在阀芯上部的压力时，阀芯被顶起，蒸汽排出：锅炉压力下降到低于铁片作用在阀芯上部的压力时，阀芯降落，停止排汽。
静重式安全阀结构简单，制造容易，但体积庞大笨重.调整困难，灵敏度也低，仅适用于低压小型锅炉。目前我国工业锅炉上很少使用。
四、脉冲式锅炉安全阀
它主要由脉冲弹簧安全阀、冲量导管主安全阀等组成。
脉冲式安全阀的工作原理是：当汽包或过热器的压力超过规定值时，蒸汽通过冲量导管、阀门，进入脉冲弹簧安全阀，将阀芯顶开，经脉冲弹簧安全阀，蒸汽又进入主安全阀活塞上部，使活塞向下移动、打开主安全阀，使蒸汽排出泄压。当压力恢复到正常压力时，脉冲弹簧安全阀关闭，使主安全阀活塞上部蒸汽中断，主安全阀阀芯在蒸汽和弹簧的作用下关闭。
这种安全阀装置有电器控制系统作为电气保护。当锅炉超压时，接，气式压力表接点闭合，接通脉冲弹簧安全阀的电磁铁，使之工作，将阀门打开;当回座压力过低或阀门发生故障时，也可操作电器控制开关，接通电磁铁线圈，关闭电磁铁，使阀门关闭。
这种安全阀在运行中的冲量接入导管上的阀门，要保持全开状态，因而要加铅封。这种安全阀适用于高压锅炉上。
五、复合式锅炉安全阀
复合式安全阀由两个相同的或不相同的安全阀组成一体，同时接在一个阀座上、以减少开孔数量。
工业锅炉节能改造技术
① 加装燃油锅炉节能器经燃油节能器处理之碳氢化合物，分子结构发生变化，细小分子增多，分子间距离增大，燃料的粘度下降，结果使燃料油在燃烧前之雾化、细化程度大为提高，喷到燃烧室内在低氧条件下得到充分燃烧，因而燃烧设备之鼓风量可以减少15%至20%，避免烟道中带走之热量，烟道温度下降5℃至10℃。燃烧设备之燃油经节能器处理后，由于燃烧效率提高，故可节油4.87%至6.10%，并且明显看到火焰明亮耀眼，黑烟消失，炉膛清晰透明。彻底清除燃烧油咀之结焦现象，并防止再结焦。解除因燃料得不到充分燃烧而炉膛壁积残渣现象，达到环保节能效果。大大减少燃烧设备排放的废气对空气之污染，废气中一氧化碳（CO）、氧化氮（NOx）、碳氢化合物（HC）等有害成分大为下降，排出有害废气降低50%以上。同时，废气中的含尘量可降低30%—40%。安装位置：装在油泵和燃烧室或喷咀之间，环境温度不宜超过360℃。② 安装冷凝型节能器  工业锅炉燃气锅炉排烟中含有高达18%的水蒸气，其蕴含大量的潜热未被利用，排烟温度高，显热损失大。天然气燃烧后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。减少燃料消耗是降低成本的最佳途径，冷凝型燃气锅炉节能器可直接安装在现有锅炉烟道中，回收高温烟气中的能量，减少燃料消耗，经济效益十分明显，同时水蒸气的凝结吸收烟气中的氮氧化物，二氧化硫等污染物，降低污染物排放，具有重要的环境保护意义。③ 余热回收锅炉技术传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热，提升了热效率；冷凝水还可以回收利用。④ 锅炉尾部余热回收余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。
