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1、 蒸汽锅炉及常见结构一、蒸汽锅炉的规格和结构形式1锅炉规格 我国蒸汽锅炉的规格参见下表。额定出力额定出口蒸汽压力(表压力)兆帕(MPa)吨时0.4O.71.01.31.62.5(th) 额定出口蒸汽温度()饱和 饱和 饱和 饱和 350 饱和 350 饱和 4000.1 O.2 O.5 l 2 4 6 10 15 20 35 65 注:对 GB 75365 国际中 0.5 兆帕(MPa)和 0.8(表雎力)兆帕(MPa)和 6.5 吨时(t/h) 容量的原有产品仍暂予保留。 2蒸汽锅炉的结构形式分为锅壳式锅炉和水管式锅炉两类。蒸发受热面主要布置在锅壳内的锅炉,叫锅壳式锅炉。水管锅炉也叫锅壳式锅
2、炉。二、锅壳式锅炉锅壳式锅炉有两种:一是立式锅壳锅炉(锅壳的纵向轴线垂直于地面的锅炉 );二是卧式锅壳锅炉(锅壳的纵向轴线平行于地面的锅炉)。前者主要有立式横水管锅炉、立式直水管锅炉、立式弯水管锅炉和立式横水管锅炉四种。后者主要有卧式内燃锅炉和卧式外燃锅炉两种。1立式锅壳锅炉(1)立式横水管锅炉结构 这种锅炉从外表看好似一竖直的圆筒,其构造如图 22,主要由锅壳、封头、炉胆、炉胆顶、横水管和冲天管等受压部件组成。燃烧方式有两种:一种是单层固定炉排,一种是双层固定炉排。锅炉的蒸发量一般小于 0.5 吨时(th),额定工作压力小于0.4 兆帕(MPa) 。 立式横水管锅炉的烟气流程是,燃煤在炉排上
3、燃烧产生的高温烟气,沿炉胆上升,冲刷横水管、炉胆和冲天管,将热量传给锅水,然后从烟囱排出。立式横水管锅炉的水循环路线是,锅内靠近炉胆、炉胆顶、横水管和冲天管的水受热较大,含汽量多,比重小而向上流动;靠近锅壳的水不受热,含汽量少,比重大而向下流动。这样便形成水循环。立式横水管锅炉以下部分容易损坏:冲天管的汽水分界处易腐蚀。炉排面以上部分的炉胆钢板,在内部积有水垢时易产生过热变形。锅壳下部钢板易受潮腐蚀。横水管内如结水垢,易产生过热鼓包。封头与冲天管连接处容易烧坏。预防冲天管汽水分界处腐蚀:可在冲天管内加装一生铁套管预防。生铁套管装入冲天管内的长度应伸至最低水位线以下;生铁套管的外径应比冲天管的内
4、径至少小 25 毫米(mm),以便于安装和抽换。横水管有三种作用:一是增加锅炉的受热面;二是有利于锅内的水循环;三是提高炉胆的承压强度。立式横水管锅炉的优点是:结构简单,操作维护方便;不用砖墙,占地面积小,易于搬运安装;水容量小,升火、停炉快。缺点是:受热面少,蒸发量小;排烟温度高,热效率低;炉膛水冷度大,只适用烧优质煤。(2)立式直水管锅炉结构( 图 23) 这种锅炉有上、下两节锅筒,直水管与上、下锅筒的管板连接组成对流管束,中间装有一根大直径的下降管,对流管束的外面圈有耐火墙,正对炉门的后面装有烟箱。其构造如图 24,主要由上、下锅筒,上、下管板,炉胆,喉管,直水管和下降管等受压部件组成。
5、锅炉的蒸发量一般小于 0.7 吨时(th),额定工作压力小于 0.7 兆帕(MPa)。立式直水管锅炉的烟气流程:煤在炉胆内的炉排上燃烧,高温烟气通过炉胆顶部的喉管进入对流管束作横向冲刷放热,并绕过流管束旋转一周后,进入后部烟箱,然后从烟囱排出。立式直水管锅炉的水循环路线:炉胆和喉管周围的水受热上升,全部直水管的水也受热上升,仅中间的下降管受热少,水流下降。这样便形成水循环。立式直水管锅炉的优点:结构紧凑,水循环较好;上、下管板不易过热烧坏;直水管检修除垢方便,热效率较立式横水管锅炉高。缺点:炉胆的水冷度大,不适用烧劣质煤;下管板易积灰,如不及时清除,既影响传热又腐蚀钢板。 (3)立式弯水管锅炉
