一、蒸汽锅炉的规格和结构形式
1．锅炉规格 （我国蒸汽锅炉的规格参见下表）：
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额定出力 |
额定出口蒸汽压力(表压力)[兆帕(MPa)] |
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[吨／时 |
0.4 |
O.7 |
1.0 |
1.3 |
1.6 |
2.5 |
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(t／h)] |
额定出口蒸汽温度(℃) |
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饱和 |
饱和 |
饱和 |
饱和 |
350 |
饱和 |
350 |
饱和 |
400 |
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0.1 |
△ |
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O.2 |
△ |
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O.5 |
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l |
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2 |
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4 |
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6 |
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10 |
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15 |
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20 |
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35 |
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65 |
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注：对GB 753—65国际中0.5兆帕(MPa)和0.8(表雎力)兆帕(MPa)和6.5吨／时(t/h)容量的原有产品仍暂予保留。
2．蒸汽锅炉的结构形式分为锅壳式锅炉和水管式锅炉两类。蒸发受热面主要布置在锅壳内的锅炉，叫锅壳式锅炉。水管锅炉也叫锅壳式锅炉。
二、锅壳式锅炉
锅壳式锅炉有两种：一是立式锅壳锅炉(锅壳的纵向轴线垂直于地面的锅炉)；二是卧式锅壳锅炉(锅壳的纵向轴线平行于地面的锅炉)。前者主要有立式横水管锅炉、立式直水管锅炉、立式弯水管锅炉和立式横水管锅炉四种。后者主要有卧式内燃锅炉和卧式外燃锅炉两种。
1．立式锅壳锅炉
(1)立式横水管锅炉结构 这种锅炉从外表看好似一竖直的圆筒，其构造如图2—2，主要由锅壳、封头、炉胆、炉胆顶、横水管和冲天管等受压部件组成。燃烧方式有两种：一种是单层固定炉排，一种是双层固定炉排。锅炉的蒸发量一般小于0.5吨／时(t／h)，额定工作压力小于0.4兆帕(MPa)。
立式横水管锅炉的烟气流程是，燃煤在炉排上燃烧产生的高温烟气，沿炉胆上升，冲刷横水管、炉胆和冲天管，将热量传给锅水，然后从烟囱排出。