超导热管是热管余热回收装置的主要热传导元件，与普通的热交换器有着本质的不同。热管余热回收装置的换热效率可达98%以上，这是任何一种普通热交换器无法达到的。热管余热回收装置体积小，只是普通热交换器的1/3。其工作原理如图所示：左边为烟气通道，右边为清洁空气（水或其它介质）通道，中间有隔板分开互不干扰。高温烟气由左边通道排放，排放时高温烟气冲刷热管，当烟气温度>30℃时，热管被激活便自动将热量传导至右边，这时热管左边吸热，高温烟气流经热管后温度下降，热量被热管吸收并传导至右边。常温清洁空气（水或其它介质）在鼓风机作用下，沿右边通道反方向流动冲刷热管，这时热管右边放热，将清洁空气（水或其它介质）加热，空气流经热管后温度升高。由若干根热管组成的余热回收装置,安装在锅炉烟口，将烟气中热量吸收并高速传导至另一端，使排烟温度降至接近露点而减少热量排放损失。加热后的清洁空气可烘干物料或补充到锅炉内循环使用。提高锅炉和工业窑炉的热效率，降低燃料消耗，达到节能的目的。　
在工业燃油、燃气、燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180℃，最高可达250℃，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。　
热管余热回收器可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或干燥物料。节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。改造投资3-10个月回收，经济效益显著。⑤ 采用防垢、除垢技术通过采用锅炉除垢剂和电子防垢器，优化水汽循环系统，合理控制锅炉的排污率，从而减少水垢，提高锅炉热效率。⑥ 采用燃料添加剂技术在燃料中加入添加剂达到优化燃料，达到降低烟垢，提高热效率的目的；⑦ 采用新燃料采用新型环保燃料油，达到降低燃油成本的目的。⑧ 采用富氧燃烧技术空气中氧气含量≤21%。工业锅炉的燃烧也是在这样空气下进行的工作。实践表明：当锅炉燃烧的气体氧气量达到25%以上时，节能高达20%；锅炉启动升温时间缩短1/2－2/3。而富氧是应用物理方法将空气中的氧气进行收集，使收集后气体中的富氧含量为25%－30%。富氧助燃是一种最新节能环保技术。近十几年来，随着环保要求的不断提高以及节约能源的需要，富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界各国蓬勃发展，现在西方一些发达国家要求全部新增工业炉窑、工业锅炉不得用普通空气助燃，都得用富氧空气助燃。⑨ 旋流燃烧锅炉技术众所周知，传统锅炉存在着两大弊端，一是燃烧时有烟雾烟尘冒出，成为重要的污染源；二是煤渣燃烧不充分，能源浪费极为严重。采用纯无烟再节能旋流燃烧锅炉新技术与传统工业锅炉相比较，有着绝对的优势。它比手烧式锅炉节煤30%~35%，比链条式自动化锅炉节煤25%。由于纯无烟再节能技术使用了PID变频和ABM节电系统，比传统锅炉节电40%，挥发份可实现90%以上的燃烧和利用，而传统锅炉的挥发份的燃尽率只有78%左右，有22%的烟尘排向大气层，纯无烟再节能旋流燃烧技术使灰渣燃尽率达到了97%，而传统锅炉煤渣的燃尽率只有80%左右，正是由于这些原因，纯无烟再节能燃烧技术可使炉温从原来的1200℃提高到1500℃左右，提高了燃烧效率，节省了燃料，满足了客户的需求。⑩ 空气源机组替换技术将现有的燃油（气）热水锅炉替换成空气源热泵热水机组；可节约能源消耗30%到50%⑾燃煤锅炉改装工业锅炉运行方式分析锅炉产业网消息：本文通过对一台20吨锅炉运行'>锅炉运行情况的分析，指出工业锅炉合理的运行方式，以求达到安全、经济的目标。笔者在实践中看到，有许多工业锅炉是在偏离设计工况的条件下工作，有的长期低压运行，也有的长期超负荷运行，这对锅炉本身的使用寿命以至运行的经济性都产生了不良后果。
