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锅炉发展史之“锅”

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锅炉发展史之“锅”

发布日期:2019-04-11 作者: 点击:

        18世纪上半叶,英国煤矿使用的蒸汽机,包括J.瓦特的初期蒸汽机在内,所用的蒸汽压力等于大气压力。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪,常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。与此相适应,最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳,后来改用卧式锅壳,在锅壳下方砖砌炉体中烧火。随着锅炉越做越大,为了增加受热面积,在锅壳中加装火筒,在火筒前端烧火,烟气从火筒后面出来,通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热,称为火筒锅炉。开始只装一只火筒,称为单火筒锅炉或康尼许锅炉;后来加到两个火筒,称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。1830年左右,在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中,构成锅炉的主要受热面,火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管,称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低,但需要很大的砌体。火筒火管锅炉,烟气流出火筒后再流过火管,称为苏格兰船用锅炉。其形状和尺寸可与轮船机舱配合较好,锅炉本身也较轻,所以一直在船舶上使用。机车锅炉在只有火管的锅壳前方装上一个包有水夹套的火箱,火箱下部装炉排烧火,布置紧凑,蒸汽机车均用这种锅炉。火筒锅炉和火管锅炉合称锅壳锅炉。火筒锅炉已趋淘汰,而火筒锅炉则仍在应用。

        

        19世纪中叶,出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管,取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制,有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒,或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管。直水管锅炉压力和容量都受到限制。

        

        20世纪初期,汽轮机开始发展,它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展,出现了弯水管式锅炉。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用和锅筒内部汽水分离元件的改进,锅筒数目逐渐减少,既节约了金属,又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。到20世纪30年代,已广泛应用2~4兆帕、385~400℃的具有水冷壁的弯水管式锅炉配 6~12兆瓦的火电机组。第二次世界大战以后,锅炉工业发展很快。40年代开始采用10兆帕、510℃左右的配50兆瓦发电机组的锅炉;50年代开始采用14兆帕左右、540~570℃的配100~200兆瓦发电机组的锅炉;60年代开始采用配300~600兆瓦发电机组的亚临界压力(17~18.5兆帕)锅炉;70年代最大的自然循环锅炉单台容量已达850兆瓦。

        

        以前的火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉都属于自然循环锅炉,水汽在上升、下降管路中因受热情况不同造成密度差而产生自然流动。在发展自然循环锅炉的同时,从30年代开始应用直流锅炉。40年代开始应用辅助循环锅炉。

        

        辅助循环锅炉又称强制循环锅炉,它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。在下降管系统内加装循环泵,以加强蒸发受热面的水循环。直流锅炉中没有锅筒,给水由给水泵送入省煤器,经水冷壁和过热器等蒸发受热面变成过热蒸汽送往汽轮机,各部分流动阻力全由给水泵来克服。第二次世界大战以后,这两种型式的锅炉得到较快发展,因为当时发电机组要求高温高压和大容量。发展这两种锅炉的目的是:缩小或不用锅筒,可以采用小直径管子作受热面,可以比较自由地布置受热面。随着自动控制和水处理技术的进步,它们渐趋成熟。70年代最大的单台辅助循环锅炉是17兆帕压力配1000兆瓦发电机组。在超临界压力时,直流锅炉是唯一可以采用的一种锅炉,70年代最大的单台容量是27兆帕压力配1300兆瓦发电机组。后来又发展了由辅助循环锅炉和直流锅炉复合而成的复合循环锅炉。

        

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关键词:蒸汽机,循环,火管

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