锅炉设计选型知识汇总

选型依据：

1.规程、条例类：

《锅炉安全技术监察规程》

《特种设备安全法》

2.国标类

GB/T1921—2004 《工业蒸汽锅炉参数系列》

GB/T3166—2004 《热水锅炉参数系列》

GB/T1576—2008 《工业锅炉水质》

GB12348—2008 《工业企业厂界环境噪声排放标准》

GB13271—2001 《锅炉大气污染物排放标准》

GB/T17954—2007 《工业锅炉经济运行》

GB24500—2009 《工业锅炉能效限定值及能效等级》

GB50041—2008 《锅炉房设计规范》

3.行标类

NB/T16508—2013 《锅壳锅炉》

NB/T16507—2013 《水管锅炉》

锅炉用户应提供的相关资料：

1.当地燃料、水、电供应状况，包括燃料发热量、单价，水价、电价；

2.当地地质、气象、水文等情况，包括该地区抗震设防标准要求；

3.对供热介质、供热负荷、供热介质参数及品质的具体要求；

4.周边大气环境、水环境及声环境保护目标与要求；

5.供热半径、采暖建筑层数与层高；

6.供热负荷近期增容规划要求。

7.对新建项目，应给出可供锅炉房布置的长、宽、高尺寸限值；对利用原锅炉房改建项目应给出原锅炉房有关设计资料，包括土建设计、平面布置图、管路系统图等。

锅炉整机供应商应提供的资料：

1.企业资质证书、质量体系认证证书、企业荣誉证书、专利证书、技术成果鉴定证书等；

2.锅炉产品投产鉴定资料：包括投产鉴定报告、能效测试报告、环保测试报告等；

3.产品样本：包括锅炉主机、辅助机械、附属设备、控制装置等；

4.锅炉总图、锅炉安装使用说明书，包括燃烧设备部分；

5.锅炉及锅炉房对抗震设防烈度的要求；

6.锅炉整机各部分报价、供货周期与付款方式等商务资料。

选型基本原则：

1.贯彻执行国家有关法律、法规、规范和标准，达到节约能源、保护环境、安全生产、技术先进、经济合理和确保质量的要求，并符合锅炉用户所在地城建规划要求。

2.应选用符合锅炉安全技术监察规程并通过投产鉴定的定型产品，对于节能环保新产品，应经过试点、示范验证已达到技术性能稳定、制造质量可靠的产品。

3.锅炉工作介质、容量、参数及自动调节性能应能满足客户用热需求，容量及参数能有效地适应热负荷变化。

4.锅炉配套辅机、附属设备等应由通过质量体系认证的定点厂家生产，应优先采用国家鼓励推广的节能环保新产品、新技术，不得使用国家明令淘汰的高耗能设备。

5.锅炉大气污染物排放和噪声控制等环保性能指标应能满足项目环境评价要求，并保持有一定的超前空间；还应防止二次污染，改善锅炉房自身环境条件。

6.锅炉应适应当地燃料资源供应情况，燃煤锅炉对当地的煤炭资源应具有较强的煤种适应性，锅炉设计燃煤种类应以当地煤炭为主，降低运行燃料成本。

7.锅炉应具有较完善的自动监控系统和较高的自动化水平，确保机组运行安全可靠，减轻司炉劳动强度，改善工作条件，提升司炉岗位身价。

8.应把握“技术可行、经济合理”的方针，因地制宜，针对不同地区、不同供热工程项目，科学选用最佳炉型，在保证安全可靠、保护环境和满足用热需求的前提下力求节省项目投资，提高投资效益。

