工業鍋爐常識，看典型鍋爐結構詳解，鍋爐結構進化解析。

鍋爐是由鍋和爐組成的，上面的盛水部件為鍋，下面的加熱部分為爐，鍋和爐的一體化設計稱為鍋爐。鍋爐有哪些種類？鍋爐結構是如何進化的？常見鍋爐的結構有哪些特點？我們一起來看看！

鍋爐的分類

鍋爐結構是如何進化的？

鍋爐結構型式的進化是沿著兩個方向進行的，發展簡況如下圖所示：

一個方向是在圓筒形鍋爐基礎上，在圓筒內部增加受熱面，先后出現了單火筒鍋爐（柯尼希鍋爐）、雙火筒鍋爐（蘭開夏鍋爐）及各種煙火管鍋爐。根據圓筒體放置位置的不同，這類鍋爐有立式和臥式之分。

火管鍋爐，也稱為鍋殼式鍋爐。其基本特點是在大圓筒（鍋殼）之內裝設小圓筒、管子或其他形狀的殼體，并把大圓筒與小圓筒、管子等之間完全隔絕，形成夾套，夾套之中容水，而小圓筒、管子等充作燃燒室和煙道容納火陷或煙氣。

由于燃燒系統和汽水系統被限制在一個鍋殼內，因而這種鍋爐的蒸發量、蒸汽參數都受限制，燃燒效果和傳熱效果差，鍋爐效率很低。從安全角度看，燃燒系統布置在鍋殼內，使鍋殼及內部構件直接受熱，工作條件變差；鍋殼的承載能力被各種開孔嚴重減弱，形狀和結構趨于復雜。加上這類鍋爐水容量較大，儲熱較多，一旦破壞釋放能量大，因而，這類鍋爐安全性能較差，事故的破壞性較大。

但鍋殼式鍋爐對負荷變動的適應能力較好，對水質的要求較低，維護檢修較方便，煙風阻力較小，一船采用自然通風。因而在一些小型工業部門、交通運輸及生活采暖部門中，目前還廣泛使用這種鍋爐。

另一個方向是在圓筒外部增加受熱面積。即突破鍋殼筒體的限制，在鍋筒之外設置燃燒室和受熱面，形成并發展“水管鍋爐”。沿著這個方向，人們先后造出了水筒鍋爐、直水管鍋爐、彎水管鍋爐。目前常見的是雙鍋筒彎水管鍋爐及單鍋筒彎水管鍋爐。

水管鍋爐，特別是彎水管鍋爐的出現，是鍋爐發展史上的一次飛躍。它在結構上為增大鍋爐蒸發量，提高蒸汽參數提供了可能，因為在鍋筒外邊可以設置足夠大的爐膛，布置足夠多的受熱面。而管式受熱成直徑較小，可以承受更高的壓力，彎水管彈性較好，可以承受熱脹冷縮。

水管鍋爐的汽水系統由管子、集箱和鍋筒組成，其系統遠比鍋殼式鍋爐復雜，但其元件結構卻很筒單。其鍋筒不直接受熱，工作條件較鍋殼鍋爐的筒體優越。直接受熱的管子即使爆炸，其危害性也遠較筒體小。

現代的高參數大容量鍋爐全部是水管鍋爐。

在60年代中期，我國出現了同時具備水管鍋爐及殼式鍋爐結構特點的水火管鍋爐——臥式快裝鍋爐。多年來，這種鍋爐在我國發展很快，目前成為國內數量最大的一種鍋爐，但其結構性能有待進一步完善。

