工業(yè)鍋爐是重要的熱能動(dòng)力設(shè)備，我國(guó)是當(dāng)今世界鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國(guó)家?？梢哉f(shuō)鍋爐是我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的“功臣”。今天我們就來(lái)全面了解它的結(jié)構(gòu)。
鍋爐是由“鍋”和“爐”兩部分組成的。
鍋是容納水和蒸汽的受壓部件，包括鍋筒、受熱面、集箱 (也叫聯(lián)箱)和管道等。其中進(jìn)行著水的加熱，汽化及汽水分離等過(guò)程。
概括地說(shuō)，鍋爐是主要工作過(guò)程就燃料的燃燒、熱量的傳遞、水的加熱與汽化和蒸汽的過(guò)熱等。整個(gè)鍋爐由鍋爐本體和輔助設(shè)備兩部分組成。鍋爐本體：鍋爐本體是鍋爐設(shè)備的主要部分，是由“鍋”和“爐”兩部分組成的。
“鍋”是汽水系統(tǒng)，它主要任務(wù)是吸引收燃料放出的熱量，使水加熱、蒸發(fā)并最后變成具有一定參數(shù)的過(guò)熱蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、聯(lián)箱、水冷壁、過(guò)熱器和再熱器等設(shè)備及其連接管道和閥門組成。
(1) 省煤器。位于鍋爐尾部垂直煙道，利用煙氣余熱加熱鍋爐給水，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料。
(2) 汽包。位于鍋爐頂部，是一個(gè)圓筒形的承壓容器，其下是水，上部是汽，它接受省煤器的來(lái)水，同時(shí)又與下降管、聯(lián)箱、水冷壁共同組成水循環(huán)回路。水在水冷壁中吸熱而生成的汽水混合物匯集于汽包，經(jīng)汽水分離后向過(guò)熱器輸送飽和蒸汽。
(3) 下降管。是水冷壁的供水管道，其作用是把汽包中的水引入下聯(lián)箱再分配到各個(gè)水冷壁管中。分小直徑分散下降管和大直徑集中下降管兩種。小直徑下降管管徑小，對(duì)水循環(huán)不利。
(4) 水冷壁下聯(lián)箱。聯(lián)箱主要作用是將質(zhì)匯集起來(lái)，或?qū)⒐べ|(zhì)通過(guò)聯(lián)箱通過(guò)聯(lián)箱重新分配到其它管道中。水冷壁下聯(lián)箱是一根較粗兩端封閉的管子，其作用是把下降管與水冷壁連接在一起，以便起到匯集、混合、再分配工質(zhì)的作用。
(5) 水冷壁。位于爐膛四周，其主要任務(wù)是吸收爐內(nèi)的輻射熱，使水蒸發(fā)，它是現(xiàn)代鍋爐的主要受熱面，同時(shí)還可以保護(hù)爐墻。
(6) 過(guò)熱器。其作用是將汽包來(lái)的飽和蒸汽加熱上成具有一定溫度的過(guò)熱蒸汽。
(7) 再熱器。其作用是將汽輪機(jī)中做過(guò)部分功的蒸汽再次進(jìn)行加熱升溫，然后再送到汽輪機(jī)中繼續(xù)做功。
“爐”是燃燒系統(tǒng)，它的任務(wù)是使燃料在爐內(nèi)良好的燃燒，放出熱量。它由爐膛、燃燒器、點(diǎn)火裝置、空氣預(yù)熱器、煙風(fēng)道及爐墻、構(gòu)架等組成。
?。?） 爐膛。是由爐墻和水冷壁轉(zhuǎn)成的供燃料燃燒的，燃料在該空間內(nèi)呈懸浮狀燃燒，釋放出大量的熱量。
?。?）燃燒器。位于爐膛四角或墻壁上，其作用是把燃料和空氣以一定速度噴入爐內(nèi)，使其在爐內(nèi)能進(jìn)行良好的混合以保證燃料及時(shí)著火和迅速完全地燃燒。分直流燃燒器和旋流燃燒器兩種基本類型。
