燃油燃?xì)忮仩t的結(jié)構(gòu)和設(shè)計{z}

1、第章 燃油燃?xì)忮仩t的結(jié)構(gòu)和設(shè)計概述 能源和環(huán)境目前已成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)， 我國能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟 不上國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。 而能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)將從 根本上影響我們所處的環(huán)境， 特別是我國生活和工業(yè)鍋爐在年代以前 基本上燃用煤炭， 平均運(yùn)行效率在左右， 能源的浪費(fèi)和環(huán)境污染問題 相當(dāng)嚴(yán)重。雖然“六五”期間，對容量稍大的燃煤工業(yè)鍋爐進(jìn)行了大 規(guī)模地改造， 但其改造的范圍是很窄的， 大多數(shù)的生活鍋爐并沒有得 到根本的改進(jìn)， 致使我們國家環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)峻， 很多城市和地 區(qū)變成了酸雨區(qū)。 因此，現(xiàn)在已經(jīng)到了從根本上改變我們國家能源消 費(fèi)結(jié)構(gòu)的時候了。 雖然我們國家以煤為主要能源的情

2、況在年內(nèi)不會改 變，但我們可以通過漸進(jìn)的方式逐步改變， 第一步大型燃煤機(jī)組的發(fā) 展和改造應(yīng)和先進(jìn)發(fā)達(dá)國家的水平保持一致，提高效率和運(yùn)行水平， 降低 ， 和的排放量。在本世紀(jì)初，這一進(jìn)程將大大加快。目前我們 國家所面臨的最大難題是改造現(xiàn)有的工業(yè)和生活鍋爐， 為此我們應(yīng)該 大力開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品和節(jié)能技術(shù)， 以改造耗能和環(huán)境污染的大戶工 業(yè)鍋爐。適當(dāng)進(jìn)口石油， 放寬城市小型工業(yè)鍋爐和生活鍋爐燃用油品 的限制，并開發(fā)燃用油、天然氣和城市煤氣的燃油和燃?xì)忮仩t，以取 代那些耗能高、分布廣、污染嚴(yán)重的生活鍋爐和部分工業(yè)鍋爐。由于 以前的能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)使得我們在燃煤技術(shù)的研究上下了較大功夫， 而忽略了對燃用油、

3、天燃?xì)夂统鞘忻簹獾娜加秃腿細(xì)忮仩t的研究和開 發(fā)，使得我們在燃油和燃?xì)忮仩t的研究和設(shè)計制造方面存在很多盲目性。本章根據(jù)近幾年對燃油和燃?xì)忮仩t基礎(chǔ)理論方面的研究以及和多 家鍋爐制造廠合作設(shè)計的實踐討論燃油和燃?xì)忮仩t結(jié)構(gòu)和設(shè)計。 .近幾年，我國各大中型城市積極推行集中供熱以解決小型燃煤鍋 爐引起的局部環(huán)境污染問題， 但集中供熱的熱源仍以燃煤為主， 不能 從根本上解決粉塵、廢水、廢渣、有害氣體的排放。因此，以燃用天 燃?xì)狻⒚簹?、液化石油氣以及液體燃料油等清潔燃料為主的環(huán)保型供 熱系統(tǒng)在城市小區(qū)供熱系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。 清潔型燃料燃燒十 足，產(chǎn)生的有害氣體少，對城市小區(qū)而言，這種環(huán)保型的燃油燃?xì)忮?

4、爐供熱系統(tǒng)還可使居民自行調(diào)節(jié)供熱的溫度和進(jìn)度。 但這種環(huán)保型的 燃油燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)要求更高， 已成為鍋爐和自動控制工作者聯(lián)合 研究的課題。 .總體上看環(huán)保型燃油燃?xì)忮仩t是向減小體積和重量、提高效率、 提高組裝化程度和自動化程度的發(fā)展方向。 特別是近幾年采用一些新 型燃燒技術(shù)和強(qiáng)化傳熱技術(shù)，燃油和燃?xì)忮仩t的體積比以前大為降 低，鍋殼式蒸汽鍋的熱效率已高達(dá)。隨著工業(yè)的發(fā)展，人們對燃油 和燃?xì)忮仩t的總體要求將更加嚴(yán)格。 這種要求主要是解決經(jīng)濟(jì)性、 安 全性、可使用性的矛盾，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： .鍋爐的高效率。 燃油和燃?xì)忮仩t的高效率意味著可以節(jié)約日益 緊張和昂貴的能源。 環(huán)保型燃油燃?xì)忮仩t的

5、燃燒效率和大型工業(yè)鍋爐 已基本相當(dāng)。環(huán)保型燃油燃?xì)忮仩t，特別是蒸汽鍋爐，由于采用了低 阻力型火管傳熱技術(shù)和低阻力高擴(kuò)展傳熱面的緊湊型尾部受熱面， 環(huán) 保型燃油燃?xì)忮仩t的排煙溫度基本上和大容量的工業(yè)鍋爐相同，可達(dá)0。結(jié)構(gòu)簡單。 采用簡單結(jié)構(gòu)的受熱面，對鍋殼式鍋爐， 采用單波 形爐膽和雙波形爐膽燃燒， 強(qiáng)化型傳熱低阻力火管， 以及低阻型擴(kuò)展 尾部受熱面。除此之外還可根據(jù)具體要求配備低溫過熱器（WC）受 熱面。對水管式鍋爐，采用膜式壁型爐膛，緊湊的對流受熱面，可配 備引風(fēng)裝置，除此之外還可根據(jù)具體要求配備高溫過熱器（C）受 熱面。 .使用簡易配套的輔機(jī)。給水泵、重油泵、重油加熱器（電氣蒸 汽兩用）、

