锅炉部件组成及特点

（一）锅炉部件组成

锅炉的容量是以每小时产生蒸汽的多少来表示的，单位为t/h。锅炉是生产蒸汽的设备，燃料在锅炉内燃烧，将化学能转变成热能，使水蒸发变成蒸汽，经管道送至汽轮机。

锅炉设备是由汽水部分、燃烧部分、锅炉附件和锅炉辅机等组成。锅炉安装工程量一般占全部工程量的40%～45%，从工期方面讲，一般为建设总工期的60%。

汽水部分：锅本体（包括水冷壁、汽包、下降管等），过热器、再热器和省煤器等。

燃烧部分：炉本体（包括炉膛和燃烧设备），空气预热器。

锅炉附件：水位计、安全门、吹灰器和防爆门等。

锅炉辅机：给水泵、制粉系统、通风系统（送风机和引风机）和除尘系统等。

（二）汽水系统

汽水系统是指由省煤器送入的给水经锅炉本体作用产生饱和蒸汽，再经过热器变成过热蒸汽经管道送入汽轮机，这一由水变汽过程，所经历的部件，统称为汽水系统。在生产蒸汽的过程中，锅炉内的水必须不断流动，并随时补充，如果不流动，得不到补充，或流动太慢，炉管就会因过热而被烧坏，造成爆管事故而停炉。因此，水的流动和补充至为关键。

1.各种类型锅炉的汽水系统特点

按照水的流动方式，锅炉有自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉三种类型，其汽水系统的特点是：

（1）自然循环锅炉。自然循环锅炉的汽水部分（主要指蒸发部分）包括：汽包、水冷壁、联箱、下降管等。

汽包是一个由钢板制成的圆筒。水冷壁是由许多钢管组成，沿炉膛四周紧靠炉墙内壁垂直，它的作用是产生蒸汽和保护炉墙不致烧坏。水冷壁的上、下联箱分别由上升管和下降管与汽包连接，组成一个闭路循环（有的水冷壁管上端没有上联箱，直接与汽包连接）的汽水系统，见图1-2。

图1-2　自然循环锅炉示意图

1—给水泵；2—省煤器；3—汽包；4—下降管；5—联箱；6—水冷壁；7—过热器

自然循环锅炉的优点是可以将汽包内含杂质深度较高的水连续地排去一部分（连接排污），还可以在水冷壁下部定期放水，以除去沉淀的水渣（定期排污），因此，这种锅炉对给水质量的要求比直流锅炉稍低一些。目前我国发电厂大部分锅炉都属此类。(www.xing528.com)

当燃料在炉膛内燃烧时，水冷壁管中水的温度逐渐升高，达到一定温度时，水开始沸腾，开始沸腾的温度称为沸点（也叫饱和温度，水的压力越高，沸点也越高，在0.101325MPa下沸点为100°C，但在10.1325MPa下沸点为310°C）水的温度达到沸点后，温度不再升高，部分开始汽化，成为汽水混合物，因其比重较轻，在水冷壁中上升进入汽包，而汽包中的水经下降管不断流入水冷壁（下降管在炉膛外，不受热，其中的水并不汽化）形成水循环。

在循环过程中，不断进入汽包中的汽水混合物，由于汽和水的比重不同而分离，因此，汽包上半部是饱和蒸汽、下半部是饱和水（也叫沸腾水）。每千克饱和水变为饱和蒸汽时要吸收一定的热量，叫汽化热（也叫潜热）。在0.101325MPa时汽化热为2.260872×106J/kg；在10.1325MPa时，汽化热为1.3272156×106J/kg。因此，压力越高，水的汽化热越小。

由于汽包内的水处于沸腾状态，饱和蒸汽中难免含有一些水分，因此，汽包内装有汽水分离装置，利用离心力的原理将蒸汽中含有溶解杂质的水分离出来并留在汽包中，（依靠定期排污排出）。锅炉的汽压越高，饱和蒸汽与饱和水的比重就越接近，锅炉水自然循环的动力（就是水冷壁中的汽水混合物与下降管中水的重量差别）也就越小，如果锅炉设计和运行不当，就容易发生由水循环不良而引起爆管事故。所以一般汽压超过17MPa时，就不宜采用自然循环锅炉。

（2）强制循环锅炉。强制循环锅炉的结构及特性与自然循环锅炉相似，只是在下降管与水冷壁下联箱之间增加了锅炉水循环泵，使水循环得到保护。这种循环主要用于汽压为13～18MPa的锅炉，最高汽压可到21MPa。例如哈尔滨锅炉厂生产的HG—2008/186—M型锅炉，即为强制循环锅炉，见图1-3。

图1-3　强制循环锅炉示意图

1—给水泵；2—省煤器；3—汽包；4—下降管；5—联箱；6—水冷壁；7—过热器；8—强制循环泵

（3）直流锅炉。直流锅炉的特点是没有汽包，水在给水泵的压力下，一次流过锅炉的蒸发部分而不往复循环。例如部分国产30万kW机组的锅炉，采用直流锅炉，见图1-4。

图1-4　直流锅炉示意图

1—给水泵；2—省煤器；3—联箱；4—水冷壁；5—联箱；6—过热器

由于直流锅炉没有汽包，制造比较容易，钢材耗用量也较少。但是它的缺点是不能排污，给水完全在管子内蒸发，杂质或沉积在锅炉受热面的各段钢管上，或随蒸汽带入汽轮机沉积在叶片上，而形成水垢，故对水质质量要求高。

直流锅炉的给水进入锅炉后，其顺序是先经省煤器和下段水冷壁进行预热，即为预热段（使水温逐渐升高至沸点）然后进入蒸发段（水蒸发成饱和蒸汽），再进入过热段（饱和蒸汽进一步加热达到额定温度）。在蒸发段和过热段交界地带称为过渡区，并在此区内结束蒸发开始过热。

直流锅炉可以用于任何蒸汽参数，特别适用于超高压以上电厂。因为，汽压越高，汽化热就越小，蒸发段就越短。如汽压达到或超过临界压力时（22.8MPa），汽化热等于零，此时，当水被加热至沸点（374°C，称为临界温度）时，一下子全部变为饱和蒸汽，蒸发段缩短为零，饱和蒸汽和饱和水比重相同，没有任何区别，故一般锅炉汽包失去作用，只能采用直流锅炉。

2.锅炉受热面范围

将水预热、加热变成蒸汽和将空气预热由冷风变成热风，这些过程均在炉膛内进行，完成这些过程的设备均属受热面范围。完成水变成蒸汽的设备有：水冷壁、省煤器和过热器；完成空气由冷风变成热风的有空气预热器。布置在前炉膛的有水冷壁和过热器，布置在后炉膛即尾部烟道的有省煤器和空气预热器，因此，锅炉受热面范围应包括的部件有：水冷壁、过热器、省煤器和空气预热器等。下降管因其在炉膛外部不属受热面范围，它应与上升管、联络管等均列入锅炉本体管道。