重型蒸汽鍋爐有哪些構造
二、鍋殼式鍋爐
鍋殼式鍋爐有兩種：壹是立式鍋殼鍋爐(鍋殼的縱向軸線垂直於地面的鍋爐)；二是臥式鍋殼鍋爐(鍋殼的縱向軸線平行於地面的鍋爐)。前者主要有立式橫水管鍋爐、立式直水管鍋爐、立式彎水管鍋爐和立式橫水管鍋爐四種。後者主要有臥式內燃鍋爐和臥式外燃鍋爐兩種。
1．立式鍋殼鍋爐
(1)立式橫水管鍋爐結構 這種鍋爐從外表看好似壹豎直的圓筒，其構造如圖2—2，主要由鍋殼、封頭、爐膽、爐膽頂、橫水管和沖天管等受壓部件組成。燃燒方式有兩種：壹種是單層固定爐排，壹種是雙層固定爐排。鍋爐的蒸發量壹般小於0.5噸／時(t／h)，額定工作壓力小於0.4兆帕(MPa)。 立式橫水管鍋爐的煙氣流程是，燃煤在爐排上燃燒產生的高溫煙氣，沿爐膽上升，沖刷橫水管、爐膽和沖天管，將熱量傳給鍋水，然後從煙囪排出。
立式橫水管鍋爐的水循環路線是，鍋內靠近爐膽、爐膽頂、橫水管和沖天管的水受熱較大，含汽量多，比重小而向上流動；靠近鍋殼的水不受熱，含汽量少，比重大而向下流動。這樣便形成水循環。
立式橫水管鍋爐以下部分容易損壞：①沖天管的汽水分界處易腐蝕。②爐排面以上部分的爐膽鋼板，在內部積有水垢時易產生過熱變形。③鍋殼下部鋼板易受潮腐蝕。④橫水管內如結水垢，易產生過熱鼓包。⑤封頭與沖天管連接處容易燒壞。
預防沖天管汽水分界處腐蝕：可在沖天管內加裝壹生鐵套管預防。生鐵套管裝入沖天管內的長度應伸至最低水位線以下；生鐵套管的外徑應比沖天管的內徑至少小25毫米(mm)，以便於安裝和抽換。
橫水管有三種作用：壹是增加鍋爐的受熱面；二是有利於鍋內的水循環；三是提高爐膽的承壓強度。
立式橫水管鍋爐的優點是：結構簡單，操作維護方便；不用磚墻，占地面積小，易於搬運安裝；水容量小，升火、停爐快。缺點是：受熱面少，蒸發量小；排煙溫度高，熱效率低；爐膛水冷度大，只適用燒優質煤。
(2)立式直水管鍋爐結構(圖2—3) 這種鍋爐有上、下兩節鍋筒，直水管與上、下鍋筒的管板連接組成對流管束，中間裝有壹根大直徑的下降管，對流管束的外面圈有耐火墻，正對爐門的後面裝有煙箱。其構造如圖2—4，主要由上、下鍋筒，上、下管板，爐膽，喉管，直水管和下降管等受壓部件組成。鍋爐的蒸發量壹般小於0.7噸／時(t／h)，額定工作壓力小於0.7兆帕(MPa)。 立式直水管鍋爐的煙氣流程：煤在爐膽內的爐排上燃燒，高溫煙氣通過爐膽頂部的喉管進入對流管束作橫向沖刷放熱，並繞過流管束旋轉壹周後，進入後部煙箱，然後從煙囪排出。
立式直水管鍋爐的水循環路線：爐膽和喉管周圍的水受熱上升，全部直水管的水也受熱上升，僅中間的下降管受熱少，水流下降。這樣便形成水循環。
立式直水管鍋爐的優點：結構緊湊，水循環較好；上、下管板不易過熱燒壞；直水管檢修除垢方便，熱效率較立式橫水管鍋爐高。缺點：爐膽的水冷度大，不適用燒劣質煤；下管板易積灰，如不及時清除，既影響傳熱又腐蝕鋼板。
(3)立式彎水管鍋爐的結構 主要由鍋殼，封頭，爐膽，爐膽頂，內、外彎水管，喉管等受壓部件組成(圖2—5)。鍋爐的蒸發量和工作壓力與立式直水管鍋爐相同。 立式彎水管鍋爐的煙氣流程：煤在爐膽內的爐排上燃燒，產生的高溫煙氣向內彎水管放熱後，從喉管進入後煙箱，分左、右兩路圍繞鍋 內外彎水管殼各旋轉半周，橫向沖刷外彎水管，然後匯集於前煙箱經煙囪排出。