问题
供分析用的是一台DZD20-25/400型锅炉，该锅炉生产的蒸汽送至厂蒸汽站的分配联箱，再分送至各用汽单位，分配联箱安全阀定压0.08Mpa起跳，生产用汽最大压力0.4Mpa，厂内设有一台1000kw汽轮发电机组，在不发电的情况下，为保证生产用汽，锅炉只能低压运行，运行压力1Mpa左右，过热蒸汽温度340℃，由于低压运行，带来了一系列问题。
一、由于压力降低从而使汽水混合物的饱和温度降低，导致燃料消耗量的减少，最终使炉膛温度降低，炉膛温度降低对燃料的燃烬不利，可导致机械未完全燃烧损失q4的增加，在压力降低的情况下如试图提高蒸发量，则必须多进煤，增加送引风量使风煤协调，因炉膛温度水平低，易导致煤的不完全燃烧，使烟囱冒黑烟，污染环境。锅炉的效率也会降低。如该锅炉因具有半室燃的特性，故低压运行时尚能燃烧良好，但遇有负荷增大的情况，就必须多进煤，这时就易冒黑烟，为了克服这个缺点，进行了操作技术上的改进，首先是将主汽门适当关小，以求提高压力，从而提高炉膛温度，同时注意风量的调配，使引风不过大，增加烟气在炉内的停留时间，注意使用二次风，加强搅拌和混合，控制输煤电压即控制给煤量控制煤层厚度，采取了这些措施，基本上消除了黑烟，锅炉燃烧良好，但对于一般层燃链条炉，因其着火条件不及DZD炉，低压运行时在燃烧方面碰到的问题较多，有时不是单纯改进操作方法就能解决，而必须结合煤种在锅炉的结构方面作一定改进，才可能达到正常运行。
二、低压运行导致蒸汽严重带水。锅炉在设计参数下工作蒸汽速度有一个合理的范围，经汽水分离装置后可以获得较干燥的蒸汽品质，反之，在保持锅炉铭牌出力下低压运行，蒸汽速度显著增大，蒸汽带水也增大，这将对过热器的工作带来影响，一方面蒸汽流速的增加将改善过热器的冷却条件，对过热器的工作有利，另一方面由于饱和蒸汽压力降低，蒸汽密度降低，传热性能下降，对降低过热器壁温不利，但总的来讲，由于烟气温度的降低，对过热器的工作是有利的，蒸汽中水分的增加会在过热器蛇形管底部结垢，埋下事故隐患，导致超温破坏。
三、低压运行工况，炉膛中烟气温度低，若灰粒中多硬性物质，灰粒粗大而有棱角，使灰粒变硬，则灰粒的磨损也大，由于燃料为高硫煤烟气露点高，烟气温度低，易引起尾部受热面腐蚀，大修检查发现，锅炉的省煤器腐蚀较为严重，每次检修均要更换数根管子，而空气预热器在运行4年以后，已全部更换了一次。
四、低压运行造成大马拉小车，浪费能源。低压运行时送引风机挡板均要关小，造成节流损失，消耗能源。给水泵也存在负荷不足的现象，这样就增加了损失，由于辅机损失增大，从而使锅炉机组净效率下降。
低压运行对锅炉的工作和经济性有不良影响，同样，超负荷运行对锅炉的工作也是不利的。
锅炉在设计中允许有一定的超负荷能力，短时过负荷运行是允许的，但实践中有些锅炉因为热负荷较大，而锅炉容量又较小，于是盲目地使锅炉处于长期超负荷运行状态，这对设备本身是极为不利的，将严重地影响到设备的使用年限。
在超负荷工况，为了多发汽，必须多耗燃料，使烟气流速增加，而使烟气侧对流放热系数增大，同时由于烟气温度增加，使传热温差增加，因而使对流过热器吸热量增加的值超过负荷增加值使出口汽温增高，这对过热器的工作是很不利的。由于整个炉膛温度水平的提高使各受热面的工作条件恶化，长期超温运行，会引起金属材料的损坏。在超负荷情况下，飞灰浓度大，烟气流速高引起强烈磨损。
金属磨损量T∝GW2τ/2gg/㎡
式中　G—飞灰质量流量g/㎡·s
w—飞灰速度m/s
τ—时间h
g—重力加速度9.81m/s2
