鍋爐壓力容器

關于鍋爐壓力容器第一頁，共六十八頁，2022年，8月28日第一章鍋爐壓力容器分類與結構

第一節(jié)鍋爐壓力容器分類

一、鍋爐的分類（一）鍋爐的規(guī)格

鍋爐規(guī)格表示鍋爐生產(chǎn)蒸汽或加熱水的能力及水平。蒸汽鍋爐的規(guī)格以單位時間內產(chǎn)生蒸汽的數(shù)量及蒸汽參數(shù)表示，熱水鍋爐的規(guī)格以單位時間內水的吸熱量及熱水參數(shù)表示。蒸汽鍋爐每小時所產(chǎn)生蒸汽的數(shù)量，稱為鍋爐的蒸發(fā)量，也稱鍋爐的容量或出力，常以符號D表示，單位是t/h(噸／時)。

第二頁，共六十八頁，2022年，8月28日熱水鍋爐的容量是單位時間內水在鍋爐里的吸熱量、單位為MW(兆瓦)。其額定值稱額定熱功率。在比較熱水鍋爐與蒸汽鍋爐時，通常認為0.7MW的容量相當于1t/h蒸發(fā)量。

蒸汽鍋爐的蒸汽參數(shù)以鍋爐主汽閥出口處蒸汽的壓力(表壓)和溫度表示。壓力的符號為P，單位為MPa（兆帕)；溫度的符號為t，單位為℃(攝氏度)。熱水鍋爐的介質參數(shù)以額定出水壓力及額定進口／出口水溫表示，符號與單位同上。

第三頁，共六十八頁，2022年，8月28日（二）鍋爐的分類1．按用途不同，可以分為電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、機車船舶鍋爐、生活鍋爐等;2．按容量的大小，可以分為大型鍋爐、中型鍋爐和小型鍋爐。習慣上，把蒸發(fā)量大于l00t/h的鍋爐稱作大型鍋爐；把蒸發(fā)量為20—100t/h從的鍛爐稱為中型鍋爐：把蒸發(fā)量小于20t／h的鍋爐稱為小型鍋爐;3．按蒸汽壓力的大小，可以分為低壓鍋爐(P≤2．5MPa)、中壓鍋爐(25MPa＜P≤5．9MPa)、高壓鍋爐(P=9．8MPa)、超高壓鍋爐(P＝13．7MPa)、亞臨界鍋爐(P＝16．7MPa)和超臨界鍋爐(P＞22MPM即高于臨界壓力);4．按燃料和能源種類不同，可以分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、原子能鍋爐、廢熱(余熱)鍋爐等

;第四頁，共六十八頁，2022年，8月28日5．按鍋爐結構形式不同，可以分為鍋殼鍋爐(火管鍋爐)、水管鍋爐和水火管鍋爐

;6．按燃料在鍋爐中的燃燒方式不同，可以分為層燃爐、沸騰爐、室燃爐;7．按工質在蒸發(fā)系統(tǒng)的流動方式不同，可以分為自然循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐等。電站鍋爐一般是壓力較高(中壓以上)、容量較大(中型以上)、采用室燃方式的水管鍋爐，又可以分為許多種。工業(yè)鍋爐一般壓力較低(P≤2．5MPa)，容量較小(D≤65t/h)，大都采用層燃，結構形式和燃燒設備種類繁多，主要用于工業(yè)生產(chǎn)用汽及采暖供熱之中。工業(yè)鍋爐的分類見表1—2。第五頁，共六十八頁，2022年，8月28日第六頁，共六十八頁，2022年，8月28日二、壓力容器的分類壓力容器包括所有承受氣液介質壓力的密閉容器。目前我國納入安全監(jiān)察范圍的壓力容器則是同時具備下列三個條件的容器：第一，最高工作壓力Pw＞0.1MPa(表壓，不合液校靜壓力)；第二，內直徑(非圓形截面指斷面最大尺寸)Di＞0.15m，且容積V＞0．025m3；第三，介質為氣體，液化氣體或最高工作溫度高于或等于標準沸點(標準大氣壓對應的飽和溫度)的液體。

按容器的壁厚分為薄壁容器和厚壁容器；按承壓方式分為內壓容器和外壓容器；按工作壁溫分為高溫容器、常溫容器和低溫容器；按殼體的幾何形狀分為球形容器、圓筒形容器、圓錐形容器和輪胎形容器等；按制造方法分為焊接容器、鍛造容器、鑄造容器和鉚接容器；按制造材料分為鋼制容器、鑄鐵容器、有色金屬容器和非金屬容器。第七頁，共六十八頁，2022年，8月28日從安全管理和技術監(jiān)督的角度，一般把壓力容器分為兩大類，即固定式容器和移動式容器。

(一)固定式容器固定式容器有固定的安裝和使用地點，工藝條件和使用操作人員也比較固定。固定式容器還可以按其工作壓力和用途進行分類。

1.按壓力分類為了便于對壓力容器進行分級管理和技術監(jiān)督，我國<壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程>將壓力容器分為四個壓力級別，即：