立式彎水管鍋爐的水循環路線：靠近爐膽和內、外彎水管裏的鍋水受熱較強，比重小而向上流動；靠近鍋殼的鍋水受熱較弱，比重大而向下流動。這樣便形成了水循環。
立式彎水管鍋爐的優點：鍋爐采用彎水管，結構富有彈性；爐膽增加了輻射受熱面，可加大蒸發量；水循環較好，升壓較快。缺點：爐膛水冷度大，不適於燒劣質煤；內、外彎水管內易被水垢堵塞燒壞；外彎水管之間易積灰；煙箱活動鐵門多，易漏風影響燃燒。
(4)立式橫火管鍋爐的結構主要由鍋殼、封頭，爐膽，前、後管板，喉管和橫火管等受壓部件組成(圖2—6)。鍋爐的蒸當量壹般小於1噸／時(t／h)，工作壓力小於0.8兆帕(MPa)。 立式橫火管鍋爐的水循環路線：靠近爐膽和橫水管的鍋水受熱強，比重小而向上流動；靠近鍋殼的鍋水受熱弱，比重大而向下流動。這樣便形成了水循環。
立式橫火管鍋爐的煙氣流程：煤在爐膽內的爐排上燃燒後，高溫煙氣從爐膽上部的喉管進入後煙箱，再經過橫火管到達前煙箱，由煙囪排出。
立式橫火管鍋爐的優點：結構緊湊，受熱面多；水循環較好，升壓較快。缺點：爐膛水冷度大，不利於燃燒；橫火管內易積灰；前、後煙箱門易漏風。
立式橫火管鍋爐橫火管的作用：橫火管對前、後管板有支承加固的作用，能提高管板的承壓強度。
立式鍋殼鍋爐爐膽的用途：爐膽的下部可以設置固定爐排，上部空間可作為燃燒室，是鍋爐的輻射受熱面。
立式鍋殼鍋爐采用u形下腳圈的優點：便於鍋爐、爐膽電焊對接，焊縫質量好；結構富於彈性，鍋爐承壓強度高。
2．臥式鍋殼鍋爐
(1)臥式內燃鍋爐的結構 這種鍋爐有壹個大直徑的鍋殼，在其中設置爐膽，爐排擱置在爐膽內構成內部燃燒室，爐膽兩端分別與前、後管板相連接，煙管布置在前、後管板之問，鍋爐外部不需砌磚墻。其結構如圖2—7，主要由鍋殼，爐膽，前、後管板，煙管等受壓部件組成。鍋爐的蒸發量壹般小於4噸／時(t／h)，工作壓力小於1.3兆帕(MPa)。 臥式內燃鍋爐的煙氣流程：煤在爐膽內燃燒產生的高溫煙氣，從爐膽前部向後流動，在鍋爐後部拐彎進人爐膽兩側的煙管；由後向前流動至前部煙箱，再向上拐彎進入爐膽上部的煙管，由前向後流動至煙囪排出。
臥式內燃鍋爐的水循環路線：靠近爐膽和煙管的水受熱較強，比重小而上升，靠近鍋殼的水受熱較弱，比重大而下降，於是在鍋內形成水循環。
臥式內燃鍋爐的優點：鍋爐整體出廠，安裝快速簡便；爐體不需要砌磚墻，占地面積小；升火時間短，產生蒸汽快。缺點：爐膛水冷度大，不宜燒劣質煤；煙管內易積灰，需經常清掃；鍋內煙管之間結水垢，不易清除；煙管管端脹口易滲漏。
臥式內燃鍋爐容易損壞的部分：鍋爐的爐膽前壹、二節受高溫，如鍋內積有水垢或嚴重缺水時，爐膽易產生過熱變形塌陷；煙管受熱不均勻或積結水垢時，前、後管板易凸出變形或煙管兩端的脹口滲漏，嚴重時管孔之間會產生裂紋。