长期超负荷运行使受热面很快损坏,大大缩短设备的使用寿命。
由以上的分析可知,锅炉无论是低压运行或是超负荷运行,都不是正确的运行方式,最经济安全的运行方式还是在额定参数，经济负荷范围内运行,可以达到最佳效果。
在工作锅炉的运行实践中,另外一个影响比较大的问题是负荷频繁变化，给运行工作带来一些问题，例如某厂生产不正常，加上调度原因，就存在开关车频繁，负荷不稳的问题，在自发电的情况下，因为以汽定电，结果汽负荷高时可以多发电，汽负荷低时就只能少发电，不能维持发电量的均衡，在用汽负荷多变的情况下，常形成汽压交变从而对汽包增加热冲击和热疲劳作用，易致疲劳破坏，对炉墙耐火砌体也易导致开裂，致使漏风增加，锅炉热效率下降。以上这些问题都是由于用汽负荷波动大所致，如果消除了负荷波动，就从根本上解决了这个问题，如果有条件在锅炉房内装设蒸汽蓄热器可以均衡用汽负荷的波动，从而解决上述问题。
工业锅炉事故及预防
一、常见事故
1.运行人员劳动纪律松弛，有章不循，擅离岗位。具体表现在运行人员不按时上班，或者上班时看小说，干私活，打扑克，洗衣服，甚至擅离岗位睡觉、酗酒，造成严重的锅炉事故。
2.运行人员技术不熟练，误操作甚至不懂锅炉安全操作技术。
3.锅炉结构不合理，焊接质量低劣，安全附件不全不灵。
4.锅炉未进行给水处理或给水处理不良。
二、预防措施
一、锅内缺水
当锅内水位低于最低许可水位时，称为锅内缺水。它又分轻微缺水和严重缺水。
轻微缺水：当锅炉水位从玻璃管（板）水位计内消失后，采用冲洗水位计和“叫水”的方法，水位能重新出现的，称为轻微缺水。
严重缺水：当采用冲洗水位计和“叫水”后，锅内水位仍然不能在玻璃管（板）水位计内出现的，称为严重却水。
锅内严重缺水时，会造成炉管爆破事故。在炉管或锅筒烧红的情况下，如处理错误，进行大量上水的话，则水接触烧红的炉管或锅筒时，便产生大量蒸汽。由于汽压突然猛增，就会造成锅炉爆炸事故。特别时压力高、水容积又较大的锅壳式锅炉，爆炸时的威力也就更大。因此，锅内严重缺水时，严禁向锅内上水，应采取紧急停炉措施。
造成锅内缺水的原因很多。据国家劳动部门的统计资料分析，其中主要由运行人员劳动纪律松弛与误操作所致的约占70%左右。例如长期忘记上水；排污后忘记关闭排污阀或关闭不严；水位计不按时冲洗，使水位计旋塞堵死，形成假水位等等。其余30%是由于设备缺陷或其它故障造成的。如给水设备突然发生故障，或者水源突然中断，停止了给水等。因此，要杜绝锅内缺水事故，关键是加强对锅炉运行人员遵守劳动纪律的教育，只要运行人员具有高度的责任感，又熟练地掌握了操作技术，即使发生设备故障，也完全能及时排除锅内缺水事故。
二、锅炉超压
锅炉超压就是锅炉运行时的工作压力超过了最高许可工作压力。
造成锅炉超压，发生锅炉爆炸事故，多属盲目的提高锅炉的工作压力或司炉擅离岗位，锅炉处于无人管理的结果。因此，不能盲目的提高锅炉工作压力。如需要提高锅炉的工作压力，必须经过有关部门严格的技术鉴定。另外，从锅炉超压爆炸的事例中可以看出，培训司炉人员和加强岗位责任制的重要性。
有时压力表、安全阀同时失灵，也有可能造成锅炉超压。
三、锅内满水
国内满水就是锅内的水位超过了最高许可水位线，严重时蒸汽管道内发出水冲击声。
锅内满水一般是由于运行人员疏忽大意，上水过量。发生了锅内满水时，应立即打开排污阀，放出过量的水，使水位维持正常即可排除锅内满水。
四、汽水共腾
汽水共腾的特点是水位计内水面发生剧烈上下波动，锅水起泡沫，蒸汽中大量带水，严重使管道内发生水冲击。
