工业锅炉结构.docx

工业锅炉结构一. 锅炉的分类锅炉分类方法很多，主要从以下两个方面进行分类：① 按锅炉燃用燃料划分，按燃用燃料划分，可分为燃煤锅炉，燃油燃气锅炉和废料锅炉② 按锅炉结构划分，可分锅壳式锅炉、水火管和水管锅炉三大类锅壳式锅炉和水管锅炉的 差别主要在于:锅壳式锅炉是在锅筒内部发展受热面，水管锅炉则是在锅筒外部发展受热面； 而水火管锅炉是两者兼而有之二. 锅壳式层燃燃煤锅炉结构①立式锅壳式锅炉锅壳式燃煤锅炉有立式和卧式之分，立式锅壳锅炉容量都比较小，小型蒸汽锅炉用于 企业工艺生产，热水锅炉则用于生活能和采暖一般主要有为横水管型、横火管型、直烟管 型、直水管型和弯水管型，都是手烧固定炉排锅炉，也有采用半机械化操作的，炉排都是放 在锅壳内部，都是内燃炉所有这些锅炉的炉胆均为辐射受热面，图3-31 (a)为双层炉排 横水管型，烟气流经水冷炉拱，横向冲刷横置水管对流受热面通过冲天管排入大气图3-31 (b)为横水管型，烟气由炉胆下的燃烧室进入后烟箱，再流经烟(火)管进入前烟箱，然 后由烟囱排出图3-31 (c)为直水管型，直水管将锅炉分为上下两部分，烟气由炉胆下的 燃烧室上行通过喉管进入直水管区完成横向冲刷，最后通过烟囱排入大气。

弯水管型在炉壳 外部及炉胆内部都布置有弯水管，炉胆内弯水管直接承受火焰辐射，之后通过喉口的烟气横 向冲刷全部炉壳外弯水管，烟气流程较长，因而排烟温度低，热效率较高，单烟箱内易结灰， 应注意经常除灰手烧炉是人工操作的层燃炉，漆结构十分简单，将固定炉排砌筑后，在其四周砌上炉墙在 炉排上部的炉墙上油炉门，煤从炉门由人工加至炉排上，炉排下不由炉墙围成灰坑，在炉墙 上油灰门，由人工从炉排下清灰细碎灰渣落至灰坑，由灰门扒出，大块渣由炉门取出，加 煤、拔火、除灰都有人工操作，劳动强度大，燃烧效率低，还有周期性冒黑烟的缺点，目前 只用于提供生活热水和小单位采暖之用随着大中型城市环保要求的提高，手烧炉不具备机 械化燃烧特点，多数产品因其存在固有的冒黑烟和无法除尘等特点已均被国家环保局列为淘 汰的产品之列，国家技术监督部门也再积极推进机械化燃烧方式，开始禁止散煤手烧炉②卧式炉壳式锅炉目前，卧式内燃和卧式外燃炉壳式燃煤锅炉已不多见所谓卧式内燃炉壳式燃煤锅炉 是指炉壳内有个大炉胆(又称火筒)，在炉胆内设链条炉排炉胆上部的炉壳内布置了很多 烟管这些烟管按锅壳的中心线分为左右两组烟气在炉胆内由前向后流至后烟箱，转从一 侧的烟管由后向前流，至前烟箱后经180°转弯，再转从另一侧的烟管由前向后流，最后经 铸铁省煤器、引风机从烟囱排出。

烟气在炉壳内由前向后，再右后向前，又由前向后流动， 称为三回程，水由省煤器流入锅壳锅壳内上部为汽，下部为水，烟管必须浸没于水中按 标准中对锅炉型号的划分应该称为WNL型这种锅炉至所以被淘汰，主要是因为其结构过 分复杂，炉排面积和炉膛容积小，炉排检修困难，辐射受热面利用率低正因为这样，人们 将卧室内燃锅壳式燃煤锅炉炉排从炉胆中移到锅壳的下面，加大了炉排面积和炉膛容积，开 始时用耐火材料将炉膛四周密封起来组成水冷程度很低的炉膛，被称为卧室外燃锅壳式燃煤 锅炉外燃锅炉除了没有炉胆外，结构与内燃是基本相同其烟气流程也为三回程，不过第 一回城不少在炉胆内，而是在过课外后来发现这种锅炉炉膛水冷程度太小，进入后管板的 烟温太高，容易造成管板裂纹为此在炉膛的两侧布置了水冷壁，如图3-32所示改型锅 炉容量一般为4t/h —下，制成整体组装好后出厂，安装方便，将锅炉整体运输至锅炉房后， 安装在预先做好的技术上，然后连接配管即可运行这种整体运输的锅炉称为快装锅炉限 于运输条件的显示，快装锅炉只适用于4t/h 一下的小型锅炉有些6t/h，甚至10t/h的锅炉， 也有把锅炉整体分成两部分运输，底座及炉排为一部分；锅筒及管束为另一部分，这种哦那 个锅炉常称为组装锅炉。

