核心提示：鍋爐（Boiler）是指利用燃料的燃燒熱能或其他熱能加熱給水（或其他工質(zhì)）以生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的蒸汽、熱水（或其他工質(zhì)、或其他鍋爐（Boiler）是指利用燃料的燃燒熱能或其他熱能加熱給水（或其他工質(zhì)）以生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的蒸汽、熱水（或其他工質(zhì)、或其他工質(zhì)蒸汽）的機(jī)械設(shè)備。

用以發(fā)電的鍋爐稱電站鍋爐或電廠鍋爐，又泛稱為蒸汽發(fā)生器（SteamGenerator）。

鍋

“鍋”指的是工質(zhì)流經(jīng)的各個(gè)受熱面，一般包括省煤器、水冷壁、過熱器及再熱器等以及通流分離器件如聯(lián)箱、汽包（汽水分離器）等；

爐

“爐”一般指的是燃料的燃燒場(chǎng)所以及煙氣通道，如爐膛、水平煙道及尾部煙道等。

循環(huán)方式分類：

鍋爐按照循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐。

自然循環(huán)鍋爐

給水經(jīng)給水泵升壓后進(jìn)入省煤器，受熱后進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)。蒸發(fā)系統(tǒng)包括汽包、不受熱的下降管、受熱的水冷壁以及相應(yīng)的聯(lián)箱等。當(dāng)給水在水冷壁中受熱時(shí)，部分水會(huì)變?yōu)檎羝?，所以水冷壁中的工質(zhì)為汽水混合物，而在不受熱的下降管中工質(zhì)則全部為水。

由于水的密度要大于汽水混合物的密度，所以在下降管和水冷壁之間就會(huì)產(chǎn)生壓力差，在這種壓力差的推動(dòng)下，給水和汽水混合物在蒸發(fā)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)。這種循環(huán)流動(dòng)是由于水冷壁的受熱而形成，沒有借助其他的能量消耗，所以稱為自然循環(huán)。

在自然循環(huán)中，每千克水每循環(huán)一次只有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝蛘哒f每千克水要循環(huán)幾次才能完全汽化，循環(huán)水量大于生成的蒸汽量。單位時(shí)間內(nèi)的循環(huán)水量同生成蒸汽量之比稱為循環(huán)倍率。自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)倍率約為4～30。

控制循環(huán)鍋爐

在循環(huán)回路中加裝循環(huán)水泵，就可以增加工質(zhì)的流動(dòng)推動(dòng)力，形成控制循環(huán)鍋爐。

在控制循環(huán)鍋爐中，循環(huán)流動(dòng)壓頭要比自然循環(huán)時(shí)增強(qiáng)很多，可以比較自由地布置水冷壁蒸發(fā)面，蒸發(fā)面可以垂直布置也可以水平布置，其中的汽水混合物即可以向上也可以向下流動(dòng)，所以可以更好地適應(yīng)鍋爐結(jié)構(gòu)的要求。

控制循環(huán)鍋爐的循環(huán)倍率約為3～10。

自然循環(huán)鍋爐和控制循環(huán)鍋爐的共同特點(diǎn)是都有汽包。汽包將省煤器、蒸發(fā)部分和過熱器分隔開，并使蒸發(fā)部分形成密閉的循環(huán)回路。汽包內(nèi)的大容積能保證汽和水的良好分離。但是汽包鍋爐只適用于臨界壓力以下的鍋爐。

直流鍋爐

直流鍋爐沒有汽包，工質(zhì)一次通過蒸發(fā)部分，即循環(huán)倍率為1。

直流鍋爐的另一特點(diǎn)是在省煤器、蒸發(fā)部分和過熱器之間沒有固定不變的分界點(diǎn)，水在受熱蒸發(fā)面中全部轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，沿工質(zhì)整個(gè)行程的流動(dòng)阻力均由給水泵來克服。

如果在直流鍋爐的啟動(dòng)回路中加入循環(huán)泵，則可以形成復(fù)合循環(huán)鍋爐。即在低負(fù)荷或者本生負(fù)荷以下運(yùn)行時(shí)，由于經(jīng)過蒸發(fā)面的工質(zhì)不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，所以在鍋爐的汽水分離器中會(huì)有飽和水分離出來，分離出來的水經(jīng)過循環(huán)泵再輸送至省煤器的入口，這時(shí)流經(jīng)蒸發(fā)部分的工質(zhì)流量超過流出的蒸汽量，即循環(huán)倍率大于1。

當(dāng)鍋爐負(fù)荷超過本生點(diǎn)以上或在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由蒸發(fā)部分出來的是微過熱蒸汽，這時(shí)循環(huán)泵停運(yùn)，鍋爐按照純直流方式工作。