鍋殼式鍋爐的結構特點

1．“鍋”和“爐”都被包在一個殼體——鍋殼中。

2．爐膛矮小，水冷程度大（整個金屬爐膛浸泡于水中），燃燒條件差，必須燒優質燃料。

3．受熱面少，蒸發量低，常裝水管或煙火管以增加受熱面。

4．殼體直徑較大，開孔多，形狀不規則，內部受熱部分與不受熱部分連接在一起，溫度不一致,熱膨冷縮程度不同，對安全工作不利。

5．系統比較簡單，一般沒有磚砌爐墻及尾部受熱面，便于運輸安裝、運行管理及檢查維護。

6．對水質要求較低。

水管鍋爐的結構特點

1、爐膛置于筒體之外，“爐”不受“鍋”的限制，體積可大可小，可以滿足燃燒及增加蒸發量的要求。

2、以容納水汽的管子置于爐膛、煙道中作主要受熱面，鍋筒一般不受熱。傳熱性能及安全性能都顯著改善。

3、水的預熱、汽化（沸騰）及蒸汽過熱在不同的受熱面中完成。

4、汽水系統、燃燒系統及輔助系統比較復雜，但一個個受壓部件的結構卻比較簡單。

5、由于水的預熱、汽化及蒸汽過都是在管內完成的，管子結垢堵塞難于清除，因而對水質要求較高。對運行操作管理的水平也要求較高。

水火管鍋爐

水火管鍋爐的結構特點界于以上二者之間，或者說它兼有水管鍋爐及鍋殼式鍋爐的基本結構特點。

常見鍋爐結構詳細介紹

立式橫水管鍋爐

立式橫水管鍋爐是結構最簡單的一種鍋爐，立式多橫火管鍋爐是歷史較長、有代表性的一種鍋爐。我國目前已不再生產這兩種鍋爐，但目前生產的立式鍋殼鍋爐基本上是由它們演變而來的。因此，我們以它們為例，說明立式鍋殼鍋爐的結構。

立式橫水管鍋爐由鍋殼、爐膽、橫水管和沖天管等主要部件組成。

鍋殼是一個帶有凸形封頭或平封頭的圓筒體。鍋殼上開有人孔、手孔、進水孔、出汽孔及附件儀表連接孔等必要的門孔，封頭中央的開孔連接沖天管，鍋殼下部則開孔連接爐門圈，是一個被開孔減弱的容納汽水承受內壓殼體。

爐膽是一個錐形殼體，頂部為凸形或平形爐膽頂，爐膽頂中央連接沖天管，爐膽下部也開孔與爐門圈相連，爐門圈是燃料的進口，是一段承受外壓的圓筒殼，爐膽則是承受外壓的燃燒室，爐排即布置在爐膽下部。

橫水管系無縫鋼管，交叉橫置在爐膽上部，其作用是增加受熱面，促進水循環流動和增加爐膽承載能力。橫水管有1~4根，因容量而異。直徑不越過250毫米。鍋殼對應橫水管的部位，開有手孔供清理泥渣之用。沖天管自爐膽頂穿過鍋殼頂，上伸與煙囪連接，是煙氣的流出通道，其在鍋殼內部分也是承外壓圓筒。沖天管下部周圍受水冷卻，上部在鍋殼內部分則周圍接觸蒸汽，冷卻情況不佳，為了避免煙氣加熱變形和腐蝕，沖天管內部襯有鑄鐵套管，下伸至水面之內。

下腳圈的結構主要有U形和S形兩種，本爐采用U形下腳圈，分別與爐膽及鍋殼焊接在一起。在鍋殼下部靠近下腳圈處，開有手孔，一般為三個至四個，沿圓周均布，供清除下腳泥渣之用。

不難看出，這種鍋爐煙氣流程很短，燃燒產物在爐內停留時間很短，來不及充分燃燒和傳熱，排煙溫度高，熱效率低。

立式多橫水管鍋爐

立式多橫火管鍋爐即所謂考克蘭鍋爐，主要由鍋殼、管板、火管、爐膽等部件組成。

鍋殼是一個不規則的圓筒體，中段兩側沿軸向各被平截去一部分筒殼，連接以平板形成所謂管板，鍋殼上部連接有半球形封頭。鍋殼上開設有各種必要的門孔。

爐膽是半球形殼體，爐膽上連接有爐門圈和喉管，是兩段承受外壓的圓筒，分別為燃料進口和煙氣流出通道。爐膽下部布置有爐排。整個爐膽也是一個承受外壓的燃燒室。

管板上布滿開孔，火管脹接也或焊接在兩塊管板之間。火管是承受外壓的無縫鋼管，煙氣由其內部流通。下腳圈為U形。

值得注意的是，管板上部與鍋殼相連處，有兩塊月形平板，為了增強該平板對內壓的承載能力，在平板與圓筒體之間焊以三角的拉撐板。

這種鍋爐的煙氣流程較長：煙氣由爐膽經喉管進入后煙箱，通過火管到前煙箱，再由煙囪排出。傳熱效果較好，在立式鍋爐中熱效率較高。同時它的水容量較大，易于操作。但這種鍋爐結構形狀復雜，加工困難，比較笨重，管間水垢不易清除，脹管容易泄漏,因而也是淘汰產品。