低壓容器0.1MPa≤P＜1.6MPa

中壓容器1.6MPa≤P＜10MPa

高壓容器10MPa≤P＜100MP超高壓容器P≥100MPa

其中P為壓力容器的設計壓力。

2.按用途分類根據(jù)容器在生產(chǎn)工藝過程中所起的作用，可以歸納為四大類，即反應容器、貯存容器、換熱容器和分離容器。第八頁，共六十八頁，2022年，8月28日(1)反應容器：主要作用是為工作介質提供一個進行化學反應的密閉空間。如反應器、聚合釜、合成塔等。許多反應容器內工作介質發(fā)生化學反應的過程，往往又是放熱或吸熱過程．為了保持一定的反應溫度，常裝設一些加熱或冷卻、攪拌等附屬裝置。反應釜反應釜釜體啤酒發(fā)酵罐第九頁，共六十八頁，2022年，8月28日

(2)貯存容器：主要用來貯備工作介質，以保持介質壓力的穩(wěn)定，保證生產(chǎn)的持續(xù)進行。介質在容器內一般不發(fā)生化學變化或物理變化。常用的壓縮氣體或液化氣體貯罐、壓力緩沖器等都屬于這類容器。貯裝容器的結構比較簡單，一般僅由殼體、接管及外部一些必要的附件構成。大型的容器多采用球形，小型的容器則常為臥式圓筒形。第十頁，共六十八頁，2022年，8月28日(3)換熱容器：主要作用是使工作介質在容器內進行熱交換．以達到生產(chǎn)工藝過程中所需要的將介質加熱或冷卻的目的。如消毒器、水洗塔、冷卻塔、板式換熱器、夾套容器等。

板式換熱器容積式換熱器第十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日

(4)分離容器：主要作用是讓介質通入容器，利用降低沉速、改變流動方向或用其他物料吸收等方式來分離氣體中的混合物,從而凈化氣體或提取、回收雜質中的有用物料。在分離容器中,主要介質不發(fā)生化學反應。如分離器、吸收塔、洗滌器、過濾器等。氨液分離器洗滌式油分離器第十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日

(二)移動式容器移動式容器是一種貯運容器，它的主要用途是裝運永水久氣體、液化氣體和溶解氣體。這類容器沒有固定的使用地點，一般也沒有專職的操作人員，使用環(huán)境經(jīng)常變遷，管理比較復雜，也比較容易發(fā)生事故。移動式容器按其容積大小和結構形狀分為氣瓶、氣桶和槽車三種。液化氣體運輸車低溫液體運輸半掛車

第十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日(三)壓力容器的安全綜合分類為了在設汁制造中對安全要求不同的壓力容器有區(qū)別地進行技術管理和監(jiān)督檢查．我國＜壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程>根據(jù)容器壓力的高低、介質的危害程度以及在使用中的重要性．將壓力容器分為以下三類：

1.三類容器。符合下列情況之一者為三類容器：

(1)高壓容器：

(2)中壓容器(毒性程度為極度和高度危害介質)；

(3)中壓貯存容器(易燃或毒性程度為中度危害介質,且PV≥10MPa·m3)；

(4)中壓反應容器(易燃或毒性程度為中度危害介質,且PV≥0.5MPa·m3)；

(5)低壓容器(毒性程度為極度和高度危害介質，且PV≥0.2MPa·m3)；

(6)高壓、中壓管殼式余熱鍋爐：

(7)中壓搪玻璃壓力容器；

(8)使用強度級別較高(抗拉強度規(guī)定值下限≥540MPa)的材料制造的壓力容器；

(9)移動式壓力容器，包括鐵路罐車(介質為液化氣體、低溫液體)、罐式汽車(液化氣體、低溫液體或永久氣體運輸車)和罐式集裝箱(介質為液化氣體、低溫液體)等；

(10)球形貯隨(容積V≥50m3)；

(11)低溫液體貯存容器(V≥5m3)。第十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日2.二類容器。符合下列情況之一且不在第1款之內者為二類容器(1)中壓容器；(2)低壓容器(毒性程度為極度和高度危害介質)；(3)低壓反應容器和低壓貯存容器(易燃介質或毒性程度為中度危害介質)；(4)低壓管殼式余熱鍋爐；(5)低壓搪玻璃壓力容器。3.一類容器。低壓容器且不在第1、第2款之內者。壓力容器中化學介質毒性程度和易燃介質的劃分可參照有關規(guī)定，或依據(jù)下述原則：最高容許濃度C＜0.1mg/m3，為極度危害(Ⅰ級)；最高容許濃度0.1mg/m3≤C＜1.0mg/m3

