锅炉基本概念

锅炉基本概念

锅炉的基本组成

锅炉本体：炉膛、燃烧设备、锅筒、水冷壁，过热器，再热器，省煤

器、炉墙、构架。锅炉辅助设备：燃料供应设备、磨煤及制粉设备、送

风设备、引风设备、给水设备、除灰

除渣设备、自动控制设备

锅炉的基本组成（本体）

炉膛是由炉墙包围起来供燃料燃烧的立体空间。

炉膛的作用是保证燃料尽可能地燃烧，并使炉膛出口烟气温度冷却

到对流受热面安全工作允许的温度。

燃烧设备：将燃料和燃烧所需空气送入炉膛并使燃料着火稳定，燃烧

良好。

锅筒：是水管锅炉中用以进行汽水分离和蒸汽净化，组成水循环回路

并蓄存锅水的筒形压力容器，又称汽包。

水冷壁：锅炉主要辐射受热面，加热工质同时保护炉墙；

过热器：将饱和蒸汽加热到额定过热蒸汽温度；

再热器：将汽轮机高压缸排汽加热到过热温度

省煤器：利用锅炉尾部烟气加热锅炉给水；

空气预热器：利用锅炉尾部烟气加热燃烧用空气。

锅炉的一般工作过程

燃料燃烧过程

烟气传热过程

工质的加热和汽化过程

锅炉的分类

按用途分类：电站锅炉、工业锅炉、船用锅炉、机车锅炉、注汽锅炉；

按循环方式分类：自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循

环锅炉；按燃烧方式分类：火床燃烧锅炉、火室燃烧锅炉、流化床锅炉、

旋风炉

按锅炉出口压力分类：低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、

亚临界压力锅炉、超临界压力

锅炉型号

DZL4-1.25-L单锅筒纵置式链条炉排炉，蒸发量4t/h,压力1.25

MPa,饱和温度，燃用劣质煤

SHS20-2.45/350-AII双锅筒横置式室燃锅炉，蒸发量20t/h,压力

2.45MPa,过热蒸汽温度350C,燃用烟煤，第二次设计。

SHF35-2.45/400-H双锅筒横置式沸腾炉，蒸发量35t/h,压力2.45

MPa,过热蒸汽温度400C,燃用褐煤。

锅炉参数

1.锅炉容量：蒸发量

(1)额定蒸发量：锅炉在额定蒸汽参数及给水温度条件下，锅炉输

出的热功率。

(2)最大连续蒸发量：锅炉最大连续输出热功率。

2.蒸汽参数

（1）额定蒸汽压力

（2）额定蒸汽温度

3.给水温度

燃料的分类与组成

总体划分为两大类：核燃料和有机燃料

按物态划分为三类：固态燃料、气态燃料和液态燃料

按获得方法分：天然燃料和人工燃料

按用途分：工艺燃料和动力燃料

元素分析：碳（C）、氢（H）、氧（0）、硫（S）、氮（N）、水分（M）

和灰分

（A）o

工业分析：水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）,并由此确定固定碳

的含量及焦炭和发热量的特性。

气体的燃料成分

由多种可燃与不可燃单一气体组成。

主要可燃气体有：甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、氢气（H2）、一氧化

碳（C0）、乙烯（C2H4）、硫化氢（H2S）o

不可燃气体有：二氧化碳（C02）、氮气（N2）、氧气（O2）o

煤的元素分析

碳元素（C）

煤中的主要可燃元素；煤中的碳以两种形态存在：

各种碳氢化合物一一挥发分以晶格状态存在的碳---固定碳

氢元素（H）

煤中的主要可燃元素；极易着火，燃烧迅速，火苗长；

碳氢比小，热值较高，着火容易，燃烧完全。

氧元素（S）和氮元素（N）

煤中的不可燃元素；煤中氧元素的存在状态：游离态一一

助燃化合物一一使燃料发热量降低煤中的氮是有害成分，燃烧生

成NOXo

水分（M）

煤中的不可燃成分；煤中水分的存在状态：

表面水分----可自然风干内在水分----加热除去有

害成分。P53灰分（A）

煤中的各种矿物杂质；煤中不可燃成分；有害成分。P53

煤的工业分析

（MVFCA）加热（VFCA）再加热（FCA）燃烧

（A）

煤的元素分析与工业分析的对比

煤的元素分析是测定C、H、0、N、S、M、A的质量百分数；

煤的工业分析是测定V、M、A、FC的质量百分数；

煤的元素分析与工业分析的对比

两种分析均可以作为锅炉燃烧计算的依据，同时也是煤的分类和研究

煤的特性的依据；

元素分析相当繁杂，需要复杂的设备、较高的技术和较长的分析时间;

