供热锅炉的构造

2、工作过程 烟气呈三回程流动。 第一回程 烟气在炉膛和燃尽室内由前向后流动。 第二回程 烟气经炉膛后的烟窗进入右侧对流烟道 （第一对流烟道），由炉后向炉前流动为第二回程。 第三回程 烟气在炉前水平转向左侧对流烟道（第二 对流烟道），由炉前向炉后流动，最后离开锅炉本体。 3、优缺点 结构紧凑；长度方向不受限制，便于布置较长的炉排， 以增强对煤种的适应性；锅炉水容量大，适应负荷变 化的能力强。但只能单面操作，单面进风。此型燃煤 锅炉容量以不大于10t/h为宜。


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（二）工作过程 1、烟气流程 同烟火管锅炉呈三回程流动。。 2、 汽水流程 软化水→水泵→省煤器→锅筒→下降 管→两侧下集箱和后集箱→两侧水冷壁和后棚管→加 热、汽化→回到锅筒→汽水分离→主汽阀→用户。 该型锅炉结构紧凑，安装和运输方便，使用和维修保 养容易。但存在下列问题： 1）锅壳下部位于炉膛上方高温区，会因结垢，使热阻 增加，影响高温烟气向工质的传热，造成锅壳下部变 形、鼓疱，危及安全运行。 2）第一回程烟管进口（平封头）处，由于管板内外温 差大，产生很大的应力，致使后管板产生裂纹，进而 产生水（汽）泄漏。


三、锅炉的水循环
锅炉水循环是指水在锅炉受热面管子中 的流动。 锅炉水循环分为自然循环和强制循环。 强制循环是靠水泵提供的动力使水在锅 炉受热面管子中的流动。 自然循环是靠水的重度差实现的。下面 介绍锅炉自然循环的原理。





蒸汽锅炉水循环示意图 1—蒸汽出口 2—给水管 3—锅筒 4—下降管 5—集箱 6—上升管

第四节 水管锅炉



定义:汽水在管内流动吸热，烟气在管外冲刷放热的锅 炉称之为水管锅炉。 特点 1、水管锅炉没有大直径的锅壳，用富有弹性的弯水管 取代了刚性较大的直烟管，增大了锅炉容量和提高了 参数。 2、采用外燃方式，燃烧室的布置非常灵活，在燃烧室 内可以布置各种燃烧设备，有效地燃用各种燃料。 结论 水管锅炉具有很多的优越性，对于大容量、高参数锅 炉来说，水管锅炉是惟一选择。 水管锅炉的主要特征反映在锅筒的数目和布置方式上， 下面介绍几种典型的水管锅炉结构型式。

4、锅筒的装置

（1）锅筒内部装置 1）汽水分离装置 ①蒸汽带水的危害： 腐蚀管道和设备：蒸发表面含盐量较高的水进入管道 和设备。 影响传热：含盐量较高的水进入管道和设备，在设备 中留下盐分而结垢。 产生水击； ②减少蒸汽带水的方法 使蒸汽均匀地由蒸发面冲出，减轻蒸发面的扰动。 增大蒸汽空间的体积，使大滴的水珠靠自重落回水面。 ③常用的汽水分离装置 汽水分离挡板；水下孔板：集汽管等。






二、立式火管锅炉 立式火管锅炉有横烟管和竖烟管等多种型式。锅壳和 炉胆夹层内为锅水和蒸汽空间，烟管沉浸在水容积空 间内。烟气在管内流动放热，水在管外吸热。 （一）构造 如图所示为配置双层炉排手烧炉的立式 横火管锅炉。水冷炉排管和炉胆内壁构成了锅炉的辐 射受热面，横贯锅壳的烟管，成为锅炉主要对流受热 面。 （二）工作过程 煤→上炉门→水冷炉排→未燃尽的碳粒→下炉排上继 续燃烧。 烟气→炉膛出口→后下烟箱→第一、二烟管→上烟箱 →烟囱→大气。 （三）优缺点 结构紧凑 , 占地小 , 便于安装等优点。 但因炉膛内置，水冷程度高，炉温低，只适宜燃用较 好的烟煤。