?。?）空氣預(yù)熱器。位于鍋爐尾部煙道，其作用是利用煙氣余熱加熱燃料燃燒所需要的空氣，不僅可以進(jìn)一步降低排煙溫度，而且對(duì)于強(qiáng)化爐內(nèi)燃燒、提高燃燒的經(jīng)濟(jì)性、干燥和輸送煤粉都是有利的。鍋爐效率可提高2%左右。分管式和回轉(zhuǎn)式兩種。
?。?）煙風(fēng)道。是由爐墻、部分受熱面管道及包墻管等組成的管道，用以引導(dǎo)煙氣的流動(dòng)，并經(jīng)各個(gè)受熱面進(jìn)行熱量交換，分為水平煙道和尾部煙道。輔助設(shè)備輔助設(shè)備包括通風(fēng)設(shè)備（送、引風(fēng)機(jī)）、燃料運(yùn)輸設(shè)備、制粉系統(tǒng)、除灰渣及除塵設(shè)備、脫硫設(shè)備等。
其他構(gòu)件：
1、鍋筒
它的作用是匯集，貯存、凈化蒸汽和補(bǔ)充給水。在水管鍋爐中，通常有1~2個(gè)鍋筒，上鍋筒稱為汽鼓(汽包)，下面的稱為水鼓或泥鼓。上鍋筒內(nèi)部有均勻給水的配水槽，汽水分離裝置和連續(xù)排污裝置。熱水鍋爐鍋筒內(nèi)部裝配管及隔板等。上鍋筒外部裝有主汽閥，副汽閥，安全閥，空氣閥，水位計(jì)，排污管以及壓力表等連接管。上鍋筒的一端封頭或頂部有人孔門。
下鍋筒的一端封頭上開(kāi)有人孔，底部裝有定期排污裝置。上下鍋筒之間用許多上升管和下降管 (管束)連接，整個(gè)部件呈彈性結(jié)構(gòu)。
鍋殼式鍋爐的鍋筒，除起水管鍋爐上下鍋筒的作用外，還要在其中布置煙管，有的還設(shè)有燃燒室的爐膛等受熱面，同時(shí)鍋筒又是受熱面的一部分。
裝有煙管的鍋筒平封頭，稱為管板。管板為平板形狀，外周扳邊與筒體焊接。管板上開(kāi)有許多管孔，通過(guò)脹接或焊接方式連接煙管。管板上沒(méi)有安裝煙管的部分，是承壓薄弱環(huán)節(jié)，通常用角板斜拉撐或圓斜拉撐來(lái)加強(qiáng)。拉撐焊在筒節(jié)與管板之間。
當(dāng)前新發(fā)展一種凸形封頭管板和管群連接，進(jìn)一步減少管板厚度和水流狀況，改善了受力情況。
2、水冷壁受熱面
水冷壁是布置在爐膛四周的輻射受熱面。在工業(yè)鍋爐中一般用朽φ51×3~φ63.5×3.5mm的鍋爐鋼管制成，是水管鍋爐的主要受熱面。輻射受熱面吸收火焰輻射熱并遮擋爐墻，因而對(duì)爐墻起到了保護(hù)作用;同時(shí)，由于吸熱較多，能降低爐膛溫度，還有防止燃燒煤層結(jié)焦的作用。
水冷壁的上部與上鍋簡(jiǎn)直接連接或先經(jīng)過(guò)上集箱再與上鍋筒連接。上鍋筒的爐水經(jīng)下降管迸人下鍋筒和下集箱，經(jīng)過(guò)水冷壁吸熱，形成汽水混合物，并上升到上鍋筒，組成一個(gè)閉合的自然循環(huán)。
過(guò)去有些快裝鍋爐的水冷壁管的兩側(cè)焊有翼片(又稱鰭片)。其目的是更多的接受爐膛輻射熱量，同時(shí)也增大了對(duì)爐墻的遮擋面積。因其加工較難和導(dǎo)熱不良，容易產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)撕裂水冷壁管，故已較少采用，而逐漸被異形鋼管取代。
3、集箱
它是匯集爐管排列聯(lián)接的主要元件，有分配供水和引出的作用，按其所在位置有上集箱和下集箱或進(jìn)口集箱和出口集箱之分。
上集箱位于爐管上部，匯集上升管束的水汽混合物，通過(guò)導(dǎo)管引人上鍋筒。有些上集箱安裝在爐墻外部，在與爐管相對(duì)的位置開(kāi)有成排手孔，以便清掃爐管內(nèi)部。
