[科普中国]-水管锅炉

简介水管锅炉概述

由于管内横断面比管外小，因此汽水流速大大增加，受热面上产生的蒸汽立即被冲走，这就提高了锅水吸热率。与锅壳式锅炉相比水管锅炉锅筒直径小，工作压力高，锅水容量小，一旦发生事故，灾害较轻，锅炉水循环好，蒸发效率高，适应负荷变化的性能较好，热效率较高。因此，压力较高，蒸发量较大的锅炉都为水管锅炉。所谓水管锅炉(a water tube boiler )，就是水、汽或汽水混合物在管内流动，而火焰或烟气在管外燃烧和流动的锅炉。

水管锅炉优缺点早期水管锅炉的受热面管子，为了便于清除水垢，大多是直管形式。随着炉外和炉内水处理技术的进步，可以保证锅炉长期运行而管内结垢很少，因而出现了弯水管锅炉。弯水管锅炉的受热面管子，可以根据需要制成比较复杂的形状，因而锅炉的各种性能大大提高。水管锅炉的受热面由很多小管子组成，热膨胀补偿性能良好，可以根据需要任意布置。锅炉压力和容量的提高不受锅筒限制。汽水流动可以 自然循环，也可以是强制循环或水汽依次通过各受热面，不但各受热面能得到良好冷却，而且还使单位受热面吸热量增多。受热面全部在锅筒外部，水管锅炉的锅筒相对来讲很小，采用直流锅炉，锅筒可以取消，所以水管锅炉的金属使用率较低。水管锅炉采用过热器、省煤器和空气预热器后，排烟温度可以降低到100~150℃，锅炉效率可达90%以上。水管锅炉的缺点是结构比较复杂，体积较大，不适宜用于移动设备上。锅炉的相对水容量小，对自动化控制和操作水平要求较高。根据水管锅炉的上述特点，水管锅炉适用于大、中型工厂和发电厂。1

锅炉结构整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。

锅炉本体锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。 锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。

炉膛炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧，并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气，所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。

锅筒锅筒是自然循环和多次强制循环锅炉中，接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒简体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重的部件之一。锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器和汽轮机中。锅筒内部装置包括汽水分离和蒸汽清洗装置、给水分配管、排污和加药设备等。其中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与水分离开来，并尽量减少蒸汽中携带的细小水滴。中、低压锅炉常用挡板和缝隙挡板作为粗分离元件；中压以上的锅炉除广泛采用多种型式的旋风分离器进行粗分离外，还用百叶窗、钢丝网或均汽板等进行进一步分离。锅筒上还装有水位表、安全阀等监测和保护设施。

锅炉辅助设备一、给水设备 ，如：注水器，离心泵等； 二、通风设备， 如：鼓风机，引风机，烟囱 ； 三、运煤设备 ，如：人工上煤，电动葫芦； 四、出灰设备 ，如：人工出灰，刮板除渣机； 五除、尘设备， 如：旋风除尘器，多管除尘器。

相关资料锅炉发展与展望为了考核性能和改进设计，锅炉常要经过热平衡试验。直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡，从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。考虑锅炉房的实际效益时，不仅要看锅炉热效率，还要计及锅炉辅机所消耗的能量。单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时，按化学反应计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧，实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失，但排烟热损失会增大，还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术，争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质，未经净化时其排放指标可达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。 烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离，在较高容量下常采用离心力分离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏—水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰，除尘效率很高还能吸收气态污染物。 二十世纪50年代以来，人们努力发展灰渣综合利用，化害为利。如用灰渣制造水泥、砖和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又从粉煤灰中提取空心微珠，作为耐火保温等材料。锅炉未来的发展将进一步提高锅炉和电站热效率；降低锅炉和电站的单位功率的设备造价；提高锅炉机组的运行灵活性和自动化水平；发展更多锅炉品种以适应不同的燃料；提高锅炉机组及其辅助设备的运行可靠性；减少对环境的污染。

水管锅炉和火管锅炉的主要区别有哪些水管与火管是以管子里面介质的不同来定义的，水管就是管子里面走水，通过外部烟气对流/辐射换热加热管子中的水，火管就是管子里面走烟气，让烟气加热管外介质来实现换热，火管锅炉结构简单，水及蒸汽容积大，对负荷变动适应性好，对水质的要求比水管锅炉低，多用于小型企业的生产工艺和生活采暖上。水管锅炉的受热面布置方便，传热性能好，在结构上可用于大容量和高参数的工况。但对水质和运行水平要求较高。

（1） 水管锅炉压力适应范围较广，可突破压力限制，可满足2.5MPa以上的供汽要求。火管锅炉受材料壁厚与压力的限制，用于2.5MPa压力以下。

（2） 火管锅炉为锅壳式锅炉，受各锅炉厂家设备、工装的限制，制造太大的火管锅炉难度较大，通常在35t/h以下。水管结构锅炉可实现锅炉大型化，35t/h以上的锅炉通常采用水管结构。（3） 火管锅炉具有结构紧凑的特点，在同等出力下，外形与设备重量均低于水管锅炉。水管锅炉因体积较大，有更多的空间用于布置过热器，因此水管锅炉占用锅炉房相对较大。2