工业分析法则相对简单,

燃料的某些成分对锅炉工作的影响

挥发分的影响

挥发分对煤的着火、燃烧有很大的影响；

一般作为煤分类的依据；

挥发分高，容易着火，且容易燃烧完全。

水分的影响

水分含量对锅炉运行的影响很大；

水分多，使着火推迟，着火困难，不易燃烧完全；

水分多，机械和化学不完全燃烧热损失会增加；

增加烟气量，降低锅炉热效率

水分多，煤粉制备困难增加。

灰分的影响

灰分增加，可燃成分会相对减少，降低发热量；

灰分多，使理论燃烧温度降低，包裹在煤粒表面，阻碍煤中可燃质和

氧气接触；灰分多，机械不完全燃烧热损失会增加；

灰分多，灰粒随烟气流过受热面时，会磨损受热面；

灰分多，会造成受热面积灰，降低传热效果，降低锅炉热效率；

灰分多，也会产生炉内结渣，同时会腐蚀管壁金属。

硫分的影响

含硫的最大影响是产生硫酸蒸汽，对低温受热面形成低温腐蚀；

烟气中的S03质量分数达到0.001%,烟气的酸露点即可达到

120-140℃；含硫量增加，煤粉自燃的倾向增大，因此高硫煤在煤仓内不

宜久存。

煤的特性

氧弹式量热计

弹筒发热量：包含燃烧过程中放出的所有热量，比实际的放热量高;

高位发热量：煤在空气中完全燃烧时所放出的热量；

低位发热量：在高位发热量的基础上扣除煤中水的汽化潜热

高温下煤灰的熔融性

变形温度DT灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度

软化温度ST灰锥锥体至锥顶触及底板或锥体变成球形或高度等于或

小于底长的半球形时所对应得温度

流动温度FT锥体熔化成液体或展开成厚度在1.5mm以下的薄层，或

锥体逐渐缩小，最后接近消失时对应的温度。流动温度也称熔化温度。

高温下煤灰的熔融性

DT、ST、FT的温度间隔对锅炉工作影响很大；

长渣：DT、ST温度间隔大，灰渣的黏度随温度变化缓慢，形成的渣

块牢固，不易脱落；

短渣：DT、ST温度间较小，灰渣黏度随温度变化很快，一般来说不

易结渣。

煤的分类

按照煤化程度分类：

褐煤（Vdaf含量＞37%）:挥发分含量高，所以容易着火，褐煤表面

多呈褐色火黑褐色;

