锅炉系统基础

迈克尔·托拜厄斯
作者:迈克尔·托拜厄斯
2021年5月12日
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    芝加哥是美国最大的城市之一,一年之中天气变化很大。据报道,夏季气温可超过90华氏度,冬季气温低于-20华氏度。一月通常是这个城市最冷的月份。

    随着建设的增加和芝加哥多变的天气,可靠的电力和供暖势在必行。大型建筑物通常使用锅炉的工厂满足他们的供暖需求:

    • 锅炉可以被描述为一个对流体进行加热的封闭容器,这种基本设计适用于建筑加热、过程加热和发电等领域。
    • 在电力和柴油火车发展之前,锅炉也被用来驱动蒸汽机车。

    锅炉可以从煤等燃料中获取热量,天然气或燃料油。也有电锅炉,但由于运行成本高,在大多数应用中不可行。锅炉也被用来驱动核电站的涡轮机,从裂变反应中获得热量。


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    锅炉的主要部件

    锅炉设备

    锅炉被用作热源液体循环加热的空调系统.有不同类型的锅炉设计,但它们一般有四个主要组成部分:

    • 燃烧器:这个元件由恒温器发出的电子指令控制,开始燃烧。燃烧器喷嘴喷射并点燃燃料,加热锅炉内的水。
    • 燃烧室:燃料在燃烧室内燃烧,燃烧室通常由铸铁制成。根据ASME锅炉和压力容器规范,商用加热锅炉的温度可达250°F。
    • 热交换器:该组件将热量从燃烧室直接传递给水,类似于沸腾的锅。然后加压的热水被泵入散热器或风扇盘管,以提供空间加热。
    • 管道系统:主机水通过保温管网分配,根据锅炉类型的不同,设计和材料也会有所不同。

    在芝加哥,供暖可以占到商业建筑总能源成本的25-30%,但高效锅炉可以减少10-30%。另一方面,不合适的锅炉很容易增加你的供暖成本。为确保您的建筑使用最合适的锅炉类型,最好的解决方案是专业的机电工程服务bepay体育

    即使你购买了最好的锅炉,预防性的维护也很重要,以保持你的能源成本低。这包括:

    • 清除燃烧室内的碎屑和残渣
    • 必要时更换垫圈和其他部件。
    • 温度测试。

    锅炉系统只能由专人维护和安装执照的人员进行。如果没有正确的安装和维护,可能会发生致命的事故。

    锅炉材料分类

    锅炉的材料

    钢和铸铁是两种最常见的锅炉材料,各有优缺点。钢锅炉可分为火管锅炉和水管锅炉两大类。

    火管锅炉钢

    在这种类型的锅炉中,燃烧的气体通过被水包围的直管循环。这个过程会加热水,然后水会在建筑内循环以供暖,同样的设计也可以用来产生蒸汽。

    优势 缺点
    • 紧凑的
    • 容易清洁
    • 管子很容易更换
    • 便宜的
    • 产生蒸汽时容量有限。
    • 不能承受250 psig及以上的高压。

    火管锅炉适用于商业加热和工业过程。由于结构紧凑,这些锅炉也常用于船用。

    水管锅炉钢

    在这种类型的锅炉中,水在被热燃烧气体包围的管道中循环。换句话说,水管锅炉与火管锅炉完全相反。

    优势 缺点
    • 更大的尺寸是可用的,允许更多的蒸汽产生。
    • 能承受高达5000 psig的高压。
    • 可以达到高温。
    • 昂贵的
    • 清洁和维护比较困难。

    水管锅炉更适合于工业应用,而不是空间供暖。

    铸铁锅炉

    这些锅炉可以有一个单独的燃烧室,也可以分为垂直或水平部分。根据锅炉的设计方式,这些部件可以装配有垫圈密封、推接头或带有外部封头的螺纹接头。

    • 一体式锅炉由一个单铸压力容器组成。
    • 水平段锅炉就像煎饼,有堆叠的部分,并与推乳头连接。
    • 垂直分段锅炉的部分是垂直竖立的,就像切面包一样。

    什么是冷凝锅炉?

    冷凝式锅炉

    一个冷凝式锅炉它利用石油或天然气燃烧,并凝结废气中的水蒸气来回收热量——正如它的名字所暗示的那样。冷凝锅炉既适用于空间供暖,也适用于工业应用。通过回收水蒸气的潜热,这种锅炉的效率可达到90%以上。根据制造商和型号的不同,冷凝锅炉可以用铸铁或钢制造。

    回收热量时产生的冷凝物是酸性的,锅炉制造商使用不锈钢或铝合金等材料作为排水系统。出于同样的原因,冷凝水与锅炉产生的热水是分开的。

    在循环系统中使用锅炉

    术语“循环”用于描述以水为传热介质的系统,这包括使用带有热水管道的锅炉的加热系统。另一方面,带炉的强制空气加热系统不是循环加热的,因为空气是直接加热的,而不使用水作为中间流体。循环加热在大型建筑中很常见,在这些建筑中,锅炉厂对水进行加热,而带有加热盘管的空气处理器则用于个别区域。

    结论

    专业组织,如美国机械工程师学会ASME为包括锅炉在内的许多类型的设备制定标准。从历史上看,锅炉是造成财产损失或致命事故的常见原因,特别是在法规还在制定的时候。如果你正在计划一个使用锅炉的建筑项目,选择专业的工程公司和有执照的承包商是安全的关键。

    与有经验的工程师一起工作的另一个好处是在设计过程中获得能源效率建议。这减少了你的锅炉厂的燃料消耗,从长远来看,节省了数千美元的取暖费用。

    标签蒸汽加热|冷凝锅炉|锅炉系统|液体循环加热的锅炉|铸铁锅炉|钢锅炉

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