蒸汽參數(shù)分類：

?低壓鍋爐

出口蒸汽壓力≤2.45MPa

?中壓鍋爐

出口蒸汽壓力2.94～4.90MPa

?高壓鍋爐

出口蒸汽壓力7.8～10.8MPa

?超高壓鍋爐

出口蒸汽壓力11.8～14.7MPa

?亞臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力15.7～19.6MPa

?超臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力>22.1MPa

?超超臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力>27MPa

燃燒方式分類

鍋爐按燃燒方式可分為層式燃燒鍋爐、懸浮燃燒鍋爐、旋風(fēng)燃燒鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐。其中懸浮燃燒鍋爐常見的火焰型式有切向、墻式及對(duì)沖、U型、W型等數(shù)種。

切向燃燒

切向燃燒是煤粉氣流從布置在爐膛四角（六角，八角）的直流式燃燒器引入爐膛進(jìn)行燃燒的方式。

一般一、二次風(fēng)口常為間隔布置，各風(fēng)口的幾何中心線都分別與中央的一個(gè)或幾個(gè)假想圓相切。

切向燃燒的特點(diǎn)是靠各角來的風(fēng)粉混合物協(xié)同動(dòng)作，在爐內(nèi)形成一個(gè)強(qiáng)旋流火球燃燒。

煤粉的著火和切向燃燒方式要求爐膛截面接近正方形，這時(shí)會(huì)和尾部豎井中的煙氣速度的選擇發(fā)生矛盾。

煤粉著火和燃燒穩(wěn)定性是靠點(diǎn)火三角區(qū)和上游鄰角過來的高溫火焰的對(duì)流傳熱支持。

火焰的形狀不僅與燃燒器布置、參數(shù)有關(guān)，還與爐膛形狀及假想切圓直徑有關(guān)。

假想切圓直徑大，有利于著火穩(wěn)定性，但容易使煤粉氣流刷墻造成爐壁結(jié)渣；切圓直徑小，有助于減輕結(jié)渣，但鄰角點(diǎn)燃作用延遲。

切向燃燒爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)的火炬有利于煤粉的燃盡；但是爐膛出口的殘余旋流易引起煙溫偏差、流量偏差，對(duì)過熱器、再熱器管工作不利。

對(duì)沖燃燒方式

將一定數(shù)量的旋流燃燒器布置在兩面相對(duì)的爐墻上，形成對(duì)沖火焰的燃燒方式。

旋流式燃燒器主要靠自身形成的回流卷吸燃燒室內(nèi)高溫?zé)煔鈦砑訜狳c(diǎn)燃煤粉，因此形成基本獨(dú)立的火炬。

對(duì)沖布置的火炬在燃燒室中心相遇對(duì)沖，然后轉(zhuǎn)彎向上。

與燃燒器前墻布置相比，前后墻對(duì)沖布置時(shí)，爐內(nèi)火焰充滿情況較好，火焰在爐膛中部對(duì)沖，有利于增強(qiáng)擾動(dòng)。

旋流式燃燒器前后墻對(duì)沖布置和直流式燃燒器切向布置相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是上部爐膛寬度方向上的煙氣溫度和速度分布比較均勻，使過熱蒸汽溫度偏差較小，并可降低整個(gè)過熱器和再熱器的金屬最高點(diǎn)溫度。

另外，墻式對(duì)沖燃燒方式以煙氣擋板改變流經(jīng)低溫過熱器及低溫再熱器的煙氣量，從而調(diào)節(jié)再熱汽溫度。這種調(diào)節(jié)方式較四角燃燒爐多以擺動(dòng)燃燒器在垂直方向角度的方式要有效，運(yùn)行中再熱器可不投減溫水，使循環(huán)熱效率不會(huì)因噴入減溫水而降低。

近幾年投運(yùn)的墻式燃燒大型鍋爐燃用神府東勝等煤時(shí)出現(xiàn)了結(jié)渣問題，其中爐膛容積最大的鍋爐防渣性能較差，說明并非僅強(qiáng)調(diào)較低的容積及截面熱負(fù)荷即可有效緩解爐內(nèi)結(jié)渣。

旋流燃燒器的類型、結(jié)構(gòu)，燃燒器的布置可能起著相當(dāng)重要作用。

因此，對(duì)對(duì)沖燃燒方式，旋流燃燒器的選型是重要的，同時(shí)還要控制單支燃燒器的功率，以及燃燒器區(qū)壁面熱負(fù)荷。

W型火焰燃燒方式

將直流或弱旋流式燃燒器布置在燃燒室前后墻爐拱上，使火焰開始向下，再折回向上，在爐內(nèi)形成W狀火焰的燃燒方式。

W型火焰燃燒方式由于爐膛溫度水平高，NOx生成量高。為了提高著火穩(wěn)定性，減少NOx生成量，新設(shè)計(jì)的鍋爐常將部分二次風(fēng)分別由前后墻引入，并用垂直下行一、二次風(fēng)動(dòng)量與近似水平對(duì)沖的部分二次風(fēng)和（或）三次風(fēng)的動(dòng)量比來調(diào)節(jié)W火焰的形狀。