6、的结构 主要由锅壳,封头,炉胆,炉胆顶,内、外弯水管,喉管等受压部件组成(图 25)。锅炉的蒸发量和工作压力与立式直水管锅炉相同。立式弯水管锅炉的烟气流程:煤在炉胆内的炉排上燃烧,产生的高温烟气向内弯水管放热后,从喉管进入后烟箱,分左、右两路围绕锅 内外弯水管壳各旋转半周,横向冲刷外弯水管,然后汇集于前烟箱经烟囱排出。 立式弯水管锅炉的水循环路线:靠近炉胆和内、外弯水管里的锅水受热较强,比重小而向上流动;靠近锅壳的锅水受热较弱,比重大而向下流动。这样便形成了水循环。立式弯水管锅炉的优点:锅炉采用弯水管,结构富有弹性;炉胆增加了辐射受热面,可加大蒸发量;水循环较好,升压较快。缺点:炉膛水冷度大,
7、不适于烧劣质煤;内、外弯水管内易被水垢堵塞烧坏;外弯水管之间易积灰;烟箱活动铁门多,易漏风影响燃烧。(4)立式横火管锅炉的结构主要由锅壳、封头,炉胆,前、后管板,喉管和横火管等受压部件组成(图 26)。锅炉的蒸当量一般小于 1 吨时(th),工作压力小于 0.8 兆帕(MPa)。立式横火管锅炉的水循环路线:靠近炉胆和横水管的锅水受热强,比重小而向上流动;靠近锅壳的锅水受热弱,比重大而向下流动。这样便形成了水循环。立式横火管锅炉的烟气流程:煤在炉胆内的炉排上燃烧后,高温烟气从炉胆上部的喉管进入后烟箱,再经过横火管到达前烟箱,由烟囱排出。 立式横火管锅炉的优点:结构紧凑,受热面多;水循环较好,升压
8、较快。缺点:炉膛水冷度大,不利于燃烧;横火管内易积灰;前、后烟箱门易漏风。立式横火管锅炉横火管的作用:横火管对前、后管板有支承加固的作用,能提高管板的承压强度。立式锅壳锅炉炉胆的用途:炉胆的下部可以设置固定炉排,上部空间可作为燃烧室,是锅炉的辐射受热面。立式锅壳锅炉采用 u 形下脚圈的优点:便于锅炉、炉胆电焊对接,焊缝质量好;结构富于弹性,锅炉承压强度高。2卧式锅壳锅炉(1)卧式内燃锅炉的结构 这种锅炉有一个大直径的锅壳,在其中设置炉胆,炉排搁置在炉胆内构成内部燃烧室,炉胆两端分别与前、后管板相连接,烟管布置在前、后管板之问,锅炉外部不需砌砖墙。其结构如图 27,主要由锅壳,炉胆,前、后管板,
9、烟管等受压部件组成。锅炉的蒸发量一般小于 4 吨时(th),工作压力小于 1.3 兆帕(MPa)。 卧式内燃锅炉的烟气流程:煤在炉胆内燃烧产生的高温烟气,从炉胆前部向后流动,在锅炉后部拐弯进人炉胆两侧的烟管;由后向前流动至前部烟箱,再向上拐弯进入炉胆上部的烟管,由前向后流动至烟囱排出。卧式内燃锅炉的水循环路线:靠近炉胆和烟管的水受热较强,比重小而上升,靠近锅壳的水受热较弱,比重大而下降,于是在锅内形成水循环。卧式内燃锅炉的优点:锅炉整体出厂,安装快速简便;炉体不需要砌砖墙,占地面积小;升火时间短,产生蒸汽快。缺点:炉膛水冷度大,不宜烧劣质煤;烟管内易积灰,需经常清扫;锅内烟管之间结水垢,不易清
10、除;烟管管端胀口易渗漏。卧式内燃锅炉容易损坏的部分:锅炉的炉胆前一、二节受高温,如锅内积有水垢或严重缺水时,炉胆易产生过热变形塌陷;烟管受热不均匀或积结水垢时,前、后管板易凸出变形或烟管两端的胀口渗漏,严重时管孔之间会产生裂纹。(2)卧式外燃锅炉 这种锅炉锅壳内的炉胆改为许多烟管,炉排移至锅壳底部,构成外部燃烧室,锅炉外部砌有轻型砖墙。其结构如图 28,主要由锅壳,前、后管板,烟管,水冷壁管,下降管和集箱等受压部件组成。锅炉的蒸发量小于 6 吨时(th),工作压力小于 1.3 兆帕(MPa)。 卧式外燃锅炉的烟气流程:外燃炉膛内的高温烟气,冲刷锅壳底部和两侧水冷壁管后,从锅炉后部进入第一部分烟
