鍋爐結(jié)構(gòu)知識(shí)

鍋爐結(jié)構(gòu)知識(shí)鍋爐結(jié)構(gòu)的基本

要求和基本構(gòu)成

一、鍋爐結(jié)構(gòu)的基本要求

鍋爐的結(jié)構(gòu)是根據(jù)所選用的鍋爐出力、工作壓力、工作溫度、燃料特性和燃燒方式等參數(shù)

,

按照《蒸汽鍋爐安全技

術(shù)監(jiān)察規(guī)程

:

》和《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定確定的。二臺(tái)理想的鍋爐

,

不論屬于哪種形式

,

都應(yīng)滿足

“

節(jié)煤節(jié)電、消煙除塵、安全運(yùn)行

“

的總要求。從安全的角度

考慮

,

對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)的要求為

:

(1)

選用合格的鋼材

,

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)

,

保證各受壓部件有足夠的強(qiáng)度。

(2)

結(jié)構(gòu)具有一定的強(qiáng)度

,

保證各部分在運(yùn)行中能夠自由膨脹。

(3)

水循環(huán)要合理可靠

,

保證各受熱面在運(yùn)行中能夠得到良好的冷卻。(4)

鍋爐本身應(yīng)有適當(dāng)?shù)娜丝?、檢查孔和手孔

,

爐墻部

位應(yīng)有適當(dāng)?shù)臋z查孔、看火孔、除灰門等。保證能對(duì)鍋爐方便地進(jìn)行內(nèi)外部檢查、修理和清掃。

從經(jīng)濟(jì)的角度考慮

,

對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)的要求為

:

(1)

合理地布置爐體和受熱面

,

最大限度地減少各種熱損失

,

提高熱效率。

(2)

合理使用鋼材

,

盡量降低

“

鋼汽比

“(

產(chǎn)生

1t

蒸汽所需要的鋼材量

),

節(jié)約金屬。

(3)

盡量采用適宜煤種的高效機(jī)械燃燒設(shè)備。

(4)

盡量降低鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等與鍋爐配套的輔機(jī)及出渣、運(yùn)煤等輔助設(shè)備的耗電量。

二、鍋爐的基本構(gòu)成

-鍋爐的核心構(gòu)成部分是

“

鍋

“

和

“

爐

“

。

“

鍋

“

是容納水和蒸汽的受壓部件

,

包括鍋筒

(

也叫汽包

)

或鍋殼、受熱面、

集箱

(

也叫聯(lián)箱

)

、管道等

,

組成完整的水一汽系統(tǒng)

J

其中進(jìn)

行著鍋內(nèi)過(guò)程一一水的加熱和汽化、水和蒸汽的流動(dòng)、汽水

分離等。

“

爐

“

是燃料燃燒的場(chǎng)所

,

即燃燒設(shè)備和燃燒室

(

也

叫爐膛

)

。廣義的

“

爐

“

是指燃料、煙氣這一側(cè)的全部空間。鍋和爐是通過(guò)傳熱過(guò)程相互聯(lián)系在一起的。步和爐的分

界面就是受熱面

,

通過(guò)受熱面進(jìn)行著放熱介質(zhì)

(

火焰、煙

氣

)

向受熱介質(zhì)

(

水、蒸汽或空氣

)

的傳熱。受熱面從放熱

介質(zhì)吸收熱量并向受熱介質(zhì)放出熱量。同時(shí)、連續(xù)進(jìn)行吸熱和放熱的受熱面稱為間壁式受熱面

,放熱介質(zhì)和受熱介質(zhì)分別處于受熱面的兩側(cè)。如果放熱介質(zhì)

和受熱介質(zhì)分別輪流交替地、周期地與受熱面相接觸

,

在接

觸中向受熱面放熱或從受熱面吸熱

,

則這種受熱面稱為蓄熱

式

(

也叫再生式

)

受熱面。

主要以輻射換熱的方式吸收放熱介質(zhì)放熱量的受熱面稱為輻射受熱面。輻射愛(ài)熱面布置在爐膛內(nèi)。主要以對(duì)流換熱的方式吸收放熱介質(zhì)放熱量的受熱面稱

為對(duì)流受熱面。對(duì)流受熱面布置在爐膛出口以后的、煙氣溫

度較低的煙道內(nèi)。布置對(duì)流受熱面的煙道稱為對(duì)流煙道。受熱面向受熱介質(zhì)的放熱主要通過(guò)對(duì)流換熱的方式進(jìn)行。根據(jù)水的加熱、汽化過(guò)程的順序

,

可以將受熱面劃分為

水的預(yù)熱受熱面、汽化受熱面

(

也叫蒸發(fā)受熱面

)

和蒸汽過(guò)

熱器。水的預(yù)熱受熱面通常布置在低溫?zé)煔獠课灰曰厥张艧?/p>

余熱、節(jié)約燃料

,

因而一般稱之為

“

省煤器

“

。此外

,

排煙余熱也可以回收利用于預(yù)熱助燃空氣

,

這種

余熱回收受熱面叫做空氣預(yù)熱器。省煤器和空氣預(yù)熱器都布置在鍋爐煙氣流程的尾部

,

所以又統(tǒng)稱為尾部受熱面。受熱面按其結(jié)構(gòu)又可分為板式和管式。煙氣在管內(nèi)流過(guò)

的受熱面稱為煙管受熱面

,

水在管內(nèi)流過(guò)的受熱面稱為水管

受熱面。容納水和蒸汽并兼作鍋爐外殼的筒形受壓容器稱為

“

鍋

筒

“

或

“

鍋殼

“

。受熱面主要布置在鍋殼內(nèi)部的鍋爐稱為鍋殼

鍋爐

(

舊稱火管鍋爐

)

。內(nèi)燃式鍋殼鍋爐的爐膛設(shè)置在爐殼內(nèi)

,

叫做

“

爐膽氣爐

膽本身也就是輻射受熱面。布置在鍋殼內(nèi)的煙管為對(duì)流受熱面。外燃式鍋殼鍋爐的爐膛設(shè)置在鍋殼之外

,

此時(shí)

,

鍋殼的

一部分表面

(

向火部位

)

為輻射受熱面。煙管仍布置在鍋殼

內(nèi)部。如果在外置爐膛內(nèi)還布置水管受熱面作為輻射受熱面

,

則構(gòu)成為水火管鍋爐。外燃式鍋爐的鍋殼已不能完全起鍋爐

外殼的作用

,

因?yàn)橥庵脿t膛是用爐墻作為外殼的。以布置在爐墻砌體空間內(nèi)的水管為主要受熱面的鍋爐稱

為水管鍋爐。受熱面與鍋筒、集箱和爐外管道構(gòu)成整個(gè)水一

汽系統(tǒng)。水管鍋爐中的鍋筒不兼作鍋爐外殼

,

其內(nèi)部也不布置受熱面。鍋筒的功用是

:

(1)

作為省煤器、汽化受熱面和蒸汽過(guò)熱器的連接樞紐(

指上鍋筒

);

(2)

內(nèi)部布置鍋內(nèi)設(shè)備

,

進(jìn)行汽水分離過(guò)程

(

指上鍋筒

);

(3)

作為連接多排并列管子的結(jié)合體以構(gòu)成管束受熱(4)

作為自然循環(huán)回路的組成部分

;(5)

貯存鍋水

,

形成一定的蓄熱能力。

元論鍋殼或是鍋筒

,

都是鍋爐的最重要部件之一。

由鍋筒

(

或鍋殼

)

、集箱、受熱面及其間的管道等所組成的整體習(xí)慣上稱為

“

鍋爐本體

“

。由鍋爐本體

,

燃燒設(shè)備、出渣

(

除灰

)

設(shè)備、爐墻和構(gòu)架

(

包括樓梯、平臺(tái)

)

、鍋爐范圍

內(nèi)的水、汽、煙、風(fēng)、燃料管道及其附屬設(shè)備

,

測(cè)量?jī)x表和

其他附屬機(jī)械等構(gòu)成的整套裝置稱為

“

鍋爐機(jī)組

“

。鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類

蒸汽鍋爐被人們開(kāi)始使用至今

,

已有二百多年的歷史。在

結(jié)構(gòu)上從最簡(jiǎn)單的圓球形鍋爐開(kāi)始

,

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展

,

經(jīng)過(guò)多次的改造、革新、演變成現(xiàn)在使用中的各種形

式。工業(yè)鍋爐的一般分類簡(jiǎn)介如下

:

從工業(yè)鍋爐分類中可知

,

工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu)演變大體

沿著兩個(gè)方向發(fā)展

,

基本形成了鍋殼鍋爐與水管鍋爐兩大類。鍋殼鍋爐一一指蒸發(fā)受熱面布置在鍋殼內(nèi)的鍋爐

(

曾稱

火管鍋爐

)

。一般包括立式鍋殼鍋爐、臥式鍋殼鍋爐和固定式機(jī)車鍋爐。水管鍋爐一一指煙氣在受熱面管子外部流動(dòng)

,

水或汽水

混合物在管子內(nèi)部流動(dòng)的鍋爐。一般包括橫鍋筒鍋爐和縱鍋筒鍋爐。

近三十年來(lái)

,

也發(fā)展了一些水火管組合式鍋爐。如快裝鍋爐、組裝鍋爐等。

快裝鍋爐一一指根據(jù)運(yùn)輸條件所允許的范圍

,

在鍋爐制造廠完成總裝整臺(tái)發(fā)運(yùn)出廠的鍋爐。組裝鍋爐一一指在鍋爐制造廠內(nèi)將整臺(tái)鍋爐分成幾個(gè)裝

配齊全的大件

,

運(yùn)到安裝工地后可以將它們方便地組合而成的鍋爐。常用的鍋爐結(jié)構(gòu)

一、鍋殼式鍋爐(

一

)

立式水管鍋爐

立式水管鍋殼式鍋爐常用的有三種

,

立式直水管鍋爐、立式彎水管鍋爐和立式橫水管鍋爐。1.

