[科普中國(guó)]-水管鍋爐

簡(jiǎn)介水管鍋爐概述

由于管內(nèi)橫斷面比管外小，因此汽水流速大大增加，受熱面上產(chǎn)生的蒸汽立即被沖走，這就提高了鍋水吸熱率。與鍋殼式鍋爐相比水管鍋爐鍋筒直徑小，工作壓力高，鍋水容量小，一旦發(fā)生事故，災(zāi)害較輕，鍋爐水循環(huán)好，蒸發(fā)效率高，適應(yīng)負(fù)荷變化的性能較好，熱效率較高。因此，壓力較高，蒸發(fā)量較大的鍋爐都為水管鍋爐。所謂水管鍋爐(a water tube boiler )，就是水、汽或汽水混合物在管內(nèi)流動(dòng)，而火焰或煙氣在管外燃燒和流動(dòng)的鍋爐。

水管鍋爐優(yōu)缺點(diǎn)早期水管鍋爐的受熱面管子，為了便于清除水垢，大多是直管形式。隨著爐外和爐內(nèi)水處理技術(shù)的進(jìn)步，可以保證鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行而管內(nèi)結(jié)垢很少，因而出現(xiàn)了彎水管鍋爐。彎水管鍋爐的受熱面管子，可以根據(jù)需要制成比較復(fù)雜的形狀，因而鍋爐的各種性能大大提高。水管鍋爐的受熱面由很多小管子組成，熱膨脹補(bǔ)償性能良好，可以根據(jù)需要任意布置。鍋爐壓力和容量的提高不受鍋筒限制。汽水流動(dòng)可以 自然循環(huán)，也可以是強(qiáng)制循環(huán)或水汽依次通過(guò)各受熱面，不但各受熱面能得到良好冷卻，而且還使單位受熱面吸熱量增多。受熱面全部在鍋筒外部，水管鍋爐的鍋筒相對(duì)來(lái)講很小，采用直流鍋爐，鍋筒可以取消，所以水管鍋爐的金屬使用率較低。水管鍋爐采用過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后，排煙溫度可以降低到100~150℃，鍋爐效率可達(dá)90%以上。水管鍋爐的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積較大，不適宜用于移動(dòng)設(shè)備上。鍋爐的相對(duì)水容量小，對(duì)自動(dòng)化控制和操作水平要求較高。根據(jù)水管鍋爐的上述特點(diǎn)，水管鍋爐適用于大、中型工廠和發(fā)電廠。1

鍋爐結(jié)構(gòu)整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分。

鍋爐本體鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。 鍋爐本體中兩個(gè)最主要的部件是爐膛和鍋筒。

爐膛爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上，進(jìn)行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐，又稱流化床爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)，并強(qiáng)烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐。爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。燃料在爐膛內(nèi)燃燒形成火焰和高溫?zé)煔?，所以爐膛四周的爐墻由耐高溫材料和保溫材料構(gòu)成。在爐墻的內(nèi)表面上常敷設(shè)水冷壁管，它既保護(hù)爐墻不致燒壞，又吸收火焰和高溫?zé)煔獾拇罅枯椛錈?。爐膛設(shè)計(jì)需要充分考慮使用燃料的特性。每臺(tái)鍋爐應(yīng)盡量燃用原設(shè)計(jì)的燃料。燃用特性差別較大的燃料時(shí)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都可能降低。

鍋筒鍋筒是自然循環(huán)和多次強(qiáng)制循環(huán)鍋爐中，接受省煤器來(lái)的給水、聯(lián)接循環(huán)回路，并向過(guò)熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。鍋筒簡(jiǎn)體由優(yōu)質(zhì)厚鋼板制成，是鍋爐中最重的部件之一。鍋筒的主要功能是儲(chǔ)水，進(jìn)行汽水分離，在運(yùn)行中排除鍋水中的鹽水和泥渣，避免含有高濃度鹽分和雜質(zhì)的鍋水隨蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器和汽輪機(jī)中。鍋筒內(nèi)部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排污和加藥設(shè)備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來(lái)的飽和蒸汽與水分離開來(lái)，并盡量減少蒸汽中攜帶的細(xì)小水滴。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件；中壓以上的鍋爐除廣泛采用多種型式的旋風(fēng)分離器進(jìn)行粗分離外，還用百葉窗、鋼絲網(wǎng)或均汽板等進(jìn)行進(jìn)一步分離。鍋筒上還裝有水位表、安全閥等監(jiān)測(cè)和保護(hù)設(shè)施。

