鍋爐

鍋爐是由鍋和爐組成的，上面的盛水部件為鍋，下面的加熱部分為爐，鍋和爐的一體化設(shè)計稱為鍋爐。鍋爐有哪些種類？鍋爐結(jié)構(gòu)是如何進(jìn)化的？常見鍋爐的結(jié)構(gòu)有哪些特點？

 

 

 

鍋爐結(jié)構(gòu)是如何進(jìn)化的？

 

 

鍋爐結(jié)構(gòu)型式的進(jìn)化是沿著兩個方向進(jìn)行的，發(fā)展簡況如下圖所示：

 

 

一個方向是在圓筒形鍋爐基礎(chǔ)上，在圓筒內(nèi)部增加受熱面，先后出現(xiàn)了單火筒鍋爐（柯尼希鍋爐）、雙火筒鍋爐（蘭開夏鍋爐）及各種煙火管鍋爐。根據(jù)圓筒體放置位置的不同，這類鍋爐有立式和臥式之分。

 

 

火管鍋爐，也稱為鍋殼式鍋爐。其基本特點是在大圓筒（鍋殼）之內(nèi)裝設(shè)小圓筒、管子或其他形狀的殼體，并把大圓筒與小圓筒、管子等之間完全隔絕，形成夾套，夾套之中容水，而小圓筒、管子等充作燃燒室和煙道容納火陷或煙氣。

 

由于燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)被限制在一個鍋殼內(nèi)，因而這種鍋爐的蒸發(fā)量、蒸汽參數(shù)都受限制，燃燒效果和傳熱效果差，鍋爐效率很低。從安全角度看，燃燒系統(tǒng)布置在鍋殼內(nèi)，使鍋殼及內(nèi)部構(gòu)件直接受熱，工作條件變差；鍋殼的承載能力被各種開孔嚴(yán)重減弱，形狀和結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。加上這類鍋爐水容量較大，儲熱較多，一旦破壞釋放能量大，因而，這類鍋爐安全性能較差，事故的破壞性較大。

 

但鍋殼式鍋爐對負(fù)荷變動的適應(yīng)能力較好，對水質(zhì)的要求較低，維護(hù)檢修較方便，煙風(fēng)阻力較小，一船采用自然通風(fēng)。因而在一些小型工業(yè)部門、交通運輸及生活采暖部門中，目前還廣泛使用這種鍋爐。

 

 

另一個方向是在圓筒外部增加受熱面積。即突破鍋殼筒體的限制，在鍋筒之外設(shè)置燃燒室和受熱面，形成并發(fā)展“水管鍋爐”。沿著這個方向，人們先后造出了水筒鍋爐、直水管鍋爐、彎水管鍋爐。目前常見的是雙鍋筒彎水管鍋爐及單鍋筒彎水管鍋爐。

 

水管鍋爐，特別是彎水管鍋爐的出現(xiàn)，是鍋爐發(fā)展史上的一次飛躍。它在結(jié)構(gòu)上為增大鍋爐蒸發(fā)量，提高蒸汽參數(shù)提供了可能，因為在鍋筒外邊可以設(shè)置足夠大的爐膛，布置足夠多的受熱面。而管式受熱成直徑較小，可以承受更高的壓力，彎水管彈性較好，可以承受熱脹冷縮。

 

水管鍋爐的汽水系統(tǒng)由管子、集箱和鍋筒組成，其系統(tǒng)遠(yuǎn)比鍋殼式鍋爐復(fù)雜，但其元件結(jié)構(gòu)卻很筒單。其鍋筒不直接受熱，工作條件較鍋殼鍋爐的筒體優(yōu)越。直接受熱的管子即使爆炸，其危害性也遠(yuǎn)較筒體小。

 

現(xiàn)代的高參數(shù)大容量鍋爐全部是水管鍋爐。

 

在60年代中期，我國出現(xiàn)了同時具備水管鍋爐及殼式鍋爐結(jié)構(gòu)特點的水火管鍋爐——臥式快裝鍋爐。多年來，這種鍋爐在我國發(fā)展很快，目前成為國內(nèi)數(shù)量最大的一種鍋爐，但其結(jié)構(gòu)性能有待進(jìn)一步完善。

 

 

鍋殼式鍋爐的結(jié)構(gòu)特點

 

 

 

1．“鍋”和“爐”都被包在一個殼體——鍋殼中。

 

2．爐膛矮小，水冷程度大（整個金屬爐膛浸泡于水中），燃燒條件差，必須燒優(yōu)質(zhì)燃料。

 

3．受熱面少，蒸發(fā)量低，常裝水管或煙火管以增加受熱面。

 

