水管鍋爐
（一）單鍋筒水管鍋爐
單鍋筒水管鍋爐主要有兩種結構,一種是單鍋筒縱置式水管鍋爐,另一種是單鍋筒橫置式水管鍋爐,而後一種結構往往鍋爐容量都比較大。
1.單鍋筒縱置式水管鍋爐
單鍋筒縱置式水管鍋爐,常用型號如DZW（單、縱、往）型,工作壓力為1.3MPa,蒸發量為4t/h,快裝出廠的鍋爐。燃燒設備為水平往複爐排。
這種鍋爐的結構如圖2-9所示。只有一個鍋筒,縱向布置於鍋爐頂部的中央,兩組對流管束布置在爐膛的左、右兩側,構成了'人'字形。兩側對流管束和水冷壁管的上端與鍋筒連接,下端分別與兩側下集箱連接,從而省掉了水冷壁的下降管。
煙氣流程有兩種情況。一種是如圖2-9（a）煙氣從爐膛後部燃盡室左側的出口窗,折人左側對流管束區,由後向前流動,橫向沖刷對流管束,在左側的前端,煙氣向上經過鍋筒前端的轉向煙道,流人右側對流管束區,再由前向後流動,最後從右側後部離開鍋爐本體,進入尾部煙道,經省煤器和空氣預熱器,再經除塵器由引風機送人煙囪排出。另一種是如圖2-9（b）煙氣離開爐膛後部的燃盡室,隨即分成左、右兩路,分別進入兩側對流管束區,由後向前流動,橫向沖刷對流管束,然後匯合於鍋爐前部的上煙箱,再由上向下流·經省煤器和空氣預熱器,-最後經除塵器和引風機由煙囪排出。
水循環迴路比較簡單,水從t鍋筒流入兩側的對流管束,下降至下集箱,再經爐膛水冷壁管和一部分受熱強的對流管束上升,回到鍋筒內。
這種鍋爐的優點是,在對流管束中沒有隔牆,煙氣是一次流過的,使鍋爐結構很緊湊。採用單鍋筒后,減少了鋼耗量和製造工作量。缺點是,水容量小,運行時汽壓波動較大,管理較困難。
2.單鍋筒橫置式水管鍋爐單鍋筒橫向布置的水管鍋爐多採用┌┐形布置,自然循環,燃燒方式多為鏈條爐排,或為循環流化床。鍋爐壓力一般為1.o~2.5MPa,鍋爐出力一般為19~35t/h。圖2-10示出了一台循環流化床鍋爐。
沿爐膛上升,在爐膛上部的稀相區與四周的水冷壁進行換熱,然後通過爐膛出口和對流過熱器進入分離器。一部分飛灰被分離下來,通過落灰管和回灰閥送人爐膛的密相區再一次燃燒。燃燒形成的灰渣通過冷渣管和冷渣器排出爐外。冷渣器的作用是將800~900。C的熱渣冷卻到較低的溫度,回收熱量加以利用。
這種燃燒方式不僅可以燃燒劣質燃料,如上述鍋爐就是燃用研石或石煤的。而且可以在給料時加入脫硫劑（如石灰石）有效地除掉煙氣中的S02氣體。同時,由於爐內燃燒溫度較低,可以減少氮氧化物的生成,這對保護環境很有好處。
這種鍋爐由於爐內飛灰量大,爐膛下部的密相區磨損比較嚴重,對流受熱面的磨損也比較嚴重,在設計和運行中都應注意防磨。另外鍋爐的排塵濃度比較大,應選擇性能比較好的除塵器。
（二）雙鍋筒水管鍋爐雙鍋筒水管鍋爐也分為雙鍋筒縱置式和雙鍋筒橫置式兩種布置形式。
1. 雙鍋筒橫置式水管鍋爐
這種鍋爐容量較小的型號有 SHW（ 雙·橫·往 ） 型、SHH（ 雙·橫·活 ） 型等 , 工作壓力為 1.3MPa, 蒸發量為 2t/h 或 4t/h, 如圖 2-11 所示。
