鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问?，而?jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。鍋的原義指在火上加熱的盛水容器，爐指燃燒燃料的場所，鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)和人民生活提供所需熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，常簡稱為鍋爐，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。

蒸汽鍋爐工作原理、分類、結(jié)構(gòu)

工作原理

鍋爐是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)中的余熱傳遞給容器內(nèi)的水，使水達(dá)到所需要的溫度（熱水）或一定壓力蒸汽的熱力設(shè)備。它是由“鍋”（即鍋爐本體水壓部分）、“爐”（即燃燒設(shè)備部分）、附件儀表及附屬設(shè)備構(gòu)成的一個完整體。

　　鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時進(jìn)行，水進(jìn)入鍋爐以后，在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的蒸汽，被引出應(yīng)用。在燃燒設(shè)備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，由煙囪排出。

蒸汽鍋爐的分類

蒸汽鍋爐按照燃料可以分為電蒸汽鍋爐、燃油蒸汽鍋爐、燃?xì)庹羝仩t等；按照構(gòu)造可以分為立式蒸汽鍋爐、臥式蒸汽鍋爐，小型蒸汽鍋爐多為單、雙回程的立式結(jié)構(gòu)，大型蒸汽鍋爐多為三回程的臥式結(jié)構(gòu)。

按出口蒸汽壓力分為：低壓鍋爐（P〈2.45MPa）、中壓鍋爐（3.8〈P〈5.8MPa）、高壓鍋爐（5.9〈P=12.6MPa）、超高壓鍋爐（12.7〈P=15.8MPa）、亞臨界鍋爐（15.9〈P=18.3MPa）、超臨界鍋爐（22.115〈P〈30MPa）、超超臨界鍋爐＞30MPa。

蒸汽鍋爐按照燃料可以分為電蒸汽鍋爐、燃油蒸汽鍋爐、燃?xì)庹羝仩t等；按照構(gòu)造可以分為立式蒸汽鍋爐、臥式蒸汽鍋爐，小型蒸汽鍋爐多為單、雙回程的立式結(jié)構(gòu)，大型蒸汽鍋爐多為三回程的臥式結(jié)構(gòu)。

立式雙回程結(jié)構(gòu)

立式燃油燃?xì)庹羝仩t采用燃燒機(jī)下置方式，二回程結(jié)構(gòu)，燃料燃燒充分，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定；煙管內(nèi)插有擾流片，減緩排煙速度，增加換熱量，鍋爐熱效率高，降低用戶使用成本。

臥式三回程結(jié)構(gòu)

臥式蒸汽鍋爐為鍋殼式全濕背順流三回程煙火管結(jié)構(gòu)，火焰在大燃燒室內(nèi)微正壓燃燒，完全伸展，燃燒熱負(fù)荷低，燃燒熱效率高，有效地降低了排煙溫度，節(jié)能降耗，使用經(jīng)濟(jì)。波形爐膽和螺紋煙管結(jié)構(gòu)，既提高了鍋爐的吸熱強(qiáng)度，又滿足了換熱面受熱膨脹的需要，科學(xué)合理，經(jīng)久耐用。

臥型煙管式三回路鍋爐工作示意圖

臥型煙管式三回路鍋爐結(jié)構(gòu)圖

鍋爐的一般構(gòu)造

1 鍋:

“鍋”即是鍋爐容納不各蒸汽的受壓部件,它包括鍋筒(汽包)或鍋殼,水冷壁管,對流管束,煙管,下降管,集箱,過熱器,省煤器等受壓部件組成.由此而組成完整的水和蒸汽的系統(tǒng),進(jìn)行加熱和汽化等過程.

2 爐:

“爐”是由燃燒設(shè)備,爐墻,爐拱和鋼架等部分組成.它使燃料進(jìn)行燃燒產(chǎn)生灼熱煙氣,煙氣經(jīng)過爐膛和各段煙道向鍋爐受熱面放熱,從鍋爐尾部進(jìn)入煙囪排出.

3其他重要輔機(jī)：

碎煤機(jī)、輸煤裝置、送引風(fēng)機(jī)及管道、給水裝置、排污系統(tǒng)、水處理設(shè)備及管道、除塵及除灰系統(tǒng)、輸渣裝置、控制系統(tǒng)等

4附件儀表：

***閥、水位計、壓力表、溫度表、流量計、壓力及水位聲光報警裝置、聯(lián)鎖保護(hù)裝置等。閥門主要有主汽閥、排污閥、止回閥等。

熱水鍋爐系統(tǒng)圖

生活熱水和采暖雙系統(tǒng)