烟煤（Vdaf含量＞10%）：煤化程度高于褐煤，含碳量高，除贫煤外，

挥发分较高，着火与燃烧均较容易；

无烟煤（Vdaf含量W10%）：煤化程度最深，碳的质量分数最多，发

热量高，但挥发分少，着火和燃尽比较困难。

层燃燃烧方式及其设备

链条炉的燃烧特点

着火条件差，单面点火；

炉排不停的移动，燃烧过程沿炉排长度分区进行；

燃烧工况稳定，各区域燃烧情况不随时间变动，燃烧效率高；烟气

成分和空气量分布沿炉排长度不断改变。

分段配风方式

尽早配风法强风后吹法推迟配风法

设置炉拱

前拱中拱后拱

前拱（引燃拱）

吸收来自火焰和高温烟气的辐射热，并集中地将热量辐射到新煤层上。

后拱

间接引燃直接引燃分隔保温作用

中拱

强对流型炉拱

很容易的将高温烟气引入着火区，有很好的引燃性能

与前拱组合具有最佳的引燃和混合性能

长度短、布置灵活、成本低

设置二次风

在燃料层上方送入炉膛的高速气流；

强化气流的扰动和混合；

工质可以是空气、烟气或蒸汽；

单面布置、双面布置、四角布置；

室燃燃烧方式及其设备

燃烧器

旋流燃烧器

旋流燃烧器是指总的出口气流为一股绕燃烧器轴线旋转的射流的一

类燃烧器。在旋流燃烧器中，携带煤粉的一次风和不携带煤粉的二次风

用不同的管道与燃烧器连接。

旋流燃烧器出口二次风射流是绕燃烧器轴线旋转的射流，而一次风射

流可为直流射流或旋转射流。

旋流射流特点

初期扰动强烈射程短有内外两个回流区扩展角较大

旋流燃烧器的布置方式

直流燃烧器

一次风

二次风

均等配风直流煤粉燃烧器

分级配风直流煤粉燃烧器

三次风

均等配风直流煤粉燃烧器

在均等配风方式中，一、二次风口间距相对较近，一、二次风自喷口

流出后很快得到混合，故一般适用于烟煤和褐煤。因为烟煤和褐煤具有较

高的挥发分和发热量，灰分较少，容易着火和燃烧，因此，燃烧时要求一

次风中的煤粉在距喷口不远出着火以后，应立即和二次风混合，以保证进

一步燃烧所需要的氧气。一次风风速为20-35m/s,二次风风速为40-60m/s。

上下相隔布置：

上二次风：供应煤粉燃烧所需要的空气，补充炉膛内未燃尽的煤粉继

续燃烧所需的空气。

下二次风：把从煤粉射流中分离出来的粗煤粉托浮起来，使其燃烧而

减少机械未完全燃烧热损失。

分级配风直流煤粉燃烧器

一般适用于无烟煤、贫煤、劣质烟煤。分级配风是把燃烧所需的二次

风分级分阶段地送入燃烧的煤粉气流中。首先，在一次风煤粉气流着火后

送入一部分二次风，促使已着火的煤粉气流的燃烧过程能继续扩展；待全

部着火后再分批地高速喷入二次风，使它与着火燃烧的煤粉火炬强烈混合,

籍以加强气流扰动提高扩散速度，促使煤粉的燃烧和燃尽过程。通常将一

次风口比较集中地布置在一起，而二次风口分层布置，且

一、二次风口间保持较大的距离，以此来控制一、二次风在炉内的混

合点。由于煤的挥发分低、灰分高，一次风口集中布置后，煤粉集中，燃

烧放热集中，火焰中心温度会有所升高，这些都为劣质烟煤和无烟煤着火

和燃烧提供有利的条件。

均等配风的特点

一、二次风喷口相间布置

一、二次风很快混合

适用于烟煤和褐煤

分级配风的特点

一次风喷口集中布置

二次风喷口分级布置

