锅炉与锅炉房设备5精编版

第五章　供热锅炉　目　录锅炉结构形式的演变供热锅炉的炉型2辅助受热面3锅炉安全附件　　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。5.1锅炉结构形式的演变　　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。5.1锅炉结构形式的演变　　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。5.1锅炉结构形式的演变　　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条件，金属耗量也大为下降。5.1锅炉结构形式的演变　　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。5.1锅炉结构形式的演变　　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5.1锅炉结构形式的演变图5.1　蒸汽锅炉形式的发展和演变示意图5.2供热锅炉的炉型　　烟管锅炉，也称火管锅炉，它的特点是烟气在火筒和烟管内流动换热。烟管锅炉按其锅筒放置方式，分为立式和卧式两类。它们在结构上的共同特点是都有一个大直径的锅筒，其内部有火筒和为数众多的烟管。5.2.1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供热锅炉的炉型5.2.1.1立式烟管锅炉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。5.2供热锅炉的炉型　　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。5.2供热锅炉的炉型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。　　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供热锅炉的炉型　　此型锅炉除横烟管外，也有布置竖烟管和横水管的组合方式。它们都有结构紧凑，占地少，不需要砖工，便于安装和搬运等优点。但因炉膛内置为内燃式炉子，在燃用低质煤时会因炉温较低，难以燃烧和燃尽，热效率和出力都将有所降低。所以，此型锅炉只适宜燃用较好的烟煤。5.2供热锅炉的炉型5.2供热锅炉的炉型图5.2　立式套筒锅炉5.2供热锅炉的炉型图5.3　立式烟管锅炉　　这类锅炉根据炉子所在位置，分炉子置于锅筒内的内燃式和炉子置于锅筒外的外燃式两种。目前国产的多数是内燃式，配置有链条炉、燃油炉和燃气炉等多种燃烧设备。图5.4所示为一配置链条炉排的WNL4－1.3－A型卧式烟管锅炉。　　在卧置的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供热锅炉的炉型5.2.1.2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。　　这种锅炉的容量有2t/h和4t/h两种，水容量较大，能适应负荷变化，对水质要求也低。由于采用机械通风，流经烟管的烟速较高，强化了传热，锅炉热效率可达70%以上。此外，这种锅炉的本体、送风机、链条炉排以及变速装置等组装在底盘上整体出厂，结构紧凑，运输和安装较为方便。5.2供热锅炉的炉型　　但是，卧式烟管锅炉因烟管多而长，刚性大，烟管与管板的接口容易渗漏；烟管之间距离小，清除水垢困难。又由于烟管水平设置，易积烟灰，妨碍传热，通风阻力大。再则，因为是内燃式炉子，燃烧条件较差，不宜燃用低质煤，炉排的装拆、维修也不甚方便。　　5.2供热锅炉的炉型　　图5.5所示是配置燃油或燃气炉的此型锅炉，燃烧和运行工况较为良好。火筒后部采用波形结构以减少刚性。为强化传热，烟管采用51×3无缝钢管碾压而成的双面螺纹管。据试验资料，当烟速为35m/s时，双面螺纹的传热系数为光管的1.42倍，阻力为光管的1.9倍。炉膛内为微正压燃烧（约2000Pa），锅炉可以不用引风机。在炉膛前部，通常用耐火材料砌筑拱碹，以达到蓄热，起稳定燃烧和增强辐射的目的。