选型具体要求：

（一）容量、参数能否满足用热需求：

锅炉用户的用热需求包括供热介质、供热负荷、供热介质参数及品质等要求。

1.供热介质，锅炉供热介质的选择，应符合下列要求：

① 供作生产用汽的锅炉，包括热电联产锅炉机组，应采用蒸汽作为供热介质；

② 供采暖通风、空调和生活用热的锅炉，宜采用热水作为供热介质；

③ 同时供生产用汽及采暖通风、空调和生活用热的锅炉，经技术经济比较后，可选用蒸汽或蒸汽与热水作为供热介质；

④ 供生产高温用热的锅炉，应采用有机热载体作为供热介质。

2.供热负荷，锅炉供热负荷由锅炉容量和台数决定，应符合下列要求：

① 锅炉台数和容量应按所有运行锅炉在额定蒸发量或热功率时，能满足最大设计热负荷要求，最大设计热负荷中应包括锅炉房系统自用热量；

② 应保证锅炉在较高或较低热负荷工况下能安全稳定运行，锅炉台数、容量能有效适应热负荷变化要求；

③ 当蒸汽用户的热负荷变化较大且较频繁或周期性变化时，在经济合理的原则下，宜设置蒸汽蓄热器，锅炉容量则按平均热负荷确定；

④ 一般情况下，锅炉台数不宜少于2台，当选用1台锅炉能满足热负荷和检修需要时，可只设置1台；

⑤ 同一锅炉房，宜选用容量和燃烧设备相同的锅炉，当选用不同容量和不同燃烧设备类型的锅炉时，其容量和类型不宜超过2种；

⑥ 一个锅炉房的锅炉总台数，对新建锅炉房不宜超过5台，对扩建或改建锅炉房，不宜超过7台；

⑦ 一个锅炉房具有多台锅炉时，当其中1台容量最大的锅炉检修时，其余锅炉应能满足连续生产用热或采暖通风、空调和生活用热所需的最低热负荷要求；

⑧ 锅炉台数和容量还应考虑到用户近期增容要求以及锅炉投运数年后因结垢、积灰等原因造成的出力、热效率有所下降所需的储备系数。

3.供热介质参数：

供热介质参数为压力、温度，其中：

压力有额定蒸汽压力、额定热水出口压力、额定有机热载体出口压力；

温度有额定蒸汽温度、额定过热蒸汽温度、额定热水进出口温度、额定有机热载体进出口温度、热风温度。

锅炉供热介质参数的选择，应符合下列要求：

① 供生产用汽的压力和温度、供生产用热的有机热载体温度、热风温度应满足生产工艺的要求，还应考虑到供热半径内管道沿程介质的压损或温降引起的附加压力值或温度值；

② 对生产用饱和蒸汽温度的工艺要求，应按饱和蒸汽温度相对应的饱和压力供汽，并考虑供热半径内管道沿程压损引起的附加压力值；

③ 对采暖通风、空调和生活用热的供水压力和供回水温度，应根据工程具体情况，综合考虑热源、管网、终端用户用热需求，区分直接供热方式和间接供热方式进行技术经济分析比较后确定；

④ 对热电联产的锅炉，应根据工艺用汽的压力参数要求，选用不同型式的背压式汽轮机组或抽背式汽轮机组，进行技术经济分析比较后，最终确定锅炉额定蒸汽压力和额定过热蒸汽温度。

4.供热介质品质

供热介质品质包括蒸汽湿度、过热蒸汽含盐量、有机热载体特性指标等，应符合下列要求：

① 对供生产用饱和蒸汽的场合，当生产工艺对蒸汽湿度有要求时，除了考虑锅炉出口蒸汽湿度M（一般为2%～4%）外，还应考虑到供热半径内管道沿程因散热损失引起的湿度增大值；

② 对供生产用过热蒸汽的场合，特别是热电联产汽轮机组的过热蒸汽，过热蒸汽含盐量关系到汽轮机运行的安全可靠性和经济性，应予严格保证。控制蒸汽中的含盐量主要是控制含钠量和含硅量，应符合GB/T12145—2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的规定，如表【1】蒸汽质量列示。

