工业锅炉的分类及结构

另一个方向是在圆筒外部增加受热面积。即突破锅壳筒体的 限制，在锅筒之外设置燃烧室和受热面，形成并发展“水管 锅炉”。沿着这个方向，人们先后造出了水筒锅炉、直水管 锅炉、弯水管锅炉。目前常见的是双锅筒弯水管锅炉及单锅 筒弯水管锅炉。 水管锅炉，特别是弯水管锅炉的出现，是锅炉发展史上的一 次飞跃。它在结构上为增大锅炉蒸发量，提高蒸汽参数提供 了可能，因为在锅筒外边可以设置足够大的炉膛，布置足够 多的受热面。而管式受热成直径较小，可以承受更高的压力， 弯水管弹性较好，可以承受热胀冷缩。燃烧技术、传热技术、 冶金技术、制造工艺、水理技术及热工控制技术的进步，使 提高锅炉量、参数的可能迅速变为现实，并使锅炉的经济性、 安全可靠性相应提出来高。 水管锅炉的汽水系统由管子、集箱和锅筒组成，其系统远比 锅壳式锅炉复杂，但其元件结构却很筒单。其锅筒不直接受 热,工作条件较锅壳锅炉的筒体优越。直接受热的管子即使爆 炸，其危害性也远较筒体爆炸为小。
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锅 炉 型 号
燃 烧 方 式
额 定 蒸 发 量 或 额 定 供 热 量
介 质 出 口 压 力
过 热 蒸 汽 温 度 或 出 回 水 温 度
燃 料 种 类
设 计 次 序
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表中所列额定出力系指锅炉燃用设计燃料时，在设计参数下 的铬牌蒸发量。 在额定出力及额定出口蒸汽压力之下，锅炉出口过热蒸汽温 度的偏差应不大于±20℃。 锅炉的给水温度分20℃、60℃、105℃三档，由制造厂在 设计时酌情取定。 工业锅炉的产品型号，必须按照标准规定的方法编制。产品 型号由三部分组成，中间用短线相连。其形式如下： 型号第一部分表示锅炉型式、燃烧方式、额定蒸发量或额定 供热量。共分三段：前两个“△”是两个汉语拼音字母，表 示锅炉总体型式，各字母所表示具体意义见表3-3及表3-4； 后一个“△”是一个汉语拼音字母，表示不同的燃烧方式， 见表3—5；最后的两个“××”是两个阿拉伯数字，表示锅 炉额定蒸发量或额定供热量。其中额定热量用工程单位即以 KJ/Kg表示。
分类方法 按锅炉结构型 锅壳式 式
锅炉类型 立式：横水管、弯水管、直水管、横火管；卧 式内燃回火管等
水管
水火管 按燃烧设备
单锅筒：纵置式、横置式；双锅筒：纵置式、 横置式；纵横锅筒式；强制循环式；
卧式快装
固定炉排、活动手摇炉排、链条炉排、抛煤机、倒转炉 排抛煤机、振动炉排、下伺炉排、往复推伺炉排、沸腾 炉、半沸腾炉、室燃炉、旋风炉等 无烟、贫、烟、劣质烟、褐煤；油、气、木柴、甘蔗渣、 稻壳、煤矸石、特种燃料、余热等 快装、组装、散装 蒸汽、热水、其他工质
（一）立式锅壳锅炉的结构 立式横水管锅炉是结构最简单的一种锅炉，立式多横火管锅 炉是历史较长、有代表性的一种锅炉。我国目前已不再生产 这两种锅炉，但目前生产的立式锅壳锅炉基本上是由它们演 变而来的。因此，我们以它们为例，说明立式锅壳锅炉的结 构。 立式横水管锅炉由锅壳、炉胆、横水管和冲天管等主要部件 组成，见图3-2。 锅壳是一个带有凸形封头或平封头的圆筒体。锅壳上开有人 孔、手孔、进水孔、出汽孔及附件仪表连接孔等必要的门孔， 封头中央的开孔连接冲天管，锅壳下部则开孔连接炉门圈， 是一个被开孔减弱的容纳汽水承受内压壳体。 炉胆是一个锥形壳体，顶部为凸形或平形炉胆顶，炉胆顶中 央连接冲天管，炉胆下部也开孔与炉门圈相连，炉门圈是燃 料的进口，是一段承受外压的圆筒壳，炉胆则是承受外压的 燃烧室，炉排即布置在炉胆下部。
