热水锅炉是国民经济中重要的热能供应设备。电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业,以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能。
锅炉是利用燃料燃烧释放出的热能或其他能量将工质(中间载热体)加热到一定参数的设备。应用于加热水使之转变为蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,也称为蒸汽发生器;应用于加热水使之提高温度转变为热水的锅炉,称为热水锅炉；而应用于加热**热载体的锅炉称为**热载体锅炉。
从能源利用的角度看,锅炉是一种能源转换设备。在锅炉中,一次能源(燃料)的化学贮藏能通过燃烧过程转化为燃烧产物(烟气和灰渣)所载有的热能,然后又通过传热过程将热量传递给中间载热体(例如水和蒸汽),依靠它将热量输送到用热设备中去。
这种传输热量的中间载热体属于二次能源,因为它的用途就是向用能设备提供能量。当中间载热体用于在热机中进行热一功转换时,就叫做“工质“。如果中间载热体只是向热设备传输、提供热量以进行热利用,则通常被称为“热媒“。
在锅炉中进行着三个主要过程:
(1)燃料在炉内燃烧,其化学贮藏能以热能的形式释放出来,使火焰和燃烧产物(烟气和灰渣)具有高温。
(2)高温火焰和烟气通过“受热面“向工质(热媒)传递热量。
(3)工质(热媒)被加热,其温度升高或者汽化为饱和蒸汽,或再进一步被加热成为过热蒸汽。
以上三个过程是互相关联并且同时进行的,实现着能量的转换和传递。伴随着能量的转换和转移还进行着物质的流动和变化:
(1)工质,例如给水(或回水〉进入锅炉,*以蒸汽(或热水)的形式供出。
(2)燃料,例如煤进入炉内燃烧,其可燃部分燃烧后连同原含水分转化为烟气,其原含灰分则残存为灰渣。
(3)空气送入炉内,其中氧气参加燃烧反应,过剩的空气和反应剩余的惰性气体混在烟气中排出。
水一汽系统、煤一灰系统和风二烟系统是锅炉的三大主要系统,这三个系统的工作是同时进行的。
通常将燃料和烟气这一侧所进行的过程(包括燃烧、放热、排渣、气体流动等)总称为“炉内过程“;把水、汽进行的过程(水和蒸汽流动、吸热、汽化、汽水分离、热化学过程等)总称为“锅内过程“。