6、鼓風(fēng)機(jī)和其它一些輔機(jī)要和鍋爐本體一起裝配，而且要保 證運(yùn)輸?shù)目煽啃浴?.（） 全智能化自動控制并配有多級保護(hù)系統(tǒng)。 不僅配有完善的全自 動燃燒控制裝置， 更配有多級安全保護(hù)系統(tǒng)， 應(yīng)具有鍋爐缺水、 超壓、 超溫、熄火保護(hù)、點(diǎn)火程序控制及聲、光、電報警。 .（） 配備燃燒器（送風(fēng)機(jī)）和煙道消音系統(tǒng)， 降低鍋爐運(yùn)行的噪音。（） 應(yīng)裝備自動加藥裝置，水處理裝置。（） 配備其它監(jiān)測和限制裝置， 至少應(yīng)保證鍋爐小時無監(jiān)督安全運(yùn) 行。鍋爐的參數(shù)、型號和技術(shù)指標(biāo)鍋爐參數(shù). 工業(yè)鍋爐的參數(shù)系列（參見，） 鍋爐參數(shù)指鍋爐容量、工作壓力、工作溫度。 工業(yè)鍋爐蒸汽的容量用額定蒸發(fā)量（）表示。額定蒸發(fā)量（）表 明鍋爐

7、在蒸汽壓力，蒸汽溫度，要求的鍋爐效率和給水溫度下，連續(xù) 運(yùn)行時所必須保證的最大蒸發(fā)量， 單位為。 工業(yè)熱水鍋爐以額定供熱 量 （）表示，其單位為。 .蒸汽鍋爐額定工作壓力和溫度是指末級過熱器出口集箱主蒸汽閥 出口處的過熱蒸汽壓力和蒸汽溫度， 對于無過熱器的鍋爐， 可用主蒸 汽閥出口處的蒸汽壓力和溫度來表示。 熱水鍋爐額定工作壓力和溫度 是指額定熱水出水閥處的熱水壓力和溫度。 壓力的單位用， 溫度的單 位為c。.蒸汽鍋爐給水溫度是指進(jìn)省煤器的水溫度，對無省煤器的鍋爐是 指進(jìn)入鍋爐鍋筒的水溫度。熱水鍋爐一般為額定進(jìn)口水溫度。 .我國工業(yè)蒸汽鍋爐的參數(shù)系列如表所示。熱水鍋爐的參數(shù)系列如 表所示。畢業(yè)

8、設(shè)計 圖片 畢業(yè)設(shè)計 圖片 續(xù)常壓熱水鍋爐的參數(shù)系列（參見 ） 常見熱水鍋爐是以水為介質(zhì)， 表壓力為零的固定式鍋爐。 這種鍋爐本 體開孔與大氣相通， 在任何工況下鍋爐水位線處壓力為零。 常壓熱水 鍋爐的參數(shù)應(yīng)符合表的要求。 .畢業(yè)設(shè)計 圖片 鍋爐型號工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號的編制方法（參見 ）工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號由三部分組成，各部分之間用短橫線相連。表示如下：型號的第一部分表示鍋爐和燃燒設(shè)備的形式，共分三段。第一段 用兩個漢語拼音字母代表鍋爐的總體形式（表，表） ，第二段用一個 漢語拼音字母代表鍋爐的燃燒設(shè)備（表） ，第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示 蒸汽鍋爐的額定蒸發(fā)量為若干或熱水鍋爐額定熱功率為若干。 .型號的

9、第二部分表示介質(zhì)參數(shù)， 共分二段， 中間以斜線相連。 第 一段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示額定蒸汽壓力或允許工作壓力為若干。 第二段 用阿拉伯?dāng)?shù)字表示額定過熱蒸汽溫度或出口水溫度和進(jìn)口水溫度， 單 位為C。蒸汽溫度為飽和溫度時，型號的第二部分無斜線和第二段。.型號的第三部分表示燃料種類。以漢語拼音字母代表燃料種類， 同時以羅馬數(shù)字代表燃料品種分類與其并列（表） 。如同時使用幾種 燃料，主要燃料放在前面。 .工業(yè)鍋爐如為氣水（熱水、開水）兩用或三用鍋爐，以鍋爐的主 要功能來編制產(chǎn)品型號。例如：表示鍋殼式、臥式、內(nèi)燃、室燃，額定蒸發(fā)量為，額定工 作壓力為，蒸汽溫度為飽和溫度C （由飽和壓力確定），燃用輕柴油

