蒸汽鍋爐的的一些問題

【專家解說】：">1.2 鍋爐結(jié)構(gòu)簡介及其特點
鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備，它是利用煤、油、天然氣等燃料燃燒釋放熱能或其他熱能，加熱給水或其他介質(zhì)，以獲得規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的蒸汽、熱水或其他熱媒。這些攜帶能量的熱媒有時直接供給生產(chǎn)生活所需的熱能，有時通過汽輪機轉(zhuǎn)換為電能。
鍋爐的類型很多，可以從不同角度出發(fā)對鍋爐進行分類，主要有:
(1)按用途不同，可分為電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、生活鍋爐。
在檢驗管理上，我國又把鍋爐分為工業(yè)鍋爐和電站鍋爐[1]。工業(yè)鍋爐和電站鍋爐主要是從用途和額定工作壓力上區(qū)分的，但實際上有些交叉，難以嚴格區(qū)別，所以《鍋爐定期檢驗規(guī)則》中才將額定工作壓力小于等于2.5Mpa的鍋爐作為工業(yè)鍋爐對待，額定工作壓力大于等于3.8Mpa的鍋爐作為電站鍋爐對待。這樣的劃分，人為痕跡較重。
《鍋爐定期檢驗規(guī)則》中的工業(yè)鍋爐就涵蓋了前面所述的生活鍋爐。
(2)按介質(zhì)不同，可分為蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、有機熱載體爐。
(3)按結(jié)構(gòu)形式，可分為鍋殼鍋爐和水管鍋爐。前者鍋殼內(nèi)一般布置有其他受熱面，爐膽或管板、下腳圈等元件是鍋殼鍋爐的標志。鍋殼鍋爐還常裝水管或煙火管以增加受熱面，根據(jù)管內(nèi)流動的介質(zhì)不同又有水管、火(煙)管和水火管之分，常見的DZ型鍋爐就是水火管鍋殼鍋爐，即鍋爐中既有水管又有火(煙)管。而水管鍋爐汽包內(nèi)不需布置其他受熱面，容量可以做得更大。
(4)按蒸汽壓力大小，可分為低壓鍋爐(p≤2.5MPa)、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界鍋爐、超臨界鍋爐、超超臨界鍋爐。
低壓鍋爐容量也比較小，20t/h以下居多，都屬于工業(yè)鍋爐的范疇。中壓以上鍋爐都是電站鍋爐，容量越大，水冷壁的循環(huán)回路會越多，過熱器系統(tǒng)也會越復(fù)雜。超高壓以上鍋爐還會增加再熱器系統(tǒng)。
(5)按燃料和提供熱能的方式不同，可分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、余熱鍋爐、電加熱鍋爐、垃圾焚燒鍋爐、生物質(zhì)鍋爐等。
目前，燃煤鍋爐所占比例最大。
(6)按燃料在鍋爐中的燃燒方式，可分為層燃爐、室燃爐、沸騰爐、循環(huán)流化床鍋爐和旋風爐。沸騰爐、循環(huán)流化床鍋爐和煤粉爐(屬室燃爐)對燃料的顆粒尺寸都有要求，顆粒度是重要的運行指標。煤粉爐按排渣方式又可分為液態(tài)排渣爐、固態(tài)排渣爐。
鏈條爐屬于層燃爐，一般不大于20t/h。煤粉爐屬懸浮燃燒的室燃爐，懸浮燃燒的特點是燃料與空氣接觸面積大，燃燒速度快，適用于大容量鍋爐。而沸騰爐呈流化狀態(tài)進行燃燒，所以又叫流化床鍋爐。旋風爐污染大，大多已經(jīng)淘汰。
(7)按爐膛出口煙氣壓力，可分為微正壓燃燒鍋爐、負壓燃燒鍋爐。
(8)按工質(zhì)在蒸發(fā)系統(tǒng)的流動方式，可分為自然循環(huán)鍋爐和強制循環(huán)鍋爐兩大類。強制循環(huán)鍋爐又分為控制循環(huán)鍋爐(或多次循環(huán)鍋爐)、直流鍋爐、復(fù)合循環(huán)鍋爐。
