第二章 锅炉结构.doc

第2章 锅炉结构第1节 锅炉结构的基本要求锅炉的结构，是根据蒸发量和供热量,工作压力，蒸汽温度或进出口水温，燃料特性和燃烧方式等，并遵循蒸汽锅炉安全技术监察规程、热水锅炉安全技术监察规程的规定以及按照标准进行强度计算，热力计算等来确定的。一台合格的锅炉，不论属于哪种形式，都应满足“节约能源、消烟除尘、包产保暖、安全运行”的要求。1、 从安全方面对锅炉结构的要求1. 要保证受压部件有足够的的强度和稳定性。锅炉受压部件的强度是指该部件在介质压力（包括附加载负荷等）作用下在预定使用寿命内不失效的能力。材料的机械性能包括：抗拉强度、屈服限、蠕变限、持久强度、伸长率、断面收缩率、冲击韧性等。确定强度的目的是要保证安全。强度不够会导致受压部件破裂甚至爆炸，但也要从节省钢材考虑，做到两者兼顾。此外，还要考虑其稳定性。因此，要选用合格的刚才计算以确定受压部件的厚度，并保证焊接质量。2. 要保证锅炉结构各部分在运行时能够进行自由膨胀。锅炉受压部件是由钢板组成，内部贮存水。钢材系固定，受热后呈线膨胀；水为液体，受热后成体膨胀。如果锅炉受压部件两端固定，受热后膨胀受阻产生热应力，使部件发生弯曲变形弯曲变形，甚至损坏，特别是在锅炉启动升温过程中容易发生故障。为此除操作时要要限制升温或冷却速度外，在锅筒（锅壳）、集箱、水冷壁、钢架、炉墙等设计时要充分考虑热膨胀。3. 要有良好的水循环，以保证受热面得到可靠的冷却。锅炉水循环是指锅炉中的水在循环回路中流动。目的是保持受热面积得到充分冷却。如果水循环不好，会引起元件超温使强度减弱而导致损坏。在低、中压锅炉中，一般以自然循环为主，自然循环的锅炉是以水汽比重差（压力差）促使水流动而循环的。锅炉水循环对锅炉安全至关重要，对于水管锅炉更应该引起足够的重视。4. 水冷壁炉膛的结构应有足够的承载能力。5. 受压部件开孔和焊缝的布置应尽量避免或减少应力集中。如：胀接管孔不要开在焊缝上，焊接管孔尽量避免开在焊缝上，必要时只允许开个别孔。6. 锅炉钢架要承受载荷时，应有足够的强度、刚度和抗腐蚀性。7. 锅炉结构要便于安装、操作、检修和清洁内外部。平台扶梯和门孔（人孔、手孔、清洗孔、检查孔、防爆门）的布置要便于人员通行和保证安全。8. 安全附件和自控装置应可靠。安全附件和自控装置是锅炉中不可缺少的组成部分。其作用是指示运行参数，帮助人们防止在运行中发生异常情况或发生异常情况时及时提出警告，及时调整燃烧工况，使工作参数恢复到正常状态 ，以防止事故的发生。9. 炉膛的结构应有承压能力和可靠的防爆措施。并应有良好的耐热性和密封性，减少漏风和热损失，保持燃烧稳定。2、 从经济方面对锅炉结构的要求1. 合理地布置受热面，充分吸收热量，最大限度地减少各种热损失，提高锅炉热效率。2. 合理地选用或使用钢材，尽量降低刚才的消耗量，节约金属。3. 能够消耗最少的燃料达到锅炉规定的参数（压力、温度）的出力。4. 要根据锅炉参数（压力、温度）和给定燃料来选定锅炉结构。根据锅炉结构和适用的燃料合理布置燃烧设备和受热面积，以保证燃烧工况稳定，适应负荷变化。5. 要合理配置鼓风机、引风机，使燃料和风量随着燃烧工况的变化保持相应的比例。6. 尽量降低鼓风机、引风机等与锅炉配套的辅助机，以及出渣、运煤等辅助设备的耗电量。7. 容量较大的锅炉应提高自动化水平，尽量采用微机控制，实现安全经济运行。此外，还有环保等方面对锅炉结构的要求。如：锅炉要具备良好的燃烧设备，保证燃料在炉膛内充分的燃烧，消除锅炉冒黑烟。同时，还要具备良好除尘设备和脱硫设备。第2节 锅炉受压部件及作用组成锅炉本体的主要受压部件是指锅炉在运行中锅炉本体承受内部或是外部介质压力作用的零件、部件。水管锅炉受压部件有：锅筒、集箱、下降管、水冷壁、对流管束、防渣管、过热器、省煤器。锅壳锅炉受压部件有：锅壳、炉胆、回燃室、烟管、冲天管、下脚圈等。1、 锅筒（或锅壳）锅筒（锅壳）是水管锅炉（锅壳锅炉）用以净化蒸汽、组成水循环回路和蓄汽蓄水的筒形受压容器装置。是由筒体和封头（管板）组成。水管锅炉通常有一个或两个以上锅筒。由于锅筒在锅炉摆放位置不同，其作用也不同。一般将上锅筒称为“汽包”和“汽鼓”，下锅筒简称为“泥鼓”。锅筒一般采用1240mm的锅炉用碳钢板或合金钢板制成的圆筒形状容器。上锅筒内部一般装有改善净化蒸汽品质用的汽水分离器。均匀分配给水用的配水槽和连续排污装置。大容量水管锅炉的锅筒内还有装有稳定水位的水孔。上锅筒外部装有主汽阀，副汽阀、安全阀、排空阀、压力表和水位表连接管以及连续排污管。为了安装和检修方便，在上锅筒（锅壳）一端或顶部还装有人孔装置。下锅筒的一端封头上也要安装人孔装置，底部还装有定期排污装置。上下锅筒之间安装许多根受热管子，一部分作为上升管，一部分作为下降管之用。组成水管锅炉对流受热面。在锅炉运行中形成自然水循环回路，同时整体部件呈弹性结构。锅壳内部还装有多跟火管，作为锅壳锅炉的对流受热面。