第5章 供热锅炉0.5.ppt

第五章 供热锅炉 建工学院 周智勇 5-1 锅炉结构形式的演变 概述 随着蒸汽机的发明，18世纪末出现了工业用的圆筒型蒸汽锅炉 由于当时社会生产力的迅猛发展，蒸汽在工业上的用途日益广泛，不久就对锅炉提出了扩大容量和提高参数的要求 在圆筒形蒸汽锅炉的基础上，从增加受热面入手，对锅炉进行了一系列的研究和技术变革，从而推动了锅炉的发展 图5.1形象地展示了锅炉循着两个方向发展的过程和结构形式的演变 在锅筒内部增加受热面，形成烟管锅炉系列 在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列 5-1 5-1 烟管锅炉 特性 高温烟气在火筒或烟管内流动放热，低温工质——水则在火筒或烟管外侧吸热、升温和汽化 发展 先在锅筒内增加一个火筒（也称炉胆），即单火筒锅炉，煤在火筒内燃烧放热 后增加为两个火筒——双火筒锅炉 为进一步增大锅炉容量，又发展到用小直径烟管取代火筒以增加受热面，形成烟管锅炉，进一步组合则形成了火筒烟管锅炉，燃烧室也由锅炉内部移至锅炉外侧 5-1 烟管锅炉 优缺点 优点 结构简单，维修方便；水容积大，能较好适应负荷变化；水质要求低 缺点 炉膛一般都较矮小，四周被辐射受热面围住，炉内温度低，燃烧条件较差 烟气纵向冲刷壁面，传热效果也差 排烟温度很高，热效率低 锅筒直径大，不宜提高蒸汽压力，又增加钢耗量，蒸发量也受到限制 5-1 5-1 水管锅炉 特性 高温烟气在管外冲刷流动而放出热量，汽、水在管内流动而吸热和蒸发 优点 燃烧条件、传热效果和受热面的布置等得到改善，为提高锅炉的容量、参数和热效率创造了条件，金属耗量大为下降 发展 早期出现整联箱横水管锅炉，后来改为波形分联箱结构，制造工艺复杂，金属耗量较大，已不再生产 最早采用直水管结构，后来发现弯水管比直水管结构富有弹性，于是采用多锅筒弯水管锅炉 由于传热学的发展，锅炉向着减少对流受热面，增大辐射受热面的方向发展 演变成双锅筒、单锅筒锅炉，以至发展到现代的无锅筒锅炉——直流锅炉 蒸汽过热器、省煤器及空气预热器相继被采用，使锅炉设备更趋完善 5-2 蒸汽锅炉 烟管锅炉 也称火管锅炉 特点 烟气在火筒和烟管内流动换热 分类 烟管锅炉按其锅筒放置方式，分为立式和卧式两类 结构特点 都有一个大直径的锅筒，其内部有火筒和为数众多的烟管 5-2 立式烟管锅炉 立式烟管锅炉有竖烟管和横烟管等多种形式 容量一般较小，蒸发量大多在0.5t/h以下 可以配置燃煤、燃油和燃气各种燃烧设备 对于燃煤锅炉，通常配置手烧炉，大多采用双层炉排手烧炉 5-2 5-2 立式套筒锅炉 图5.2为配置燃油炉的立式套筒锅炉 内筒、炉膛为辐射受热面，外筒为对流受热面 油燃烧器装置在顶部，燃烧所需的空气由炉顶的送风机切向送入 油燃烧产生的高温烟气在炉内强烈旋转并自上而下流至锅炉底部，往布置在上部的烟气出口折返，进入外筒与锅炉外壳内侧保温区（炉墙）之间的环形烟道上，纵向冲刷带肋片的外筒受热面，最后烟气通过上部出口排入烟囱 为了延长高温烟气在炉胆内的逗留时间和提高火焰的充满度，此型锅炉的炉胆内还设置有环形火焰滞留器，使之燃烧充分和强化传热 5-2 5-2 立式烟管锅炉 图5.3所示为配置双层炉排手烧炉的立式横烟管锅炉 水冷炉排管和炉胆内壁的一部分构成了锅炉的辐射受热面；横贯锅筒的众多烟管，为锅炉的主要对流受热面 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，再经烟囱排入大气 为进一步降低排烟温度，也有的在后上烟箱上方增设余热水箱 5-2 5-2 卧式烟管锅炉 图5-4 卧置锅筒内有一具有弹性的波形火筒，火筒内设置了链条炉排 锅筒左、右侧及火筒上部都布置了烟管，火筒和烟管都沉浸在锅筒内的水容积里 锅炉的上部约1/3空间是汽容积 炉排以上的火筒内壁是主要辐射受热面，而烟管为对流受热面 5-2 5-2 卧式烟管锅炉 烟气在锅炉内呈三个回程流动，故也称三回程锅炉 燃烧后的烟气在火筒内向后流动，为烟气第一回程 烟气经后烟箱导入左、右侧烟管，向炉前流动，是第二回程 烟气至前烟箱汇集后进入火筒上部的烟管向后流动，即为第三回程 最后经省煤器由引风机排入烟囱 5-2 水管锅炉 特点 水在管内流动，烟气在管外流动而进行换热的锅炉 与烟管锅炉相比，水管锅炉在结构上设有特大直径的锅筒富有弹性，弯水管替代直烟管，不但节约金属材料，更为提高容量和蒸汽参数创造了条件 在燃烧方面，可以根据燃用燃料的特性自如处置，从而改善了燃烧条件，使热效率有较大的提高 从传热学观点来看，可以尽量组织烟气对水管受热面作横向冲刷，传热系数比纵向冲刷的烟管要高 具有良好的水循环，水质一般又都经严格处理，所以即便在受热面蒸发率很高的条件下，金属壁不至过热而损坏 受热面布置简便，清垢除灰等条件