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鍋爐的制造材料及歷史進程

鍋爐是一個封閉的容器,液體(一般是水)在其中被加熱。該液體不一定會沸騰。被加熱或汽化的液體從鍋爐中流出,用于各種工藝或加熱應用,包括水加熱、集中供暖、鍋爐發(fā)電、烹飪和衛(wèi)生。

在使用蒸汽循環(huán)發(fā)電的化石燃料發(fā)電廠中,主要熱源是煤炭、石油或天然氣的燃燒。在某些情況下,副產(chǎn)品燃料,如焦炭電池的富含一氧化碳的廢氣,可以被燃燒來加熱鍋爐;生物燃料,如甘蔗渣,如果經(jīng)濟上可以獲得,也可以使用。如果從某種工藝中獲得大量的熱氣,熱回收蒸汽發(fā)生器或回收鍋爐可以利用熱量來生產(chǎn)蒸汽,很少或沒有額外的燃料消耗;這樣的配置在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中很常見,其中使用了燃氣輪機和蒸汽鍋爐。在所有情況下,燃燒產(chǎn)物的廢氣都與蒸汽循環(huán)的工作流體分開,使這些系統(tǒng)成為外燃機的例子。

鍋爐的壓力容器通常由鋼(或合金鋼)制成,或者歷史上由鍛鐵制成。

在蒸汽模型中,銅或黃銅經(jīng)常被使用,因為它更容易被制作成小尺寸的鍋爐。歷史上,銅經(jīng)常被用于火箱(特別是蒸汽機車),因為它有更好的可塑性和更高的導熱性;然而,在近現(xiàn)代的時代,銅的高價格往往使其成為一個不經(jīng)濟的選擇,更便宜的替代品(如鋼)被替代使用。

在維多利亞時期的"蒸汽時代",用于鍋爐制造的材料是高等級的鍛鐵,并通過鉚釘進行組裝。這種鐵通常是從專業(yè)的煉鐵廠獲得的,例如英國地區(qū)的煉鐵廠,他們以高質(zhì)量的軋制板而有名,特別適合用于高壓鍋爐等關鍵應用。在20世紀,設計實踐轉(zhuǎn)向使用鋼,采用焊接結構,這種結構更堅固,更便宜,而且可以更快地制造,并減少勞動力。鍛鐵鍋爐的腐蝕速度比現(xiàn)代的鋼制鍋爐慢得多,而且不太容易受到局部點蝕和應力腐蝕的影響。這使得老式鍛鐵鍋爐的壽命遠遠優(yōu)于焊接鋼鍋爐的壽命。

鑄鐵可用于家用熱水器的加熱容器。雖然這種加熱器在一些國家通常被稱為"鍋爐",但其目的通常是生產(chǎn)熱水,而不是蒸汽,因此它們在低壓下運行,并盡量避免沸騰。鑄鐵的脆性使其不適合用于高壓蒸汽鍋爐。

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