适用于无烟煤、贫煤和劣质煤

四角布置的直流燃烧器射出的四股气流在炉膛中心形成一个稳定的

强烈旋转火炬，在离心力的作用下，气流向四周扩展，炉膛中心形成真空

区，即无风区；无风区外面是强风区；最外围是弱风区。气流在引风机抽

力的作用下上升，在炉膛中形成了一个螺旋上升的气流。

从着火角度来看，相邻的煤粉气流能相互引燃，无风区为负压，部分

高温烟气回流到火焰根部，加上每股射流自身卷席高温烟气和接受炉膛辐

射热，四角切圆布置燃烧的着火条件十分理想；

从燃烧角度来看，直流射流的射程长，在炉膛烟气中贯穿能力强，着

火后的煤粉火炬强烈旋转，使炉内的温度、氧浓度更均匀，加强了煤粉与

空气的后期混合，也加速了煤粉的燃烧，所以煤粉气流的燃烧条件也是十

分理想的。

从燃尽的角度来看，气流螺旋上升，不仅改善了火焰在炉内充满度,

均匀了炉内的热负荷，而且延长了煤粉在炉内的停留时间，这对煤粉的燃

尽也是很有利的。流化床燃烧方式及其设备

循环流化床锅炉

主要由燃烧室、布风装置、灰分分离器、飞灰回送装置和外部流化床

热交换器。布风板位于炉膛燃烧室底部，布风板下面是风室，上面是燃

烧室，也就是炉膛。布风板的结构形势很多，以达到均匀布风和扰动床

料的作用，常用直孔式和侧孔式两种。

直孔式，密孔板式炉排，由一钢板或铸铁板钻孔制成，空气通过密集

小孔垂直向上吹。

侧孔式，风帽式炉排，由开孔的布风板和蘑菇型风帽组成而成，空气

从风帽的侧向小孔中送出，与上升气流呈垂直或交叉形式。

直孔式布风板通风阻力小，但鼓风容易造成穿风，会使局部料层堆积

而结焦。侧孔式布风板无此弊病，但通风阻力稍大些。

钟罩式风帽由内芯引风管插上风帽为一体。物料回吸后无法达到内芯

引风管高度，又被风直接吹回炉内，无法进入风室，风帽孔径大，不会出

现卡渣，风帽够热烧坏现象。

飞灰分离器是保证循环流化床锅炉物料可靠循环的关键部件之一，布

置在炉膛出口的烟气通道上。它将炉膛出口烟气携带的固体颗粒（灰粒、

未燃尽的焦炭颗粒和未完全反应的脱硫吸收剂颗粒等）中的95%以上分离

下来，再经过返料器送回炉膛进行循环燃烧，分离器性能的好坏直接影响

燃烧与脱硫效率。

分离器的主要作用在于保证床内物料的正常循环，而不在于降低烟气

中的飞灰浓度，分离器对某一粒径范围颗粒的分离效率必须满足锅炉循环

倍率的要求。

回料装置（通常称返料器），主要作用是将分离下来的灰由压力较低

的分离器出口输送到压力较高的炉膛，并防止炉膛的烟气反窜进入分离器。

目前均采用基于气一固两相输送原理的返料装置，相当于一个小型鼓泡流

化床。固体颗粒由分离器料腿进入返料器，返料风将固体颗粒流化并经返

料管溢流进入炉膛。比较成熟的返料阀有H型阀、V型阀和J型阀。

循环流化床锅炉的特点

可燃燃料范围宽燃烧效率高脱硫效果好灰渣可综合利

用

调节范围广容量大Nox排放低

煤粉及其特性

煤粉细度

煤粉的粗细程度用煤粉的细度来Rx来表示。

Rx?a?100%a?b

Rx越大煤粉越粗

R90尺寸大于等于90Hm煤粉质量分数

煤粉均匀度

煤粉颗粒大小的均匀程度。

煤的颗粒分布特性：

??bx?破碎公式Rx?100en

若用R90和R200两个常用的细度带入上述公式

n?

