工业锅炉的结构.ppt
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1、锅炉的分类及结构第一节第一节 锅炉分类及结构概述锅炉分类及结构概述一、锅炉的分类一、锅炉的分类可以从不同角度对锅炉进行分类。可以从不同角度对锅炉进行分类。按用途可以分为:电站锅炉、工业锅炉、机车锅炉和船舶锅炉按用途可以分为:电站锅炉、工业锅炉、机车锅炉和船舶锅炉等。等。按容量可以分为:大型锅炉,中型锅炉,小型锅炉。习惯上,按容量可以分为:大型锅炉,中型锅炉,小型锅炉。习惯上,把蒸发量大于把蒸发量大于100100吨吨/时的锅炉称作大型锅炉,把蒸发量为时的锅炉称作大型锅炉,把蒸发量为2020吨吨/时至时至100100吨吨/时的锅炉称为中型锅炉,把蒸发量小于时的锅炉称为中型锅炉,把蒸发量小于2020
2、吨吨/时的称为小型锅炉。时的称为小型锅炉。按蒸汽压力可以分为低压锅炉(压力按蒸汽压力可以分为低压锅炉(压力1.57MPa1.57MPa),中压锅炉),中压锅炉(压力为(压力为2.45MPa2.45MPa及及3.82MPa3.82MPa),高压锅炉(压力为),高压锅炉(压力为9.81MPa9.81MPa)超高压锅炉(压力为)超高压锅炉(压力为13.73MPa13.73MPa),亚临界锅炉),亚临界锅炉(压力为(压力为16.67MPa16.67MPa)和超临界锅炉(压力超过)和超临界锅炉(压力超过22MPa22MPa,即,即高于临界压力)。高于临界压力)。按燃料种类和能源来源可以分为燃煤锅炉、燃油
3、锅炉、燃气锅按燃料种类和能源来源可以分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、原子能锅炉、废热(余热)锅炉。炉、原子能锅炉、废热(余热)锅炉。按锅炉结构可以分为锅壳式锅炉(火管锅炉)、水管锅炉、水按锅炉结构可以分为锅壳式锅炉(火管锅炉)、水管锅炉、水火管锅炉(卧式快装锅炉)。火管锅炉(卧式快装锅炉)。按燃料燃烧方式分:层燃炉、沸腾炉、室燃炉。按燃料燃烧方式分:层燃炉、沸腾炉、室燃炉。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(2.45M
4、Pa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。分类方法分类方法锅炉类型锅炉类型按锅炉结构型按锅炉结构型式式锅壳式锅壳式立式:横水管、弯水管、直水管、横火管;卧立式:横水管、弯水管、直水管、横火管;卧式内燃回火管等式内燃回火管等水管水管单锅筒:纵置式、横置式;双锅筒:纵置式、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;横置式;纵横锅筒式;强制循环式;水火管水火管卧式快装卧式快装按燃烧设备按燃烧设备固定炉排、活动手摇炉排、链条炉排、抛煤机、倒转炉固定炉排、活动手摇炉排、链条炉排、抛煤机、倒转炉排
5、抛煤机、振动炉排、下伺炉排、往复推伺炉排、沸腾排抛煤机、振动炉排、下伺炉排、往复推伺炉排、沸腾炉、半沸腾炉、室燃炉、旋风炉等炉、半沸腾炉、室燃炉、旋风炉等按燃料种类按燃料种类无烟、贫、烟、劣质烟、褐煤;油、气、木柴、甘蔗渣、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、余热等稻壳、煤矸石、特种燃料、余热等按出厂型式按出厂型式快装、组装、散装快装、组装、散装按供热工质按供热工质蒸汽、热水、其他工质蒸汽、热水、其他工质二、工业锅炉参数系列及型号表示方法二、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
6、,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。额定额定额定额定出力出力出力出力t/ht/h额定出口蒸汽压力(额定出口蒸汽压力(额定出口蒸汽压力(额定出口蒸汽压力(MPaMPa)0.390.390.690.690.980.981.271.271.571.572.452.45额定出口蒸汽温度(额定出口蒸汽温度(额定出口蒸汽温度(额定出口蒸汽温度(CC)饱和饱和饱和饱和饱和饱和饱
7、和饱和饱和饱和饱和饱和饱和饱和饱和饱和350350饱和饱和饱和饱和350350饱和饱和饱和饱和4004000.10.10.20.20.50.51 12 24 46 610101515202035356565锅锅炉炉型型号号燃燃烧烧方方式式额额定定蒸蒸发发量量或或额额定定供供热热量量介介质质出出口口压压力力过过热热蒸蒸汽汽温温度度或或出出/回回水水温温度度燃燃料料种种类类设设计计次次序序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。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在额定出力及额定出口蒸汽压力
8、之下,锅炉出口过热蒸汽温度的偏差应不大于度的偏差应不大于2020。锅炉的给水温度分锅炉的给水温度分2020、6060、105105三档,由制造厂在三档,由制造厂在设计时酌情取定。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:前两个供热量。共分三段:前两个“”是两个汉语拼音字母,表是两个汉语拼音字母,表示锅炉总体
