工業鍋爐是許多行業生產過程中的核心設備，不僅提供必要的熱量和蒸汽，還影響生產效率和運營成本。本文將詳細介紹如何選擇適合您需求的工業鍋爐，並解答常見問題。

1. 企業需求分析：了解蒸汽和熱水的需求

在選擇工業鍋爐之前，首先需要了解企業的實際需求，包括蒸汽和熱水的供應量及參數。

  • 確定總負荷範圍：了解企業在生產工藝或供暖上的蒸汽和熱水需求。比如，一個工廠每日的蒸汽需求量是10噸，總負荷範圍應設置在10噸/天。

  • 高峰負荷：了解高峰負荷的持續時間和頻率。例如，高峰負荷可能在早上8點至10點出現，此時蒸汽需求量可能達到15噸/天。

  • 經濟負荷：鍋爐的經濟負荷應在額定負荷的75%以上，確保高效運行。

  • 備用設備：考慮事故停爐的備用量，通常建議設置一台備用鍋爐，以保證連續生產或供暖需求。

2. 如何確定蒸汽和熱水的參數

在了解了蒸汽和熱水的需求量後，需要進一步確定具體的參數，以便選擇合適的鍋爐。

  • 飽和蒸汽參數：紡織印染、食品制糖、橡膠造紙、石油化工等行業需根據生產工藝規定要求，確定鍋爐的飽和蒸汽參數，以滿足生產需要的恒定溫度。例如，紡織印染行業需要恒定的高溫蒸汽來進行染色和定型，這就要求鍋爐能夠穩定提供特定壓力和溫度的飽和蒸汽。

  • 壓力和溫度：一般鍋爐的壓力應高於生產需求的飽和蒸汽壓力，以克服管道或管網中的壓力損失。例如，如果生產需要1.5MPa的蒸汽壓力，但在傳輸過程中可能會有0.2MPa的壓降，那麼鍋爐應該能提供至少1.8MPa的蒸汽壓力。再加上25%~30%的壓力餘量，最終鍋爐應設計為提供約2.25MPa的壓力，以確保系統運行穩定和安全。

3. 蒸汽鍋爐 vs. 熱水鍋爐：哪種更適合您的需求？

熱水供暖比蒸汽更節能舒適，但是，很多工廠在生產過程中仍需要使用蒸汽來加熱。可以根據下列情形來選擇要用哪一種：

  • 如果需要大量蒸汽，而熱水需求量較小，可以使用蒸汽鍋爐，並配備熱交換器來產生熱水。

  • 如果需要大量熱水，而蒸汽需求量較小但壓力較高，可以使用熱水鍋爐，並另外設置一台小型蒸汽鍋爐作為汽源。

  • 如果蒸汽和熱水的需求量都不大，可以選擇一台同時產生蒸汽和熱水的鍋爐。

  • 如果蒸汽和熱水的需求量都很大，則需要從整個系統的角度來進行研究和選擇合適的設備。

4. 工業鍋爐的分類和應用場合

工業鍋爐根據結構、壓力、水循環形式、燃料和容量等不同方面進行分類。

按鍋爐的爐型

在台灣，燃煤占比42.07%；燃氣佔比38.81%；再生能源8.27%；核能8.24%，大部分工業和生活鍋爐都使用煤作為燃料。然而，煤的特性複雜，例如無煙煤難以點燃，高灰分劣質煤和褐煤也同樣難以點燃，這些煤對爐拱設計有特殊要求。在選購鍋爐設備之前，必確保選擇合適的爐型和爐拱設計，常見的類型有：

1. 鏈條爐排：該爐型適合燃燒多種類的煤，尤其是質量較好的煤。它在爐拱的配合下，能夠處理發熱值較高的燃煤。然而，由於鏈條爐排的金屬耗量較大，因此發熱值低的燃煤需要更大的爐排面積，進而增加金屬耗量。

  • 適合燃料：中等以上品質的煤（發熱值4000大卡/公斤以上）。

2. 往複爐排：該爐型能夠使燃煤在生產過程中進行攪拌，燃燒多種煤種。由於它的冷卻效果不如鏈條爐排，因此適合燃燒灰分多的煤，因為灰分可以保護爐排片不過熱，防止燒壞。

  • 適合燃料：灰分多的煤（發熱值2700~4500大卡/公斤）。

3. 抛煤機爐排：該爐型具有廣泛的燃煤適應性，但不適合燃燒無煙煤，因為無煙煤需要長後拱，而抛煤機爐排需要開式爐膛，並帶有二次風。這種爐排具有半懸浮燃燒的特性，負荷調節靈敏，但排煙含塵量高，需要控制煤粒度和優化二次風設置來減少排煙含塵量。

  • 適合燃料：多種煤，但不適合無煙煤。

4. 沸騰爐沸：該爐型適合燃燒各種發熱值高於1300大卡/公斤的煤種，無論是優質煤還是劣質煤。它的金屬耗量較小，成本低，在燃燒室受熱面布置和操作方式上有所不同，具有較大的發展潛力，尤其在環保和燃燒劣質煤方面。

  • 適合燃料：1300大卡/公斤以上的任何煤種。

5. 煤粉爐：該爐型適合大容量的工業鍋爐，因為它的輔助裝置較為複雜且經濟性較差。在中南地區，煤粉爐與甘蔗渣兩用爐多應用於10噸/小時以上的容量。小型工業鍋爐使用煤粉爐不經濟，因此不推薦使用。

