爐膛水冷壁

水冷壁主要有兩類，即光管式水冷壁和膜式水冷壁，如圖1《水冷壁管的型式》（1-管子；2-耐火層；3-絕熱層；4-護板；5-扁鋼；6-鰭片管；7-特制銷釘；8-耐火水泥；9-耐火材料）所示。其中(a)光管；(b)鰭片管焊成的膜式水冷壁；(c)用扁鋼焊成的膜式水冷壁；(d)涂有耐火水泥的銷釘管水冷壁；(e)涂有耐火水泥的銷釘管膜式水冷壁。

光管式水冷壁就是通過鍋筒及集箱連接起來的一排布置在爐墻內側的光管受熱面；膜式水冷壁就是各光管之間用鰭片或扁鋼焊接成的一組管屏。光管水冷壁是由普通的無縫鋼管彎制而成，一般是貼近燃燒室爐墻內壁、互相平行地垂直布置，上端與鍋筒或上集箱連接，下端與下集箱連接。

水冷壁管布置的緊密程度用管子的相對節(jié)距來表示。管子的節(jié)距s與外徑d之比(即s/d)稱為相對節(jié)距。相對節(jié)距不同，說明水冷壁的吸熱量和對爐墻的保護程度不同。若d不變，相對節(jié)距減小，說明s減小，管子排列緊密，即在同樣大小的爐膛內布置水冷壁管多，水冷壁的吸熱量大，爐墻的安全性增強，但火焰照射到爐墻上的輻射熱量減少，爐墻對管子的反射熱量少，管子金屬的利用率低；相反，相對節(jié)距增大，水冷壁管的總的吸熱量減小，對爐墻的保護作用差．但管子的利用率較高。

在一定的s/d下，水冷壁管中心線至爐墻內表面的距離e與管子外徑的比值(即e/d)對水冷壁的吸熱量及爐墻的保護作用也有影響，若e/d的數(shù)值大，則爐墻接受火焰的輻射熱多。若d不變，說明管子與爐墻之間的距離增加，爐墻內表面對管子的輻射作用增強，因而水冷壁管的吸熱量也較多。但這時爐墻溫度升高，爐墻上容易結渣，焊在水冷壁管背面起固定作用的拉桿也容易燒壞。

現(xiàn)代鍋爐為了減輕爐墻重量，常將水冷壁的一半埋在爐墻中(e=0)，這種爐墻稱為敷管式爐墻。這種爐墻的主要優(yōu)點是爐墻溫度較低，爐墻可以減薄，使安裝方便、節(jié)省材料，能夠減輕鍋爐的重量。自然循環(huán)鍋爐常用的水冷壁管外徑有60、76、83 mm等，壁厚為3.5～6mm。管徑越小，遮蓋同樣面積的爐墻所消耗的金屬越少。

光管式水冷壁具有制造、安裝簡單等優(yōu)點。但它的缺點是保護爐墻的作用小，爐膛漏風嚴重。由于焊接工藝的限制，以前普遍采用光管式水冷壁?，F(xiàn)代小型鍋爐受制造成本的限制時，有時也采用光管式水冷壁。

膜式水冷壁有兩種型式，一種是光管之間焊扁鋼形成膜式水冷壁；另一種是由軋制成形的鰭片管焊成。膜式水冷壁對爐墻的保護最好，爐墻的重量、厚度大為減少。因為膜式水冷壁的爐墻只需要保溫材料，不用耐火材料，因而可采用輕型爐墻。同時，水冷壁的金屬耗量增加不多。此外，膜式水冷壁的氣密性好，大大減少了爐膛漏風，甚至也可采用微正壓燃燒，提高鍋爐熱效率。由于蓄熱能力小，爐膛燃燒室升溫快，冷卻亦快，可縮短啟動和停爐時間。廠內預先組裝好才出廠，可縮短安裝周期，保證質量。膜式水冷壁的缺點主要是制造工藝較復雜，設計時必須考慮到它的一些特點。如不允許兩相鄰管子的金屬溫度差超過50℃(這個要求對自然循環(huán)鍋爐是容易做到的)，因要把水冷壁系統(tǒng)制成整體焊接的懸吊框式結構，設計膜式水冷壁時必須保證有足夠的膨脹延伸自由，還應保證人孔、檢查孔、看火孔以及管子橫穿水冷壁等處有良好的密封性。水冷壁管穿過爐墻的部分要留出膨脹間隙。為了防止漏風，間隙內填充石棉繩。對于敷管爐墻，爐墻貼附在膜式水冷壁管外面形成一個整體，穿墻部分可不留間隙。膜式水冷壁由于具有顯著的優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用。大型鍋爐幾乎全部采用的是膜式水冷壁。 2100433B