5.2供热锅炉的炉型5.2供热锅炉的炉型图5.4　WNL4-1.3-A型卧式烟管锅炉5.2供热锅炉的炉型图5.5　WNS10-1.25-Y(Q)型锅炉　　烟、水管组合锅炉是介于烟管锅炉和水管锅炉之间的一种炉型，是在卧式外燃烟管锅炉的基础上发展起来的一种锅炉。如图5.7所示为KZL4-1.3-A型此类锅炉。　　此型锅炉在锅筒外部增设左右两排63.5×4水冷壁管，上、下端分别接于锅筒和集箱。左、右两侧集箱的前后两端，分别装接一根大口径（133×6）的下降管，与水冷壁管一起组成了一个较好的水循环系统。此外，在锅炉后部的转向烟道内还布置了靠墙受热面——一排后棚管，其上端与锅筒后封头相接，下端接于集箱，而后棚管5.2供热锅炉的炉型5.2.2烟、水管组合锅炉的集箱则又通过粗大的短管与两侧水冷壁集箱接通，构成后棚管的水循环系统。烟管构成了该锅炉的主要对流受热面，水冷壁管和大锅筒下腹壁面则为锅炉的辐射受热面。　　由于炉膛放置在锅筒外面，构成外燃炉膛，燃烧条件有所改善。它采用轻型链带式炉排，由液压传动机构驱动和调节。炉膛内设前、后拱，前拱为弧形吊拱，后拱为平拱，前、后拱对炉排的覆盖率分别为25%和15%。炉排下设分区送风风室，风室间用带有弹簧的钢板分隔。燃烧产生的高温烟气，从后拱上方左侧出口进入锅筒中的下半部烟管，流动至炉前，再经前烟箱导入上半部烟管，最终在炉后汇集经省煤器和除尘装置，由引风机排入烟囱。烟气流动，经三个回程，燃尽后的灰渣落入灰槽，由螺旋出渣机排出。5.2供热锅炉的炉型　　这种锅炉结构更加紧凑，可组装出厂，因此，这种锅炉俗称快装锅炉，容量有0.5t/h、1t/h、2t/h、4t/h等多种规格，占我国供热锅炉相当大的比例。但此型锅炉毕竟是以烟管为主体的一种锅炉，限于结构等多方面的原因，运行中对煤种适应性差，出力不足，运行热效率偏低。炉拱形式、分段配风、侧密封以及炉墙保温结构等还存在一定的缺陷。5.2供热锅炉的炉型　　为了克服上述缺陷，一种新型烟、水管卧式快装链条炉排锅炉应运而生，如图5.8所示。它的锅筒偏置，烟气的第二回程为水管对流管束，第三回程则由烟管束组成，尾部布置有铸铁省煤器。燃烧设备采用大块炉排片链条炉排，分仓送风，炉排传动则采用双速四档调速装置。同时，该锅炉还配备有高、低水位警报和超压保护等安全保护装置。　　经多年运行实践和热工复测结果表明：它结构较为合理，安全可靠性好；燃烧稳定，能保证出力，运行热效率可达77%～81%；排烟黑度和含尘浓度都符合国家有关规定；煤种适应能力较强。不足的是金属耗量高，制造复杂，故对其推广受到一定限制。5.2供热锅炉的炉型5.2供热锅炉的炉型图5.7　KZL4-1.3-A型锅炉图5.8　DZL2-1.3-AII锅炉5.2供热锅炉的炉型　　水管锅炉是水在管内流动，烟气在管外流动而进行换热的锅炉。与烟管锅炉相比，水管锅炉在结构上没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。5.2供热锅炉的炉型5.2.3水管锅炉此外，因水管锅炉有良好的水循环，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。加上水管锅炉受热面的布置简便，清垢除灰等条件也比烟管锅炉好，因此它在近百年中得到迅速的发展。　　水管锅炉形式繁多，构造各异。按锅筒数目有单锅筒和双锅筒之分；按锅筒放置形式又可分为立置式、纵置式和横置式等几种。现就几种常用水管锅炉的结构和特点，分别介绍如下。5.2供热锅炉的炉型1.自然循环锅炉　　这是一种锅筒立置，由环形的上、下集箱和焊接其间的直水管组成的燃油锅炉，结构如图5.9所示。直水管沿环形上、下集箱圆周布置，有内外两层，内层包围的空间为炉膛，内外两层之间竖直的“狭缝”为烟气的对流烟道。小容量的此型锅炉直水管为光管，较大容量锅炉的直水管外侧焊有鳍片。5.2供热锅炉的炉型5.2.3.1立置式水管锅炉　　燃烧器置于炉顶，燃料油由燃烧器喷出着火，在炉膛中燃烧放热，经由内圈直管内侧管壁组成的辐射受热面换热后，烟气通过靠炉前侧的炉膛出口，分左、右两路进入对流烟道并环绕向后流动，横向冲刷由内管外侧和外管内侧壁面组成的对流受热面，在炉后汇合进入出口烟箱，最后经烟囱排入大气。　　锅炉的给水由下集箱进入，沿直水管向上，边流动边吸热，汽水混合物进入上集箱，蒸汽经汽水分离器分离后，通过主蒸汽阀送往用户。