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锅壳锅炉讲述
GB/T16508.3锅壳锅炉第3部分:设计与强度计算
目前我们需要掌握的主要内容:
5.5许用应力(56页)
5.6计算温度(57页)
5.7工作压力和计算压力(58页)
6.3锅壳和集箱筒体(59页)
6.6减弱系数及焊接接头系数(60页)
6.7附加厚度(65页)
6.8厚度限制(66页)
7.3圆筒形炉胆(69页)
8.3椭球形和半球形元件(79页)
8.5.2拱形管板(83页)
9.3有拉撑的平板和烟管管束区以外的平板(85页)
9.4烟管管束区以内的平板(88页)
10.4拉撑件所支撑的面积(93页)
10.5直拉杆和拉撑管(94页)
10.6斜拉杆(96页)
13.3筒体上孔的补强(103页)
1、锅壳式锅壳的主要结构型式
锅壳式锅炉最早的名称是火管锅炉。与水管锅炉结构上的不同之处在于烟气在受热面管子内部流动,工质在受热面管子外部流动,而水管锅炉正与之相反。锅壳锅炉除了具有与水管锅炉相同的元件如集箱、封头,类似的元件如锅壳筒体,还有一些自己独有的元件,如烟管、炉胆、管板、拉撑件等。锅壳筒体、集箱、封头、开孔补强计算基本与水管锅炉相同,有些表述方式、有的符号、有的计算方法有所不同,炉胆、管板、拉撑的计算是水管锅炉没有的内容。
为了更好的理解标准的内容,需要对锅壳锅炉的结构有一定的了解。
1.1水火管锅炉
水火管锅炉是我国独有的一种炉型,源自50年代上海工业锅炉厂。之所以叫水火管锅炉是因为兼有了水管和火管两种锅炉的结构。水管部分是指炉膛中的水冷壁管,火管部分是指锅壳中的烟管。锅炉本体由水冷壁管、筒壳、集箱、管板、烟管、下降管组成。烟气行程:燃料燃烧形成的火焰、烟气在炉膛与水冷壁、锅壳底部组成的辐射受热面进行换热后,由前向后流动,在后部转向进入两侧翼型烟道,由后向前冲刷翼型烟道中的第一对流受热面,在前部转向进入由烟管组成的第二对流受热面,然后流出锅炉本体。这种烟气流动方式叫做烟气三回程。水循环系统:锅壳、下降管、集箱、水冷壁管组成循环回路。水在水冷壁管中被加热,一部分水变为蒸汽,管内工质形成汽水混合物,下降管不受热,管中工质是水,汽水混合物重度小于水的重度,因此下降管中的水向下流动,水冷壁管中的汽水混合物向上流动,形成了自然循环。此外,由于锅壳底部受热以及锅壳中布置了大量的烟管,锅壳中的水被加热蒸发,在锅壳中也形成了冷水下降,热水和蒸汽上升的自然循环,只不过这个循环过程是在锅壳这个大水容积中进行的。
水火管锅炉最早用于小容量产品,进些年来发展到较大容量。该炉型曾是我公司主导产品,90年代之前几乎是唯一的炉型。目前仍是我公司主要炉型之一,是20t/h以下产品的首选,在40t/h热水炉也曾生产过该产品。
1.2卧式内燃锅炉
卧式内燃锅炉用于燃油、燃气锅炉。锅炉本体由炉胆(锥形炉胆、波形炉胆)、锅壳、管板、回燃室(管板、筒体)、烟管、拉撑(直拉杆、斜拉杆)组成。烟气行程:燃烧机将油或气点燃并形成火焰喷入炉胆,火焰、烟气与炉胆组成的辐射受热面进行换热后,由前向后流动,在回燃室转向,由后向前冲刷第一对流管束烟管,在前部转向,由前向后冲刷第二对流管束烟管,然后流出锅炉本体。烟气流动同样是三回程方式。水循环:在锅壳这个大水容积中形成了冷水下降,热水和蒸汽上升的自然循环。
上述的炉型是三回程湿背式卧式内燃锅炉。所谓湿背式,是指回燃室处于锅壳中,回燃室后管板(后背)与锅壳后管板之间存在水夹层,回燃室后管板(后背)被水冷却,称之为湿背式。与之相对应的是干背式,如果回燃室不处于锅壳中,回燃室后背一般是用耐火材料砌筑的,没有水冷却则成为干背。下图为三回程干背式锅炉示意图。
1:锅壳 2:炉胆 3:前管板 4:后管板 5:烟管 6:耐火砖
干背式锅炉回燃室后背用耐火砖砌筑,在高温烟气冲刷下,很容易损坏,不得不经常停炉修理,因此只用于较小容量的产品。我公司生产的卧式内燃锅炉目前全部采用三回程湿背式结构。
2、锅壳和集箱筒体计算厚度
与水管锅炉锅筒和集箱筒体厚度计算公式相同。
锅壳筒体计算厚度:
集箱筒体计算厚度:
:计算厚度
:计算压力
:筒体内径
:筒体外径
:最小减弱系数
:许用应力
2.1计算压力
:计算压力
:工作压力
:设计附加压力
2.2工作压力
:工作压力
:额定压力
:工质流动阻力,取最大流量时锅壳或集箱至锅炉出口之间的压力降
:元件所受液柱静压力,不大于0.03时,取等于零。
2.3设计附加压力
标准第4条“符号和单位”中,给出“—设计附加压力(安全阀整定压力)”,标准的第1号勘误表改为—设计附加压力(考虑安全阀整定压力)”。除此之外标准中再未给出的确定方法,经向标准编写人咨询,取为安全阀较低整定压力与额定压力之差,与GB/T16507.4的规定不一致。
2.4最小减弱系数
取纵向焊接接头系数、纵向孔桥减弱系数
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