三维动画展示锅炉结构从锅炉本体到辅助设备一目了然。

介绍

  工业锅炉是重要的热能动力设备，我国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。可以说锅炉是中国工业经济发展必不可少的“功臣”。今天我们就来全方面了解它的结构。

  锅是容纳水和蒸汽的受压部件，包括锅筒、受热面、集箱 (也叫联箱)和管道等。其中进行着水的加热，汽化及汽水分离等过程。

  概括地说，锅炉是主要工作过程就燃料的燃烧、热量的传递、水的加热与汽化和蒸汽的过热等。整个锅炉由锅炉本体和辅助设备两部分所组成。锅炉本体：锅炉本体是锅炉设备的主要部分，是由“锅”和“炉”两部分所组成的。

  “锅”是汽水系统，它主要任务是吸引收燃料放出的热量，使水加热、蒸发并最后变成具有一定参数的过热蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。

  (1) 省煤器。位于锅炉尾部垂直烟道，利用烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料。

  (2) 汽包。位于锅炉顶部，是一个圆筒形的承压容器，其下是水，上部是汽，它接受省煤器的来水，同时又与下降管、联箱、水冷壁共同组成水循环回路。水在水冷壁中吸热而生成的汽水混合物汇集于汽包，经汽水分离后向过热器输送饱和蒸汽。

  (3) 下降管。是水冷壁的供水管道，其作用是把汽包中的水引入下联箱再分配到各个水冷壁管中。分小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。小直径下降管管径小，对水循环不利。

  (4) 水冷壁下联箱。联箱最大的作用是将质汇集起来，或将工质通过联箱通过联箱重新分配到其它管道中。水冷壁下联箱是一根较粗两端封闭的管子，其作用是把下降管与水冷壁连接在一起，以便起到汇集、混合、再分配工质的作用。

  (5) 水冷壁。位于炉膛四周，其主要任务是吸收炉内的辐射热，使水蒸发，它是现代锅炉的主要受热面，同时还可保护炉墙。

  (6) 过热器。其作用是将汽包来的饱和蒸汽加热上成具有一定温度的过热蒸汽。

  (7) 再热器。其作用是将汽轮机中做过部分功的蒸汽再次加热升温，然后再送到汽轮机中继续做功。

  “炉”是燃烧系统，它的任务是使燃料在炉内良好的燃烧，放出热量。它由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙、构架等组成。

  （1） 炉膛。是由炉墙和水冷壁转成的供燃料燃烧的，燃料在该空间内呈悬浮状燃烧，释放出大量的热量。

  （2）燃烧器。位于炉膛四角或墙壁上，其作用是把燃料和空气以一定速度喷入炉内，使其在炉内能进行良好的混合以保证燃料及时着火和迅速完全地燃烧。分直流燃烧器和旋流燃烧器两种基本类型。

  （3）空气预热器。位于锅炉尾部烟道，其作用是利用烟气余热加热燃料燃烧所需要的空气，不但可以进一步降低排烟温度，而且对于强化炉内燃烧、提高燃烧的经济性、干燥和输送煤粉都是有利的。锅炉效率可提高2%左右。分管式和回转式两种。

  （4）烟风道。是由炉墙、部分受热面管道及包墙管等组成的管道，用以引导烟气的流动，并经各个受热面进行热量交换，分为水平烟道和尾部烟道。辅助设备辅助设备包括通风设备（送、引风机）、燃料运输设备、制粉系统、除灰渣及除尘设备、脱硫设备等。

  它的作用是汇集，贮存、净化蒸汽和补充给水。在水管锅炉中，通常有1~2个锅筒，上锅筒称为汽鼓(汽包)，下面的称为水鼓或泥鼓。上锅筒内部有均匀给水的配水槽，汽水分离装置和连续排污装置。热水锅炉锅筒内部装配管及隔板等。上锅筒外部装有主汽阀，副汽阀，安全阀，空气阀，水位计，排污管以及压力表等连接管。上锅筒的一端封头或顶部有人孔门。

  下锅筒的一端封头上开有人孔，底部装有定期排污装置。上下锅筒之间用许多上升管和下降管 (管束)连接，整个部件呈弹性结构。

  锅壳式锅炉的锅筒，除起水管锅炉上下锅筒的作用外，还要在其中布置烟管，有的还设有燃烧室的炉膛等受热面，同时锅筒又是受热面的一部分。

  装有烟管的锅筒平封头，称为管板。管板为平板形状，外周扳边与筒体焊接。管板上开有许多管孔，通过胀接或焊接方式连接烟管。管板上没有安装烟管的部分，是承压薄弱环节，通常用角板斜拉撑或圆斜拉撑来加强。拉撑焊在筒节与管板之间。