发生汽水共腾的主要原因是锅水含盐量太高。因此，防止汽水共腾的主要措施是控制锅水含盐量在临界含盐量之内。加强给水处理以及加大连续排污量，也是防止汽水共腾有效措施。
五、炉管爆破炉管爆破时有显著的爆破声、喷汽声，这时水位迅速下降，汽压明显降低，一般无法维持汽压、水位，必须紧急停炉。
一般工业锅炉发生炉管爆破的主要原因是给水处理不良或根本没有进行给水处理，引起结垢或腐蚀而造成的。锅内结垢是因为给水硬度长期超过规定标准，在炉管内壁沉积成水垢，甚至将炉管堵死。腐蚀是由于给水中含氧量或酸价超过允许规定而造成。据调查，不少单位由于对给水处理工作不重视，造成炉管爆破或炉管堵死、锅炉报废的事故相当严重，已足以引以为戒。因此，只有加强水处理方面的管理工作，才能从根本上杜绝炉管爆破事故，而且还可以做到节约大量的燃料、钢材、人力、财力。
其次，由于锅炉严重缺水使炉管过热，也会造成炉管爆破事故，而炉管爆破事故又很快造成缺水。因此，爆管、缺水又常常互为因果。所以，锅炉在运行中严密监视水位，对于防止锅炉缺水，爆管事故十分重要。
六、炉膛爆炸
当炉膛内可燃物质与空气混合的浓度达到爆炸极限范围时，遇到明火就会发生炉管爆炸或爆燃。炉膛爆燃时，火焰从锅炉的点火孔、看火孔等处向外喷出，极易伤人。炉膛爆炸时会造成炉膛倒塌，锅炉损坏，并严重威胁人身安全。
各种可燃物质与空气混合时，都存在着一定的爆炸浓度极限范围，过低或过高的浓度下都不易发生爆炸。下表列出在室温和大气压力下部分可燃物质与空气混合时的爆炸浓度极限范围。
燃用燃料油（重油）、天然气、干气、煤气和煤粉的锅炉，在实际运行中很难使燃料完全避免出现爆炸浓度极限的范围，尤其在点火时，由于操作不当极易因此而发生炉膛爆燃或炉膛爆炸事故。
以燃料油（重油）、天然气、干气、煤气和煤粉为燃料的锅炉，在运行中为了预防炉膛爆炸或爆燃，必须先引风5分钟以上才能点火；点火应给用火把而不允许用炉膛余热点火；运行中炉内可燃物质的温度不宜太高，鼓风、引风量配合要平衡。
七、二次燃烧
锅炉尾部沉积的可燃物质，重新着火燃烧的现象称为二次燃烧。锅炉发生二次燃烧时，会把省煤器、引风机烧坏，严重时也可能把锅炉尾部全部烧毁。
锅炉尾部沉积的可燃物质，如炭黑、油怠、煤粉等，主要是由于不完全的燃烧而带入锅炉尾部的。尤其在点火与停炉时，最容易造成燃烧不完全，使锅炉尾部沉积大量可燃物质。这些沉积物降低了尾部受热面的传热效果，使排烟温度升高。当排烟温度上升到一定值，又有足够的氧气助燃时，便会发生二次燃烧、
有的二次燃烧是在停炉几分钟或几小时以后发生的，这与可燃物质的着火点和散热条件有关。运行着的锅炉尾部烟气流速较快，可燃物质所产生的热量很快被烟气带走，只能缓慢的氧化，不能达到着火燃烧。而停炉后，烟道中的烟气停止了流动，可燃物质氧化产生的热量不易散失，温度就会升高。如果炉门或烟道挡板关闭不严，漏入新鲜空气助燃，就造成了停炉后的二次燃烧。
为了防止锅炉尾部发生二次燃烧，其根本措施是杜绝可燃物质在锅炉尾部沉积。为此，在点火时，如果点不着火，必须立即停止向炉膛内供给燃料（如煤、油、气等），严防将可燃物质带入锅炉尾部。在运行中，应加强吹灰，配风适当，使燃烧完全，不冒黑烟。停炉后，要监视省煤器的温度，若突然升高数十度，即已引起自燃，要立即采取灭火措施。
为了及时消除二次燃烧，可使用二氧化碳灭火器灭火，也可以在锅炉尾部受热面处装设蒸汽灭火管。蒸汽灭火管应该布局均匀，对烟气的阻力要小，不影响吹灰，严密不漏，其排气量要足以窒息二次燃烧。
八、锅炉熄火
锅炉熄火又叫锅炉灭火。它是指锅炉在正常运行中的突然熄火。突然熄火是燃油锅炉在运行中的常见故障。