2、 水冷壁沿着炉膛内壁并排布置的管子，形成水冷的屏壁，成为水冷壁。水冷壁作为锅炉的辐射受热面其主要作用是吸收炉膛高温辐射热量、降低炉膛温度，保护炉墙、防止燃烧层结焦。水冷壁一般采用光管或鳍片管，管径一般为4563.5mm。一般水冷壁的上部与上锅筒直接连接，或者先经过上集箱再与上锅筒连接。水冷壁的下部与下机箱连接。上锅筒内的锅水通过下降管流入下集箱，然后经过水冷壁管吸收热量，逐渐形成汽水混合物，在经过上集箱或直接流回上锅筒，组成了一个闭合的自然循环系统。三、对流管束在对流烟道内布置的对流受热面的管群，管内工质与高温烟气以对流传热的方式吸收高温烟气的热量。对流管束又称为“对流排管”，置于上下锅筒之间，与上下锅筒连接一般采用胀接方式。对流管束的管理一般用3851mm的锅炉钢管组成。其主要作用吸收高温烟气的热量。水冷壁和对流管束是中、小型水管锅炉的主要受热面。有对流管束和上下锅筒组成了闭合水循环回路，即：上锅筒下降管束下锅筒上升管束上锅筒。由于对流管束各部分受热情况不同，受热较强的一部分管束为上升管束，受热较弱的一部分管束则为下降管束。由于燃烧工况的不断变化，上升管束和下降管束没有明显的分类线。为了充分吸收热量，通常在对流管束中间，用隔墙组成几个烟道,延长烟气在对流管束内的流程，引导烟气往返冲刷管束，烟气冲刷管束一般有如图2-1所示的几种方式。当横向冲刷时，延期流动方向与管束垂直，传热效果优于纵向冲刷形式，同属横向冲刷时，管子错排（叉排）的传热效果优于顺排形式。4、 过热器是布置在炉膛上方或出口烟气温度较高处，用蛇形排管方式吸收高温烟气的温度加热管内流径的饱和蒸汽的受压部件。过热器主要作用：将锅炉内送出来带有水分的蒸汽加热到规定的过热温度，从而满足生产工艺需要的蒸汽温度。1、过热器的组成过热器是由多根无缝钢管弯制成的蛇形管，两端与集箱连接。过热器管径一般菜3845锅炉用碳钢管或合金钢管与集箱连接，一般采用焊接。2、 过热器的分类按换热的方式分为辐射式、半辐射式和对流式三种。辐射式过热器是放在炉顶或炉墙上的过热器，基本上只吸收炉膛里火焰和烟气的辐射。半辐射式过热器是放在炉膛上部出口附近，既吸收炉膛中火焰的辐射热，又以对流方式吸收流过它的烟气的热量，也称屏式过热器。对流过热器的是放在炉膛外对流烟道里的过热器，主要是以对流传热方式吸收流过它的烟气的热量。按放置的方式分为立式和卧式两种，如图2-2，图2-3所示。立式过热器又称为垂直式过热器，是垂直地悬挂在炉膛或烟道中，蛇形管不需另加吊装装置，支撑集箱的钢架可以固定在炉墙或烟道外部的钢架上，能使过热器管自由伸缩。这种过热器不易积灰，但管内易积存凝结水，疏水困难，在锅炉生火前，必须设法将过热器管中的水吹扫干净。卧式过热器是指水平式过热器，优点是疏水方便，缺点是管子间易积灰，需要悬吊装置，因置于高温区域，悬吊装置要选用耐热钢。常用的是立式过热器。按蒸汽与烟气的流动方向分为顺流式、逆流式和混流式三种如图2-4所示。顺流式（途中b）就是蒸汽流向和烟气流向相同，蒸汽入口正处在高温烟气的区段，若蒸汽带水严重，蒸汽进口处几排管内易结盐垢，使壁温升高，烧坏管子的可能性大。逆流式（图中a）就是蒸汽流向与烟气流向相反，从传热效果来说，这样布置热交换最佳，与顺流式相比，这种布置在同样过热量度下所需的传热面积较多。但前几排管子，因为管外是温度高的烟气，管内是温度高的蒸汽，蒸汽传热差，管子容易过热烧坏。前几排管壁温度往往超过450，要采用合金管。混流式布置的特点是蒸汽进出口均在烟气的中部和后部。蒸汽先经温度低的烟气加热，再由前部温度高的烟气加热。从蒸汽和烟气的流动方向看，先逆流后顺流。蒸汽进口在烟气温度低的区域，进口处管子结垢导致管壁过热的危险性比顺流小得多。按过热器的蒸汽进口和出口接连方式分为Z形，形和形，如图2-5所示Z形分配最不均匀，形分配最好，形居两者之间。采用较多的为形。此外，为了减少蒸汽分配不均匀性，还可以用加装节流圈和降低蒸汽流速来解决。5、 防渣管水管锅炉布置在炉膛出口具有较大管节距的对流蒸发受热面，起防止炉膛出口温度过高而引起结渣的作用。6、 集箱（又称联箱）用以汇集或分配多根管子中工质（水、汽水混合物、蒸汽）的筒形压力容器，由筒体、端盖组成。直径一般采用159mm以上锅炉无缝钢管制作。置于锅炉上部称为上集箱，置于锅炉下部则成为下集箱。在水冷壁下集箱的底部，设有排污管，用来定期排除沉积在集箱底部的泥渣和水垢。集箱一端的封头上开设手孔，便于清理内部。7、 防焦箱装设在炉排两侧炉墙内壁的水冷集箱，它除了有集箱的功能外，还有防止炉墙粘附炉灰熔渣，起到保护炉墙和炉排的作用。8、 下降管置于锅筒和下集箱之间，有的锅炉将下降管还置于上、下锅筒之间。其主要作用是把上锅筒的锅水输送到下集箱或下锅筒，使受热面的管子得到足够循环水量，是锅炉安全运行不可缺少的受压部件。管径一般采用133mm以上的锅炉无缝管制作。