lglnl00100?lglnR200R90lg90b?1100ln90nR90

均匀性指数细度系数

煤粉的经济细度

煤粉的细度对煤粉气流的着火和焦炭的燃尽以及磨煤机运行费用都

有直接影响。煤粉越细，着火燃烧越迅速，固体不完全燃烧损失约小，同

时可以降低过量空气系数，减小排烟热损失，锅炉热效率越高；但同时磨

煤机的金属损耗和电耗要增加，即增加了制粉系统的运行费用。存在一

个使锅炉不完全燃烧损失、磨煤电耗和金属磨损总和最小的煤粉细度，称

煤粉经济细度。

煤粉经济细度需要通过锅炉燃烧试验确定。容易着火的煤，煤粉可以

粗一些；制粉系统性能好，磨出的煤粉均匀性好，煤粉可以粗一些，炉膛

的燃烧热强度大，有利于煤粉着火，煤粉可以粗一些。

经济细度的影响因素：煤和煤粉质量、燃烧方式等

钢球磨煤机

煤种适用性广，磨制任何煤种

设备庞大、投资大、占地满面积大、运行电耗高、金属磨损大，噪声

大

单进单出钢球磨煤机

实际转速

球磨机的转速对煤粉磨制过程影响很大。不同转速时，筒内钢球和煤

的运动情况不同，磨粉的效果就不同。

当筒体转速太低时.，钢球受摩擦力作用随筒体转动而上升形成一个斜

面，钢球受重力作用，达到一定高度后便从斜面滑落下来，撞击作用很小，

而且煤粉被压在钢球下面，很难被空气带走，导致煤被磨得很细，降低了

磨煤出力。

当转速过高时，在离心力的作用下，钢球会贴在筒壁上随筒体一起旋

转而不再脱离，这个时候钢球的撞击作用完全消失。发生这种情况的最低

转速称为临界转速。钢球直径

钢球的直径应按磨煤电耗与磨煤金属磨耗总费用最小的原则确定。

一般采用30-60mm的钢球直径。当充满系数一定时，减小钢球直径，

则钢球数量增加，撞击次数与作用面积就增大，磨煤出力提高，但钢球的

磨损加剧。而且随钢球直径减小，钢球的撞击力减弱，不宜磨制硬煤及大

块煤。

在磨制硬煤或大块煤的时候，则选用50-60mm的钢球直径。

如果能够根据煤种和磨煤机的工作条件，将40、50、60mm的钢球按

比例搭配使用，则会有更好的磨煤效果。

护甲

在钢球磨机的圆筒内，钢球的旋转速度永远小于筒体本身的旋转速度,

二者并不完全同步，两者的差值决定于钢球和护甲间的摩擦系数。

摩擦系数越小，筒体和钢球的速度差越大，意味着钢球与护甲间有较

大的滑动，于是就有较多的能量消耗在钢球与护甲的摩擦上，而未能用来

提升钢球。

如果护甲的摩擦系数高，就是说可以在较小的能量消耗下达到钢球的

最佳工作状态。因此，决定钢球最佳工作条件的因素，除了筒体转速外，

护甲的结构也相当重要。通风量

磨煤机磨好的煤粉，需要一定的通风量将其带出。由于煤沿筒体长度

分布不均，当通风量太小时，筒体通风速度较低，仅能带出少量细粉，部

分合格煤粉仍停留在筒内被反复的磨制，致使磨煤出力降低。

适当增大通风量可改善煤沿筒体长度分布情况，提高磨煤出力，降低

磨煤单位电耗。但是，当磨煤通风量过大时，部分不合格的粗煤粉也被

带出，经粗粉分离器分离后，又返回磨煤机再磨，造成无益的循环，以致

通风单位电耗及制粉单位电耗增加。在钢球装载量一定时，制粉单位电

耗最小值所对应的磨煤机通风量，称为最佳磨煤通风量。

筒内载煤量

煤种适应性广，能任何煤，尤其适合磨制其他型式磨煤机不宜磨制的

煤种，如硬度大、磨损性强的煤及无烟煤、贫煤、高灰分或高水分的劣质

煤等，而且对煤中混入的铁块、木屑和硬石块都不敏感；

能在运行中补充钢球，延长检修周期。球磨机的结构简单，故障少，

运行安全可靠，对运行和维修的技术水平要求较其他磨煤机低；

设备庞大笨重、金属耗量大，初投资及运行电耗大、金属磨损都较高，

运行噪声大，磨制的煤粉也不够均匀，在低负荷下运行不经济。

制粉系统

单进单出钢球磨煤机中间仓储式制粉系统

有煤粉仓储存煤粉，并可通过螺旋输粉机在相邻制粉系统间调剂煤粉,

供粉的可靠性增加;

磨煤机可经常在经济负荷下运行，当储粉量足够时，还可停止磨煤机

工作而并不影响锅炉的正常运行；

锅炉负荷变化时，燃煤量通过给粉机调节，由于中间环节少，使调节

既方便又灵敏；仓储式可采用热风送粉，从而大大改善了燃用无烟煤、

贫煤及劣质煤时的着火条件；虽然储仓式系统也是在负压下工作，但与

直吹式负压系统相比，通过排粉机的煤粉多是经细粉分离器分离后剩余的

少量细粉。因此，排粉机的磨损比直吹式负压系统轻得多。

中速磨煤机直吹式制粉系统（负压直吹式制粉系统）

排粉风机磨损严重

燃烧所需要的煤粉均通过排粉风机；

系统漏风较大，大量冷空气随一次风进入炉膛会降低锅炉效率；

不会向外漏粉，工作环境比较干净。

（正压热一次风直吹式制粉系统）

冷空气也不会漏入系统；

运行的可靠性和经济性都比负压系统要高；

风机的运行效率低，还存在高温腐蚀；

（正压冷一次风直吹式制粉系统）

冷一次风机输送的是干净的空气，工作条件好，结构简单，体积小，

造价低；冷一次风机压头高，可兼作磨煤机的密封风机，使系统设备减

少；

作为干燥剂的热风温度不受一次风机限制，可提高干燥剂的温度，适

合磨制较高水分煤;