燃料种 类 褐煤 贫煤 木柴 稻糠 甘蔗渣 油 气 油母页 岩
代号 H P M D G Y Q YM
表3-6 燃 料 种 类 代
号
表3-5锅炉燃烧方式代号 型号的第二部分表示介质参数，共分两段，中间两段。 中间以斜线相隔开。第一段用阿拉伯数字表示介质出 口压力（以工程单位表示即MPa）；第二段用阿拉伯 数字表示过热蒸汽温度或出水温度，蒸汽温度为饱和 温度时，型号的第二部分无斜线和第二段。因饱和温 度取决于压力，型号中的介质压力即间接表示了饱和 温度。 型号的第三部分表示燃料种类和设计次序。共分两段， 前面一个“△”是一个汉语拼音字母及相应的罗马数 字，表示燃料种类，见表3-6；第二优以阿拉伯数字表 示设计次序，如锅炉系原型设计则无第二段。
由于燃烧系统和汽水系统被限制在一个锅壳内，因 而这种锅炉的蒸发量、蒸汽参数都受限制,燃烧效果 和传热效果差，锅炉效率很低。从安全角度看,燃烧 系统布置在锅壳内，使锅壳及内部构件直接受热， 工作条件变差；锅壳的承载能力被各种开孔严重减 弱，形状和结构趋于复杂。加上这类锅炉水容量较 大，储热较多，一旦破坏释放能量大，因而，这类 锅炉安全性能较差，事故的破坏性较大。 但对这类锅炉对负荷变动的适应能力较好，对水质 的要求较低，维护检修较方便，烟风阻力较小，一 船采用自然通风。因而在一些小型工业部门、交通 运输及生活采暖部门中，目前还广泛使用这种锅炉。 当然，现代锅壳锅炉的具体结构、材料、制造质量、 工作性能等，都远非始锅壳锅炉所能比较的了。
三、锅炉结构形式的发展 锅炉结构形式的发展是与工业生产的需要及科学技术 的进步紧密联系的。早期的工业锅炉出现于18世纪 后期的英国，由于产业革命，蒸汽开始在工业上得到 应用，因而出现了生产蒸汽的锅炉的设备。这种锅炉 是圆筒形的，结构简单，十分笨重，蒸汽量很小，蒸 汽参数和蒸发效率都很低。随着工业生产的发展，要 求增大锅炉蒸发量，提高蒸汽压力和温度，提高锅炉 效率，降低金属消耗量，锅炉的结构形式也相应不断 发展。 如图3-1所示，锅炉结构型式的发展是沿着两个方向 进行的。 图3-1 锅炉型式发展简况

第二节锅壳式锅炉 锅壳式锅炉有立式和卧式两种。 一、立式锅壳锅炉 立式锅壳式锅炉的圆筒形锅壳是立置的，其燃烧室 （炉胆）和火管（或水管）都在锅壳内，结构紧凑， 整装出厂，运输安装方便。占地面积小，便于使用 管理。其蒸发量一般在1吨/时以下，蒸汽压力一般 在1.27MPa以下。全部是手烧固定炉排，燃烧空间 小，水冷程度大，排烟温度有时高达600~700˚C， 热效率低，约为50~60%。 立式锅壳炉下部锅壳与炉胆相连接的部位，叫下脚 圈，即盛水夹套的底部。该部位受力情况比较复杂； 容易沉积水渣，严重时会影向炉胆下部的正常热传； 外部接近地面，易受腐蚀。因而下脚圈是立式锅壳 锅炉的一个结构薄弱环节，最易产生各种事故。
表 3－ 3
锅壳锅炉总体形式代号
表3－4
水管锅炉总体形式代号
注：单锅筒立式DL