下降管不应受热，一般置放在炉墙体外面，否则将对其采取绝热措施。9、 省煤器省煤器是利用锅炉排烟的部分热量而加热锅炉给水的一种换热装置。其作用是回收烟气中的热量，减少排烟热损失，以提高锅炉的热效率 。省煤器一般设置在锅炉对流受热面的尾部烟气出口处。1、 铸铁省煤器的种类：按给水被加热的程度，可分为非沸腾式和沸腾式两种。非沸腾式省煤器多采用铸铁管制成，也有用钢管制作。而沸腾式省煤器只能用钢管制作。铸铁省煤器多应用于压力小于等于2.45MPa的锅炉。2、 铸铁省煤器有光管型和鳍片型两种。目前普遍采用的是鳍片型省煤器，如图2-6.鳍片型省煤器是在铸铁管上铸有圆形或方形的鳍片，目的是增加受热面减少省煤器的体积。由于铸铁的脆性，从安全考虑，工作压力不应过高，不允许被加热的水达到沸腾温度，防止产生蒸汽造成水击。因此，铸铁省煤器又称非沸腾式省煤器，一般省煤器的出水温度要控制在比锅炉工作压力下的饱和温度低3040。铸铁省煤器的另一种特性是耐腐蚀，对没有除氧的设备适用。铸铁省煤器的缺点是易积灰，烟气流动阻力大，接头处易泄漏。铸铁省煤器的管路系统如图2-7所示。在进口处应装设压力表、安全阀和温度计，在出口处应装设安全阀、温度计和空气阀。省煤器应装有旁通烟道，目的是锅炉升火时省煤器中水不流动，烟气可由旁通烟道进入，绕过省煤器，以免省煤器金属过烧损坏。无旁通烟道时，如要保护省煤器，应连续进水，要装设再循环管路，使省煤器出水通入回水箱。的优点是能承受高压，不怕形成水击，不易积灰，但水质要求高，不耐腐蚀。钢管省煤器不需要旁通烟道，不需要装阀门及附件，只要在省煤器进口处装再循环管与锅筒（或锅筒）相连接如图2-8所示。升火时水在省煤器中循环，供汽时关闭再循环管路阀门，让给水进入省煤器。第3节 锅炉型号及参数系列1、 工业锅炉型号工业锅炉型号按JB1626规定编制，型号由三部分组成，各部分之间用短横线相连。具体如下：型号第一部分包括锅炉型号、燃烧方式、额定蒸发量或额定热功率，共分三段。锅炉型号用汉语拼音字母为代号，见表2-1.燃烧方式、燃料代号也用汉语拼音字母表示，分别见表2-2、表2-3。蒸发量或热功率用阿拉伯数字表示，蒸汽锅炉单位为t/h,热水锅炉为MW。表2-1 工业锅炉型号代号类别锅炉总体形式代号类别锅炉总体形式代号锅壳锅炉立式水管LS锅壳锅炉单锅筒立式DL立式火管LH单锅筒纵式DZ立式无管LW单锅筒横式DH卧式外燃WW双锅筒纵式SZ卧式内燃WN双锅筒横式SH强制循环QX表2-2 工业锅炉燃烧方式代号燃烧方式代号燃烧方式代号燃烧方式代号固定炉排G抛煤机P鼓泡流仪床燃烧F固定双层炉排C滚动炉排D室燃烧S链条炉排L振动炉排Z循环流化床燃烧X往复炉排W下饲炉排A表2-3 工业锅炉所用燃料代号燃料品种代号燃料品种代号燃料品种代号类无烟煤W褐煤H稻糠D类无烟煤W贫煤P甘蔗渣G类烟煤A型煤X油Y类烟煤A水煤泵J气Q类无烟煤A木柴M2、 烟道式余热锅炉型号烟道式余热锅炉按JB3645规定编制。型号的第一部分表示预热载体类别、余热载体特性、余热载体量和余热载体温度。共分四段：第一、二、三段连续书写，第三段和第四段用斜线相连。第一段用大写的汉语拼音字母表示余热载体类别代号（见表2-4）；第二段用大写的汉语拼音字母表示余热载体为气体时的烟气特性代号（见表2-5），烟气为“洁净烟气”或余热载体为液体、固体时，无该段。当烟气具有一种以上的特性时，须同时按主次顺序列出；第三段用阿拉伯数字表示余热载体量，第四段用阿拉伯数字表示余热载体温度，单位为；当余热携带形式为可燃物质时，无该段及斜线。表2-4 余热载体类别余热载体类别余热载体量名称代号单位符号气体Q（气）千米/小时Km/h液体Y（液）吨/小时t/h固体G（固）吨/小时t/h表2-5 烟气特性分类烟气特性含尘类腐蚀类粘结类代号C（尘）F（腐）Z（粘）注：对含尘量小于5g/m(指标准立方，下同)。并无（或设计时不予考虑的）腐蚀性或（和）粘结性的烟气 称洁净烟气。举例： QF 35/900203.9/450表示利用腐蚀性烟气所携带的显热，进入锅炉的烟气流量为35000m/h，烟气温度为900。锅炉设计蒸发量为20t/h，蒸汽出口压力为450的余热锅炉。3、 锅炉参数系列锅炉参数一般指锅炉容量、蒸汽压力，蒸汽温度和和给水温度。热水锅炉则指锅炉热功率、锅炉进、出口水的温度和额定出口水压力。1、 工业锅炉参数系列按JB1921-88规定。（见表2-6）表2-6 我国工业 蒸汽锅炉的容量、参数系列额定蒸发量t/h额定出口蒸汽压力 MPa(表压)0.40.71.01.251.62.5额定出口蒸汽温度 饱和饱和饱和饱和250350饱和350饱和3504000.10.20.5124681015203565注：额定蒸发量对于小于6t/h的饱和蒸汽锅炉是20给水温度情况下锅炉的额定蒸发量，对于大于或等 于或等于6t/h的饱和蒸汽锅炉及过热蒸汽锅炉是105给水温度情况下锅炉的额定蒸发量。