因为是快装锅炉，原先定义为KZL型，是指快装纵置锅筒链条炉排锅炉目前按照 JB/T 1626＜工业锅炉产品型号编制办法〉的规定应称为DZL型，意谓单纵锅筒链条炉排锅炉由图3-32可以看出,DZL水火管锅炉是在卧室外燃锅壳式锅炉的基础上发展起来的 由于炉膛移至锅筒外面，构成了一个外燃炉膛，其空间尺寸不再像内燃是锅壳式锅炉那样受 到限制，燃烧条件有所改善锅炉采用轻型链带式炉排，由液压传动机构驱动和调节炉膛 内设前、后拱，前拱为弧形吊拱，后拱为平拱，前后拱对炉排的覆盖率分别为15%和25% 炉排下设分区送风风室，风室间用带有弹簧的钢板分隔燃烧形成高温烟气，从后拱上方左 侧出口进入锅筒中的左半部烟管，流动至炉前再经前烟箱导入右半部烟管，最终在炉后汇集 经省煤器和除尘装置，由引风机排入烟囱烟气的流动，也是经过三个回程燃尽后的灰渣 落入灰室，由螺旋出渣机排出；漏煤则由炉排带至炉前灰室，由人工定期耙出锅壳外部增设左右两排水冷壁管，上端和锅筒连接，下端和下集箱连接左右两侧机 箱的前后端部，分别接有一根大口径的下降管，与水冷壁管一起组成了一个较为良好的水循 环系统此外，在锅炉后部的转向烟道内还装置了后墙受热面一后棚管，其上端与锅筒后管 板相接，下端连接于后墙下集箱；而后棚管的集箱通过粗大的短管与两侧水冷壁集箱接通， 构成了后棚管的水循环系统。

可以看出，烟管构成了该锅炉的主要对流受热面，水冷壁管和 大锅筒下腹壁两侧为锅炉辐射受热面锅筒下不直接和火焰接触和内燃式相比，外燃式锅 炉炉膛容积大，水冷程度提高，锅炉运行效果好此种锅炉由于水冷壁紧密排列，为减薄炉墙和用轻质绝热材料创造了条件，使炉体结 构更加紧凑，可组装生产、因此，此型锅炉也称为快装锅炉、快装锅炉的容量有1、2、3、 4t/h多种规格、它自20世纪60年代末问世以来，全国各工业锅炉厂都竞相生产，目前此型 锅炉的台数已达几十万台，占全国工业锅炉总台数的60%以上，对我国工业锅炉产品的技 术进步和节约能源起了一定作用但它毕竟是以众多烟管为主体的一种锅炉，限于结构等方 面的原因，对煤种要求较高，原型锅炉在世纪运行中普遍反映燃料适应性较差，出力不足， 运行效率偏低此外，炉拱型式、炉排配风、侧密封以及炉墙保温结构等都存在一些问题， 目前这些问题已得到较大的改进卧式外燃锅壳式燃煤锅炉解决了内燃过可是燃煤锅炉的一些问题，但又出现了了新的 问题在锅炉安全方面，因锅筒下腹壁面直接受炉内火焰和高温烟气的辐射加热，工作条件 较差，当水质不好，锅内沉污结垢过多时，会引起锅底壁面局部过热而鼓包，酿成事故。

其 次这种结构的蒸汽锅炉改为热水锅炉后经常出现后管板开裂现象可以说这两个问题直接成 为开发新一代水火管燃煤锅炉的契机三. 新型水火管层燃燃煤锅炉、单纵锅炉DZL型锅炉以其结构紧凑，运输方便，安装简单，使用方便，升温速度快， 适应煤种广等一系列优点，得到广泛应用每年大约有一万多台DZ型锅炉投入使用，但 是在长期使用过程中，发现DZL型锅炉也存在着管办裂纹等问题，尤其是DZL型热水锅炉 管板裂纹事故发生率很高河北省劳动人事厅锅炉压力容器安全检查处在劳动人事部锅炉局的支持下于1986 年水管锅炉和水火管锅炉进行了一次实际使用情况调查，调查发现，管板产生裂纹或泄露的 事故是最多的，在蒸汽锅炉中占39.5%热水锅炉中占43.7%热水锅炉的这种事故最为突出， 有的只使用了一个月就发生管办裂纹，多数的是在第二个采暖期的使用中出现，对使用者造 成极大不便除管板裂纹外，锅壳下部的鼓包事故在蒸汽锅炉中占17.2%，热水锅炉中占22.4% 其原因是锅筒下部直接与火焰解除，由于受热强烈，热负荷很高，当锅炉作为蒸汽锅炉使用 时在该部位的蒸发强烈，结垢速度很快，当水垢厚度达到一定程度后使锅筒局部壁温超过了 许可使用温度从而产生过热变形；作为热水锅炉使用时，主要是锅筒下部沉积了杂物（如泥 沙、铁锈等）影响了传热引起的，对热水锅炉来讲，鼓包来得比蒸汽锅炉早，有的仅使用了 一个月就发生了鼓包，锅壳鼓包危险性大，发生的几率也比较高，修理比较困难，修理费也 很高，锅壳鼓包虽然说是与使用管理密切相关，但应该承认锅炉的结垢存在缺陷。