(9)按安裝方式，可分為整裝鍋爐、組裝鍋爐、散裝鍋爐。
(10)在工業(yè)鍋爐中，按鍋筒位置，可分為立式鍋爐、臥式鍋爐。
(11)在工業(yè)鍋爐中，按燃燒室布置，可分為內(nèi)燃式鍋爐，外燃式鍋爐。
(12)在電站鍋爐中，習慣上把額定蒸發(fā)量小于220t/h的稱為小型鍋爐，220t/h~670t/h為中型鍋爐，大于670t/h及以上為大型鍋爐。
(13)在電站鍋爐中，按整體布置形式，可分為∏型布置、塔型布置、箱型布置等。
以WNS2-1.0-Y為例，它既是燃油鍋爐，同時又屬于鍋殼鍋爐(火管鍋爐)、蒸汽鍋爐、低壓鍋爐、室燃鍋爐、燃油鍋爐、自然循環(huán)鍋爐、微正壓燃燒鍋爐、整裝鍋爐、臥式鍋爐、內(nèi)燃式鍋爐和工業(yè)鍋爐的范疇。
下面將工業(yè)鍋爐和電站鍋爐的結(jié)構(gòu)及其特點作一簡要介紹。
1.2.1 工業(yè)鍋爐
工業(yè)鍋爐是指向工業(yè)生產(chǎn)或生活用途提供蒸汽、熱水的鍋爐，一般是指額定工作壓力小于等于2.5MPa的鍋爐[2]。
工業(yè)鍋爐發(fā)展較快，一批新型爐型和新技術(shù)嶄露頭角。已出現(xiàn)的新型快裝、組裝鍋爐，新發(fā)展的鑄鐵鍋爐、直流鍋爐、角管鍋爐突破了多年的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。燃油燃氣鍋爐上程序控制器和保護裝置的應(yīng)用和發(fā)展，在一定程度上緩解了最頭疼的缺水問題。全自動水處理設(shè)備的廣泛運用，部份緩解了水質(zhì)管理薄弱單位的鍋爐水垢問題。以下是幾種常見的爐型:
(1)水火管鍋爐
水火管鍋爐就是水火管鍋殼鍋爐(也稱DZ型鍋爐)，它結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單，是我國廣大鍋爐工作者數(shù)十年共同研究開發(fā)的結(jié)果。近40年來，水火管鍋殼鍋爐一直是我國工業(yè)鍋爐中數(shù)量最多的爐型，約占我國工業(yè)鍋爐的一半。這已經(jīng)成為我國工業(yè)鍋爐發(fā)展的重要特征。
我國是以燃煤為主的國家，為便于煤炭燃燒，DZ型鍋爐在鍋殼兩側(cè)及后部裝設(shè)水冷壁，即將帶有水冷壁的爐膛置于鍋殼之外，遂形成“水火管鍋殼鍋爐”。這樣也便于向較大容量發(fā)展，同時由于高效傳熱元件--螺紋煙管的應(yīng)用， DZ型鍋爐容量已達到40t/h，壓力可達1.6MPa 。這種爐型的受熱面管有火管、水冷壁管(如圖1-1所示)，省煤器采用耐腐蝕的鑄鐵省煤器。

1-火管 2-八字型水冷壁管 3-水冷壁管
圖1-1 DZ型鍋爐
水火管鍋爐鍋筒直徑大、限制了容量的發(fā)展。在運行中也暴露出一些缺陷，事故率較高:火焰直接燒鍋筒，鍋筒鼓包;因煙管水平布置，對鍋水含氧量較為敏感，煙管腐蝕;熱脹冷縮程度不同，管板裂紋;角板撐開裂;螺紋煙管的積灰等。
經(jīng)不斷完善，已有多種改進型。主要有以下變動:取消小煙室、濕背改干背、取消水冷壁管間的鰭片、水冷壁管進入鍋筒由斜向改為徑向、改進角板撐、八字型水冷壁管遮擋鍋筒使鍋筒底部不直接受火焰加熱、螺紋煙管、單回程布置煙管、拱形管板、偏置鍋筒等。
(2)水管鍋爐
水管鍋爐的容量和壓力都限制較少，有很大的想象空間，而且便于布置成各種形式，水循環(huán)也比較好。水管鍋爐水汽系統(tǒng)主要包括鍋筒、集箱、水冷壁、對流管束、省煤器、過熱器等部件。
目前國內(nèi)生產(chǎn)的10 t/h~20 t/h的工業(yè)水管鍋爐，大多數(shù)為雙鍋筒橫置式(見圖1-2)或雙鍋筒縱置式鍋爐，給水溫度60℃~105℃。在這種鍋爐中，水冷壁及鍋爐對流受熱面管束都是蒸發(fā)受熱面，如有過熱器，則布置在第一管束之后。

