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1、在烟道内由于烟温逐渐降低，烟气向受热面的放热主要以对流的方式进行；而受热面金属内部，主要以传导的方式将热量由高温（烟气侧）传至低温（水侧），由锅水不断地流动循环将热量吸收，目的是为了提高受热面内部工质的热焓。传热过程能否良好地进行，直接关系到锅炉运行的安全性和经济性。当受热面水侧沉结水垢时，会导致受热面金属壁温升高，甚至会过热损坏且浪费燃料；当受热面烟气侧积存灰垢，将导致热阻增加，使传热发生困难，从而致使锅炉热效率下降而浪费燃料。3水被加热或汽化的过程 对于热水锅炉是指锅水从受热面上不断吸收热量，使水温升高至规定的温度范围，并从锅炉出口输出的过程。对于蒸汽锅炉是指锅水从受热面上不断吸收热量后变

2、成饱和水进而转变为汽水混合物，并在锅内使汽水得到分离，以洁净的蒸汽从锅炉出口输出的过程，目的是为了产生规定参数的蒸汽。第二节 锅炉的工作参数 锅炉的主要参数，包括锅炉产生热能的数量和质量两个方面的指标。如蒸汽锅炉的主要参数是生产蒸汽的数量和蒸汽的压力、温度，热水锅炉的主要参数是热水的流量和热水的压力、温度。 一、锅炉出力 蒸汽锅炉的出力是指每小时所产生的蒸汽数量，也称为锅炉的蒸发量，用以表示其产汽的能力。蒸发量又称为容量，用符号D来表示，常用的单位是“t/h”。 新锅炉出厂时，铭牌上标示的蒸发量，指的是这台锅炉的额定蒸发量。所谓额定蒸发量，是指锅炉燃用设计的燃料品种，并在设计参数下运行，即在规

3、定的压力、温度和一定的热效率下，长期连续运行时每小时所产生的蒸发量。 热水锅炉的出力是指锅炉在确保安全的前提下长期连续运行，每小时输出热水的有效供热量，称为锅炉的额定供热量。热水锅炉的额定供热量用热功率表示，符号用Q表示。单位是兆瓦（Mw）。热水锅炉产生0.7兆瓦（60 x 104千卡/时）的热量，大体相当于蒸汽锅炉产生1吨时蒸汽的热量。 二、锅炉压力 压力是指垂直作用在单位面积上的力，用符号p表示，单位是“MPa”。 锅炉的压力是根据所用金属材料在一定温度条件下的强度，受压元件的几何形状以及受压特点等条件，按照国家颁布的有关强度计算标准，对各个受压元件分别进行壁厚计算，然后从中选出一个所能承

4、受的压力最低值，作为这台锅炉的最高允许使用压力。 蒸汽锅炉内为什么会有压力呢?这是因为锅炉内的水吸收热量后，由液体状态变成气体状态，体积膨胀。由于锅筒是密闭容器，蒸汽不能自由膨胀，而被迫压缩在锅筒内，因此对筒壁就产生压力。 热水锅炉压力主要由热水本身的压力造成的。热水锅炉的水是由给水泵送入锅炉的。给水泵的出口压力减去管道阻力就是锅炉的给水压力。大气压力是指空气作用在地球表面上的质量力。由于1m3空气在0时的质量为1.29kg，所以地球上部的大气层对地球表面有一定的压力，这个压力叫大气压力。0时北纬22.5的海平面上（即海拔零米处）大气压力是0.1013MPa，工程上常用工程大气压，它是每kg质

5、量的物质作用在1cm2面积上的力，数值是0.0981MPa（工程上常把二者简化为同一数值，约为0.1MPa）。 另外，随着使用的场合不同，度量压力的单位还有水银柱高度（mmHg）、水柱高度（mH2O）等，其换算关系如下： 0.0981MPa = 0.9678物理大气压 = 735.6mmHg = 10mH2O = 1kgfcm2 表压力是指以大气压力作为测量起点，即压力表指示的压力。表压力不是实际压力，因为当压力表指针为零时，实际上巳受到周围一个大气压力的作用力，所以压力表指的数值，是指超过大气压力的部分。 绝对压力是指以压力为零作为测量起点的，即实际压力。其数值就是表压力加0.1013MPa