10、或天然氣兩用，以燃用輕柴油為主的蒸汽鍋爐。表示鍋殼式、臥式、 內(nèi)燃、室燃，額定熱功率為，額定工作壓力為，熱水溫度為C,進(jìn)水 溫度為C,燃用焦?fàn)t煤氣的熱水鍋爐。.常壓熱水鍋爐產(chǎn)品型號的編制方法參見（） 常壓熱水鍋爐的產(chǎn)品型號也由三部分組成， 和工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號 的編制方法基本相同， 所不同的是型號的第一部分由常壓鍋爐的代號（）、鍋爐總體型式和燃燒設(shè)備組成。 .例如：表示常壓鍋殼式、臥式、內(nèi)燃、室燃，額定熱功率為，額 定工作壓力，額定出口水溫度為C,額定進(jìn)口溫度為C,燃用重油的 熱水鍋爐。 .鍋爐的技術(shù)指標(biāo)鍋爐的技術(shù)指標(biāo)一般是指鍋爐的熱效率， 鍋爐的熱效率是指送入 鍋爐的全部熱量中被有效利用的百分

11、數(shù)，表示熱能轉(zhuǎn)換的有效份額， 目前工業(yè)和生活上使用的燃油燃?xì)忮仩t的熱效率一般為。 新設(shè)計的 環(huán)保型燃油燃?xì)忮仩t的熱效率可達(dá)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國工業(yè)鍋爐通用 技術(shù)條件中給出的熱效率的要求值，標(biāo)準(zhǔn)要求值如表所示，任何鍋 爐的熱效率不應(yīng)低于表中要求。 .燃油燃?xì)忮仩t的結(jié)構(gòu)鍋爐發(fā)展簡介鍋爐的產(chǎn)生是從人們對液體進(jìn)行加熱的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。采用 燃燒的方式對液體的加熱大體上可分為直接加熱和間接加熱。 所謂間 接加熱，就是高溫火焰或煙氣與被加熱的物品不直接接觸或用固定導(dǎo) 熱體隔開。 鍋爐就是采用間接加熱原理來加熱介質(zhì)的。 對圓筒中的水 進(jìn)行直接火焰加熱， 即把鍋筒直接放置在燃燒設(shè)備上方加熱， 就是間 接加熱的一種

12、，這種簡單的加熱方式熱效率較低，為，一般只能用 作廚房燃具。 以后在此基礎(chǔ)上形成了火管式鍋爐和水管式鍋爐， 如表 所示。所謂直接加熱，就是高溫火焰或煙氣與被加熱的物品直接接觸。 這種加熱方式一般有三類：一類是用短火焰或高溫?zé)煔庵苯雍婵竟?體，對固體進(jìn)行局部性快速加熱，如熱處理爐加熱。二類是高溫?zé)煔?和被加熱的氣體物質(zhì)進(jìn)行混合， 將低溫的氣體物質(zhì)加熱成加熱成高溫 介質(zhì)，如直燃式的暖風(fēng)機(jī)。 三類是高溫?zé)煔夂捅患訜岬囊后w介質(zhì)進(jìn)行 混合加熱，如浸沒燃燒加熱。對于一些小型的采暖鍋爐，當(dāng)燃用比較 清潔的氣體燃料時， 也可直接將鍋爐尾部的煙氣和冷水相接觸， 將水 加熱以供應(yīng)熱水，同時最大限度地利用鍋爐尾部余

13、熱。 .從鍋爐技術(shù)的發(fā)展史可以看出， 鍋爐的發(fā)展可以歸納為兩個不同 的地方， 這兩個方向都是在對液體間接加熱基礎(chǔ)上演變而來。 了解這 一鍋爐的發(fā)展淵源， 對我們更好的開發(fā)新產(chǎn)品會有一定的作用。 如表 表示。 .一個方向是在圓筒形鍋爐 ）的基礎(chǔ)上，在圓筒內(nèi)部增加受熱面積， 開始是在一個大圓筒內(nèi)增加了一個火筒 ），燃燒在火筒中燃燒。以后 增加到兩個火筒）。再以后從兩個火筒發(fā)展到很多小直徑的煙管（純 煙管式），開始是立式的煙管 ），），后來容量增大后發(fā)展為臥式火筒 煙管式 ），）。這些鍋爐因為燃料燃燒后的高溫?zé)煔庠诨鹜玻t膽）和 煙管中流動，所以統(tǒng)稱為火管或者鍋殼式鍋爐。 .另一個方向是在圓筒形鍋爐

14、 ）的基礎(chǔ)上，在圓筒外部增加水筒的 數(shù)目），燃料在筒外燃燒。和火管式鍋爐的發(fā)展相類似，水筒的數(shù)目 不斷增加，發(fā)展成很多小直徑的水管（， ，）。也有一開始就采用盤 旋的一次直流水管直接快速地加熱工質(zhì) ），）。這些鍋爐因為水在管中 流動，所以統(tǒng)稱為水管式鍋爐。 .燃油燃?xì)忮仩t就其本體結(jié)構(gòu)而言可分為火管鍋爐和水管鍋爐。 火 管鍋爐結(jié)構(gòu)簡單，水及蒸汽容積大，對負(fù)荷變動適用性好，對水質(zhì)的 要求比水管鍋爐低， 多用于小型的企業(yè)生產(chǎn)工藝和生活采暖上。 水管 鍋爐的受熱面布置方便， 傳熱性能好， 在結(jié)構(gòu)上可用于大容量和高參 數(shù)的工況， 但對水質(zhì)和運(yùn)行水平要求較高。 水火管鍋爐是在火管鍋爐 和水管鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)

