岳金麟

摘 要：給水進入鍋爐之后，經(jīng)過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱、再熱，分別在不同的受熱面內(nèi)完成加熱任務(wù)：省煤器將水預(yù)熱、水冷壁將水蒸發(fā)、過熱器將蒸汽過熱、再熱器將蒸汽再熱。本文主要論述鍋爐的蒸發(fā)設(shè)備中，鍋爐的汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱和各個連接管道等設(shè)備的作用與功能。

關(guān)鍵詞：鍋爐;蒸發(fā)設(shè)備

一、概述

蒸發(fā)受熱面是鍋爐中來自于火焰和煙氣的熱量使水轉(zhuǎn)化成飽和蒸汽的受熱面。當(dāng)鍋爐的水循環(huán)方式不同，鍋爐的蒸發(fā)設(shè)備也不同。自然循環(huán)中，鍋爐的蒸發(fā)設(shè)備由汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱和連接管道等組成。汽包、下降管、聯(lián)箱、各個連接管道均位于鍋爐外不受熱，水冷壁在鍋爐的爐膛內(nèi)部的四周布置。水經(jīng)省煤器加熱之后，被送入汽包當(dāng)中，同時水位保持動態(tài)平衡控制，將維持在一個穩(wěn)定的高度范圍內(nèi)，汽包里的水通過不受熱的下降管流下，經(jīng)過下聯(lián)箱進入水冷壁中，水在水冷壁中隨著上升也不斷在吸收熱量，受熱達到飽和狀態(tài)，部分變成了蒸汽，形成了汽水混合狀態(tài)。因為水在水冷壁中不斷吸收熱量，管子中的汽水混合物的密度要小于下降管中單相水的密度，所以兩者的密度差促使了水冷壁中的汽水混合物自動上升。

控制循環(huán)鍋爐是通過輔助循環(huán)泵來推動工質(zhì)流動的方式來工作的。由于需要受熱管子中的工質(zhì)要有足夠大的流速，維持蒸發(fā)受熱面中工質(zhì)具有良好的換熱效果，在亞臨界壓力的情況下，由于汽水的密度差減小，工質(zhì)在循環(huán)回路中的流動速度下降，需要使用控制循環(huán)。

直流鍋爐的蒸發(fā)設(shè)備是由水冷壁、汽水分離器和聯(lián)箱組成的。當(dāng)鍋爐處于低負荷時，小容量的汽水分離器可充當(dāng)控制循環(huán)鍋爐的汽包，配合循環(huán)泵進行工作;高負荷時，循環(huán)泵停止工作，鍋爐變成直流模式，水冷壁中出來的是微過熱蒸汽，汽水分離器成為一個蒸汽的聯(lián)箱。

二、汽包

1、汽包的結(jié)構(gòu)

（1）汽包外部結(jié)構(gòu)

汽包是由合金結(jié)構(gòu)鋼制成的長圓筒形的容器，600MW超臨界電站鍋爐汽包使用的就是Q460鋼。由桶身和兩端的封頭組成的，桶身是由鋼板卷制焊接而成的;封頭是由鋼板模子壓制而成，焊接在桶身兩側(cè)。在封頭上留有橢圓形或圓形入孔門，便于工作人員安裝和檢修的時候進出。汽包長度大約為25～28米，直徑1.7～1.8米，壁厚130～200mm。

（2）汽包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

汽包內(nèi)部主要有汽水分離器、連通管、加藥管、托板等。

2、汽包的作用

（1）與受熱面和管道連接。是鍋爐加熱、汽化、過熱三個過程的連接樞紐和分界點。

（2）儲能和緩沖作用。汽包內(nèi)存儲著一定的蒸汽與水，有一定的儲能作用，當(dāng)負荷變化是，汽包對給水量與蒸發(fā)量的不平衡、氣壓的變化速度都又一定的緩沖作用。

（3）改善蒸汽的品質(zhì)。汽包中的汽水分離器、蒸汽清洗器等設(shè)備，可以有效地進行汽水分離加藥排污、清洗蒸汽的組偶用，從而改善了蒸汽品質(zhì)和鍋水品質(zhì)。

（4）保證鍋爐安全運行。汽包上裝有多種安全設(shè)備，用于實時監(jiān)測汽包的壓力、水位等。

3、汽包的安全運行

（1）控制汽包的運行壓力

在設(shè)計汽包階段，嚴格把握強度計算，確定所選用材料及壁厚;在使用汽包階段，設(shè)置安全閥，如遇超壓情況，安全閥自動開啟。實現(xiàn)安全運行。

（2）制汽包的熱應(yīng)力

保證汽包內(nèi)部的上下壁溫差合理;確保汽包的內(nèi)外壁溫差合理;要求溫差小于40℃～50℃之內(nèi)。

三、下降管

1、下降管的作用

下降管的作用是將汽包中的水連續(xù)不斷的送至下聯(lián)箱，經(jīng)過下聯(lián)箱的合理分配后，提供給水冷壁，實現(xiàn)正常的水循環(huán)。

