(一)锅炉设备概述
锅炉是使燃料燃烧产生的热能把水加热或变成蒸汽的热力设备。尽管锅炉的种类繁多，结构各异，但都是由“锅”和“炉”以及为保证“锅”和“炉”正常运行所必需的附件、仪表及附属设备等三大类(部分)组成。
锅炉的附件和仪表很多，如安全阀、压力表、水位表及高低水位报警器、排污装置、汽水管道及阀门、燃烧自动调节装置、测温仪表等等。
锅炉的附属设备也很多，一般包括给水系统的设备(如水处理装置、给水泵)；燃料供给及制粉系统的设备(如给煤、磨粉、供油、供气等装置)；通风系统设备(如鼓、引风机)和除灰排渣系统设备(除尘器、出渣机、出灰机)。
总之，锅炉是一个复杂的组合体。尤其在石化企业中使用的大、中容量锅炉，除了锅炉本体庞大、复杂外，还有众多的辅机、附件和仪表，运行时需要各个部分、各个环节密切协调，任何一个环节发生了故障，都会影响锅炉的安全运行。所以，作为特种设备的锅炉的安全监督应特别予以重视。
(二)锅炉专业常用术语
1．受热面与受压元件
受热面是指把燃烧产物与水汽工质隔开的金属壁面。受热面把燃烧产物的热量传给水汽工质并承受工质的压力，既受热又承压，工作条件极其恶劣，是完成锅炉工作职能的基本结构。
受压元件是锅炉中按几何形状划分的基本承压单位。如一个封闭的承压圆筒，就可以分为圆筒形的筒身及凸形封头两大承压元件，圆筒上的接管、人孔及人孔盖则又是另外的受压元件，即一个封闭的承压结构往往包括不止一个受压元件。结构的承压能力与结构的几何形状有很大关系，所以受压元件是以几何形状为基础划分的。
承压锅炉的受热面包含的都是受压元件，但受压元件不一定都直接受热，所以不都是受热面。
2．火焰与烟气、
燃料在锅炉中燃烧后，产生气体燃烧产物。燃料燃烧放出的热量首先加热气体燃烧产物本身，使之升温到很高的温度，然后燃烧产物通过受热面把热量传给水汽，而燃烧产物本身的温度不断降低。
通常把温度高于900℃的燃烧产物叫做火焰，也叫高温烟气，把温度小于或等于900℃的燃烧产物叫做烟气。
3．炉膛与烟道
锅炉中用砌砖或金属形成的供燃料燃烧的空间叫炉膛，也叫燃烧室。现代锅炉炉膛中一般贴壁布置受热面，使火焰与受热面进行辐射换热，所以严格说来，炉膛是燃料燃烧及火焰与受热面进行辐射换热的场所。
燃烧产物离开炉膛后，经过烟道流向烟囱。烟道中通常也布置有受热面，燃烧产物流经烟道时，将热量继续经过受热面传给工质，本身的温度不断降低。所以烟道是燃烧产物流动及与受热面进一步换热的通道。一般说来，燃烧产物的温度从炉膛到烟道是逐次降低的，炉膛内火焰出了炉膛进入烟道就很快降温成烟气，所以烟道是烟气流通及换热的通道。
4．蒸发与沸腾
蒸发与沸腾，二者都是指液体的汽化现象，但基本概念不同。蒸发是指在各种温度下液体表面的汽化现象，如晾干衣服，雨后地面上水逐步减少等都属于蒸发现象。
沸腾是指在特定温度下主要发生在液体内部的强烈汽化现象。这个特定温度叫液体的饱和温度。
饱和温度随液面上气压的高低而升降，如水在常压下的饱和温度约100℃。在锅炉技术中，习惯于把蒸发与沸腾混用，并用蒸发代替沸腾。如把布置在炉膛四周的受热面称作蒸发受热面，实质上是沸腾受热面。
5．锅炉热效率
锅炉中水汽工质吸收的热量占送入锅炉总热量的百分数，称作锅炉的热效率。热效率是反映锅炉性能的一个主要指标，取决于锅炉的设计结构、制造安装质量及运行管理水平。
6．锅炉蒸发量
是指锅炉每小时产生蒸汽的数量，以t／h表示。锅炉铭牌上标出的“额定蒸发量”是指在设计参数(压力、温度)，使用设计燃料并保证效率时所规定的蒸发量。
(三)锅炉的工作原理
前面讲过，锅炉是由三部分组成的，其中称作“锅”的部分由汽包、水冷壁、对流管束、过热器、联箱等组成。这部分的主要任务就是把燃料燃烧所产生的热能通过辐射、对流和传导三种方式传给水，以提高水的温度和发生状态变化，产生蒸汽。
在蒸汽锅炉里，水和蒸汽的转化过程是水和汽在一定压力下进行加热过程。
给水经给水泵送入省煤器，吸收烟气热量，提高水温后进入汽包，再经过对流管束和水冷壁等受热面吸收大量的热量，部分水沸腾汽化形成饱和水蒸气，以汽水混合物的形态再次进入汽包，进行汽水分离，被分离的炉水，回锅炉水循环回路，分离出来的蒸汽流入过热器进一步加热，形成过热蒸汽，向用户输出。锅炉中水汽转换过程经历了三个阶段：
1．送进锅炉的水加热到相应压力下的饱和温度，这一阶段叫做预热阶段，这一阶段所吸收的热称预热热，这阶段在省煤器和水冷壁与对流管的下部完成：
2．由饱和水蒸发为饱和蒸汽阶段称作蒸发阶段，这时吸收的热量就是汽化潜热，这阶段在水冷壁和对流管束里完成；
3．饱和蒸汽继续加热为过热蒸汽阶段称为过热阶段，这时吸收的热为过热热，这一阶段在过热器里完成。
水一汽这三阶段连续不断地进行，锅炉所产生的过热蒸汽源源不断地向外输出，给水泵则连续不断地往锅炉补水，维持锅炉水位正常。如果在锅炉的运行中，外界用汽量发生变化，锅炉的压力就会发生波动，用汽量增加，锅炉压力下降；用汽量减少，压力上升。为了维持压力稳定，锅炉的操作人员就要及时调整锅炉的燃烧系统，使产汽量与用汽量保持平衡。一旦外部用汽突然减少，锅炉来不及调整，压力就会上升，超过锅炉工作压力时，安全阀就会动作，将多余的汽量排出，保持压力在允许的范围之内，保证锅炉的安全。
