供热锅炉《建筑设备热源与冷源》.ppt

1、随着蒸汽机的发明，工业圆柱形蒸汽锅炉出现在18世纪末。由于当时社会生产力的迅速发展，蒸汽在工业中得到了广泛的应用，很快就对锅炉的扩容和改进参数提出了要求。因此，在圆柱形蒸汽锅炉的基础上，对锅炉进行了一系列的研究和技术改造，促进了锅炉的发展。图4.1形象地展示了锅炉两个方向的发展过程和结构形式的演变。4.1锅炉结构演变的第一个方向是增加锅筒内的受热面，形成一系列烟管锅炉。首先，在锅炉管中增加一个火管(也称为炉胆)，即单火管锅炉，煤在其中燃烧并释放热量；之后，它被添加到一个有两个火管和两个火管的锅炉中。为了进一步增加锅炉的容量，后来发展了用小直径的火管代替火管来增加受热面，形成烟管锅炉和火管组合锅

2、炉，烟管锅炉的燃烧室也从锅筒的内侧移到外侧。这种锅炉统称为烟管锅炉，其共同特点是高温烟气在火管或烟管中流动放热，而低温工质水在火管或烟管外吸热升温汽化。4.1锅炉结构演变明显。这种锅炉的炉膛一般都很短，炉膛被作为辐射受热面的筒壁所包围。炉膛温度低，燃烧条件差，烟气纵向冲刷炉壁，传热效果差，排烟温度高，热效率低。另外，由于汽包直径较大，不适合增加蒸汽压力、增加钢材消耗和限制蒸发能力。当然，这种锅炉还具有结构简单、维护方便等优点；水量大，能更好地适应负荷变化；水质要求低。因此，一些结构形式至今仍被广泛使用。4.1锅炉结构演变的第二个方向是发展锅筒外的受热面，形成一系列水管锅炉。大约在19世纪中叶，

3、锅炉开始在锅筒外增加几个直径较小的圆筒加热面。后来发现，增加汽缸数量，减小汽缸直径，甚至用钢管代替汽缸都有利于改善蒸汽参数和传热。最后，一个水管锅炉出现了。其特征是高温烟气在管道外流动放热，蒸汽和水在管道内流动吸热蒸发。水管锅炉的出现是锅炉发展的一次飞跃。它摆脱了火管和烟管锅炉尺寸的限制，在燃烧条件、传热效果和受热面布置等方面都有了根本的改善，为提高锅炉的容量、参数和热效率创造了有利条件，并大大降低了金属消耗。4.1锅炉结构的演变，早期的水管锅炉是全联箱水平水管锅炉，后来改为波纹副联箱结构。制造过程复杂，金属消耗大，因此不再生产。直管锅炉出现于20世纪初，也是最早采用的直管结构。后来，人们发现

4、弯曲水管比直水管更有弹性，所以许多锅炉被用来制造多锅筒弯曲水管锅炉。此后，由于传热的发展，对锅炉辐射传热规律有了进一步的认识，锅炉正朝着减少对流受热面和增加辐射受热面的方向发展。后来，它演变成了双锅筒锅炉和单锅筒锅炉，甚至发展成了没有锅筒锅炉的现代直流锅炉。同时，蒸汽过热器、省煤器和空气预热器受热面相继采用，使锅炉设备更加完善。4.1锅炉结构的演变，随着蒸汽锅炉的发展，由于城市建设的发展和节能的需要，另一种热水锅炉直接生产热对于供热锅炉，为了提高运行经济性、保护环境和降低成本，锅炉正趋向于简化结构、改进燃烧技术、提高热效率、降低金属消耗和扩大燃料适应范围。为了保证锅炉运行的安全性，倾向于采用先

5、进技术进一步提高设备的机械化、自动化和智能化。4.1锅炉结构的演变、4.1锅炉结构的演变、图4.1蒸汽锅炉形式发展演变示意图、4.2供热锅炉类型、烟道锅炉，又称火管锅炉，其特点是烟气在火管和烟道内流动和换热。烟管锅炉根据其汽包位置可分为立式和卧式。它们在结构上的共同特点是都有一个大直径的锅筒，里面有火管和无数的烟管。立式烟管锅炉有多种形式，如立式烟管和卧式烟管。一般来说，容量较小，蒸发能力大多在0.5t/h以下，可以配置煤、油、气等各种燃烧设备。对于燃烧锅炉，通常配备手烧锅炉，大多数采用双层炉排手烧锅炉。4.2供热锅炉类型，4.2.1.1立式烟管锅炉，1。立式套筒锅炉图4.2显示了一台装有燃油

