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  水冷壁是鍋爐的主要受熱部分，它由數(shù)排鋼管組成，分布于鍋爐爐膛的四周。它的內(nèi)部為流動的水或蒸汽，外界接受鍋爐爐膛的火焰的熱量。主要吸收爐膛中高溫燃燒產(chǎn)物的輻射熱量，工質(zhì)在其中作上升運動，受熱蒸發(fā)。

簡介

全稱“水冷壁管”，舊稱 “水冷墻”，亦稱“上升管”。通常垂直鋪設(shè)在爐墻內(nèi)壁面上，主要用來吸收爐內(nèi)火焰和高溫煙氣所放出輻射熱的鍋爐受熱面。是各種現(xiàn)代鍋爐蒸發(fā)受熱面的主要型式，亦為鍋爐水循環(huán)回路中的基本部件。因兼有冷卻和保護爐墻的作用，故名。

       水冷壁最初設(shè)計時，目的并不是受熱，而是為了冷卻爐膛使之不受高溫破壞。后來，由于其良好的熱交換功能，逐漸取代汽包成為鍋爐主要受熱部分。敷設(shè)在鍋爐爐膛內(nèi)壁、由許多并聯(lián)管子組成的蒸發(fā)受熱面。水冷壁的作用是吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量,在管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽或熱水，并降低爐墻溫度，保護爐墻。在大容量鍋爐中，爐內(nèi)火焰溫度很高，熱輻射的強度很大。鍋爐中有40～50%甚至更多的熱量由水冷壁所吸收。除少數(shù)小容量鍋爐外，現(xiàn)代的水管鍋爐均以水冷壁作為鍋爐中最主要的蒸發(fā)受熱面。

分類編輯

    按結(jié)構(gòu)型式，主要有光管式、膜式和刺管式三類。光管水冷壁由一整排無縫鋼管組成，結(jié)構(gòu)最為簡單；膜式水冷壁是把許多軋制好的水冷壁鰭片管用點焊互相焊接在一起，使成為一密封的組合受熱面，既可提高爐膛的氣密性、減少漏風，又能更好地保護爐墻，使爐墻重量減輕、結(jié)構(gòu)簡化；刺管水冷壁是在水冷壁管上焊接許多長20～25mm，直徑6～12mm的銷釘，然后敷上鉻礦砂耐火塑料， 以減少水冷壁該部位的吸熱量，提高燃燒區(qū)溫度，適用于燃料著火特別困難的場合或某些液態(tài)排渣爐。按布置部位，有附墻式和隔墻式（即雙面受熱）水冷壁兩種。前者大多部分地嵌入爐墻內(nèi)壁面，單面吸熱；后者多半裝在大型鍋爐爐膛的中間，將整個爐膛分隔成彼此獨立的兩部分，雙面受熱。

1、光管式水冷壁

    光管水冷壁由一般鍋爐鋼管組成。廣泛用于中小容量鍋爐。水冷壁布置緊密程度以管間距s與管子外徑d之比（s/d）來衡量。鍋爐容量小，s/d大（1.5～2），金屬利用率高，對爐墻保護性能差，往往采用耐火磚砌重型爐墻。隨鍋爐容量增大，s/d變小（1.1～1.2），金屬利用率低，可采用輕型爐墻。當s/d<1.1時，可以采用敷管爐墻。光管水冷壁制造工藝簡單，不需要大型機械化設(shè)備，但鍋爐密封性差，爐墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜且施工困難，支吊結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，安裝時還需充分注意熱膨脹問題。

2、膜式水冷壁

    膜式水冷壁由管子和鰭片焊成的氣密式結(jié)構(gòu)。優(yōu)點為爐膛漏風少；可采用敷管爐墻，減輕鋼結(jié)構(gòu)荷載，降低鍋爐成本;便于采用懸吊結(jié)構(gòu)且改善熱膨脹系統(tǒng);適合大型機械化生產(chǎn)，組裝率高;蓄熱能力小，縮短起、停爐時間。缺點是制造工藝較復(fù)雜。大容量、高溫高壓鍋爐多采用膜式水冷壁。