爐膛水冷壁就是布置在爐膛四周的、管內流動介質一般為水或汽水兩相混合物的受熱面。若鍋爐為蒸汽鍋爐，水冷壁主要為蒸發(fā)受熱面；若鍋爐為熱水鍋爐或超臨界壓力鍋爐．則水冷壁主要為加熱受熱面。

在自然循環(huán)鍋爐爐膛內，如果管內工質向上流動，水冷壁也稱上升管。水冷壁的基本作用為：①吸收爐膛內火焰的熱量。由于爐內火焰溫度較高，且煙速很低，因此這種吸熱主要通過輻射方式來進行，在爐膛出口處將煙氣的溫度冷卻到足夠低的程度。②保護爐墻。由于水冷壁的存在，使得火焰只能部分或完全不接觸爐墻，從而起到保護作用。除此之外，水冷壁還能起到懸吊爐墻、防止爐壁結渣等作用。

一般，水冷壁管敷設在鍋爐爐墻四周，但大容量鍋爐經(jīng)常將部分水冷壁管布置在爐膛中間。水冷壁管的主要作用如下：

(1)保護爐墻，減少爐膛內高溫的煙氣和爐渣對爐墻的浸蝕破壞作用。裝設水冷壁后，鍋爐爐墻內壁溫度和爐膛的煙氣溫度都大大降低，有效地防止了爐墻和受熱面結渣，同時還可減小爐墻厚度及減輕爐墻的重量。現(xiàn)代大型鍋爐，采用爐墻與水冷壁管共同組成敷管式或管上爐墻，即利用水冷壁管懸吊的爐墻。

(2)爐膛內的高溫火焰對水冷壁管的導熱，主要是輻射傳熱。輻射傳熱強度與燃氣絕對溫度的四次方成正比。由于爐膛內的燃氣溫度很高，所以，水冷壁管在爐膛內吸收輻射傳熱很強烈，是鍋爐的主要蒸發(fā)受熱面。

對高壓和超高壓鍋爐，在爐膛頂部常布置輻射過熱器；對直流鍋爐，一部分預熱受熱面(相當于省煤器)和過熱受熱面(相當于過熱器)常布置在水冷壁中；而超臨界直流鍋爐，因為沒有蒸發(fā)受熱面，水冷壁則只用于加熱給水和過熱蒸汽。

一般情況下，爐膛可以由絕熱爐墻構成，也可以由水冷壁吸熱的非絕熱爐墻構成。在絕熱爐墻中，爐墻應采用耐高溫的耐火材料砌筑。由于絕熱溫度比較高，要考慮耐火材料的能夠承受的極限溫度限制，以及燃料帶來的灰分的高溫熔融對爐墻的沾污。

爐膛中的火焰向四周非絕熱爐墻的傳熱以輻射換熱為主。根據(jù)燃料的性質和燃燒產(chǎn)物，可以計算火焰的黑度，再根據(jù)受熱面表面的性質可以計算系統(tǒng)黑度，獲得輻射傳熱量和爐膛出口煙氣溫度。

在爐膛中，由于操作不當，可能引起爐膛爆炸。

引起爐膛爆炸的具體原因是多種多樣的，其共同之處是爐膛中積累了大量的可燃物或可燃氣體，遇到明火后發(fā)生爆炸；或者熄火后未及時中斷燃料供給，在高溫下突然自燃。

爐膛爆炸預防措施有：

①點火前必須查明燃燒器有無漏油漏氣現(xiàn)象，引風5-10分鐘后方可點火；

②點火時，先開風機后引火，再供給燃料；如果點火不著，應重新通風，再按點火步驟點火；

③正常停爐時，先停止供給燃料，后停止鼓、引風機；

④運行中突然熄火或事故停爐時，必須先停止供給燃料；

⑤裝設點火程序，自動控制風機，燃料供給聯(lián)鎖裝置以及自動滅火保護裝置。2100433B