表【1】蒸汽质量

③ 有机热载体的粘度、闪点、残碳和酸值等特性指标关系到有机热载体炉的运行安全性和经济性，据《有机热载体炉安全技术监察规程》第31条规定：“使用中有机热载体每年应对其残碳、酸值、粘度、闪点进行分析，当有两项分析不合格或热载体分解成分的含量超过10%时，应更换热载体或对热载体进行再生”。具体要求是：

a) 粘度值变化超过原技术指标值的15%时，不应继续使用；

b) 闪点变化超过原指标值的20%时，应停止使用；

c) 残碳值超过1.5W%时，应进行再生处理，否则不能继续使用；

d) 酸值超过0.5mgKOH/g时，应停止使用。

整机能否实现经济运行：

锅炉整机能否实现高效经济运行，要由一系列技术经济指标来衡量，对于燃煤锅炉，涉及系统经济运行的指标有：

1.锅炉热效率；

2.锅炉燃烧效率；

3.锅炉燃料耗量；

4.单项指标：排烟温度、排烟处空气系数、灰 渣可燃物含量、炉体外表面温度；

5.锅炉机组耗电量；

6.锅炉排污率。

1.锅炉热效率：

锅炉热效率是锅炉本体是否经济运行的最主要综合性技术经济指标，是工业锅炉选型的主要依据之一。锅炉热效率有正反平衡效率之分，记为η1、η2，单位为%。作为工业锅炉产品的能效指标，应符合GB24500—2009《工业锅炉能效限定值及能效等级》的有关规定，该标准为强制性标准。

锅炉热效率在产品质量证明书或锅炉总图及产品安装使用说明书上应予以明示，在产品的购销合同中也应予以标明，可作为产品验收的依据之一。

在GB24500中，能效等级分为3级，其中1级最高，3级最低。3级指标是工业锅炉产品能效限定值，为在标准规定的测试条件下，锅炉在额定工况下所允许的热效率最低值，是工业锅炉产品市场准入门槛，即低于3级能效的工业锅炉产品不允许在市场上销售。2级指标是工业锅炉产品节能评价值，为在标准测试条件下，工业锅炉节能产品在额定工况下的热效率最低值。1级指标是工业锅炉新型高效产品研发的目标期望值。各个级别之间的热效率级差为2%～3%。表【2】列示了层燃锅炉燃用AⅡ、AⅢ煤种情况下相应于3个能效等级的热效率限定值；表【3】列示了循环流化床燃烧锅炉燃用AⅡ、AⅢ与WⅡ、WⅢ煤种情况下相应于3个能效等级的热效率限定值。

表【2】 层燃锅炉能效分级的热效率限定值

表【3】 循环流化床燃烧锅炉能效分级的热效率限定值，%

2.锅炉燃烧效率

① 定义—燃料在锅炉燃烧设备中燃烧时所释放出的燃烧热与其所拥有的化学能的百分比，表征燃料所拥有的化学能在燃烧时释放出的完全程度，记为ηrs，单位为%。即：

锅炉燃烧效率只是反映锅炉燃烧设备能否实现高效燃烧的技术指标，并不能全面反映锅炉整机能否实现经济运行，目前还不是节能考核的硬性指标。影响燃烧效率的因素是：

a) 燃烧方式，如室燃方式的燃烧效率高于层燃方式；

b) 燃料种类，如气体、液体燃料的燃烧效率高于固体燃料；

c) 燃烧设备性能，包括配风、风速、湍流度、自动调节性能等。

② 燃烧效率与热效率的关系：

燃烧效率与热效率的关系为：

式中：η1.2—锅炉正反平衡热效率，η1为正，η2为反，%；

q2—锅炉排烟热损失，%；

q3—气体未完全燃烧热损失，%；

q4—固体未完全燃烧热损失，%；

q5—散热损失，%；

q6—灰渣物理热损失，%；

由上述关系式可见，锅炉热效率高，就意味着燃烧效率必然较高；相反，燃烧效率高并不意味着锅炉热效率就一定高，因为燃烧效率所涉及的仅仅是热效率中的一部分（q3与q4）而非全部。

