作用
鍋筒（亦稱汽包）是自然循環鍋爐中最重要的受壓元件，鍋筒的作用主要有：
1：是工質加熱、蒸發、過熱三過程的連線樞紐，保證鍋爐正常的水循環。
2：內部有汽水分離裝置和連續排污裝置，保證鍋爐蒸汽品質。
3：有一定水量，具有一定蓄熱能力，緩和汽壓的變化速度。
4：鍋筒上有壓力表、水位計、事故放水、安全閥等設備，保證鍋爐安全運行。
鍋筒簡介
鍋筒是鍋爐中最笨重且價格昂貴的厚壁承壓部件。鍋筒不但承受很高的內壓，而且由於運行工況變化，還會由於壁溫的波動產生熱應力，因而工作條件惡劣，需進行有效的運行工況監督。結構和材料鍋筒工作條件複雜，出現事故的後果嚴重，必須嚴格控制鍋筒所用材料的化學成分、機械性能和焊接與加工工藝質量，並經過一系列的嚴格檢驗。銅筒由筒體和封頭構成.(1)筒體:指鍋筒的圓筒部分，它的內徑和長度與循環方式、鍋爐容量、蒸汽參數及內部設備結構形式有關。鍋筒筒體通常在多輥筒卷板機上卷制而成.亞臨界壓力鍋爐鍋筒筒壁太厚，需在巨型壓力機上壓制.(2)封頭:亞臨界壓力鍋爐常為半球形，高壓、超高壓鍋爐常為橢球形，中壓鍋爐為較扁的橢球形，封頭上設有人孔，以便安裝和檢修內部裝!。封頭在水壓機或油壓機上壓製成型。工況監督在鍋爐起停過程中，鍋筒上下壁及內外壁之間均有一定溫差，產生熱應力，特別是高參數鍋護拐筒壁很厚，鍋筒往往成為限制起動速度的主要部件，因此必須對鍋筒內外壁及上下壁溫差進行測t並加強監督。鏇風分離.與連搜，的貓接方法次汽演洗兀州線位
鍋爐的發展與工作原理
鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所。
鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為生產和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能，或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用於生活，工業生產中也有少量套用。產生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發生器，常簡稱為鍋爐，是蒸汽動力裝置的重要組成部分，多用於火電站、船舶、機車和工礦企業。
鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發生爆炸，後果也十分嚴重。因此，對鍋爐的材料選用、設計計算、製造和檢驗等都制訂有嚴格的法規。
鍋爐的發展
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，所用的蒸汽壓力等於大氣壓力。18世紀後半葉改用高於大氣壓力的蒸汽。19世紀，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應，最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，後來改用臥式鍋殼，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，煙氣從火筒後面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪並對鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開始只裝一隻火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，後來加到兩個火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。
1830年左右，在掌握了優質鋼管的生產和脹管技術之後出現了火管鍋爐。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儘量多的火管，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，有利於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。隨著製造工藝和水處理技術的發展，出現了彎水管式鍋爐。開始是採用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的套用，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，又有利於提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。
以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬於自然循環鍋爐，水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同，造成密度差而產生自然流動。在發展自然循環鍋爐的同時，從30年代開始套用直流鍋爐，40年代開始套用輔助循環鍋爐。
輔助循環鍋爐
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。
第二次世界大戰以後，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，可以採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，直流鍋爐是唯一可以採用的一種鍋爐，70年代最大的單台容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發電機組。後來又發展了由輔助循環鍋爐和直流鍋爐複合而成的複合循環鍋爐。