，為高度危害(Ⅱ級)；最高容許濃度1.0mg/m3≤C＜10mg/m3

，為中度危害(Ⅲ級)；最高容許濃度C≥10mg/m3

為輕度危害毒性介質(Ⅳ級)。而介質與空氣的混合物爆炸下限＜10％或爆炸上限與下限之差＞20％者為易燃介質。第十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)受壓元件及壓力容器結構鍋爐壓力容器中按幾何形狀劃分的基本承壓單元稱為受壓元件。一個封閉的承壓結構往往包括多個受壓元件。例如，一個圓筒形容器，可以分為圓筒體和封頭兩大受壓元件,圓筒上的接管、人孔及人孔蓋則又是另外的受壓元件。壓力容器的結構一般比較簡單，其主要部件是一個能承受壓力的殼體及其他必要的連接件和密封件。壓力容器的本體結構形式較多，最常用的是球形和圓筒形殼體。鍋爐的結構形式很多，其系統(tǒng)比較復雜．但主要承壓部件如鍋筒、集箱、受熱面管子、鍋殼及爐膽等，大都是直徑不同的圓筒形殼體。綜上所述，鍋爐和壓力容器的主要受壓元件就是球殼、圓筒殼和相與其相配的各種形式的封頭。第十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日一、球殼球形容器的本體是一個球殼，一般都是焊接結構。球形容器的直徑一般都比較大，難以整體或半整體壓制成形，所以它大多是由許多塊按一定的尺寸預先壓制成形的球面板組焊而成。這些球面板的形狀不完全相同，但板厚一般都相同。只有一些特大型、用以貯存液化氣體的球形貯罐，球體下部的殼板才比上部的殼板要稍微厚一些。從殼體受力的情況來看，最適宜的形狀是球形,有以下優(yōu)點:

(1)同條件下承受的應力相對于圓筒形殼體,為其1/2;

(2)從殼體的表面積來看，球形殼體的表面積要比容積相同的圓筒形殼體小10％一30％

(3)表面積小，所使用的板材也少．再加上需要的壁厚較薄，因面制造同樣容積的容器，球形容器耍比圓筒形容器省板材約30％一40％。

(4)當需要與周圍環(huán)境隔熱時，還可以節(jié)省隔熱材料或減少熱損失。第十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日

缺點:球形容器制造比較困難，工時成本較高，而且作為反應或傳熱、傳質用容器，既不便于在內部安裝工藝附件裝置，也不便于內部相互作用的介質的流動.應用:球形容器僅用作貯存容器,最適宜作液化氣體貯罐。目前大型液化氣體貯罐多采用球形;此外，有些用蒸汽直接加熱的容器，為了減少熱損失，有時也采用球體;半球殼或球缺可用作圓筒殼的封頭。第十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日二、圓筒殼圓筒形容器是使用得最為普遍的一種壓力容器。圓筒形容器比球形容器易于制造，便于在內部裝設工藝附件及內部工作介質的流動．因此它廣泛用作反應、換熱和分離容器。圓筒形容器由一個圓筒體和兩端的封頭(端蓋)組成。

(一)薄壁圓筒殼中、低壓容器的筒體為薄壁(其外徑與內徑之比不大于1．2)圓筒殼。薄壁圓筒殼除了直徑較小者可以采用無縫鋼管外，一般都是焊接結構，即用鋼板卷成圓筒后焊接而成。由于圓筒體的周向(環(huán)向)應力是軸向應力的兩倍，所以制造圓筒時一般都使縱焊縫減至最少。容器的簡體直徑以公稱直徑Ds表示。用無縫鋼管制作的圓筒體，其公稱直徑是指它的外徑；對于焊接的圓筒體，公稱直徑是指它的內徑。夾套容器的簡體由兩個大小不同的內外因簡組成，外圓筒與一般承受內壓的容器一樣，內圓筒則是一個承受外壓的殼體。第十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日(二)厚壁圓筒殼高壓容器一般都不是貯存容器，除少數(shù)是球體外，絕大部分是因筒形容器。因為工作壓力高，所以殼壁較厚，同樣是由圓筒體和封頭構成。厚壁圓簡的結構可分為單層筒體、多層板筒體和繞帶式筒體等三種形狀。

1.單層筒體。單層厚壁簡體主要有三種結構形式，即整體鍛造式、鍛焊式和厚板焊接式。

(1)整體鍛造式厚壁筒體是全鍛制結構,沒有焊縫。

(2)鍛焊式厚壁筒體是在整體鍛造式的基礎上發(fā)展起來的。

(3)厚板焊接式厚壁筒體是用大型卷板機將厚鋼板熱卷成圓筒，或用大型水壓機將厚鋼板壓制成圓筒瓣，然后用電渣焊焊接縱縫制成圓筒節(jié)，再由若干段筒節(jié)焊制而成。第二十頁，共六十八頁，2022年，8月28日缺點:

(1)對于單層厚壁筒體來說，由于殼壁是單層的，當筒體金屬存在裂紋等缺陷且缺陷附近的局部應力達到一定程度時，裂紋將沿著殼壁擴展，最后導致整個殼體的破壞。

(2)同樣的材料，厚板不如薄板的抗脆性好，綜合性能也差一些。

(3)當殼體承受內壓時，殼壁上所產(chǎn)生的應力沿壁厚方向的分布是不均勻的。第二十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日