  • 適合燃料：不適合20噸/小時以下的小型鍋爐。

按鍋爐的鍋型

  • 火管鍋爐：適合較小容量的鍋爐（4噸/小時及以下）。特點：結構簡單，適用於小型應用。

  • 水管鍋爐：水管鍋爐適用於大型鍋爐，壓力較高的應用(4噸/小時及以上）。特點是安全性好，爐膛高度可以更高，有利於燃燒效率。

按出口工質壓力分類

  • 常壓鍋爐、微壓鍋爐、低壓鍋爐（2.5MPa以下）、中壓鍋爐（2.5MPa至6.0MPa之間）、高壓鍋爐（6.0MPa以上）、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐、超臨界壓力鍋爐、超超臨界壓力鍋爐。

按水循環形式分類

  • 自然循環鍋爐：自然循環鍋爐依靠水和蒸汽之間的密度差，利用自然對流的原理進行水的循環。這類鍋爐不需要額外的機械泵來推動水流。優點包括結構相對簡單、運行穩定且維護成本低，適用於中低壓應用場合。主要應用於工業生產和民用供暖等領域。

  • 強制循環鍋爐：強制循環鍋爐依靠機械泵強制循環水，這樣可以克服水和蒸汽之間的密度差，實現高效穩定的循環。這類鍋爐適用於高壓和大容量的應用場合，因為機械泵能夠提供更強的循環動力，確保鍋爐內部各處的均勻加熱。強制循環鍋爐的優點包括更高的熱效率和更大的應用靈活性，但其結構相對複雜，維護成本較高。

按所用燃料和能源分類

  • 固體燃料鍋爐：如燃煤鍋爐。

  • 液體燃料鍋爐：如燃油鍋爐。

  • 氣體燃料鍋爐：如燃氣鍋爐。

  • 餘熱鍋爐：利用工業過程中產生的餘熱。

  • 廢料鍋爐：利用工業廢料作為燃料。

按鍋爐容量分類

  • 小型鍋爐：蒸發量小於20噸/時。

  • 中型鍋爐：蒸發量介於20至75噸/時之間。

  • 大型鍋爐：蒸發量大於75噸/時。

其他因素

除了鍋爐出力、工質參數和燃煤品種這三個最基本的因素外，還需考慮以下方面：

  • 外形尺寸：同樣型號的10噸/小時、6噸/小時和6.5噸/小時雙鍋筒橫置式（SHL）鍋爐，不同廠家的產品尺寸可能差異很大，因此用戶需要了解製造廠產品的具體尺寸。

  • 負荷波動性：鍋爐需能應對負荷的波動性，保證在不同運行條件下的穩定性和效率。

  • 空氣污染：鍋爐的選型需考慮環保要求，選擇低污染、符合排放標準的設備。

  • 機械化和自動化程度：高度機械化和自動化的鍋爐可提高運行效率，減少人力成本和操作風險。

  • 水源水質：鍋爐對水源水質的要求直接影響其運行壽命和性能，需確保水質符合標準。

5. 如何確定鍋爐的容量和數量

選購鍋爐時，確定合適的容量和台數至關重要：

  • 總負荷範圍：根據生產工藝或供暖需求確定總負荷範圍和高峰負荷情況。例如，一家食品加工廠的日常蒸汽需求是5噸，但在早上和下午的高峰期需求可達到8噸。因此，總負荷範圍應設在8噸/天。

  • 設備容量：鍋爐的經濟負荷應在額定負荷的75%以上，保證高效運行。例如，如果鍋爐的額定容量是10噸，那麼應確保它在7.5噸以上的負荷下運行。

  • 備用量：考慮事故停爐的備用量，一般情況下應有一台備用鍋爐。例如，一家紡織廠每日需求量為12噸，因此可以配置兩台各12噸的鍋爐，其中一台作為備用。

6. 工業鍋爐的水處理技術

工業鍋爐的水處理是確保鍋爐高效運行和延長壽命的關鍵。以下是幾個主要注意事項：

1. 水質要求和處理方法

  • 軟化水處理：除去水中的鈣鎂硬度鹽，防止鍋爐結垢。常用設備是軟水處理器，通過離子交換技術將硬度鹽去除。

  • 給水除氧：防止鍋爐金屬腐蝕，常用熱力除氧、真空除氧和化學除氧法。其中，熱力除氧是最常用的方法。

2. 水處理特點

  • 鍋內水處理：向鍋爐內加入軟水劑，使結垢物質轉變成泥垢並通過排污系統排出。優點：設備簡單、成本低、操作方便。缺點：不能完全防止結垢，需定期排污和清理。

  • 鍋外水處理：對進入鍋爐的水進行軟化處理，去除鹽類和雜質，確保給水符合標準。優點：更徹底地處理水質，減少結垢和腐蝕。缺點：設備和運行成本較高，需要專業維護。

3. 鍋爐加藥適用範圍

  • 鍋爐沒有水冷壁管。

  • 運行中能可靠排除水渣。

  • 加藥後形成的泥垢不影響鍋爐安全運行。

  • 使用單位對蒸汽品質要求不高。

7. 工業鍋爐的維護和安全措施

定期維護和安全措施對於確保工業鍋爐的最佳運行和壽命至關重要：

  • 定期維護：包括檢查、清潔煙管和水管、更換磨損部件和監控鍋爐控制系統。

  • 安全措施：操作員應接受專業培訓，遵守所有安全規程和程序。

結論

選擇合適的工業鍋爐需要大量研究，並仔細評估工廠需求。低壓鍋爐適合輕工業的應用，如食品和飲料、紡織、化學和製藥等領域。而中高壓大型鍋爐，由於具備高度自動化集成和遠端控制系統，更適用於發電廠、船隻和冶煉等重工業。

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