  当前新发展一种凸形封头管板和管群连接，进一步减少管板厚度和水流状况，改善了受力情况。

  水冷壁是布置在炉膛四周的辐射受热面。在工业锅炉中一般用朽φ51×3~φ63.5×3.5mm的锅炉钢管制成，是水管锅炉的主要受热面。辐射受热面吸收火焰辐射热并遮挡炉墙，因而对炉墙起到了保护作用;同时，由于吸热较多，能降低炉膛温度，还有防止燃烧煤层结焦的作用。

  水冷壁的上部与上锅简直接连接或先经过上集箱再与上锅筒连接。上锅筒的炉水经下降管迸人下锅筒和下集箱，经过水冷壁吸热，形成汽水混合物，并上升到上锅筒，组成一个闭合的自然循环。

  过去有些快装锅炉的水冷壁管的两侧焊有翼片(又称鳍片)。其目的是更多的接受炉膛辐射热量，同时也增大了对炉墙的遮挡面积。因其加工较难和导热不良，容易产生裂纹，严重时会撕裂水冷壁管，故已较少采用，而逐渐被异形钢管取代。

  它是汇集炉管排列联接的主要元件，有分配供水和引出的作用，按其所在位置有上集箱和下集箱或进口集箱和出口集箱之分。

  上集箱位于炉管上部，汇集上升管束的水汽混合物，通过导管引人上锅筒。有些上集箱安装在炉墙外部，在与炉管相对的位置开有成排手孔，以便清扫炉管内部。

  下集箱位于炉管的下部，与下锅筒连接供水、分配给上升炉管。位于炉排两侧的下集箱，具有防止炉排两侧炉墙烧坏或挂焦的作用，称为防焦箱。下集箱有排污管，端部还开有手孔，以便检查清扫集箱内部。

  集箱一般由较大直径的无缝钢管和两个端盖焊接而成。近年来有些制造厂将管端旋压收口，取代焊接端盖，结构更加合理。

  对流管束又称对流排管，位于上下锅筒之间，一般由φ51×3mm的锅炉钢管组成，是水管锅炉的主要受热面。为了充分吸收热量，通常将对流管束中间，用隔陷墙组成来回或转弯的烟道，增加烟气流程，并以较高的烟速横向冲刷管束。通常被烟气先冲刷的管束，由于烟气温度高传热较多，管内汽水混合物的密度小，成为上升管，反之烟气温度低传热较少，成为下降管。

  烟气冲刷管束，一般采用横向冲刷。因为横向冲刷，其使热效果优于纵向冲刷。同属横向冲刷时，管子错排 (或叫叉排)的传热效果又优于顺排形式，但伴随传热效果的提高，烟气流动阻力也相应加大。

  烟管是烟管锅炉和水火管组合式锅炉的主要受热面，它的作用是当炉膛燃烧产生的高温烟气从管内流过时，不断对管外的锅水加热，使其逐渐成为蒸汽（或热水）。烟管一般装在锅壳内，用焊接或胀接固定在两端管板上。因其安装数量受到锅壳的限制，加上管内容易积灰堵塞，管外容易积垢，故不适用于较大型锅炉。但近年来，亦在研究大型水火管锅炉，并取得了一些进展。

  近几年来推广应用一种新型烟管：即螺纹烟管，它是在烟管上压出深2mm左右的螺纹状凹槽，改善烟气对管壁的放热，效果显著。这种螺纹烟管与普通烟管相比，传热效果可提高近2倍。

  省煤器和空气预热器。它们均属对流受热面。过热器除有对流过热器外，还有辐射过热器，其余的省煤器和预热器均安装锅炉尾部烟道。它们的作用，主要是逐步降低排烟温度，提高锅炉热效率。

  炉位于锅炉本体前方，是燃料燃烧的场所，它包括燃烧设备和炉膛。由于燃料不同和燃烧方法不一样，主要有层燃炉，室燃炉，旋风炉、沸腾炉等。他们炉膛四周，都安装了水冷壁管。层燃炉为了加强燃料燃烧还有前、后拱。不同的炉型，其结构虽然不一样，但它们都有组织燃料燃烧的空间和相应的燃烧设备。

  锅和炉是由传热过程联系起来的，受热面即是锅和炉的分界面。凡是一侧有放热介质 (火焰、烟气)，另一侧就有受热介质 (水，蒸汽、空气)，进行着热量传递，它们之间的热交换是依靠受热面。

  由锅筒、受热面及其连接管道和烟风道、燃烧设备和出渣设备、炉墙和构架 (包括平台、扶梯)等所组成的整体称为锅炉本体。