鍋爐的結(jié)構(gòu)
一、鍋爐由“鍋”和“爐”兩部分組成
(一)鍋爐的基本組成部分
1、汽鍋
包括鍋筒、管束、水冷壁、集箱、下降管。鍋爐本體中汽水系統(tǒng),高溫燃燒產(chǎn)物煙氣通過受熱面將熱量傳遞給汽鍋內(nèi)溫度較低的水,水被加熱,沸騰汽化,生成蒸汽。
2、爐子
包括煤斗、爐排、爐膛、除渣板、送風(fēng)裝置等。鍋爐本體中燃燒設(shè)備,燃燒將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。
3、安全附件
水位計(jì)、壓力表、安全閥等及鍋爐金屬鋼架及平臺樓梯。
(二)“鍋”的組成部分
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,或?qū)⒐べ|(zhì)通過聯(lián)箱通過聯(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、過熱器
其作用是將汽包來的飽和蒸汽加熱上成具有一定溫度的過熱蒸汽。
7、再熱器
其作用是將汽輪機(jī)中做過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。
(三)“爐”的組成部分
1、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。
2、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。
3、空氣預(yù)熱器
是煙氣與空氣之間進(jìn)行熱量交換的換熱器,屬于燃燒系統(tǒng)。空氣預(yù)熱器通常布置在鍋爐尾部煙道中,利用煙氣的余熱加熱室溫下的空氣,使空氣升溫到燃料燃燒需要的溫度然后送入爐膛。
4、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。
二、其它構(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,通常有一至兩個(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)。
上鍋筒直徑稍大于下鍋筒直徑,二鍋筒之間連接對流管束。對流管束由外徑51毫米的無縫鋼管組成,順列布置于對流煙道中,對流煙道沿縱向由耐火墻分為兩半?yún)^(qū),煙氣沿對流煙道呈U形流動(dòng)。鍋爐的受熱面:從放熱介質(zhì)吸熱,將熱量傳遞給受熱介質(zhì)的固體表面。根據(jù)傳熱過程特點(diǎn)分為輻射受熱面、 對流受熱面、沸騰層內(nèi)埋管受熱面。
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直接連接或先經(jīng)過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,在與爐管相對的位置開有成排手孔,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縫鋼管和兩個(gè)端蓋焊接而成。近年來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、對流管束受熱面
對流管束又稱對流排管,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,通常將對流管束中間,用隔陷墻組成來回或轉(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)流過時(shí),不斷對管外的鍋水加熱,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,亦在研究大型水火管鍋爐,并取得了一些進(jìn)展。
近幾年來推廣應(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,傳熱效果可提高近兩倍。
6、過熱器
省煤器和空氣預(yù)熱器。它們均屬對流受熱面。過熱器除有對流過熱器外,還有輻射過熱器,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。
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