2、 热水锅炉参数系列按GB3166-88。（见表2-7）表2-7 我国热水锅炉参数系列 额定热功率 MW额定出口/进口水温度，95/70115/70130/70150/90180/110允许工作压力（表压），MPa0.40.71.00.71.01.01.251.251.62.50.10.20.350.71.42.84.27.010.514.029.046.058.0116.04、 锅炉分类表（见表2-8）表2-8 锅炉分类分类方法锅炉类型简 要 说 明按用途分类电站锅炉用于发电，多为大容量、高参数锅炉，火室锅炉，热效率较高工业锅炉用于工业生产和采暖，多为低参数、小容量锅炉，火床燃烧，热效率较低出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉船用锅炉用作船舶动力，一般采用低、中参数，大多燃油。要求锅炉体积小，重量轻机车锅炉用作机车动力，一般为小容量、低参数，火床燃烧，以燃煤为主，锅炉设计紧凑按结构分类锅壳锅炉烟气在火管流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率较低，但构造简单，水质要求低，运行维修方便水管锅炉汽水在管内流动，可以制成小容量、低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉 按锅炉容量分类小型锅炉额定容量小于等于20t/hd锅炉中型锅炉额定容量小于等于75t/hd锅炉大型锅炉额定容量大于75t/hd锅炉按循环方式分类自然循环锅筒锅炉具有锅筒，利用下降管和上升管中工质工质密度差产生工质循环强制循环锅炉具有锅筒和循环水泵，利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头建立工质循环直流锅炉无锅筒，给水靠水泵压头一次通过受热面产生蒸汽按锅炉出口工质压力分类低压锅炉压力小于等于2.5MPa中压锅炉压力为3.8MPa高压锅炉压力为9.8MPa超高压锅炉压力为13.7MPa亚临界压力锅炉压力为16.7MPa超临界压力锅炉压力大于22.1MPa按燃烧方式分类火床燃烧锅炉主要用于工业锅炉，其中包括固定炉排、活动手摇炉炉排、倒转炉排抛煤机炉、振动炉炉排、下饲式炉排和往复推饲炉排等。燃料主要在炉排上燃烧火室燃烧锅炉主要用于电站锅炉，燃烧液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉都是火室燃烧锅炉。火室燃烧时，燃料主要在炉膛空间悬浮燃烧旋风炉有卧式和立式两种，燃用粗煤粉或煤屑。微粒燃料在旋风筒中央悬浮燃烧，较大煤粒贴在筒壁燃烧，液态排渣。流化床燃烧锅炉送入炉排的空气流速较高，使大粒燃煤在炉排上面的流化床中翻腾燃烧，小粒燃煤随空气上升并燃烧。宜用于燃用劣质燃料，目前只用于工业锅炉。最近正在开发大型循环流化燃料锅炉。按所用燃料和能源分类固体燃料锅炉燃用煤等固体燃料液体燃料锅炉燃用重油等液体燃料气体燃料锅炉燃用天然气等气体燃料余热锅炉利用冶金、石油化工等工业的余热作热源原子能锅炉利用核反应堆所释放热能作为热源的蒸汽发生器废料锅炉利用垃圾、树皮、废液等废料作为燃烧的锅炉其他能源锅炉利用地热、太阳能等能源的蒸汽发生器按排渣方式分类固体排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排出，是燃煤锅炉的主要排渣方式液态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流出，在裂化箱的冷却水中裂化成小颗粒后，排入水沟冲走按炉膛烟气压力分类负压锅炉炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要型式微正压锅炉炉膛表压力为20005000Pa，不需引风机，宜于低氧燃料增压锅炉炉膛表压力大于0.3MPa，用于配蒸汽-燃气联合循环按锅筒布置分类单锅筒纵置式、单锅筒横置式、双锅筒纵置式等工业锅炉采用单锅筒或双锅筒型式按炉型分类倒U型、塔型、箱型、T型、U型、N型、L型、D型、A型D型、A型用于工业锅炉按锅炉房型式分类露天、半露天、室内、地下、洞内按锅炉出厂型分类快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉小型锅炉可采用快装型式现除电站锅炉外，将工业锅炉的一般分类简介如下:从工业锅炉分类中可知 ，工业锅炉的结构演变大体沿着两个方向发展，基本形成了锅壳锅炉与水管锅炉两大类，其发展过程见图2-9蒸汽锅炉发展示意图。锅炉锅壳指蒸发受热面布置在锅壳内的锅炉（曾称火管锅炉）。一般包括立式锅壳锅炉、卧式锅壳锅炉和固定式机车锅炉。水管锅炉指烟气在受热面管子外部流动，水或汽水混合物在管子内部流动的锅炉。