15、展起來的， 具有兩者的優(yōu)點(diǎn)， 對水質(zhì)要求和水 管鍋爐相近。火管鍋爐因為容量較小，結(jié)構(gòu)緊湊，一般制成快裝式鍋 爐，容量不大的水管鍋爐也可制成快裝鍋爐，以便于運(yùn)輸和現(xiàn)場安 裝。.中小型燃油燃?xì)忮仩t的發(fā)展，大體上可分為三個不同時期。 ）從燃煤鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而來， 鍋爐結(jié)構(gòu)仍然保留著燃煤鍋爐 的特點(diǎn)。它只是去除了燃煤的燃燒設(shè)備，對爐膛稍加改裝后，加裝燃 油、燃?xì)馊紵b置而成的。如圖 ）所示。 .）第二次世界大戰(zhàn)后，小型燃油鍋爐得到了很大發(fā)展， 這些鍋爐 是按照油船用鍋爐的要求進(jìn)行設(shè)計的， 其結(jié)構(gòu)、形式的發(fā)展均受到船 用鍋爐空間的限制，燃油、 氣燃燒器也沒有進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，在其它 工業(yè)中的應(yīng)用受到限制

16、。如圖 ）所示。 .）專門按照燃油燃?xì)獾娜紵攸c(diǎn)進(jìn)行設(shè)計的燃油燃?xì)忮仩t。 隨著 工業(yè)化的發(fā)展， 對燃油燃?xì)忮仩t的容量和參數(shù)提出了更高的要求。 另 外，鑒于城市大氣污染日趨嚴(yán)重， 因此國家對鍋爐的排放物提出了日 益嚴(yán)格的限制，很多國家的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。因此，年 代以來，發(fā)達(dá)國家中小型鍋爐燃用輕質(zhì)油、 天然氣等清潔燃料的份額 日漸增多，燃油燃?xì)忮仩t進(jìn)入獨(dú)立開發(fā)的發(fā)展時期， （參見圖 ）。.鍋殼式（火管式）燃油燃?xì)忮仩t 鍋殼式燃油燃?xì)忮仩t是環(huán)保型鍋爐的主要形式， 鍋殼式可分為立 式和臥式兩種類型。 其中立式鍋爐容量較小， 臥式鍋爐一般具有較大 的容量。 .立式鍋殼式燃油燃?xì)忮仩t 現(xiàn)代中小

17、型燃油燃?xì)忮仩t趨向于快裝化、輕型化、自動化。立式 鍋爐由于結(jié)構(gòu)簡單、安裝制作方便、占地面積小、應(yīng)用極廣。新型的 立式鍋爐效率可達(dá)，一般為蒸氣鍋爐。立式鍋殼式燃油燃?xì)忮仩t容 量一般在以下， 蒸氣壓力一般在以下。 用于熱水供應(yīng)系統(tǒng)的鍋爐容量 可達(dá)。 .比較常用的型式有燃燒器頂置式兩回程套筒式無管鍋爐 （圖 ） ），這種鍋爐較有特色，主要依靠爐膛的高溫輻射換熱和強(qiáng) 烈旋轉(zhuǎn)氣流的對流換熱來加熱工質(zhì)， 鍋爐本體為套筒式， 一般在以下 爐膛采用平直爐膽， 以上爐膛采用波紋與平直組合爐膽。 采用旋轉(zhuǎn)火 焰沿爐膽下行，高溫?zé)煔鉀_刷焊在鍋筒筒體外側(cè)的擴(kuò)散對流受熱面進(jìn) 行均勻的對流換熱， 這種肋片均勻的焊在鍋筒四

18、周整個長度上， 十足 利用了煙氣余熱， 而且對流受熱面煙風(fēng)阻力不大， 一般可將排煙溫度 降到合理的程度。該鍋爐占地面積小，制作維護(hù)簡便，對水質(zhì)的適應(yīng) 能力強(qiáng)，沒有水管鍋爐爆管的危險。 這種鍋爐適宜制成蒸氣和熱水鍋 爐，亦可制成氣水兩用爐。這種鍋爐的爐膽形狀和火焰形成相匹配， 可得到完全展開式火焰， 結(jié)構(gòu)簡單流暢， 這種鍋爐在結(jié)構(gòu)上有很多的 變種，無論是煙氣從側(cè)面進(jìn)入鍋筒外側(cè)的擴(kuò)展受熱面（圖 ），還是 煙氣從鍋爐下部沿整個鍋筒周長均勻沖刷受熱面（圖 ），它們都是 一些非常有代表性的燃油燃?xì)忮仩t。 .第二種立式鍋殼式燃油燃?xì)忮仩t為燃燒器下側(cè)置式（圖 ），一 般為熱水鍋爐，其容量一般為以下，因為容量

19、較小，燃燒器功率小， 克服的煙氣阻力較小， 火焰形狀受到爐膽的極大限制， 得不到完全展 開式火焰。垂直的第二回程煙管管徑較大， 管程較短，煙氣流速較低， 無論是爐膽還是對流煙管都不是非常適合燃油燃?xì)馓匦缘慕Y(jié)構(gòu)， 材料 的利用率低。 但是這種鍋爐燃燒器下置式比較適合家用的習(xí)慣， 因而 得到了很大發(fā)展，此種鍋爐的效率需待進(jìn)一步提高。 .第三種為回焰式爐膛的強(qiáng)化傳熱和對流煙管的組合結(jié)構(gòu)（ ）。 這種結(jié)構(gòu)是在臥式中心回焰燃油燃?xì)忮仩t的基礎(chǔ)上， 對煙管進(jìn)行了符 合蒸氣條件的改裝后而成，因為其煙氣的流動有兩程均為由上下行， 因而此種鍋爐一般只能采用單回程煙管， 而且煙管必須設(shè)置擾流子或 采用強(qiáng)化傳熱式煙管