立式直水管鍋爐立式直水管鍋爐的常用型號(hào)是

LSG(

立、水、固

)

型

,

工作壓力多為

0.7MPa

以下

,

蒸發(fā)量可達(dá)

1t/h

。其結(jié)構(gòu)主要由

封頭、鍋筒、上管板、下降管、直水管、下管板和爐膽等部

分組成

,

如圖

2-1

所示。燃燒設(shè)備是固定爐排

,

人工投煤。燃燒火焰直接沖刷爐膽

,

高溫?zé)煔庥蔁煔獬隹诠苓M(jìn)入直水管群

,

圍繞下降管旋轉(zhuǎn)一周

,

對(duì)全部水管和上、下管板加熱

,

然后至隔煙墻匯集于煙箱

,

最后從煙囪排出

。立式直水管鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是

:(1

〉上、下管板都浸在水中

,

不易過(guò)熱

,

傳熱效果好。

(2)

煙氣流程長(zhǎng)

,

并對(duì)全部水管進(jìn)行橫向沖刷

,

排煙溫度較低

,

熱效率較高。

(3)

水管多

,

除中部一根大直徑的下降管外

,

其余均為上升管

,

水循環(huán)可靠。

(4)

上管板的后部

,

在正對(duì)煙氣出口管的位置

,

因?yàn)闆](méi)有安裝水管

,

所以要用角板拉撐加強(qiáng)。

2.

立式彎水管鍋爐

立式彎水管鍋爐是后發(fā)展起來(lái)的新?tīng)t型

,

它由封頭

1

、鍋筒

2

、爐膽頂

3

、爐膽

7、彎水管

4

和耳形彎水管

6

等主要受壓部件組成。各

部件的連接結(jié)構(gòu)如圖

2-2

所示。鍋爐爐排擱置在爐膽

內(nèi)

U

形下腳的上部

,

火焰

直接沖刷爐膽和裝在爐膽

內(nèi)的彎水管

;

高溫?zé)煔饨?jīng)

喉管

5

進(jìn)入鍋筒中部的煙箱

,

然后分左右兩路各旋

轉(zhuǎn)

180

。

,

對(duì)部分鍋筒和裝

置在鍋筒上的耳形彎水管作橫向沖刷

,

最后匯集于

煙箱的前部

,

從煙囪排出。

立式彎水管鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是

:(1)

鍋筒中部被煙箱

包圍的部分

,

約占整個(gè)鍋筒高度的三分之一

,

因受高溫?zé)煔?/p>

沖刷

,

成為重要受熱面

,

提高了鍋爐熱效率。(2)

爐膽內(nèi)裝有內(nèi)彎水管

,

增加了輻射受熱面積。但由

于爐膽水冷程度較大

,

爐溫相應(yīng)降低

,

因此

,

一般適于燒優(yōu)

質(zhì)煤。如在爐內(nèi)加砌耐火磚

,

保持爐膛較高溫度也可燒較差

煤種。

(3)

水循環(huán)較好

,

凡被煙氣沖刷的部位都有水冷卻

,

整個(gè)結(jié)構(gòu)彈性好。

(4)

鍋爐的最高火界是煙箱內(nèi)側(cè)最高點(diǎn)或爐膽頂最高點(diǎn)

,

由兩者中較高的一個(gè)來(lái)確定鍋爐的最低安全水位。

這種鍋爐一般多采用雙層爐排的燃燒方式。3.

立式橫水管鍋爐

立式橫水管鍋爐的常用型號(hào)是

LSG(

立、水、固

)

型

,

其結(jié)構(gòu)主要由鍋筒、爐膽、封頭、爐膽頂、橫水管和沖天管等部件組成。橫水管分順排與錯(cuò)排兩種布置方式。燃燒設(shè)備多為油燃燒器

,

或?yàn)楣潭t排

,

人工投煤。燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀蛏?/p>

沖刷爐膽和橫水管

,再經(jīng)過(guò)沖天管由煙囪排出。為了提高燃煤時(shí)消煙除塵效果

,

新生產(chǎn)的這種鍋爐

,

多

采用雙層爐排、半煤氣化、氣化燃燒、下飼式或抽板頂升、旋

轉(zhuǎn)機(jī)械化爐排等燃燒方法。近年來(lái)又刻展用耐熱顆粒球、多

孔罩加二次風(fēng)等

,

改進(jìn)燃燒以提高燃燒效率并消煙除塵

,

取得了

2

較好的效果。這種鍋爐的工作壓力一般

在

0.7MPa

以下

,

蒸發(fā)量小于

1t/h

。雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

,

管理方便

,

但由于煙氣流程短

,

比較適于燃

油

,

燃煤時(shí)排煙溫度高

,

一般熱

1

效率較低。圖

2-3

示出了一種燃

油的立式橫水管鍋爐。立式橫水

管鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是

:(1)

這種鍋爐發(fā)生爆炸時(shí)

,

大多從下腳部分撕開(kāi)

,

故下腳是

關(guān)鍵部位

,

結(jié)構(gòu)必須合理。一般

采用

U

形下腳

,

如用

S

形下腳焊接的

,

應(yīng)裝短拉撐加固。

(2)

封頭和爐膽頂一般制成凸形

,

中間向上扳邊與沖天

管焊接

,

周邊向下扳邊與鍋筒焊接。扳邊圓弧半徑不能太小

,

否則

,

扳邊部位容易起槽和裂紋。(3)

鍋爐應(yīng)直接安裝在水泥基礎(chǔ)上

,

既使于操作

,

又可

防止鍋爐下部受潮腐蝕

,

延長(zhǎng)使用年限。鍋筒外部應(yīng)包保溫

層

,

既可降低鍋爐房?jī)?nèi)溫度

,

又可減少散熱損失。

(

二

)

立式埋頭火管鍋爐立式埋頭火管鍋爐也是一種立式鍋殼式鍋爐

,

現(xiàn)在的常用型號(hào)是

LHY(

立、火、油

)

或

LHQ(

立、火、氣

)

型。其

結(jié)構(gòu)主要由封頭、鍋筒、爐膽、煙管、上下管板和上煙室等

部件組成

,

如圖

2-4

所示

。燃燒設(shè)備多為油氣燃燒器。

鍋爐采用埋頭火管形式

,“

埋頭

“

是指煙火管全部

“

埋

“

在水位線以下

,

以避免煙火管水位線處腐蝕

,

同時(shí)提高水位

增加受熱面積。有的在鍋內(nèi)水位線以下加裝盤管吸收熱量供

應(yīng)熱水

,

即在鍋內(nèi)裝一個(gè)水一水換熱器。這種鍋爐工作壓力多為

1.OMPa

以下

,

出力可達(dá)

1t/h

。

這種鍋爐煙氣流程較短

,

燃燒器裝在下?tīng)t膽

,

燃料自燃燒器

噴人爐膽內(nèi)進(jìn)行燃燒

,

煙氣經(jīng)煙管至上煙室后進(jìn)入煙囪。立

式埋頭火管鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

(1)

埋頭煙室的管板浸沒(méi)在水空間

(

正常水位線以下

),管板能得到較好的冷卻。

(2)

爐膽和埋頭煙室的空間較大

,

便于管板的檢查和維修。

(3)

為強(qiáng)化低溫區(qū)的傳熱

,

煙管的上半段內(nèi)裝有增加煙氣擾動(dòng)的擾流片

,

以提高傳熱效率

,

降低排煙溫度。

(

三

)

臥式內(nèi)燃鍋爐這種鍋爐屬于多回程煙火管鍋爐

,

燃煤時(shí)常用型號(hào)有

DNG(

單、內(nèi)、固

)

型

(

如圖

2-5

所示

)

和

WNL(

臥、內(nèi)、

鏈

)

型

(

如圖

2-6

所示

)

兩種。鍋爐的結(jié)構(gòu)

,

是在一個(gè)直徑較大的鍋筒內(nèi)布置許多煙管

,

作為主要受熱面

,

在鍋筒內(nèi)的下部布置爐膽。煤在爐膽內(nèi)的

爐排上燃燒

,

在爐排上方的爐膽表面積為輻射受熱面。煙氣流程

:

