蒸汽锅炉及常见结构 一、蒸汽锅炉的规格和结构及形式 1．锅炉规格 我国蒸汽锅炉的规格参见下表。 额定出口蒸汽压力 ( 表压力 )[ 兆帕 (MPa)] 额定出力 1.3 1.6 2.5 0.4 O.7 1.0 [ 吨／ 时 (t ／ 额定出口蒸汽温度 ( ℃) h)] 饱和 饱和 饱和 饱和 350 饱和 350 饱和 400 0.1 △ O.2 △ O.5 △ △ l △ △ △ 2 △ △ △ △ △ 4 △ △ △ △ △ 6 △ △ △ △ △ △ △ △ 10 △ △ △ △ △ △ △ △ 15 △ △ △ △ △ △ 20 △ △ △ △ △ △ △ 35 △ △ △ △ △ 65 △ △ 注：对 GB 753— 65 国际中 0.5 兆帕 (MPa) 和 0.8(表雎力 )兆帕 (MPa) 和 6.5 吨／时 (t/h) 容量的原有 产品仍暂予保留。 2．蒸汽锅炉的结构及形式分为锅壳式锅炉和水管式锅炉两类。蒸发受热面主要布置在锅壳内 的锅炉，叫锅壳式锅炉。水管锅炉也叫锅壳式锅炉。 二、锅壳式锅炉 锅壳式锅炉有两种：一是立式锅壳锅炉 (锅壳的纵向轴线垂直于地面的锅炉 )；二是卧式锅壳 锅炉 (锅壳的纵向轴线平行于地面的锅炉 ) 。前者主要有立式横水管锅炉、立式直水管锅炉、立式 弯水管锅炉和立式横水管锅炉四种。后者主要有卧式内燃锅炉和卧式外燃锅炉两种。 1．立式锅壳锅炉 (1) 立式横水管锅炉结构 这种锅炉从外表看好似一竖直的圆筒，其构造如图 2— 2 ，主要由 锅壳、封头、炉胆、炉胆顶、横水管和冲天管等受压部件组成。燃烧方式有两种：一种是单层固 定炉排，一种是双层固定炉排。锅炉的蒸发量一般小于 0.5 吨／时 (t ／h) ，额定工作所承受的压力小于 0. 4 兆帕 (MPa) 。 立式横水管锅炉的烟气流程是，燃煤在炉排上燃烧产生的高温烟气，沿炉胆上升，冲刷横水 管、炉胆和冲天管，将热量传给锅水，然后从烟囱排出。 立式横水管锅炉的水循环路线是，锅内靠近炉胆、炉胆顶、横水管和冲天管的水受热较大， 含汽量多，比重小而向上流动；靠近锅壳的水不受热，含汽量少，比重大而向下流动。这样便形 成水循环。 立式横水管锅炉以下部分容易损坏：①冲天管的汽水分界处易腐蚀。②炉排面以上部分的炉 胆钢板， 在内部积有水垢时易产生过热变形。 ③锅壳下部钢板易受潮腐蚀。 ④横水管内如结水垢， 易产生过热鼓包。⑤封头与冲天管连接处容易烧坏。 预防冲天管汽水分界处腐蚀：可在冲天管内加装一生铁套管预防。生铁套管装入冲天管内的 长度应伸至最低水位线以下；生铁套管的外径应比冲天管的内径至少小 25 毫米 (mm) ，以便于安 装和抽换。 横水管有三种作用：一是增加锅炉的受热面；二是有利于锅内的水循环；三是提高炉胆的承 压强度。 立式横水管锅炉的优点是：结构相对比较简单，操作维护方便；不用砖墙，占地面积小，易于搬运安 装；水容量小，升火、停炉快。缺点是：受热面少，蒸发量小；排烟温度高，热效率低；炉膛水 冷度大，只适用烧优质煤。 (2)立式直水管锅炉结构 ( 图 2— 3) 这种锅炉有上、下两节锅筒，直水管与上、下锅筒的管板 连接组成对流管束， 中间装有一根大直径的下降管， 对流管束的外面圈有耐火墙， 正对炉门的后 面装有烟箱。其构造如图 2— 4 ，主要由上、下锅筒，上、下管板，炉胆，喉管，直水管和下降 管等受压部件组成。 锅炉的蒸发量一般小于 0.7 吨／时 (t ／h) ，额定工作所承受的压力小于 0.7 兆帕 (MPa) 。 立式直水管锅炉的烟气流程：煤在炉胆内的炉排上燃烧，高温烟气通过炉胆顶部的喉管进入 对流管束作横向冲刷放热，并绕过流管束旋转一周后，进入后部烟箱，然后从烟囱排出。 