鍋爐輔助設(shè)備一、給水設(shè)備 ，如：注水器，離心泵等； 二、通風(fēng)設(shè)備， 如：鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，煙囪 ； 三、運(yùn)煤設(shè)備 ，如：人工上煤，電動(dòng)葫蘆； 四、出灰設(shè)備 ，如：人工出灰，刮板除渣機(jī)； 五除、塵設(shè)備， 如：旋風(fēng)除塵器，多管除塵器。

相關(guān)資料鍋爐發(fā)展與展望為了考核性能和改進(jìn)設(shè)計(jì)，鍋爐常要經(jīng)過(guò)熱平衡試驗(yàn)。直接從有效利用能量來(lái)計(jì)算鍋爐熱效率的方法叫正平衡，從各種熱損失來(lái)反算效率的方法叫反平衡。考慮鍋爐房的實(shí)際效益時(shí)，不僅要看鍋爐熱效率，還要計(jì)及鍋爐輔機(jī)所消耗的能量。單位質(zhì)量或單位容積的燃料完全燃燒時(shí)，按化學(xué)反應(yīng)計(jì)算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內(nèi)有更多的機(jī)會(huì)與氧氣接觸而燃燒，實(shí)際送入爐內(nèi)的空氣量總要大于理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排煙熱損失會(huì)增大，還會(huì)加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應(yīng)設(shè)法改進(jìn)燃燒技術(shù)，爭(zhēng)取以盡量小的過(guò)量空氣系數(shù)使?fàn)t膛內(nèi)燃燒完全。鍋爐煙氣中所含粉塵(包括飛灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質(zhì)，未經(jīng)凈化時(shí)其排放指標(biāo)可達(dá)到環(huán)境保護(hù)規(guī)定指標(biāo)的幾倍到數(shù)十倍?？刂七@些物質(zhì)排放的措施有燃燒前處理、改進(jìn)燃燒技術(shù)、除塵、脫硫和脫硝等。借助高煙囪只能降低煙囪附近地區(qū)大氣中污染物的濃度。 煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力附著力以及聲波、靜電等。對(duì)粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常采用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過(guò)濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏—水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰，除塵效率很高還能吸收氣態(tài)污染物。 二十世紀(jì)50年代以來(lái)，人們努力發(fā)展灰渣綜合利用，化害為利。如用灰渣制造水泥、磚和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又從粉煤灰中提取空心微珠，作為耐火保溫等材料。鍋爐未來(lái)的發(fā)展將進(jìn)一步提高鍋爐和電站熱效率；降低鍋爐和電站的單位功率的設(shè)備造價(jià)；提高鍋爐機(jī)組的運(yùn)行靈活性和自動(dòng)化水平；發(fā)展更多鍋爐品種以適應(yīng)不同的燃料；提高鍋爐機(jī)組及其輔助設(shè)備的運(yùn)行可靠性；減少對(duì)環(huán)境的污染。

水管鍋爐和火管鍋爐的主要區(qū)別有哪些水管與火管是以管子里面介質(zhì)的不同來(lái)定義的，水管就是管子里面走水，通過(guò)外部煙氣對(duì)流/輻射換熱加熱管子中的水，火管就是管子里面走煙氣，讓煙氣加熱管外介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)換熱，火管鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水及蒸汽容積大，對(duì)負(fù)荷變動(dòng)適應(yīng)性好，對(duì)水質(zhì)的要求比水管鍋爐低，多用于小型企業(yè)的生產(chǎn)工藝和生活采暖上。水管鍋爐的受熱面布置方便，傳熱性能好，在結(jié)構(gòu)上可用于大容量和高參數(shù)的工況。但對(duì)水質(zhì)和運(yùn)行水平要求較高。

（1） 水管鍋爐壓力適應(yīng)范圍較廣，可突破壓力限制，可滿足2.5MPa以上的供汽要求?；鸸苠仩t受材料壁厚與壓力的限制，用于2.5MPa壓力以下。

（2） 火管鍋爐為鍋殼式鍋爐，受各鍋爐廠家設(shè)備、工裝的限制，制造太大的火管鍋爐難度較大，通常在35t/h以下。水管結(jié)構(gòu)鍋爐可實(shí)現(xiàn)鍋爐大型化，35t/h以上的鍋爐通常采用水管結(jié)構(gòu)。（3） 火管鍋爐具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，在同等出力下，外形與設(shè)備重量均低于水管鍋爐。水管鍋爐因體積較大，有更多的空間用于布置過(guò)熱器，因此水管鍋爐占用鍋爐房相對(duì)較大。2