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儘量減少鍋爐排煙中的污染物(硫氧化物和氮氧化物)
早年的鍋殼鍋爐採用固定爐排，多燃用優質煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現後開始採用機械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的套用。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。後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，並採用爐拱和二次風，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，結構複雜，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後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，電站鍋爐幾乎全部採用室燃爐。
早年製造的煤粉爐採用了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。後來又出現了前牆布置的鏇流式燃燒器，火焰在爐膛中形成L形火炬。隨著鍋爐容量增大，鏇流式燃燒器的數目也開始增加，可以布置在兩側牆，也可以布置在前後牆。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。
第二次世界大戰後，石油價廉，許多國家開始廣泛採用燃油鍋爐。燃油鍋爐的自動化程度容易提高。70年代石油提價後，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完全，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。
在燃煤(特別是燃褐煤)的電站鍋爐中採用分級燃燒或低溫燃燒技術，即延遲煤粉與空氣的混合或在空氣中摻煙氣以減慢燃燒，或把燃燒器分散開來抑制爐溫，不但可抑制氮氧化物生成，還能減少結渣。沸騰燃燒方式屬於一種低溫燃燒，除可燃用灰分十分高的固體燃料外，還可在沸騰床中摻入石灰石用以脫硫。
鍋爐的工作
鍋爐參數是表示鍋爐性能的主要指標，包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等。
鍋爐容量可用額定蒸發量或最大連續蒸發量來表示。額定蒸發量是在規定的出口壓力、溫度和效率下，單位時間內連續生產的蒸汽量。最大連續蒸發量是在規定的出口壓力、溫度下，單位時間內能最大連續生產的蒸汽量。
蒸汽參數包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度，通常是指過熱器、再熱器出口處的過熱蒸汽壓力和溫度如沒有過熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫度。給水溫度是指省煤器的進水溫度，無省煤器時即指鍋筒進水溫度。
理論空氣量
單位質量或單位容積的燃料完全燃燒時，按化學反應計算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內有更多的機會與氧氣接觸而燃燒，實際送入爐內的空氣量總要大於理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排煙熱損失會增大，還會加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應設法改進燃燒技術，爭取以儘量小的過量空氣係數使爐膛內燃燒完全。
鍋爐煙氣中所含粉塵(包括飛灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質，未經淨化時其排放指標可達到環境保護規定指標的幾倍到數十倍。控制這些物質排放的措施有燃燒前處理、改進燃燒技術、除塵、脫硫和脫硝等。藉助高煙囪只能降低煙囪附近地區大氣中污染物的濃度。
煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力附著力以及聲波、靜電等。對粗顆粒一般採用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常採用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏—水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰，除塵效率很高還能吸收氣態污染物。
二十世紀50年代以來，人們努力發展灰渣綜合利用，化害為利。如用灰渣製造水泥、磚和混凝土骨料等建築材料。70年代起又從粉煤灰中提取空心微珠，作為耐火保溫等材料。
未來發展
鍋爐未來的發展將進一步提高鍋爐和電站熱效率；降低鍋爐和電站的單位功率的設備造價；提高鍋爐機組的運行靈活性和自動化水平；發展更多鍋爐品種以適應不同的燃料；提高鍋爐機組及其輔助設備的運行可靠性；減少對環境的污染。
相關資料
鍋爐鍋筒焊接工藝
一、前言
鍋筒是鍋爐產品中一個非常重要的部件，鍋筒的焊接質量歷來是各鍋爐廠家最為關心的，但以往大家一般主要將注意力集中在鍋筒的縱縫、環縫及集中下降管、給水管上，對於Φ133mm及Φ159mm引出管管座的焊接一直沒有引起足夠重視，但隨著用戶對管座焊接要求的不斷提高，鍋筒管座的焊接已成為鍋爐行業關注的焦點。
以往在220t/h、420t/h鍋筒的Φ133×12引出管管座焊接時，選用全焊透的結構型式，焊接採用內孔氬弧焊封底、手工電弧焊蓋面，焊後僅進行表面磁粉探傷，然而在採用超音波探傷檢查後，連續兩台產品的鍋筒管座角焊縫一次合格率低得實在確實令人難以接受，也立即引起了大家的高度重視，經過實物解剖的分析，發現鍋筒管座焊接缺陷主要分布在內孔氬弧封底焊根部和手工焊焊縫底部，大部分呈整圈分布，缺陷的性質為未焊透、夾渣和氣孔。