(四)锅炉的分类、型号及表示方法
1．锅炉的分类(可以从不同角度对锅炉进行分类)
(1)按用途可以分为电站锅炉、工业锅炉、机车锅炉和船舶锅炉等。
(2)按容量可以分为：
大型锅炉蒸发量大于1OOt／h：
中型锅炉蒸发量为20t／h至1OOt／h：
小型锅炉蒸发量小于20t／h。
(3)按蒸汽压力可以分为：
低压锅炉压力≤1．6MPa：
中压锅炉压力为2．45～3．82MPa：
高压锅炉压力为1OMPa；
超高压锅炉压力为14MPa；
亚临界锅炉压力为17MPa；
超临界锅炉压力超过22MPa，即高于临界压力。
(4)按燃料种类和能源来源可以分为：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、原子能锅炉、废热(余热)锅炉。
(5)按锅炉结构可以分为：锅壳式锅炉(火管锅炉)、水管锅炉、水火管锅炉(卧式快装锅炉)。
(6)按燃料燃烧方式可以分为层燃炉、沸腾炉、室燃炉。
(7)按工质流动方式可以分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉等。
(8)按发电和供热用途分为电站锅炉和工业锅炉。
电站锅炉一般是压力较高(中压以上)，容量较大(中型以上)，采用室燃方式的水管锅炉，主要用来发电，又可以分为许多种。
工业锅炉是工业蒸汽锅炉的简称，一般容量较小(65t／h以下)，压力较低(2．45MPa以下)，大都采用层燃，其结构型式和燃烧设备种类繁多，主要用于工业生产用汽及采暖、生活等方面。
表－工业锅炉类型
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分类方法 |
锅炉类型 |
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按锅炉结构型式 |
锅壳式 |
立式横水管、立式弯水管、立式直水管、立式横火管、卧式内燃回火管等 |
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水管 |
单锅筒纵置式、单锅筒横置式、双锅筒纵置式、双锅筒横置式、纵横锅筒式、
强制循环等 |
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水火管 |
卧式快装 |
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按燃烧设备
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固定炉排、活动手摇炉排、链条炉排、倒转炉排、抛煤机振动炉排、下饲式炉排、沸腾炉、半
沸腾炉、往复推饲炉排、室燃炉、旋风炉等 |
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按燃料种类
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无烟煤、贫煤、烟煤、劣质烟煤、褐煤、油、气、木柴、甘蔗渣、稻壳、煤肝石、特种燃料、
余热等 |
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按出厂型式 |
快装、组装、散装 |
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按供热工质 |
蒸汽、热水及其他工质 |
2．工业锅炉参数系列及型号表示方法
锅炉参数和容量不是随意的，而是特定的，我国锅炉的参数容量已形成系列并纳入国家标准。
表中所列额定出力系指锅炉燃用设计燃料时，在设计参数下的铭牌蒸发量。在额定出力及额定出口蒸汽压力之下，锅炉出口过热蒸汽温度的偏差应不大于±20℃。
锅炉的给水温度分20℃、60℃、105℃三档，由制造厂在设计时酌情取定。
工业锅炉的产品型号，必须按照标准规定的方法编制。产品型号由三部分组成，中间用短线相连。其型式如下：
型号的第一部分表示锅炉型式、燃烧方式和额定蒸发量或额定供热量，共分三段：
第一段用两个汉语拼音字母代表锅炉总体型式；
第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧方式；
第三段用阿拉伯数字表示蒸汽锅炉额定蒸发量(t／h)或热水锅炉额定供热量4．18×107J／h。各段应连续书写，互相衔接。
型号的第二部分表示介质参数，共分两段，中问以斜线相连：第一段用阿拉伯数字表示介质出口压力(MPa)；第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽温度或出水温度／回水温度。蒸汽温度为饱和温度时，型号的第二部分无斜线和第二段。