知识点：

①锅炉炉墙

②水冷壁蒸发受热面

微课视频：

视频讲义：

1. 锅炉炉墙的作用是为了组合成一个相对密闭的燃烧室，使得燃料在燃烧室内燃烧，并隔绝燃烧室与外部环境，起到密封和绝热的效果，并形成燃烧室内的烟气流通通道。因此对锅炉炉墙有以下几点要求：1. 良好的绝热性。一般来说，大机组散热损失q5不高于0.5%，50MW以上机组，锅炉外表面温度维持在40-50℃，或热量密度不高于290w/m², 对于50MW以下机组外表面温度维持在50-55℃，或热量密度不高于350w/m2。2. 具有良好的密封性，避免漏风，烟气喷出等现象。3. 具有足够的耐热性能，若采用蒸发受热面组成的模式水冷壁作为炉墙，则只需单纯隔热和保温，无需耐火；4.有一定的机械强度，能够克服轻度爆燃、炉内火焰脉动引起的震动和地震时的水平惯性力。

常见的炉墙类型有重型炉墙，轻型炉墙和敷管炉墙等。重型炉墙一般由砖材直接砌筑而成，其内层耐热，外层敷设保温和密封层，主要适用于出力小于35t/h的小型锅炉。轻型炉墙则是指托架式或护板框架式炉墙。而敷管炉墙最为常见，是在水冷壁受热面上直接敷贴耐火保温层，其中保温层第一层为超细玻璃棉，第二层为保温砖；若采用膜式水冷壁时，由于内壁仅400℃，耐热层可取消，直接由保温层和密封层组成。为保证炉墙较高的机械强度，较低的导热性，热胀性和透气度等性能指标，构成炉墙的耐火材料和保温绝热材料的性能极为重要。耐火材料一般选用耐火度在1580℃以上的无机非金属，还要综合考虑其荷重软化温度，热震稳定性，高温体积稳定性，抗渣性等参数。最常见的耐火材料是耐火粘土砖和高铝耐火砖，前者主要由Al2O3、SiO2及少量碱金属与碱土金属的氧化物构成，属于半酸性或弱酸性的耐火材料，后者的Al2O3含量大于48%，是具有一些酸性倾向的中性耐火材料。对保温材料的基本要求包括其导热系数要低、容重小，价格低；耐热温度不低于使用温度，并要具有一定机械强度。最常见的保温绝热材料包括保温砖、保温板、保温毡和保温混凝土等，制成材料则主要包括硅藻土，膨胀蛭石、膨胀珍珠岩，矿物棉、矿渣棉、玻璃棉等具有良好保温绝热性能的材质。（表6-4）

 

2. 锅炉蒸发受热面是用于将饱和水加热使之转化为饱和蒸汽的受热面，主要形式包括水冷壁，埋管，蒸发管束等。其中埋管和蒸发管束一般只存在于小容量低参数的小型锅炉中，由于在低参数条件下，水的蒸发吸热比占总的吸热比比重较大，即使在炉膛内全部布置水冷壁蒸发受热面也无法满足其蒸发吸热的要求，因此会考虑布置埋管及蒸发管束等额外的蒸发受热面，而在大型电站锅炉中由于其压力等级较高，蒸发吸热比较小，因此最常见的蒸发受热面是水冷壁受热面。水冷壁通过吸收炉内高温烟气和火焰的辐射热，把水加热蒸发成饱和蒸汽。同时，由于炉墙内表面被水冷壁所遮盖，炉墙温度可大大降低，有利于防止结渣和熔渣对炉墙的侵蚀。常见的水冷壁有两种类型，其一为光管水冷壁，采用直径为45－60mm无缝钢管和内螺纹管平行排列，在炉内垂直布置形成管束，管束两端连接集箱和汽包。相邻管间有部分炉墙暴露在燃烧室中，因此炉内热辐射可直达炉墙，对炉墙的热保护作用较差。第二种是膜式水冷壁，即在光管水冷壁基础上，在各相邻管间采用扁钢连接，使得水冷壁形成一个密闭的结构，其优点包括：可减小炉膛漏风，可采用轻型炉墙及微正压燃烧，从而提高锅炉效率；还可以在锅炉厂内预先组装,缩短现场安装周期等。

带水冷壁的炉墙一般采用悬吊的方式进行安装，其上部固定，受热后向下自由膨胀，为适应劣质煤的燃烧，减少炉内水冷壁吸热，提高燃烧区域的火焰温度，有时候需要在水冷壁上上销钉构成销钉管水冷壁，并敷设耐火材料，形成卫燃带。在炉膛后墙水冷壁上部接近炉膛出口处往往还需要将水冷壁弯曲形成折焰角，折焰角的主要作用包括：1. 提高炉膛内火焰充满程度，避免形成涡流与死角2. 提高炉膛辐射受热面的利用程度 3. 改善屏式过热器及对流过热器冲刷条件，防止上部烟气短路 4. 增加水平连接烟道长度，在不增加锅炉深度下，从而布置更多对流受热面。水冷壁的布置有时候也采用螺旋管圈的布置方式来替代光管的垂直布置，由或者采用内螺纹管垂直布置的形式。与螺旋管圈相比，内螺纹管垂直管屏的质量流速较低，管子总长较短，总阻力小。而与光管相比，内螺纹管的传热特性较好，推迟传热恶化，因此内螺纹管水冷壁在亚临界，超临界和超超临界电站锅炉中应用非常广泛。