一次风是一个独立系统。锅炉负荷变化时对一次风温度影响很

风扇磨煤机直吹式制粉系统

单介质干燥直吹式制粉系统：仅利用热风作为干燥剂；

利用热风、从炉膛上部抽取的高温炉烟和从引风机出口引出的低温炉

烟混合后作干燥剂。

热风和炉烟混合后，降低了干燥剂的氧浓度，有利于防止高挥发分褐

煤粉发生爆炸；含氧量低的热风和炉烟混合物作为一次风送入炉膛，可

以降低炉膛燃烧区域的温度水平，燃用低灰熔点褐煤时可避免炉内结渣，

并减少氮氧化物的生成；

当燃煤水分变化幅度较大时，改变高、低温炉烟的比例即可满足煤粉

干燥的需要，而一次风温度和一次风比例仍保持不变，减轻了燃煤水分变

化对炉内燃烧的影响。直吹式制粉系统的优点是系统简单、设备少、布

置紧凑、钢材耗量、投资省、运行电耗低。缺点是：直接影响锅炉运行工

况，负压系统的排粉风机磨损严重，燃煤量通过给煤机调节，灵活性差，容易

出现风粉不均现象

制粉系统设备的工作直接影响锅炉的运行工况，运行可靠性相对低些,

因而，在系统中需设置备用磨煤机；

直吹式负压系统的排粉风机磨损严重，对制粉系统工作安全影响很大;