分离下来的水则通过下降管道流回下集箱，形成水的自然循环回路。5.2供热锅炉的炉型　　锅炉炉膛水冷程度大，炉内温度较低，能抑制和减少NOx的形成，有利环境保护；对流受热面因烟气横向冲刷，扰动剧烈，既强化了传热，又有清灰作用；这种形式的锅炉结构简单，体积小，占地少，可采用微电脑全自动控制，操作方便。但对水质要求较高，水容量也较小，当外界负荷变化或间断给水时，汽压波动较大，也难以清垢。　　此型锅炉国产产品有多种规格，蒸发量为100～4000t/h，蒸汽压力为0.7～1.2MPa,外形尺寸(长×宽×高)有0.965m×0.715m×1.525m和2.815m×2.230m×4.0m两种。5.2供热锅炉的炉型2.强制循环直流锅炉　　直流锅炉是指给水在水泵压头作用下，依次顺序通过加热、蒸发和过热各个受热面，产生额定参数蒸汽的锅炉。图5.10是一台双套筒直流燃油锅炉，由单根盘管旋绕成两个直径不同的同心圆筒体构成。内筒的内侧包围的空间为炉膛，其壁面为该锅炉的辐射受热面；内筒外侧和外筒全部筒壁为对流受热面。5.2供热锅炉的炉型　　由图可见，此型锅炉烟气为三回程，装置于炉顶的燃烧器向下喷雾燃烧，至炉底为第一回程；烟气折返向上在内外筒之间的通道流至炉顶为第二回程；烟气再次折返向下，流经外筒与外壳保温层（炉墙）之间的通道（第三回程），最后由下侧出口流出至烟囱。　　给水从外筒上端进入，盘绕向下流至外筒下端后进入内筒下端，再盘绕向上流至内筒上端形成蒸汽流出。5.2供热锅炉的炉型　　此型锅炉烟气与给水逆向流动，强化了对流换热，有效降低和控制了排烟温度，提高了锅炉的热效率；受热面设计为弹性结构，由盘管组成，承受压力变化和热膨胀能力大为改善。当然，它也存在直流锅炉共有的缺点，即水质要求高，泵的耗电量大。5.2供热锅炉的炉型1.单锅筒纵置式水管锅炉　　图5.11所示为一台DZD20-2.5/400-A型抛煤机倒转链条炉排锅炉。锅筒位于炉膛的正上方，两组对流管束对称布置于炉膛两侧，构成了“人”字形布置形式，也称人字型锅炉。炉内四壁均布置有水冷壁，前墙水冷壁的下降管直接由锅筒引下，后墙及两侧墙水冷壁的下降管则由对流管束的下集箱引出。两侧水冷壁下集箱又兼作链条炉排的防渣箱。5.2供热锅炉的炉型5.2.3.2纵置式水管锅炉　　此型锅炉配置了机械风力抛煤机和倒转链条炉排。新煤大部分抛向炉膛后部，在此开始着火燃烧，随着链条炉排由后向前逐渐移动，煤也逐渐烧尽，最后灰渣在锅炉前端落入灰渣斗。炉内高温烟气经靠近前墙左右两侧的烟窗进入对流烟道，烟气由前向后流动，横向冲刷对流管束。蒸汽过热器就布置在右侧前半部对流烟道中，吸收烟气的对流放热。在炉后的顶部，左右两侧的烟气相汇合，折转90°向下，依次流过铸铁省煤器和空气预热器，经除尘器最后排入烟囱。此型锅炉要求配置有高效除尘装置，否则将会对周围环境造成较严重的烟尘污染。5.2供热锅炉的炉型2.双锅筒纵置式水管锅炉　　这种水管锅炉，按照锅炉与炉膛布置的相对位置不同，分为D型和O型两种布置结构。　　图5.12所示为SZL2-1-25-AII型双锅筒纵置式“D”型链条炉排锅炉，它的炉膛与纵置双锅筒和胀接其间的管束组成对流受热面，烟道平行设置，各居一侧。炉膛四壁一般均布置水冷壁管，其中一侧水冷壁管直接引入上锅筒，封盖了炉顶，犹如“D”字。在对流烟道中设置折烟隔板，以使烟气流对管束横向冲刷。折烟隔板有垂直和水平微倾两种布置，后者多数用于少灰的燃油锅炉。此种锅炉5.2供热锅炉的炉型的炉膛在右侧，四周均布水冷壁，左右侧水冷壁的上端直接接于上锅筒，下端则分别接于下集箱，兼作防焦箱，前后水冷壁管则分别通过上、下集箱与锅筒相连，构成四个独立的水循环回路系统。　　由于炉膛偏置一侧，燃烧条件较为优越，得益于炉膛后部设置的卧式旋风燃烬室，它为从炉膛出来的烟气创造了具备一定温度和滞留时间的空间环境，使烟气中夹带残存的可燃物质在此得以继续燃烧，降低不完全燃烧损失。燃烬室的后墙是一圆弧形壁面，高温烟气一出炉膛就沿切线方向高速进入炉膛燃烬室，既改善了烟气对后墙管排的冲刷，强化传热，又因离心力的作用，烟气携带的飞灰粒子沿后墙边缘被甩到燃烬室下部，经出灰缝隙漏落于链条炉排的灰渣斗。5.2供热锅炉的炉型　　高温烟气出燃烬室后，折转90°自后向前横向冲刷顺列布置的第一对流管束，在前端折回又横向冲刷第二对流管束至锅炉出口。