根據(jù)燃用煤質(zhì)的不同，W形火焰燃燒室四周敷設(shè)適量的衛(wèi)燃帶，用以提高火焰溫度和燃盡度。

W型火焰燃燒方式相對(duì)于前幾種燃燒方式而言，下爐膛的截面積偏大，且四周敷設(shè)衛(wèi)燃帶，可使煤粉火焰具有較高溫度，而又不易沖墻，減少結(jié)渣的危險(xiǎn)；但是，由于爐膛截面積大，形狀復(fù)雜，鍋爐本體造價(jià)大致要增加15％-25％。

另外，形成和控制W型火焰使充滿整個(gè)爐膛，要求成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和較高的運(yùn)行水平。

W型火焰燃燒方式對(duì)難燃的貧煤及無煙煤在燃燒穩(wěn)定性上優(yōu)于四角和墻式燃燒方式。

鍋爐型式分類

鍋爐按其燃燒室、對(duì)流煙道間的相互布置方式又可分為Π型（倒U型）、塔型、半塔型（改良型）、T型、箱型、Γ型（倒L型）、U型等多種型式。

Π型鍋爐

Π型鍋爐布置主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、緊湊；排煙口在下方，故引、送風(fēng)機(jī)及除塵器等設(shè)備均可布置在地面；鍋爐構(gòu)架較低，可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；尾部煙道中煙氣下行，便于清灰，且有自生吹灰作用；各受熱面易于布置成逆流方式，以加強(qiáng)對(duì)流換熱；尾部受熱面檢修也比較方便。

主要缺點(diǎn)是：煙氣從燃燒室進(jìn)入對(duì)流煙道要轉(zhuǎn)彎，使煙氣的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及飛灰濃度分布不均勻，容易引起受熱面的局部磨損，而且影響傳熱；由于其燃燒室高度與尾部煙道高度要求近似相等，故尾部受熱面布置較困難，當(dāng)燃用低熱值、高灰分、高水分的褐煤或其他劣質(zhì)燃煤時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“布置危機(jī)”，占地也較大。

塔式鍋爐

塔式鍋爐即單煙道鍋爐，其對(duì)流受熱面全部布置在燃燒室上方的煙道里，筆直向上發(fā)展。

由于它取消了轉(zhuǎn)向室，使煙氣在對(duì)流受熱面中不改變流動(dòng)方向，又消除了燃燒室高度和尾部煙道高度不相稱的布置矛盾，所以它是燃燒褐煤或多灰分煙、貧煤鍋爐的最佳爐型，此外鍋爐煙道有自生通風(fēng)作用，煙氣阻力有所降低。

其缺點(diǎn)是：空氣預(yù)熱器、引風(fēng)機(jī)、除塵器等設(shè)備位于鍋爐頂部，這將使鍋爐鋼架承受荷載加重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價(jià)高，設(shè)備安裝和檢修難度加大。

所以現(xiàn)代大型鍋爐均采用改良型塔式布置。

這種布置型式只是將原塔式布置作少許變動(dòng)，即把空氣預(yù)熱器、引風(fēng)機(jī)及除塵器等分層低位布置在燃燒室后部。

用垂直煙道連通上部的省煤器和下部的空氣預(yù)熱器，而引風(fēng)機(jī)和除塵器則布置在爐后地面上。

這兩種統(tǒng)稱為塔式鍋爐。

塔式布置常用于亞臨界及以上壓力的低循環(huán)倍率鍋爐和直流鍋爐。

對(duì)自然循環(huán)汽包爐或控制循環(huán)汽包爐，因其汽包笨重，給塔式布置帶來極大困難，故僅用于較小容量、較低參數(shù)鍋爐，目前所見到的國(guó)內(nèi)、外最大容量為1000MW級(jí)機(jī)組。

T型鍋爐

T型鍋爐可解決Π型鍋爐和塔式鍋爐尾部受熱面布置的危機(jī)，減少了尾部煙道的深度和過渡煙道的高度。

但該爐型比Π型爐占地更大，管道連接復(fù)雜，金屬耗量也大，故只有當(dāng)燃燒劣質(zhì)煤，需要布置很多對(duì)流受熱面時(shí)或當(dāng)塔式鍋爐的容量受到限制（≥1000MW機(jī)組）時(shí)才考慮采用。

箱式鍋爐多用于燃油或燃?xì)狻Ｆ淙紵疑戏剿讲贾昧诉^熱器、再熱器和省煤器，既保證了布置的緊湊性，又為鍋爐的快速維修創(chuàng)造了條件，且易于疏水、可縮短啟動(dòng)時(shí)間、熱膨脹性能也良好。