11、管,由后向前流动,到达前烟箱后转 180弯进入第二部分烟管,又由前向后流动,最后经引风机和烟囱排入大气。卧式外燃锅炉的水循环路线分为两部分:一部分是锅壳内的水经下降管进入集箱,分配给水冷壁管;水冷壁管受热后,水又向上流动返回锅壳,形成水循环。另一部分是锅壳内的第一部分烟管受热强,周围的水向上流动;第二部分烟管受热弱,周围的水向下流动,形成水循环。卧式外燃锅炉的优点:锅炉整体出厂,运输安装方便;升火时间短,产生蒸汽快;炉膛空间较大,有利于燃烧,热效率较高。缺点:烟管内易积灰,需经常清扫;炉膛内的水冷壁管易过热烧坏,如锅内结垢严重时,锅壳底部易过热鼓包;后管板的烟管胀口易渗漏或管孔之间易产生裂纹。
12、三、水管式锅炉蒸发受热面全部由水管组成,且在锅筒内不布置蒸发受热面的锅炉,叫水管式锅炉。常见的形式有双纵锅筒水管锅炉、双横锅筒水管锅炉和单纵锅筒水管锅炉等。1双纵锅筒水管锅炉按其结构特点可分为 D 形和且 KB 形两种。D 形的结构特点是,炉膛布置在双纵锅筒的一侧,另一侧为对流烟道。且 KB 形的结构特点是,炉膛布置在双纵锅筒的中央,因下锅筒比上锅简短,空出来的空间正好布置炉膛,后部为对流烟道。(1)双纵锅筒(D 形)水管锅炉的结构主要由上、下纵锅筒,对流管束,水冷壁管,下降管和集箱等受压部件组成(图 29)。在上、下纵锅筒之间布置有许多弯水管(对流管束) 构成对流烟道;炉膛布置在对流烟道的一
13、侧,炉膛四周布置有水冷壁管和集箱。整个炉形与 D 形相似。燃烧设备采用链条炉排或往复炉排,尾部烟道有省煤器。锅炉的蒸发量一般小于 6 吨时(th),工作压力小于 1.3 兆帕(MPa)。双纵锅筒(D 形)水管锅炉的烟气流动路线:煤在炉膛内燃烧产生的高温烟气,从炉膛后部一侧的烟气出口进入对流烟道,先经第一对流管束由后向前流动,到达烟道的前端转 180弯进入第二对流管束,再由前向后流动,最后经省煤器,由引风机和烟囱排出。双纵锅筒(D 形)水管锅炉的水循环分为两部分:一部分是上锅筒的水由受热较弱的第二对流管束下降至下锅筒,然后再从受热较强的第一对流管束上升,回到上锅筒而形成循环;另一部分是炉膛四周水
14、冷壁管内的水受热上升至上锅筒,由上、下锅筒分别引出的下降管连接各集箱向水冷壁管供水,形成水循环。双纵锅筒(D 形)水管锅炉的优点:上、下纵锅筒水容量大,对负荷变化的适应性好;对流管束均为弯水管,结构富有弹性;炉膛狭长,适宜于采用机械化炉排,热效率较高。缺点:对流管束之间易积灰,如不及时清除,将使热效率下降;对给水质量要求严格,否则结水垢不易清除。(2)双纵锅筒水管锅炉的结构主要由上、下纵锅筒,对流管束,水冷壁管,集箱和下降管等受压部件组成。其结构如图 210 所示,下锅筒的长度比上锅筒约短一半,空出的空间设置炉膛,在两锅筒之间布置弯水管,炉膛四周布置水冷壁管。燃烧设备采用抛煤机或抛煤机加倒转链
15、条炉排,尾部烟道有省煤器。锅炉蒸发量一般小于 20 吨时(th),工作压力小于 2.5 兆帕(MPa)。双纵锅筒(KB 形)水管锅炉的的烟气流程:高温烟气从炉膛右侧出口进入后部对流烟道,顺着两堵隔烟墙呈 S 形流动,横向冲刷对流管束,然后从炉墙左侧流经省煤器,由引风机和烟囱排出。双纵锅筒(且 KB 形)水管锅炉的水循环分为两部分:一部分是上锅筒的水从后部受热较弱的对流管束下降至下锅筒,再由下锅筒前部受热较强的对流管束上升,回到上锅筒而形成循环;另一部分是炉膛四周水冷壁管的水受热上升至上锅筒,由下锅筒引出的下降管通过各集箱向水冷壁管供水,形成水循环。双纵锅筒(KB 形)水管锅炉的优点:上锅筒较长,水容量大,运行负荷较稳定;对流管束均为弯水管,自由膨胀性能好。缺点:对流管束之间易积灰;对给水质量要求严