锅炉与锅炉房设备5讲义.ppt

第五章　供热锅炉;　目　录;　　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。于是，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。;　　第一个方向，是在锅筒内部增加受热面，形成了烟管锅炉系列。起初，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。为了进一步增大锅炉容量，后来又发展到用小直径的烟管取代火筒以增加受热面，形成了烟管锅炉和火筒烟管组合锅炉，烟管锅炉的燃烧室也由锅筒内部移至锅筒外侧。这类锅炉，统称为烟管锅炉，其共同的特点是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。;　　显而易见，这类锅炉的炉膛一般都较矮小，炉膛四周又被作为辐射受热面的筒壁所围住，炉内温度低，燃烧条件较差，而且烟气纵向冲刷壁面，传热效果也差，排烟温度很高，热效率低。此外，锅筒直径大，既不宜提高蒸汽压力，又增加钢耗量，蒸发量也受到限制。当然，这类锅炉也有优点，如结构简单，维修方便；水容积大，能较好适应负荷变化；水质要求低等。因此有的结构形式至今仍被广泛采用。;　　第二个方向，是在锅筒外部发展受热面，形成水管锅炉系列。大约到了19世纪中叶，锅炉开始在锅筒外面增设几个直径较小的圆筒受热面。后来发现增加圆筒数目、减小圆筒直径，甚至以钢管取代圆筒等做法有利于蒸汽参数的提高和传热的改善，最后终于出现了水管锅炉。它的特点是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。 　　水管锅炉的出现，是锅炉发展的一大飞跃。它摆脱了火筒、烟管锅炉受锅筒尺寸的制约，无论在燃烧条件、传热效果和受热面的布置等方面都得到了根本性的改善，为提高锅炉的容量、参数和热效率创造了良好的??件，金属耗量也大为下降。;　　早期出现的水管锅炉是整联箱横水管锅炉，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。 　　竖水管锅炉出现于20世纪初，最早采用的也是直水管结构。后来，发现弯水管比直水管结构富有弹性，于是采用许多只锅炉做成多锅筒弯水管锅炉。此后，由于传热学的发展，对锅炉辐射换热规律有了进一步的认识，锅炉向着减少对流受热面，增大辐射受热面的方向发展。于是，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。与此同时，蒸汽过热器、省煤器及空气预热器受热面也相继被采用，使锅炉设备更趋完善。;　　在蒸汽锅炉发展的同时，由于城市建设的发展和节能的需要，另一类用于直接生产热水的热水锅炉也得到较快的发展。此外，为利用生产过程中产生的数量相当可观的余热，余热锅炉应运而生，它作为余热回收利用设备受到世界各国的普遍重视。 　　纵观锅炉发展历史，真正走上现代化道路才不过五六十年的时间。随着现代工业的发展和科学技术的进步，现代锅炉正朝着大容量、高参数方向发展。对于供热锅炉，为了提高运行的经济性、保护环境和降低成本，锅炉正趋于简化结构、改善燃烧技术、提高热效率、降低金属消耗和扩大燃料适应范围。为确保锅炉运行的安全，又趋向于采用先进技术，进一步提高设备的机械化、自动化和智能化。;5.1 锅炉结构形式的演变;5.2 供热锅炉的炉型;　　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。;1. 立式套筒锅炉 　　图5.2所示为一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。内外筒之间的两端用环形平封头围封，构成此型锅炉的汽、水空间——汽锅。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，然后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。;　　这种锅炉结构简单，制造方便，水容量相对其他立式烟管锅炉大，能适应负荷变化，且对水质要求也不高，但烟气流程较短，排烟温度较高。为提高锅炉热效率，这种锅炉也有将外筒所带直形肋片改为螺旋形的，增加烟气扰动和延长烟气流程以改善传热。;2. 立式烟管锅炉 　　图5.3所示为一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。