鍋爐結構主要由上下兩個橫置的鍋筒 1 和 4, 對流管束 2和水冷壁管 11 等部分組成。上鍋筒較下鍋筒略*爐前 , 兩個 鍋筒中心線的連線與水平線成 80 。交角。水冷壁管從上鍋筒 前部接出 , 往下傾斜與水平線成 15 。交角 , 沿前牆直下至爐門 上部 , 再穿過前牆與爐牆外橫集箱焊接相連。對流管束中設有三道隔煙牆。第一道隔煙牆砌在爐膛後部的第一排管束右側 , 約佔整個爐膛內寬的三分之二。第一排管束顯露在隔煙 牆外 , 吸收爐膛輻射熱σ第二道隔煙牆與第一道隔煙牆垂直 相交。第三道隔煙牆一般為鐵板 , 與鍋爐后牆相連。煙氣由 爐膛左側進入對流區后 , 順著三個煙道呈 'Z' 形流動 , 橫向 沖刷管束 , 最後經引風機由煙囪排出。
水循環有兩分系統。一個是本體水循環系統 , 給水進入上鍋筒后 , 由第三煙道的管束下降到下鍋筒 , 將水中污垢沉 積於下鍋筒 , 水再由第一和第二煙道的管束上升到上鍋筒 , 從 而不斷循環 另一個是水冷壁水循環系統 , 水由上鍋筒兩端 的下降管流到爐前橫集箱 , 經水冷壁管返回到上鍋筒 , 產生 的蒸汽進入蒸汽空間 , 分離出的水再參加循環。
這種鍋爐的優點是 , 結構緊湊 , 製造容易 每排管束都彎成一定的弧度 , 富於彈性 有足夠的爐膛容積 , 適於燃燒多樣煤種。缺點是 , 清理水垢困難 , 對水質要求嚴格 老式 鍋爐多數是手工操作 , 勞動強度大 沒有尾部受熱面 , 煙氣流程較短 , 排煙溫度較高。
圖 2-12 是 SHL20-13 型鍋爐結構。鍋爐本體主要由上、下鍋筒、對流管束和水冷壁管及集箱等受壓元件組成 尾部 有鑄鐵省煤器和管式空氣預熱器。上、下鍋筒橫置在同一垂 直面上 , 上鍋簡直徑較下鍋筒稍大。兩個鍋筒之間有三組對 流管束 , 前組管束只有一排管子 , 位於爐膛煙氣出口附近 后 兩組管束中間有二道隔煙牆。煙氣由爐膛後上方進入對流區 , 先向下縱向沖刷第一組管束 , 再向後轉 180 。 , 呈 Z 形曲折向 上沖刷第二、三組管束 , 然後從第三組管束的上部向下折入 尾部受熱面 , 最後經煙氣出口進入除塵器 , 由引風機通過煙 囪排至大氣。
爐膛在鍋爐的前部 , 四周布滿水冷壁管。前、后牆水冷 壁管的上端直接接入上鍋筒 , 下端分別連在前、後集箱上。兩 側水冷壁管又分成前中后三組 , 前、中組的下端接入兩側的 防焦箱 , 上端接入兩側各兩個單獨的上集箱 , 並通過導汽管 與上鍋筒連通 后組的下端分別接入側下集箱 （ 位於側牆的 中下部 ）, 上端也接人後上集箱 , 並通過導汽管與上鍋筒連通。 所有的下集箱和防焦箱 , 均由 R 鍋筒引出的下降管供水。
這種鍋爐的設計煤種是無煙煤 , 因此在爐膛內採用了低 而長的后拱和較高的前拱 , 並使前、后拱在爐膛內形成一個 狹窄的喉部 , 促使空氣和煤屑充分混合 , 以利燃燒。