6、（大气压力）。 表压力与绝对压力的关系：p绝 = p表 + （0.1013MPa）p表 = p绝 - （0.1013MPa） 负压是指低于大气压力（俗称真空）。通常负压燃烧的锅炉正常燃烧时，打开炉门会感觉到周围空气吸向炉膛，这是炉膛内负压的缘故。一般炉膛出口保持负压23mm水柱。 三、温度 温度是指物体冷热的程度（通常用符号t表示）。测量温度常用的单位是摄氏度，用表示。在锅炉设计计算中，常用绝对温度单位，用K表示。绝对温度的零度为零下273摄氏度（）。如果以T表示绝对温度的值，以t表示摄氏温度的值，其转换公式为：T = t + 273K温度通常用摄氏温度（用符号表示）和华氏温度（用符号F表示）

7、。目前我国常用的是摄氏温度。（）摄氏温度：以水在一个大气压下开始沸腾时的温度（即沸点）为100，水开始结冰时的温度（即冰点）为0，中间分成100格，每格为1摄氏度。（二）华氏温度：以水的沸点为212F，冰点为32F，中间分成180格，每格为1华氏度。 两种温度的换算关系如下：t = （59）（F32） 蒸汽锅炉的额定蒸汽温度是指锅炉输出蒸汽的最高工作温度。一般锅炉铭牌上载明的蒸汽温度是以摄氏温度表示的。对于小型锅炉，使用的蒸汽绝大多数是从锅筒上部的主汽阀直接引出的，其蒸汽温度是指该锅炉工作压力下的饱和蒸汽温度。对于有过热器的锅炉，其蒸汽温度是指过热器后主汽阀出口处的过热蒸汽温度。 热水锅炉的额

8、定热水温度是指锅炉输出热水的最高工作温度。锅炉铭牌上载明的热水温度也是以摄氏温度表示的。第三节 锅炉水循环一、自然循环的原理锅炉在运行中，只有在炉膛及高温烟道内的受热面所接受的热量不断被受热面内的工质吸收，保证受热面得到可靠的冷却，才能达到安全和经济运行的目的。这就要求锅炉中的水或汽水混合物，必须在闭合的回路中持续而有规律地流动，也就是连续不断地进行水循环。低、中压锅炉的水循环，一般都是由于锅炉内各部分吸收的热量不相等，而使工质产生了密度差形成的，这种循环称为自然循环，如图1-1所示。锅炉的锅筒2和下集箱6由左右两根管道连通，其中下降管5位于炉墙外不受热，因而管中是温度较低的水，由于密度大而向

9、下流动；上升管1位于炉膛内，吸收热量，管中的水有一部分汽化成气泡，形成汽水混合物，由于密度减小而向上流动，上升管中的汽水混合物进入锅筒后，蒸汽被分离出来，水继续流入下降管进行再循环。在一台锅炉内，水循环的回路至少是一条，也图1-1 单回路水循环示意图1上升管 2锅筒 3蒸汽出口管4给水管 5下降管 6下集箱可以有几条。自然循环时，水经过一个循环周期是不可能全部变成蒸汽的，通常汽化的只能是其中的很少部分。进入循环回路的水量，称为“循环流量”，它与该回路所产生的蒸汽量的比值，称为“循环倍率”，即： 循环流量 循环倍率 = 回路所产生的蒸汽量 对于工作压力1.25MPa、蒸发量10t/h以下的小型锅

10、炉，循环倍率约在150200之间。水循环好的锅炉，各受压部件受热均匀，热应力小，工质的升温和汽化可以加快，从而缩短点火至正常供汽的时间。二、水循环故障 改善锅炉水循环，是保证锅炉安全、经济运行的关键之一。当锅炉结构不合理或运行不当时，容易出现下列水循环故障： 1汽水分层：当锅炉的水冷壁管水平设置时，管中流动的汽水混合物因蒸汽比水轻，气泡就要上浮集聚，使蒸汽和水在管子内分层流动。由于蒸汽的导热性能差，管子上部容易过热烧坏。因此，水冷壁管经过炉膛顶部（有的称为“天棚管”）时的倾斜角，一般不应小于15。 2汽水停滞：由于结构原因造成锅炉局部受热面管子供水不足，或者在同一个水循环回路的上升管群中，如果