一般包括横锅筒锅炉和纵锅筒锅炉。40多年来，也发展了一些水火管组合式锅炉。如快装锅炉、组装锅炉等。快装锅炉指根据运输条件所允许的范围，在锅炉制造厂完成总装整台发运出厂的锅炉。组装锅炉指在锅炉制造厂内将整台锅炉分成几个装配齐全的大件，运到安装工地后可以将它们方便地组合而成的锅炉。第4节 立式锅炉立式锅炉是指锅筒坚立在地面上的小型锅炉。锅筒和炉胆之间形成一个水套来吸收辐射热或烟气的对流传热。燃烧室在炉胆内，设置在整个锅炉的下部。炉排随炉胆截面呈圆形设置在炉胆的下部，通常为固定炉排，手工投煤，适用于燃烧烟煤。燃烧方式属于层燃。为了解决环保要求，提高锅炉消烟除尘的效果，目前新生产的立式锅炉对采用双层炉排、半煤气化明火燃烧，下饲炉排、抽板顶升炉排和旋转式机械化炉排等燃烧方式。近来又发展在炉胆设置多孔罩加二次风，改进了燃烧，提高提高了锅炉燃烧效率，消烟除尘取得了较好的效果。1、 立式锅炉特点1、 结构紧凑，整个锅炉的燃烧室和各受热面均设置在锅炉体内。2、 锅炉占地面积小，但有高度，是安装在面积小的锅炉房。3、 锅炉的整体运输和安装方便，属于快装锅炉。4、 立式锅炉运行参数一般在0.8MPa以下，蒸发量小于1t/h，适用于蒸汽需要量小的单位使用。5、 由于受热面积小，排烟温度高，一般热效率较低。2、 立式锅炉结构上的要求1、 锅炉受压部件均应按GB/T16508锅壳锅炉受压部件强度计算规定进行计算，同时还要对锅炉主要受压部件的壁厚进行限制，例锅壳筒体壁厚不得小于6mm，炉胆壁厚不得小于8mm，下脚圈壁厚不得小于8mm等。2、 锅壳、炉胆的纵向环向焊缝以及封头和炉胆顶、下脚圈的拼接焊缝应采用全焊透的对接焊接。3、 锅壳和炉胆上相邻两筒节的纵向焊缝，都不应彼此相连 。其焊缝中心线间外弧长至少应为较厚钢板厚度的3倍，且不小于100mm。4、 封头和炉胆顶的板边弯曲起点至焊缝中心线的距离L应符合表2-9中的数值。表2-9 扳边弯曲起点至焊缝中心线距离扳边元件的壁厚t(mm)距离L（mm）t1010t20205025t+150.5t+25505、 锅筒内径大于1000mm，均应在筒体和封头上开设人孔。锅筒内径为8001000mm；至少应在筒体和封头上开设一个头孔。手孔，检查孔，观察孔的数量和位置应满足安装、检修、运行监视和清洗的需要。6、 额定蒸汽压力小于或等于0.1MPa的锅炉，锅筒每条焊缝应进行10射线探伤（焊缝交叉部位必须在内）。若大于0.1MPa但小于或等于0.4MPa，锅筒每条焊缝应进行25射线探伤（焊缝交叉部位必须在内）若大于0.4MPa大小于是2.5MPa，每条焊缝应进行100射线探伤。7、 炉胆的纵向和环向对接焊缝，炉胆顶的拼接焊缝探伤要求为：额定蒸汽压力小于或等于0.1MPa，每条焊缝应进行10射线探伤；额定蒸汽压力大于0.1MPa，每条焊缝应进行25射线探伤（焊缝交叉部位必须在内）。8、 根据立式锅炉发生爆炸现场看，大多数是从下脚圈部件撕开，故下脚圈是关键部件，其结构必须合理。一般采用U型下脚圈，如用S型下脚圈焊接的，则应装置短拉撑加固。9、 炉胆受外压、容易产生失稳变形，考虑到炉胆刚度，应在炉胆内加装拉肋圈或在锅筒和炉胆之间加装短拉撑。对不同类型立式锅炉内部结构的具体要求详见各类炉型的结构。3、 立式锅炉的类型由于立式锅炉的特点，立式锅炉得到广泛使用，立式锅炉的种类很多，有立式大横水管锅炉、立式平头火管锅炉、立式埋头火管锅炉、立式多横火管锅炉、立式双回程火管锅炉、立式多横水管锅炉、立式直水管锅炉和立式弯水管锅炉等。目前，国内立式锅炉常见的为后三种炉型，其余类型锅炉很少制造 。（1） 立式横水管锅炉立式横水管锅炉的型号是LSG（立、水、固）是立式锅炉发展史上比较早期的一种炉型，曾被广泛的使用。立式横水管锅炉分为大横水管和多横水管两种类型锅炉，结构上唯一区别就是炉胆内部设置的横水管的规格和数量，大横水管锅炉目前很少生产，多横水管锅炉尚有制造。1、 结构锅壳筒体、锅壳封头、炉胆、炉胆顶，U型下脚圈、横水管、冲天管、炉门、手孔、头孔、短拉撑、炉排、主汽接管、进水接管以及各种安全附件的接管等。图2-10所示为立式大横水管锅炉。图2-11所示为立式多横水管锅炉。2、 结构件的焊接锅壳筒体与锅壳封头的连接形式均应采用全焊缝的对接焊接。炉胆与炉胆顶，U型下脚圈的连接形式均应采用全焊透的对接焊接。冲天管与炉胆顶采用全焊透的对接焊接。冲天管与锅壳封头采用搭接角焊缝连接形式。锅壳筒体与下脚圈采用单面焊双面成型，可采用内衬垫板或氩弧焊打底等措施，来保证焊缝全焊透。横水管锅炉各种孔的加强圈以及各种附件接管与本体的连接形式均为角焊结构。炉排则采用耐热铸铁制成定型的炉条，在下部的U型下脚圈上焊支架，以将炉条固定放置。3、 炉胆内横水管的设置炉胆内的横水管有大横水管与多横水管之分。前者管直径较大，常采用89133的无缝锅炉管，大横水管在炉胆内一般成一定角度排列。