③ 燃烧效率与燃尽率的区别：

燃尽率定义—燃料燃烧时可燃物的烧失量与可燃物原有量的质量百分比，表征燃料中可燃物参与燃烧的完全程度，记为ηrj，单位为为%。 即：

燃尽率的表达式为：

式中：εlz、εyh、εfh—炉渣、烟道灰、飞灰中残留的固定碳质量与燃料中原有的可燃物总质量的百分比，%；

目前许多有关锅炉高效燃烧的表述中往往将燃烧效率与燃尽率两者混为一谈，其实两者之间有着质的区别，燃烧效率指的是热量比率，而燃尽率指的是可燃物的质量比率。

④ 燃烧效率数值

通常可认为ηrs≥98%才称得上高效燃烧。所以，现如今，许多厂家在宣扬他们所研发的高效锅炉产品时，都强调燃烧效率高达98%以上，甚至99%以上。实际呢，欲使ηrs≥98%，就必须做到q3≈0% 、q4≤2.0%，这对燃油、燃气锅炉，是容易做到的，但对燃煤锅炉就不那么容易实现。大量工业锅炉热工测试结果表明，几乎都没有真正做到，所谓ηrs≥98%仅仅停留在文字宣传上，目前多数实际水平在95%～96%左右。鉴于目前燃烧效率并非节能考核指标，在工业锅炉选型时没必要特别关注。

3.锅炉燃料耗量

锅炉燃料耗量，对燃油、燃煤锅炉，记为B，单位为kg/h或t/h；对燃气锅炉，记为V，单位为m3/h。作为锅炉能耗指标，锅炉燃料耗量很直观地反映了锅炉是否实现经济运行，是锅炉节能考核时的重要指标之一。在锅炉产品选型时，如果单从锅炉制造单位所提供的产品样本上看锅炉燃料耗量，则往往有如下几个误区：

a) 在给出燃料耗量时，并没有给出相应的燃料收到基低位发热量，产生了误导作用；

b) 燃料耗量简单地与锅炉容量成正比例关系，而实际上随着锅炉容量的增大，锅炉热效率有所提高，单位蒸发量或供热量的燃料耗量相应减少；

c) 燃料耗量似乎与锅炉介质种类无关，也与介质的参数高低无关。将蒸汽锅炉的一蒸吨与热水锅炉的2.512GJ/h等同起来，由此可导致6.7%误差，即蒸汽锅炉的燃料耗量相对于同等容量的热水锅炉是偏低的。

鉴于上述误区，在锅炉选型时，不应将燃料耗量作为依据。

4.锅炉经济运行单项指标

工业锅炉热效率是评价锅炉经济运行总控制指标，而锅炉排烟温度、排烟处空气系数、灰渣可燃物含量及炉体外表面温度则是评价锅炉经济运行的单项指标。

锅炉反平衡热效率的表达式为：

上述四个单项指标涉及上式中的三项，即

锅炉排烟温度和排烟空气系数决定了q2的大小；

灰渣可燃物含量决定了q4的大小；

炉体外表面温度决定了q5的大小；

在锅炉选型时，可不考虑这四个单项指标，它们在锅炉产品出厂的诸多技术资料中也几乎不出现，唯一出现的是在热力计算书中。在燃煤锅炉产品能效测试报告的结果汇总表中，要求给出排烟温度、排烟空气系数及灰渣可燃物含量数据；在锅炉节能考核时，往往都要测定这四个单项指标，用以分析锅炉热效率偏低的原因所在。

5.锅炉机组耗电量

锅炉本体中的燃烧设备、辅助机械、附属设备及监控装置所需的总电能耗量称为机组耗电量，记为∑N，单位为KW·h。锅炉机组各种用电设备并不全是连续运转，设备配用电动机功率由于电动机产品系列所限往往高于所需的轴功率，所以各种设备的装机电功率总是高于实际耗用电功率，两者之间要考虑一个小于1的运转系数，通常为0.75～0.85左右。在锅炉产品选型时，只能依据锅炉整机的装机电功率，而机组实际耗电量是在锅炉节能考核时通过实测得到。