高溫?zé)煔庥蔂t膽后部流入后煙箱

(

對(duì)于固定

爐排的鍋爐

,

有時(shí)在爐膽至后煙箱之間還布置一段煙管

),

然

后轉(zhuǎn)人第一束煙管

,

由后向前流入前煙箱

,

在前煙箱內(nèi)轉(zhuǎn)

180

。彎后進(jìn)入第二束煙管

,

再由前向后流人尾部受熱面

,

最后

通過(guò)引風(fēng)機(jī)從煙囪排出。第一、二束煙管的布置順序可以先

下部后上部

,

也可以先一側(cè)再另一側(cè)。水循環(huán)回路

:

當(dāng)兩束煙管分別布置在爐膽兩側(cè)時(shí)

,

爐膽

上方和第一束煙管周圍的爐水因吸收熱量多

,

溫度高

,

密度小

,

所以向上流動(dòng)

;

第二束煙管周圍的爐水因吸收熱量較少

,

溫度較低

,

密度較大

,

所以向下流動(dòng)

,

從而構(gòu)成水循環(huán)回路。

當(dāng)兩柬煙管按先下后上順序布置時(shí)

,

鍋筒中部的爐水受熱多

,

向上流動(dòng)

;

沿鍋筒內(nèi)壁兩側(cè)的爐水受熱少

,

向下流動(dòng)

,

從而構(gòu)成水循環(huán)回路。臥式內(nèi)燃快裝鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

:(1)

因?yàn)闋t膽較長(zhǎng)

,

熱脹冷縮的幅度大

,

所以爐膽結(jié)構(gòu)

應(yīng)有足夠的彈性

,

以減少熱應(yīng)力。通常將爐膽制成波浪式

,

或

者將爐膽分成多節(jié)

,

相鄰兩節(jié)之間用

Q

形膨脹節(jié)連接。(2)

為了滿足管板的強(qiáng)度要求

,

應(yīng)在管束四周和中間

(

脹接時(shí)

)

布置拉撐管

(

管壁較厚的無(wú)縫鋼管

),

在管板上無(wú)

管束的平面部分加裝斜拉撐。

(3)

爐膽與管板的連接

,

一般是將管板扳邊后與爐膽對(duì)接

,

不采用角焊結(jié)構(gòu)。

(4)

鍋爐的排污管一般在爐后

,

因此

,

鍋爐安裝位置應(yīng)前高后低

,

以提高排污效果

,

并在放水時(shí)能把水全部放凈。燃油燃?xì)忮仩t這種型號(hào)應(yīng)用得比較多

,

一般在

4

t/h以

下

,

有濕背式、干背式和國(guó)燃式三種

,

其中濕背式較好

,

但

制造較復(fù)雜。

(

四

)

臥式外燃鍋爐

這種鍋爐與臥式內(nèi)燃快裝鍋爐比較

,

主要區(qū)別在于將爐排移到鍋筒之外

,

即由內(nèi)燃改為外燃

,

并在兩側(cè)加裝水冷壁

,屬于多回程煙水管鍋爐

,

又稱水火管組合式鍋爐。常用型號(hào)

.

有

DZW(

單、縱、往

)

型、

DZL(

單、縱、鏈

)

型等。圖

2-

7

為

DZL

型鍋爐結(jié)構(gòu)圖。這種鍋爐由于采用具有水冷壁的外燃爐膛

,

爐膛可以適

當(dāng)加大

,

以改善燃料在爐內(nèi)的燃燒條件

,

減少飛灰含炭量及

氣體未完全燃燒造成的損失。還可在爐膛內(nèi)砌拱

,

以利于燃

燒。鍋爐的輻射受熱面由水冷壁管和鍋筒的底部組成

,

比內(nèi)

燃鍋爐增加很多。燃燒后的高溫?zé)煔鈴臓t膛向后流人左側(cè)的

煙管

(

第一束煙管

),

由后向前流人前煙箱

,

在前煙箱內(nèi)折人

右側(cè)的煙管

(

第二束煙管

),

再由前向后流人尾部交熱面

,

最

后通過(guò)引風(fēng)機(jī)從煙囪排出

,

有些鍋爐的煙管束是按照先下后

上的順序布置的。水循環(huán)回路有兩條。一條是鍋筒下部的爐水經(jīng)下降管流

入兩側(cè)水冷壁管

,

吸收爐膛輻射熱量后形成汽水混合物向上

流入鍋筒

,

構(gòu)成獨(dú)立的水循環(huán)回路。另一條是第一束煙管周

圍的爐水因吸熱多而向上流動(dòng)

,

第二束煙管周圍的爐水因吸

熱較少而向下流動(dòng)

,

構(gòu)成鍋筒內(nèi)部的水循環(huán)回路。當(dāng)前這種鍋爐的煙管

,

多采用螺紋煙管形式

,

即在煙管上加有約

2mrn

深的凹槽。當(dāng)管內(nèi)有煙氣流動(dòng)時(shí)

,

受溝槽影響

產(chǎn)生紊流

,

增大了放熱系數(shù)。相對(duì)可減少受熱面積

,

減少管

數(shù)

,

減少金屬耗量。臥式外燃快裝鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是

:(1)

鍋筒底部應(yīng)有單獨(dú)的排污管

,

否則

,

筒體中部由于受熱強(qiáng)烈和結(jié)垢嚴(yán)重

,

容易引起鋼板鼓包和裂紋。

(2)

鍋筒下部角板拉撐焊接處因受熱應(yīng)力影響

,

在鍋筒上容易出現(xiàn)裂紋。(3)

兩側(cè)的水冷壁上升管

,

與鍋筒應(yīng)徑向插入焊接

,

如

果是斜插單面焊

,

在管口焊縫處應(yīng)力集中

,

容易出現(xiàn)裂紋

,

以

致泄漏。(4)

如果煙管與管板采用焊接連接

,

為了改善傳熱

,

應(yīng)

先脹后焊

,

管端在高溫?zé)煹纼?nèi)伸出管板的長(zhǎng)度最好與焊腳高平齊。管端伸出太長(zhǎng)

,

容易出現(xiàn)裂紋

,

并可能擴(kuò)展到管板

,

引

起漏水。由于這種鍋筒

,

容易因下部受熱及積垢而引起鼓包

,

后

管板受高溫而易產(chǎn)生裂紋。目前一些鍋爐廠

,

采用煙氣出爐

膛后

,

經(jīng)過(guò)一側(cè)或兩側(cè)新加的對(duì)流管束

(

又稱翼形煙道

),

使

煙氣通過(guò)這一段放熱至煙管管板時(shí)

,

溫度已較低

,

而不再容

易產(chǎn)生管板裂紋。又有些鍋爐廠將受熱面管子布置在鍋筒的

下部

,

使鍋筒不受爐膛的高溫輻射

,

而防止鍋筒發(fā)生鼓包現(xiàn)

象。也有在鍋筒底部受高溫區(qū)

,

采用絕熱措施來(lái)解決鼓包問(wèn)

題。圖

2-8

為目前常見(jiàn)的采用拱形管板、螺紋煙管、兩側(cè)翼形

煙道的熱水鍋爐簡(jiǎn)圖?；鹧婧蜔煔怆x開(kāi)爐膛后

,

由長(zhǎng)后拱上

方經(jīng)擋煙墻進(jìn)入兩側(cè)翼形煙道

,

至前轉(zhuǎn)向煙室通過(guò)螺紋煙管

管束

,

從后拱形管板排出。臥式外燃式快裝鍋爐自誕生以來(lái)

,

進(jìn)行了一系列改造

,

使其更加完善。這些改造主要是

:

(1)

取消小煙室

,

由濕背式改為干背式。(2)

取消水冷壁管間的鱔片。(3)

水冷壁與鍋筒的連接由非徑向孔改為徑向孔。(4)

高溫側(cè)的煙管與管板的連接采用先脹后焊。(5)

取消后集箱與兩側(cè)集箱的連接

,

使其各自獨(dú)立

,

并在兩側(cè)集箱中間位置增加排污裝置。

(6)

取消管板下部角板拉撐

,

改為圓鋼長(zhǎng)拉撐。(7)

采用拱形管板或凸形封頭

,

取消拉撐。(8)

采用螺紋煙管

,

提高柔性

,

強(qiáng)化傳熱。(9)

采用偏鍋筒、翼形煙道或前置爐膛

,

防止管板裂紋。

(10)

熱水鍋爐增大下降管尺寸

,

采用引射裝置

,

增加水

循環(huán)的可靠性

,

回水引向后管板

,

防止后管板過(guò)冷沸騰

,

造

成裂紋。

二、水管鍋爐

,(

一

)

單鍋筒水管鍋爐單鍋筒水管鍋爐主要有兩種結(jié)構(gòu)

,

一種是單鍋筒縱置式

水管鍋爐

,

另一種是單鍋筒橫置式水管鍋爐

,

而后一種結(jié)構(gòu)往往鍋爐容量都比較大。1.