烟气从省煤器上方进入，绕U形烟道后又从上方引出至除尘器，后经引风机和烟囱排入大气。因炉内设置有卧式旋风燃烬室，使炉子出口的烟气含尘浓度大为降低，减轻了烟尘对环境的污染和危害。此型锅炉的受热面布置较为富裕，保证出力，热效率可达78%～80%。　　图5.13所示为一上锅筒采用长锅筒结构的SZL6-1-3AII“O”型锅炉，此型锅炉的炉膛在前，对流管束在后，从正面看，居中的纵置双锅筒间的对流管束恰呈“O”字形。5.2供热锅炉的炉型　　此型锅炉在炉膛四周布有密排水冷壁，以吸收炉膛高温辐射热，在其后端，上、下锅筒之间布置有对流管束。在炉膛和对流管束之间烟道中，设置了燃烬室。燃烧后的高温烟气从炉膛后侧进入燃烬室，在对流烟道内顺着折烟墙呈“U”形流动，横向冲刷管束，之后引至尾部单独布置的鳍片式铸铁省煤器，再进入除尘器由引风机经烟囱排入大气。　　燃烧设备是链条炉排锅炉，采用双侧进风，并配置刮板出渣机以排除灰渣。5.2供热锅炉的炉型　　此型锅炉具有结构紧凑、金属耗量低、水容积大及水循环可靠等特点。它的制造和部件总装均在制造厂完成，既保证了质量，又缩短了现场安装周期。此外，它的锅炉房可以单层布置，节省了基建投资。5.2供热锅炉的炉型5.2供热锅炉的炉型图5.13SZL6-1.3AII型锅炉简图　　这种形式的水管锅炉国内产品很多，应用甚广，在第一章中介绍的SHL型锅炉（图1.1）即为此型锅炉。在配置燃烧设备方面，它不单限于层燃炉，也适宜配置室燃炉。　　图5.14为SHS20-2.5/400-A型锅炉，是这种锅炉的一种典型式样。此型锅炉的前墙上并排布置着两个煤粉喷射器，炉膛的内壁全布满了水冷壁管——全水冷式，以充分利用辐射换热。炉膛后墙上部的烟气出口烟窗，水冷壁管被拉稀，形成防渣管。炉底由前、后墙水冷壁管延伸弯制成冷灰斗。5.2供热锅炉的炉型5.2.3.3横置式水管锅炉　　煤粉经喷燃器喷入炉膛燃烧。高温烟气穿过后墙上方的防渣管进入蒸汽过热器，转180°后再冲刷对流管束，然后经钢管式省煤器、空气预热器离开锅炉本体。炉内烟气中的灰粒经冷灰斗粒化后借自重滑落入渣室，用水力冲渣器除去。5.2供热锅炉的炉型　　热水锅炉的结构形式与蒸汽锅炉基本相同，也有烟管（锅壳式）、水管和烟、水管组合式三类。按生产热水的温度，可分为低温热水锅炉和高温热水锅炉两类。前者送出的热水温度一般不高于95℃，后者出口水温则高于常压下的沸点温度，通常为130℃。按热水在锅内的流动方式，热水锅炉又可分为强制循环（直流式）和自然循环两类。5.2供热锅炉的炉型5.2.4热水锅炉　强制流动热水锅炉是靠循环水泵提供动力使水在锅炉各受热面中流动换热的。一般不设置锅筒，而是由受热的并联排管和集箱组成。强制循环热水锅炉水在锅内并非循环流动，而是作一次性通过的强制流动；只有在整个供热系统内，热水才是强制循环流动的。5.2供热锅炉的炉型5.2.4.1强制循环热水锅炉　根据锅炉中水和烟气的相对流向，强制流动热水锅炉的受热面有顺流式、逆流式和混流式三种布置型式。前者锅炉中水和烟气的流动方向一致，即系统回水由锅炉前端进入，热水在尾部受热面末端引出。这种布置型式，水和烟气之间温差小，传热效果差，但尾部受热面因内侧水温较高，有利防止低温腐蚀和积灰。逆流式热水锅炉，由尾部受热面进水，锅炉前端出水，其优缺点正好与顺流式相反。混流式热水锅炉介于二者之间，受热面布置既有顺流部分，又有逆流部分5.2供热锅炉的炉型图5-17所示为由单一盘管组成的强制循环热水锅炉。此型锅炉下部盘管围绕成炉膛，上部盘管则绕成重叠、交错布置的对流受热面。燃烧器置于锅炉底部，由下向上喷雾燃烧。给水直接由炉顶对流盘管进口进入，自上而下先流经对流管束受热，尔后通过炉膛部位的盘管—水冷壁管辐射换热，最后高温热水由热水出口送出。5.2供热锅炉的炉型　　自然循环热水锅炉的结构与自然循环蒸汽锅炉基本相同。辐射受热面中的热水是依靠下降管和上升管中工质的密度差产生的压头而循环流动；尾部对流受热面中的热水，则由循环水泵驱动而强制流动。所不同的是锅筒内部装置，自然循环热水锅炉没有汽水分离装置。热水锅炉筒内部装置包括回水引入管、回水分配管、热水引出管、集水管、隔板装置等。5.2供热锅炉的炉型5.2.4.2自然循环热水锅炉　　图5.19所示为DZL1.4-0.7-95/70-AII型自然循环热水锅炉。