鍋爐的發展

簡介

　　鍋爐的發展分鍋和爐兩個方面。 　　18世紀上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機，包括瓦特的初期蒸汽機在內，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。18世紀后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應，zui早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。 　　隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪并對鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，后來加到兩個火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐.

發展歷史

　　1830年左右，在掌握了鋼管的生產和脹管技術之后出現了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構成鍋爐的主要受熱面，火(煙氣)在管內流過。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。 　　19世紀中葉，出現了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管，直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。二十世紀初期，汽輪機開始發展，它要求配以容量和蒸汽參數較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著制造工藝和水處理技術的發展，出現了彎水管式鍋爐。開始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應用，以及鍋筒內部汽、水分離元件的改進，鍋筒數目逐漸減少，既節約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。 　　輔助循環鍋爐又稱強制循環鍋爐，它是在自然循環鍋爐的基礎上發展起來的。在下降管系統內加裝循環泵，以加強蒸發受熱面的水循環。直流鍋爐中沒有鍋筒，給水由給水泵送入省煤器，經水冷壁和過熱器等蒸發受熱面，變成過熱蒸汽送往汽輪機，各部分流動阻力全由給水泵來克服。第二次世界大戰以后，這兩種型式的鍋爐得到較快發展，因為當時發電機組要求高溫高壓和大容量。發展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒，可以采用小直徑管子作受熱面，可以比較自由地布置受熱面。隨著自動控制和水處理技術的進步，它們漸趨成熟。在超臨界壓力時，直流鍋爐是*可以采用的一種鍋爐，70年代zui大的單臺容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發電機組。后來又發展了由輔助循環鍋爐和直流鍋爐復合而成的復合循環鍋爐。在鍋爐的發展過程中，燃料種類對爐膛和燃燒設備有很大的影響。因此，不但要求發展各種爐型來適應不同燃料的燃燒特點，而且還要提高燃燒效率以節約能源。此外，爐膛和燃燒設備的技術改進還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物(硫氧化物和氮氧化物) 。

      早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現后開始采用機械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應用。爐排下送風從不分段的“統倉風”發展成分段送風。早期爐膛低矮，燃燒效率低。后來人們認識到爐膛容積和結構在燃燒中的作用，將爐膛造高，并采用爐拱和二次風，從而提高了燃燒效率。發電機組功率超過6兆瓦時，以上這些層燃爐的爐排尺寸太大，結構復雜，不易布置，所以20年代開始使用室燃爐，室燃爐燃燒煤粉和油。煤由磨煤機磨成煤粉后用燃燒器噴入爐膛燃燒，發電機組的容量遂不再受燃燒設備的限制。自第二次世界大戰初起，電站鍋爐幾乎全部采用室燃爐。早年制造的煤粉爐采用了Ｕ形火焰。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下降，再轉彎上升。后來又出現了前墻布置的旋流式燃燒器，火焰在爐膛中形成Ｌ形火炬。隨著鍋爐容量增大，旋流式燃燒器的數目也開始增加，可以布置在兩側墻，也可以布置在前后墻。1930年左右出現了布置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。第二次世界大戰后，石油價廉，許多國家開始廣泛采用燃油鍋爐。燃油鍋爐的自動化程度容易提高。70年代石油提價后，許多國家又重新轉向利用煤炭資源。這時電站鍋爐的容量也越來越大，要求燃燒設備不僅能燃燒*，著火穩定，運行可靠，低負荷性能好，還必須減少排煙中的污染物質。