2.多層板筒體。多層板筒體的殼壁由數(shù)層或數(shù)十層緊密結合的金屬板構成。由于是多層結構，可以通過制造工藝在各層板間產(chǎn)生預應力，使殼壁上的應力沿壁厚分布比較均勻，殼體材料可以得到較充分的利用。優(yōu)點：（1）如果容器的介質具有腐蝕性，可采用耐腐蝕的合金鋼做內筒，而用碳鋼或其他低合金鋼做層板，以節(jié)約貴重金屬。（2）當殼壁材料中存在裂紋等嚴重缺陷時，缺陷一般不易擴散到其他各層，同時各層均是落板，具有較好的抗脆斷性能。多層板簡體按其制造工藝的不同可以分為多層包扎焊接式、多層繞板式、多層卷焊式和多層熱套式等形式。

第二十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日

多層包扎焊接式筒體是由若干段筒節(jié)和端部法蘭組焊而成。筒節(jié)由一個卷焊成的內筒(一般厚15—25mm)再在外面包扎焊上多層薄鋼板(厚約6—12mm)構成。每層層板一般先卷壓成兩塊半圓形，然后一層一層包扎進行縱縫焊接，層板間的縱縫相互錯開，使其分布在圓筒的各個方位。第二十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日

多層繞板式厚壁筒體也是由若干段簡節(jié)組焊而成。筒節(jié)由內筒、繞板層和外筒三部分組成。內筒是用稍厚的鋼板卷焊而成的；繞板層是用3—5mm厚的帶狀鋼板在內筒外面連續(xù)卷繞的多層非同心圓螺旋狀層板。在繞板的始端和末端都焊上一段校長的楔形板，使其厚度逐漸變化。繞板時用壓力輥對內筒及繞板層施加壓力，使層板緊貼在內筒上。外筒是兩塊半圓柱殼體，用機械方法緊包在繞板層外而，然后焊接縱縫。由于帶狀鋼板寬度有限，這種筒節(jié)長度一般不超過2.2m，所以筒體環(huán)焊纏較多。繞板式厚壁筒體的優(yōu)點是縱縫較少，生產(chǎn)效率高。

第二十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日多層熱套式厚壁筒體是由幾個用中等厚度(一般為20一50mm)的鋼板卷焊成的圓筒體，經(jīng)加熱套合制成筒節(jié)，再由若干段筒節(jié)和端部法蘭(也可采用多層熱套結構)組焊而成。由于筒節(jié)中的每一層圓筒與其外面一層之間部是過盈配合，因而在層間產(chǎn)生預應力，可以改善簡體在承受內壓時應力分布不均勻的狀況，近年已大量應用于高壓容器的簡體上。

優(yōu)點：結構制造工藝簡單，制造周期較短，制造成本也較低。缺點：由于使用中厚鋼板，其抗裂性能要比薄板稍差一些。第二十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日

3．繞帶筒體繞帶筒體的殼體是由一個用鋼板卷焊成的內筒和在其外而纏繞的客層鋼帶構成。它具有與多層板簡體相同的一些優(yōu)點，而且可以直接纏繞成較長的整個簡體，不需要由多段筒節(jié)組焊，因而可以避免多層板簡體所具有的深而窄的環(huán)焊縫。缺點：其制造工藝較復雜，生產(chǎn)效率低，制造周期長，因而采用較少。第二十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日三.封頭在中、低壓壓力容器中，與筒體焊接連接而不可拆的端部結構稱為封頭，與筒體以法蘭等連接的可拆端部結構稱為端蓋。通常所說的封頭則包含了封頭和端蓋兩種連接形式在內。壓力容器的封頭或端蓋，按其形狀可以分為三類，即凸形封頭、錐形封頭和平板封頭。第二十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日(一)凸形封頭凸形封頭有半球形封頭、碟形封頭、橢球形封頭和無折邊球形封頭等四種，其形狀如圖1-1所示。第二十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日

(二)錐形封頭

錐形封頭有兩種結構形式。一種是無折邊的錐形封頭，如圖

l—2所示。由于錐體與圓筒體直接連接，結構形狀突然不連續(xù)，

在連接處附近產(chǎn)生較大的局部應力，因此只有一些直徑較小、壓

力較低的容器。

另一種為帶折邊的錐形封頭，由圓錐體、過渡圓弧和圓筒體三部分

組成(見圖1—3)。第二十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日

(三)平封頭平板結構簡單，制造方便，但受力狀況最差。中低壓容器用平板作人孔和手孔蓋板；高壓容器，除整體鍛造式直接在筒體端部鍛造出凸形封頭以及采用沖壓成形的半球形封頭外，多采用平封頭和平端蓋(見圖l—4)。第三十頁，共六十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)鍋殼鍋爐結構鍋殼鍋爐的基本結構是雙層夾套結構，其本體是雙層夾套容器。其外筒叫鍋殼，內筒叫爐膽（火筒），內、外筒之間的環(huán)形空間裝水；而內筒內部是燃燒室。當水汽介質有壓力時，鍋殼承受內壓，而爐膽承受外壓。鍋殼鍋爐有立式和臥式。第三十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日一、立式鍋殼鍋爐