锅炉采用单锅筒纵置式A型布置，锅筒居中，炉膛四周均布水冷壁，上端直接与锅筒相接，下端分别连接于前、左、右三个联箱，组成三个循环回路。锅炉的主要对流受热面分两组管束(两个循环回路)对称布置在炉膛两侧。　　锅筒内设置有回水引入管、隔板和集水孔板等锅内装置。纵向隔板将沿锅筒长度方向的上升管和下降管分开，使沿锅筒长度方向形成明显的冷水区(即下降管区)和热水区(即上升管区);横向隔板则将锅筒前端的下降管与上升管分开，在锅筒前端形成冷水区。5.2供热锅炉的炉型　　如此，当回水经回水引入管进入锅筒，可避免冷水短路，从而有效地降低下降管人口水温，增大了循环流动压头。利用集水孔板的节流作用，使热水沿锅筒长度方向均匀引出，而后由热水引出管经集气罐—积聚和排除锅水加热时析出的气体，送至锅外。　　5.2供热锅炉的炉型5.2供热锅炉的炉型图5.20所示为DHL14-1.25/130/70-AII型自然循环热水锅炉。锅炉布置呈“II”型，本体由自然循环的辐射受热面和强制循环的对流受热面叠加而成，尾部烟道布置管式空气预热器。炉膛四周布置水冷壁——辐射受热面，对流受热面由两组钢制蛇形管省煤器串联组成。　　燃烧设备采用鳞片式链条炉排，双侧送风。燃料在炉排和燃烧室空间燃烧，产生高温烟气，在炉内进行辐射换热，烟气从炉膛的后上方烟窗进入燃烬室，折转向下，横向冲刷蛇形钢管对流管束（钢管省煤器），再进入管式空气预热器管内，纵向冲刷管式空气预热器。降低到排烟温度的烟气，离开锅炉本体后，流经除尘器、引风机、烟囱排入大气。5.2.4.3半自然循环热水锅炉　　该型热水锅炉的水流程为：从供热管网回锅炉房的回水，经循环水泵加压，进入对流管束入口集箱，先后通过第一组蛇形钢管对流管束、第二组蛇形钢管对流管束，最后汇集于炉顶的对流管束出口集箱，并通过4根108×4的连接管引入锅筒。在锅筒、下降管、下集箱、水冷壁组成的封闭系统内进行自然循环，水温升到额定供水温度后，由锅筒顶部的供水阀门送往用户。　　自然循环的热水锅炉，由于有容积较大的锅筒，系统水容量大，而且本身可进行自然循环，因此，当突然停电时，不易发生汽化和水击，这是自然循环热水锅炉与强制循环热水锅炉相比最突出的优点。5.2供热锅炉的炉型　　热水锅炉与蒸汽锅炉相比较有如下优点：　　①金属耗量小，受热面可比蒸汽锅炉节省5%～15%，对于管架式强制循环热水锅炉，由于取消了锅筒，可比蒸汽锅炉节省30%左右的金属材料。　　②锅炉排烟温度可以降低些，效率高。　　③结构简单，制造成本低。　　④运行操作简单。　　⑤工质压力低，温度低，运行安全，事故危害性小。　　⑥工质不蒸发，锅炉结垢少，对水质要求不高。5.2供热锅炉的炉型　　在能源紧缺和注重环保的今天，对废热的回收利用越来越受到广泛的关注。按照物态，废热源可分为固体废热（如刚从炉子排出的焦炭、水泥热料和烧结矿料等）、液体废热（如高温冷却水、化工厂中用于调节反应温度的有机或无机介质和熔融金属或熔渣等）和气体废热（如加热炉烟道气、熔炼炉及反应炉排气以及化工厂工艺气体等）三大类。回收废热的方法很多，目前广为采用的是装设废热锅炉，也称余热锅炉。5.2供热锅炉的炉型5.2.5废热锅炉　　废热锅炉，一般由省煤器、蒸发器和蒸汽过热器等几部分组成。废热锅炉一般不配置辅助燃烧设备。就其结构特点，可分为管壳式和烟道式两类。按照水循环系统的工作特性，又可分为自然循环式和强制循环式两类。图5.21所示是强制循环式废热锅炉。它由锅筒5、蒸发器2和蒸汽过热器3组成。考虑到烟气向上流动时易沉积烟灰，第二烟道中不布置受热面，且巧妙地利用这个空间作为该废热锅炉启动时的辅助燃烧装置1。该废热锅炉借循环泵加压给水，由蒸发器进口联箱6分配进入蒸发器的蛇形管束受热，汽水混合物汇集于锅筒5。锅炉水被循环泵抽出并再次送入进口联箱循环受热，蒸汽则送往蒸汽过热器3加热，最后由出口联箱4汇集送出。5.2供热锅炉的炉型5.3锅炉辅助受热面　　蒸汽过热器的作用是将上锅筒引出的饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。工业用汽多为饱和蒸汽，故一般锅炉中多不设置蒸汽过热器。只有在生产用汽需要较高的温度，而不需要提高蒸汽压力，或为了在蒸汽输送过程中减少冷凝损失而需要过热蒸汽时，才在锅炉中装设蒸汽过热器。　　