基本介紹
- 中文名：爐膛水冷壁
- 外文名：furnace water wall
- 分類：兩種
- 類型：光管式水冷壁和膜式水冷壁
- 性質：科學
- 布置位置：爐膛四周
爐膛水冷壁的作用,光管式水冷壁,膜式水冷壁,
爐膛水冷壁的作用
在自然循環鍋爐爐膛內，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。由於爐內火焰溫度較高，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保護爐牆。由於水冷壁的存在，使得火焰只能部分或完全不接觸爐牆，從而起到保護作用。除此之外，水冷壁還能起到懸吊爐牆、防止爐壁結渣等作用。
光管式水冷壁
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-特製銷釘；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)塗有耐火水泥的銷釘管水冷壁；(e)塗有耐火水泥的銷釘管膜式水冷壁。
圖1 水冷壁管的型式
光管式水冷壁就是通過鍋筒及集箱連線起來的一排布置在爐牆內側的光管受熱面；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牆內壁、互相平行地垂直布置，上端與鍋筒或上集箱連線，下端與下集箱連線。
水冷壁管布置的緊密程度用管子的相對節距來表示。管子的節距s與外徑d之比(即s/d)稱為相對節距。相對節距不同，說明水冷壁的吸熱量和對爐牆的保護程度不同。若d不變，相對節距減小，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，爐牆的安全性增強，但火焰照射到爐牆上的輻射熱量減少，爐牆對管子的反射熱量少，管子金屬的利用率低；相反，相對節距增大，水冷壁管的總的吸熱量減小，對爐牆的保護作用差．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牆內表面的距離e與管子外徑的比值(即e/d)對水冷壁的吸熱量及爐牆的保護作用也有影響，若e/d的數值大，則爐牆接受火焰的輻射熱多。若d不變，說明管子與爐牆之間的距離增加，爐牆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。但這時爐牆溫度升高，爐牆上容易結渣，焊在水冷壁管背面起固定作用的拉桿也容易燒壞。
現代鍋爐為了減輕爐牆重量，常將水冷壁的一半埋在爐牆中(e=0)，這種爐牆稱為敷管式爐牆。這種爐牆的主要優點是爐牆溫度較低，爐牆可以減薄，使安裝方便、節省材料，能夠減輕鍋爐的重量。自然循環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，遮蓋同樣面積的爐牆所消耗的金屬越少。
光管式水冷壁具有製造、安裝簡單等優點。但它的缺點是保護爐牆的作用小，爐膛漏風嚴重。由於焊接工藝的限制，以前普遍採用光管式水冷壁。現代小型鍋爐受製造成本的限制時，有時也採用光管式水冷壁。
膜式水冷壁
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；另一種是由軋製成形的鰭片管焊成。膜式水冷壁對爐牆的保護最好，爐牆的重量、厚度大為減少。因為膜式水冷壁的爐牆只需要保溫材料，不用耐火材料，因而可採用輕型爐牆。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，甚至也可採用微正壓燃燒，提高鍋爐熱效率。由於蓄熱能力小，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製造工藝較複雜，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鍋爐是容易做到的)，因要把水冷壁系統製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。水冷壁管穿過爐牆的部分要留出膨脹間隙。為了防止漏風，間隙內填充石棉繩。對於敷管爐牆，爐牆貼附在膜式水冷壁管外面形成一個整體，穿牆部分可不留間隙。膜式水冷壁由於具有顯著的優點，因而得到了廣泛的套用。大型鍋爐幾乎全部採用的是膜式水冷壁。