后者管直径较小，一般采用5176无缝锅炉钢管，在炉胆内分顺排或错排两种布置方式。4、 烟气流程炉胆作为燃烧室，炉排设置在底部，投煤置炉排上，燃烧火焰直接辐射炉胆及炉胆内的横水管，或高温烟气向上冲刷多横水管上部管束、炉胆顶及冲天管，进入烟囱排除。烟气在炉内流程较短，排烟温度高。5、 锅内水循环锅炉给水管进入锅内水位附近锅中，并设置给水分散器，将给水在锅内分散给水，防止产生锅内水击。锅内水靠进锅壳筒体部分，由于受热较弱向下流动，靠进炉胆和横水管内则受热较强向上流动，形成了外下内上的日然循环6、 立式横水管锅炉在运行中，需要注意的问题（1） 应经常清除锅壳和炉胆底脚之间的泥渣。如果泥渣层堆积的高度超过炉排面以上，由于此处没有水的冷却，将会使钢板过热，严重时则变形鼓疱。（2） 为便于操作和防止锅炉下脚腐蚀，应将锅炉安装在水泥基座上，绝不能将锅炉直接安装在锅炉房的地面上，防止受潮腐蚀。（3） 横水管底部易积结泥渣水垢，应定期打开手孔，尽量清除干净。（4） 这种锅炉由于烟气流程短，排烟温度可高达600700，甚至将烟囱下部烧成赤红色。为防止引起火灾，烟囱穿过屋顶处，应留有一定距离，注意防火。（5） 为防止雨水灌入烟囱，腐蚀烟囱，冲天管及横水管，在烟囱出口处应装烟囱帽，铁烟囱内外应定期除锈防腐。（6） 在沿烟囱高度的适当的位置，应装缆绳，防止大风刮断和折断。（7） 锅壳外部应有保温层，减少热损失。（8） 该锅炉的冲天管有1/3的高度处于干烧，在汽水分界处易腐蚀，并逐渐发展到深坑腐蚀，有的加装生铁管套，应到最低水位界以下，生铁套管的外径应比冲天管的内径至少小24mm，以便安装和更换。（2） 立式直水管锅炉立式直水管锅炉的型号是LSG（立、水、固），是立式锅炉发展中派生出的一种炉型，被广泛地使用。1. 、结构上、下锅壳筒体、封头、上下管板、直水管、下降管、炉胆、炉胆顶、U型下脚圈、烟气出水管、隔烟墙、烟箱、炉门、炉排、主汽管进水管接管以及各种安全附件的接管等。如图2-12所示。2、 结构件的焊接连接上锅壳筒体与封头、上管板的连接形式均为全焊透对接焊接。下锅壳筒体与下管板连接形式为全焊透对接焊接与U型下脚圈采用全焊透对接焊接，也可采用内衬垫板和氩弧焊打底等措施来保证焊缝全焊透。炉胆与炉胆顶、U型下脚的连接形式均为全焊透对接焊接。上、下管板之间则由很多根直水管和下降管来连接，直水管可采用胀接也可采用焊接形式，下降管采用角焊接形式，烟气出口管与下管板和炉胆顶采用角焊接形式。各种孔的加强圈以及各种附件接管与本体的连接形式均为角焊结构。烟箱连接在上下锅壳之间将直水管包在内部，形成一个整体锅炉。炉排安排形式则同立式横水管锅炉。3、 锅壳分上、下两节。直水管和下降管与上下锅壳连接，是直水管锅炉结构上的显著特性。下降管设在上下管板的中心位置，其直径300mm左右的锅炉管。直水管则作为上升管，其直径为4863.5的锅炉无缝钢管。4、 烟气出口管（也称喉火管）。將炉胆内火焰和烟气送至烟箱内，受高温冲刷，采用普通锅炉管是不行的，一般采用20#或16Mng的材料，壁厚1620mm卷制而成，喉火管与下管板和炉胆连接伸出的管端不能长于5mm，防止管端过热产生裂纹。5、 封头和下部锅壳筒体上各开一个人孔，便于维修和清理内部垢物。下部锅壳底部应至少开三个手孔，便于检查和清理内部垢物。6、 烟气流程在上下管板之间用耐火砖筑隔火墙，火焰和烟气从炉胆上部的烟气出口管进入烟箱内，在隔火墙拆挡下，火焰和烟气横向冲刷着众多直水管群。围绕中心下降管转360，然后汇集于烟囱底部，从烟囱排除。7、 锅内水循环锅炉给水管进入上锅壳内锅水中，锅水经下降管进入下锅壳内，下锅壳内充满水箱各直水管配水，由直水管吸收热量后上升进入上锅壳内。这种锅炉水循环比其它立式锅炉要好。8、 立式直水锅炉结构特点（1） 上、下管板都浸在水中，不宜过热，传热效果好。（2） 烟气流程长，并对全部水管进行横向冲刷，排烟温度较低，热效率较高。（3） 水管多，除中部一根大直径的下降管外，其余均为上升管，水循环可靠。（4） 上管板的后部，在正对烟气出口管的位置，因为没有安装水管，可以要用角板拉撑加强。9、 立式直水管锅炉在运行中需要注意的问题（1） 由于烟气流程较长，整个管群又是交错排列，烟气流进密集的管群时，造成烟气阻力较大，大量烟灰掉落在管群间，即使吹灰器也难于将积灰彻底清除，如果经常吹灰或除灰，积灰层就会越来越厚，严重影响管壁的传热，大大降低锅炉的出力，积灰是这种锅炉的最大缺点。（2） 应注意检查隔烟墙的耐火砖，防止烟气短路。如果安装锅炉时没有装置拆烟墙，烟气短路，升压就困难。（3） 除灰时十分困难，而且除灰时烟灰飞扬污染严重，如果烟箱下部设计一个固定灰斗，不仅除在方便还可减轻烟灰的扬起。（4） 运行时，中部的下降管管壁温度地，而且比直水管相对膨胀伸长小，加之下降管管壁厚，靠进下降管附近的直水管膨胀时，下降管就会阻碍这些管子的自由膨胀，因此，靠进下降管附近一圈的管头容易渗漏，这是这种锅炉的一个较突出的问题。