11、各水管之间受热情况相差太大，就会使受热弱的管内水流缓慢，循环动力不足，甚至由于受其它管子对循环水的争夺影响，使管内的汽水停止流动，造成过热爆管事故。因此，对锅炉的结构和运行，应保持供水充足并尽量使每排管子均衡吸热，保证水循环畅通。 3下降管带汽：为了保证锅炉的水循环稳定可靠，下降管中是不允许有蒸汽的。否则，水要向下流，汽要向上浮，两者互相顶撞，既增加了流动阻力，又减少了循环水量，可能造成缺水事故，将管子烧坏。因此，下降管口与锅筒最低水位间的高度不得小于下降管直径的4倍，最好将下降管接在上锅筒的底部，以免由于水进入下降管时产生的抽力，把蒸汽带进管内，或者由于水在下降管人口处的流速加快后压力降低，

12、而自行汽化。 三、强制水循环 有些锅炉中水在受热面管子里的流动，是靠出、入口之间的压力差强制流动的。这种锅炉称为强制循环锅炉。常见的一些热水锅炉，靠循环水泵，将循环水沿固定的流通路线，在锅炉内流动受热升温，就是强制循环锅炉。这种锅炉通常采用“下进上出”水的流向。有些也有上下交替的流程，但都要求在各受热面内有一定流动速度，以防止出现汽化、积垢和腐蚀。蒸汽锅炉中的省煤器也属于强制循环。第二章 工业锅炉的结构第一节 锅炉结构的基本要求 锅炉结构的总要求是要用最少的金属耗量，消耗最少的燃料达到规定参数（压力、温度）的蒸发量，并在运行中符合安全可靠的要求。 要保证锅炉安全经济运行就要对受压部件进行强度校

13、核、对燃料燃烧工况实行控制，并要保证安全附件灵敏准确和自动装置的可靠性。但是，先要消除先天性缺陷，也就是要保证结构合理和保证制造质量。 在结构方面，具体地说，应符合下列要求： 1要保证受压部件有足够的强度和稳定性。锅炉受压部件的强度是指该部件在介质压力（包括附加载荷等）作用下在预定使用寿命内不失效的能力。材料的机械性能包括：抗拉强度、屈服强度、蠕变强度、持久强度、延伸率、断面收缩率、冲击韧性等。其中强度部分就是确定强度的基础。确定强度的目的是要保证安全。强度不够会导致受压部件破裂甚至爆炸，但也要从节省钢材考虑，做到两者兼顾。此外，还要考虑其稳定性。因此，强度计算标准中规定受压元件的最小壁厚。

14、2要保证锅炉结构各部分在运行时能进行自由膨胀。锅炉受压部件是由钢板组成，内部贮存水。钢板系固体，受热后呈线膨胀；水为液体，受热后呈体膨胀。如果锅炉受压部件两端固定，受热后膨胀受阻产生热应力，使部件发生弯曲变形，甚至损坏，特别是在锅炉起动升温过程中容易发生事故。为此除操作时要限制升温或冷却速度外，在锅筒（锅壳）、集箱、水冷壁、钢架、炉墙等设计时要充分考虑热膨胀。 3要有良好的水循环来保证受热面得到可靠的冷却。锅炉水循环是指锅炉中的水在循环回路中流动。目的是保持受热面得到充分冷却。如果水循环不好，会引起元件超温使强度减弱而导致损坏。在低、中压锅炉中，一般以自然循环为主，自然循环的锅炉是以水汽比重差