立式直水管锅炉的水循环路线： 炉胆和喉管周围的水受热上升， 全部直水管的水也受热上升， 仅中间的下降管受热少，水流下降。这样便形成水循环。 立式直水管锅炉的优点：结构紧密相连，水循环较好；上、下管板不易过热烧坏；直水管检修除 垢方便， 热效率较立式横水管锅炉高。 缺点： 炉胆的水冷度大， 不适用烧劣质煤； 下管板易积灰， 如不及时清除，既影响传热又腐蚀钢板。 (3)立式弯水管锅炉的结构 主要由锅壳，封头，炉胆，炉胆顶，内、外弯水管，喉管等受压 部件组成 ( 图 2— 5) 。锅炉的蒸发量和工作所承受的压力与立式直水管锅炉相同。 立式弯水管锅炉的烟气流程： 煤在炉胆内的炉排上燃烧， 产生的高温烟气向内弯水管放热后， 从喉管进入后烟箱，分左、右两路围绕锅 内外弯水管壳各旋转半周，横向冲刷外弯水管，然后 汇集于前烟箱经烟囱排出。 立式弯水管锅炉的水循环路线：靠近炉胆和内、外弯水管里的锅水受热较强，比重小而向上 流动；靠近锅壳的锅水受热较弱，比重大而向下流动。这样便形成了水循环。 立式弯水管锅炉的优点：锅炉采用弯水管，结构富有弹性；炉胆增加了辐射受热面，可加大 蒸发量；水循环较好，升压较快。缺点：炉膛水冷度大，不适于烧劣质煤；内、外弯水管内易被 水垢堵塞烧坏；外弯水管之间易积灰；烟箱活动铁门多，易漏风影响燃烧。 (4)立式横火管锅炉的结构主要由锅壳、封头，炉胆，前、后管板，喉管和横火管等受压部件 组成 ( 图 2— 6) 。锅炉的蒸当量一般小于 1 吨／时 (t ／h) ，工作所承受的压力小于 0.8 兆帕 (MPa) 。 立式横火管锅炉的水循环路线：靠近炉胆和横水管的锅水受热强，比重小而向上流动；靠近 锅壳的锅水受热弱，比重大而向下流动。这样便形成了水循环。 立式横火管锅炉的烟气流程：煤在炉胆内的炉排上燃烧后，高温烟气从炉胆上部的喉管进入 后烟箱，再经过横火管到达前烟箱，由烟囱排出。 立式横火管锅炉的优点：结构紧密相连，受热面多；水循环较好，升压较快。缺点：炉膛水冷 度大，不利于燃烧；横火管内易积灰；前、后烟箱门易漏风。 立式横火管锅炉横火管的作用：横火管对前、后管板有支承加固的作用，能提高管板的承压 强度。 立式锅壳锅炉炉胆的用途：炉胆的下部可设为固定炉排，上部空间可作为燃烧室，是锅炉 的辐射受热面。 立式锅壳锅炉采用 u 形下脚圈的优点：便于锅炉、炉胆电焊对接，焊缝质量好；结构富于弹 性，锅炉承压强度高。 2．卧式锅壳锅炉 (1) 卧式内燃锅炉的结构 这种锅炉有一个大直径的锅壳，在其中设置炉胆，炉排搁置在炉胆 内构成内部燃烧室，炉胆两端分别与前、后管板相连接，烟管布置在前、后管板之问，锅炉外部 不需砌砖墙。其结构如图 2— 7，主要由锅壳，炉胆，前、后管板，烟管等受压部件组成。锅炉 的蒸发量一般小于 4 吨／时 (t ／h) ，工作所承受的压力小于 1.3 兆帕 (MPa) 。 卧式内燃锅炉的烟气流程：煤在炉胆内燃烧产生的高温烟气，从炉胆前部向后流动，在锅炉 后部拐弯进人炉胆两侧的烟管； 由后向前流动至前部烟箱， 再向上拐弯进入炉胆上部的烟管， 由 前向后流动至烟囱排出。 卧式内燃锅炉的水循环路线：靠近炉胆和烟管的水受热较强，比重小而上升，靠近锅壳的水 受热较弱，比重大而下降，于是在锅内形成水循环。 卧式内燃锅炉的优点：锅炉整体出厂，安装快速简便；炉体不需要砌砖墙，占地面积小；升 火时间短，产生蒸汽快。缺点：炉膛水冷度大，不宜烧劣质煤；烟管内易积灰，需经常清扫；锅 内烟管之间结水垢，不易清除；烟管管端胀口易渗漏。 