九、炉墙损坏炉墙损坏的现象是：除渣机内有跌落砖块；炉墙支架、外壳或拱砖的吊装件温度突然升高，甚至烧红；炉墙转交处，以及炉墙与钢架、过墙套筒等接触处的石棉填料大量跌落，以致冷风侵入炉膛过多，炉温降低，锅炉负荷减少；外炉墙严重凸出裂开，有倒塌的危险。
炉墙损坏的原因：在设计方面，炉拱及炉墙结构不合理，阻碍锅炉受压元件的正常膨胀；水冷壁管布置的少；燃烧器位置不正确，使部分炉墙及炉拱温度过高。在运行方面，燃烧火焰调整不当，火焰中心偏移；长期正压燃烧，炉膛温度过高，飞灰熔点低，炉膛结焦严重；生火、停炉及增、减负荷过急，使炉墙、炉拱骤冷骤热；除焦渣时碰坏炉墙；炉膛内可燃气体发生爆炸冲击所致。在安装检修方面，砖边破碎，砖缝太大；灰浆配制比例不当，养护不好，砖粘结不牢；没有留足够的伸缩缝；烘炉时间太短，炉墙尚未完全干燥，即升压运行。
锅炉在运行中，若发现炉墙有裂缝等损坏现象时，应进行严密性检查，并减小负荷，加大引风，保持炉膛负压。当外炉墙轻微裂缝时，一般可用石棉绳填塞，并在外面涂上耐火水泥浆或水泥石灰浆。如果跌落少量耐火砖，或外炉墙有轻微凸出时，应加强运行中的检查，暂时维持运行，待锅炉停炉后检修。如果炉墙损坏面积较大，而且使炉墙及炉架外表面温度升高，有倒塌危险时，应紧急停炉。
正压燃烧的处理方法
1、运行方面造成炉内正压
在燃烧过程中，如果排出炉膛的烟气量等于燃烧产生的烟气量，则炉膛内正好处于物质平衡，炉内压力就相对保持不变。若排烟量小于燃料产生的烟气量，势必引起炉内正压。当热负荷增大时，应首先增大引风机的风量，即开大调风门，然后再增加燃煤量和鼓风量；反之当负荷减少时，应先减少燃煤量和鼓风量，然后再减少引风量。
2、设备的检修维护保养不当，或设备损坏造成炉内正压燃烧
1） 空气预热器管子堵塞和磨损是引起锅炉正压燃烧的主要原因。一旦有管子堵塞，烟气流通面积变小，阻力增大，当管子堵塞数超过管子总数的5%时，正压燃烧就不可避免了。空气预热器管子磨损漏风后，则使鼓风和引风直接形成短路，一侧是正压、一侧是负压，会分流许多无效的引风量。比较空气预热器进出端的烟气压力变化（查记录）可预知是否堵塞和磨穿。所以停炉检修时，一定要疏通所有堵塞的管子；如个别管子中段漏风，可将管子两端封严，封闭的管子数量也不能超过管子总数的5%，如超过1组的1/3，应整组换新；管端磨损最为严重（烟气入口处），加装管端保护套能防止管端磨损，检修也较为方便。
2） 省煤器积灰也能引起锅炉的正压燃烧，积灰使烟气的流通面积变小，阻力增大。省煤器一般都配备吹扫和清灰设施，定期吹扫和清灰是防止省煤器积灰的有效措施，一星期不应少于1次。
3） 对于改用湿式除尘（如麻石除尘器、除尘脱硫一体化设备等）后出现的正压燃烧，应先考虑烟气是否带水。方法是比较引风机电流在相同的调节阀开度时是否明显偏高；引风机振动是否加大；叶轮是否粘灰；叶轮粘灰后破坏了动平衡，引起引风机振动、电机电流增加，导致气流紊动，引风量降低。此种情况一般都在设备的保修期内，应及时找设备生产厂家，解决气水分离不彻底的问题。其次，还应查阅相关资料或进行实测，验证产生的局部阻力是否高于改用前很多。
4） 对于采用老式的旋风除尘器，如果烟质恶化，压力损失增加并发生正压燃烧情况，很可能是旋风除尘器外筒下部堆积烟尘，引起内部气流紊乱而将烟尘卷入上升气流中。当除尘器内外筒被烟尘磨穿、锁气装置不严密时，虽压力损失减少，但烟气发生短路，不但除尘效率下降，也可造成锅炉的正压燃烧。