立式横水管锅炉的水循环路线是，锅内靠近炉胆、炉胆顶、横水管和冲天管的水受热较大，含汽量多，比重小而向上流动；靠近锅壳的水不受热，含汽量少，比重大而向下流动。这样便形成水循环。
立式横水管锅炉以下部分容易损坏：①冲天管的汽水分界处易腐蚀。②炉排面以上部分的炉胆钢板，在内部积有水垢时易产生过热变形。③锅壳下部钢板易受潮腐蚀。④横水管内如结水垢，易产生过热鼓包。⑤封头与冲天管连接处容易烧坏。
预防冲天管汽水分界处腐蚀：可在冲天管内加装一生铁套管预防。生铁套管装入冲天管内的长度应伸至最低水位线以下；生铁套管的外径应比冲天管的内径至少小25毫米(mm)，以便于安装和抽换。
横水管有三种作用：一是增加锅炉的受热面；二是有利于锅内的水循环；三是提高炉胆的承压强度。
立式横水管锅炉的优点是：结构简单，操作维护方便；不用砖墙，占地面积小，易于搬运安装；水容量小，升火、停炉快。缺点是：受热面少，蒸发量小；排烟温度高，热效率低；炉膛水冷度大，只适用烧优质煤。
(2)立式直水管锅炉结构(图2—3) 这种锅炉有上、下两节锅筒，直水管与上、下锅筒的管板连接组成对流管束，中间装有一根大直径的下降管，对流管束的外面圈有耐火墙，正对炉门的后面装有烟箱。其构造如图2—4，主要由上、下锅筒，上、下管板，炉胆，喉管，直水管和下降管等受压部件组成。锅炉的蒸发量一般小于0.7吨／时(t／h)，额定工作压力小于0.7兆帕(MPa)。
立式直水管锅炉的烟气流程：煤在炉胆内的炉排上燃烧，高温烟气通过炉胆顶部的喉管进入对流管束作横向冲刷放热，并绕过流管束旋转一周后，进入后部烟箱，然后从烟囱排出。
立式直水管锅炉的水循环路线：炉胆和喉管周围的水受热上升，全部直水管的水也受热上升，仅中间的下降管受热少，水流下降。这样便形成水循环。
立式直水管锅炉的优点：结构紧凑，水循环较好；上、下管板不易过热烧坏；直水管检修除垢方便，热效率较立式横水管锅炉高。缺点：炉胆的水冷度大，不适用烧劣质煤；下管板易积灰，如不及时清除，既影响传热又腐蚀钢板。
(3)立式弯水管锅炉的结构 主要由锅壳，封头，炉胆，炉胆顶，内、外弯水管，喉管等受压部件组成(图2—5)。锅炉的蒸发量和工作压力与立式直水管锅炉相同。
立式弯水管锅炉的烟气流程：煤在炉胆内的炉排上燃烧，产生的高温烟气向内弯水管放热后，从喉管进入后烟箱，分左、右两路围绕锅 内外弯水管壳各旋转半周，横向冲刷外弯水管，然后汇集于前烟箱经烟囱排出。
立式弯水管锅炉的水循环路线：靠近炉胆和内、外弯水管里的锅水受热较强，比重小而向上流动；靠近锅壳的锅水受热较弱，比重大而向下流动。这样便形成了水循环。
立式弯水管锅炉的优点：锅炉采用弯水管，结构富有弹性；炉胆增加了辐射受热面，可加大蒸发量；水循环较好，升压较快。缺点：炉膛水冷度大，不适于烧劣质煤；内、外弯水管内易被水垢堵塞烧坏；外弯水管之间易积灰；烟箱活动铁门多，易漏风影响燃烧。
(4)立式横火管锅炉的结构主要由锅壳、封头，炉胆，前、后管板，喉管和横火管等受压部件组成(图2—6)。锅炉的蒸当量一般小于1吨／时(t／h)，工作压力小于0.8兆帕(MPa)。
立式横火管锅炉的水循环路线：靠近炉胆和横水管的锅水受热强，比重小而向上流动；靠近锅壳的锅水受热弱，比重大而向下流动。这样便形成了水循环。
立式横火管锅炉的烟气流程：煤在炉胆内的炉排上燃烧后，高温烟气从炉胆上部的喉管进入后烟箱，再经过横火管到达前烟箱，由烟囱排出。
立式横火管锅炉的优点：结构紧凑，受热面多；水循环较好，升压较快。缺点：炉膛水冷度大，不利于燃烧；横火管内易积灰；前、后烟箱门易漏风。
立式横火管锅炉横火管的作用：横火管对前、后管板有支承加固的作用，能提高管板的承压强度。
立式锅壳锅炉炉胆的用途：炉胆的下部可以设置固定炉排，上部空间可作为燃烧室，是锅炉的辐射受热面。
立式锅壳锅炉采用u形下脚圈的优点：便于锅炉、炉胆电焊对接，焊缝质量好；结构富于弹性，锅炉承压强度高。