卧式内燃锅炉容易损坏的部分：锅炉的炉胆前一、二节受高温，如锅内积有水垢或严重缺水 时，炉胆易产生过热变形塌陷；烟管受热不均匀或积结水垢时， 前、后管板易凸出变形或烟管两 端的胀口渗漏，严重时管孔之间会产生裂纹。 (2) 卧式外燃锅炉 这种锅炉锅壳内的炉胆改为许多烟管，炉排移至锅壳底部，构成外部燃烧 室，锅炉外部砌有轻型砖墙。其结构如图 2— 8，主要由锅壳，前、后管板，烟管，水冷壁管， 下降管和集箱等受压部件组成。 锅炉的蒸发量小于 6 吨／时 (t ／h) ，工作所承受的压力小于 1.3 兆帕 (MPa) 。 卧式外燃锅炉的烟气流程：外燃炉膛内的高温烟气，冲刷锅壳底部和两侧水冷壁管后，从锅 炉后部进入第一部分烟管，由后向前流动，到达前烟箱后转 180°弯进入第二部分烟管，又由前 向后流动，最后经引风机和烟囱排入大气。 卧式外燃锅炉的水循环路线分为两部分：一部分是锅壳内的水经下降管进入集箱，分配给水 冷壁管；水冷壁管受热后，水又向上流动返回锅壳，形成水循环。 另一部分是锅壳内的第一部分 烟管受热强，周围的水向上流动；第二部分烟管受热弱，周围的水向下流动，形成水循环。 卧式外燃锅炉的优点：锅炉整体出厂，运输安装方便；升火时间短，产生蒸汽快；炉膛空间 较大，有利于燃烧，热效率较高。缺点：烟管内易积灰，需经常清扫；炉膛内的水冷壁管易过热 烧坏， 如锅内结垢严重时， 锅壳底部易过热鼓包； 后管板的烟管胀口易渗漏或管孔之间易产生裂 纹。 三、水管式锅炉 蒸发受热面全部由水管组成，且在锅筒内不布置蒸发受热面的锅炉，叫水管式锅炉。常见 的形式有双纵锅筒水管锅炉、双横锅筒水管锅炉和单纵锅筒水管锅炉等。 1 ．双纵锅筒水管锅炉按其结构特点可分为 D 形和且 KB 形两种。 D 形的结构特点是，炉膛 布置在双纵锅筒的一侧，另一侧为对流烟道。 且 KB 形的结构特点是，炉膛布置在双纵锅筒的中 央，因下锅筒比上锅简短，空出来的空间正好布置炉膛，后部为对流烟道。 (1)双纵锅筒 (D 形 )水管锅炉的结构主要由上、下纵锅筒，对流管束，水冷壁管，下降管和集 箱等受压部件组成 ( 图 2— 9) 。在上、下纵锅筒之间布置有许多弯水管 (对流管束 )构成对流烟道； 炉膛布置在对流烟道的一侧，炉膛四周布置有水冷壁管和集箱。整个炉形与 D 形相似。燃烧设 备采用链条炉排或往复炉排，尾部烟道有省煤器。锅炉的蒸发量一般小于 6 吨／时 (t ／h) ，工作 压力小于 1.3 兆帕 (MPa) 。 双纵锅筒 (D 形 )水管锅炉的烟气流动路线：煤在炉膛内燃烧产生的高温烟气，从炉膛后部一 侧的烟气出口进入对流烟道，先经第一对流管束由后向前流动，到达烟道的前端转 180°弯进入 第二对流管束，再由前向后流动，最后经省煤器，由引风机和烟囱排出。 双纵锅筒 (D 形 )水管锅炉的水循环分为两部分：一部分是上锅筒的水由受热较弱的第二对流 管束下降至下锅筒， 然后再从受热较强的第一对流管束上升， 回到上锅筒而形成循环； 另一部分 是炉膛四周水冷壁管内的水受热上升至上锅筒， 由上、下锅筒分别引出的下降管连接各集箱向水 冷壁管供水，形成水循环。 双纵锅筒 (D 形 )水管锅炉的优点：上、下纵锅筒水容量大，对负荷变化的适应性好；对流管 束均为弯水管，结构富有弹性；炉膛狭长，适宜于采用机械化炉排，热效率较高。缺点：对流管 束之间易积灰，如不及时清除，将使热效率下降；对给水质量要求严格，否则结水垢不易清除。 (2)双纵锅筒水管锅炉的结构主要由上、下纵锅筒，对流管束，水冷壁管，集箱和下降管等受 压部件组成。