工业锅炉设计注意细节探讨

刘颖超

摘要：工业锅炉是极其关键的热能动力设备，它要承受极大的压力和热量，如果设计不当可能引发工业锅炉的爆炸现象，为此，要关注对工业锅炉设计的要点把握，分析工业锅炉设计中的细节，从工业锅炉设计的安全使用性和节能环保性入手，探索工业锅炉设计的合理方案，较好地提升工业锅炉的热效率。

关键词：工业锅炉；设计；细节

随着社会经济的不断进步，工业锅炉设备成为不可或缺的重要热力设备，为了更好地提升工业锅炉的应用效能，要进行工业锅炉的优化设计和改造，把握工业锅炉设计的细节要点，从安全和环保的角度进行工业锅炉的优化设计，更好地提升工业锅炉的应用效能和质量。

一、工业锅炉设备使用现状及特点分析

我国工业锅炉生产企业大多处于中小规模，面临产品同质化严重、自主研发能力弱等问题，竞争力明显弱于国外同类企业，尤其是在当前自然资源匮乏的趋势下，对工业锅炉设备的设计要求也日益提升。为此，要充分认识到工业锅炉在企业生产中的特种设备的地位，明晰工业锅炉设备的运行特点，综合全面地进行分析，为工业锅炉设备的优化设计创造条件。具体来说，工业锅炉设备的特点表现为以下方面：

1、破坏性和爆炸危险性

工业锅炉长期在高温、高压的条件下运行，为了确保能量的转换，要求工业锅炉具有极强的密闭性，其自身要承受极大的负荷。在长期的高负荷运行状态下，由于水质、燃煤质量、运行参数、人为维护等因素会对工业锅炉产生不可避免的影响，会使工业锅炉出现腐蚀、裂纹、损坏、甚至爆炸的现象，因此要注重在工业锅炉设计中的应对和防范。

2、运行环境恶劣

工业锅炉的运行环境极其特殊，其高温、高压的环境导致工业锅炉相关部件出现变形、损坏等异常故障，这些异常故障显示出相关性和联动性，当其超出运行负荷限度即有可能引发难以挽回的安全事故。

3、结构复杂

工业锅炉的组件极其复杂，如螺纹烟管、防爆门、波形炉胆等，要全面综合把握和了解工业锅炉各组件之间的关联性，使之科学合理、运行高效，能够较好地提升工业锅炉的运行效率。

二、工业锅炉设计的注意细节分析

1、注重工业锅炉的强度设计

工业锅炉要承受极大的高温和高压环境，为了确保其安全可靠的使用效果，必须进行工业锅炉的强度设计，如受压元件的强度设计、受力结构的强度计算等，使工业锅炉具有科学合理的设计结构，各受压元件的强度符合标准和要求，确保工业锅炉能够承受工作压力负荷。

对于工业锅炉的受力构件的材料要进行严格的计算和设计，必须计算受力构件材料的抗荷载能力、塑性变形力，避免受力构件材料无法承受荷载而出现运行异常的状态。对于受力构件材料的选择，要经过详细全面的计算后才能确定，要计算受力构件的壁温、温度变化的影响、制造工艺对材料的影响，从而计算并确定受力构件材料的应力，使之成为受压元件强度设计的数据支撑，较好地满足工业锅炉正常运行的要求。

2、注重工业锅炉的管路设计

工业锅炉的管路设计是不可忽视的细节，它包括给水箱、锅炉给水泵、水处理设备、给水管道、阀门、凝结水回收设备及相关附件等，要注重对各个管路的合理设计和布置，使之具有合理性、平滑性，规避应力过于集中而出现的管路断裂等问题，尤其要关注工业锅炉的管路中的开孔及转角焊缝部位，使之处于相互错开的状态，防止应力叠加而过分集中。从管路的封头来看，要在设计中关注封头的焊接、厚度、应力等细节，使之具有良好的密封性。另外，还要注重管路中壳体部位的开孔设计，要使管路的内径及位置具有合理性和规范性，较好地保证工业锅炉的运行效率。

3、注重工业锅炉的水位设计

在工业锅炉的水位设计中，要注意规避锅炉水位表接口位置不合适的现象，防止锅炉的最低水位比最高火界还要低或还要高的现象，必须结合工业锅炉的实际运行环境进行设计。

4、注重工业锅炉的焊缝位置设计

工业锅炉的焊缝焊接如果不合理则会降低焊接的质量，为此要关注工业锅炉的焊缝位置的设计，要注意避免以下情形，如：两节锅筒焊缝距离过近；一节锅筒采用两块以上的钢板；辐射热较强的位置出现纵向焊缝等。

5、注重工业锅炉的防爆装置设计

当工业锅炉运行持续的状态下，如果炉膛内部燃烧不够充分或有未燃烧的燃料，锅炉点火时会产生极大的压力，导致炉体承受压力小于爆燃压力，就会在炉膛内部产生爆燃的现象。为此，要注重工业锅炉的防爆装置设计，使炉膛能够在爆燃时外泄压力，使爆燃压力小于炉膛内压力，可以采用全自动的点火控制程序和灭火保护装置，并且可以设计一种高效的锅炉防爆门装置，避免原有的重力式防爆门的密封不良、容易漏火的问题。

6、排污孔及上水位置的设计

工业锅炉设计中的排污孔设计是不可缺少的细节，如果没有合理设计锅炉的排污孔，如：将其置于锅炉的最低端；锅炉水冷壁管系统的下集箱没有设计排污孔；定期排污孔与上水孔没有隔离等，则会使锅炉中的沉积物积淀无法排除干净，无法保证工业锅炉运行的效率。

7、检修门孔及箱箱端板结构的设计

工业锅炉的检修门孔设计要根据锅炉的自身结构进行考虑，包括人孔、手孔、检查孔、洗炉孔等，以更好地对工业锅炉进行检测、维修和清扫。同时，对于锅炉集箱端板的设计要注意不能使用法兰端板，并避免将集箱端板和手孔盖安装于炉膛或炉墙之内，防止温度过高热量难以扩散的问题。

综上所述，我国的工业锅炉的运行处于高温、高压的特殊环境之中，为了保证工业锅炉的运行安全可靠性，要重视工业锅炉设计的细节，如：强度、管路、水位、焊缝、防爆、排污孔、上水位等部位的设计，另外，还要将材料选用、制造工艺、安装规范、运行管理等纳入其中，要结合工业锅炉运行的实际情况，进行科学合理的设计，避免粗劣的设计而引发的工业锅炉爆炸事故和现象，更好地提高工业锅炉的运行效率，促进我国工业锅炉设计水平的不断提升。

参考文献：

[1]工业锅炉设计中节能减排及实现方案研究[J].郑伟伟.中国战略新兴产业.2017（24）

[2]工业锅炉设计中需要注意的问题探讨[J].王健.科技创新与应用.2017（12）

[3]关于锅炉设计中的可靠性分析[J].胡雪.科技创新与应用.2017（09）

[4]锅炉设计中常见的安全故障及应对措施探讨[J].夏豹.科技创新与应用.2017（09）

[5]淺谈工业锅炉设计中应注意的问题[J].付兴金.中国新技术新产品.2013（03）