蒸汽过热器的结构如图5.23所示。它是由蛇形无缝钢管管束和进出口及中间集箱等组成。5.3.1蒸汽过热器　　由汽锅生产的饱和蒸汽引入过热器进口集箱，然后分配经各并联蛇形管受热升温至额定值，最后汇集于出口集箱由主蒸汽管送出。　　蒸汽过热器按传热方式不同，分为辐射式、半辐射式和对流式三种类型；按放置形式不同，分为立式和卧式两种。供热锅炉多采用立式对流式过热器，布置在对流管束之间，烟温为850～950℃的烟道中。　　蒸汽过热器中蒸汽流速一般为15～25m/s，烟气流速为10～15m/s。过热器出口集箱或管道上装有安全阀、主汽阀、排汽阀以及蒸汽压力表和温度计。5.3锅炉辅助受热面　　省煤器是给水的预热设备。它装置在锅炉的尾部烟道，吸收烟气的热量，对流换热，有效地降低排烟温度，提高热效率，节约燃料。同时，由于提高了给水温度，还可减小因温差而引起锅筒壁的热应力，有利于延长锅筒的使用寿命。对于供热锅炉，省煤器一般用铸铁制造，可降低锅炉造价。5.3锅炉辅助受热面5.3.2省煤器　　省煤器按制造材料的不同，可分为铸铁省煤器和钢管省煤器两种；按给水被预热的程度，可分为沸腾式和非沸腾式两种。在供热锅炉中使用最普遍的是非沸腾式铸铁省煤器。它是一根外侧带有方形鳍片的铸铁管，通过180°弯头串接而成，如图5.24、图5.25所示。水从最下层排管的一侧端头进入省煤器，水平来回流动至另一侧的最末一根，再进入上一层排管，如此自下向上流动，受热后送入上锅筒。烟气则由上向下横向冲刷管簇，与水逆流换热。5.3锅炉辅助受热面　　铸铁省煤器耐磨性及耐腐蚀性均较好，但铸铁性脆，强度低，且不能承受水击。因此，铸铁省煤器只能用作非沸腾式省煤器，且锅炉工作压力应低于2.5MPa。为了保证铸铁省煤器的可靠性，要求经省煤器加热后的水温比其饱和温度至少低30℃，以防产生蒸汽。　　在容量较大的供热锅炉上，采用给水热力除氧处理或给水温度较高时，铸铁省煤器加热温度就受到了限制，另外，给水除氧解决了金属腐蚀问题，此时可采用钢管省煤器，优点是工作可靠，体积小，重量轻。5.3锅炉辅助受热面　　为了保证、监督铸铁省煤器的安全运行，在其进口处应装置压力表、安全阀及温度计；在出口处应设安全阀、温度计及放气阀，如图5.26所示。进口安全阀能够减弱给水管路中可能发生水击的影响，出口安全阀能在省煤器汽化、超压等运行不正常时泄压，以保护省煤器。放气阀则用以排除启动时省煤器中的大量空气。钢管省煤器由并列的蛇形管组成，通常用外径为25～42mm的无缝钢管制作，呈错列布置，上、下端分别与出口集箱和进口集箱连接，再经出水引出管直接与锅筒连接，中间不设置阀门。由于钢管的承压能力好，钢管省煤器可以用作沸腾式省煤器，但最大沸腾度应不超过20%，否则流动阻力太大。5.3锅炉辅助受热面5.3锅炉辅助受热面图5.25　铸铁省煤器结构图5.3锅炉辅助受热面图5.26　铸铁省煤器附件及管路　　空气预热器，简称空预器，是利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需空气的换热设备。　　当锅炉给水采用热力除氧或锅炉房有相当数量的回水时，因给水温度较高而使省煤器的作用受到限制，省煤器出口烟温较高，此时设置空气预热器，可以有效地降低排烟温度，减少排烟损失。同时可提高燃烧所需空气的温度，又可改善燃料的着火和燃烧过程，从而降低各项不完全燃烧损失，提高锅炉热效率。5.3锅炉辅助受热面5.3.3空气预热器　　空气预热器按传热方式可分为导热式和再生式两类。导热式空预器，烟气和空气各有自己的通道，热量通过传热壁面连续地由烟气传给空气。在再生式空预器中，烟气和空气交替流经受热面，烟气流过时将热量传给受热面并积蓄起来，随后空气流过时，受热面将热量传给空气。导热式空预器有板式和管式两种，供热锅炉大多采用管式空气预热器。　　管式空预器有立式和卧式之分。图5.27为一立式空预器，它是由许多竖列的有缝薄壁钢管和管板组成。管子上、下端与管板焊接，形成方形管箱结构。烟气在管内自上而下流动，空气则在管外作横向冲刷流动。如果空气需要作多次交叉流动，则可在管箱中间设置相应数目的中间管板作为间隔。5.3锅炉辅助受热面　　空预器常用管径为30～40mm，壁厚为1.2～1.5mm的管子。管子采用错列布置，管子根数及管距取决于烟气流速。