6、燃烧器的立式套筒锅炉。内缸炉膛为辐射加热面，外缸为对流加热面。内、外缸之间的两端用环形平头封闭，构成这种锅炉的汽水空间锅炉。燃油燃烧器安装在顶部，燃烧所需的空气由炉膛顶部的鼓风机切向输送。燃油燃烧产生的高温烟气在炉内强烈旋转，自上而下流向锅炉底部，然后转回上部的烟气出口，进入外筒与锅炉外壳内保温区(炉壁)之间的环形烟道，用翅片纵向冲刷外筒的受热面，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中的停留时间，提高火焰的饱满度，在这种锅炉的炉胆中还设置了环形挡火圈，使其充分燃烧，增强传热。4.2型供热锅炉，结构简单，制造方便，比其他立式烟管锅炉的水容量大，能适应负荷变化，对水质要求低，但烟气

7、流量较短，排烟温度较高。为了提高锅炉的热效率，这种锅炉还将外筒上的直翅片改为螺旋翅片，增加了烟气扰动，延长了烟气流量，改善了传热。4.2供热锅炉的类型，2。垂直烟道锅炉图4.3显示了配备双炉排手烧锅炉的垂直水平烟道锅炉。水冷炉排管和炉胆内壁的一部分构成锅炉的辐射受热面；许多穿过锅炉锅筒的烟管是锅炉的主要对流受热面。煤通过上部炉门手动添加到水冷炉篦中。在上、下炉排上燃烧后产生的烟气通过炉膛出口进入后下烟道箱，然后沿纵向流经第一、第二水平烟道管束，最后汇集在后上烟道箱中，然后通过烟囱排入大气。为了进一步降低废气温度，在后上烟箱上方增加了一些废热水箱。4.2供热锅炉的类型。除了水平烟道外，这种锅炉还

8、有垂直烟道和水平水管的组合。它们都具有结构紧凑、占地少、不砌砖、安装和搬运方便等优点。但是，由于炉膛是用内燃炉建造的，当燃烧劣质煤时，很难燃烧和燃尽，热效率和产量会有所降低。因此，这种类型的锅炉只适用于燃烧较好的烟煤。4.2供热锅炉炉型，4.2供热锅炉炉型，图4.2立式套筒锅炉，4.2供热锅炉炉型，图4.3立式烟道管锅炉，这类锅炉分为两种类型4.2、供热锅炉型，4.2.1.2卧式烟道锅炉，烟气在锅炉中分三个回程流动，因此也称三回程锅炉。燃烧后，烟气在火管中回流，这是烟气的第一次回流。烟气通过后烟道引入左右烟道，并流向炉膛前部，这是第二次返回行程。烟气在前烟箱中收集后，进入火管上部的烟管并回流，

9、这是第三次回程。最后，由引风机通过省煤器排入烟囱。这种锅炉有2t/h和4t/h两种容量，水量大，能适应负荷变化，对水质要求低。由于采用了机械通风，流经烟道的烟气流速较高，强化了传热，锅炉热效率可达70%以上。此外，锅炉本体、鼓风机、链条炉排和变速装置均装配在底盘上，结构紧凑，便于运输和安装。4.2供热锅炉的类型，但卧式烟管锅炉由于烟管数量多，长度大，刚性大，烟管与管板的接口容易泄漏；烟管之间的距离很小，很难清除水垢。由于烟管是水平设置的，烟尘容易积聚，阻碍传热，通风阻力大。此外，由于是内燃炉，燃烧条件差，不适合燃烧劣质煤，炉排的安装、拆卸和维护也不太方便。图4.5显示了这种装有燃油或燃气锅炉的

10、锅炉，其燃烧和运行条件较好。火筒后部采用波浪结构，降低了刚性。为了增强传热，烟管采用513无缝钢管轧制的双面螺纹管。根据试验数据，当烟气流速为35m/s时，双面螺纹的传热系数为光滑管的1.42倍，阻力为光滑管的1.9倍。4.2型供热锅炉，炉膛内微正压燃烧(约2000帕)，锅炉可避免引风机。在炉子的前面，拱顶通常用耐火材料建造，以储存热量、稳定燃烧和增强辐射。图4.6显示了一个独特的燃油锅炉。它也是一个三回程锅炉，它的第二回程只是一个大直径的钢管，它只是作为高温烟气从后向前的通道。第三回程对流管由两根钢管热挤压在一起而成，内管形成的受热面是普通钢管的2.5倍，纵向肋折叠，比同等容量的锅炉要小得多

11、。该装置的燃烧器具有引导烟气再循环的功能(设置在炉盘内，不占用任何空间)，有效提高了燃烧效率，减少了污染物的排放。这种锅炉是分体式的。燃烧室、4.2型加热锅炉的炉膛和对流受热面分别构造成上下气缸，可独立运输，特别适用于狭窄空间的安装和使用。此外，还配有带菜单指导的自动控制和调节仪，使供暖锅炉的安装、维护和调节非常方便。4.2供热锅炉的类型，4.2供热锅炉的类型，图4.4WNL4-1.3-A水平烟道管锅炉，4.2供热锅炉的类型，图4.5 WNS10-1.25Y(Q)锅炉，图4.6三通燃油锅炉，4.2供热锅炉的类型，水管锅炉是管内流动的水和管外的烟气。与烟管锅炉相比，水管锅炉在结构上不像超大直径锅