15、（压力差）促使水流动而循环的。锅炉水循环对锅壳锅炉来说，一般是安全的，对于水管锅炉应该引起足够的重视。 4要根据锅炉参数（压力、温度）和燃料的适应性来选用锅炉结构。根据锅炉结构和适用的燃料合理布置燃烧设备和受热面积，以保证燃烧工况稳定，适应负荷变化。 5要合理配置鼓风机、引风机，使燃料和风量随着燃烧工况的变化保持相应的比例。 6受压部件开孔和焊缝的布置应尽量避免或减少应力集中。如：胀接管孔不要开在焊缝上，焊接管孔尽量避免开在焊缝上，必要时只允许开个别孔。 7锅炉钢架在承受载荷时，应有足够的强度、刚度和抗腐蚀性。 8锅炉结构要便于安装，便于操作、检修和清洗内部。平台扶梯和门孔（人孔、手孔、清洗孔

16、、检查孔、防爆门等）的布置要便于人员通过和保证安全。 9要考虑安全附件和自控装置的可靠性。安全附件和自控装置是锅炉中不可缺少的组成部分。其作用是指示运行参数，帮助人们防止在运行中发生异常情况或发生异常情况时及时提出警告，及时调整燃烧工况，使工作参数恢复到正常状态，以防止事故的发生。但也必须指出：不能完全依赖安全附件和自动控制装置，要有人监管。 10要保持炉墙结构有良好的耐热性和密封性，减少漏风，减少热损失，保持燃烧稳定。此外，还有环保等方面的要求。消烟除尘；对于水管锅炉水质要求严格；对于空气预热器在燃油锅炉设计方面要考虑防止二次燃烧等。第二节 锅炉结构中的主要受压部件组成锅炉本体的主要受压部件

17、指承受内部或外部介质压力作用的零件、部件。一般有：锅筒、集箱、防焦箱、对流管束、水冷壁、防渣管以及烟管和炉胆。 1锅筒（也称“汽包”）和锅壳 锅筒是水管锅炉用以进行蒸汽净化、组成水循环回路和蓄水的筒形压力容器，由筒体和封头组成。主要作用是汇集、贮存、净化蒸汽和补充给水。 工业锅炉的锅筒一般是由1240毫米厚的锅炉钢板或低合金钢板（20g或16Mng）制成的圆筒形容器。在一台锅炉上，通常有一个或两个锅筒。由于其位置和作用的不同，一般又将上锅筒称为“汽包”或“汽鼓”；下锅筒称为“水鼓”或“泥鼓”。 上锅筒的内部一般装有均匀分配给水用的配水槽、改善蒸汽品质用的汽水分离器和连续排污装置。上锅筒的外部装

18、有主汽阀、副汽阀、安全阀、排空阀、压力表和水位表连接管。为了安装和检修方便，在锅筒的一端或顶部还开有人孔。 下锅筒的一端封头上也要开人孔，底部还装有定期排污装置。上下锅筒之间用许多上升管和下降管连接，整个部件呈弹性结构。 2集箱（又称联箱）用以汇集或分配多根管子中工质（水、汽水混合物、蒸汽）的筒形压力容器，由筒体、端盖组成。其作用是汇集、分配锅水，保证对受热面可靠供水。 3防焦箱 装设在炉排两侧炉墙内壁的水冷集箱，它除有集箱的功能外，还有防止炉墙粘附熔渣，起到保护炉墙和炉排的作用。4对流管束 在对流烟道内布置的对流蒸发受热面的管群，起吸收热量的作用。对流管束又称为“对流排管”，置于上下锅筒之间

19、，一般用直径3851毫米的锅炉钢管组成。它的作用是吸收高温烟气的热量，是中、小型水管锅炉的主要受热面。为了充分地吸收热量，通常在对流管束中间，用隔墙组成几个烟道，引导烟气往返冲刷管束。通常被烟气先冲刷的管束，由于传热较多，管内汽水混合物重度小，成为上升管。被烟气后冲刷的管束，由于传热较少，管内汽水混合物重度大，成为下降管。 烟气冲刷管束一般有如图2-1所示的几种形式。当横向冲刷时，烟气流动方向与管束垂直，传热效果优于纵向冲刷形式，同属横向冲刷时，管子错排（叉排）的传热效果优于顺排形式。横向冲刷 纵向冲刷 错排（叉排） 顺排 （a） （b） （c） （d） 图2-1 烟气冲刷管束形式 5水冷壁