單鍋筒縱置式水管鍋爐單鍋筒縱置式水管鍋爐

,

常用型號(hào)如

DZW(

單、縱、

往

)

型

,

工作壓力為

1.3MPa,

蒸發(fā)量為

4t/h,

快裝出廠的

鍋爐。燃燒設(shè)備為水平往復(fù)爐排。這種鍋爐的結(jié)構(gòu)如圖

2-9

所示。只有一個(gè)鍋筒

,

縱向布置

于鍋爐頂部的中央

,

兩組對(duì)流管束布置在爐膛的左、右兩側(cè)

,

構(gòu)成了

＇

人

＇

字形。兩側(cè)對(duì)流管束和水冷壁管的上端與鍋筒連接

,

下端分別與兩側(cè)下集箱連接

,

從而省掉了水冷壁的下

降管。煙氣流程有兩種情況。一種是如圖

2-9(a)

煙氣從爐膛

后部燃盡室左側(cè)的出口窗

,

折人左側(cè)對(duì)流管束區(qū)

,

由后向前

流動(dòng)

,

橫向沖刷對(duì)流管束

,

在左側(cè)的前端

,

煙氣向上經(jīng)過(guò)鍋

筒前端的轉(zhuǎn)向煙道

,

流人右側(cè)對(duì)流管束區(qū)

,

再由前向后流動(dòng)

,最后從右側(cè)后部離開(kāi)鍋爐本體

,

進(jìn)入尾部煙道

,

經(jīng)省煤器和

空氣預(yù)熱器

,

再經(jīng)除塵器由引風(fēng)機(jī)送人煙囪排出。另一種是如圖

2-9(b)

煙氣離開(kāi)爐膛后部的燃盡室

,

隨即分成左、右

兩路

,

分別進(jìn)入兩側(cè)對(duì)流管束區(qū)

,

由后向前流動(dòng)

,

橫向沖刷

對(duì)流管束

,

然后匯合于鍋爐前部的上煙箱

,

再由上向下流·經(jīng)

省煤器和空氣預(yù)熱器

,-

最后經(jīng)除塵器和引風(fēng)機(jī)由煙囪排出。水循環(huán)回路比較簡(jiǎn)單

,

水從

t

鍋筒流入兩側(cè)的對(duì)流管束

,

下

降至下集箱

,

再經(jīng)爐膛水冷壁管和一部分受熱強(qiáng)的對(duì)流管束

上升

,

回到鍋筒內(nèi)。這種鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是

,

在對(duì)流管束中沒(méi)有隔墻

,

煙氣是一

次流過(guò)的

,

使鍋爐結(jié)構(gòu)很緊湊。采用單鍋筒后

,

減少了鋼耗量和制造工作量。缺點(diǎn)是

,

水容量小

,

運(yùn)行時(shí)汽壓波動(dòng)較大

,管理較困難。2.

單鍋筒橫置式水管鍋爐

單鍋筒橫向布置的水管鍋爐多采用┌┐

形布置

,

自然循環(huán)

,

燃燒方式多為鏈條爐排

,

或?yàn)檠h(huán)流化床。鍋爐壓力一般為

1.o~2.5MPa,

鍋爐出力一般為

19~35t/h

。圖

2-10

示出了

一臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐。沿爐膛上升

,

在爐膛上部的稀相區(qū)與四周的水冷壁進(jìn)行換熱

,然后通過(guò)爐膛出口和對(duì)流過(guò)熱器進(jìn)入分離器。一部分飛灰被

分離下來(lái)

,

通過(guò)落灰管和回灰閥送人爐膛的密相區(qū)再一次燃

燒。燃燒形成的灰渣通過(guò)冷渣管和冷渣器排出爐外。冷渣器

的作用是將

800~900

。

C

的熱渣冷卻到較低的溫度

,

回收熱量

加以利用。這種燃燒方式不僅可以燃燒劣質(zhì)燃料

,

如上述鍋爐就是

燃用研石或石煤的。而且可以在給料時(shí)加入脫硫劑

(

如石灰

石

)

有效地除掉煙氣中的

S02

氣體。同時(shí)

,

由于爐內(nèi)燃燒溫

度較低

,

可以減少氮氧化物的生成

,

這對(duì)保護(hù)環(huán)境很有好處。這種鍋爐由于爐內(nèi)飛灰量大

,

爐膛下部的密相區(qū)磨損比

較嚴(yán)重

,

對(duì)流受熱面的磨損也比較嚴(yán)重

,

在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中都

應(yīng)注意防磨。另外鍋爐的排塵濃度比較大

,

應(yīng)選擇性能比較

好的除塵器。

(

二

)雙鍋筒水管鍋爐

雙鍋筒水管鍋爐也分為雙鍋筒縱置式和雙鍋筒橫置式兩種布置形式。

1.

雙鍋筒橫置式水管鍋爐

這種鍋爐容量較小的型號(hào)有

SHW(

雙·橫·往

)

型、SHH(

雙·橫·活

)

型等

,

工作壓力為

1.3MPa,

蒸發(fā)量為

2t/h

或

4t/h,

如圖

2-11

所示。鍋爐結(jié)構(gòu)主要由上下兩個(gè)橫置的鍋筒

1

和

4,

對(duì)流管束

2和水冷壁管

11

等部分組成。上鍋筒較下鍋筒略靠爐前

,

兩個(gè)

鍋筒中心線的連線與水平線成

80

。交角。水冷壁管從上鍋筒

前部接出

,

往下傾斜與水平線成

15

。交角

,

沿前墻直下至爐門

上部

,

再穿過(guò)前墻與爐墻外橫集箱焊接相連。對(duì)流管束中設(shè)有三道隔煙墻。第一道隔煙墻砌在爐膛后部的第一排管束右側(cè)

,

約占整個(gè)爐膛內(nèi)寬的三分之二。第一排管束顯露在隔煙

墻外

,

吸收爐膛輻射熱σ第二道隔煙墻與第一道隔煙墻垂直

相交。第三道隔煙墻一般為鐵板

,

與鍋爐后墻相連。煙氣由

爐膛左側(cè)進(jìn)入對(duì)流區(qū)后

,

順著三個(gè)煙道呈

＇Z＇

形流動(dòng)

,

橫向

沖刷管束

,

最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)由煙囪排出。

水循環(huán)有兩分系統(tǒng)。一個(gè)是本體水循環(huán)系統(tǒng)

,

給水進(jìn)入上鍋筒后

,

由第三煙道的管束下降到下鍋筒

,

將水中污垢沉

積于下鍋筒

,

水再由第一和第二煙道的管束上升到上鍋筒

,

從

而不斷循環(huán)

;

另一個(gè)是水冷壁水循環(huán)系統(tǒng)

,

水由上鍋筒兩端

的下降管流到爐前橫集箱

,

經(jīng)水冷壁管返回到上鍋筒

,

產(chǎn)生

的蒸汽進(jìn)入蒸汽空間

,

分離出的水再參加循環(huán)。

這種鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是

,

結(jié)構(gòu)緊湊

,

制造容易

;

每排管束都彎成一定的弧度

,

富于彈性

;

有足夠的爐膛容積

,

適于燃燒多樣煤種。缺點(diǎn)是

,

清理水垢困難

,

對(duì)水質(zhì)要求嚴(yán)格

;

老式

鍋爐多數(shù)是手工操作

,

勞動(dòng)強(qiáng)度大

;

沒(méi)有尾部受熱面

,

煙氣流程較短

,

排煙溫度較高。

圖

2-12

是

SHL20-13

型鍋爐結(jié)構(gòu)。鍋爐本體主要由上、下鍋筒、對(duì)流管束和水冷壁管及集箱等受壓元件組成

;

尾部

有鑄鐵省煤器和管式空氣預(yù)熱器。上、下鍋筒橫置在同一垂

直面上

,

上鍋簡(jiǎn)直徑較下鍋筒稍大。兩個(gè)鍋筒之間有三組對(duì)

流管束

,

前組管束只有一排管子

,

位于爐膛煙氣出口附近

;

后

兩組管束中間有二道隔煙墻。煙氣由爐膛后上方進(jìn)入對(duì)流區(qū)

,

先向下縱向沖刷第一組管束

,

再向后轉(zhuǎn)

180

。

,

呈

Z

形曲折向

上沖刷第二、三組管束

,

然后從第三組管束的上部向下折入

尾部受熱面

,

最后經(jīng)煙氣出口進(jìn)入除塵器

,

由引風(fēng)機(jī)通過(guò)煙

囪排至大氣。

爐膛在鍋爐的前部

,

四周布滿水冷壁管。前、后墻水冷

壁管的上端直接接入上鍋筒

,

下端分別連在前、后集箱上。兩

側(cè)水冷壁管又分成前中后三組

,

前、中組的下端接入兩側(cè)的

防焦箱

,

上端接入兩側(cè)各兩個(gè)單獨(dú)的上集箱

,

并通過(guò)導(dǎo)汽管

與上鍋筒連通

;