鍋爐燃油系統(tǒng)圖

鍋爐燃?xì)庀到y(tǒng)圖

生活熱水和采暖系統(tǒng)設(shè)計過程（一次系統(tǒng)）

生活熱水和采暖系統(tǒng)設(shè)計過程（二次循環(huán)系統(tǒng)）

鍋爐選型計算以及運(yùn)營成本運(yùn)算

有關(guān)熱值、重量單位的換算

1、1萬大卡=10000千卡（Kcal)=10000000卡（cal)=41858518.2焦耳（j)；

2、1萬大卡≌11.6千瓦（Kw) 例：24千瓦（Kw)的電鍋爐約等于2萬大卡的鍋爐；

3、1公斤=1千克=0.001噸，例：500公斤也就是通常說的0.5噸。

鍋爐選型計算以及工程計算所要遵循的相關(guān)規(guī)定和***標(biāo)準(zhǔn)

1、《小型和常壓熱水鍋爐技術(shù)監(jiān)察規(guī)定》

2、《鍋爐房***管理規(guī)程》

3、《鍋爐壓力容器***監(jiān)察暫行條例》

4、《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB/T50015-2003

5、《建筑給水排水設(shè)計手冊》

6、《擁有民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（給水排水）》

7、《給水排水設(shè)計基本語標(biāo)準(zhǔn)》GBJ125-89

表1熱水用水定額

序號

建筑物名稱

單位

日用水定額(L)

使用時間(h)

1

住宅

有自備熱水供應(yīng)和沐浴設(shè)備

有集中熱水供應(yīng)和沐浴設(shè)備

每人每日

40～80

60～100

24

2

別墅

每人每日

70～110

24

3

單身職工宿舍、學(xué)生宿舍、招待所、培訓(xùn)中心、普通旅館

設(shè)公用盥洗室

設(shè)公用盥洗室、淋浴室

設(shè)公用盥洗室、淋浴室、洗衣室

設(shè)單獨(dú)衛(wèi)生間、公用洗衣室

每人每日

每人每日

每人每日

每人每日

25～40

40～60

50～80

60～100

24或定時供應(yīng)

4

賓館客房

旅客

員工

每床位每日

每人每日

120～160

40～50

24

5

醫(yī)院住院部

設(shè)公用盥洗室

設(shè)公用盥洗室、淋浴室

設(shè)單獨(dú)衛(wèi)生間

每床位每日

每床位每日

每床位每日

60～100

70～130

110～200

24

醫(yī)務(wù)人員

門診部、診療所

每人每班

每病人每次

70～130

7～13

8

療養(yǎng)院、休養(yǎng)所住房部

每床位每日

100～160

24

6

養(yǎng)老院

每床位每日

50～70

24

7

幼兒園、托兒所

有住宿

無住宿

每兒童每日

每兒童每日

20～40

10～15

24

10

8

公共浴室

淋浴

淋浴、浴盆

桑拿?。茉　茨Τ兀?/p>

每顧客每次

每顧客每次

每顧客每次

40～60

60～80

70～100

12

9

理發(fā)室、美容院

每顧客每次

10～15

12

10

洗衣房

每千克干衣

15～30

8

11

餐飲廳

營業(yè)餐廳

快餐店、職工及學(xué)生食堂

酒吧、咖啡廳、茶座、卡拉OK房

每顧客每次

每顧客每次

每顧客每次

15～20

7～10

3～8

10～12

11

18

12

辦公樓

每人每班

5～10

8

13

健身中心

每人每次

15～25

12

14

體育場（館）

運(yùn)動員淋浴

每人每次

25～35

4

15

會議廳

每座位每次

2～3

4

表2冷水計算溫度

地區(qū)

地面水溫度(℃)

地下水溫度(℃)

黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古的全部，遼寧的大部分，河北、山西、陜西偏北部分，寧夏偏東部分

4

6～10

北京、天津、山東全部，河北、山西、陜西的大部分，河北南部，甘肅、寧夏、遼寧的南部，青海偏東和江蘇偏北的一小部分

4

10～15

上海、浙江全部，江西、安徽、江蘇的大部分，福建北部，湖南、湖北東部，河南南部

5

15～20

廣東、臺灣全部，廣西大部分，福建、云南的南部

10～15

20

重慶、貴州全部，四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陜西和甘肅秦嶺以南地區(qū)，廣西偏北的一小部分

7

15～20

各種能源熱值對比

名稱

熱值

熱效率

實(shí)際熱值

電熱水器

860kacl/度

×

95%

=

817 kacl/度

液化氣

10800 kacl/kg

×

85%

=

9180 kacl/kg

管道煤氣

6500 kacl/M3

×

85%

=

5525 kacl/M3

輕柴油

10200 kacl/kg

×

85%

=

8670 kacl/kg

熱泵

860 kacl/度

×

200%

=

1720 kacl/度

生物質(zhì)顆粒

4600 kacl/kg

×

92%

=

4232 kacl/kg

煤

6000 kacl/kg

×

85%

=

5100 kacl/kg

有關(guān)熱水鍋爐的取暖以及用水量計算公式

1、取暖耗熱量計算公式：

采暖標(biāo)準(zhǔn)：100w/m2

耗熱量公式= 100×總面積×860

1000

2、1t水升溫40℃所需耗熱量計算公式：

1T×1000L×40℃=40000kcal

例：比如用戶需要每小時5t水，那么所需鍋爐功率熱值就是5tX40000Kcal=200000Kcal。

3、適用于各種耗熱量損失的計算公式（比如大池等）：

Q=mc△t=?(這個問號代表水重量，以噸為單位）X1000LX3℃=?

