工業鍋爐設計注意細節探討

劉穎超

摘要：工業鍋爐是極其關鍵的熱能動力設備，它要承受極大的壓力和熱量，如果設計不當可能引發工業鍋爐的爆炸現象，為此，要關注對工業鍋爐設計的要點把握，分析工業鍋爐設計中的細節，從工業鍋爐設計的安全使用性和節能環保性入手，探索工業鍋爐設計的合理方案，較好地提升工業鍋爐的熱效率。

關鍵詞：工業鍋爐；設計；細節

隨著社會經濟的不斷進步，工業鍋爐設備成為不可或缺的重要熱力設備，為了更好地提升工業鍋爐的應用效能，要進行工業鍋爐的優化設計和改造，把握工業鍋爐設計的細節要點，從安全和環保的角度進行工業鍋爐的優化設計，更好地提升工業鍋爐的應用效能和質量。

一、工業鍋爐設備使用現狀及特點分析

我國工業鍋爐生產企業大多處于中小規模，面臨產品同質化嚴重、自主研發能力弱等問題，競爭力明顯弱于國外同類企業，尤其是在當前自然資源匱乏的趨勢下，對工業鍋爐設備的設計要求也日益提升。為此，要充分認識到工業鍋爐在企業生產中的特種設備的地位，明晰工業鍋爐設備的運行特點，綜合全面地進行分析，為工業鍋爐設備的優化設計創造條件。具體來說，工業鍋爐設備的特點表現為以下方面：

1、破壞性和爆炸危險性

工業鍋爐長期在高溫、高壓的條件下運行，為了確保能量的轉換，要求工業鍋爐具有極強的密閉性，其自身要承受極大的負荷。在長期的高負荷運行狀態下，由于水質、燃煤質量、運行參數、人為維護等因素會對工業鍋爐產生不可避免的影響，會使工業鍋爐出現腐蝕、裂紋、損壞、甚至爆炸的現象，因此要注重在工業鍋爐設計中的應對和防范。

2、運行環境惡劣

工業鍋爐的運行環境極其特殊，其高溫、高壓的環境導致工業鍋爐相關部件出現變形、損壞等異常故障，這些異常故障顯示出相關性和聯動性，當其超出運行負荷限度即有可能引發難以挽回的安全事故。

3、結構復雜

工業鍋爐的組件極其復雜，如螺紋煙管、防爆門、波形爐膽等，要全面綜合把握和了解工業鍋爐各組件之間的關聯性，使之科學合理、運行高效，能夠較好地提升工業鍋爐的運行效率。

二、工業鍋爐設計的注意細節分析

1、注重工業鍋爐的強度設計

工業鍋爐要承受極大的高溫和高壓環境，為了確保其安全可靠的使用效果，必須進行工業鍋爐的強度設計，如受壓元件的強度設計、受力結構的強度計算等，使工業鍋爐具有科學合理的設計結構，各受壓元件的強度符合標準和要求，確保工業鍋爐能夠承受工作壓力負荷。

對于工業鍋爐的受力構件的材料要進行嚴格的計算和設計，必須計算受力構件材料的抗荷載能力、塑性變形力，避免受力構件材料無法承受荷載而出現運行異常的狀態。對于受力構件材料的選擇，要經過詳細全面的計算后才能確定，要計算受力構件的壁溫、溫度變化的影響、制造工藝對材料的影響，從而計算并確定受力構件材料的應力，使之成為受壓元件強度設計的數據支撐，較好地滿足工業鍋爐正常運行的要求。

2、注重工業鍋爐的管路設計

工業鍋爐的管路設計是不可忽視的細節，它包括給水箱、鍋爐給水泵、水處理設備、給水管道、閥門、凝結水回收設備及相關附件等，要注重對各個管路的合理設計和布置，使之具有合理性、平滑性，規避應力過于集中而出現的管路斷裂等問題，尤其要關注工業鍋爐的管路中的開孔及轉角焊縫部位，使之處于相互錯開的狀態，防止應力疊加而過分集中。從管路的封頭來看，要在設計中關注封頭的焊接、厚度、應力等細節，使之具有良好的密封性。另外，還要注重管路中殼體部位的開孔設計，要使管路的內徑及位置具有合理性和規范性，較好地保證工業鍋爐的運行效率。

3、注重工業鍋爐的水位設計

在工業鍋爐的水位設計中，要注意規避鍋爐水位表接口位置不合適的現象，防止鍋爐的最低水位比最高火界還要低或還要高的現象，必須結合工業鍋爐的實際運行環境進行設計。

4、注重工業鍋爐的焊縫位置設計

工業鍋爐的焊縫焊接如果不合理則會降低焊接的質量，為此要關注工業鍋爐的焊縫位置的設計，要注意避免以下情形，如：兩節鍋筒焊縫距離過近；一節鍋筒采用兩塊以上的鋼板；輻射熱較強的位置出現縱向焊縫等。

5、注重工業鍋爐的防爆裝置設計

當工業鍋爐運行持續的狀態下，如果爐膛內部燃燒不夠充分或有未燃燒的燃料，鍋爐點火時會產生極大的壓力，導致爐體承受壓力小于爆燃壓力，就會在爐膛內部產生爆燃的現象。為此，要注重工業鍋爐的防爆裝置設計，使爐膛能夠在爆燃時外泄壓力，使爆燃壓力小于爐膛內壓力，可以采用全自動的點火控制程序和滅火保護裝置，并且可以設計一種高效的鍋爐防爆門裝置，避免原有的重力式防爆門的密封不良、容易漏火的問題。

6、排污孔及上水位置的設計

工業鍋爐設計中的排污孔設計是不可缺少的細節，如果沒有合理設計鍋爐的排污孔，如：將其置于鍋爐的最低端；鍋爐水冷壁管系統的下集箱沒有設計排污孔；定期排污孔與上水孔沒有隔離等，則會使鍋爐中的沉積物積淀無法排除干凈，無法保證工業鍋爐運行的效率。

7、檢修門孔及箱箱端板結構的設計

工業鍋爐的檢修門孔設計要根據鍋爐的自身結構進行考慮，包括人孔、手孔、檢查孔、洗爐孔等，以更好地對工業鍋爐進行檢測、維修和清掃。同時，對于鍋爐集箱端板的設計要注意不能使用法蘭端板，并避免將集箱端板和手孔蓋安裝于爐膛或爐墻之內，防止溫度過高熱量難以擴散的問題。

綜上所述，我國的工業鍋爐的運行處于高溫、高壓的特殊環境之中，為了保證工業鍋爐的運行安全可靠性，要重視工業鍋爐設計的細節，如：強度、管路、水位、焊縫、防爆、排污孔、上水位等部位的設計，另外，還要將材料選用、制造工藝、安裝規范、運行管理等納入其中，要結合工業鍋爐運行的實際情況，進行科學合理的設計，避免粗劣的設計而引發的工業鍋爐爆炸事故和現象，更好地提高工業鍋爐的運行效率，促進我國工業鍋爐設計水平的不斷提升。

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