2、下降管的結(jié)構(gòu)形式與布置

（1）下降管的布置

下降管布置在爐外，主要特點為不受熱。

（2）下降管的結(jié)構(gòu)形式

小直徑分散下降管。管子的直徑小且數(shù)量多，但阻力較大，不利于水循環(huán)，但可以與下聯(lián)箱直接相連接。大直徑集中下降管。管子的直徑大但數(shù)量少，有利于循環(huán)，簡化布置，但需通過分支引出管與下聯(lián)箱連接。

四、聯(lián)箱

1、聯(lián)箱的作用

將工質(zhì)集中混合并將其均勻分配。

2、聯(lián)箱的結(jié)構(gòu)形式

聯(lián)箱由20號碳鋼制成，可連接著若干根管子，一般情況下不受熱。

五、循環(huán)泵

1、濕式電動機拖動循環(huán)泵

循環(huán)泵是控制循環(huán)鍋爐的關(guān)鍵，循環(huán)泵的運行可靠性直接影響到鍋爐的安全工作，濕式電動機拖動循環(huán)泵，泵的一個輔助葉輪安裝在電動機的自由端，輔助葉輪會把冷卻水在電動機內(nèi)腔與冷卻器之間進行循環(huán)，可以保證電動機內(nèi)部在低溫下還能進行工作，其溫度一般不會超過45℃。

六、水冷壁

1、水冷壁的布置型式

水冷壁一般布置在爐膛的四周，是為了更好地接受火焰和煙氣的熱輻射受熱。當(dāng)鍋爐為氣泡鍋爐時，水冷壁即為蒸發(fā)受熱面;當(dāng)鍋爐為直流鍋爐時，由于系統(tǒng)沒有汽包進行工作，水冷壁作用蒸發(fā)受熱面以外，部分還用作預(yù)熱作用、過熱作用。

2、水冷壁的作用

（1）水冷壁是吸收燃料室火焰的高溫輻射熱量，使進水冷壁的水吸收熱量后變?yōu)槠旌衔?

（2）由于輻射傳熱量與熱力學(xué)溫度四次方成正比，因此增加水冷壁管，會降低對流受熱面的數(shù)量;

（3）簡化爐墻結(jié)構(gòu)，便于安裝;

（4）保護鍋爐墻體，水冷壁是四周敷設(shè)，隔開了燃燒室與爐墻，防止了爐墻被燒壞、結(jié)渣、積灰。

3、水冷壁的結(jié)構(gòu)

（1）光管式水冷壁

由于隨著鍋爐的容量增大，其爐壁的面積增長速度小于鍋爐容量的增長速度，其s與d的比值在1～1.1之間。如圖 1。由于光管式水冷壁為敷管式爐墻，水冷壁埋入爐墻中，因此e/d=0。這樣布置可以使相對節(jié)距s/d較小，一般為1.0～1.05。

（2）膜式水冷壁

氣密性良好。適用于正壓或者負壓的爐膛，對于負壓爐膛來講，膜式水冷壁還具有減少漏風(fēng)、降低排煙熱損失的特點;保護爐墻。因為膜式水冷壁將爐墻和爐膛完全隔開了，需使用輕質(zhì)的保溫材料即可;當(dāng)爐墻面積相同的情況下，膜式水冷壁的熱輻射傳熱面積比一般的光管水冷壁的面積要大，同時角系數(shù)x=1，用鰭片代替管材，節(jié)約高價管材;膜式水冷壁可成片在現(xiàn)場吊裝安裝，大大減少工作量，節(jié)約了安裝鍋爐的時間;膜式水冷壁可承受較大的側(cè)向應(yīng)力，可以增加爐膛抗爆炸的能力。

（3）銷釘式水冷壁

銷釘式水冷壁有燃燒帶，可以提高爐膛溫度;有燃燒帶可以為著火困難的煤料創(chuàng)造和穩(wěn)定燃燒條件。

參考文獻：

[1]葉江明，《電廠鍋爐原理及設(shè)備（第四版）》，中國電力出版社

[2]周強泰，《鍋爐原理（第三版）》，中國電力出版社

[3]張永濤，《鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)》，中國電力出版社

[4]陳學(xué)俊，陳聽寬，《鍋爐原理》，機械工業(yè)出版社