例：10t大池每小時按溫降3℃計算：10T×1000L×3=30000kcal/h。所得每小時損耗熱量為3萬大卡，后面要把這個損失的熱量加回去。

運(yùn)行成本分析計算公式

熱值÷燃料熱值÷熱效率×燃料單價=運(yùn)行費(fèi)用

例：

1、生物質(zhì)鍋爐熱效力為91.15%。

2、燃油鍋爐熱效力為85%。

3、生物燃料價格：1100元/噸。（視當(dāng)?shù)貎r格為準(zhǔn)）

柴油價格：7200元/噸。（視當(dāng)?shù)貎r格為準(zhǔn)）

4、生物質(zhì)燃料熱值：4600 kacl /kg 柴油熱值：10200kacl /kg。

以120萬大卡和60萬大卡熱水鍋爐為例運(yùn)行費(fèi)用計算：

生物質(zhì)顆粒鍋爐

取暖：1200000 kacl÷4600 kcal÷91.15%×1.1元=314元/時

供熱：600000 kacl÷4600 kcal÷91.15%×1.1元=157元/時

油鍋爐

取暖：1200000 kacl÷10200 kcal÷85%×7.2元=996元/時

供熱：600000 kacl÷10200 kcal÷85%×7.2元=498元/時

相關(guān)的工程計算例子（以生物質(zhì)顆粒熱水鍋爐為例）

1、客戶的實(shí)地情況：

（1）淋浴25個，5t的恒溫大池。

（2）7個取暖器，取暖面積180mm2（未知）

（3）高峰期按4小時計算

2、工程設(shè)計分析：

（1）淋浴用水量分析

已知該浴室有25個淋浴頭，每小時按客流量5個人計算，平均每個客戶用水量為70L/人，根據(jù)以上得知淋浴每小時的用水量為：

70L/人X 5人X 25個X 70%（使用率）=6125L/h=6.13t/h

（2）5t恒溫大池耗熱量分析：

待水溫加熱到38℃時候，由于熱量流失，所以需要持續(xù)加溫，按每小

時溫度下降3℃計算。

根據(jù)熱水熱負(fù)荷公式：Q=mcΔt

Q=5t X 1000L X 3℃=15000Kcal/h

(3)取暖耗熱量計算：

采暖標(biāo)準(zhǔn)：100w/m2

耗熱量公式= 100×總面積×860

1000

得10000平取暖：100×180×860=15480kcal

1000

根據(jù)以上綜合分析：

以1t水升溫40℃所需耗熱量為：1T×1000L×40℃=40000kcal

計算得：

1、5t恒溫大池跟淋浴用水量以及供暖所需總熱量為275680 kcal，推薦用戶選用30萬大卡熱水鍋爐。

3、運(yùn)行成本分析

生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行費(fèi)用（鍋爐全年12個月正常運(yùn)行，每天全負(fù)荷運(yùn)行8小時 ）

煤鍋爐熱效率按照91%計算，生物質(zhì)燃料熱值為4600kcal/kg,每公斤燃料價格1元/kg（以當(dāng)?shù)貎r格為準(zhǔn)）。

熱值÷燃料熱值÷熱效率×燃料單價=運(yùn)行費(fèi)用

（1）熱水運(yùn)行成本分析：

275680kcal÷4600 kcal÷91 %×1元=65元/時

275680kcal÷40000kcal/T=6.9t

一噸水升溫40℃，所需要的運(yùn)行成本為：

65元÷7T=9元/t。

蒸汽鍋爐選型計算以及成本運(yùn)營計算簡略

毫無疑問，熱水鍋爐的選型以及成本運(yùn)營計算還是比較簡單的。而且大部分也可以套用公式，實(shí)在不知道的也可以依據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)去做一個評估。

反觀蒸汽鍋爐的計算，就要稍微麻煩一點(diǎn)。因?yàn)槌强蛻羲约褐浪麑?shí)際需要多大的蒸發(fā)量鍋爐，你直接給他配過去，這就是很省事了。但有一個前提就是連客戶他自己都不知道一個大概，所以相對應(yīng)的選型計算就要你實(shí)地去查看一下才有個底，不然光聽他說個大概，估計自己也不好做出判斷。

但蒸汽鍋爐的用量也可以轉(zhuǎn)換成熱水鍋爐去計算。

這里遵循一個原則就是“蒸發(fā)量1t的蒸汽鍋爐它的熱值就相當(dāng)于60萬大卡熱水鍋爐”。所以要確定客戶所需要的蒸發(fā)量多少，首先了解客戶需要用到蒸汽的設(shè)備是多大功率的，再以所有設(shè)備的總功率去換算成大卡，根據(jù)那個原則就可以計算出這些設(shè)備需要多少蒸汽了。

相對應(yīng)的運(yùn)營成本也可以完全按照上述熱水鍋爐的計算方法得出。