立式鍋殼鍋爐的圓筒形鍋殼和其內的爐膽是立置的。鍋爐結構緊湊，整裝出廠，運輸安裝方便，占地面積小，便于使用管理。其蒸發(fā)量一般在1t／h以下，蒸汽壓力一般在1.25MPa以下。燃燒室容積小，周圍被水浸泡，水冷程度大，排煙溫度高，熱效率低，約為60％～70％。目前常見的是立式直水管鍋爐和立式彎水管鍋爐。

第三十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日下腳圈：立式鍋殼鍋爐下部鍋殼與爐膽相連接的部位，即盛水夾套的底部。該部位受力情況比較復雜，容易沉積水渣，嚴重時會影響爐膽下部的正常傳熱；外部接近地面，易受腐蝕，是立式鍋殼鍋爐結構的一個薄弱環(huán)節(jié)。下腳圈的結構主要有U形［見圖1-5（a）］和S形［見圖1-5（b）］兩種。第三十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日（一）立式直水管鍋爐由鍋殼、爐膽、上下管板、直水管等主要部件組成，如圖1-6所示。這種鍋爐水循環(huán)安全可靠，熱效率較高。清垢方便；但在直水管區(qū)容易積灰，而且直水管剛性較大，脹縮受限制，易造成脹口滲漏。第三十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日鍋殼分上下兩部分，中間以直水管相連通。上鍋殼頂有凸形封頭，下鍋殼底以U形下腳圈和爐膽連在一起。爐膽是一個短圓筒殼，頂部為凸形爐膽頂。上下鍋殼的相對端部是兩塊平管板，直水管連接于平管板上。直水管中心部位是一根直徑粗大的下降管，它與周圍的直水管構成循環(huán)回路，即工質在粗大中心管內下降流動，在周圍直水管內上升流動。煙氣由爐膽經(jīng)喉管進入直水管區(qū)。直水管區(qū)設有折煙墻，煙氣只能繞中部下降管沿圓周方向橫向沖刷直水管，最后經(jīng)煙囪排出。第三十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日（二）立式彎水管鍋爐立式彎水管鍋爐的結構如1-7所示。它由鍋殼、爐膽、彎水管等主要部件組成。圖1-7立式彎水管鍋爐

1—封頭；2—鍋殼；3—水位表水連管接頭；4—煙囪；5—水冷壁管；6—彎水管；7—煙箱；8—爐門；9—下腳支承圈；10—底座；11—手孔；12—爐膽；13—煙道；14—喉管；15—爐膽頂；16—水位表汽連管接頭；17—壓力表接口；18—人孔；19—安全閥接口；20—主汽閥接口優(yōu)點：結構簡單緊湊、易于制造、受熱面多、傳熱情況較好、水循環(huán)可靠、整個鍋爐的彈性較好、熱應力較小。缺點：燃燒室容積較小，增加了水冷程度，使燃燒條件惡化，只能燒優(yōu)質燃料。爐膽內彎水管的水平段易于沉渣結垢，在水質差時，可能造成彎水管堵塞損壞的事故。第三十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日二、臥式鍋殼鍋爐

臥式鍋殼鍋爐，其鍋殼是臥置的，具有結構緊湊、操作方便、水位氣壓較穩(wěn)定、對水質要求較低等優(yōu)點，其出力比立式鍋殼鍋爐大，蒸發(fā)量一般不超過4t／h，蒸汽壓力不超過1.25MPa。這種鍋爐主要由鍋殼、爐膽、前后管板、煙火管等主要部件組成。爐膽有兩種：一種和鍋殼等長，爐膽后部沒有煙管；另一種長度短于鍋殼，爐膽后部有短煙管。兩種爐膽的兩個側面，都設有與鍋殼等長的煙管組。前后管板連接在鍋殼兩端。圖1-8所示為爐膽與鍋殼等長度的臥式內燃回火管鍋爐。第三十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日爐膽帶有膨脹補償結構；兩管板與鍋殼之間，都連有加強拉撐，拉撐裝于管板上部無管區(qū)。爐排平置于爐膽前部，目前普遍采用鏈條爐排。煙氣行程為三回程。即由爐膽（及短煙管）至后煙箱，折入兩側煙管返回到前部煙箱，再入兩組上部煙管至鍋殼后部排入煙囪。

優(yōu)點：結構緊湊，整體出廠，運輸安裝方便；熱效率比老式火筒鍋爐要高；鋼材消耗量大大下降。

缺點：結構剛性較大，鍋殼、爐膽和煙管之間因熱膨脹不同而產(chǎn)生熱應力。有時造成煙管端部脹口泄漏；煙管外結水垢時不易清除；煙管及煙箱中易積灰。目前小型燃油、燃氣鍋爐常常采用此種形式。第三十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日三、鍋殼鍋爐的結構特點