2．卧式锅壳锅炉
(1)卧式内燃锅炉的结构 这种锅炉有一个大直径的锅壳，在其中设置炉胆，炉排搁置在炉胆内构成内部燃烧室，炉胆两端分别与前、后管板相连接，烟管布置在前、后管板之问，锅炉外部不需砌砖墙。其结构如图2—7，主要由锅壳，炉胆，前、后管板，烟管等受压部件组成。锅炉的蒸发量一般小于4吨／时(t／h)，工作压力小于1.3兆帕(MPa)。
卧式内燃锅炉的烟气流程：煤在炉胆内燃烧产生的高温烟气，从炉胆前部向后流动，在锅炉后部拐弯进人炉胆两侧的烟管；由后向前流动至前部烟箱，再向上拐弯进入炉胆上部的烟管，由前向后流动至烟囱排出。
卧式内燃锅炉的水循环路线：靠近炉胆和烟管的水受热较强，比重小而上升，靠近锅壳的水受热较弱，比重大而下降，于是在锅内形成水循环。
卧式内燃锅炉的优点：锅炉整体出厂，安装快速简便；炉体不需要砌砖墙，占地面积小；升火时间短，产生蒸汽快。缺点：炉膛水冷度大，不宜烧劣质煤；烟管内易积灰，需经常清扫；锅内烟管之间结水垢，不易清除；烟管管端胀口易渗漏。
卧式内燃锅炉容易损坏的部分：锅炉的炉胆前一、二节受高温，如锅内积有水垢或严重缺水时，炉胆易产生过热变形塌陷；烟管受热不均匀或积结水垢时，前、后管板易凸出变形或烟管两端的胀口渗漏，严重时管孔之间会产生裂纹。
(2)卧式外燃锅炉 这种锅炉锅壳内的炉胆改为许多烟管，炉排移至锅壳底部，构成外部燃烧室，锅炉外部砌有轻型砖墙。其结构如图2—8，主要由锅壳，前、后管板，烟管，水冷壁管，下降管和集箱等受压部件组成。锅炉的蒸发量小于6吨／时(t／h)，工作压力小于1.3兆帕(MPa)。
卧式外燃锅炉的烟气流程：外燃炉膛内的高温烟气，冲刷锅壳底部和两侧水冷壁管后，从锅炉后部进入第一部分烟管，由后向前流动，到达前烟箱后转180°弯进入第二部分烟管，又由前向后流动，最后经引风机和烟囱排入大气。
卧式外燃锅炉的水循环路线分为两部分：一部分是锅壳内的水经下降管进入集箱，分配给水冷壁管；水冷壁管受热后，水又向上流动返回锅壳，形成水循环。另一部分是锅壳内的第一部分烟管受热强，周围的水向上流动；第二部分烟管受热弱，周围的水向下流动，形成水循环。
卧式外燃锅炉的优点：锅炉整体出厂，运输安装方便；升火时间短，产生蒸汽快；炉膛空间较大，有利于燃烧，热效率较高。缺点：烟管内易积灰，需经常清扫；炉膛内的水冷壁管易过热烧坏，如锅内结垢严重时，锅壳底部易过热鼓包；后管板的烟管胀口易渗漏或管孔之间易产生裂纹。
三、水管式锅炉
蒸发受热面全部由水管组成，且在锅筒内不布置蒸发受热面的锅炉，叫水管式锅炉。常见的形式有双纵锅筒水管锅炉、双横锅筒水管锅炉和单纵锅筒水管锅炉等。
1．双纵锅筒水管锅炉按其结构特点可分为D形和且KB形两种。D形的结构特点是，炉膛布置在双纵锅筒的一侧，另一侧为对流烟道。且KB形的结构特点是，炉膛布置在双纵锅筒的中央，因下锅筒比上锅简短，空出来的空间正好布置炉膛，后部为对流烟道。
(1)双纵锅筒(D形)水管锅炉的结构主要由上、下纵锅筒，对流管束，水冷壁管，下降管和集箱等受压部件组成(图2—9)。在上、下纵锅筒之间布置有许多弯水管(对流管束)构成对流烟道；炉膛布置在对流烟道的一侧，炉膛四周布置有水冷壁管和集箱。整个炉形与D形相似。燃烧设备采用链条炉排或往复炉排，尾部烟道有省煤器。锅炉的蒸发量一般小于6吨／时(t／h)，工作压力小于1.3兆帕(MPa)。
双纵锅筒(D形)水管锅炉的烟气流动路线：煤在炉膛内燃烧产生的高温烟气，从炉膛后部一侧的烟气出口进入对流烟道，先经第一对流管束由后向前流动，到达烟道的前端转180°弯进入第二对流管束，再由前向后流动，最后经省煤器，由引风机和烟囱排出。
双纵锅筒(D形)水管锅炉的水循环分为两部分：一部分是上锅筒的水由受热较弱的第二对流管束下降至下锅筒，然后再从受热较强的第一对流管束上升，回到上锅筒而形成循环；另一部分是炉膛四周水冷壁管内的水受热上升至上锅筒，由上、下锅筒分别引出的下降管连接各集箱向水冷壁管供水，形成水循环。