(2)臥式外燃鍋爐 這種鍋爐鍋殼內的爐膽改為許多煙管，爐排移至鍋殼底部，構成外部燃燒室，鍋爐外部砌有輕型磚墻。其結構如圖2—8，主要由鍋殼，前、後管板，煙管，水冷壁管，下降管和集箱等受壓部件組成。鍋爐的蒸發量小於6噸／時(t／h)，工作壓力小於1.3兆帕(MPa)。
臥式外燃鍋爐的煙氣流程：外燃爐膛內的高溫煙氣，沖刷鍋殼底部和兩側水冷壁管後，從鍋爐後部進入第壹部分煙管，由後向前流動，到達前煙箱後轉180°彎進入第二部分煙管，又由前向後流動，最後經引風機和煙囪排入大氣。
臥式外燃鍋爐的水循環路線分為兩部分：壹部分是鍋殼內的水經下降管進入集箱，分配給水冷壁管；水冷壁管受熱後，水又向上流動返回鍋殼，形成水循環。另壹部分是鍋殼內的第壹部分煙管受熱強，周圍的水向上流動；第二部分煙管受熱弱，周圍的水向下流動，形成水循環。
臥式外燃鍋爐的優點：鍋爐整體出廠，運輸安裝方便；升火時間短，產生蒸汽快；爐膛空間較大，有利於燃燒，熱效率較高。缺點：煙管內易積灰，需經常清掃；爐膛內的水冷壁管易過熱燒壞，如鍋內結垢嚴重時，鍋殼底部易過熱鼓包；後管板的煙管脹口易滲漏或管孔之間易產生裂紋。
三、水管式鍋爐
蒸發受熱面全部由水管組成，且在鍋筒內不布置蒸發受熱面的鍋爐，叫水管式鍋爐。常見的形式有雙縱鍋筒水管鍋爐、雙橫鍋筒水管鍋爐和單縱鍋筒水管鍋爐等。
1．雙縱鍋筒水管鍋爐按其結構特點可分為D形和且KB形兩種。D形的結構特點是，爐膛布置在雙縱鍋筒的壹側，另壹側為對流煙道。且KB形的結構特點是，爐膛布置在雙縱鍋筒的中央，因下鍋筒比上鍋簡短，空出來的空間正好布置爐膛，後部為對流煙道。
(1)雙縱鍋筒(D形)水管鍋爐的結構主要由上、下縱鍋筒，對流管束，水冷壁管，下降管和集箱等受壓部件組成(圖2—9)。在上、下縱鍋筒之間布置有許多彎水管(對流管束)構成對流煙道；爐膛布置在對流煙道的壹側，爐膛四周布置有水冷壁管和集箱。整個爐形與D形相似。燃燒設備采用鏈條爐排或往復爐排，尾部煙道有省煤器。鍋爐的蒸發量壹般小於6噸／時(t／h)，工作壓力小於1.3兆帕(MPa)。 雙縱鍋筒(D形)水管鍋爐的煙氣流動路線：煤在爐膛內燃燒產生的高溫煙氣，從爐膛後部壹側的煙氣出口進入對流煙道，先經第壹對流管束由後向前流動，到達煙道的前端轉180°彎進入第二對流管束，再由前向後流動，最後經省煤器，由引風機和煙囪排出。
雙縱鍋筒(D形)水管鍋爐的水循環分為兩部分：壹部分是上鍋筒的水由受熱較弱的第二對流管束下降至下鍋筒，然後再從受熱較強的第壹對流管束上升，回到上鍋筒而形成循環；另壹部分是爐膛四周水冷壁管內的水受熱上升至上鍋筒，由上、下鍋筒分別引出的下降管連接各集箱向水冷壁管供水，形成水循環。
雙縱鍋筒(D形)水管鍋爐的優點：上、下縱鍋筒水容量大，對負荷變化的適應性好；對流管束均為彎水管，結構富有彈性；爐膛狹長，適宜於采用機械化爐排，熱效率較高。缺點：對流管束之間易積灰，如不及時清除，將使熱效率下降；對給水質量要求嚴格，否則結水垢不易清除。
(2)雙縱鍋筒水管鍋爐的結構主要由上、下縱鍋筒，對流管束，水冷壁管，集箱和下降管等受壓部件組成。其結構如圖2—10所示，下鍋筒的長度比上鍋筒約短壹半，空出的空間設置爐膛，在兩鍋筒之間布置彎水管，爐膛四周布置水冷壁管。燃燒設備采用拋煤機或拋煤機加倒轉鏈條爐排，尾部煙道有省煤器。鍋爐蒸發量壹般小於20噸／時(t／h)，工作壓力小於2.5兆帕(MPa)。