20、。 這種鍋爐的火焰亦可以自由伸展， 且采用中心 回焰燃燒，爐膛綜合輻射對流換熱比較強(qiáng)，其排煙溫度也比較合理， 其缺點(diǎn)是對燃燒器所克服的背壓有一定的要求。 .另外，還有一些小型立式鍋爐制成板式受熱面， 或采用鑄鐵片式 鍋爐，這兩種鍋爐在小型家用采暖爐的應(yīng)用上有很大發(fā)展， 特別是鑄 鐵片是采暖爐，耐腐蝕、造價低，使用壽命長，很受用戶歡迎。圖 ） 給出的是具有悠久歷史的板式受熱面鍋爐， 這種鍋爐在對流受熱面的 布置上有較大余度， 比較適合燃用氣體的鍋爐。 這類鍋爐在國外應(yīng)用 較多，在我國也以有產(chǎn)品銷售。 主要因為我國用于燃油燃?xì)獾蔫T鐵片 型式的鍋爐尚處在研究開發(fā)階段， 從未來的形勢看， 鑄鐵片式采暖

21、爐 可以部分代替一些常壓的鋼制鍋爐。 .從理論上看， 小型立式鍋爐要想達(dá)到較高的熱效率， 必須具有特 殊設(shè)計的燃燒器以強(qiáng)化爐膛內(nèi)和溫度的四次方成正比的輻射換熱和 增強(qiáng)部分對流換熱， 采用較大的輻射換熱面積， 這樣才能最大限度地 降低爐膛的出口煙溫， 對流受熱面一般只能采用煙風(fēng)阻力較低的異形 受熱面或直接采用光管管束，因而不能期望第二回程產(chǎn)生較大的降 溫，如果設(shè)計不當(dāng)，排煙溫度可能較高。對蒸氣鍋爐而言，熱效率一 般為左右。對熱水鍋爐而言，熱效率一般為以上，這是小型立式鍋爐 的矛盾所在。 .臥式鍋殼式燃油燃?xì)忮仩t 隨著人們對節(jié)能和環(huán)保思想的增強(qiáng)， 現(xiàn)代燃油燃?xì)庑⌒湾仩t也向 著組裝化、大型化，自動化

22、方面發(fā)展，在這些方面，燃油燃?xì)忮仩t比 燃煤鍋爐有突出的優(yōu)點(diǎn)。其中，臥式鍋殼式燃油燃?xì)馐艿胶艽笾匾暎?究其原因，有以下幾點(diǎn)： .() 高、寬度尺寸較小，適合組裝化對外形尺寸的要求， 而鍋殼式 結(jié)構(gòu)也使鍋爐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)大大簡化， 比組裝式水管鍋爐具有明顯的優(yōu) 點(diǎn)。 .() 采用微正壓燃燒時， 密封問題比較容易解決， 而且火筒的形狀 有利于燃油、燃?xì)忮仩t的火焰形狀。() 由于采用了強(qiáng)化傳熱的異形煙管作為對流受熱面， 其傳熱性能 超過一般水管鍋爐的橫沖管束的水平， 克服了煙管采用光管傳熱性能 較差的缺點(diǎn)，使燃油燃?xì)忮仩t結(jié)構(gòu)更加緊湊。 .() 這種鍋爐在燃油、燃?xì)獗〞r，鍋爐本體受破壞的可能性小， 因為其

23、煙氣通道的承壓能力比水管鍋爐高。() 對水處理要求較低，水容積較大，對負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)。 這種鍋爐近年來在結(jié)構(gòu)上有許多改進(jìn)， 特別是對火筒結(jié)構(gòu)上的改 進(jìn)。例如，采用濕背式火筒結(jié)構(gòu)代替干背式結(jié)構(gòu)，避免第一回程出口 轉(zhuǎn)向煙室難以密封的問題， 使這種鍋爐更適于微正壓燃燒。 煙氣通道 的密封問題， 也得到完善的解決。 采用先進(jìn)的隔熱保溫材料減少了散 熱損失，進(jìn)一步提高了現(xiàn)代燃油燃?xì)忮仩t的熱效率。 .臥式火管鍋爐常用的煙管結(jié)構(gòu)形式， 主要區(qū)別是采用煙氣的回程 數(shù)，生產(chǎn)實踐中大多是三回程的，此外還有用二回程和四回程，甚至 五回程的。二，四回程的煙囪在爐前，安裝使用不方便。五回程的結(jié) 構(gòu)太復(fù)雜，一般少用。

