锅炉燃烧的炉型及选择

一、锅炉的炉型

 

自18世纪末圆筒形锅炉出现以来,随着生产与生活的各种需要、科学技术的发展,锅炉产品已经向多系列化发展。锅炉的形式和结构基本上是沿着火管锅炉和水管锅炉两个方向发展的。

 

在圆筒形锅炉的基础上,河南燃烧器为了在锅筒内部增加受热面积,起初先在锅筒内增加一个火筒,在火筒内燃烧燃料(即单火筒锅炉);然后火筒增加为两个(即双火筒锅炉);再发展到数量较多、直径较小的烟管组成的锅炉或烟、火筒组合锅炉;后来,锅炉的燃烧室由锅筒内移到了低氮燃烧器锅筒外部。这些锅炉的烟气在管中流过,所以统称为火管锅炉。由于结构上的限制,火管锅炉锅筒直径大,不宜提高汽压,蒸发量也受到了限制,并且耗钢量大;由于烟气纵向冲刷受热面,传热效果差,热效率低;但因为其结构简单,水质要求低等,所以仍被小容量锅炉所采用。

 

随着工业与生活用汽的参数多样性要求和容量的增大,锅炉开始向着增加锅筒外部受热面积的方向发展,即向水管锅炉的方向发展。水管锅炉在结构上没有特大直径的锅筒,富有弹性的弯水管代替了直的烟管,金属耗量大大减低;在布置上使烟气在管外横向流动,增强了传热效果,使锅炉的蒸发量和效率明显提高;此外,水管构成的受热面布置简便,水循环合理;锅炉对燃料的适应性较强。

 

火管锅炉

 

火管锅炉有一个尺寸较大的锅壳,也称为锅壳锅炉。生物质炉燃烧机锅壳立放的称为立式,横放的称为卧式。博纳热能燃烧装置设在锅壳内的称为内燃;设在锅壳外部,仅有烟气流经锅壳内部的称为外燃。锅炉的受热面可以布置在锅壳内,也可以在锅壳内外都布置受热面。受热面又分为火管式与水管式两种。

 

1.立式火管锅炉

 

其纵向中心线垂直于地面放置,因其结构简单、占地面积小、安装和移动方便、操作也方便,在一些临时工地、要求蒸汽压力较低的小型建筑的生活和采暖场合还有所应用。但是,由于内燃式炉膛的容积小、热效率低和金属耗量大,已逐渐被淘汰。为立式弯水管锅炉,其主要受压元件为锅壳、炉胆、弯水管等。燃料在炉排上燃烧后,加热了作为辐射受热面的炉胆和炉胆管区的弯水管。烟气由炉胆后上方的喉口进入外管区,分左右两路在锅壳外壁各绕半圈,横向冲刷锅壳外烟箱中的弯水管,然后在锅炉前面烟箱汇合,经烟囱排入大气,排烟温度约为250℃,锅炉效率约为60%。为立式直水管锅炉,燃烧室在炉胆内部,煤在蜂窝状的炉排上燃烧,生成的烟气从炉胆侧上方的喉管进入上、下管板间的直水管管束空间。烟气绕管束中间的下降管回旋一周,横向冲刷直水管后进入烟箱,由烟囱排入大气。这种锅炉的热效率可达70%,其蒸发量为0.5~1t/h,蒸汽压力为0.7MPa。

 

2.卧式火管锅炉

 

(1)外燃火管锅炉:这种锅炉没有火管,燃在锅筒外进行。锅筒底部受高温辐射,在水质差时,易使锅筒底部积水垢而过热变形,且燃烧热效率较低,目前已很少生产。

 

(2)内燃火管锅炉:这种锅炉的围护结构简单,锅炉整体尺寸较小,适合于整体组装出厂。由于采用了螺纹式烟管,使得锅体传热性能接近水管锅炉水平。生物质锅炉燃烧机并且这种低氮NOx燃烧器锅壳结构,使得锅炉在微正压燃烧时的密封问题容易解决。目前,中、小型燃油、燃气锅炉多数采用卧式内燃火管锅炉形式。根据燃烧室后部烟气折返空间的结构空间形式,卧式内燃火管锅炉又分为干背式和湿背式两种。为干背式内燃火管锅炉示意图。燃烧后的烟气折返空间是由耐火材料围成的,打开锅炉后端盖,即可检査和维修火管和所有烟管。由于管板受到高温烟气直接冲刷,内外温差大,所以这部分耐火材料易损坏,要定期给予更换。点为湿背式内燃火管锅炉示意图。由水套围成的高温烟气折返空间,即回烟室也能砖热,使锅炉传热效率提高而散热损失减小。而且这种结构使烟气密封性好,适合微正压燃。缺点是水套回烟室结构较复杂,与其相连的燃烧室和烟管检修较困难。

燃烧器厂家WNS型卧式内燃火管锅炉可燃轻柴油、60号重油和天然气，它由锅筒、底盘、前烟箱、后烟箱、外壳与保温、燃烧设备、汽水管路、辅机及自动控制系统等组成。生物质锅炉燃烧机锅炉采用“湿背”结构，烟气按三回程布置。燃料在炉胆内正压燃烧，高温烟气经过后烟箱转弯，进入第二回程的对流烟管至前烟箱，再折回第三回程对流烟管，最后经烟箱烟囱排出。这种锅炉结构紧凑、体积小、重量轻、产汽快、运行可靠。锅炉容量为0.5-20t/h，蒸汽压力在0.7-2.5MPa。

德国三回程燃油或燃气锅炉，烟气通过火焰管水平向后方流动，然后在它离开锅炉烟管连接处转折两次。如果在烟囱中形成附加涡流，需要正压燃烧。因此，供热锅炉的热功率显著提高。这种结构形式特别适于较大功率的锅炉，它有普通抽力式和正压式燃烧两种。其NOx的排放浓度，燃气锅炉<80mg/kWh，燃油锅炉<120mgkMh。