9、型式,各字母所表示具体意义见表示锅炉总体型式,各字母所表示具体意义见表3-33-3及表及表3-43-4;后一个;后一个“”是一个汉语拼音字母,表示不同的燃烧方式,是一个汉语拼音字母,表示不同的燃烧方式,见表见表3535;最后的两个;最后的两个“”“”是两个阿拉伯数字,表示锅是两个阿拉伯数字,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/KgKJ/Kg表示。表示。表表33锅壳锅炉总体形式代号锅壳锅炉总体形式代号表表34水管锅炉总体形式代号水管锅炉总体形式代号注:单锅筒立式注:单锅筒立式DL表表35燃烧设备代号燃烧设备代号注:倒
10、转炉排及抛煤机注:倒转炉排及抛煤机D;半沸腾炉;半沸腾炉B;旋风炉;旋风炉X;燃料种类燃料种类代号代号燃料种燃料种类类代号代号类石煤、煤矸石类石煤、煤矸石S S褐煤褐煤H H类石煤、煤矸石类石煤、煤矸石S S 贫煤贫煤P P类石煤、煤矸石类石煤、煤矸石S S 木柴木柴MM类无烟煤类无烟煤WW稻糠稻糠DD类无烟煤类无烟煤WW 甘蔗渣甘蔗渣GG类无烟煤类无烟煤WW 油油Y Y类烟煤类烟煤A A气气QQ类烟煤类烟煤A A 油母页油母页岩岩YMYM类烟煤类烟煤A A 表表3-6燃燃料料种种类类代代号号表表3-53-5锅炉燃烧方式代号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。型号的
11、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(以工程单位表示即口压力(以工程单位表示即MPaMPa);第二段用阿拉伯);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度取决于压力,型号中的介质压力即间接表示了饱和温度。温度。型号的第三部分表示燃料种类和设计次序。共分两段,型号的第三部分表示燃料种类和设计次
12、序。共分两段,前面一个前面一个“”是一个汉语拼音字母及相应的罗马数是一个汉语拼音字母及相应的罗马数字,表示燃料种类,见表字,表示燃料种类,见表3-63-6;第二优以阿拉伯数字表;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。示设计次序,如锅炉系原型设计则无第二段。为便于理解和掌握,对上述锅炉型号表示方法举例说明如下:为便于理解和掌握,对上述锅炉型号表示方法举例说明如下:WNG1-7-A WNG1-7-A表示卧式内燃固定炉排锅壳式锅炉,额定蒸发量为表示卧式内燃固定炉排锅壳式锅炉,额定蒸发量为1 1吨吨/时,时,蒸汽压力为蒸汽压力为0.69MPa0.69MPa,蒸汽温度为饱和温度,燃
13、用,蒸汽温度为饱和温度,燃用类烟煤,类烟煤,原形设计。原形设计。SZS10-16/350-YQ2 SZS10-16/350-YQ2表示双锅筒纵置式室燃水管锅炉,额定蒸发量表示双锅筒纵置式室燃水管锅炉,额定蒸发量1010吨吨/时,蒸汽时,蒸汽压力为压力为 1.57MPa 1.57MPa,过热蒸汽温度为,过热蒸汽温度为350C350C,燃油燃气并用,燃油燃气并用,以油为主,系第二次设计的产品。以油为主,系第二次设计的产品。QXW360-7/95/70-A QXW360-7/95/70-A 表示强制循环往复炉排热水锅炉,额定供热量为表示强制循环往复炉排热水锅炉,额定供热量为4.186MW4.186M
14、W,出水压力为出水压力为 0.69MPa 0.69MPa,出水温度为,出水温度为95 C 95 C,回水温度为,回水温度为 70 C 70 C,燃用,燃用类烟煤,原型设计。类烟煤,原型设计。不难看出,锅炉型号给出了锅炉的概貌,在了解锅炉的基本不难看出,锅炉型号给出了锅炉的概貌,在了解锅炉的基本概念和知识的基础上,熟练掌握锅炉型号的表示方法是十分概念和知识的基础上,熟练掌握锅炉型号的表示方法是十分有益的。有益的。三、锅炉结构形式的发展三、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的进步紧密联
15、系的。早期的工业锅炉出现于1818世纪世纪后期的英国,由于产业革命,蒸汽开始在工业上得到后期的英国,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效率,降低金属消耗量,锅炉的结构形式也相应不断发展。
16、发展。如图如图3-13-1所示,锅炉结构型式的发展是沿着两个方向所示,锅炉结构型式的发展是沿着两个方向进行的。进行的。图图3-1 3-1 锅炉型式发展简况锅炉型式发展简况123456789101112131415161-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-单锅筒弯水管锅炉一个方向是在圆筒形锅炉基础上,在圆筒内部增加受热面,先后出现了单火筒锅炉(柯尼希锅炉)、
17、双火筒锅炉(兰开夏锅炉)及各种烟火管锅炉。根据圆筒体放置位置的不同,这类 锅炉双有立式和卧式之分。我国目前把这类火管锅炉称作锅壳式锅炉。其基本特点是在大圆筒(锅壳)之内装设小圆筒、管子或其他形状的壳体,并把大圆筒与小圆筒、管子等之间完全隔绝,形成夹套,夹套之中容水,而小圆筒、管子等充作燃烧室和烟道容纳火陷或烟气。由于燃烧系统和汽水系统被限制在一个锅壳内,因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、蒸汽参数都受限制而这种锅炉的蒸发量、蒸汽参数都受限制,燃烧效果燃烧效果和传热效果差,锅炉效率很低。从安全角度看和传热效果差,锅炉效率很低。从安全角度看,燃烧燃烧系统布置在锅壳内,