（5） 保持隔烟墙的严密性，防止漏风。（6） 为保证锅炉正常运行，给水应作处理。（3） 立式直火管锅炉立式直火管锅炉型号“LH”（立、火）。这种锅炉分为立式平头火管锅炉和立式埋头火管锅炉。由于立式平头火管锅炉结构存在上管板过热易烧损问题，目前常用立式埋头火管锅炉。如图2-13和如图2-14所示。立式竖直火管锅炉一般工作参数，工作压力为1.0MPa以下，锅炉出力可达1t/h。燃烧方式：固定炉排燃煤或燃油、燃气。1、 立式竖直火管锅炉锅炉主要受压部件有：锅筒、上下管板、烟管（竖直）、炉胆、下脚圈。燃烧室（炉胆）在锅炉下部。锅炉结构特点 ：（1） 埋头烟室的管板浸没在水空间（正常水位线以下），管板能得到较好的冷却。如图2-15所示。（2） 炉胆和埋头烟室的空间较大，便于管板的检查和维修。（3） 为加强低温区的传热，烟管的上半段内装有增加烟气扰动的扰流片，以提高传热效率，降低排烟温度。2、 烟气流程燃料自炉排，燃烧器喷入炉胆内进行燃烧 ，烟气经众多竖直烟管至上烟室后进入烟囱排出。3、 锅内水循环锅炉由于受热面均布置在锅筒内部靠近中心部位，锅筒不受热，为此，整个锅炉内部水循环外侧下降中心上升。（4） 立式横火管锅炉立式横火管锅炉（旧称考克兰锅炉），型号是LHG（立、火、固），如图2-16所示。是立式锅炉发展比较早期的一种炉型，曾被广泛地使用。由于旧考克兰锅炉受热面积少，排烟温度高，热效率低，已不被使用。随之而来，产生了立式双程火管锅炉，并采用双层炉排燃烧方式，见图2-17所示，目前，该锅炉尚有单位在制造和使用。1、 立式双程火管锅炉的主要结构锅壳筒体、封头、炉胆、炉胆顶、前后管板、横火管、前后烟箱、喉管、U型下脚圈、水冷炉排、固定炉排、炉门、人孔、手孔、主汽接管、进水接管以及各种安全附件的接管等。2、 主要结构的焊接前、后管板与锅壳筒体的连接形式均为全焊透对接焊接。横火管与前后管板连接形式可采用胀接，也可采用焊接形式。水冷炉排与炉胆的连接形式为角焊接。其它构件连接形式同立式直水管锅炉。3、 炉胆内的水冷炉排设置水冷炉排是由多根直径5176mm的锅炉钢管组成，管子间距约25mm，呈前低后高与水平倾斜1015角，与炉胆角焊结构。4、 烟气流程人工投煤在水冷炉排火床上，并从煤层上面给风，使水冷炉排上煤燃烧的火焰或煤层挥发出的可燃气体通过水冷炉排管的间隙进入水冷炉排和固定炉排之间炉膛，在炉膛内可燃气体与空气混合后，也随之燃烧，火焰和烟气通过喉火管（也称为喉管）进入后烟箱下部，流经横火管下部管束，在前烟箱的遮挡下，进入横火管上部管束，最后进入后烟箱上部，从烟囱排出。5、 锅内水循环给水管进入锅壳锅水内，通过管板的两侧下至炉胆处，由炉胆和横火管吸热，锅水上升进入锅壳。6、 立式双程火管锅炉的结构特点（1） 烟管与前后管板的连接形式有胀接和焊接两种。胀接时，后管端伸出部分应扳边90，以保护管端不被烧坏；前管端因烟温低可扳成1215的喇叭口。焊接时，前后管端伸出长度最好与焊脚高平齐，伸出太长容易产生裂纹，甚至被烧坏，后管端应先胀后焊，以提高传热效果。（2） 锅炉的最高火界是月形板，因此确定最低安全水位应以月形板为起点，向上高出100毫米的位置。（3） 后烟箱的箱体应严格密封，防止空气漏入。烟箱上的耐火砖如有脱落或损坏，应及时修复，以免外层护板被烧坏。（4） 整个烟箱是可拆卸，因其重量大，操作时应注意安全。为便于清除后烟箱底部的积灰，可在烟箱的下部开设清灰门。（5） 因为后箱板的月形板比前管板的面积大，所以要用角板拉撑加强。直径较大的锅炉，前管板上部的月形板，也要根据强度计算来确定是否加角板拉撑。7、 在运行中注意问题（1） 应定期清扫横火管内的烟垢，保持横火管的烟气流通截面或提高传热效果。（2） 后烟箱中部设置挡火板，目的是将烟气隔断，使烟气在横火管束内呈上下两层呈双程流动。由于挡火板受高温烟气冲刷易烧损，易产生烟气短路，为此，应定期对其检查和维修。（3） 由于采用双层炉排的燃烧方式，给风主要是从冷水炉排上面送，因此，其它炉门和部门应严密，否则不利燃烧。（5） 立式弯水管锅炉立式弯水管锅炉型号是LS（立、水），是后发展起来的一种新型炉种。1、 结构 图2-18立式弯水管锅炉主要受压部件有：锅壳筒体、锅壳封头、炉胆、炉胆封头和U形下脚圈。炉胆内均匀布置12圈弯水管，以增加受热面。锅壳筒体弯水管外有烟箱包围。烟囱置于前烟箱顶上，锅壳封头上设有人孔，锅壳筒体下部设有34个手孔，以备检查清洗之用。2、 结构件焊接立式弯水管锅炉结构与其它立式锅炉结构不同的是，炉胆内和锅壳筒体外侧中部设置了弯水管。弯水管与炉胆和锅壳筒体连接形式为角焊缝。其他与别的立式锅炉相同。3、 烟气流程燃烧火焰直接辐射炉胆及炉胆内的弯水管，高温烟气从喉管进入烟管，分左右两路围绕锅壳各旋转半周，横向冲刷外部弯水管和锅壳中部，最后汇集烟箱前部进入烟囱排出。