從目前生產情況來看，現有的設備，管座加工精度，焊接坡口的具體尺寸，焊工的操作技能等均不能滿足要求，因而焊接質量難以達到超音波探傷合格標準。根據前兩台鍋筒管座焊接的實際情況分析，我們發現由於管座的壁厚、橢圓度公差及管座的加工精度使得管座的鈍邊尺寸過大或不均勻，管座裝配時，由於沒有仔細控制又造成錯邊量過大，從而造成了管座根部內孔焊未焊透、焊穿，而管座底部的手工焊缺陷，則主要是由於坡口間距過小，造成焊工運條不當以及操作環境惡劣等因素引起。
二、管座焊接質量改進
1．改變設計坡口型式，完成焊接工藝評定
由於1000t/h和2000t/h鍋筒上Φ159×20管座的坡口型式全部採用從美國CE公司引進的根部不焊透的J型坡口，難於滿足超音波探傷的要求，我們根據220t/h、420t/h鍋筒的Φ133×12引出管管座焊接經驗，將根部不焊透的J型坡口全部改成全焊透的D型坡口，並重新設計滿足要求的坡口型式，重新進行工藝評定，為了保證生產的順利進行，我們設計了新的內孔氬弧焊工裝，包括導電桿、導電嘴、外保護氣套、定位芯棒等工裝。對焊接坡口也作了新的設計，為了檢驗重新設計的工裝及焊接坡口的合理性，工藝部門在生產車間的配合下先後製備了近百個管座試樣，邊焊邊調整規範參數及坡口型式的具體尺寸，邊焊邊總結經驗，在短時間內完成了試驗及工藝評定，滿足了生產的正常進行。
2．細化提高管座角焊縫一次合格率的措施
針對管座角焊縫的一次合格率奇低問題，先後數次組織了工藝、車間、探傷、標準、設計的有關人員進行了會診，並與車間操作工人一起對缺陷產生的原因進行了分析、探討，根據缺陷主要集中在根部及整圈的特點，制訂了新的工藝方案，並在第三台鍋筒管座焊接時採取如下措施：
①針對坡口間距過小，在加工坡口時，常有加工不到位的情況，決定將鍋筒筒體上的坡口角度由原來的30°改為15°,坡口盆口尺寸加工須滿足圖紙要求的尺寸。
②針對鈍邊尺寸太大或不均勻的情況，決定從第三台起管座內孔全部內鏜，並對管座的加工要求提出更高的要求，管座的壁厚適當放厚以滿足內鏜的需要。
③針對手工焊時焊條運條不暢，難以擺動的情況，決定手工焊第一層焊接時由原來的Φ4.0焊條全部改為Φ3.2焊條。
④針對錯邊過大的情況，採取了裝配點焊時使用定位芯棒，對管座縱、環向偏差暫不考核，以滿足內孔氬弧焊的需要。
⑤焊前向焊工進行交底，焊接過程中，工藝人員到現場進行跟班、指導，以進一步掌握第一手資料，車間將原生產周期從2天改為7～10天，以保證質量。
經過連續10天的精心焊接，第3台鍋筒管座的一次焊接合格率終於從第1台的3個合格，第2台的9個合格提高到了31個合格，但合格率仍僅41.9%，這無疑極大地打擊了焊工的信心，也使很多人產生了管座焊後採用超音波探傷是否能行的疑問。在公司領導的關心和支持下，工藝部門和生產車間協手合作對第3台鍋筒管座的缺陷情況進行了分析，並在產品上抽颳了3個管接頭進行仔細觀察、研究，並讓操作焊工一起來觀看，使焊工對缺陷的位置、性質有一個直觀了解。為此，我們又組織了工藝人員與焊工進行了交流，通過交流，工藝部門充分聽取了焊工的意見並進行分析，對焊接工藝又作了如下修改：
①將原來一直進大爐進行預熱的工藝改為局部預熱，以改善焊工的操作條件。
②打破常規改變原來的操作工藝，對打底層焊接由原來的運條電弧不能給在中間，改為運條時電弧直接給在中間，並適當增加焊接電流，以保證根部焊透。
③根據第3台管座角焊縫缺陷已由原來的整圈變為主要集中在起弧及收弧接頭處的特點，要求焊工加強責任心，對接頭處要求進行修磨。
④生產車間根據實際情況又發出了“關於加強鍋筒上內孔氬弧焊管接頭質量的幾點要求”，對鍋筒管座的焊接作出了詳細規定，並分發到各有關工段和有關人員。
採取了如上措施後，第4台鍋筒管座的焊接質量有了很大提高，經超音波探傷檢查，一次合格率為73.4%，基本達到了預定的質量指標。在以後的鍋筒管座焊接過程中，我們又不斷總結經驗，使鍋筒管座的一次合格率不斷提高，現在鍋筒管座的一次合格率已基本達到90%以上，截至2002年底統計結果，15台產品中有6台鍋筒管座焊接的一次合格率達到100%。
三、管座角焊縫自動焊接技術的研究
為了保證鍋筒、壓力容器上管座的焊接質量，並使管座角焊縫的一次合格率穩定地保持在90%以上，減少電焊工操作技能等人為因素引起的質量問題，有必要開發用自動焊進行管座焊接的新型焊機，為此工藝部門開始立項研製管座自動焊機，並與國內某焊接設備專業生產廠家合作開發管座自動焊機。
1．管座自動焊焊機的主要技術參數
a.管接頭外徑適用範圍:Ф100～Ф300mm
b.管接頭壁厚適用範圍:8～30mm
c．管接頭高度:150～200mm
d．管接頭最小淨距(軸向、環向):100mm
e．最大馬鞍形落差量:50mm
f．筒節本體及管接頭材料:碳鋼、低合金鋼
g．適應的最高預熱溫度:250℃
2．設備組成
設備由馬鞍形焊接主機、控制箱、進口送絲機、可擺動鵝頸式空冷焊槍以及進口IGBT逆變式焊接電源組成。適用於細絲埋弧焊、熔化極氣保護焊。
焊接設備系適用於管座坡口馬鞍形落差較大的氣保護焊機，焊接設備為適用於管座坡口馬鞍形落差較小的埋弧焊機。
3．焊接工藝性能試驗
（1）試驗用母材：BHW35Ф1743*145；20GФ133*12、Ф168*15、Ф159*20。
（2）焊接材料：H10Mn2Ф1.6mm；SJ101。
（3）焊接方法：內孔氬弧焊封底，埋弧自動焊焊妥。
（4）試樣數量：2付對接，3種規格18隻角焊縫。
（5）焊後檢驗：100%磁粉探傷、100%超音波探傷。
（6）力學性能試驗：2個接頭抗拉、4個橫向彎曲和6個衝擊韌性。
（7）巨觀金相檢驗：每個管座角焊縫檢查12個巨觀剖面。
（8）試驗結果：磁粉和超音波探傷合格率100%，理化性能的各項指標均符合標準要求。