双纵锅筒(D形)水管锅炉的优点：上、下纵锅筒水容量大，对负荷变化的适应性好；对流管束均为弯水管，结构富有弹性；炉膛狭长，适宜于采用机械化炉排，热效率较高。缺点：对流管束之间易积灰，如不及时清除，将使热效率下降；对给水质量要求严格，否则结水垢不易清除。
(2)双纵锅筒水管锅炉的结构主要由上、下纵锅筒，对流管束，水冷壁管，集箱和下降管等受压部件组成。其结构如图2—10所示，下锅筒的长度比上锅筒约短一半，空出的空间设置炉膛，在两锅筒之间布置弯水管，炉膛四周布置水冷壁管。燃烧设备采用抛煤机或抛煤机加倒转链条炉排，尾部烟道有省煤器。锅炉蒸发量一般小于20吨／时(t／h)，工作压力小于2.5兆帕(MPa)。
双纵锅筒(KB形)水管锅炉的的烟气流程：高温烟气从炉膛右侧出口进入后部对流烟道，顺着两堵隔烟墙呈S形流动，横向冲刷对流管束，然后从炉墙左侧流经省煤器，由引风机和烟囱排出。
双纵锅筒(且KB形)水管锅炉的水循环分为两部分：一部分是上锅筒的水从后部受热较弱的对流管束下降至下锅筒，再由下锅筒前部受热较强的对流管束上升，回到上锅筒而形成循环；另一部分是炉膛四周水冷壁管的水受热上升至上锅筒，由下锅筒引出的下降管通过各集箱向水冷壁管供水，形成水循环。
双纵锅筒(KB形)水管锅炉的优点：上锅筒较长，水容量大，运行负荷较稳定；对流管束均为弯水管，自由膨胀性能好。缺点：对流管束之间易积灰；对给水质量要求严格；烟尘浓度大，飞灰含碳量高，受热面和引风机易磨损。
2．双横锅筒水管锅炉的结构 主要由上、下横锅筒，对流管束，水冷壁管，下降管和集箱等受压部件组成(图2—11)。锅炉的前部是炉膛，炉膛四周布置有水冷壁；上、下横锅筒位于炉膛后部，两锅筒之间由弯水管连接。燃烧设备多采用链条炉排，有的为煤粉炉或沸腾炉，装有过热器、省煤器和空气预热器。锅炉蒸发量一般小于20吨／时(t／h)，工作压力小于2.5兆帕(MPa)。
双横锅筒水管锅炉的烟气流程：高温烟气由炉膛后上方流经过热器进入对流烟道，先向下再向上呈S形上升，横向冲刷对流管束，到达上部后再向下折入尾部烟道，经省煤器、空气预热器，由引风机、烟囱排人大气。
双横锅筒水管锅炉的水循环分为两部分：一部分是上、下横锅筒之间的对流管束进行水循环；另一部分是炉膛四周的水冷壁管进行的水循环，其中前、后水冷壁管内的汽水混合物直接进入上锅筒，而两侧水冷壁管内的汽水混合物需经上集箱和导汽管进入上锅筒。各水冷壁管内的水由下锅筒引出的下降管供给。
双横锅筒水管锅炉的优点：结构合理可靠，负荷适应性好，热效率高，操作维修方便，劳动强度低。缺点：体积高大，构架金属耗量多；对给水质量和司炉的技术水平要求高。
3．单纵锅筒水管锅炉的结构 分为轻型炉墙整装炉型和重型炉墙散装炉型两种，均由上纵锅筒、水冷壁管、对流管束和左右集箱组成。其构造特点：锅筒纵向布置在炉膛上部的中央，两组对流管束和水冷壁管分别布置在炉膛的两侧，左右对称，与A形相似。图2—12为轻型炉墙整装炉型，燃烧设备采用链条炉排，锅炉蒸发量小于6吨／时(t／h)，工作压力小于1.3兆帕(MPa)。
轻型炉墙整装炉型的烟气流程：高温烟气从炉膛后部左侧出烟口进入左边对流烟道，由后向前经过锅筒前端横向烟道，折人右边对流烟道，再由前向后流至省煤器，经由引风机和烟囱排出。
轻型炉墙整装炉型的水循环：上锅筒的水通过左、右两侧受热较弱的对流管束下降至下集箱，再由下集箱分配给左、右两侧水冷壁管和受热较强的对流管束，上升回到上锅筒。
单纵锅筒水管锅炉的优点：采用一个锅筒，节省钢材；炉体呈A形，炉顶保温层敷设方便；两侧对流管束中不砌隔墙，结构简单。缺点：单锅筒的水容量小，运行中汽压、水位波动大；对给水质量和操作管理水平要求高。
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