但制造工藝要術(shù)嚴(yán)格。Γ型鍋爐與Π型鍋爐很相近，只是取消了水平煙道，尾部前墻和水冷壁的后墻合用。

使包墻管簡(jiǎn)化和鍋爐深度減少，從而節(jié)省鋼材，但尾部受熱面檢修困難。

技術(shù)派系分類

在上世紀(jì)，美國(guó)、日本和一些歐洲國(guó)家已經(jīng)形成了各具特色的三個(gè)技術(shù)派系：

（1）承襲美國(guó)BabcockandWilcox（B&W）公司特色；

（2）承襲原美國(guó)CombustionEngineering（CE）公司特色；

（3）承襲美國(guó)FosterWheeler（FW）公司特色。

B&W派系

（1）亞臨界壓力下的鍋爐都采用自然循環(huán)鍋爐；鍋爐汽包內(nèi)采用旋風(fēng)分離器。

（2）采用前墻、后墻或者對(duì)沖布置的旋流式燃燒器。

（3）過熱汽溫和再熱汽溫多采用煙道擋板或煙氣再循環(huán)調(diào)溫。

（4）對(duì)于超臨界壓力的鍋爐采用歐洲本生式直流鍋爐和通用壓力鍋爐。

CE派系

（1）蒸汽壓力在13.7MPa表壓以下的采用自然循環(huán)，亞臨界壓力采用控制循環(huán)汽包鍋爐，汽包內(nèi)采用軸流式汽水分離器。

（2）采用角置切向燃燒擺動(dòng)直流燃燒器。

（3）過熱汽溫采用噴水調(diào)節(jié)，再熱汽溫采用擺動(dòng)式燃燒器加微量噴水調(diào)節(jié)。

（4）超臨界壓力采用蘇爾壽直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐。

FW派系

（1）亞臨界壓力下采用自然循環(huán)，汽包內(nèi)部常用水平式分離器。

（2）采用前、后墻或?qū)_布置旋流式燃燒器。

（3）廣泛采用輻射過熱器，甚至爐膛內(nèi)設(shè)置全高的墻式過熱器或雙面曝光的過熱器隔墻，用煙氣擋板調(diào)溫。

（4）超臨界壓力采用FW－本生式直流鍋爐。

其它派系

（1）德國(guó)因?yàn)樽陨淼拿禾抠Y源較豐富，煤種以褐煤具多，所以德國(guó)的鍋爐技術(shù)發(fā)展相對(duì)較獨(dú)立，對(duì)于100MW以上機(jī)組均采用本生式直流鍋爐，而且都考慮變壓運(yùn)行。

（2）俄羅斯的鍋爐技術(shù)發(fā)展道路也很具特色。他們不發(fā)展亞臨界參數(shù)，超高壓及以下均為自然循環(huán)鍋爐，從300MW起均為超臨界壓力直流鍋爐，且以拉姆辛鍋爐為主。

其他分類

燃料

鍋爐按使用燃料可分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t及燃用其他燃料（如油頁巖、垃圾、沼氣等）鍋爐。

排渣方式

鍋爐按照排渣方式可分為固態(tài)排渣和液態(tài)排渣兩種。固態(tài)排渣是指爐膛下部排出的灰渣呈灼熱的固態(tài)，落入排渣裝置經(jīng)冷卻水?；笈懦?。液態(tài)排渣指爐膛內(nèi)的灰渣以熔融狀態(tài)從爐膛底部排出。

上世紀(jì)50年代、60年代為強(qiáng)化燃燒和解決燃用低揮發(fā)分低灰熔點(diǎn)燃煤的困難，液態(tài)排渣爐發(fā)展較快。

但因燃燒溫度高、排出NOX較多對(duì)環(huán)境保護(hù)不利、對(duì)煤種變化敏感、運(yùn)行可靠性易受影響等因素限制，現(xiàn)在發(fā)展基本停滯，大部分鍋爐采用固態(tài)排渣方式。

通風(fēng)方式

鍋爐按通風(fēng)方式可分為平衡通風(fēng)鍋爐、微正壓鍋爐（2～4kPa）和增壓鍋爐。

所謂平衡通風(fēng)鍋爐指的是進(jìn)入鍋爐的供風(fēng)由風(fēng)機(jī)提供，燃燒后的煙氣經(jīng)風(fēng)機(jī)抽吸出去，爐膛燃燒室呈負(fù)壓狀態(tài)（-50～-200Pa），現(xiàn)在大型電站鍋爐基本都采用平衡通風(fēng)方式。微正壓鍋爐爐殼密封要求高，多用于燃油、燃?xì)忮仩t。增壓鍋爐爐內(nèi)煙氣壓力高達(dá)1～1.5MPa，多用于燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)鍋爐。