24、 .采用臥式鍋殼式鍋爐較易采用微正壓燃燒， 密封問題比較容易解 決，而且火筒的形狀比較符合燃油、氣燃燒器火焰形狀，爐膛和對流 受熱面布置起來比較容易， 可采用多回程。 可以布置適當(dāng)?shù)奈膊渴軣?面以降低排煙溫度。 .臥式鍋殼式燃油燃?xì)忮仩t容量一般在以上， 其最大容量可達(dá)， 工作壓力可以達(dá)到，熱負(fù)荷小(W)的鍋爐采用單爐膽布置，熱輻射大 (>)的鍋爐采用雙爐膽布置。一般臥式鍋殼式鍋爐燃油燃?xì)庹魵忮?爐的熱效率在左右，排煙溫度一般為C。環(huán)保型燃油燃?xì)忮仩t的排煙 溫度基本上和大容量的工業(yè)鍋爐相同，可達(dá)C.其熱效率可達(dá)左臥式鍋殼式鍋爐燃油燃?xì)忮仩t的結(jié)構(gòu)比較固定， 其變化主要是對 前后煙箱、 尾部受

25、熱面的布置進(jìn)行改革， 主要結(jié)構(gòu)形式有干背式順流 燃燒鍋爐、濕背式順流燃燒鍋爐和濕背式中心回焰燃燒鍋爐（圖） 。 計算結(jié)果表明： . 以下的鍋爐可以采用干背式順流燃燒鍋爐結(jié)構(gòu)（圖 ）。 以下的蒸氣鍋爐可以采用濕背式中心回焰燃燒鍋爐結(jié)構(gòu) （圖 ）。濕背式中心回焰燃燒熱水鍋爐最大容量可達(dá)到，而其最小 容量往下延伸到。是以下臥式熱水鍋爐的最佳結(jié)構(gòu)。 . 以上的蒸氣鍋爐均可采用濕背式順流燃燒鍋爐結(jié)構(gòu)（圖 ）， 大型的環(huán)保型燃油燃?xì)庹魵忮仩t一般采用這種鍋爐結(jié)構(gòu)， 這種鍋爐也 使其它受熱面（過熱器、尾部受熱面）的布置更加靈活，而且可根據(jù) 熱負(fù)荷的大小選擇單爐膽或雙爐膽結(jié)構(gòu)。 .臥式鍋殼式鍋爐總體上可分為干背

26、和濕背式結(jié)構(gòu)， 圖 ） 為干背式 鍋爐簡圖?？梢钥闯?，由燃燒器噴出燃料點(diǎn)燃后生成的燃燒產(chǎn)物到達(dá) 爐膽的另一端后，經(jīng)耐火磚隔成的煙式折轉(zhuǎn)進(jìn)入煙管，多為二、三回 程結(jié)構(gòu)。干背式鍋爐結(jié)構(gòu)的燃燒器噴出燃料點(diǎn)燃后生成的燃燒產(chǎn)物在 面積有限的爐膽內(nèi)換熱， 爐膽出口的高溫?zé)煔庵苯雍秃鬅熛渖w接觸和 沖刷，后煙箱蓋多為耐火磚制成，容易損壞，不得不經(jīng)常停爐修理， 縮短了鍋爐的正常運(yùn)行周期。鍋爐容量越大，這一情況越嚴(yán)重。但隨 著鍋爐容量的減少，爐膽的相對面積增加，爐膽出口溫?zé)煷鬄榻档停?可明顯改善煙氣對后煙箱蓋的沖刷和破壞程度， 經(jīng)過計算認(rèn)為， 以下 的鍋爐可采用干背式結(jié)構(gòu)， 而這一結(jié)構(gòu)顯然不適合容量較大的鍋爐。

27、. 圖 )是全濕背式順流燃燒式結(jié)構(gòu)，這種濕背式結(jié)構(gòu)被較多地用 于燃油和燃?xì)忮仩t， 主要是因為該鍋爐的濕背式結(jié)構(gòu)避免了干背式結(jié) 構(gòu)后煙箱蓋受高溫?zé)煔庵苯記_刷容易損壞， 不得不經(jīng)常停爐修理的缺 點(diǎn)，從而延長了鍋爐的正常運(yùn)行周期，大大降低了維護(hù)費(fèi)用。另外經(jīng) 過爐膽和第一回程煙管的換熱， 至前煙箱時煙溫已較低， 使得前煙箱 門的制造簡單。 但這以結(jié)構(gòu)的回燃室制造起來比較復(fù)雜， 裝配起來也 比較困難， 要增加很多輔助部件， 其制造成本包括一些模具的初投資 較高。還有焊縫的數(shù)量較多，焊接工作量大，比較適合現(xiàn)代化大規(guī)模 運(yùn)作生產(chǎn)。 這種鍋爐在熟練制造工藝的前提下， 無論是燃燒過程還是 結(jié)構(gòu)本身以及運(yùn)行都具有

28、最高的可靠性。 這也是經(jīng)常采用這種結(jié)構(gòu)的 一個主要理由。目前我國幾家專業(yè)的燃油燃?xì)忮仩t制造廠采用這一結(jié) 構(gòu)已成功地制造出蒸汽鍋爐。 .圖 )是全濕背式中心回焰燃燒結(jié)構(gòu)，這種懸浮式全濕背爐膽是 英國換熱器公司的一項技術(shù)革新， 后來日本川崎重工的型鍋爐和平川 鐵工所的， 東京煤氣公司的， 還有意大利型熱水鍋爐也都相繼采用了 這種結(jié)構(gòu)。 這種類型的鍋爐若為蒸汽型一般采用軸對稱向下偏置， 若 為熱水鍋爐時則往往采用中心對稱。該結(jié)構(gòu)有如下幾個特點(diǎn)： .() 受熱面積的優(yōu)化利用。 根據(jù)爐膛輻射換熱量和溫度的四次方成 正比的原理，該爐爐膽空間大，有效方式受熱面大，爐膛輻射吸熱量 占總吸熱量的比例大。 表示出

