锅炉设备与原理chapter4工业锅炉本体结构

14.1锅炉发展概况4.2锅壳锅炉4.3水管锅炉4.4热水锅炉4.6工业锅炉辅助受热面4.7工业锅炉安全附件任务：了解锅炉发展史，熟悉锅炉本体结构、辅助受热面及安全附件第四章工业锅炉本体结构2概述锅炉本体结构特点：锅壳锅炉与水管锅炉锅壳锅炉——有一个较大的钢制筒体，内布置烟管受热面。根据燃烧装置的布置可分为内燃式锅壳锅炉与外燃式锅壳锅炉。特点：结构紧凑，整体性好，对水质要求不高。水管锅炉——本体由较小直径的锅筒和管子组成，受热面与炉膛布置灵活，传热好，适合大容量、高参数锅炉，但是对水质要求高。3§4-1锅炉发展概况随着科学技术进步和工业生产发展，特别是蒸汽机的发明，锅炉应运而生，18世纪末，圆筒形蒸汽锅炉诞生，至今已有200多年的历史。此期间锅炉发展：型号、压力、温度、结构。锅炉的演变过程如图4-1所示，形象地展示了锅炉的发展方向和结构型式的演变过程。在蒸汽锅炉发展的同时，由于热水供热系统的发展和节能的需要，热水锅炉(热水采暖)也正在迅速发展。还有一部分余热锅炉也受到普遍重视。4锅壳锅炉是在工业上应用最早的一种锅炉形式。由于锅壳承压，直径不宜很大，一般为低参数、小容量锅炉。分类：⑴按受热面布置形式内燃式锅壳锅炉：燃烧装置布置在锅壳内部；外燃式锅壳锅炉：燃烧装置布置在锅壳外部，仅有烟管在锅壳内部；⑵按锅壳布置方式卧式、立式§4-2锅壳锅炉5⑶按受热面形式火管（烟管）锅炉：烟气在管内流动放热，水在管外吸热的受热面；水管锅炉：水、汽或汽水混合物在管内流动吸热，烟气在管外冲刷放热的受热面。水火管锅炉：既有火管受热面又有水管受热面。6特点：水的加热、汽化、汽水分离等过程均在锅壳内完成，水循环安全可靠；锅壳体积大，水容积大，适应负荷变化的能力强；对水质要求不高。炉膛小，四周水冷程度大，燃烧条件差，炉内温度低，需要优质煤；烟气纵向冲刷，传热效果差；锅壳直径大，耗材多，而且蒸汽参数受到限制。7一、卧式锅壳锅炉卧式锅壳锅炉：内燃式、外燃式。目前国产锅炉多为内燃式，配置的有链条炉排、油燃烧器或燃气燃烧器。1．卧式内燃锅壳锅炉单火筒锅炉和双火筒锅炉。⑴燃煤卧式单火筒锅壳锅炉图4-2为WNL4-1.3-AⅡ型卧式烟管锅炉。8•锅炉构造：在卧置的锅筒内，有一个具有弹性的波形火筒，火筒内设置炉排；在锅筒左、右侧及火筒上部布置有烟管；火筒和烟管都沉浸在锅壳的水容积里。9•工作原理：烟气在锅炉内呈三个回程流动，称三回程锅炉。第一回程：燃烧后的烟气在火筒内向后流动。第二回程：烟气经后烟箱导入左、右侧烟管，向前流动。第三回程：烟气经前烟箱汇集后，进入火筒上部的烟管向后流动，见图4-2d。最后，烟气经引风机、烟囱排入大气。10•特点：优点—结构紧凑，体积小；水容量较大，能适应负荷变化，对水质要求低。缺点—烟管采用胀接，易渗漏，烟管之间距离小，清除水垢困难；烟管水平布置易积灰；燃烧条件差，不宜燃用低质煤；炉排安装、拆卸、维修不大方便。11卧式燃油、燃气内燃锅壳锅炉图4-3为WNS4-0.8-Q、Y型锅炉。•锅炉结构：火筒：后部采用波形结构，以减少刚性；烟管：采用双面螺纹管，以强化传热；炉膛前部：采用耐火材料砌筑拱碹，以达到蓄热，稳燃和增强辐射的目的；配置燃油或燃气设备，微正压燃烧（2000Pa），可不用引风机。12•工作原理：烟气在锅炉内呈三个回程流动，称三回程锅炉。第一回程：燃烧后的烟气在火筒内向后流动；第二回程：烟气经火管下部的烟管，向前流动；第三回程：烟气经前烟箱汇集后，进入火筒两侧的烟管向后流动。最后，烟气经省煤器由(引风机)烟囱排入大气。132．卧式外燃锅壳锅炉卧式外燃锅壳锅炉，又称烟水管锅炉。图4-5d所示为DZL2-1.3-AⅡ型锅炉。结构形式（图4-5）锅筒偏置，受热面主要有对流管束、烟管、铸铁省煤器；炉排采用大块炉排片链条炉排，分仓送风，双速四挡调速装置；高低水位报警和超压保护装置。