20、沿炉膛内壁布置的管子吸收辐射热的受热面，起吸收炉膛高温热、降低炉膛温度、保护炉墙、防止燃烧层结焦的作用。一般水冷壁的上部与上锅筒直接连接，或者先经过上集箱再与上锅筒连接。同样，水冷壁的下部也与下锅筒或下集箱连接，上锅筒内的锅水，经过对流管流入下锅筒及下集箱，然后经过水冷壁被吸收热量，逐渐形成汽水混合物，再回到上锅筒，组成了一个闭合的自然循环系统。 在水冷壁下集箱的底部，设有排污管，用来定期排除沉积在集箱底部的泥渣和水垢。集箱一端的封头上开设手孔，便于内部清理。 6防渣管 水管锅炉布置在炉膛出口具有较大管节距的对流蒸发受热面，起防止炉膛出口温度过高而引起结渣的作用。7烟管（又称火管） 烟气在管内

21、流动冲刷的蒸发受热面，起吸收热量的作用。 8炉胆 承受外压的筒形炉膛，作为内燃式锅壳锅炉的燃烧空间和辐射受热面起燃烧和吸收热量的作用。9下降管 下降管的作用是把锅水送到下集箱，使受热面管子有足够的循环水量，保证运行，下降管应绝热。第三节 锅炉的发展过程 蒸汽锅炉被人们开始使用至今，已有二百多年的历史。在结构上从最简单的圆球型锅炉开始，随着社会生产力的不断发展，经过多次的改造、革新、演变成现在使用中的各种型式。现除电站锅炉外，将工业锅炉的一般分类简介如下： 从工业锅炉分类图中可知，工业锅炉的结构演变大体沿着两个方向发展，基本形成了锅壳锅炉与水管锅炉两大类。锅壳锅炉指蒸发受热面布置在锅壳内的锅炉。

22、一般包括立式锅壳锅炉、卧式锅壳锅炉和固定式机车锅炉。水管锅炉指烟气在受热面管子外部流动，水或汽水混合物在管子内部流动的锅炉。一般包括横锅筒锅炉和纵锅筒锅炉。近年来，也发展了一些水火管组合式锅炉。如快装锅炉、组装锅炉等。快装锅炉指根据运输条件所允许的范围，在锅炉制造厂完成总装整台发运出厂的锅炉。组装锅炉指在锅炉制造厂内将整台锅炉分成二个或几个装配齐全的大件，运到安装工地后可以将它们方便地组合而成的锅炉。 第四节 锅炉的结构 一、火管锅炉结构 在火管锅炉中，烟气在火筒（俗称炉胆）和烟管中流动，以辐射和对流方式将热量传递给工质，使之受热形成蒸汽。容纳水和蒸汽并兼作锅炉外壳的筒形受压容器称为锅壳。锅炉

23、受热面火筒和烟管即布置在锅壳之中。燃烧装置布置在火筒之中，并以火筒为炉膛的燃烧方式称为内燃；反之，燃烧装置布置在锅壳之外者则称为外燃。 火管锅炉按照其布置方式可分为卧式和立式两种。前者的锅壳纵向中心线平行于地面，后者的锅壳纵向中心线则垂直于地面。卧式火管锅炉又可分为单火筒（炉胆）锅炉（也称康尼许锅炉）、双火筒（炉胆）锅炉（亦称兰开夏锅炉）、烟管锅炉（外燃锅炉）和烟火锅炉（内燃锅炉）。立式火管锅炉可分为立式横烟管锅炉和立式竖烟管锅炉两种。过去曾广泛使用的考克兰锅炉就属于前者。由于这种纯火管立式锅炉结构复杂、受热面布置受限制、热效率过低，故我国已不再制造。一种取消此种锅炉中的烟管、增设水管而形成的