圖 2-13 是一種雙鍋筒橫置式室燃水管鍋爐 , 其型號為 SHS20-13 。圖中示出了這種鍋爐的結構。上、下鍋筒橫置在 同一垂直面上 , 上鍋筒的直徑較下鍋筒稍大 , 全部重量通過 對流管束由下鍋筒支撐 , 下鍋筒用鋼架支撐。鍋爐前部是爐 膛 , 有兩個煤粉燃燒器對稱地布置在側牆下部。爐膛四壁布滿水冷壁管 , 由下鍋筒接出的下降管供水 , 構成獨立的水循環系統 水冷壁管在爐膛后牆上部煙氣出口處排列較稀 , 形 成防渣排管 , 有利於防止結大塊焦渣。集箱布置在爐牆外部 ,既安全可* , 又便於檢查和清洗。
對流管束分成三組 l, 第一組只有一排 , 緊*防資排管 , 在 第二、三組中間設有主道隔煙牆。在對流管束下面設有落灰 斗 , 利用煙氣轉彎使飛版分離下來 , 減少鍋爐原始排塵。在 鍋爐尾部設有省煤器利擎氣預熱器。
煙氣流通路線如下 i 高溫煙氣由爐膛中部上升 , 經過防 渣排管進入第一組對流礦管束 , 向下流動 , 再向後轉彎 180 。 , 在 第二、三組對流管束的隔煙牆中曲折迴轉向上 , 對這兩組管 束進行縱向和橫向沖刷 , 然後從第三組管束的上部流經尾部 受熱面后離開鍋爐本體 , 進入除塵器 , 由引風機送入煙囪排 出。
這種鍋爐的優點是 , 結構緊湊 , 金屬消耗量低 彈性好 ,受熱后能自由膨脹 水循環可* , 熱效率較高。缺點是 , 爐 頂為輕型爐牆 , 容易裂縫 , 當發生煤粉爆燃時 , 爐頂很可能 被毀掉 輻射受熱面多 , 對水質要求高 , 不但要除硬度 , 還 要除氧、除油 , 防積垢和腐蝕 爐膛冷灰斗處容易結渣 , 對 流管束部分容易積灰 對司爐人員的技術水平要求高。
2. 雙鍋筒縱置式水管鍋爐
雙鍋筒縱置式水管鍋爐 , 目前用的有較多種爐型。其中圖 2-14 是目前應用較 為廣泛的一種爐型。其 型號為 SZW（ 雙、縱、 往 ）, 其工作壓力一般為1.3MPa, 蒸發量為 2t/h 或 4t/h 。這種鍋爐的結構 , 主 要由上鍋筒 1 、下鍋筒 3 、 水冷壁管 7 、對流管束 8和集箱等受壓元件組成。 尾部裝有鑄鐵省煤器 6 。 上鍋筒較下鍋筒直徑大、 筒身長 , 兩個鍋筒平行縱 置在同一垂直面上。鍋筒 之間用兩組對流管束相連 接 , 在管束左前部和中后 部設有兩道縱向煙氣隔 牆。爐膛位於鍋爐的左側 , 並與對流煙道互相平行 , 從而構成了 D 形。
煤依*自重由煤斗落到往複爐排上 , 進入爐膛燃燒。煙 氣由爐膛後部右側進入對流煙道 , 先由後向前沖刷第一組管 束 , 再向右轉 180 。彎折入第二組管束 , 由前向後流動 , 從管 束末端直接進入尾部受熱面 , 通過煙囪排至大氣。水循環系 統有兩條 : 一條是輻射受熱面部分。爐膛內兩側各有一排水 冷壁管 , 其上端直接與上鍋筒連通 , 下端通過下集箱由下鍋 筒可*地供水 , 從而構成獨立的水循環系統。另一條是對流 受熱面部分。兩組對流管束中 , 第一組管束 （ 上升管 ） 受高溫煙氣加熱 , 水或汽水混合物密度小 , 向上流動 第二組管 束吸收熱量較少 , 水的溫度低 , 密度大 , 向下流動 , 從而在 上、下鍋筒之間構成了水循環系統。
