水管锅炉在锅筒外部设水管受热面,高温烟气在管外流动放热,水在管内吸热。由于管内横断面比管外小,因此汽水流速大大增加,受热面上产生的蒸汽立即被冲走,这就提高了锅水吸热率。与锅壳式锅炉相比水管锅炉锅筒直径小,工作压力高,锅水容量小,一旦发生事故,灾害较轻,锅炉水循环好,蒸发效率高,适应负荷变化的性能较好,热效率较高。因此,压力较高,蒸发量较大的锅炉都为水管锅炉。所谓水管锅炉(a water tube boiler ),就是水、汽或汽水混合物在管内流动,而火焰或烟气在管外燃烧和流动的锅炉。
水管锅炉结构
整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。
锅炉本体
锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分,称为锅炉本体。 锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。
炉膛
炉膛又称燃烧室,是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上,进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉,又称火床炉;将液体、气体或磨成粉状的固体燃料,喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉,又称火室炉;空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧,并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉,又称流化床炉;利用空气流使煤粒高速旋转,并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。 炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气,所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管,它既保护炉墙不致烧坏,又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。 炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。
锅筒
锅筒是自然循环和多次强制循环锅炉中,接受省煤器来的给水、联接循环回路,并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒简体由优质厚钢板制成,是锅炉中最重的部件之一。
锅筒的主要功能是储水,进行汽水分离,在运行中排除锅水中的盐水和泥渣,避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器和汽轮机中。 锅筒内部装置包括汽水分离和蒸汽清洗装置、给水分配管、排污和加药设备等。其中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与水分离开来,并尽量减少蒸汽中携带的细小水滴。中、低压锅炉常用挡板和缝隙挡板作为粗分离元件;中压以上的锅炉除广泛采用多种型式的旋风分离器进行粗分离外,还用百叶窗、钢丝网或均汽板等进行进一步分离。锅筒上还装有水位表、安全阀等监测和保护设施。
锅炉辅助设备
一.给水设备 如:注水器,离心泵等
二.通风设备 如:鼓风机,引风机,烟囱
三.运煤设备 如:人工上煤,电动葫芦
四.出灰设备 如:人工出灰,刮板除渣机
五.除尘设备 如:旋风除尘器,多管除尘器。
水管锅炉优缺点
早期水管锅炉的受热面管子,为了便于清除水垢,大多是直管形式。随着炉外和炉内水处理技术的进步,可以保证锅炉长期运行而管内结垢很少,因而出现了弯水管锅炉。弯水管锅炉的受热面管子,可以根据需要制成比较复杂的形状,因而锅炉的各种性能大大提高。 水管锅炉的受热面由很多小管子组成,热膨胀补偿性能良好,可以根据需要任意布置。锅炉压力和容量的提高不受锅筒限制。汽水流动可以 自然循环,也可以是强制循环或水汽依次通过各受热面,不但各受热面能得到良好冷却,而且还使单位受热面吸热量增多。受热面全部在锅筒外部,水管锅炉的锅筒相对来讲很小,采用直流锅炉,锅筒可以取消,所以水管锅炉的金属使用率较低。水管锅炉采用过热器、省煤器和空气预热器后,排烟温度可以降低到100~150℃,锅炉效率可达90%以上。 水管锅炉的缺点是结构比较复杂,体积较大,不适宜用于移动设备上。锅炉的相对水容量小,对自动化控制和操作水平要求较高。根据水管锅炉的上述特点,水管锅炉适用于大、中型工厂和发电厂。
水管锅炉和火管锅炉的主要区别有哪些
水管与火管是以管子里面介质的不同来定义的,水管就是管子里面走水,通过外部烟气对流/辐射换热加热管子中的水,火管就是管子里面走烟气,让烟气加热管外介质来实现换热,火管锅炉结构简单,水及蒸汽容积大,对负荷变动适应性好,对水质的要求比水管锅炉低,多用于小型企业的生产工艺和生活采暖上。水管锅炉的受热面布置方便,传热性能好,在结构上可用于大容量和高参数的工况。但对水质和运行水平要求较高。
(1) 水管锅炉压力适应范围较广,可突破压力限制,可满足2.5MPa以上的供汽要求。火管锅炉受材料壁厚与压力的限制,用于2.5MPa压力以下。
(2) 火管锅炉为锅壳式锅炉,受目前各锅炉厂家设备、工装的限制,制造太大的火管锅炉难度较大,通常在35t/h以下。水管结构锅炉可实现锅炉大型化,35t/h以上的锅炉通常采用水管结构。
(3) 火管锅炉具有结构紧凑的特点,在同等出力下,外形与设备重量均低于火管锅炉。水管锅炉因体积较大,有更多的空间用于布置过热器,因此水管锅炉占用锅炉房相对较大。