一般情况下，烟气流速在10～14m/s，空气流速一般取烟气流速的45%～55%。烟气流速过低，不利于传热，也易导致烟灰沉积；烟气流速过高，流动阻力增大，使通风设备电耗增加。　　空气预热器的管箱是通过下管板支承在空预器的框架上，框架再与锅炉构架相连。在运行时，管子直接受热温度较高，其膨胀伸长量要比外壳大，而外壳则又比锅炉构架的伸长量大。因此，管板与外壳、外壳与锅炉构架之间都必须装设由薄钢板制作的补偿器，又名膨胀节，以补偿部件间的不同伸缩，既允许各部件相对移动，又能有效地防止漏风。5.3锅炉辅助受热面5.3锅炉辅助受热面图5.27　立式空气预热器结构示意图　　压力表是用来测量和显示锅炉汽、水系统工作压力的仪表。根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》规定，每台锅炉必须装有与锅筒蒸汽空间直接相通的压力表，以监视锅炉在允许的工作压力下安全运行。在给水管的调节阀前、可分式省煤器出口、过热器和主蒸汽阀之间，都应装置压力表。　　锅炉常用的压力表为弹簧管式压力表，它构造简单，准确可靠，安装和使用也很方便。为了目视清晰，压力表的安装位置距操作平面不超过2m时，压力表的表盘直径5.4锅炉房安全附件5.4.1压力表应不小于100mm，表盘最大刻度范围最好为锅炉工作压力的2倍。对于额定蒸汽压力小于2.5MPa的蒸汽锅炉和热水锅炉，压力表的精度应不低于2.5级。而且，压力表应装置在操作时便于观察和冲洗的地方，同时应保证有足够的照明亮度。　　压力表的装置、校验和维护应符合国家计量部门的规定。压力表装用前应校验，并在刻度盘上划红线指示工作压力。压力表装用后每半年至少校验一次，校验后必须铅封，并注明校验的日期。5.4锅炉房安全附件　　为防止压力表损坏，要避免受振动、高温和冰冻的影响。压力表下应装置存水弯管，以积存冷凝水，使蒸汽不至直接与弹簧管接触，免受过热和启闭时的冲击。钢管存水弯管内径不应小于10mm。在压力表和存水弯管之间，应装旋塞或三通阀，以便更换压力表和吹洗存水弯管。压力表的连接管不准有漏气、漏水现象，否则会降低压力表的实际指示值。5.4锅炉房安全附件　　安全阀是一种自动泄压报警装置。当锅炉工作压力超过允许工作压力时，安全阀会自动开启，迅速泄放出足够多的蒸汽，同时发出音响报警，以便采取必要措施，降低锅炉压力。当锅炉压力下降到工作压力时，安全阀又会自动关闭，从而使锅炉能在允许的工作压力范围内安全运行，防止锅炉因超压而引起爆炸。在热水锅炉上安装安全阀，是当锅炉因汽化等原因引起超压时，能够起泄压、报警作用。可见，如安全阀选配得当，操作正确，就可避免发生锅炉超压事故。5.4锅炉房安全附件5.4.2安全阀　　根据安全技术监察规程规定，蒸发量大于0.5t/h的蒸汽锅炉或额定热功率大于1.4MW的热水锅炉，至少装设两个安全阀。对于蒸发量小于或等于0.5t/h的蒸汽锅炉或额定热功率小于或等于1.4MW的热水锅炉，至少装设一个安全阀。在省煤器出口处（或入口处）和蒸汽过热器出口处也都必须装置相应的安全阀，以确保运行的安全可靠。　　安全阀应垂直地安装，尽可能装在锅筒、集箱的最高位置上。为了不影响安全阀动作的准确性，在安全阀与锅筒、集箱之间，不得装有取用蒸汽的出汽阀和阀门。5.4锅炉房安全附件　　安全阀有静重式、杠杆式、弹簧式和脉冲式等多种形式。其中，杠杆式安全阀和弹簧式安全阀为供热锅炉最常用。杠杆式安全阀是利用杠杆原理制作而成的，如图5.28所示。它通过阀杆将重锤的重力作用在阀芯上，当锅炉蒸汽压力大于重锤和力臂的乘积时，阀芯就被顶起，蒸汽排出。反之，阀门关闭，排汽停止。此型安全阀的开启压力，可借助移动重锤与阀芯距离来调整。此型安全阀结构简单，动作灵活准确，又易于调节，因此应用甚广。5.4锅炉房安全附件　　弹簧式安全阀如图5.29所示,它是利用弹簧变形时产生的弹力通过阀杆作用在阀芯上，其弹簧的弹力大小则靠调节螺丝的松紧来加以调整。当锅炉蒸汽压力超过弹簧弹力时，弹簧即被压缩，阀杆上升而阀门开启，蒸汽迅即排出。　　弹簧式安全阀结构紧凑，灵敏轻便，可在任意位置安装，能承受振动而不泄漏。但由于弹簧的弹性会随时间和温度的变化而改变，可靠性较差。　　锅炉安全阀的总排汽量，必须大于锅炉最大连续蒸发量，并保证在锅筒和蒸汽过热器上所有安全阀开启后，锅筒内的蒸汽压力不得超过设计压力的1.1倍。