
火管鍋爐,也稱為鍋殼式鍋爐。其基本特點是在大圓筒(鍋殼)之內裝設小圓筒、管子或其他形狀的殼體,并把大圓筒與小圓筒、管子等之間隔絕,形成夾套,夾套之中容水,而小圓筒、管子等充作燃燒室和煙道容納火陷或煙氣。
由于燃燒系統和汽水系統被限制在一個鍋殼內,因而這種鍋爐的蒸發量、蒸汽參數都受限制,燃燒效果和傳熱效果差,鍋爐效率很低。從安全角度看,燃燒系統布置在鍋殼內,使鍋殼及內部構件直接受熱,工作條件變差;鍋殼的承載能力被各種開孔嚴重減弱,形狀和結構趨于復雜。加上這類鍋爐水容量較大,儲熱較多,一旦破壞釋放能量大,因而,這類鍋爐安全性能較差,事故的破壞性較大。
但鍋殼式鍋爐對負荷變動的適應能力較好,對水質的要求較低,維護檢修較方便,煙風阻力較小,一船采用自然通風。因而在一些小型工業部門、交通運輸及生活采暖部門中,目前還廣泛使用這種鍋爐。
立式橫水管鍋爐是結構簡單的一種鍋爐,立式多橫火管鍋爐是歷史較長、有代表性的一種鍋爐。我國目前已不再生產這兩種鍋爐,但目前生產的立式鍋殼鍋爐基本上是由它們演變而來的。因此,我們以它們為例,說明立式鍋殼鍋爐的結構。
立式橫水管鍋爐由鍋殼、爐膽、橫水管和沖天管等主要部件組成。
鍋殼是一個帶有凸形封頭或平封頭的圓筒體。鍋殼上開有人孔、手孔、進水孔、出汽孔及附件儀表連接孔等必要的門孔,封頭中央的開孔連接沖天管,鍋殼下部則開孔連接爐門圈,是一個被開孔減弱的容納汽水承受內壓殼體。
爐膽是一個錐形殼體,頂部為凸形或平形爐膽頂,爐膽頂中央連接沖天管,爐膽下部也開孔與爐門圈相連,爐門圈是燃料的進口,是一段承受外壓的圓筒殼,爐膽則是承受外壓的燃燒室,爐排即布置在爐膽下部。
橫水管系無縫鋼管,交叉橫置在爐膽上部,其作用是增加受熱面,促進水循環流動和增加爐膽承載能力。橫水管有1~4根,因容量而異。直徑不越過250毫米。鍋殼對應橫水管的部位,開有手孔供清理泥渣之用。沖天管自爐膽頂穿過鍋殼頂,上伸與煙囪連接,是煙氣的流出通道,其在鍋殼內部分也是承外壓圓筒。沖天管下部周圍受水冷卻,上部在鍋殼內部分則周圍接觸蒸汽,冷卻情況不佳,為了避免煙氣加熱變形和腐蝕,沖天管內部襯有鑄鐵套管,下伸至水面之內。
下腳圈的結構主要有U形和S形兩種,本爐采用U形下腳圈,分別與爐膽及鍋殼焊接在一起。在鍋殼下部靠近下腳圈處,開有手孔,一般為三個至四個,沿圓周均布,供清除下腳泥渣之用。
不難看出,這種鍋爐煙氣流程很短,燃燒產物在爐內停留時間很短,來不及充分燃燒和傳熱,排煙溫度高,熱效率低。
立式多橫火管鍋爐即所謂考克蘭鍋爐,主要由鍋殼、管板、火管、爐膽等部件組成。
鍋殼是一個不規則的圓筒體,中段兩側沿軸向各被平截去一部分筒殼,連接以平板形成所謂管板,鍋殼上部連接有半球形封頭。鍋殼上開設有各種必要的門孔。
爐膽是半球形殼體,爐膽上連接有爐門圈和喉管,是兩段承受外壓的圓筒,分別為燃料進口和煙氣流出通道。爐膽下部布置有爐排。整個爐膽也是一個承受外壓的燃燒室。
管板上布滿開孔,火管脹接也或焊接在兩塊管板之間。火管是承受外壓的無縫鋼管,煙氣由其內部流通。下腳圈為U形。
值得注意的是,管板上部與鍋殼相連處,有兩塊月形平板,為了增強該平板對內壓的承載能力,在平板與圓筒體之間焊以三角的拉撐板。
這種鍋爐的煙氣流程較長:煙氣由爐膽經喉管進入后煙箱,通過火管到前煙箱,再由煙囪排出。傳熱效果較好,在立式鍋爐中熱效率較高。同時它的水容量較大,易于操作。但這種鍋爐結構形狀復雜,加工困難,比較笨重,管間水垢不易清除,脹管容易泄漏,因而也是淘汰產品。