锅炉负荷变化时，燃煤量通过给煤机调节，时滞较大，灵活性较差；

蒸发受热面

水冷壁

水冷壁：锅炉蒸发设备中唯一的蒸发受热面，它是由连续排列的管子

组成的辐射传热平面，紧贴炉墙形成炉膛周壁。

作用：完成工质的蒸发过程，降低炉膛出口温度，使烟温低于灰的软

化温度，防止受热面结渣，将炉墙与火焰隔离，可大大降低炉墙内壁温度，

保护炉墙，简化炉墙结构，射受热面，与对流受热面相比，节省金属

辐

光管水冷壁：用外形光滑的管子连续排列成平面形成水冷壁。

水冷壁的结构要素有管子外径，管壁厚度，管中心节距，及管中心与

炉墙内表面之间的距离。

s/d越大，管子排列越疏松，单位炉膛壁面面积的吸热量减少，对炉

墙保护作用变差；当炉膛容量较大时，要选择较小的s/d；

e/d越大，炉墙内表面对管子背火面的辐射热增多，但对炉墙的保护

作用下降；光管水冷壁:制造、安装简单，保护炉墙作用小，炉膛漏风严重,

适用于小型锅炉.膜式水冷壁：各光管之间用鳍片或扁钢焊接成的一组管

屏。

膜式水冷壁优点:膜式水冷壁的炉膛具有良好的气密性，对炉墙具有

良好的保护作用，蓄热能力小，可缩短启动和停炉时间，增加传热面积，节

约管材，膜式水冷壁在现场成片组装，加快了锅炉的安装进度

膜式水冷壁缺点:不允许相邻管子的金属温度差超过50℃.制造、检修

工作量大且工艺要求高.必须有足够的膨胀延伸自由

折焰角优点:提高炉膛内烟气流的充满程度，改善了炉内燃烧工况.提

高炉膛辐射受热面的利用程度，改善屏式过热器的空气动力特性，增加了

横向冲刷作用.增加水平连接烟道长度，可以布置更多对流受热面

冷灰斗:熔化状态的灰渣受到下部斗状水冷壁的强烈吸热，灰渣能迅速

冷却成为固态而落入灰斗，定期排出炉外。

过热器及再热器.过热器是将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸

汽的部件；再热器是将汽轮机高压缸的排气加热到具有一定温度的再热

蒸汽的部件；

过热器:提高相应的蒸汽温度.过热温度受过热器金属材质许用温度限

制.过热蒸汽温度仍保持在540-570C的范围内

再热器:提高汽轮机末级叶片蒸汽的干度.一次中间再热系统可使电厂

热效率提高4%-6%.二次中间再热可使循环热效率提高2%

过热器及再热器的工作特点:过热器及再热器管壁工作温度高，传热

性能差，工作环境恶劣；运行中应保持汽温稳定。汽温波动不应超过+5℃

~-10℃；要有可靠的调节手段，使运行工况在一定范围内变化时能维持

额定的汽温；尽量减少并联管间的热偏差.

