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，鍋和爐的一體化設計稱為鍋爐。鍋爐有哪些種類？鍋爐結構是如何進化的？常見鍋爐的結構有哪些特點？

 

 

 

鍋爐結構是如何進化的？

 

 

鍋爐結構型式的進化是沿著兩個方向進行的，發展簡況如下圖所示：

 

 

一個方向是在圓筒形鍋爐基礎上，在圓筒內部增加受熱面，先后出現了單火筒鍋爐（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）之內裝設小圓筒、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。

 

由于燃燒系統和汽水系統被限制在一個鍋殼內，因而這種鍋爐的蒸發量、蒸汽參數都受限制，燃燒效果和傳熱效果差，鍋爐效率很低。從安全角度看，燃燒系統布置在鍋殼內，使鍋殼及內部構件直接受熱，工作條件變差；鍋殼的承載能力被各種開孔嚴重減弱，形狀和結構趨于復雜。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。

 

但鍋殼式鍋爐對負荷變動的適應能力較好，對水質的要求較低，維護檢修較方便，煙風阻力較小，一船采用自然通風。因而在一些小型工業部門、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，在鍋筒之外設置燃燒室和受熱面，形成并發展“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，是鍋爐發展史上的一次飛躍。它在結構上為增大鍋爐蒸發量，提高蒸汽參數提供了可能，因為在鍋筒外邊可以設置足夠大的爐膛，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由管子、集箱和鍋筒組成，其系統遠比鍋殼式鍋爐復雜，但其元件結構卻很筒單。其鍋筒不直接受熱，工作條件較鍋殼鍋爐的筒體優越。直接受熱的管子即使爆炸，其危害性也遠較筒體小。

 

現代的高參數大容量鍋爐全部是水管鍋爐。

 

在60年代中期，我國出現了同時具備水管鍋爐及殼式鍋爐結構特點的水火管鍋爐——臥式快裝鍋爐。多年來，這種鍋爐在我國發展很快，目前成為國內數量最大的一種鍋爐，但其結構性能有待進一步完善。

 

 

鍋殼式鍋爐的結構特點

 

 

 

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，必須燒優質燃料。

 

3．受熱面少，蒸發量低，常裝水管或煙火管以增加受熱面。

 

4．殼體直徑較大，開孔多，形狀不規則，內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。

 

6．對水質要求較低。

 

 

水管鍋爐的結構特點

 

 

 

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、燃燒系統及輔助系統比較復雜，但一個個受壓部件的結構卻比較簡單。

 

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

 

 

水火管鍋爐

 

 

 

水火管鍋爐的結構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構特點。

 

 

常見鍋爐結構詳細介紹

 

 

 

 

 

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）其蒸發量分2噸/時、4噸/時兩種，是結構最簡單、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下部。兩根下降管自上鍋筒兩端部引出，經側墻外側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，整體結構彈性較好；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行了技術改造。

 

 

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，鍋爐的一側為爐膛及水冷壁，另一側為煙道及對流管束等受熱面，整個鍋爐呈“D”型。

 

燃煤D型鍋爐燃燒設備可為鏈條爐排，振動爐排，往復推動爐排等。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，（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區，煙氣沿對流煙道呈U形流動。

 

爐膛四周都布置有水冷壁，各側水冷壁都配有下降管及下集箱，構成封閉的水循環系統。省煤器布置在尾部煙道中。