后組的下端分別接入側(cè)下集箱

(

位于側(cè)墻的

中下部

),

上端也接人后上集箱

,

并通過(guò)導(dǎo)汽管與上鍋筒連通。

所有的下集箱和防焦箱

,

均由

R

鍋筒引出的下降管供水。這種鍋爐的設(shè)計(jì)煤種是無(wú)煙煤

,

因此在爐膛內(nèi)采用了低

而長(zhǎng)的后拱和較高的前拱

,

并使前、后拱在爐膛內(nèi)形成一個(gè)

狹窄的喉部

,

促使空氣和煤屑充分混合

,

以利燃燒。圖

2-13

是一種雙鍋筒橫置式室燃水管鍋爐

,

其型號(hào)為

SHS20-13

。圖中示出了這種鍋爐的結(jié)構(gòu)。上、下鍋筒橫置在

同一垂直面上

,

上鍋筒的直徑較下鍋筒稍大

,

全部重量通過(guò)

對(duì)流管束由下鍋筒支撐

,

下鍋筒用鋼架支撐。鍋爐前部是爐

膛

,

有兩個(gè)煤粉燃燒器對(duì)稱地布置在側(cè)墻下部。爐膛四壁布滿水冷壁管

,

由下鍋筒接出的下降管供水

,

構(gòu)成獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)

;

水冷壁管在爐膛后墻上部煙氣出口處排列較稀

,

形

成防渣排管

,

有利于防止結(jié)大塊焦渣。集箱布置在爐墻外部

,既安全可靠

,

又便于檢查和清洗。對(duì)流管束分成三組

l,

第一組只有一排

,

緊靠防資排管

,

在

第二、三組中間設(shè)有主道隔煙墻。在對(duì)流管束下面設(shè)有落灰

斗

,

利用煙氣轉(zhuǎn)彎使飛版分離下來(lái)

,

減少鍋爐原始排塵。在

鍋爐尾部設(shè)有省煤器利擎氣預(yù)熱器。煙氣流通路線如下

i

高溫?zé)煔庥蔂t膛中部上升

,

經(jīng)過(guò)防

渣排管進(jìn)入第一組對(duì)流礦管束

,

向下流動(dòng)

,

再向后轉(zhuǎn)彎

180

。

,

在

第二、三組對(duì)流管束的隔煙墻中曲折回轉(zhuǎn)向上

,

對(duì)這兩組管

束進(jìn)行縱向和橫向沖刷

,

然后從第三組管束的上部流經(jīng)尾部

受熱面后離開(kāi)鍋爐本體

,

進(jìn)入除塵器

,

由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排

出。

這種鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是

,

結(jié)構(gòu)緊湊

,

金屬消耗量低

;

彈性好

,受熱后能自由膨脹

;

水循環(huán)可靠

,

熱效率較高。缺點(diǎn)是

,

爐

頂為輕型爐墻

,

容易裂縫

,

當(dāng)發(fā)生煤粉爆燃時(shí)

,

爐頂很可能

被毀掉

;

輻射受熱面多

,

對(duì)水質(zhì)要求高

,

不但要除硬度

,

還

要除氧、除油

,

防積垢和腐蝕

;

爐膛冷灰斗處容易結(jié)渣

,

對(duì)

流管束部分容易積灰

;

對(duì)司爐人員的技術(shù)水平要求高。2.

雙鍋筒縱置式水管鍋爐雙鍋筒縱置式水管鍋爐

,

目前用的有較多種爐型。其中圖

2-14

是目前應(yīng)用較

為廣泛的一種爐型。其

型號(hào)為

SZW(

雙、縱、

往

),

其工作壓力一般為1.3MPa,

蒸發(fā)量為

2t/h

或

4t/h

。這種鍋爐的結(jié)構(gòu)

,

主

要由上鍋筒

1

、下鍋筒

3

、

水冷壁管

7

、對(duì)流管束

8和集箱等受壓元件組成。

尾部裝有鑄鐵省煤器

6

。

上鍋筒較下鍋筒直徑大、

筒身長(zhǎng)

,

兩個(gè)鍋筒平行縱

置在同一垂直面上。鍋筒

之間用兩組對(duì)流管束相連

接

,

在管束左前部和中后

部設(shè)有兩道縱向煙氣隔

墻。爐膛位于鍋爐的左側(cè)

,

并與對(duì)流煙道互相平行

,

從而構(gòu)成了

D

形。煤依靠自重由煤斗落到往復(fù)爐排上

,

進(jìn)入爐膛燃燒。煙

氣由爐膛后部右側(cè)進(jìn)入對(duì)流煙道

,

先由后向前沖刷第一組管

束

,

再向右轉(zhuǎn)

180

。彎折入第二組管束

,

由前向后流動(dòng)

,

從管

束末端直接進(jìn)入尾部受熱面

,

通過(guò)煙囪排至大氣。水循環(huán)系

統(tǒng)有兩條

:

一條是輻射受熱面部分。爐膛內(nèi)兩側(cè)各有一排水

冷壁管

,

其上端直接與上鍋筒連通

,

下端通過(guò)下集箱由下鍋

筒可靠地供水

,

從而構(gòu)成獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)。另一條是對(duì)流

受熱面部分。兩組對(duì)流管束中

,

第一組管束

(

上升管

)

受高溫?zé)煔饧訜?/p>

,

水或汽水混合物密度小

,

向上流動(dòng)

;

第二組管

束吸收熱量較少

,

水的溫度低

,

密度大

,

向下流動(dòng)

,

從而在

上、下鍋筒之間構(gòu)成了水循環(huán)系統(tǒng)。這種鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是

,

可以用改變上、下鍋筒之間的距離

,以及改變對(duì)流管束的排數(shù)、管距等方法

,

使煙氣流速保持在

需要的范圍內(nèi)

;

煙道隔墻順著鍋筒中心線設(shè)置

,

有利于清除

管束下部的積灰

;

為了配合爐膛的深度

,

爐排比較長(zhǎng)

,

有利于充分燃燒

,

減少

-k

灰含碳量。缺點(diǎn)是通常爐膛沒(méi)有前后水

冷壁

,

不便于布置爐拱。另一種形式的雙縱水管鍋爐蒸發(fā)量多為

6.5t/h

或

16

t/h,

有長(zhǎng)上鍋筒

(

圖

2-15)

和短上鍋筒

(

圖

2-16)

兩種

結(jié)構(gòu)。鍋爐主體主要由上、下兩個(gè)縱置的鍋筒、對(duì)流管束、水冷壁管和集箱等受壓元件組成

,

尾部有省煤器和空氣預(yù)熱器。

圖

2-15

所示的下鍋筒比上鍋筒長(zhǎng)度約短一半

,

位于鍋爐整體

后半段的下部。上鍋筒的前半段伸到爐膛頂部。兩鍋筒間由

彎水管相連

,

彎水管中被兩堵橫向隔煙墻隔成三個(gè)煙氣通道。

爐膛的前、后、左、右四面都布置有水冷壁。水冷壁管的上

端與上鍋筒脹接

,

下端與下集箱焊接

;

下集箱后端伸至鍋筒的底部

,

由供水下降管與下鍋筒相連。圖

2-16

所示的上鍋筒

較短

,

僅比下鍋筒長(zhǎng)一些

,

是圖

2-15

的改進(jìn)爐型。它取消了前墻水冷壁

,

增加了兩個(gè)側(cè)上集箱

,

與爐膛兩側(cè)水冷壁管的

上端焊接

,

每個(gè)側(cè)上集箱又有導(dǎo)汽管與上鍋筒連通

;

增加了

燃盡室兩側(cè)水冷壁管

;

下鍋筒的位置距操作地面

3m

高

,

提高

了整個(gè)爐體與爐膛的標(biāo)高。燃燒設(shè)備大多采用風(fēng)力機(jī)械拋煤機(jī)加手搖活動(dòng)爐排

,

也

有采用鏈條爐排或振動(dòng)爐排的。燃燒時(shí)

,

煙氣從爐膛右上側(cè)

流人對(duì)流管束區(qū)

,

順著兩道擋煙墻呈水平

＇Z＇

形路線由前向

后彎曲回行

,

橫向沖刷管束

,

再由爐墻左側(cè)下方進(jìn)入尾部受熱面

,

最后經(jīng)過(guò)除塵器

,

由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排到大氣。水循

環(huán)系統(tǒng)有五六條

,

可概括為兩大部分。一是對(duì)流受熱面部分

:

給水進(jìn)入上鍋筒后

,

經(jīng)后部的對(duì)流管束降至下鍋筒

,

在下鍋

筒沉積污垢后

,

由前部的對(duì)流管束上升至上鍋筒

,

構(gòu)成一條

水循環(huán)系統(tǒng)。二是輻射受熱面部分

:

長(zhǎng)上鍋筒鍋爐的前、后、

左、右四面水冷壁管

,

各自構(gòu)成獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)共為四條

;

短上鍋筒鍋爐

,

雖元前水冷壁管

,

但增加了燃盡室左右兩側(cè)水冷壁管

,

因此一共構(gòu)成了五條獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)。

這種鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是

,

結(jié)構(gòu)緊湊

,

外形尺寸較小

;

煙氣橫向沖刷管束

,

傳熱效果較好。缺點(diǎn)是

,

由于采用拋煤機(jī)給煤

,

屬于半懸浮燃燒

,

煙塵大

,

飛灰含碳量較高

;

對(duì)水質(zhì)要求高

,

給水必須經(jīng)過(guò)軟化處理

;

特別是長(zhǎng)上鍋筒鍋爐

,

如缺水或水

質(zhì)不良

,

容易使鍋筒變形、鼓包。

(

三

)

角管鍋爐

近年來(lái)

,

我國(guó)工業(yè)鍋爐行業(yè)引進(jìn)了丹麥沃倫公司制造的角管式鍋爐產(chǎn)品

,

這引起了國(guó)內(nèi)水循環(huán)專家對(duì)這種鍋爐的興

趣和極大的關(guān)注。

角管式鍋爐是四角上布置有不受熱的下降管且有自支撐作用

,

鍋筒一般布置成單鍋筒型的一種水管鍋爐的名稱。

gf1.