设备在维护保养和检修时不但要认真清灰，还要检查各密封处如法兰、排灰装置、锁气装置等是否密封漏气。对磨损严重的要及时安排修理和更换。
5） 烟质低劣，炉膛温度起不来，使炉膛出口烟气温度也低，致使烟气密度增加，引风机的设计排烟温度为180～200℃，压力为1个标准大气压，当排烟温度低于设计值时，烟气密度增大，风机则处于超设计负荷下工作；同时，为满足外界负荷，只有加大给煤量，这样也就增大了烟气排量。如风机设计选型时的富裕量小，建立炉膛负压就比较困难。由于煤质引起的正压燃烧，加装分层燃烧给煤装置可提高炉膛对煤的适应性。
炉前煤的水分也应控制，大量的水蒸汽使炉膛产生的烟气量增加。煤的水分一般不易超过8%～12%，如遇下雨、下雪应上干煤栅的煤。
6） 烟囱底部集尘过多，炉子后部的各检查孔、清灰孔未及时密闭也可引起阻力增加，引风短路，起炉前应仔细检查。还应注意，力求避免几台正压燃烧的锅炉或正压和负压燃烧的锅炉同时运行，恶化正压燃烧。
7） 如遇不明原因炉膛突然产生正压，应先检查水冷壁、省煤器受热面是否破损，防止事态扩大。
3 设计选型和安装方面造成炉内正压燃烧
3、负压下燃烧原因
1） 选择风机时未考虑风机本身的全压偏差ΔH的影响，当ΔH为正偏差时则引风机风量增大、为负偏差时，则风量减少。
2） 管网的实际阻力与计算值相差过大，导致风机风量减少许多。由一般管网特性方程式H=KQ2可知，实际K值小于计算值K时，流量增大，实际K值大于计算值K时，流量减少。引风机选型时以经验代替计算，忽视了锅炉生产厂家的炉膛结构差异，环境位置受限制时空气预热器出口至烟囱入口的风道的长度、弯头的数量、除尘脱硫的方式、风道的截面积等的差异。如果这些差异使实际K值增大许多，引风机的风量就减少很多，不但吃掉了引风机的选型时风量、风压的储备系数，而且造成了风量的不足。
3） 锅炉作为特种设备，有些安装单位对必检项目、受压零部件认真负责，对辅助系统漫不经心。如弯头不按标准制作，或转变半径过小或应加导流片不加；风道内壁凹凸不平；法兰安装不平行；该填石棉绳密封而不填等等，都容易造成漏风或阻力增大（沿程阻力和局部阻力）。
4） 由于受客观条件的限制实际烟道阻力损失往往设计值要大，同时锅炉房内多台锅炉共用1个烟道、烟囱排烟，对每一台引风机来说，相当于将气体送入1个正压空间，无疑也增大了烟道系统的阻力。随着使用时间的延长，设备的老化，风机的磨损，风道的漏风等都势必造成风道阻力加大，设计时适当加大引风机的风量风压储备对今后的使用调节较为有利。
工业锅炉系统仿真培训
[2]随着工业锅炉的大型化，其控制系也越来越复杂。同时对工业锅炉操作人员的要求也越来越高。操作人员除需要熟悉操作规程外，还需要快速处理运行当中出现的各种故障。
工业锅炉仿真培训系统能实时实现从锅炉点火、升温、加负荷直至额定负荷的全工况仿真，包括冷态起动、热态起动、正常停炉、热态停炉（压火）、紧急停炉等过程。整个过程中锅炉各部位的压力、温度、流量、液位等热力参数及其变化趋势与真实锅炉过程一致。
1.动态参数监视
“仿真教学软件”提供了多种以图形方式动态显示数据的方法，包括数据表格、动态曲线、流程图、直方图等，显示锅炉各部位的热力参数，如压力、温度、流量、水位等。
通过流程图上显示的锅炉的主要系统图，便于学员熟悉锅炉的各种系统和流程。此外在系统图上还可以显示各个部件的热力参数，使学员一目了然的了解锅炉在运行中各处的压力、温度、流量等参数。
运行人员通过计算机显示屏上DCS操作系统，可以与现场相似的方式观察锅炉的各主要参数和设备状态。