雙縱鍋筒(KB形)水管鍋爐的的煙氣流程：高溫煙氣從爐膛右側出口進入後部對流煙道，順著兩堵隔煙墻呈S形流動，橫向沖刷對流管束，然後從爐墻左側流經省煤器，由引風機和煙囪排出。
雙縱鍋筒(且KB形)水管鍋爐的水循環分為兩部分：壹部分是上鍋筒的水從後部受熱較弱的對流管束下降至下鍋筒，再由下鍋筒前部受熱較強的對流管束上升，回到上鍋筒而形成循環；另壹部分是爐膛四周水冷壁管的水受熱上升至上鍋筒，由下鍋筒引出的下降管通過各集箱向水冷壁管供水，形成水循環。
雙縱鍋筒(KB形)水管鍋爐的優點：上鍋筒較長，水容量大，運行負荷較穩定；對流管束均為彎水管，自由膨脹性能好。缺點：對流管束之間易積灰；對給水質量要求嚴格；煙塵濃度大，飛灰含碳量高，受熱面和引風機易磨損。
2．雙橫鍋筒水管鍋爐的結構 主要由上、下橫鍋筒，對流管束，水冷壁管，下降管和集箱等受壓部件組成(圖2—11)。鍋爐的前部是爐膛，爐膛四周布置有水冷壁；上、下橫鍋筒位於爐膛後部，兩鍋筒之間由彎水管連接。燃燒設備多采用鏈條爐排，有的為煤粉爐或沸騰爐，裝有過熱器、省煤器和空氣預熱器。鍋爐蒸發量壹般小於20噸／時(t／h)，工作壓力小於2.5兆帕(MPa)。 雙橫鍋筒水管鍋爐的煙氣流程：高溫煙氣由爐膛後上方流經過熱器進入對流煙道，先向下再向上呈S形上升，橫向沖刷對流管束，到達上部後再向下折入尾部煙道，經省煤器、空氣預熱器，由引風機、煙囪排人大氣。
雙橫鍋筒水管鍋爐的水循環分為兩部分：壹部分是上、下橫鍋筒之間的對流管束進行水循環；另壹部分是爐膛四周的水冷壁管進行的水循環，其中前、後水冷壁管內的汽水混合物直接進入上鍋筒，而兩側水冷壁管內的汽水混合物需經上集箱和導汽管進入上鍋筒。各水冷壁管內的水由下鍋筒引出的下降管供給。
雙橫鍋筒水管鍋爐的優點：結構合理可靠，負荷適應性好，熱效率高，操作維修方便，勞動強度低。缺點：體積高大，構架金屬耗量多；對給水質量和司爐的技術水平要求高。
3．單縱鍋筒水管鍋爐的結構 分為輕型爐墻整裝爐型和重型爐墻散裝爐型兩種，均由上縱鍋筒、水冷壁管、對流管束和左右集箱組成。其構造特點：鍋筒縱向布置在爐膛上部的中央，兩組對流管束和水冷壁管分別布置在爐膛的兩側，左右對稱，與A形相似。圖2—12為輕型爐墻整裝爐型，燃燒設備采用鏈條爐排，鍋爐蒸發量小於6噸／時(t／h)，工作壓力小於1.3兆帕(MPa)。 輕型爐墻整裝爐型的煙氣流程：高溫煙氣從爐膛後部左側出煙口進入左邊對流煙道，由後向前經過鍋筒前端橫向煙道，折人右邊對流煙道，再由前向後流至省煤器，經由引風機和煙囪排出。
輕型爐墻整裝爐型的水循環：上鍋筒的水通過左、右兩側受熱較弱的對流管束下降至下集箱，再由下集箱分配給左、右兩側水冷壁管和受熱較強的對流管束，上升回到上鍋筒。
單縱鍋筒水管鍋爐的優點：采用壹個鍋筒，節省鋼材；爐體呈A形，爐頂保溫層敷設方便；兩側對流管束中不砌隔墻，結構簡單。缺點：單鍋筒的水容量小，運行中汽壓、水位波動大；對給水質量和操作管理水平要求高。