4．殼體直徑較大，開孔多，形狀不規(guī)則，內(nèi)部受熱部分與不受熱部分連接在一起，溫度不一致,熱膨冷縮程度不同，對安全工作不利。

 

5．系統(tǒng)比較簡單，一般沒有磚砌爐墻及尾部受熱面，便于運輸安裝、運行管理及檢查維護(hù)。

 

6．對水質(zhì)要求較低。

 

 

水管鍋爐的結(jié)構(gòu)特點

 

 

 

1、爐膛置于筒體之外，“爐”不受“鍋”的限制，體積可大可小，可以滿足燃燒及增加蒸發(fā)量的要求。

 

2、以容納水汽的管子置于爐膛、煙道中作主要受熱面，鍋筒一般不受熱。傳熱性能及安全性能都顯著改善。

 

3、水的預(yù)熱、汽化（沸騰）及蒸汽過熱在不同的受熱面中完成。

 

4、汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)比較復(fù)雜，但一個個受壓部件的結(jié)構(gòu)卻比較簡單。

 

5、由于水的預(yù)熱、汽化及蒸汽過都是在管內(nèi)完成的，管子結(jié)垢堵塞難于清除，因而對水質(zhì)要求較高。對運行操作管理的水平也要求較高。

 

 

水火管鍋爐

 

 

 

水火管鍋爐的結(jié)構(gòu)特點界于以上二者之間，或者說它兼有水管鍋爐及鍋殼式鍋爐的基本結(jié)構(gòu)特點。

 

 

常見鍋爐結(jié)構(gòu)詳細(xì)介紹

 

 

 

 

 

雙橫鍋筒彎水管鍋爐（K型鍋爐）

 

 

 

 

這種鍋爐主要由上下鍋筒、水冷壁、集箱、下降管、對流管束等部件組成（圖3-12）其蒸發(fā)量分2噸/時、4噸/時兩種，是結(jié)構(gòu)最簡單、容量最小的水管鍋爐。

 

上下鍋筒橫置于爐膛后部，兩鍋筒中心不在一條豎直線上，上鍋筒略向前傾，兩鍋筒之間脹接有對流管束。

 

對流管束由外徑51毫米的無縫鋼管彎制而成，順排布置，管間設(shè)置折煙墻，使煙氣通過管束時呈“Z”形流動。水冷壁沿爐膛前墻和頂棚布置。水冷壁下部集箱布置于前墻外側(cè)下部。兩根下降管自上鍋筒兩端部引出，經(jīng)側(cè)墻外側(cè)連接到水冷壁下集箱上。水冷壁管上端直接引入上鍋筒。

 

采用固定爐排或手搖活動爐排的層燃燃燒方式。

 

這種鍋爐采用彎水管作水冷壁及對流管束，便于脹縮，整體結(jié)構(gòu)彈性較好；有足夠的爐膛容積，適于燃用多種燃料。但采用工人加煤，勞動強(qiáng)度大；爐膛中布置受熱面少，尾部煙道沒有省煤器，排煙溫度高，效率低；對流管束下部易積灰等。近年來，針對這些問題，不少單位對這種鍋爐進(jìn)行了技術(shù)改造。

 

 

雙縱鍋筒彎水管鍋爐（D型鍋爐）

 

 

 

 

D型布置是近年常見的一種小型水管鍋爐布置方式，它的基本特點是，雙鍋筒中心在同一豎直線上，雙鍋筒軸線與爐膛軸線平行，鍋爐的一側(cè)為爐膛及水冷壁，另一側(cè)為煙道及對流管束等受熱面，整個鍋爐呈“D”型。

 

燃煤D型鍋爐燃燒設(shè)備可為鏈條爐排，振動爐排，往復(fù)推動爐排等。燃油鍋爐也常用D型布置。圖3-13所示為采用振動爐排的D型鍋爐。

 

主要部件有上下鍋筒，對流管束，水冷壁系統(tǒng)，（水冷壁、下降管、集箱），省煤器等，有的鍋爐也有過熱器。

 

上鍋筒直徑稍大于下鍋筒直徑，二鍋筒之間連接對流管束。

 

對流管束由外徑51毫米的無縫鋼管組成，順列布置于對流煙道中，對流煙道沿縱向由耐火墻分為兩半?yún)^(qū)，煙氣沿對流煙道呈U形流動。

 

爐膛四周都布置有水冷壁，各側(cè)水冷壁都配有下降管及下集箱，構(gòu)成封閉的水循環(huán)系統(tǒng)。省煤器布置在尾部煙道中。