为了解决这一问题，有关部门、科研机构、制造厂商及大专院校近些年来做了大量工 作并设计了一些改进的新型DZL型锅炉如采用了拱形管板和球型管板改善管板的受力 情况，采用烟气先流经对流管束后再到达管板，降低管板高温区入口出烟温等措施这些措 施中有些能有效地防止管板裂纹的产生，有些还需要在事件中得到进一步检验根据对锅壳鼓包和管板裂纹原因的分析，应尽可能避免火焰直接辐射锅壳下部引起鼓 包，具体做法是采用耐火材料，将锅壳下部进行绝热，实践证明，采用这种方法后，再加上 司炉工对鼓包问题的重视，一般对新安装的锅炉或采暖系统以及每个采暖期开始时，都对采 暖系统进行清洗，对放水对锅筒下部进行清理，长期运行以后，还将根据情况进行停炉清理， 防止锅筒或管内沉积杂物或结垢过厚；另外一种办法是采取炉内加药的防垢措施，并尽量控 制锅炉给水的水质，合理进行排污，尽量减少锅炉的补给水量新型DZL型锅炉的鼓包事 故已基本绝迹关于管板裂纹问题，新型DZL水火管锅炉采用了降低和管板接触烟温的设计方法降 低管板承受的热负荷蒸汽锅炉属于饱和沸腾换热工程，而热水锅炉则为过冷沸腾换热工程 对于DZL型蒸汽锅炉，管板高温区由于是饱和沸腾换热，水对管板的冷却能力极强，在未 结水垢情况下，管板壁温很低，接近工质温度。

当锅炉正常运行时，后管板未结或只结少量 水垢的情况下，管板壁温较低，是不会发生管办裂纹的，这是蒸汽锅炉管板裂纹事故率低的 原因在管板高温区结水垢较厚的情况下，蒸汽锅炉的后管板也会发生管板裂纹，这是水沟 在管子和管板连接处积结而引起的造成热水锅炉管板裂纹的机理主要是管板高温区发生过冷沸腾所致锅壳式热水锅炉 内的水基本上属于自然循环，因此水流速度较低，管板距锅筒出水口较远，容易出现水流停 滞区，导致过冷沸腾加之管板和烟管质检存在间隙和凹坑，凹坑内一会充满水，一会充满 蒸汽，蒸汽的冷却能力比饱和水差，这样间隙或凹坑处的壁文一会升高，一会降低，在间隙 和凹坑处就产生了交变热应力，继而产生热疲劳微裂纹，微裂纹继续扩展，就形成管板裂纹 当然当间隙或凹坑处集结水垢后，管板得不到冷却也会发生过热裂纹这就是为什么产生管 板裂纹时，有些情况下裂纹处布满水垢，而有时只有少量水垢，裂纹产生的机理是不同的， 另外锅炉水质不佳是造成管办裂纹的主要原因图3-33给出了根据以上分析设计的新型DZL水火管锅炉可以看到新型DZL水火 管锅炉，采用增加水管对流管束的方法降低进入前管板的烟气温度，同时对流管束向锅壳下 部靠拢，减少直接承受火焰辐射的面积，在直接承受火焰辐射的锅壳的最下部敷设了耐火材 料进行隔热处理，不仅解决了锅壳下部的鼓包问题，也降低了和管板接触的烟气温度，抑制 了管板裂纹的产生，可以看到这种优势是敷设水管受热面后形成的，如其说这是火管锅炉的 扩展，倒不如说是水管锅炉的特有优势解决了水管锅炉存在的固有问题。

图3-33为DZL4.2-1.0/95/70-ALL型热水锅炉烟气的第二回程为水管对流管束，第 三回程则由烟管束组成，尾部没有布置有铸铁省煤器燃烧设备采用大块炉排片链条炉排， 分仓送风；炉排传动则采用双速四档调速装置同时，该锅炉还配备有高、低水位报警和超 压保护等安全保护装置此型锅炉在锅壳底部设置护底耐火材料，使锅筒下腹壁面不再受炉膛高温的直接辐 射，从而提高了锅炉的安全性在较高大的炉膛中，设置了低而长的后拱，后宫的炉排覆盖 率约为40%以上；还采用了短而高的前拱，前拱的炉排覆盖率为25%，煤种适应性较好 采用了大块炉排片，工作寿命延长，炉排漏煤损失有所减小为了降低进入前管板的烟气温 度，第二回程对称布置了水管对流管束另外大量灰粒会沉降在对流管束烟道中，有助于降 低锅炉本体。