與其他種類的鍋爐相比，鍋殼鍋爐在結構上具有以下特點：第一，“鍋”和“爐”都包在鍋殼中。第二，爐膛矮小，水冷程度大（整個金屬爐膛浸泡在水中），燃燒條件差，必須燒優(yōu)質燃料。第三，受熱面少，蒸發(fā)量低，常裝水管或煙火管以增加受熱面。第四，殼體直徑較大，開孔多，形狀不規(guī)則，內部受熱部分與不受熱部分連接在一起，溫度不一致，熱脹冷縮程度不同，對安全工作不利。第五，系統(tǒng)比較簡單，一般沒有砌磚爐墻及尾部受熱面，便于運輸安裝、運行管理及檢查維修。對水質要求也比較低。第三十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日第四節(jié)小型水管鍋爐結構一、水管鍋爐的結構特點及主要部件

（一）水管鍋爐的結構特點第一，爐膛置于簡體之外，“爐”不受“鍋”的限制，體積可大可小，可以滿足燃燒及增加蒸發(fā)量的要求。第二，以容納水汽的管子置于爐膛、煙道中作受熱面，鍋筒一般不直接受熱，傳熱性能及安全性能都顯著改善。第三，水的預熱、汽化及蒸汽過熱在不同的受熱面中完成，這些受熱面分別叫做省煤器、水冷壁與對流管束、過熱器。第四，水汽系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)復雜，但單個承壓部件的結構比較簡單。第五，由于水的預熱、汽化及蒸汽過熱都是在管內完成的，管子結垢難于清除，因而對水質要求較高，對運行、操作、管理水平也要求較高。第四十頁，共六十八頁，2022年，8月28日（二）水管鍋爐的主要部件各種水管鍋爐所包含的主要部件大體相同，即水汽系統(tǒng)主要包括鍋筒、集箱、水冷壁、對流管束、省煤器、過熱器等部件；燃燒系統(tǒng)主要包括燃燒裝置、爐膛和煙道、空氣預熱器等部分。此外，容量稍大一些的水管鍋爐，在爐膛和煙道旁邊設有鋼制構架，用于支承和吊掛水汽系統(tǒng)各部件及燃燒設備，布置樓梯平臺。

這里只介紹水汽系統(tǒng)的主要部件及空氣預熱器。第四十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日1．鍋筒。它是鍋爐中最重要的一個部件。目前的水管鍋爐多是雙鍋筒或單鍋筒的。雙鍋筒鍋爐的鍋筒分上、下兩個，上鍋筒也叫汽包或汽鼓，容納汽水混合物；下鍋筒也叫水包，全部容納水。單鍋筒鍋爐的鍋筒一般布置在鍋爐上部，相當于雙鍋筒鍋爐的汽包。鍋筒及其內部設備一般不直接受熱。（1）鍋筒（上鍋筒）的功用。水管鍋爐的受熱面都是水管，水管中容納的水汽量有限。鍋筒則是水汽系統(tǒng)中容積最大的部件，它可以容納一定的水量，使鍋爐維持一定的水位，減少鍋爐水位和汽壓的波動。鍋筒上連接著很多作為蒸發(fā)受熱面的管子，構成循環(huán)回路，水在這些管子中一邊循環(huán)流動，一邊受熱汽化，鍋筒則是循環(huán)流動的起始點和結束點。由蒸發(fā)受熱面流回鍋筒的汽水混合物，在鍋筒中進行汽水分離，蒸汽進入導汽管流至過熱器或用汽設備，水則繼續(xù)進入蒸發(fā)受熱面系統(tǒng)進行循環(huán)流動，所以鍋筒有進行汽水分離的功能，是水和蒸汽的明確分界點。第四十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日第四十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日（2）鍋筒的結構?，F(xiàn)代水管鍋爐的鍋筒一般是卷焊結構，由鋼板卷制焊接的圓筒體，兩端焊上沖壓成型的凸形封頭。鍋筒內部裝有配水裝置、汽水分離裝置、加藥裝置和排污裝置等。鍋爐的主要安全附件——安全閥、壓力表、水位表等，也都裝在鍋筒外面。第四十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日

2．水冷壁：在水管鍋爐的爐膛內，貼墻布置的立置單排并列管。

水冷壁布置：在爐膛四周，把火焰與爐墻分開。水冷壁管子上端有的直接連接到鍋筒上，有的通過集箱連接到鍋筒上；水冷壁管子下端連接到下集箱上。下集箱與鍋筒間連接有下降管以構成循環(huán)回路，使水在水冷壁系統(tǒng)內不斷循環(huán)流動，即水由上部鍋筒經(jīng)下降管下降流動，到下集箱后分別進入各水冷壁管上升流動，在上升流動中吸熱而產(chǎn)生蒸汽，并回流到上部鍋筒。