12、筒那样有弹性，用弯曲的水管代替直的烟管，既节省了金属材料，又为提高容量和蒸汽参数创造了条件。就燃烧而言，它可以根据燃烧燃料的特性自由配置，从而改善燃烧条件并大大提高热效率。从传热角度看，可以组织烟气水平冲刷水管受热面，其传热系数高于纵向冲刷的烟道。4.2供热锅炉类型，1。自然循环锅炉这是一种带有立式锅筒的燃油锅炉，由环形上下集箱和焊接在它们之间的直水管组成。结构如图4.7所示。直水管沿环形上下集管的圆周设置，有内层和外层。内层包围的空间是炉膛，内层和外层之间的垂直“缝隙”是烟气对流烟道。这种小容量锅炉的直水管为光滑管，大容量锅炉的直水管外侧焊接有翅片。4.2、炉膛式供热锅炉，4.2.2.1立式

13、烟道锅炉，燃烧器置于炉膛顶部，燃油由燃烧器喷射着火，并在炉膛内燃烧和释放热量。经过热交换后，烟气通过靠近炉膛前侧的炉膛出口，以左右方向进入对流烟道并绕其回流，水平冲刷由内管外侧和外管内侧壁组成的对流受热面，并在炉膛后汇合。锅炉给水从下集管进入，沿直水管上升，流动时吸热，汽水混合物进入上集管。蒸汽经汽水分离器分离后，通过主蒸汽阀输送给用户。分离出的水通过下行管道流回下集管，形成水的自然循环回路。4.2、加热型锅炉，炉膛水冷度大，炉膛温度低，能抑制和减少氮氧化物的形成，有利于环境保护；由于烟气的横向冲刷，对流受热面受到严重干扰，这不仅强化了传热，而且具有除灰功能；这种锅炉结构简单，体积小，占地面积

14、小，全自动微电脑控制，操作方便。然而，水质高，水容量小。当外部负荷变化或供水中断时，蒸汽压力波动很大，很难清洗水垢。这种锅炉的国产产品规格多，蒸发量为1004000吨/小时，蒸汽压力为0.71.2兆帕，外形尺寸(长、宽、高)分别为0.965米、0.715米、1.525米、2.815米、2.230米、4.2型供热锅炉，2。强制循环直流锅炉是指给水在水泵扬程的作用下，依次通过加热、蒸发和过热受热面，产生额定参数蒸汽的锅炉。图4.8显示了一个双套管直流燃油锅炉，它由一个单线圈缠绕成两个不同直径的同心圆筒组成。内筒内侧包围的空间为炉膛，其壁面为锅炉的辐射受热面；内圆筒的外侧和外圆筒的所有圆筒壁都是对流

15、加热表面。4.2加热炉型锅炉，从图中可以看出，这种锅炉的烟气有三个回程，安装在炉顶的燃烧器向下喷射燃烧，第一个回程是到炉底；作为第二次返回行程，烟气向上返回，并在内筒和外筒之间的通道中流向炉顶；烟气再次向下回流，流经外筒和保温层(炉壁)之间的通道(第三次回流行程)，最后从下出口流出至烟囱。给水从外筒的上端进入，向下缠绕到外筒的下端，然后进入内筒的下端，然后向上缠绕到内筒的上端，形成蒸汽流出。4.2锅炉式供热锅炉，烟气和给水逆向流动，强化对流传热，有效降低和控制废气温度，提高锅炉热效率；加热面设计为弹性结构，由线圈组成，承受压力变化和热膨胀的能力大大提高。当然，它也有直流锅炉的共同缺点，即水质要求高，泵的耗电量大。4.2加热锅炉炉型，4.2加热锅炉炉型，图4.7立式水管锅炉，4.2加热锅炉炉型，图4.8双套管直流燃油锅炉大部分新的煤被扔到炉子后面，在那里开始着火燃烧。随着链条炉排由后向前逐渐移动，煤逐渐燃尽，最后灰渣落入锅炉前端的灰斗中。炉内高温烟气通过前壁左右两侧的烟窗进入对流烟道，烟气从前向后流动，水平冲刷对流管束。蒸汽过热器布置在右侧前半部的对流烟道内，吸收烟气的对流放热。在炉膛后面的顶部，左右两侧的烟气汇合，向下转90，依次流经铸铁省煤器和空气预热器，最后通过除尘器排入烟囱。这种类型的锅炉需要配备高效的除尘