1-煤斗 2-爐排 3-風室 4-老鷹鐵 5-檢查孔 6-空氣預(yù)熱器 7-下鍋筒
8-旁通煙道門 9-省煤器 10-上鍋筒 11-對流管 12-水冷壁
圖1-2 SHL20-13 鍋爐
近年來在國際上發(fā)展起來的新一代高效、低污染清潔燃燒技術(shù)--循環(huán)流化床(CFB)鍋爐，具有強化傳熱、燃燒效率高、燃料適應(yīng)性廣和排放污染物少等特點，這種爐型在 10 t/h 以上的燃煤工業(yè)鍋爐中也已得到積極發(fā)展應(yīng)用。但循環(huán)流化床鍋爐的受熱面磨損問題非常突出。
水管鍋爐大多是散裝鍋爐，安裝相對復(fù)雜。與鍋殼鍋爐相比，對水質(zhì)及運行操作水平均要求較高。
(3)鍋殼鍋爐
鍋殼鍋爐的基本結(jié)構(gòu)多數(shù)是雙層夾套結(jié)構(gòu)。其外筒叫鍋殼，內(nèi)筒叫爐膽，爐膽是燃燒室。當水汽介質(zhì)有壓力時，鍋殼受內(nèi)壓，爐膽承受外壓。鍋殼鍋爐又分立式和臥式兩種，有的也會布置水管和火管。目前常用的燃油、燃氣鍋爐大部分是WNS型臥式內(nèi)燃鍋殼鍋爐。
鍋殼鍋爐有以下共同特點:盛水的“鍋”和燒火的“爐”都被包含在一個殼體--鍋殼中， 爐膽容積小，被水包圍，水冷程度大，燃燒條件差，必須燒優(yōu)質(zhì)燃料;鍋殼殼體直徑較大，開孔較多，形狀不規(guī)則，內(nèi)部受熱部分與不受熱部分連接在一起，溫度和熱膨脹程度不同，因而殼體安全性較差;鍋爐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比較簡單，便于運輸安裝、運行管理及檢查維護;受熱面少，蒸發(fā)量或熱功率小。
(4)燃油燃氣鍋爐
為了抑制大氣環(huán)境的惡化，提高大氣質(zhì)量，上世紀八十年代以后我國燃油燃氣鍋爐增長十分迅速，尤其在許多大中城市發(fā)展更快。燃油燃氣鍋爐燃燒強度高，爐膛容積熱負荷為鏈條爐的1.4~2.6倍;對流傳熱煙氣速度高，可為燃煤鍋爐的2倍以上，以及采用微正壓燃燒等，所以燃油燃氣鍋爐采用內(nèi)燃式鍋殼鍋爐較多，其結(jié)構(gòu)緊湊、鍋爐熱效率高。
在燃油燃氣鍋爐中，由于爐膛出口煙溫高，燃煤鍋爐上常用的煙管脹接結(jié)構(gòu)在這里一般都改為了焊接結(jié)構(gòu)。小型立式水管鍋爐(即貫流鍋爐)一般由水管、集箱組成，這種鍋爐的水容積小，蒸發(fā)強度高，汽空間小，極易造成上部管子過熱。所以對水位的自動控制、聯(lián)鎖保護要求很高。燃油燃氣鍋爐的控制主要是依靠程序控制器來完成的。
(5)有機熱載體鍋爐
有機熱載體爐具有熱傳導(dǎo)效率高、系統(tǒng)熱損失小，溫度易控制，受熱相對均勻的優(yōu)點，尤其有可在相對較低的運行壓力下獲得較高工作溫度的突出特點。近年來隨著我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展、技術(shù)水平提高，為滿足生產(chǎn)工藝的需要，有機熱載體爐的應(yīng)用范圍越來越廣，使用數(shù)量越來越多，并呈不斷快速增長趨勢。目前已被大量應(yīng)用在紡織、印染、化工、紙業(yè)、食品、玻纖等多種行業(yè)。有機熱載體爐采用強制循環(huán)，有機熱載體鍋爐的受熱面管多為盤管結(jié)構(gòu)。
(6)電加熱鍋爐
電加熱鍋爐具有清潔、可靠等優(yōu)點，但電能是一種清潔的二次能源，電價較高，其運行成本是燃煤鍋爐的6倍，燃油燃氣的2倍，因此長期以來電加熱鍋爐在我國未能得到很好的發(fā)展。但隨著電力建設(shè)的加快和對環(huán)保要求的嚴格，特別是實行峰谷電分開計價后，電加熱鍋爐也得到了較快的發(fā)展，電加熱鍋爐的市場分額不斷擴大且產(chǎn)品仍以蓄熱式電鍋爐為主。相對于燃煤、燃油、燃氣鍋爐，電加熱鍋爐的工作條件較好，對水質(zhì)要求不高。