根據(jù)相鄰的單排并列水冷壁管間的關系，可把水冷壁成光管水冷壁與鰭片管水冷壁（膜式壁）兩種。第四十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日第四十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日第四十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日3．對流管束。布置在爐膛出口之外對流煙道中的管群。從爐膛流出的高溫煙氣經(jīng)過煙道時，在管束外橫向沖刷管束，主要以對流換熱的方式將熱量傳給管束，使管束內的水不斷汽化，因而對流管束是對流蒸發(fā)受熱面。對流管束是以密集管束的形式布置在煙道空間里，管束丙端分別焊接或脹接到上下鍋筒上，水在管束內受熱不同的管子中循環(huán)流動。對流管束是低壓水管鍋爐的主要受熱面之一。隨著蒸汽壓力的提高，水汽化時吸收的汽化潛熱減少，生產(chǎn)同樣蒸汽需要的蒸發(fā)受熱面減少，則可以少要或不要對流管束，僅用水冷壁即可滿足生產(chǎn)蒸汽的需要，因而中壓以上鍋爐沒有對流管束。第四十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日第四十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日4．省煤器。它是利用尾部煙道中煙氣的余熱來預熱鍋爐給水的裝置。進入鍋爐尾部煙道的煙氣，溫度常高達500～600℃，尾部煙道布置省煤器，可使給水經(jīng)過省煤器吸收一部分煙氣余熱，從而降低排煙溫度，提高鍋爐效率。通常加裝省煤器可提高效率5％～10％。常用的省煤器有鑄鐵式省煤器和鋼管式省煤器兩種。第五十頁，共六十八頁，2022年，8月28日

5．過熱器。當生產(chǎn)工藝要求使用過熱蒸汽時，應采用帶過熱器的水管鍋爐。過熱器的作用是將導出汽包的飽和蒸汽繼續(xù)加熱，使之具有一定的過熱度，即超過飽和溫度一定值，以滿足生產(chǎn)工藝的需要。小型水管鍋爐的過熱器一般布置在爐膛出口的高溫煙道內，其兩端分別連接在過熱器進口及出口集箱上。進口集箱以管道與鍋爐鍋筒相連，出口集箱以管道與鍋爐分汽缸或主汽閥相連。過熱器由蛇形管束組成。根據(jù)蛇形管束的布置方式，可把過熱器分為垂直式（立式）［見圖1-11（a）］和水平式（臥式）［見圖1-11（b）］兩種。第五十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日6．集箱。集箱也叫聯(lián)箱，它是連接受熱面管子的箱體，由無縫鋼管加工而成，兩端一般焊接平封頭（端蓋），箱體上開很多管孔，用以焊接或脹接管子。除對流管束直接連接到鍋筒上外，其他受熱面一般由集箱連接。省煤器管及過熱器管的兩端都連接到集箱上；水冷壁的下端連接到集箱上，上端可以直接接到上鍋筒上，也可以連接到集箱上，再由集箱引出少數(shù)管子（汽水引出管）接到上鍋筒上。

集箱用來分配和匯集管內工質，可以減少鍋筒壁的開孔數(shù)量。集箱上除開有較多的受熱面管孔外，還開有手孔及疏水、排污管孔。第五十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日7．空氣預熱器。它是煙氣與空氣之間進行熱交換的裝置，屬于燃燒系統(tǒng)?？諝忸A熱器布置在尾部煙道，利用煙氣的余熱加熱空氣，然后將被加熱的空氣送入爐膛?？諝忸A熱器的作用是降低排煙溫度，減少排煙熱損失；熱空氣送入爐膛可保證燃料及時著火，穩(wěn)定和完善燃燒。提高鍋爐的熱效率。經(jīng)驗表明，供入鍋爐爐膛的空氣預熱升溫100℃，大約可節(jié)約燃料5％。目前常見的空氣預熱器有管式和回轉式兩種。小型水管鍋爐的空氣預熱器都是管式空氣預熱器，其結構如圖1-12所示，即由許多直的有縫鋼管連接到管板上，組成管箱，再由若干管箱組成空氣預熱器。煙氣從管內自上而下流過，空氣則由管外橫向掠過管束，二者通過管壁進行換熱。第五十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日二、常見小型水管鍋爐

（一）雙縱鍋筒“D”形鍋爐（SZL型）

“D”形布置的基本特點是雙鍋筒軸線平行且位于同一豎直平面內，雙鍋筒軸線與爐膛軸線平行，因而稱為縱向布置方式或簡稱縱置式。鍋爐的一側為爐膛及水冷壁；另一側為煙道及對流管束等受熱面。燃煤“D”形鍋爐的燃燒設備可為鏈條爐排、振動爐排或往復推動爐排等。燃油鍋爐也常用“D”形布置。圖1-13所示為采用鏈條爐排的“D”形鍋爐。圖1-13雙鍋筒縱置式“D”形鍋爐（SZL型）