14工作原理：（图4-5d）烟气在锅炉内呈三个回程流动：第一回程——燃烧后的高温烟气在炉膛内经前、后拱组成的喉口，由前向后流动；第二回程——烟气由炉膛后部出口，进入对流烟道，由后向前流动；第三回程——烟气经前烟箱汇集后，进入火筒内的烟管由前向后流动。最后，烟气经省煤器，由引风机、烟囱排入大气。15特点：优点—结构较合理，安全可靠性好；燃烧稳定，热效率可达77%～81%。煤种适应性较强，排烟黑度和含尘浓度能达到国家规定排放标准。缺点—金属耗量高，制造复杂，耗工多，制造成本过高。16二、立式烟管锅炉有横烟管和竖烟管。蒸发量在0.5t/h以下，通常是手烧炉。17结构型式：水冷炉排管、炉胆内壁—辐射受热面；横贯锅筒的众多烟管—对流受热面。工作原理：煤由人工通过上炉门加在水冷炉排上，在上、下炉排上燃烧后生成的烟气，经炉膛出口进入后下烟箱，而后纵向冲刷流经第一、二水平烟管管束，最后汇集于后上烟箱，再经烟囱排至大气。18特点：结构紧凑，占地少，便于安装和搬迁。属内燃式炉膛，炉膛温度水平低，低质煤难以燃烧和燃尽，热效率和出力都有所降低。适应于燃较好的烟煤。19特点水管锅炉与火管锅炉相比有下列优点：⑴在结构方面：没有特大直径的锅筒和烟管；⑵在燃烧方面：炉膛不再受锅筒限制，可根据燃料特性自如布置，燃烧条件改善，热效率有较大提高；⑶在传热方面：可尽量组织烟气对水管的横向冲刷，与烟管的纵向冲刷相比传热系数提高；⑷水循环方面：水管锅炉具有良好的水循环；⑸水容积小，升火速度较快。§4-3水管锅炉20分类(锅筒及内部)⑴按锅筒数目：单锅筒和双锅筒，前苏联还有三锅筒。⑵按锅筒布置形式：纵置式、横置式和立置式。21一、单锅筒纵置式水管锅炉图4-8d为DZL20-2.5/400-A型抛煤机倒转链条炉排锅炉。锅炉构造（图4-8）锅筒位于炉膛的正上方，两组对流管束与炉排成“A”字形布置。炉膛四周布置水冷壁，前墙水冷壁由锅筒引接的下降管供水，后墙及两侧墙水冷壁由对流管束下联箱引接的下降管供水。两侧墙水冷壁的下联箱兼作炉排的防渣箱。蒸汽过热器布置在右侧前半部对流烟道中。22工作原理：烟气流程——锅炉配置机械风动抛煤机和倒转链条炉排，燃煤大部分被抛向炉膛后部，并在此开始着火燃烧。随着炉排由后向前逐渐移动，煤层逐渐燃尽，最后灰渣在炉排前端落入灰渣斗。炉内高温烟气→前墙左右两侧烟道→对流烟道，烟气由前向后横向冲刷对流管束；左右两侧的烟气在炉后的顶部汇集，折转90°向下→过省煤器、空气预热器→除尘器、引风机、烟囱排入大气。23汽水流程——软化除氧水经锅炉给水泵加压，送入省煤器预热后进入锅筒，分别在水冷壁和对流管束两个循环回路内受热、汽化，形成汽水混合物再回到锅筒，经汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的水回到锅筒水空间，合格的饱和蒸汽引入蒸汽过热器加热，达到额定参数的过热蒸气经主蒸汽阀送往用户。24特点：优点——结构紧凑，占地面积小，水循环较稳定，着火迅速，耗钢材少。缺点——锅筒水容积小，出力较大，锅炉需设自动给水设备，水质要求较高。飞灰含碳量高，燃烧不完全，热损失大。251.双锅筒纵置式“D”型锅炉（图4-9d）锅炉构造（图4-9）炉膛与对流烟道平行布置，一侧为炉膛，另一侧为对流烟道。炉膛四周布置水冷壁，其中一侧水冷壁管弯曲形成炉顶。在对流烟道中，布置对流管束。布置方式成“D”形。在对流管束（管排）中常设有纵向隔墙，将对流管束分成两部分。烟气由炉膛流出后，先流过第一组管束，再由第二组管束流出。二、双锅筒纵置式水管锅炉26工作原理•煤由煤斗落到链条炉排上，煤层随炉排向后移动，在移动过程中完成煤的燃烧过程，最后燃尽的灰渣移到炉排末端，经老鹰铁落入灰渣斗。•燃烧产生的高温烟气→炉膛后拱上部的烟气出口→切向进入燃尽室→燃尽室左侧的烟气出口→第一对流管束→第二对流管束→省煤器、引风机和烟囱排入大气。