锅炉机组耗电量的高低，将影响锅炉整机的能效指标。对于燃煤锅炉，由于机组耗电量引起的锅炉热效率降低值为：

式中：B—锅炉燃料耗量， kg/h；

Qnet.ar—燃煤收到基低位发热量，kJ/kg；

3600—电能与热能的换算关系，即1Kw·h ＝3600kJ。

在锅炉选型时，为了确切评价锅炉整机的能效指标，单凭热效率指标是不够的，还应进一步了解和掌握机组的耗电量，并按上式计算得到相应的锅炉热效率降低值。

[计算示例1]：一台10t/h链条炉排蒸汽锅炉，燃煤低发热量为20930kJ/kg，燃煤耗量1710kg/h，机组装机电功率为123Kw，求由机组耗电引起的热效率降低值。

解：∑N0＝123Kw·h，B＝1710kg/h，Qnet.ar＝20930kJ/kg，取电动机运转系数φ=0.8，∑N＝φ·∑N0=0.8×123＝98.4 （Kw·h），

6.锅炉排污率

锅炉排污率定义为锅炉排污水量与额定蒸发量的百分比，记为p，单位为%。工业锅炉排污率一般在5%～10%左右，在锅炉给水水质较好的情况下，一般可控制在5%以下。锅炉排污率作为锅炉的水耗指标，是节能考核的重要指标，但对锅炉产品的选型，并没有实际意义，换句话说，锅炉排污率不必作为锅炉选型的经济性指标。

机组环保性能是否达标：

1.锅炉机组的环保性能包括：

① 大气环境污染防控性能，如大气污染物排放防控；

② 水环境污染防控性能，如锅炉排污水的防控；

③ 声环境污染防控性能，如设备运行噪声与锅炉房整体噪声防控；

④ 对锅炉房自身环境的二次污染防控性能。

2.判断依据：

判断锅炉机组环保性能是否达标的依据是：

① 国家及锅炉使用单位所在地关于环境保护的标准，如GB13271、GB50041、GB12348、DB11/139、DB31/387、DB12/151等；

② 锅炉使用单位所提供的项目环评报告中对环境保护的总体规划与要求；

③ 锅炉产品制造单位所提供的产品投产鉴定报告中环保测试报告，一些典型示范工程的锅炉环保测试报告；

④ 锅炉所配套的烟气净化装置、噪声防控设施是否适宜，其性能是否符合环保标准要求。

应特别强调的是，我们绝不能轻信锅炉制造企业在产品样本上或广告上所宣传的环保指标。

3.锅炉大气污染物排放指标

锅炉大气污染物排放指标有烟尘排放浓度、SO2排放浓度及NOX排放浓度，单位为mg/Nm3；还有排烟烟色黑度，单位为林格曼黑度级。若锅炉使用单位所在地已出台地方标准，应首先执行地方标准，若无地方标准时，则应执行国家标准GB13271的有关规定，并适当考虑到GB13271修订后指标值可能提升的幅度。近年来，北京、上海、天津、广东等发达地区都陆续制订、修订了本地区的锅炉大气污染物排放标准，其要求比GB13271要高许多。

表【4】列示了GB13271与部分地标的指标对照。

有些地方锅炉大气污染物排放标准如下：

① DB11/139-2015（代替DB11/139-2007）《锅炉大气污染物排放标准》；

② DB12/151-2016《锅炉大气污染物排放标准》；

③ DB31/387-2018《锅炉大气污染物排放标准》，上海市地方标准；

④ DB44/765-2010（代替DB44/27-2001）《锅炉大气污染物排放标准》，广东省地方标准.2010.06.09发布；

3.锅炉大气污染物排放指标

表【4】GB13271与部分地标对新建工业锅炉大气污染物排放限值对照，mg/Nm3

注：某些指标以最新标准变动为准，仅供参考。

a) 锅炉大气污染物排放限值既不分区域，也不分燃料种类。

b) A区指自然保护区、风景名胜区、国家地质公园、森林公园及经济技术开发区、技术产业园、港口保税区等需要特殊保护的区域；B区指A区以外的其它区域。

c) 括号外为燃用高炉煤气、焦炉煤气锅炉，括号内为其它燃气锅炉。

d) 括号外为容量≤7MW的锅炉，括号内为＞7MW的锅炉。

4.锅炉污水排放指标

锅炉排污水一般情况下不会对水环境造成污染，因此没有特别的要求，只要按照GB8978-2002《污水综合排放标准》的有关规定即可，在锅炉产品选型时不予考虑。暖通南社