29、了幾家鍋爐廠的燃油和燃?xì)忮仩t的爐膽 輻射吸熱量和對流吸熱量份額的比較， 可以發(fā)現(xiàn)這種鍋爐輻射受熱面的有效利用比較好。()爐內(nèi)氣流組織均勻。由于高速火焰對回流的卷吸作用，爐內(nèi)的 溫度場極為均勻，且降低了火焰的溫度，可有效的抑制的生成，是一 種利于環(huán)境()的燃燒方式。同時由于回流的紊流作用，增加了氣流 和壁面的對流換熱，特別當(dāng)在火焰中心附近設(shè)置波紋爐膽時， 對流換 熱更加強(qiáng)烈。. 煙管管束為單回程，有效地降低了本體的煙風(fēng)阻力。可顯著 降低鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電耗，且該鍋爐不需要引風(fēng)機(jī)，降低了對燃燒器所 克服背壓的要求。. 散熱損失少，可獲得比其它結(jié)構(gòu)更高的熱效率。和干背式比， 沒有后煙箱的散熱，和其它濕背

30、式鍋爐相比，因為本體的流阻小，其 前煙箱蓋可采用夾層風(fēng)冷的兩層結(jié)構(gòu)，燃燒用的空氣從耐火層外側(cè)進(jìn) 入，一方面起冷卻作用，降低煙箱蓋的表面溫度，另一方面被預(yù)熱的 空氣可強(qiáng)化燃燒。根據(jù)鍋爐設(shè)計原理，燃油和燃?xì)忮仩t總的熱損失 為：.對燃油和燃?xì)忮仩t在燃燒工況正常的情況下基本上為定值，在沒有鍋爐尾部受熱面的情況下，對特定的鍋爐參數(shù)也基本上是個定值， 要提高鍋爐的效率只有減少，因此這項散熱損失的大小對鍋爐熱效率 的影響不能低估，應(yīng)重視鍋爐的保溫隔熱結(jié)構(gòu)，盡量減小。目前國外 的一些小型燃油和燃?xì)忮仩t，額定工況下的散熱損失已能達(dá)到以下， 而要把一般的燃油和燃?xì)忮仩t在不增設(shè)尾部受熱面的情況下效率提 高到以上，降

31、低已成為一項關(guān)鍵措施。 . 結(jié)構(gòu)簡單，符合鍋爐制造廠制造工藝的要求，也符合用戶對 對運(yùn)行和維修的要求。 全濕背式中心回燃結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn)：由于鍋爐容量太小 時，爐膽受熱面積的相對增加量比較大，輻射吸熱量很大，低溫回流 的卷吸作用將影響燃燒的穩(wěn)定。 故這種結(jié)構(gòu)不宜在容量太小的鍋爐上 采用。另外這種結(jié)構(gòu)對前煙室的要求較高。 國外這種鍋爐前煙室的耐 火層都是異形澆注， 密封和固定都比較好， 特別是這類鍋爐中的中心 對稱熱水鍋爐，加上異形澆注的耐火層，結(jié)構(gòu)緊湊，更具有特別的魅 力。.以上所談到的三種爐型都有一些各自的變種， 如干背式可采用不 同的二、三回程。濕背順流燃燒式爐膽可以偏置， 也可以軸對稱

32、布置。 全濕背式中心回燃結(jié)構(gòu)的爐膽不僅可以軸對稱布置， 可可以中心對稱 布置，有時還可以偏置。 這種偏置式的布置雖然在水循環(huán)方面有一些 好處，但偏置時對燃燒氣流的流動有一定的影響， 在這里提請設(shè)計者 注意：除非采用具有大動量的燃燒器噴出氣流， 否則宜少用這種結(jié)構(gòu)。 圖示出了一臺某廠生產(chǎn)制造的典型的全濕背式順流燃燒式結(jié)構(gòu)的燃 油和燃?xì)忮仩t。上述三種爐型的變化可以用圖的示意圖進(jìn)行說明。 .水管燃油燃?xì)忮仩t在中小型鍋爐的范圍內(nèi)， 水管鍋爐比鍋殼式鍋爐在如下幾個方面 具有明顯的優(yōu)勢： 能適應(yīng)鍋爐參數(shù)（工質(zhì)溫度和壓力）提高的要求。從工業(yè)生產(chǎn)的角度講，更高的蒸氣溫度和壓力可降低工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的重量和尺 寸，