动态曲线可以用来显示锅炉主要热力参数随时间的变化，例如主汽温度、汽包水位、炉膛负压随时间的变化曲线，以便于运行人员了解自己的操作效果，并可以进行趋势分析。
2.控制锅炉运行
运行人员可以通过DCS的控制，实现对锅炉运行状况的控制。也可以通过流程图上的各种阀门、挡板，对它们进行仿真操作（开、关、开大、开小），以实现同一目的。
2.2 工况选择和保存功能
系统事先存储了各种典型工况的数据，如冷态启动工况、热态启动工况、额定负荷工况等，根据不同的目的，指导员可以选择某个工况开始培训。在运行过程中可以把当时运行的工况保存下来，供以后启动时调用。
2.3 冻结与解冻功能
在运行过程中，根据培训的需要可对运行中的工况进行冻结，也即暂时停止模型的运行。这便于观察当前运行工况，并进行详细的分析。在系统处于冻结状态时，可根据需要进行各种操作，操作完成后可通过解冻命令，继续模型的运行。
2.4 加快、减慢仿真过程
对于本来变化缓慢的过程，例如升温过程，本来需要4个小时，采用实时仿真就得花4个小时。若采用快速仿真方式，以实际1秒钟的时间来仿真10秒钟的过程，即加速10倍，则4小时的过程可以缩短为24分钟，这就是所谓的超实时仿真。而对于本来变化迅速的过程，例如爆管后的过程，几秒种内锅炉的参数大幅度的波动，学员来不及细看就过去了。为了让学员能仔细观察全过程，可以采用减慢仿真速度的办法，即用实际1秒钟时间，仿真0.1秒钟的过程，即减慢10倍。这样几秒钟的过程，延伸到几十秒钟，就容易观察得多了，这就是欠实时仿真。超、欠实时仿真的时间比例是可以根据需要由指导员进行设置。
2.5 回退功能
在系统处于冻结状态时，根据需要可退回前面某个时间的状态，重新开始解冻运行。
2.6 追忆功能
在系统运行过程中，系统会自动按照一定的时间间隔保存过去一段时间的历史工况。在系统处于冻结状态时，可以选择以前的某个时间，将学员的操作和参数变化重新演示一遍，有利于分析学员原来的操作状况。
2.7 故障设置功能
“仿真教学软件”最大的优点，是可以设置各种故障。利用这个功能，“仿真教学软件”可以对学员进行训练，这在实际运行中几乎是不可能做到的。
锅炉是压力容器，一旦发生事故，往往会造成严重后果，甚至炉毁人亡。而有些事故，运行人员可能很少遇到，平时难以有练手的机会，一旦事故发生，往往难以迅速应付。事故处理的培训，确实是“养兵千日，用兵一时”。有了事故处理的培训，才可能在真正出现事故时能够从容应对，迅速处理，而不至于手忙脚乱，处置不当，延误了处理的时机，甚至使故障扩大化。
学员在事故处理培训中，事故由指导员设置，这是学员事先不知道的。学员应当根据各种参数的显示，即现象，判断锅炉运行是否正常，分析是否有事故发生，判断是什么样的事故，并作出正确的处理。某种异常现象的发生，可能有不同的原因，至于究竟是什么原因，需要学员根据参数显示的综合情况进行判断。作为本仿真培训系统的辅助部分，可以添加有关事故现象和原因的列表，供学员参考。
根据不同的锅炉类型，“仿真教学软件”设置了不同类型的故障，如锅炉满水、锅炉缺水、锅炉熄火，水泵跳闸等数十种故障。
杂志《工业锅炉》
杂志简介本刊以介绍工业锅炉行业新技术、新经验为主的综合性技术刊物。报道内容包括有关工业锅炉的设计、制造、工艺、标准、辅机、环保技术、水处理技术、节能改造、运行管理、事故分析、行业动态等，选稿注重创新性和实用性。主要栏目研究与开发
供热工程
环保技术
辅机技术
水处理技术
节能改造
运行管理
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