27特点•水容量较大，可适应热负荷变化；•对流管束布置较方便；•炉膛采用一侧狭长布置，有利于采用机械化炉排，燃料在炉排上停留的时间长，可降低固体燃烧不完全损失；•只能单面操作，单面进风，燃煤锅炉容量以不大于10t／h为宜。282.“O”型锅炉图4-10所示为SZP型双锅筒纵置式抛煤机锅炉。图4-10+SZL6-1.3-AⅢ型锅炉。结构形式（图4-10+）•锅炉炉膛在前，对流管束在后。正面看，居中纵置双锅筒间对流管束，构成O字形布置。•炉膛两侧布置水冷壁，如上锅筒为长锅筒，水冷壁上端直接接入上锅筒，呈“人”字形联接；如上锅筒为短锅筒，则两侧水冷壁分别设置上集箱，再由汽水引出管将上集箱和锅筒相连。29特点•金属耗量低；•结构紧凑，整体总装出厂，可单层布置，节省基建投资；•水容积大，水循环可靠；•高温烟气横向冲刷对流管束，传热效果好；•热效率高。30三、双锅筒横置式水管锅炉下图1-1为SHL10-1.27/350-WⅢ型双锅筒横置式水管锅炉。锅炉结构上、下锅筒、对流管束安装在炉膛之后，炉膛四周及炉顶全部布满水冷壁（蒸发受热面），烟窗在炉膛后墙上部，后墙水冷壁在此处被拉稀，形成凝渣管。工作原理（图1-1d）燃料燃烧生成的烟气经烟窗凝渣管，经蒸汽过热器、锅炉管束，进入尾部烟道，经省煤器、空气预热器、除尘器、引风机、烟囱排入大气。3132特点受热面齐全，布置灵活；燃烧设备机械化程度高，锅炉自控系统比较完善。锅炉整体性差，宜采用散装形式，构架和炉墙较复杂，安装周期长，金属耗量大，成本高。33特点锅内介质无相变，始终都是水（水温低于压力对应下饱和温度20℃以上，无需汽水分离装置）。结构紧凑，外形尺寸小，锅炉房基建投资少。金属耗量少，比同容量蒸汽锅炉节省约30%。传热温差大，受热面不易结垢，热阻小，传热效率好，热效率高，节约燃料。安全可靠性好，操作简单。热水采暖与蒸汽采暖相比更节能？？§4-4热水锅炉34分类按结构型式：烟管、水管和烟-水管组合式按热水温度：低温(≤120℃)、高温（120℃）按流动方式：强制循环、自然循环注意的几个特殊问题防止锅炉水的汽化（突然停电）；低温受热面的低温腐蚀与积灰（回水温度低）；与供热管网直接连接时，注意除污。35一、强制循环（直流式）热水锅炉1.特点⑴通常不设锅筒；⑵受热面由多组管排和集箱组成；⑶结构紧凑，制造、安装方便；⑷钢材耗量少。2.受热面布置型式（按烟气与水的流动方向）顺流式（方向一致）、逆流式（流动方向相反）和混流式（介于二者之间）。363.角管式锅炉（图4-12）锅炉构造强制循环热水锅炉一般不设置锅筒，而是由受热的并联排管和集箱组成，又称为管架式锅炉。锅炉四角布置4根垂直不受热的大直径管子(角管)，大直径管与上、下集箱联通；炉膛四周的膜式水冷壁固定在上、下集箱间；角管、集箱、膜式水冷壁构成整体。锅炉由前、后两部分组成，前面为炉膛，后面为对流烟道，中间用隔火墙隔开，隔火墙上部设置烟窗，后墙水冷壁在此处拉稀，形成凝渣管。37烟气流程燃料燃烧后生成的高温烟气上行至炉膛出口烟窗，折转后进入对流烟道，横向冲刷对流受热面，从对流烟道底部流出锅炉，经除尘器、引风机、烟囱排入大气。汽水流程（图4-13）热网回水经循环水泵加压，进入进口集箱8，送入旗式对流受热面6，经上集箱5，通过角管7送入水冷壁下集箱2，分配到炉膛四周水冷壁3，加热后汇集到出口集箱4，经供水阀送往用户。38二、自然循环热水锅炉自然循环热水锅炉是靠下降管和上升管中水的密度差，产生的循环推动力，使下降管内的水不断下降，上升管内的水不断上升，形成循环流动。自然循环热水锅炉的循环推动力称为流动压头或运动压头。下图为DHL14-1.27/130/70-AⅡ型热水锅炉。39401．锅炉本体布置单锅筒横置式链条炉，锅炉呈Π型布置。炉膛四周布置水冷壁，尾部竖井布置省煤器，尾部烟道布置管式空气预热器。采用鳞片式链条炉排，两侧进风。为适应燃料燃烧，采用了低而长的后拱(倾角为10°)，与前拱配合以达到加强气流扰动和改善炉膛充满度的目的。412．水系统循环水泵