   按制造工藝的不同，膜式水冷壁分為三種：①用軋制的鰭片管成排焊制而成，焊接工作量少，但鰭片管價格昂貴。②光管加鰭片（扁鋼）成排焊成，材料成本低，易滿足多種節(jié)距的要求，但扁鋼精度要求高，需要精整設(shè)備。③光管燒熔焊，管間鰭片由焊絲熔化填充形成，多用于管間節(jié)距較小的管屏。膜式水冷壁的管間節(jié)距與鍋爐壓力、爐膛熱負荷等因素有關(guān)，一般s/d為1.2～1.5

   材質(zhì)和管徑對于中、高壓及超高壓鍋爐，在正常水循環(huán)工況下，管壁能受到良好冷卻，可選用碳鋼管。對于亞臨界及超臨界壓力鍋爐，由于可能出現(xiàn)傳熱惡化，且介質(zhì)溫度高（特別是達到超臨界參數(shù)時），往往需要采用內(nèi)螺紋管（管內(nèi)壁上有多頭螺旋形槽道，圖2示出較典型的結(jié)構(gòu)）或Cr-Mo合金鋼管，對于膜式水冷壁還應(yīng)校核鰭片最高溫度及鰭片應(yīng)力。自然循環(huán)鍋爐水冷壁管外徑一般為42～76 mm，亞臨界壓力控制循環(huán)鍋爐為42～51 mm，直流鍋爐為22～42 mm。

  膜式水冷壁的優(yōu)點

(1)保證爐墻密封性，減少燃燒室漏風。

(2)實現(xiàn)燃燒室全水冷，在強化燃燒的情況下有利于防止結(jié)焦。

(3)蓄熱能力小，燃燒室升溫快，冷卻也快，可縮短鍋爐啟動和停爐冷卻時間。

(4)適宜采用敷管爐墻，從而大大減輕了鍋爐構(gòu)架負荷，便于懸吊。

(5)與光管相比，提高了管子的吸熱能力。

(6)提高了鍋爐部件的預(yù)組合程度，方便并減少了安裝工作量。

 3、  銷釘式水冷壁

又稱刺管式水冷壁。它是按照要求在光管表面焊上一定長度的圓鋼，利用銷釘可以牢固地在水冷壁上敷設(shè)耐火涂料，用以構(gòu)成衛(wèi)燃帶、液態(tài)排渣爐渣池及熔渣段，以及旋風爐的旋風筒。內(nèi)螺紋管水冷壁是在管子內(nèi)壁開出單頭或多頭螺旋形槽道的管子。內(nèi)螺紋管用于直流鍋爐、亞臨界參數(shù)強制循環(huán)鍋爐用自然循環(huán)鍋爐爐膛的高熱負荷區(qū)或汽化率高的水冷壁管段。工質(zhì)在內(nèi)螺紋管內(nèi)流動時，發(fā)生強烈擾動，使汽水混合物中的水壓向管壁，并迫使汽泡脫離壁面被水帶走，從而破壞汽膜的形成，防止出現(xiàn)沸騰換熱惡化，使水冷壁管壁溫度下降。

     雙面曝光水冷壁指沿爐高布置在爐膛空間能雙面吸收輻射熱的水冷壁。多用在大容量鍋爐上。水冷壁材料一般用碳素鋼。鍋爐壓力在14兆帕以上時也有部分用合金鋼的。管子外徑：自然循環(huán)鍋爐一般用51～83毫米；多次強制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐一般用22～60毫米。直流鍋爐的水冷壁不像自然循環(huán)鍋爐那樣一定是直立式的，也可以是水平圍繞或其他形式的。參數(shù)高時，尤其在直流鍋爐中，為了在爐膛高熱負荷區(qū)防止傳熱惡化,常采用內(nèi)螺紋管或在管內(nèi)裝設(shè)擾流子

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