角管式鍋爐的基本原理

角管式鍋爐的基本原理是用一個(gè)管路系統(tǒng)作為鍋爐的框架

(

或稱為骨架

)

。這個(gè)框架同時(shí)作為下降管、下分配集箱和

上集箱

,

并完成一定程度的汽水分離。一般情況下

,

該框架

同時(shí)是整臺(tái)鍋爐的支撐框架

,

所有的鍋爐負(fù)荷均由其承受。圖

2-17

所示為一種典型角管式鍋爐的管路系統(tǒng)。在鍋爐

的前后有四根大直徑下降管

,

前兩根同時(shí)支撐鍋筒

(

當(dāng)鍋筒

置于后面時(shí)則在后下降管上

)

。下降管下部與所有受熱面的下

集箱連接。汽水混和物從受熱面進(jìn)入上集箱

,

并在上集箱里

發(fā)生汽水預(yù)分離。蒸汽經(jīng)汽管進(jìn)入鍋筒上部的汽空間

(

見(jiàn)圖

2-18),

而一部分分離出來(lái)的水經(jīng)鍋筒和前下降管進(jìn)行循環(huán)

;

另一部分水則經(jīng)后下降管直接供給那些遠(yuǎn)離鍋筒的蒸發(fā)受熱

面。一般經(jīng)過(guò)鍋筒的水僅占整個(gè)循環(huán)量的

40%~60%

。由于

上集箱

(

水平集箱

)

均在鍋筒的高水位處接入

,

則蒸汽沒(méi)有

通過(guò)水空間而直接進(jìn)入鍋筒。從而避免了泡沫的產(chǎn)生

,

再加上進(jìn)人鍋筒前的蒸汽已進(jìn)行預(yù)分離

,

因此

,

大大提高了蒸汽

的品質(zhì)。另外

,

從圖

2-17

可看出

,

在節(jié)點(diǎn)

I

處

,

汽水混合物在縱、

橫集箱

m

、

n

中發(fā)生預(yù)分離

,

通汽管

K

具有足夠的直徑來(lái)保

證汽的排放

,

故在節(jié)點(diǎn)

I

處的靜壓頭僅比鍋筒略高一點(diǎn)

,

集箱m

、

n

中的流體可容易地流向節(jié)點(diǎn)

,

并大部分能容易地分離

,

汽流向鍋筒

,

水直接返回下集箱。

2.

角管式鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

角管式鍋爐結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)在于一個(gè)起雙重作用的管架系統(tǒng)

,

它把集箱、下降管等水循環(huán)系統(tǒng)和支撐框架集于一身。歸

納起來(lái)的主要特點(diǎn)有

:(1)

鍋爐采用自支撐式結(jié)構(gòu)

,

即鍋筒通過(guò)位于兩端下部

的大直徑下降管在下部支撐

,

無(wú)單獨(dú)構(gòu)架支撐或懸吊

,

也稱

為無(wú)構(gòu)架鍋爐。(2)

采用膜式水冷壁、爐膛為水冷壁整體焊成的一個(gè)箱

體

,

可減少漏風(fēng)

,

不用笨重的耐火和保溫磚墻。(3)

下降管與下集箱連接的供水管

,

以及上集箱與鍋筒

連接的汽水引出管

,

不采用很大的彎曲半徑

,

而用鍛制的小

R(

半徑

)

彎頭與管子焊接而成

,

使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊

,

外形布置簡(jiǎn)單

,

這也可能是

＇

角管式

＇

名詞的由來(lái)。(4)

尾部受熱面多為屏式受熱面結(jié)構(gòu)。

三、熱水鍋爐1.

熱水鍋爐的特點(diǎn)熱水鍋爐進(jìn)口和出口流動(dòng)的都是水

,

大多數(shù)是通過(guò)水泵

的壓力進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)

,

也有些在鍋爐本體內(nèi)靠水溫不同所造

成的密度差進(jìn)行自然循環(huán)。熱水鍋爐與蒸汽鍋爐相比

,

具有

以下特點(diǎn)

:

(1)

強(qiáng)制循環(huán)的熱水鍋爐不需要大直徑的鍋筒

,

其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

,

制造容易

,

成本降低。

(2)

水在鍋爐中不蒸發(fā)

,

由恒壓裝置保證使用壓力恒定

,也無(wú)需監(jiān)視水位

,

運(yùn)行操作方便。

(3)

結(jié)垢較少

,

對(duì)水質(zhì)要求較低

,

只要控制補(bǔ)給水量及其暫時(shí)硬度

,

就可以減少水垢生成。

(4)

煙氣與水的溫差較大

,

水垢又少

,

傳熱效果好

,

與相同供熱量的蒸汽鍋爐比較

,

節(jié)煤潛力較大。

(5)

與相同供熱量的蒸汽鍋爐比較

,

受熱面積大為減少

,可節(jié)約大量鋼材。(6

〉鍋爐內(nèi)任何部分都不允許產(chǎn)生汽化

,

否則會(huì)破壞水

循環(huán)。因此

,

必須在結(jié)構(gòu)上和運(yùn)行中采取可靠措施

,

確保各

并聯(lián)回路的流量和受熱均衡。(7)

給水如未經(jīng)除氧

,

氧腐蝕問(wèn)題突出

;

尾部受熱面也

容易產(chǎn)生低溫酸性腐蝕。因此

,

運(yùn)行和停爐時(shí)都應(yīng)采取防腐

措施。

(8)

運(yùn)行時(shí)會(huì)從水中析出溶解氣體

,

結(jié)構(gòu)上要考慮氣體排出問(wèn)題。(9)

工作壓力低

,

熱水溫度又不太高

,

比蒸汽鍋爐較為

安全。但水暖系統(tǒng)的蓄熱量比汽暖系統(tǒng)大好幾倍

,

一旦發(fā)生事故

,

其危害也不容忽視。

2.

熱水鍋爐的結(jié)構(gòu)

熱水鍋爐按其工質(zhì)的壓力可以分為承壓熱水鍋爐、常壓熱水鍋爐和負(fù)壓熱水鍋爐。承壓熱水鍋爐中工質(zhì)

(

水

)

是有一定壓力的

,

一般壓力為

0.4~1.3MPa

。常壓熱水鍋爐

的工質(zhì)

.(

水

)

絕對(duì)壓力為

1

個(gè)大氣壓

,

即表壓力為零。負(fù)

壓熱水鍋爐中工質(zhì)壓力小于大氣壓力

,

也稱真空相變熱水鍋爐。

(1)

承壓熱水鍋爐

常用的熱水鍋爐有以下幾種形式。

1)

管式熱水鍋爐。這種鍋爐有管架式和蛇形管式兩種。其優(yōu)點(diǎn)是

,

結(jié)構(gòu)緊湊

,

體積小

,

節(jié)省鋼材

,

加工簡(jiǎn)便

,

造價(jià)

低廉

,

運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)和升溫較快。缺點(diǎn)是水容量小

,

在運(yùn)行中

如遇突然停電

,

爐水容易汽化

,

并可能產(chǎn)生水錘現(xiàn)象。2)

鍋殼式煙水管熱水鍋爐。這種鍋爐實(shí)際是由

＇

快裝水火

管組合蒸汽鍋爐改型而成的

,

當(dāng)前使用較為普遍。其優(yōu)點(diǎn)是

,

水容量較大

,

因此在運(yùn)行中突然停電時(shí)

,

應(yīng)變性能優(yōu)于管式

熱水鍋爐。缺點(diǎn)是

,

筒體剛性較大

,

鍋殼內(nèi)的水循環(huán)又不好

,

造成各部位之間的溫差較大

,

在管板處由于熱應(yīng)力影響

,

容

易產(chǎn)生裂紋和泄漏

;

當(dāng)水質(zhì)不好時(shí)

,

還容易因簡(jiǎn)體下部積垢

而過(guò)熱鼓包

,

在水流停滯區(qū)易出現(xiàn)腐蝕。3)

鍋筒式水管熱水鍋爐。這種鍋爐是由水管蒸汽鍋爐經(jīng)

過(guò)簡(jiǎn)單改裝而成的。它比上述兩種鍋爐的水容量大

,

便于檢

修

,

適合工廠采暖用。4)