5.锅炉机组运行噪声指标

锅炉机组运行噪声包括设备运行噪声与锅炉房整体噪声。

① 锅炉机组运行噪声首先应符合GB50041-2008《锅炉房设计规范》第16.2.2条规定“锅炉房操作层和水处理间操作地点的噪声，不应大于85dB(A)；仪表控制室和化验室的噪声，不应大于70 dB (A)”。

② 锅炉房噪声对厂界噪声的影响应符合国家标准GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》的有关规定，位于城市的锅炉房，其噪声控制应符合国家标准GB3096-2008《声环境质量标准》的有关规定。

在锅炉产品选型时，只着重考虑锅炉机组运行噪声造成的锅炉房内各工作场所噪声声级的卫生标准。

6.锅炉房自身环境二次污染防控要求

燃煤锅炉机组的燃料供应系统、除灰出渣系统、除尘系统等往往会发生粉尘二次污染问题，在锅炉产品选型时，应关注锅炉附属设备制造企业在这方面所采取的防控措施。目前，全密闭的气力输送系统已取得了极佳的防控粉尘二次污染效果。

整机配套是否良好匹配

1.锅炉整机构成

据GB/T2900.48-2008 《电工名词术语锅炉》，锅炉机组定义为 “锅炉本体及其必要的辅助机械、附属设备、监控装置和它们的连接管路系统的总称”。其中：

a) 锅炉本体包括承压件、炉膛、燃烧设备或燃烧器、尾部受热面等；

b) 辅助机械包括水泵、风机、空压机等；

c) 附属设备包括水处理、燃料储供、烟气净化、出渣除灰等装置；

d) 监控装置包括测量、调节、控制、安全保护等仪表与装置；

e) 连接管路包括汽水、烟风、取样及信号等管线。

①锅炉本体

煤粉工业锅炉的锅炉本体由以下10个部分组成：

a)承压部件：由锅筒、集箱、受热面管件及连接管道构成，可整装出厂，也可散装出厂到现场装焊而成，俗称为“锅”；

b)炉膛（燃烧室）：作为燃料及空气燃烧放热并进行辐射传热过程的有限空间，俗称为“炉”的炉体；

c)燃烧器：将煤粉及空气按所设定的混合方式、配比和湍流度送入炉膛，并使煤粉着火与稳定燃烧的器具，俗称为“炉”的炉具；

炉膛与燃烧器的组合俗称为“炉”；“锅”与“炉”组合成了锅炉。

d) 尾部受热面：利用烟气余热加热给水或燃烧所需空气的换热装置，如省煤器、空气预热器；

e) 炉墙：耐热层、绝热层、护板；

f) 构架：钢架、平台、扶梯；

g) 安全附件：安全阀、压力表、水位表、炉膛烟道防爆门；

h) 锅内装置：汽水分离、连续排污、给水等装置；

i) 吹灰装置：对流管束或烟道蒸汽吹灰、压缩空气吹灰或声波吹灰装置；

j) 阀门、附件、炉门、看火孔，检查孔等。

②附属设备

煤粉工业锅炉的附属设备包括如下6个部分：

a) 水处理设施：离子交换器（软水器）、除氧器、锅内加药装置、软水箱、补水箱等；

b) 煤粉储供系统：炉前煤粉储仓（粉塔）、计量仓、给粉装置、排粉风机、煤粉罐车等；

c) 炉内脱硫装置：炉内喷钙装置；

d) 烟气净化装置：布袋除尘器、烟气脱硫塔、烟气脱硝装置；

e) 灰渣处理装置：出渣机（刮板、螺旋、水力冲渣）、除灰设备（螺旋、气力除灰）、仓泵、灰塔、灰罐车等；

f) 油气点火系统：油箱、液化气罐及其管路。

③辅助机械

a) 泵：给水泵、除氧水泵、补水泵、循环水泵、凝结水泵、蒸汽泵等；

b) 风机：鼓风机、二次风机、引风机；

c) 空压机及贮气罐；

来源：暖通南社