下面介紹目前常見的立式鍋殼式鍋爐：

立式彎水管鍋爐

它由鍋殼、爐膽、彎水管等主要部件組成。

鍋殼為圓筒殼，頂部焊接有凸形封頭。下部通過U形下腳圈與爐膽相連。

爐膽是一個小的圓筒殼，頂部焊接有凸形爐膽頂。

彎水管分兩組，分別沿周向布置在爐膽內部及鍋殼外部。爐膽內部的彎水管，上部連接在爐膽頂上，下部連接在爐膽上；鍋殼外部的彎水管，上下兩端都連接在鍋殼上，周圍被環形煙道所包圍。

爐排在爐膽下部，高溫煙氣傳熱給爐膽壁及內部彎水管后，經喉管進入鍋殼之外的環形煙道，分兩路各經半圓路徑，橫向沖刷外部彎水管，然后合流入煙囪。

這種鍋爐結構簡單緊湊，易于制造；受熱面多，傳熱情況較好；水循環可靠。整個鍋爐的彈性較好，熱應力較小。

但爐膽內彎水管的布置縮小了燃燒室容積。增加了水冷程度，使燃燒條件惡化，所以這種鍋爐只能燒優質燃料。爐膽內彎水管的水平段易于沉渣結垢、在水質差時，可能造成彎水管堵堵塞損壞事故 。

立式直水管鍋爐

立式直水管爐由鍋殼、爐膽、上下管板，直水管等主要部件組成。

鍋殼分上下兩部分，中間以直水管相連通。上鍋殼頂上有凸形封頭，下鍋殼下部以U形下腳圈和爐膽連在一起。

爐膽是一個短圓筒殼，頂部為凸形爐膽頂。

上下鍋殼相對的端部是兩塊平管板，直水管連接于平管板上。直水管中心部位是一根直徑粗大的下降管，下降管與周圍的直水管構成循環回路。

煙氣由爐膽經喉管進入直水管區。直水管設有折煙墻，煙氣只能繞中部下降管沿圓周方向橫向沖刷直水管，最后經煙囪排出。這種鍋爐水循環安全可靠，熱效率較高，清垢方便，但在直水管區容易積灰。

下面介紹常見的小型水管鍋爐：

雙橫鍋筒彎水管鍋爐（K型鍋爐）

這種鍋爐主要由上下鍋筒、水冷壁、集箱、下降管、對流管束等部件組成（圖3-12）其蒸發量分2噸/時、4噸/時兩種，是結構最簡單、容量最小的水管鍋爐。

上下鍋筒橫置于爐膛后部，兩鍋筒中心不在一條豎直線上，上鍋筒略向前傾，兩鍋筒之間脹接有對流管束。

對流管束由外徑51毫米的無縫鋼管彎制而成，順排布置，管間設置折煙墻，使煙氣通過管束時呈“Z”形流動。水冷壁沿爐膛前墻和頂棚布置。水冷壁下部集箱布置于前墻外側下部。兩根下降管自上鍋筒兩端部引出，經側墻外側連接到水冷壁下集箱上。水冷壁管上端直接引入上鍋筒。

采用固定爐排或手搖活動爐排的層燃燃燒方式。

這種鍋爐采用彎水管作水冷壁及對流管束，便于脹縮，整體結構彈性較好；有足夠的爐膛容積，適于燃用多種燃料。但采用工人加煤，勞動強度大；爐膛中布置受熱面少，尾部煙道沒有省煤器，排煙溫度高，效率低；對流管束下部易積灰等。近年來，針對這些問題，不少單位對這種鍋爐進行了技術改造。

雙縱鍋筒彎水管鍋爐（D型鍋爐）

D型布置是近年常見的一種小型水管鍋爐布置方式，它的基本特點是，雙鍋筒中心在同一豎直線上，雙鍋筒軸線與爐膛軸線平行，鍋爐的一側為爐膛及水冷壁，另一側為煙道及對流管束等受熱面，整個鍋爐呈“D”型。

燃煤D型鍋爐燃燒設備可為鏈條爐排，振動爐排，往復推動爐排等。燃油鍋爐也常用D型布置。圖3-13所示為采用振動爐排的D型鍋爐。

主要部件有上下鍋筒，對流管束，水冷壁系統，（水冷壁、下降管、集箱），省煤器等，有的鍋爐也有過熱器。

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區，煙氣沿對流煙道呈U形流動。

爐膛四周都布置有水冷壁，各側水冷壁都配有下降管及下集箱，構成封閉的水循環系統。省煤器布置在尾部煙道中。

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