锅炉锅筒的焊接结构设计及工艺设计

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1、课题的引入一、课题研究的意义锅炉是国民经济中重要的热能供应设备。电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业,以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能。因此，锅炉在现代社会中应用十分广泛，按用途其可分为：电站锅炉、工业锅炉和热水锅炉。其中热水锅炉主要用于发电；工业锅炉主要用于生产工艺用汽或供暖；热水锅炉主要用于民用供暖或供热。一台完整的锅炉机组主要是由本体设备和辅助设备组成。其中本体设备包括：炉腔、燃烧器、空气预热器、省煤器、水冷壁、锅筒（汽包）或启动用汽水分离器、过热器、再热器等；辅助设备包括：给煤机、磨煤机、送风机、引风机、吸尘机、给水泵、碎渣机、除尘器、灰浆泵。

2、锅筒是锅炉诸多设备中最重要的之一，它的重要性由其在锅炉工作过程中所发挥的作用性决定。大体上讲锅筒的作用主要有四点：第一，锅筒是加热、蒸发、过热三个过程的链接枢纽和大致分界点；第二，锅筒具有一定的蓄热能力，能较快适应外界负荷变化；第三，锅筒的内部装置可以提高蒸汽品质；第四，锅筒的外界附件保证锅炉安全。同时我们结合以前锅炉破坏的例子发现，锅炉事故的发生以及锅炉的破坏大多是发生在锅炉锅筒焊接的焊缝处，正因为如此，所以锅炉锅筒的焊接结构设计以及工艺设计就显得十分必要，十分重要！就本文而言只针对锅炉锅筒的焊接的结构设计及工艺设计展开研究。二、国内外锅炉的发展状况2.1国内发展锅炉在

3、工业生产中有着广泛而重要的应用，锅炉的设计参数和掌机容量往往可以反映一国的工业生产水平和发达程度。回顾我国的锅炉发展历史，我们发现锅炉的发展是随着我国经济的发展而迎来了大发展的。尤其在我国电力发电中占据主导地位，而锅炉效率的提高是解决能源、资源紧张以及环境污染的主要途径之一。党的十六大报告中明确提出我国电力发展的目标，并确立了我国电力结构调整方针，即“调整电源结构，大力发展水电，优化发展煤电，积极推进核电，适度发展天然气发电，鼓励新能源发电”。因此本着优化发展燃煤发电的方针，近年来各种锅炉技术的发展突飞猛进，如大容量、高参数和高效率的超临界和超超临界锅炉，大型环保、清洁燃

4、烧的锅炉，以及蒸汽燃气联合循环锅炉。（1）大型超临界、超临界锅炉火电机组的发展（2）大型循环流化床锅炉（CFB）机组的发展随着技术的发展，类型为300、500、600、800MW的亚临界和超临界参数大容量发电机组的制造，表明我国的锅炉已经发展到了世界先进水平。最近几年在企业的技术改造上投人了巨大的资金，如新疆天山锅炉厂、芜湖锅炉厂、南通锅炉厂、上海工业锅炉厂和四方锅炉厂等。2.2国外发展20世纪50～60年代，超临界锅炉技术就得到运用。20世纪50～60年代，超临界锅炉技术就得到运用，但当时超临界的锅炉过热器、再热器、主蒸汽管等高温部件，均大量采用奥氏体不锈钢材料。该类锅

5、炉运行中往往带来材料高温蠕变、燃用高硫燃料后的高温腐蚀、高温蒸汽氧化、奥氏体材料传热慢等问题，不同程度地制约了超临界锅炉地发展。近年来，日本、美国和欧洲均开发了一系列高温用钢，如SA213T23/SA335P23、SA213T24/SA335P24、SA213T91/SA335P91、SA213T92/SA335P92、SA213T122/SA335P122、E911、SUPER304H、SA213TP347HFG和HR3C等材料。这些材料地开发大大促进了超临界和超超临界锅炉的发展，同时锅炉技术的发展需要又进一步促进新材料的开发，如日本进一步开发适用于650℃锅炉蒸汽参数

6、的材料如XA704、NF709、SAVE25等，欧洲正开发适用于700℃锅炉蒸汽参数的镍基材料。总体来说锅炉的发展在朝着超高参数和自动化方向发展。（值得一提的是，由于技术的进步作为锅炉核心部件的锅筒将消失，但是目前来看，大部分锅炉依旧保留锅筒。（再查资料））而由于锅筒是锅炉中非常重要的部分，锅炉的发展也在很大程度上仰仗了锅筒的结构设计及工艺设计。三、锅炉的认识3.1锅炉的类别锅炉的应用广泛，按其用途可分为：动力锅炉和供热锅炉两大类。动力锅炉是用来产生高温高压蒸汽推动汽轮机或其他原动机，如电站锅炉、船用锅炉和机车锅炉等。供热锅炉是用来产生蒸汽和热水，供工艺生产过程的需要，如

7、印染、纺织、橡胶生产以及各种采暖装置，其所使用的蒸汽锅炉和热水锅炉，统称为工业锅炉。供热锅炉的工作压力通常不超过1.1MPa,温度不超过120℃。目前我国的工业锅炉在结构设计上已经形成典型的结构，其他各项性能指标也在不断的提高。3.2锅炉的典型结构形式按锅炉的总体结构布置，可将锅炉分为火管锅炉和水管锅炉两大类。其中火管锅炉又被称锅壳式锅炉。这类锅炉均为压力低于1.1MPa的小型低压锅炉，其热效率很低，并逐渐被水管锅炉所淘汰。水管锅炉的结构主要由锅筒、省煤器、空气预热器、水冷壁和对流管束等组成。3.3锅筒的结构锅筒是水管锅炉最重