18、使锅壳及内部构件直接受热,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。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
19、而在一些小型工业部门、交通船采用自然通风。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。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、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。工作性能等,都远非始锅壳锅炉所能比较的了。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,形成并发展限制,在锅筒之外设置燃烧室和受热面,形成并发展“水管水管锅炉锅炉”。沿着这个方向,人们先后造出了水筒锅炉、直水管
20、。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。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,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
21、水管弹性较好,可以承受热胀冷缩。燃烧技术、传热技术、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、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。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。其锅筒不直接受热热,工作条件较锅壳锅炉的
22、筒体优越。直接受热的管子即使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。爆炸,其危害性也远较筒体爆炸为小。现代的高参数大容量锅炉全部是水管锅炉。现代的高参数大容量锅炉全部是水管锅炉。在在6060年代中期,我国出现了同时具备水管锅炉及壳式锅炉结年代中期,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构特点的水火管锅炉卧式快装锅炉。卧式快装锅炉。2020多年来,这种锅多年来,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。其结构性能有待进一步完善。综上所述,锅壳式
23、锅炉的结构特点为:综上所述,锅壳式锅炉的结构特点为:1 1“锅锅”和和“炉炉”都被包在一个壳体都被包在一个壳体锅壳中。锅壳中。2 2炉膛矮小,水冷程度大(整个金属炉膛浸泡于水中),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。燃烧条件差,必须烧优质燃料。3 3受热面少,蒸发量低,常装水管或烟火管以增加受热面。受热面少,蒸发量低,常装水管或烟火管以增加受热面。4 4壳体直径较大,开孔多,形状不规则,内部受热部分与壳体直径较大,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,温度不一致不受热部分连接在一起,温度不一致,热膨冷缩程度不同,热膨冷缩程度不同,对安全
24、工作不利。对安全工作不利。5 5系统比较简单,一般没有砖砌炉墙及尾部受热面,便于系统比较简单,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。运输安装、运行管理及检查维护。6 6对水质要求较低。对水质要求较低。n n水管锅炉的结构特点为:水管锅炉的结构特点为:1 1、炉膛置于筒体之外,、炉膛置于筒体之外,“炉炉”不受不受“锅锅”的限制,体的限制,体积可大可小,可以满足燃烧及增加蒸发量的要求。积可大可小,可以满足燃烧及增加蒸发量的要求。2 2、以容纳水汽的管子置于炉膛、烟道中作主要受热面,、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
25、。锅筒一般不受热。传热性能及安全性能都显著改善。3 3、水的预热、汽化(沸腾)及蒸汽过热在不同的受热、水的预热、汽化(沸腾)及蒸汽过热在不同的受热面中完成。面中完成。4 4、汽水系统、燃烧系统及辅助系统比较复杂,但一个、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。个受压部件的结构却比较简单。5 5、由于水的预热、汽化及蒸汽过都是在管内完成的,、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。运行操作管理的水平也要求较高。6 6、水火管锅炉的结构特点界于以
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