(2) 锅筒外部装置 主要有连接主汽管、副汽管、水位计、压力表、 安全阀等附件的法兰短管。 (二)水冷壁 1、定义：水冷壁是布置锅炉炉膛四周的辐射 受热面。 2、水冷壁的产生 （1）保护炉墙； （2）吸收高温烟气的辐射热。 3、结构：由无缝钢管组成，管外径为 51~63.5mm，壁厚为3.5mm。上端与上锅筒相 连，下端与下集箱相接。
设：由锅筒、下降管、集 箱、 上升管组成的封闭系 统。 下降管不受热，温度t1不变， 重度不变. 上升管吸热后温度升高， 形成汽水混合物，重度减 小。 下降管和上升管由于存在 重度差，所以汽水在此系 统中自然流动。
第二节 烟 管 锅 炉
烟、火管锅炉按其布置方式可分为卧式和立式两类。 它们在结构上的共同特点是都有一个直径较大的锅筒, 其内部有火筒和为数众多的烟管. 一、卧式烟、火管锅炉 （一）构造 如图所示是燃煤卧式单火筒火管锅炉。链 条炉排安置在具有弹性的波形火筒之中。锅壳左、右 侧及火筒上部都设置烟管，火筒和烟管都沉浸在锅壳 的水容积内，锅壳上部约1/3的空间为汽容积，锅壳的 顶部设置汽水分离装置。煤层以上的火筒内壁为辐射 受热面，烟管为对流受热面。
2）给水装置 ①目的：使水沿着上锅筒纵轴方向均匀的分配；避免 低温水直接冲击高温的锅筒壁；由于给水管略低于锅 炉的最低水位，使水面处的炉水含盐量降低，消除了 蒸发表面上的发沫现象。 ②结构：将给水管放置在给水槽内，管上开有 10~12mm的小孔，孔距100mm左右。 3）排污装置 ①目的：排除蒸发表面浓缩（含盐量较高）的炉水， 降低炉水的含盐量。 ②结构：在上锅筒装设的连续排污装置是一根沿着锅 筒纵向布置的钢管，其上焊有端部成锥形的短管，短 管的尖端距水面越为10mm，这样水位波动时排污也不 中断。 4）加药装置： 锅内水处理。
立式烟管锅炉 1—下炉排 2—下炉门 3—水冷炉排 4—上炉 门 5—第一烟管管束6—前烟箱 7—第二烟管 管 8—烟囱 9—后上烟箱 10—后下烟箱
第三节 水火管锅炉




水火管锅炉是火管和水管组合的卧式外燃快装锅炉。 （一）基本构造： 1、燃烧室由锅壳内移至锅壳外，置于锅壳下部，形成 外置炉膛（外燃）。在炉膛内设置炉排。 2、锅炉的主要受压部件有锅壳（由壳节和前、后平封 头组成）、前后烟箱、烟管、水冷壁、下降管、后棚 管、集箱等。烟管与前后平封头的连接有胀接，也有 焊接。 此型锅炉结构紧凑，整装出厂，称为快装锅炉，锅炉 本体型式代号以“KZ”表示，采用轻型链带式炉排。锅 炉额定蒸发量D=1～4t/h。
(三) 对流管束 1、定义：布置在炉膛后部的烟道 中，受烟气的冲刷，进行对流换热 的排管。 2、布置方法：上端与上锅筒连接， 下部和下锅筒或下集箱连接。 3、布置形式：顺排和差排两种。 4、连接方法：焊接和胀接两种。





（四）集箱（联箱） 1、构成：由较大直径的无缝钢管制成。两端采用旋压 收口，并开有椭圆形手孔，手孔盖板也是从内侧向外 侧用螺栓紧固的。目的是清理集箱内部。 2、集箱的种类：根据位置可分为上集箱和下集箱。 上集箱又分为前上、后上、左上、右上等。 下集箱又分为前下、后下、左下、右下等。 3、集箱的作用： 上集箱：汇集水冷壁来的水或汽水混合物，然后通过 导汽管引入上锅筒。 下集箱：接受下降管或下锅筒的供水分配给上升管。 五、下降管：直径较大的无缝钢管制成。布置在锅炉 炉膛外或炉墙中，不受热。管中的水永远向下流。





1、锅炉发展的第一个方向是在锅筒内部增加受热面， 形成了烟管锅炉系列。 烟管锅炉（烟火管锅炉）：受热面管子内流过的是烟 气 ，锅水在管外流动吸热和汽化。 优点：结构简单，制造方便；水质要求不高；安装、 运行、维修都比较容易。 缺点：炉膛一般比较矮小，燃烧室空间小；炉膛四周 又被作为辐射受热面的筒壁所围住，水冷程度大，所 以，燃烧条件较差，炉内温度低，需燃用优质煤。而 且烟气纵向冲刷受热面，传热效果较差；




一、单锅筒纵置式水管锅炉 （一）构造： 单锅筒纵置式水管锅炉，锅筒位于炉膛中央上 部。锅炉（炉排）的纵向中心线布置。 炉膛四周布置水冷壁，上端与锅筒相连，下端 分别与前、后、左、右集箱相接；下降管由锅 筒经炉墙外引至下集箱。 对流管束位于炉膛左右两侧的烟道中，右侧烟 道的前部布置蒸汽过热器，对流管束上端与锅 筒相连，下端分别与纵置的集箱相接。 对流管束下集箱的标高比炉排面标高高，这样 可以空出两侧炉墙下面一部分，以便布置门孔， 便于运行操作。
二、双锅筒纵置式水管锅炉