33、提高生產(chǎn)效率。 而以爐膽和鍋殼為主要受壓元件的鍋殼式鍋爐當(dāng) 用于高的溫度和壓力時會顯著增大受壓件的壁厚， 不僅增加鍋爐的鋼 耗量，而且使鍋爐受熱面的布置和鍋爐的運(yùn)行缺乏靈活性。 .() 各種受熱面的布置比較靈活。 不僅能較方便地設(shè)置尾部的空氣 預(yù)熱器和省煤器，還可以根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的需要，設(shè)置過熱器。 .() 有更高的安全裕度。 水管鍋爐的汽包不承受直接的輻射和火焰 沖擊，安全性較高， 另外其承受直接輻射和火焰沖擊的受熱面管件如 果發(fā)生爆管事故也比鍋殼式鍋爐爐膽發(fā)生破裂的危害程度小。 .但是， 水管鍋爐對水質(zhì)要求較高，生產(chǎn)時需要更大型、 更先進(jìn)的 焊接、加工設(shè)備。中小型水管燃油燃?xì)忮仩t也有立式和臥

34、式兩種。在以下的范圍 內(nèi)，立式水管鍋爐得到了很大程度的發(fā)展。立式水管燃油燃?xì)忮仩t 小型立式水管燃油燃?xì)忮仩t在國外獲得了廣泛應(yīng)用，形成了較 有影響的且比較固定的幾種結(jié)構(gòu)形式。 立式水管燃油燃?xì)忮仩t占地面 積小、結(jié)構(gòu)緊湊、獨(dú)特，制造比較精巧，但所有這些立式水管鍋爐對 水質(zhì)的要求比較高， 對自動控制和輔助設(shè)施的要求同樣比較高， 如這 些鍋爐必須配備自動加藥器和自動給水軟化器， 需要經(jīng)常的維護(hù)和檢 查。.立式水管鍋爐的結(jié)構(gòu)比較緊湊， 爐體為燃燒器頂置式， 上下矩形 集箱之間焊有二圈水管， 燃料在爐膛內(nèi)燃燒后經(jīng)側(cè)面出口進(jìn)入二圈水 管之間進(jìn)行橫向沖刷后至煙囪， 這樣鍋爐效率大大提高， 排煙溫度降 低。雖然

35、大致結(jié)構(gòu)相同， 但還有一些類似的立式直流鍋爐在此基礎(chǔ)上 作了很多改進(jìn)， 目前這種鍋爐自動控制程度高， 一般容量特別小的鍋 爐只有一圈水管，燃料在爐膛內(nèi)燃燒后經(jīng)下部微隙出口上行至煙囪。 容量稍大的鍋爐有二圈水管， 燃料在爐膛內(nèi)燃燒后經(jīng)側(cè)面出口進(jìn)入二 圈水管之間進(jìn)行橫向沖刷后至煙囪， 具有較高的鍋爐效率。 如圖所示 在茬原公司生產(chǎn)的兩種類型的立式水管鍋爐。 .圖給出了三種比較常用的立式水管鍋爐的示意圖，其中圖 ）和 圖 ）的差別主要是煙氣橫向沖刷煙管的方式不同。圖 ）圖 ） ，）的 差別主要在于煙管周向節(jié)距的不同， 圖 ） 采用了煙管和扁煙焊接而成 的膜式水冷壁。 .還有兩種立式的鍋爐采用強(qiáng)制循環(huán)

36、管盤式水管直流鍋爐， 所謂的 直流鍋爐是指鍋爐的給水依靠給水泵的壓力在受熱面中一次流過蒸 氣發(fā)生鍋爐。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡潔流暢，受熱面安排合理，需要比較高 的制造和集成技術(shù)， 對盤管的膨脹性能需作準(zhǔn)確的計算。 但由于直流 鍋爐的工況不穩(wěn)定， 沒有固定的氣水分界線， 對鍋爐的控制技術(shù)要求 較高。一般直流鍋爐都用于大型發(fā)電機(jī)組，隨著控制技術(shù)的發(fā)展，目 前開始用于小容器、低參數(shù)的燃油燃?xì)忮仩t，并獲得了推銷。 .圖 ） 是美國克雷登（）公司生產(chǎn)的立式盤管式的快速蒸汽發(fā)生器， 該鍋爐結(jié)構(gòu)比較獨(dú)特， 采用了一些比較先進(jìn)的制造技術(shù)， 設(shè)計比較考 究，但同樣對水質(zhì)和制作管理提出了更高的要求。 該鍋爐結(jié)構(gòu)比較簡 單

37、，主要受壓元件為盤管和氣水分離器。它采用單一的鍋爐盤管，自 給水入口至氣水分離器出口為單一的螺旋形鍋爐管。 即從鍋爐進(jìn)水口 到蒸汽出口只有一個通道。盤管是由一根螺旋形的、分段放大的、不 同直徑的管子制成， 以適應(yīng)當(dāng)流體流經(jīng)盤管被加熱后密度的變化并達(dá) 到控制流體的流速。 同時強(qiáng)制循環(huán)的水高速通過管子可分散氣泡， 以 利于有效的熱交換。鍋爐受壓元件均采用焊接連接。由于采用盤管， 受熱后能自由伸縮，所以鍋爐運(yùn)行后產(chǎn)生的熱膨脹對鍋爐的影響較 小。.這種鍋爐的燃燒器位于鍋爐底部， 燃燒火焰從下向上噴射， 形成 以心狀火焰，保證燃燒穩(wěn)定，火焰充滿度好，燃燒效率高（見圖） .鍋爐的煙氣流向和盤管內(nèi)水的流向采用逆流布置， 鍋爐煙氣自下 而上，水流自上而下，見圖。由于盤管進(jìn)口段內(nèi)的給水溫度比較