表3－5
燃烧设备代号
注：倒转炉排及抛煤机D；半沸腾炉B；旋风炉X；
燃料种类 Ⅰ类石煤、煤矸石 Ⅱ类石煤、煤矸石 Ⅲ类石煤、煤矸石 Ⅰ类无烟煤 Ⅱ类无烟煤 Ⅲ类无烟煤 Ⅰ类烟煤 Ⅱ类烟煤 Ⅲ类烟煤
代号 SⅠ S Ⅱ S Ⅲ WⅠ W Ⅱ W Ⅲ AⅠ A Ⅱ A Ⅲ
按工质流动方式可以分为自燃循环锅炉、强制 循环锅炉、直流锅炉等。 电站锅炉一般是压力较高（中压以上）、容量 较大（中型以上），采用室燃方式的水管锅炉， 又可以分为许多种。 工业锅炉一般容量较小（65吨/时以下），压 力较低（2.45MPa及以下），。大都采用层燃， 结构型式和燃烧设备种类繁多，主要用于工业 生产用汽及采暖、生活等方面。 工业锅炉分类见表3-1。
现代的高参数大容量锅炉全部是水管锅炉。 在60年代中期，我国出现了同时具备水管锅炉及壳式锅炉结 构特点的水火管锅炉——卧式快装锅炉。20多年来，这种锅 炉在我国发展很快，目前成为国内数量最大的一种锅炉，但 其结构性能有待进一步完善。 综上所述，锅壳式锅炉的结构特点为： 1．“锅”和“炉”都被包在一个壳体——锅壳中。 2．炉膛矮小，水冷程度大（整个金属炉膛浸泡于水中）， 燃烧条件差，必须烧优质燃料。 3．受热面少，蒸发量低，常装水管或烟火管以增加受热面。 4．壳体直径较大，开孔多，形状不规则，内部受热部分与 不受热部分连接在一起，温度不一致,热膨冷缩程度不同，对 安全工作不利。 5．系统比较简单，一般没有砖砌炉墙及尾部受热面，便于 运输安装、运行管理及检查维护。 6．对水质要求较低。
水管锅炉的结构特点为： 1、炉膛置于筒体之外，“炉”不受“锅”的限制，体 积可大可小，可以满足燃烧及增加蒸发量的要求。 2、以容纳水汽的管子置于炉膛、烟道中作主要受热面， 锅筒一般不受热。传热性能及安全性能都显著改善。 3、水的预热、汽化（沸腾）及蒸汽过热在不同的受热 面中完成。 4、汽水系统、燃烧系统及辅助系统比较复杂，但一个 个受压部件的结构却比较简单。 5、由于水的预热、汽化及蒸汽过都是在管内完成的， 管子结垢堵塞难于清除，因而对水质要求较高。对 运行操作管理的水平也要求较高。 6、水火管锅炉的结构特点界于以上二者之间，或者说 它兼有水管锅炉及锅壳式锅炉的基本结构特点。
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1314Biblioteka 15 161-圆筒型锅炉；2-火管锅炉；3-水管锅炉； 4-单火管锅炉；5-双火管锅炉；6-烟管锅炉； 7-烟火管锅炉；8-立式烟火管锅炉；9-立式 弯水管锅炉；10-水筒锅炉；11-整联箱横水 管锅炉；12-分联箱横水管锅炉；13-直水管 锅炉；14-三锅筒弯水管锅炉；15双锅筒弯 水管锅炉；16-单锅筒弯水管锅炉
按燃料种类 按出厂型式 按供热工质
二、工业锅炉参数系列及型号表示方法 在具体介绍锅炉结构之前，有必须介绍一下 锅炉参数系列和产品型号。 锅炉参数和容量不是随意的，而是特定的， 这一方面体现了锅炉参数与容量相互间的 适应性，即一定的参数与一定的容量相对 应，参数的提高与容量的增大相一致；另 一方面也体现了锅炉附属设备对锅炉的适 应性及锅炉对用汽设备的适应性。我国锅 炉的参数容量已形成系列并纳入了国家标 准。工业蒸汽锅炉的参数系列如3-2所示。