自然循環(huán)的熱水鍋爐。這種鍋爐的結(jié)構(gòu)與水管蒸汽鍋

爐基本相同

,

只是適當(dāng)增大了下降管的截面積

,

所以在緊急

停爐時(shí)可以大大緩解汽化和水錘的危險(xiǎn)

,

安全性能好。圖

2-19

是

QXG0.35-0.7-95/70-A

E

型強(qiáng)制循環(huán)雙層妒排熱水鍋爐結(jié)構(gòu)

,

容量為

0.35MW,

燃燒

E

類煙煤。其主要

結(jié)構(gòu)為

:

上集箱為直徑

273mm

的無(wú)縫鋼管

,

與直徑

51mm

的

水冷壁管相連

,

水冷爐排與引出集箱相連

,

然后由三根引出

管與上集箱相連。后部對(duì)流管束為兩組管架

(

俗稱燈籠管

),

由直徑

38mm

的無(wú)縫鋼管組成。水循環(huán)流程如圖

2-20

所示。

回水進(jìn)入對(duì)流管束后部上集箱的左側(cè)

,

在集箱中間有隔

板

,

使回水由一部分管束下行至管束下集箱。循環(huán)水由集箱

左側(cè)轉(zhuǎn)到右側(cè)沿管束上行

,

再由上集箱的右側(cè)引向?qū)α鞴苁那吧霞溆覀?cè)

,

水沿管束下行再由前下集箱轉(zhuǎn)入左側(cè)管束上行返回前上集箱的左側(cè)。由此循環(huán)水通過(guò)連管引到水冷爐

排前集箱。循環(huán)水由此分兩路

,

一路水沿水冷爐排上行至水

冷爐排引出集箱

,

再進(jìn)入上集箱

)

另一路水由水冷爐排前集

箱兩端經(jīng)短管進(jìn)入兩側(cè)水冷壁管下集箱

,

沿兩側(cè)水冷壁管上

升

,

匯集到上集箱集中輸出。

這種鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊

,

金屬耗量低

,

加工制造方便。受熱

面內(nèi)的水速雖未達(dá)到通常推薦的數(shù)值

,

但運(yùn)行中水流比較穩(wěn)

定

,

沒(méi)有發(fā)生汽化和水擊現(xiàn)象。如因突然停電等原因緊急停爐時(shí)

,

水不能形成自然循環(huán)

,

因而防止汽化能力差。當(dāng)前發(fā)展快、使用多的是圖

2-8

的熱水鍋爐形式。(2)

常壓熱水鍋爐

常壓熱水鍋爐是指鍋爐本體上有與大氣相通的開(kāi)孔

,

在

任何情況下

,

鍋爐頂部的表壓力為零的熱水鍋爐。常壓熱水鍋爐是在承壓熱水鍋爐基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的

,

它

廣泛匯集了承壓鍋爐結(jié)構(gòu)上的各種優(yōu)點(diǎn)

,

并以一種新面貌展

現(xiàn)在人們面前。常壓熱水鍋爐的發(fā)展很快

,

特別是小型常壓

熱水鍋爐的發(fā)展更為迅猛

,

應(yīng)用日漸廣泛。小型常壓熱水鍋

爐按鍋筒布置方式可分為立式和臥式兩種

,

而立式或臥式又

有多種結(jié)構(gòu)。常壓熱水鍋爐基本結(jié)構(gòu)與承壓熱水鍋爐、蒸汽

鍋爐基本一致。1)

立式常壓熱水鍋爐。鍋爐主要部件通常有

:

鍋殼、爐

膽、下腳圈、煙管

(

或水管

)

、封頭等

,

與一般立式鍋爐結(jié)構(gòu)

相似。由于鍋爐不承壓

,

所以鍋爐各部件的連接均采用角焊

結(jié)構(gòu)

,

下腳采用的是

H

形結(jié)構(gòu)

,

鍋殼與爐膽壁厚都可以比較

薄

,

一般

6~8mm

。有些鍋、爐的鍋內(nèi)裝有換熱盤管

,

也有的在

煙管內(nèi)裝設(shè)擾流片。該型鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

,

制造方便

,

體積小

,

外形美觀

,

自動(dòng)化程度高

,

造價(jià)較低

,

所以在小型常壓熱水

鍋爐結(jié)構(gòu)上采用較多。

2)

臥式常壓熱水鍋爐。臥式小型常壓熱水鍋爐

,

其結(jié)構(gòu)

形式也類似于本章介紹的臥式承壓鍋爐結(jié)構(gòu)。也有不少采用

的是快裝鍋爐結(jié)構(gòu)。與承壓鍋爐相比

,

所不同的是鍋爐有規(guī)

定水位

,

結(jié)構(gòu)全部采用角焊連接

,

鍋爐壁厚一般為

6~8mm,

鍋爐上開(kāi)有大氣孔

,

鍋爐供水管設(shè)在水位線以下。由于常壓

熱水鍋爐具有不承壓、安全性好、價(jià)格低廉、適應(yīng)性強(qiáng)、安

裝位置寬松、管理方便、使用操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)

,

在小型鍋爐

上得到廣泛應(yīng)用。(3)

負(fù)壓熱水鍋爐

負(fù)壓熱水鍋爐又稱真空相變熱水鍋爐

(

簡(jiǎn)稱真空鍋爐

)

。

負(fù)壓熱水鍋爐是指鍋內(nèi)壓力始終低于大氣壓力的鍋爐。

圖

2-21

是負(fù)壓熱水鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖。鍋爐由上、下兩部分組成。下半部與普通鍋爐一樣

,

由

鍋殼、爐膽、煙管及管板等組成

,

鍋內(nèi)裝有熱媒介質(zhì)。上半

部是一個(gè)圓柱形鍋筒

,

內(nèi)部裝設(shè)換熱器。上、下兩部分用連

通管連接。鍋爐制造時(shí)

,

將鍋內(nèi)抽真空

,

使鍋爐整體處在負(fù)壓狀態(tài)下。

鍋內(nèi)熱媒介質(zhì)采用的是完全脫氧、軟化的純凈水

,

鍋

爐不腐蝕、不結(jié)垢。在鍋爐運(yùn)行的全過(guò)程中

,

水不進(jìn)、不出

,

只在封閉的鍋爐內(nèi)發(fā)生相的變化

,

與換熱器進(jìn)行熱量交

換。鍋內(nèi)換熱器布置成各自獨(dú)立的兩組

,

一組供采暖

,

一組

供熱水。較小容量的鍋爐一般只布置一組。負(fù)壓熱水鍋爐的基本原理是

,

鍋爐制造時(shí)使鍋內(nèi)處于負(fù)

壓

(

真空

)

。鍋爐啟動(dòng)后

,

燃燒產(chǎn)生的大量熱量傳給鍋內(nèi)的熱

媒介質(zhì)

,

熱媒在真空狀態(tài)下蒸發(fā)變成蒸汽

,

這些蒸汽與換熱

器內(nèi)的水進(jìn)行熱量交換

,

提高換熱器內(nèi)水的溫度。蒸汽放熱

后變成凝結(jié)水返回

,

依此往復(fù)進(jìn)行。熱媒介質(zhì)在鍋爐運(yùn)行時(shí)

,始終發(fā)生相的變化

,

即由液相變成氣相

,

再由氣相變成液相。

由于鍋內(nèi)壓力

.為負(fù)壓

,

鍋內(nèi)飽和溫度相應(yīng)降低

,

如

:

鍋內(nèi)絕

對(duì)壓力為

0.07MPa

時(shí)

,

其飽和溫度為

88

。

C,

即鍋內(nèi)熱媒介質(zhì)

溫度為

88

。

C

時(shí)就達(dá)到飽和狀態(tài)。鍋內(nèi)真空度在設(shè)計(jì)與運(yùn)行時(shí)控制在一定范圍之內(nèi)

,

一般

真空度為

0.02~0.098MPa

。運(yùn)行時(shí)通過(guò)真空開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)真空

度的控制。鍋爐的主要特點(diǎn)是

:

鍋爐承受負(fù)壓且壓力很低

,

安全性

好

,

啟動(dòng)快

,

一般

3~5min

就能供應(yīng)熱

,

運(yùn)行效率高

,

節(jié)省

能源

,

鍋爐不腐蝕、不結(jié)垢

,

壽命長(zhǎng)等。但供水溫度受到限

制。四、其他鍋爐1.