5.4锅炉房安全附件　　蒸汽过热器安全阀的排汽量，应保证在该排汽量下过热器有足够的冷却，不至将过热器烧损。　　为了确保在排汽开始后锅炉压力不至继续升高，安全阀喉径不得小于25mm。　　锅筒和蒸汽过热器的安全阀起始压力应按表5.2（见P167）的规定进行调整和校验。省煤器的安全阀起始压力应为装设地点工作压力的1.1倍。　　安全阀启闭压力差一般应为整定压力的4%～7%，最大不超过10%。如整定压力小于0.30MPa时，最大启闭压力差为0.03MPa。5.4锅炉房安全附件　　根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》规定，锅炉上必须有一个安全阀即“控制安全阀”，按表5.2中较低的整定压力进行调整。对有蒸汽过热器的锅炉，控制安全阀必须装置在过热器出口集箱上，以保证安全阀开启时过热器的安全阀先启动，并有蒸汽流过，避免过热器烧损。为了防止安全阀的阀芯与阀座粘住，应定期对安全阀做手动排放试验。试验时，锅筒内的压力应不小于安全阀开启压力的75%。　　此外，安全阀一般应装设排汽管，排汽管应尽量直通室外，以防排汽伤人，同时还要保证有足够的排汽截面，以使排汽畅通。在排汽管底部，还应装有接到安全地点的疏水管，在排汽管和疏水管上均不允许装置阀门。5.4锅炉房安全附件　　锅炉上的任一安全阀经校验后，应加锁或铅封，每年应至少校验一次。安全阀校验应在锅炉运行状态下进行，校验后，安全阀的整定压力、回座压力、密封性等校验结果应放入锅炉技术档案。5.4锅炉房安全附件图5.28　重锤杠杆式安全阀5.4锅炉房安全附件图5.29　弹簧式安全阀5.4锅炉房安全附件　　水位表是用以显示锅炉水位的一种安全附件。操作人员通过水位表监视锅炉水位，控制和调节锅炉进水，或凭此调整和校验锅炉给水自控系统的工作，避免发生缺水和满水事故。常见的水位表有玻璃管和平板式两种。玻璃管水位表由汽、水连接管、汽、水旋塞，玻璃管及放水旋塞等部件组成。玻璃板式水位表是由金属框盒、玻璃板、汽和水旋塞以及排水旋塞组成。5.4锅炉房安全附件5.4.3水位表由于锅炉水位正常与否，直接影响着锅炉的安全运行，所以水位表上应醒目地刻画有最高和最低安全水位的标记。水位表的最高和最低水位，应严格依据锅炉结构设计的规定，不得任意更动。水位表应安装在便于观察的地方，且要有良好的照明，易于检查和冲洗。用远程显示装置监视水位的锅炉，控制室内应有两个可靠的远程水位显示装置，运行中还必须保证有一个直读式水位表正常工作。5.4锅炉房安全附件　　高低水位警报器，是一种当锅炉内水位达到最高或最低允许限度时，能自动发出报警信号的装置。高低水位警报器的构造形式有多种，按照所装部位的不同，可分装在锅筒内和锅筒外两类。但它们的，都是利用浮体随锅炉内水位的升降变化而自动发出警报信号的。图5.31为一装置于锅筒外的高低水位警报器，由筒体内的杠杆、竖杆、连杆、重锤、吊架、限位杆、针形阀和汽笛等部件组成。重锤Ⅰ被固定在左侧竖杆上，而重锤Ⅱ则被固定在右侧竖杆上；上下重锤Ⅰ、Ⅱ体积相等，质量不同，Ⅱ略大于Ⅰ。5.4锅炉房安全附件5.4.4高低水位警报器　当锅炉内水位处于正常水位时，重锤Ⅱ沉浸于水中，重锤Ⅰ悬于蒸汽空间，杠杆保持平衡，针形阀处于关闭状态，汽笛无声音。当锅炉内水位上升到最高水位时，重锤Ⅰ浸入水中受到水的浮力作用而将左侧竖杆向上推，使杠杆左端上翘，从而打开针形阀，汽笛啸鸣发出警报。当锅炉内水位下降至最低水位时，重锤Ⅱ露出水面，浮力减小，此刻重锤Ⅱ下沉而将右侧竖杆向下拉，杠杆右端下降，针形阀开启使汽笛鸣响，发出报警信号。　此外，还有电导式水位报警器，其原理是借锅炉水的导电性，使继电器回路闭合，输出信号作为报警及控制之用。5.4锅炉房安全附件5.4锅炉房安全附件图5.31　高低水位警报器ThankYou!1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。3、越是没有本领的就越加自命不凡。4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。8、业余生活要有意义，不要越轨。9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。谢谢大家