其结构如图 2— 10 所示，下锅筒的长度比上锅筒约短一半，空出的空间设置炉膛， 在两锅筒之间布置弯水管， 炉膛四周布置水冷壁管。 燃烧设备采用抛煤机或抛煤机加倒转链条炉 排，尾部烟道有省煤器。锅炉蒸发量一般小于 20 吨／时 (t ／h) ，工作所承受的压力小于 2.5 兆帕 (MPa) 。 双纵锅筒 (KB 形 )水管锅炉的的烟气流程：高温烟气从炉膛右侧出口进入后部对流烟道，顺 着两堵隔烟墙呈 S 形流动，横向冲刷对流管束，然后从炉墙左侧流经省煤器，由引风机和烟囱 排出。 双纵锅筒 (且 KB 形 )水管锅炉的水循环分为两部分：一部分是上锅筒的水从后部受热较弱的 对流管束下降至下锅筒， 再由下锅筒前部受热较强的对流管束上升， 回到上锅筒而形成循环； 另 一部分是炉膛四周水冷壁管的水受热上升至上锅筒， 由下锅筒引出的下降管通过各集箱向水冷壁 管供水，形成水循环。 双纵锅筒 (KB 形 )水管锅炉的优点：上锅筒较长，水容量大，运行负荷较稳定；对流管束均 为弯水管，自由膨胀性能好。缺点：对流管束之间易积灰；对给水质量要求严格；烟尘浓度大， 飞灰含碳量高，受热面和引风机易磨损。 2 ．双横锅筒水管锅炉的结构 主要由上、下横锅筒，对流管束，水冷壁管，下降管和集箱等 受压部件组成 ( 图 2— 11) 。锅炉的前部是炉膛，炉膛四周布置有水冷壁；上、下横锅筒位于炉膛 后部，两锅筒之间由弯水管连接。燃烧设备多采用链条炉排，有的为煤粉炉或沸腾炉， 装有过热 器、省煤器和空气预热器。锅炉蒸发量一般小于 20 吨／时 (t ／h) ，工作压力小于 2.5 兆帕 (MPa) 。 双横锅筒水管锅炉的烟气流程：高温烟气由炉膛后上方流经过热器进入对流烟道，先向下再 向上呈 S 形上升，横向冲刷对流管束，到达上部后再向下折入尾部烟道，经省煤器、空气预热 器，由引风机、烟囱排人大气。 双横锅筒水管锅炉的水循环分为两部分： 一部分是上、 下横锅筒之间的对流管束进行水循环； 另一部分是炉膛四周的水冷壁管进行的水循环， 其中前、 后水冷壁管内的汽水混合物直接进入上 锅筒， 而两侧水冷壁管内的汽水混合物需经上集箱和导汽管进入上锅筒。 各水冷壁管内的水由下 锅筒引出的下降管供给。 双横锅筒水管锅炉的优点：结构合理可靠，负荷适应性好，热效率高，操作维修方便，劳动 强度低。缺点：体积高大，构架金属耗量多；对给水质量和司炉的技术水平要求高。 3 ．单纵锅筒水管锅炉的结构 分为轻型炉墙整装炉型和重型炉墙散装炉型两种， 均由上纵锅 筒、水冷壁管、对流管束和左右集箱组成。其构造特点：锅筒纵向布置在炉膛上部的中央，两组 对流管束和水冷壁管分别布置在炉膛的两侧，左右对称，与 A 形相似。图 2— 12 为轻型炉墙整 装炉型， 燃烧设备是采用链条炉排， 锅炉蒸发量小于 6 吨／时 (t ／h) ，工作所承受的压力小于 1.3 兆帕 (MPa) 。 轻型炉墙整装炉型的烟气流程：高温烟气从炉膛后部左侧出烟口进入左边对流烟道，由后向 前经过锅筒前端横向烟道， 折人右边对流烟道， 再由前向后流至省煤器， 经由引风机和烟囱排出。 轻型炉墙整装炉型的水循环：上锅筒的水通过左、右两侧受热较弱的对流管束下降至下集 箱，再由下集箱分配给左、右两侧水冷壁管和受热较强的对流管束，上升回到上锅筒。 单纵锅筒水管锅炉的优点：采用一个锅筒，节省钢材；炉体呈 A 形，炉顶保温层敷设方便； 两侧对流管束中不砌隔墙，结构相对比较简单。缺点：单锅筒的水容量小，运行中汽压、水位波动大；对 给水质量和操作管理上的水准要求高。

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