锅炉的房子

水管锅炉

水管锅炉与壳式锅炉的不同之处在于，水是在管内循环的，热源围绕在管的周围。回到环向应力方程(方程3.2.1)，很容易看到，由于管径明显更小，对于相同的应力，可以容忍更高的压力。

水管锅炉用于所需的电站应用：

• 高蒸汽输出（高达500千克/秒）。
• 高压蒸汽（高达160巴）。
• 过热蒸汽（高达550°C）。

然而，水管锅炉也以尺寸制造，以与壳锅炉竞争。

小型水管锅炉可以制造并组装成单个单元，就像包装的壳锅炉一样，而大型单元通常在部件上制造。

许多水管锅炉是根据自然水循环原理(也称为“热虹吸”)运行的。这是一个值得覆盖的主题之前，看看不同类型的水管锅炉是可用的。图3.3.2有助于解释这一原则:

• 冷却器给水被引入挡板后面的蒸汽鼓，因为冷水的密度更大，因此在“泥浆”滚筒上的“降低者”中下降，将加热的水置于前管中。
• 继续加热在前管中产生蒸汽泡沫，自然地与蒸汽鼓中的热水分离，并被取出。

然而，当水管锅炉内压力增大时，水与饱和蒸汽的密度差减小，循环发生减少。为了在较高的设计压力下保持相同的蒸汽输出水平，必须增加下汽包与汽包之间的距离，或采用某种强制循环手段。

水管锅炉部分

热源的能量可以以辐射、对流和传导的方式提取。

炉或辐射部分

这是容纳来自燃烧器的火焰的开放区域。如果允许火焰与锅炉管接触，会发生严重侵蚀，最后会发生管衰竭。

炉子部分的墙壁衬有称为膜板的翅片管，其设计用于吸收来自火焰的辐射热量。

对流部分

该部件旨在通过传导和对流吸收来自热气体的热量。

为了从热气体中获得最大的能量，大型锅炉可能有几个管组(也称为垂管)串联。

水管锅炉指定

水管锅炉通常根据某些特点进行分类，见表3.3.1。

替代水管锅炉布局

以下布局与其他水管锅炉相同的原则，可提供5 000千克/小时至180 000千克/小时的容量。

纵向鼓锅炉

纵向汽包锅炉是采用热虹吸原理的原始水管锅炉(见图3.3.5)。

将冷却器给水进入滚筒中，该滚筒纵向放置在热源上方。较冷的水落在后循环集管中成几个倾斜的加热管。随着水温通过倾斜管通过倾斜管的增加，它沸腾并且其密度降低，因此循环热水并将倾斜管蒸煮到送回滚筒的前循环集管中。在滚筒中，可以从水中分离蒸汽气泡和蒸汽。

纵向滚筒锅炉的典型容量范围为2 250千克/小时至36 000 kg / h。

交叉鼓锅炉

十字汽包锅炉是纵向汽包锅炉的一种变体，在图3.3.6中，汽包与热源交叉放置。横向滚筒的工作原理与纵向滚筒相同，只是横向滚筒的温度更均匀。然而，在高蒸汽负荷下，由于循环故障，它有损坏的风险;如果上面的管道变得干燥，它们可能会过热，最终失效。

十字鼓锅炉还具有所添加的优点，该优点是由于其交叉方式位置而能够使用较大数量的倾斜管。

交叉鼓锅炉的典型容量范围为700千克/小时至240 000千克/小时。

弯管或斯特林锅炉

水管锅炉的进一步发展是弯曲管或斯特林锅炉，显示为动入3.3.7。这再次运行在水的温度和密度的原理上，但在以下配置中使用四个滚筒。

冷却器进给水进入左上滚筒，由于更大的密度，朝向下或水桶落下。加热水桶内的水，以及连接到另一个上滚筒的连接管，并将蒸汽气泡产生进入上鼓，然后脱掉蒸汽。

弯管或斯特林锅炉允许一个大的表面传热面积，以及促进自然水循环。

水管锅炉优点:

• 它们具有小的含水量，因此迅速响应加载变化和热输入。
• 小直径管和蒸汽滚筒意味着可以容忍更高的蒸汽压力，并且可以在发电站中使用高达160巴。
• 这种设计可以包括在任何墙壁上的许多燃烧器，提供水平或垂直燃烧选择，以及锅炉各个部分的温度控制设施。如果锅炉有一个完整的过热器，并且需要控制过热蒸汽的温度，这一点就尤为重要。

水管锅炉的缺点:

• 它们不如壳牌锅炉用包装形式制作，这意味着现场需要更多的工作。
• 多个燃烧器的选择可能会提供灵活性，但电站使用30个或更多的燃烧器意味着复杂的控制系统是必要的。

综合发热（CHP）植物

上述水管锅炉通常具有大容量。然而，小，专用，较小的废热锅炉与陆地的燃气轮机厂相结合使用，需求越来越大。

几种类型的蒸汽发电陆上燃气轮机厂使用:

• 综合发热和力量

这些系统将燃气轮机(约500°C)排出的热废气通过锅炉，在锅炉中产生饱和蒸汽，并用于工厂公用事业。

这些系统的典型应用是在电力和蒸汽的需求是同步的和比例可以与热电联产系统相匹配的工厂或现场。
效率可以达到90％。

• 联合循环电厂

这是热电联产系统的扩展，饱和蒸汽通过过热器产生过热蒸汽。由于燃气轮机排气温度相对较低，过热器可以单独燃烧。产生的过热蒸汽被导向蒸汽涡轮机，驱动额外的交流发电机，并产生电力。

这些植物的调节比差，因为需要涡轮机以与电频率同步的速度旋转。这意味着在满载时才能运行这些植物，为植物提供蒸汽的基础负荷。

由于燃气涡轮机排气的温度相对较低，与传统锅炉中的燃烧器火焰相比，给定热负荷需要更大的锅​​炉传热面积。此外，无需为燃烧器提供住宿。由于这些原因，水管锅炉倾向于提供更好更紧凑的溶液。因为效率是CHP决策者的主要因素，所以这些锅炉的设计可能融合了经济学机（给水加热器）。

如果工厂是“组合循环”，则设计还可以包括过热器。然而，相对较低的温度可能意味着需要额外的燃烧器来使蒸汽达到蒸汽涡轮机所需的规格。