双锅筒纵置式水管锅炉，上下两个锅筒平行布置，其 间安装锅炉管束，两个锅筒的轴线与锅炉（炉排）的 纵向中心线相互平行。 根据锅炉管束烟道相对于炉膛的位置，可分为锅炉管 束烟道旁置“D”型锅炉和锅炉管速烟道后置的“O”型锅 炉。 （一）“D”型锅炉 1、构造 如图所示。其锅炉管束烟道与炉膛平行布置， 各居一侧，右墙水冷壁在炉顶沿横向微倾斜延伸至上 锅筒，并与两锅筒间垂直布置的锅炉管束、水平炉排 一起，形似英文字母D，故称“D”型锅炉。 为了延长烟气在炉内的行程，在对流烟道中间和左侧 水冷壁与对流管束间，用耐火材料各砌筑一道隔烟 墙。 。





（二）工作过程 烟气在锅壳内呈三个回程流动。 第一回程是燃烧的烟气在火筒内自前向后流动，纵向 冲刷火筒内壁； 第二回程是烟气经后烟箱进入左、右两侧烟管自后向 前流至前烟箱； 第三回程是进入前烟箱的烟气经上部烟管自前向后流 入锅炉后部。 离开锅壳后的烟气，流经省煤器、除尘器、引风机、 烟囱排大气。 （三）优缺点 卧式火管锅炉不需外砌炉膛，整体性 和密封性极好，采用快装，安装费用少，占地面积小。 但由于内燃，对煤质要求较高；烟管采用胀接，易产 生变形，在胀口处造成泄漏；烟管间距小，清洗水垢 比较困难，因而对水质要求较高；烟管水平布置，管 内易积灰，且传热效果差，热效率低。


二、锅炉的主要受压（受热）部件 锅炉的主要受压部件包括锅筒、管束等。 （一）锅筒（汽包、汽锅、汽鼓、泥鼓） 1、构造：用钢板制成的园柱型容器，两端是 凸型封头。 根据锅炉蒸发量的大小，锅筒的长度为2~7m， 直径为0.8~1.6m。壁厚大约为12~40mm。

锅筒一端或两端的封头上开有椭圆形人孔，用 以安装和检修锅筒内部装置，人孔盖板是从锅 筒内侧向外侧用螺栓紧固的。



（二）工作过程 1、烟气流程： 烟气→炉膛后部→炉前→烟气出口窗 →对流烟道→由前向后→对流管束→锅炉后部→向上 →锅炉顶部→折转90°向下→铸铁省煤器→空气预热 器→除尘器→引风机→烟囱→大气。 2、汽水流程： 软化除氧水→给水泵→省煤器→锅筒 →水冷壁和对流管束→受热、汽化→汽水混合物→锅 筒→汽水分离→蒸汽过热器→过热蒸汽→主蒸汽阀→ 用户。 （三）优缺点 结构紧凑，容易整装出厂，金属耗量少；由于高温炉 膛被对流烟道围住，对流烟道外墙温度较低，减少了 散热损失，提高了热效率。但锅炉管束布置受结构限 制，制造比较复杂，维修也不太方便。





2、锅炉发展的第二个方向。是在锅筒外部增加受热面， 形成水管锅炉系列。 水管锅炉：燃料在锅筒外面的炉膛内燃烧，烟气在管 外冲刷流动放出热量，汽、水等工质则在管内流动吸 收热量。 优点：锅炉的容量、参数、热效率、降低金属耗量、 确保锅炉运行的安全性、可靠性和经济性。 缺点：集箱和集箱上的手孔加工复杂，精度要求高， 且金属耗量大。 3、水火管锅炉：是由水管和火管组合而成的混合型锅 炉。它具有水管和火管锅炉的双重优点，水管构成外 置炉膛，燃烧室体积较火管锅炉增加，锅炉容量相应 增加，一般制造成快装（整装或组装）锅炉出厂。
2、作用 1）汇集、贮存、净化蒸汽和补充给水。 2）由于锅筒内部贮存相当数量的水，所 以短时间中断供水，不会发生事故，增 加了行的稳定性。 3）当热用户用热负荷波动时，锅筒内的 贮水又能维持锅炉运行的稳定性。 3、种类：锅筒有上锅筒和下锅筒。 上锅筒又称为汽鼓，下锅筒又称为泥鼓。
第四章

供热锅炉造构


锅炉的出现和发展迄今已有二百多年的历史。 随着生产力的发展和对锅炉容量、参数要求的不断提 高，锅炉型式和锅炉技术也得到了迅速的发展。
第一节 锅炉发展概况
一、锅炉的发展概况 随着蒸汽机的发明， 18 世纪末，圆筒形蒸汽锅炉诞生， 至今已有200多年的历史。 在200多年间，锅炉的发展主要是沿着以下五个方向发 展的：①增大容量、提高参数；②降低金属耗量和能 耗；③减轻劳动强度；④提高安全性和可靠性；⑤减 轻对环境的污染 下图展示出锅炉本体结构型式发展和演变过程。