4、 锅内水循环靠进炉胆和锅壳中部的锅水以及弯水管中受热较强的锅水向上流动，而炉胆与锅壳夹层之间的锅水受热比较弱，因此向下流动，形成自然循环。5、 燃烧装置LS型锅炉早期产品为固定炉排、手工加煤、自然通风。近年来为满足消烟除尘的要求，采用抽板顶煤连续明火反烧法或采用双层炉排燃烧方式。6、 立式弯水管锅炉的结构特点（1） 锅壳中部（约占整个锅炉高度的1/3）受烟气冲刷，属于受热面。为使烟气按规定的路线流动，成为重要受热面，提高了锅炉热效率。这种锅炉采用了部分“内烧外包”的形式，在这所有立式锅壳锅炉中是独有的。（2） 炉胆内装有弯水管，较好地利用了炉膛辐射热 。由于这种锅炉内布置的辐射传热面较多，属于全水冷型炉膛，因而这种锅炉只适用于烧好煤。（3） 这种锅炉凡属烟气冲刷的部分都有水的循环冷却，而且整个结构弹性较好。（4） 锅炉的最高火界是烟箱内侧最高点或炉胆顶最高点，由两者中较高的一个来确定锅炉的最低安全水位。（5） 锅炉耗用钢材少，传热面积大，水循环较好，升压快，存汽量较大，适应负荷的变化较强，它还适于燃用液体和气体燃料。7、 在使用中应注意的问题（1） 弯水管内的水垢不易清除，如水不经过软化处理，炉胆内的弯水管易堵塞而被燃烧。（2） 锅壳上的弯水管之间易积烟灰，应定期打开烟箱底部活动灰门除灰。（3） 烟箱的面积大，底部又没有活动门，应注意烟箱的严密性，防止漏风。第5节 卧式锅壳锅炉卧式锅壳锅炉是指锅炉水平放置与地面的锅炉。由于卧式锅壳锅炉的特点，使其得到了发展，目前被广泛地使用。锅炉型号是“DZ”（单、纵），由于能够很快的安装，也称“KZ”（快装）。一、卧式锅壳锅炉特点1、 结构紧凑，整体包装出厂，体积小，重量轻，便于运输，并能很快安装。2、 受压部件耗钢量低，保温及材料简单，可节约投资。3、 结构简单，制造方便，不需要复杂的工艺。4、 炉膛较大，便于砌筑拱墙，有助于燃烧。5、 适用配套各种机械炉排（如：链条、往复、抛煤机等炉排），适用煤种广泛。6、 锅内水容量少，蒸发率高，蒸汽空间小，容易出现缺水，汽水共腾和烟管渗漏现象。7、 烟气在锅筒内流程较长，排烟温度较低，热效率较高，一般在75%以上。2、 卧式锅壳锅炉对结构的要求1、 锅炉的最低安全位，应高于最高火界100mm。对于直径少于或等于1500mm的我是锅炉锅壳的最低安全水位，应高于最高火界75mm。2、 凡属非受热面的元件，如由于冷却不够，壁温可能超过该元件所用材料的许用温度时，应予绝热。3、 集箱和防焦箱上的手孔，当孔盖与孔圈采用非焊接连接时，应避免直接与火焰接触。4、 锅炉主要受压元件的主焊缝（锅筒、炉胆和集箱的纵向和环向焊缝、管板的拼接焊缝等）应采用全焊透的对接焊接。5、 锅炉上开设的人孔、头孔、手孔、清洗孔、检查孔、观察孔的数量和位置应满足安装、检修和清洗的需要。锅筒直径大于1000mm时，应在筒体和封头（管板）上开设人孔。内径在8001000mm的锅壳锅炉，至少应该在锅筒或封头（管板）上开设一个头孔。6、 锅筒和炉胆上相邻两筒节的纵向焊缝，以及管板的拼接焊缝与相邻筒节的纵向焊缝，都不应彼此相连，其焊缝中心线间外圆弧长至少应为较厚钢板厚度的3倍，且不小于100mm。7、 管板的板边与锅筒对接焊接时，扳边弯曲起点至焊缝中心线的距离应符合2-9的规定。8、 锅壳锅炉的拉撑件不得采用拼接。3、 卧式锅壳锅炉的种类卧式锅壳锅炉的种类很多，早期是由锅壳锅炉开始的，从兰开夏 、康尼许发展至今天的内燃室和外燃室两大类锅壳锅炉。目前，尚在制造和使用的有：卧式内燃锅炉，型号“WN”（卧、内）和卧式外燃快装锅炉。型号“的、DZ”（单、纵）也称“KZ”（快装）。（1） 卧式内燃锅炉卧式内燃锅炉在早期采用的是固定炉排，手工投煤的燃烧方式，型号“WNG”（卧、内、固）。如图2-19所示。由于人工投煤，司炉的劳动强度大，将炉胆内的固定炉排改为机械的链条炉排的燃烧方式，以降低劳动强度，这种锅炉型号“WNL”（卧、内、链）。如图2-10所示1、 锅炉的结构是在一个直径较大的锅筒内布置许多烟管，作为主要受热面，在锅壳内的下部布置炉胆。煤在炉胆内的炉排上燃烧，与炉排上方对应的炉胆表面积为辐射受热面。2、 烟气流程高温烟气由炉胆后部流入后烟箱（对于固定炉排的锅炉，有时在炉排至后烟箱之间还布置一段烟管），然后转入第一束烟管，由后向前流入前烟箱，在前烟箱内转180弯后进入第二束烟管，再由前向后流入尾部受热面，最后通过引风机从烟囱排出。第一、二束烟管的布置顺序可以先下部后上部，也可以先一侧再一侧。3、 水循环回路当两束烟管分别布置在炉胆两侧时，炉胆上方和第一束烟管周围的炉水因吸收热量多，温度高，重度小，所以向上流动；第二束烟管周围的炉水因吸收热量多，温度较低，重度较大，所以向下流动，从而构成水循环回路。4、 卧式内燃快装锅炉的结构特点（1） 因为炉胆较长，热胀冷缩的幅度大，所以炉胆结构要有足够的弹性，以减少