24、立式水火管组合锅炉在中国得到了广泛的采用，并获得很大的发展。现在这种立式水火管组合锅炉已有多种型式。包括立式大横水管锅炉、立式小横水管锅炉、立式直水管锅炉和立式弯水管锅炉。 二、水管锅炉结构水管锅炉的显著特点是汽水在管内流动，烟气在管外冲刷流动。与火管锅炉相比，它在结构上没有大直径的锅壳，并以富有弹性的弯水管取代刚性较大的直烟管，这不仅可节约金属，而且更为增大容量和提高蒸汽参数创造了条件。采用外燃方式可不受锅壳的限制，燃烧的规模和燃料的适应范围可以扩大。从传热学的观点来看，可以采用高效的传热方式，适当增大辐射受热面，组织烟气对水管受热面的横向冲刷，必要时还可将管子交错排列。同时，水管受热面布置

25、简便、清垢除灰容易，可以在最合适的烟温区间布置蒸汽过热器，以及在尾部安置省煤器及空气预热器。当然这种锅炉对水质要求高，但这对大容量、高参数锅炉和现代水处理技术来说，不是什么麻烦。总之，对于大容量、高参数锅炉来说，水管锅炉具有极大的优越性、而且往往是唯一的选择，而对于小容量低压锅炉来说，水火管锅炉乃至火管锅炉则保持很大的优势。 水管锅炉按管子的布置方位可以分为横水管锅炉和竖水管锅炉，按照管子的形状又可分为直水管锅炉和弯水管锅炉。横水管锅炉中水管呈水平或微倾斜布置对水循环很不利，而直水管锅炉中水管挺直，刚性大而缺乏弹性，对缓解热效应力和制造应力不利。但直水管用于横水管锅炉中时，各直水管用整集箱或波

26、形分集箱相连，集箱上各相连管端的对壁的相当位置上开有手孔，可用以清洗管内水垢。不过，因为整集箱尺寸大，形状不利于承压，因而承压能力差，波形分集箱和手孔的制造比较麻烦、维修工作量大、金属耗量也大，故现已为具有少量锅筒的竖弯水管所代替。竖弯水管锅炉按照锅筒的数量可分为单锅筒和双锅筒；按照锅筒的布置方向可分为纵置式和横置式两种。三、UG-353.82-M型锅炉 UG353.82-M型锅炉是由无锡锅炉厂设计制造的（见图2-2），设计参数为p = 3.82MPa（39千克力厘米2），D = 35吨/时，t = 450，配3000千瓦汽轮发电机组的链条炉，固态排渣。 该锅炉采用形布置，单锅筒，自然循环，装

27、有加煤斗及顺转的鳞片式不漏煤炉排的燃烧设备。炉膛内四周布满水冷壁管，炉膛出口处布置有拉稀的凝渣管。水平烟道内垂直布置对流式过热器，按蒸汽流通方向分为高温段和低温段二级。采用螺旋管式面式减温器来调节蒸汽温度，减温器位于高温和低温段过热器中间。锅炉尾部竖井中单级布置有钢管式省煤器和管式空气预热器。锅炉的出渣设备采用马丁式出渣机。 锅筒材料为20g ，其内径为1500毫米，壁厚为46毫米，筒身长度6.7米，全部采用焊接管接头与水冷壁管、下降管联接。为了便于制造和检修，锅筒两端封头均有人孔门320425毫米。图2-2 UG-35/3.82-M型锅炉第五节 辅助受热面锅炉的辅助受热面一般有蒸汽过热器、省

28、煤器和空气预热器三种。一、过热器一般锅炉产生的蒸汽是饱和蒸汽，而饱和蒸汽在有些生产部门中尚不能满足要求，需送入专门的设备中进行加热，提高温度，以得到过热蒸汽，这种设备就叫过热器。（一）过热器的构造过热器是由直径较小的无缝钢管和集箱组成，见图2-3。常用的管子外径有32、38毫米两种，壁厚一般为2.54毫米。管子弯曲成蛇形或盘香形，因而又称为蛇形管或盘香管。管子两端分别与过热器进、出口集箱连接。（二）过热器分类 l按放置形式分为立式和卧式。立式过热器 易吹灰，吊装简单，但不易放存水，见图2-4。卧式过热器 容易放存水，吊装复杂，但不易吹灰，见图2-5。图2-3 蒸汽过热器 图2-4 立式过热器2按烟气和蒸汽的相对流向可分为顺向式（烟气和蒸汽流向相同）、逆向式（烟气和蒸汽流向相反）和混向式（烟气和蒸