貫流鍋爐貫流鍋爐是近幾年由國(guó)外引進(jìn)

(

也有國(guó)產(chǎn)的

)

的一種立

式多管式直流鍋爐。規(guī)格型號(hào)有許多種

,

最小的為

0.1t/h(0.07MW)。圖

2-22

為某

J

廠生產(chǎn)的一種貫流鍋爐的結(jié)構(gòu)示

意圖。

該鍋爐主要受壓部件有

:

上集箱、下集箱和直水管。上、

下集箱呈圓形、矩形截面。直水管通常有里外兩層

,

沿集箱圓弧線環(huán)形布置。管子與管子緊貼在一起。為了增加開(kāi)孔孔

橋減弱系數(shù)可制造時(shí)用縮管機(jī)將直水管兩端管徑縮小

,

然后

再與上、下集箱相連。一般小容量鍋爐的直水管采用光管

,

大

容量的鍋爐則在水管上焊有鱔片

,

以提高傳熱效率。貫流鍋

爐一般為蒸汽鍋爐

,

也有熱水鍋爐

,

為全焊接結(jié)構(gòu)。貫流鍋爐一般為燃油爐

,

其燃燒器布置在鍋爐頂部

,

由

燃燒器噴出的火焰和高溫?zé)煔庠谥彼芙M成的環(huán)形燃燒室內(nèi)直接沖刷直水管

,

然后經(jīng)前部留出的通道

,

分別從左側(cè)和右

側(cè)環(huán)繞直水管向后部流動(dòng)

,

最后經(jīng)后部出口流向煙囪

(

見(jiàn)圖

2-23)

。貫流鍋爐的主要特點(diǎn)是

:

體積小

,

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

,

水容量小

,

升壓快

,

安全性好

,

安裝方便

,

噪聲低

,

效率高

,

采用微機(jī)

控制

,

自動(dòng)化程度高

,

對(duì)水質(zhì)要求較高。

2.

鑄鐵鍋爐

鑄鐵鍋爐在我們國(guó)家具有悠久歷史。鑄鐵鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的耐腐蝕性

,

壽命長(zhǎng)

,

鍋爐由許多鍋片組成

,

搬運(yùn)、安裝方便等。目前小型鍋爐有不少采用鑄鐵制造

,

其中有國(guó)外進(jìn)口的

,

例如美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)等

,

也

有國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的。圖

2-24

是德國(guó)布德魯斯燃油鑄鐵鍋爐的示意圖。

該鍋爐的主要受壓部件是鑄鐵鍋片

,

如圖

2-25

所示。鍋

片采用特種鑄鐵材料制成

,

用螺栓拉桿將鍋片連接在一起

,

加

上煙箱就組成了一臺(tái)鍋爐。通過(guò)鍋片數(shù)量的增減

,

就可以實(shí)

現(xiàn)鍋爐容量的變化。鍋片連接后

,

中間圓孔就組成了一個(gè)燃

燒室

(

類似于爐膽

)

。鍋片上煙氣流動(dòng)處

,

均做成肋片式結(jié)構(gòu)

,

以增加傳熱面積

,

充分提高鍋爐傳熱效率。鍋爐煙氣采用三回程設(shè)計(jì)

,

第二、第三回程采用對(duì)稱布置

,

可最大限度地減

少鍋爐

(

鍋片

)

熱應(yīng)力

,

延長(zhǎng)鍋爐使用壽命。一般情況下

,

鍋

爐壽命可達(dá)

40

年甚至更長(zhǎng)。鍋爐煙氣流程為

:

燃燒器由爐前將油

(

或氣

)

噴人燃燒室

(

爐膽

)

進(jìn)行燃燒

,

火焰和高溫?zé)煔鈴娜紵仪安苛飨蚝?/p>

部形成第一回程

;

高溫?zé)煔庠诤鬅熓覂?nèi)折返

,

進(jìn)入對(duì)稱布置

的第二回程內(nèi)

(

分別從上、下四個(gè)煙氣流道進(jìn)λ

),

自后部流

向鍋爐前部形成第二回程

;

煙氣在前煙箱內(nèi)折返

,

從鍋片兩

側(cè)煙氣流道流向鍋爐后部煙氣出口形成第三回程

(

見(jiàn)圖

2-

26)

。該鍋爐的主要特點(diǎn)是

:

采用特種鑄鐵材料制作

,

具有良

好的耐腐蝕性

,

壽命長(zhǎng)

;

鍋爐搬運(yùn)、安裝方便

,

特別是對(duì)狹

窄的位置更顯優(yōu)越

;

鍋爐體積小、結(jié)構(gòu)緊湊

,

外形美觀。鍋

爐熱效率較高

,

全自動(dòng)控制

,

操作方便等。3.

有機(jī)熱載體鍋爐

有機(jī)熱載體鍋爐被人們開(kāi)始使用至今已有

60

多年的歷

史。由于有機(jī)熱載體爐具有壓力低、溫度高、間接加熱安全

可靠、節(jié)約能源及投資少等優(yōu)點(diǎn)

,

而得到迅速發(fā)展。隨著有

機(jī)熱載體爐的不斷發(fā)展演化

,

目前已形成了一些不同的爐型

和分類方法。(1)

按有機(jī)熱載體工作狀態(tài)分類有

:

氣相爐和液柏.(2)

按熱能來(lái)源分類有

:

燃煤爐、燃油爐、燃?xì)鉅t和電加熱爐等。

(3)

按有機(jī)熱載體循環(huán)方式分類有

:

自然循環(huán)爐和強(qiáng)制循環(huán)爐。強(qiáng)制循環(huán)導(dǎo)熱油爐有注入式和抽吸式兩種。

(4)

按有機(jī)熱載體爐本體結(jié)構(gòu)分類有

:

盤管式、管架式和鍋殼式等。

(5)

按有機(jī)熱載體爐工作壓方分類有

:

低壓爐和常壓爐。

(6)

按有機(jī)熱載體爐整體造型分類有：立式爐、臥式爐及管式導(dǎo)熱油爐。

現(xiàn)就常用的幾種有機(jī)熱載體爐的形式作簡(jiǎn)要介紹。(1)

盤管式有機(jī)熱載體爐

:

盤管式有機(jī)熱載體爐是由國(guó)外引進(jìn)設(shè)備改進(jìn)而形成的一種鍋爐。國(guó)外的盤管式有機(jī)熱載

體爐多數(shù)以油、氣作為燃料

,

而國(guó)內(nèi)的盤管式有機(jī)熱載體爐

多數(shù)以煤作為燃料。結(jié)構(gòu)及煙氣流程為

:

盤管式有機(jī)熱載體爐主要由本體和燃燒室兩大部件組成(

如圖

2-27)

。其中本體由底座、盤管、拱頂、頂蓋、外殼保溫層及輔助測(cè)溫測(cè)壓裝置等部件組成

(

如圖

2-28)

。燃燒室的爐排與以水為介質(zhì)鍋爐的爐排基本相似

,

但有機(jī)熱載體爐燃

燒室內(nèi)因無(wú)水冷壁而爐膛溫度較高

,

所以在設(shè)計(jì)和使用上都

有一定的難度。燃料

(

煤

)

在火床上經(jīng)過(guò)預(yù)熱干燥、揮發(fā)分析出著火、焦

炭燃燒和燃盡等四個(gè)階段而形成灰渣。經(jīng)過(guò)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入本體

,

以輻射傳熱和對(duì)流傳熱的方式與盤管內(nèi)的有

機(jī)熱載體換熱。有機(jī)熱載體系統(tǒng)內(nèi)由循環(huán)油泵實(shí)現(xiàn)閉路強(qiáng)制

循環(huán)

,

在本體內(nèi)獲得熱量的有機(jī)熱載體作為熱源供至用熱設(shè)

備

,

從而使有機(jī)熱載體爐實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)供熱。

(2)

管架式有機(jī)熱載體爐

:

管架式有機(jī)熱載體爐是針對(duì)盤

管式有機(jī)熱載體爐存在的一些不足而改進(jìn)設(shè)計(jì)的新一代管式有

機(jī)熱載體爐。它克服了盤管式有機(jī)熱載體爐難以配套自動(dòng)化燃煤裝置及爐子造型不美觀等問(wèn)題

,

從而使?fàn)t子便于制成快裝式、大

容量

,

提高了爐子的燃燒效率和消煙除塵效果

,

方便了安裝和運(yùn)

輸

,

降低了鍋爐房的高度

,

同時(shí)也保持了盤管式有機(jī)熱載體爐導(dǎo)熱油容量小、鋼材耗量小、造價(jià)低及受熱面管子中導(dǎo)熱油流速較高等優(yōu)點(diǎn)。為此

,

它是目前國(guó)內(nèi)使用較多的一種爐型。結(jié)構(gòu)及煙氣流程為管架式有機(jī)熱載體爐的形狀如同管架式熱水鍋爐。它主要由輻射受熱面、對(duì)流管片、空氣預(yù)熱器、爐墻及燃燒裝置

組成

(

如圖

2-29)

。其中鍋爐本體部分由門形管、頂棚管、集

箱、對(duì)流管片等主要受壓元件組成

(

如圖

2-30)

。燃料

(

煤

)

從煤斗進(jìn)入爐膛

,

隨著爐排自前向后運(yùn)動(dòng)

,

煤

經(jīng)過(guò)預(yù)熱干燥、揮發(fā)分析出著火、焦炭燃燒和燃盡等四個(gè)階

段而形成灰渣。經(jīng)過(guò)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠跔t膛里對(duì)輻射受熱面

(

門形管和頂棚管

)

進(jìn)行輻射傳熱后

,

進(jìn)入對(duì)流受熱面（對(duì)流管片

),

最后經(jīng)空氣預(yù)熱器從煙囪排出。(3