下集箱位于爐管的下部，與下鍋筒連接供水、分配給上升爐管。位于爐排兩側(cè)的下集箱，具有防止?fàn)t排兩側(cè)爐墻燒壞或掛焦的作用，稱為防焦箱。下集箱有排污管，端部還開(kāi)有手孔，以便檢查清掃集箱內(nèi)部。
除鍋爐本體集箱外，在省煤器，過(guò)熱器等部件上也有各自相應(yīng)的集箱。
集箱一般由較大直徑的無(wú)縫鋼管和兩個(gè)端蓋焊接而成。近年來(lái)有些制造廠將管端旋壓收口，取代焊接端蓋，結(jié)構(gòu)更加合理。
4、對(duì)流管束受熱面
對(duì)流管束又稱對(duì)流排管，位于上下鍋筒之間，一般由φ51×3mm的鍋爐鋼管組成，是水管鍋爐的主要受熱面。為了充分吸收熱量，通常將對(duì)流管束中間，用隔陷墻組成來(lái)回或轉(zhuǎn)彎的煙道，增加煙氣流程，并以較高的煙速橫向沖刷管束。通常被煙氣先沖刷的管束，由于煙氣溫度高傳熱較多，管內(nèi)汽水混合物的密度小，成為上升管，反之煙氣溫度低傳熱較少，成為下降管。
煙氣沖刷管束，一般采用橫向沖刷。因?yàn)闄M向沖刷，其使熱效果優(yōu)于縱向沖刷。同屬橫向沖刷時(shí)，管子錯(cuò)排 (或叫叉排)的傳熱效果又優(yōu)于順排形式，但伴隨傳熱效果的提高，煙氣流動(dòng)阻力也相應(yīng)加大。
5、煙火管受熱面
煙管是煙管鍋爐和水火管組合式鍋爐的主要受熱面，它的作用是當(dāng)爐膛燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈴墓軆?nèi)流過(guò)時(shí)，不斷對(duì)管外的鍋水加熱，使其逐漸成為蒸汽（或熱水）。煙管一般裝在鍋殼內(nèi)，用焊接或脹接固定在兩端管板上。因其安裝數(shù)量受到鍋殼的限制，加上管內(nèi)容易積灰堵塞，管外容易積垢，故不適用于較大型鍋爐。但近年來(lái)，亦在研究大型水火管鍋爐，并取得了一些進(jìn)展。
近幾年來(lái)推廣應(yīng)用一種新型煙管：即螺紋煙管，它是在煙管上壓出深2mm左右的螺紋狀凹槽，改善煙氣對(duì)管壁的放熱，效果顯著。這種螺紋煙管與普通煙管相比，傳熱效果可提高近2倍。
6、過(guò)熱器
省煤器和空氣預(yù)熱器。它們均屬對(duì)流受熱面。過(guò)熱器除有對(duì)流過(guò)熱器外，還有輻射過(guò)熱器，其余的省煤器和預(yù)熱器均安裝鍋爐尾部煙道。它們的作用，主要是進(jìn)一步降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。
爐位于鍋爐本體前方，是燃料燃燒的場(chǎng)所，它包括燃燒設(shè)備和爐膛。由于燃料不同和燃燒方式不同，主要有層燃爐，室燃爐，旋風(fēng)爐、沸騰爐等。他們爐膛四周，都安裝了水冷壁管。層燃爐為了加強(qiáng)燃料燃燒還有前、后拱。不同的爐型，其結(jié)構(gòu)雖然不一樣，但它們都有組織燃料燃燒的空間和相應(yīng)的燃燒設(shè)備。
鍋和爐是由傳熱過(guò)程聯(lián)系起來(lái)的，受熱面即是鍋和爐的分界面。凡是一側(cè)有放熱介質(zhì) (火焰、煙氣)，另一側(cè)就有受熱介質(zhì) (水，蒸汽、空氣)，進(jìn)行著熱量傳遞，它們之間的熱交換是依靠受熱面。
由鍋筒、受熱面及其連接管道和煙風(fēng)道、燃燒設(shè)備和出渣設(shè)備、爐墻和構(gòu)架 (包括平臺(tái)、扶梯)等所組成的整體稱為鍋爐本體。
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