1—上鍋筒；2—對流管束；3—鑄鐵省煤器；4—下鍋筒；5—鏈條爐排；6—水冷壁；7—水冷壁集箱；8—下降管第五十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日雙縱鍋筒“D”形布置水管鍋爐的主要部件有上下鍋筒、對流管束、水冷壁系統(tǒng)（水冷壁、下降管、集箱）、省煤器等，有的鍋爐也有過熱器。一般上、下鍋筒直徑、長度相同，有的上鍋筒直徑稍大于下鍋簡直徑。二鍋筒之間連接對流管束。對流管束由彎制成型的無縫鋼管組成，順列布置于對流煙道中，對流煙道沿縱向由耐火墻分為兩半?yún)^(qū)，煙氣沿對流煙道呈U形流動。爐膛四周都布置有水冷壁，各側水冷壁分別配有下降管及下集箱，構成封閉的水循環(huán)系統(tǒng)。省煤器布置在尾部煙道中。

第五十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日優(yōu)點：結構緊湊，整體結構彈性好，水循環(huán)可靠；采用機械化爐排，配以適當?shù)臓t拱，不但減輕了勞動強度，還可以改善燃燒，提高效率。缺點：對水質要求較高，有時燃燒調整較困難，易產(chǎn)生出力不足，結渣等問題。這種鍋爐的蒸發(fā)量一般在2～10t／h之間，近年也有更大蒸發(fā)量的“D”形鍋爐出現(xiàn)。第五十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日（二）雙縱鍋筒彎水管鍋爐（SZP或SZL型）這種鍋爐的結構如圖1-14所示。它主要由上下鍋筒、對流管束、水冷壁系統(tǒng)、省煤器、過熱器等部件組成，有的還配有空氣預熱器。

整個水汽系統(tǒng)工質的流程是：給水經(jīng)省煤器預熱后進入上鍋筒，然后分別沿水冷壁系統(tǒng)及對流管束進行水循環(huán)，所產(chǎn)生的蒸汽在上鍋筒內經(jīng)汽水分離后導入過熱器，最后匯集于集汽集箱，由主蒸汽管引出。

優(yōu)點：結構緊湊，整體彈性好，清垢修理方便，加煤實現(xiàn)了機械化，減輕了勞動強度；鍋內設備較齊全，對改善蒸汽品質、減少腐蝕結垢有一定作用。

缺點：采用拋煤機時，其煙氣中飛灰量大，含碳量高，既降低效率，又污染環(huán)境；對煤質和煤的粒度都有較高要求，水質要求也很嚴格。第五十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日圖1-14雙縱鍋筒彎水管鍋爐（sZP型）

1—風管；2—灰渣斗；3—爐排；4—拋煤機；5—側水冷壁；6—爐膛；7—前下降管；8—前水冷壁；9—汽包；

10—汽包人孔門；11，15，18—擋火墻；12—空氣閥；13—燃盡室；14—安全閥；16—過熱器；17—飽和蒸汽管；19—對流管束；20—下鍋筒；21—省煤器；22—空氣預熱器；23—煙道；24—飛灰復燃器；25—旁通煙道第五十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日（三）雙橫鍋筒彎水管鏈條爐排鍋爐（SHL型）這種鍋爐容量較大，最小的4t／h，最大可達35t／h。結構如圖1-15所示，主要由上鍋筒、下鍋筒、對流管束、水冷壁系統(tǒng)、省煤器、空氣預熱器等部件組成，有的還有過熱器。優(yōu)點：采用鏈條爐排，減輕了司爐的勞動強度。爐膛較開闊，并有前、后拱和二次風的配置，燃燒情況較好，熱效率較高。缺點：整體結構不夠緊湊，金屬消耗量較大。圖1-15雙橫鍋筒彎水管鍋爐（SHL型）

1—上鍋筒；2—下鍋筒；3—對流管束；4—爐膛；5—側墻水冷壁；6—側水冷壁上集箱；7—側水冷壁下集箱；8—前墻水冷壁；

9—后墻水冷壁；10—前水冷壁下集箱；11—后水冷壁下集箱；12—下降管；13—鏈條爐排；14—加煤斗；15—風倉；16—蒸汽過熱器；17—省煤器；18—空氣預熱器；19—煙窗及渣管；20—二次風管第五十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日第五節(jié)水火管鍋爐結構及鍋爐型號一、臥式水火管鍋爐結構

也叫臥式快裝鍋爐，快裝鍋爐是指鍋爐的本體、燃燒設備、爐墻、構架等在鍋爐廠制造后全部組裝在一起，整體運往使用現(xiàn)場，只需接通輔機電源、煙囪管道和水汽管道，鍋爐即可投入運行。各種結構的鍋爐，包括鍋殼鍋爐和水管鍋爐，都可以采用快裝的形式。臥式水火管鍋爐是在臥式外燃煙管鍋爐的基礎上，在鍋殼兩側及后部加裝水冷壁，組成外部爐膛，形成水火管組合的結構形式（見圖1-16）。其主要部件為：鍋殼、煙管、兩側水冷壁系統(tǒng)（水冷壁管、下降管、集箱）、后排水冷壁系統(tǒng)及燃燒裝置。爐排形式有固定爐排、鏈條爐排及往復爐排等種類。煙氣通常有三個回程：在鍋殼下部爐膛中向后流動，離開爐膛后由鍋殼后部一側進入第一對流煙管區(qū)；向前流動至鍋殼前部煙箱，轉折180°進入第二