按传热方式分类

辐射式:直接吸收炉膛辐射热量

半辐射式:即吸收直接辐射热、也吸收对流放热

对流式:吸收烟道内的对流烟气放热

辐射式过热器

屏式过热器：布置在炉膛上方

墙式过热器：布置在炉膛内壁上

顶棚过热器：布置在炉顶

包覆过热器：布置在竖井烟道内壁

辐射式过热器

为了改善工作条件，延长设备的使用寿命，通常在辐射式受热面的设

计、布置和运行时需要考虑采用以下措施：

使辐射式受热面远离热负荷最高的火焰中心，布置在炉膛上部；

将辐射式过热器作为低温级受热面，以较低温度的蒸汽流过这些受热

面，以达到冷却金属的目的；

过热器内采用较高的蒸汽质量流速，以提高管内工质的放热系数。

半辐射式过热器:半辐射式过热器以挂屏的形式布置在炉膛的出口处，

即吸收炉膛内的直接辐射热又吸收烟气的对流热。这种悬挂在炉膛出口处

的挂屏式过热器称为后屏过热器。

优点：能够吸收部分炉膛热量，降低炉膛出口烟温；稀松的管屏能

有效地降低对流受热面的烟气温度，防止密集对流受热面的结渣；传热

强度高，减少金属受热面的金属消耗量；吸收相当数量的辐射热量，使

过热器辐射吸热比例增大，改善过热气温的调节特性。

对流过热器：对流过热器是指布置在水平烟道或尾部竖井中，主要吸

收烟气的对流放热量，是由进出口集箱及许多并列的蛇形管组成的。

立式：支吊结构比较简单；不易积灰；通常布置在水平烟道；管

内存水不易排出；卧式：支吊结构比较复杂；易积灰；管内存水容易

排出；

顺列：顺列传热系数小；

错列：错列磨损严重。

双顺流；混合流；单管圈，双管圈，三管圈。为了同时满足烟气速度

和蒸汽速度的要求，过热器的蛇形管可做成单管圈、双管圈和多管圈。

优点：纯逆流时，传热温差大，相同传热量时所需受热面最少，节省

金属，该布置方式常用于过热器的低温级。

纯顺流时，蒸汽温度高的那一段处于烟气低温区，金属壁温低，安全

性较好，但传热温差小，金属耗量大。

混流式的受热面大小和壁温居于前两者之间，低温段为逆流布置，高

温段为顺流布置，多应用于高温级受热面。

再热器的特点：再热蒸汽压力低，对流传热系数小，布置在烟气温度

较低的区域；再热器一般采用大管径多管圈受热面；再热蒸汽比热低，因

此再热器对汽温偏差较敏感，汽温调节幅度大

汽温调节的原理和主要方法

烟气侧调节方法：从烟气侧改变过热器或再热器的传热特性，影响蒸

汽的焰增，改变汽温。以调节再热器为主。

烟气再循环：锅炉尾部烟道中的一部分低温烟气通过再循环风机送入

炉膛，改变锅炉辐射和对流受热面的吸热量比例，从而调节蒸汽的温度。

烟气再循环特点；调节幅度大，灵敏度高；降低和均匀炉膛出口烟

温，保护受热面；再循环风机的工作环境恶劣；影响炉膛燃烧稳定性；锅

炉排烟温度升高，热损失增大烟气挡板：把尾部烟道分成两部分，利用

挡板开度的大小来改变流过烟道中烟气流量，使烟气侧的放热系数变化,

从而改变过热器的吸热量。

烟道挡板调节特点：主要用来调节再热蒸汽温度，结构简单，操作

方便；挡板开度与汽温变化不成线性关系；不能再高温区工作，挡板容易

受热变形；调节范围窄，容易引起积灰问题和磨损问题，影响锅炉的运行

安全和经济性

改变炉膛火焰中心位置的汽温调节方法主要是采用摆动式燃烧器。燃

烧器的喷口在运行中可以上下摆动。调整燃烧器的摆角可以改变火焰中心

位置，从而改变炉膛出口烟温。

改变火焰中心特点：同时作用于过热器和再热器；调节灵敏，幅度

大，但精度低；燃烧器向上倾斜，再热汽温上升，反之下降；大型锅炉再

热蒸汽的主要调节方法

蒸汽侧调节的原理就是指通过改变蒸汽的热焰来调节汽温，通过减温

器降低蒸汽的焰值。

特点：调节精度高；只能降低温度；保护过热器金属，蒸汽温度均

匀

省煤器及空气预热器

省煤器和空气预热器是现代锅炉中不可缺少的受热面。由于这两个受

热面装在锅炉对流烟道的最后，进入这些受热面的烟温降低到600℃以下，

故把他们统称为尾部受热面或低温受热面。

省煤器和空气预热器在尾部烟道里的布置有单级布置和双级布置两

种。

省煤器的作用：可降低排烟温度，提高锅炉热效率，节省燃料；提

高了进入汽包的给水温度，减少了汽包壁与进水之间的温度差，减少了因

温差而引起的热应力，改善汽包工作条件；充当部分加热受热面或蒸发受

热面，减少了水在炉膛蒸发受热面的吸热量，从而降低了锅炉造价。

空气预热器作用：进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料；

改善燃料的着火条件和燃烧过程，降低了燃烧不完全损失，提高锅炉效率；

热空气进入炉膛，提高了理论燃烧温度并强化炉膛的辐射传热，提高锅炉

的热效率；空气还作为煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质

管式空气预热器的特点：烟气与空气做相互垂直的逆向流动；结构

简单、工作可靠、维修工作量少；严密性好，漏风率不超过5%；体积大，

钢材消耗多；适用于中、小型锅炉

回转式空气预热器的特点：有传动装置，结构复杂；漏风系数大；

受热面两面受热，传热系数高；外形尺寸小，重量轻；节省钢材，约为管

式空气预热器的1/3

汽水两相流的沸腾传热恶化

第一类沸腾传热恶化：当热负荷增加某一临界热负荷后，气泡形成速

度超过气泡脱壁速度，贴壁形成连续的汽膜，即由核态沸腾转变为膜态沸

腾。对流传热系数急剧下降，壁温上升。

qcr?f?p,??,x,d?

第二类沸腾传热恶化：因含汽率太高，管壁水膜被蒸干导致的沸腾传

热恶化。一般发生在由环状流向雾状流过度的区域中。

qcr?f?p,??,q,d?

两类沸腾传热恶化的特点：两类传热恶化都是由于管壁与蒸汽直接接

触，导致放热系数减小，壁温升高；第一类沸腾传热恶化通常发生在含

汽率较小或过冷水以及热负荷较高的区域。例如环状流动和泡状流动阶段。

对流放热系数急剧下降；第二类沸腾传热恶化发生在含汽率较高，热负

荷不太高的情况下。对流放热系数下降比第一类小；对于自然循环锅炉，

水循环正常情况下，一般不会发生第一类沸腾传热恶化；超高压以下自

然循环锅炉，正常情况下由于上升管出口工质含汽率较低，一般不发生第

二类沸腾传热恶化;亚临界自然循环锅炉，由于水冷壁内工质的含气率相对

较大，可能出现第二类沸腾传热恶化。

沸腾传热恶化的防止措施：保证一定的质量流速：提高质量流速，可

以提高工质带走热量的能力，改善管内的换热状况，将传热恶化的位置移

向低温热负荷区，但是流动阻力增加；降低受热面的局部热负荷：通过

合理布置燃烧器、炉膛烟气再循环和防止火焰直接冲刷炉墙等措施，降低