這種鍋爐的優點是 , 可以用改變上、下鍋筒之間的距離 ,以及改變對流管束的排數、管距等方法 , 使煙氣流速保持在 需要的範圍內 煙道隔牆順著鍋筒中心線設置 , 有利於清除 管束下部的積灰 為了配合爐膛的深度 , 爐排比較長 , 有利於充分燃燒 , 減少 -k 灰含碳量。缺點是通常爐膛沒有前後水 冷壁 , 不便於布置爐拱。
另一種形式的雙縱水管鍋爐蒸發量多為 6.5t/h 或 16 t/h, 有長上鍋筒 （ 圖 2-15） 和短上鍋筒 （ 圖 2-16） 兩種 結構。
鍋爐主體主要由上、下兩個縱置的鍋筒、對流管束、水冷壁管和集箱等受壓元件組成 , 尾部有省煤器和空氣預熱器。 圖 2-15 所示的下鍋筒比上鍋筒長度約短一半 , 位於鍋爐整體 後半段的下部。上鍋筒的前半段伸到爐膛頂部。兩鍋筒間由 彎水管相連 , 彎水管中被兩堵橫向隔煙牆隔成三個煙氣通道。 爐膛的前、后、左、右四面都布置有水冷壁。水冷壁管的上 端與上鍋筒脹接 , 下端與下集箱焊接 下集箱後端伸至鍋筒的底部 , 由供水下降管與下鍋筒相連。圖 2-16 所示的上鍋筒 較短 , 僅比下鍋筒長一些 , 是圖 2-15 的改進爐型。它取消了前牆水冷壁 , 增加了兩個側上集箱 , 與爐膛兩側水冷壁管的 上端焊接 , 每個側上集箱又有導汽管與上鍋筒連通 增加了 燃盡室兩側水冷壁管 下鍋筒的位置距操作地面 3m 高 , 提高 了整個爐體與爐膛的標高。
燃燒設備大多採用風力機械拋煤機加手搖活動爐排 , 也 有採用鏈條爐排或振動爐排的。燃燒時 , 煙氣從爐膛右上側 流人對流管束區 , 順著兩道擋煙牆呈水平 'Z' 形路線由前向 后彎曲回行 , 橫向沖刷管束 , 再由爐牆左側下方進入尾部受熱面 , 最後經過除塵器 , 由引風機送入煙囪排到大氣。水循 環系統有五六條 , 可概括為兩大部分。一是對流受熱面部分 : 給水進入上鍋筒后 , 經後部的對流管束降至下鍋筒 , 在下鍋 筒沉積污垢后 , 由前部的對流管束上升至上鍋筒 , 構成一條 水循環系統。二是輻射受熱面部分 : 長上鍋筒鍋爐的前、后、 左、右四面水冷壁管 , 各自構成獨立的水循環系統共為四條 短上鍋筒鍋爐 , 雖元前水冷壁管 , 但增加了燃盡室左右兩側水冷壁管 , 因此一共構成了五條獨立的水循環系統。
這種鍋爐的優點是 , 結構緊湊 , 外形尺寸較小 煙氣橫向沖刷管束 , 傳熱效果較好。缺點是 , 由於採用拋煤機給煤 , 屬於半懸浮燃燒 , 煙塵大 , 飛灰含碳量較高 對水質要求高 , 給水必須經過軟化處理 特別是長上鍋筒鍋爐 , 如缺水或水 質不良 , 容易使鍋筒變形、鼓包。
（ 三 ） 角管鍋爐
近年來 , 我國工業鍋爐行業引進了丹麥沃倫公司製造的角管式鍋爐產品 , 這引起了國內水循環專家對這種鍋爐的興 趣和極大的關注。
角管式鍋爐是四角上布置有不受熱的下降管且有自支撐作用 , 鍋筒一般布置成單鍋筒型的一種水管鍋爐的名稱。
1. 角管式鍋爐的基本原理
角管式鍋爐的基本原理是用一個管路系統作為鍋爐的框架 （ 或稱為骨架 ） 。這個框架同時作為下降管、下分配集箱和 上集箱 , 並完成一定程度的汽水分離。一般情況下 , 該框架 同時是整台鍋爐的支撐框架 , 所有的鍋爐負荷均由其承受。