(7)垃圾焚燒鍋爐
流化床燃燒技術(shù)是本世紀六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù)。它利用爐內(nèi)燃料的充分流動、混合，達到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術(shù)燃用低熱值燃料方面處于國際領(lǐng)先水平。特別是浙江大學熱能工程研究所多年來進行廢棄物(如城市生活垃圾等)的研究開發(fā)和應(yīng)用，成功開發(fā)出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術(shù)，可實現(xiàn)高效清潔燃燒。垃圾焚燒鍋爐有時還用于發(fā)電供熱，它解決了城市垃圾造成的污染，與填埋相比節(jié)省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了再生能源，達到了對垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。
在這些工業(yè)鍋爐中，可能會有的受熱面管是水冷壁管、對流管、省煤器管，有的還有火(煙)管、水管、過熱器管等。對以水為介質(zhì)的蒸汽鍋爐而言，水的預(yù)熱、汽化及蒸汽過熱在不同的受熱面中完成，鍋爐給水先進入省煤器預(yù)熱，后經(jīng)蒸發(fā)受熱面加熱為飽和蒸汽，必要時再經(jīng)過熱器被加熱為過熱蒸汽。
1.2.2 電站鍋爐
鍋爐是火力發(fā)電廠的三大主機之一。隨著電力工業(yè)的進步，特別是耐熱材料和自動控制等技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，電站鍋爐正向高參數(shù)、大容量、高自動化方向發(fā)展。
電站鍋爐通常是指以發(fā)電或熱、電聯(lián)產(chǎn)為主要目的的鍋爐，一般是指額定工作壓力大于等于3.8MPa的鍋爐。目前，電力行業(yè)和自備電廠運行的電站鍋爐，容量差異大，型號種類多，表1-1給出了電站鍋爐參數(shù)系列。
表1-1 電站鍋爐參數(shù)系列
額定蒸發(fā)量t/h 額定蒸汽壓力、額定蒸汽溫度 機組功率
MW
3.82MPa
(中壓) 9.8MPa
(高壓) 13.7MPa
超高壓) 16.7MPa(亞臨界) 22.1MPa
(超臨界)
35 450℃ 5
65 450℃ 10
130 450℃ 25
220 540℃ 540℃ 50
410 540℃ 540℃ 100
670 540℃ 200
1000 550℃ 555℃ 300
2000 550℃ 555℃ 600
從中壓到亞臨界這一區(qū)域，以自然循環(huán)為主導(dǎo)，燃燒方式則以煤粉爐為主，也有少量燃油、燃氣鍋爐。但近年來循環(huán)流化床鍋爐后來居上，特別是在35t/h~1000t/h級區(qū)域，大有取而代之的趨勢。從國產(chǎn)和引進的電站鍋爐來看，亞臨界鍋爐則以強制循環(huán)為主，也有少量直流鍋爐。超臨界鍋爐和超超臨界鍋爐是直流鍋爐的天下。超超臨界鍋爐目前還沒有準確定義，通常指額定蒸汽溫度不低于593℃或額定蒸汽壓力為25MPa~31 MPa的鍋爐。
(1)SG-2008/17.5-541/541-M1煤粉鍋爐
圖1-3所示是一臺上鍋引進美國CE公司技術(shù)設(shè)計的2008t/h亞臨界控制循環(huán)鍋爐。額定蒸發(fā)量2008t/h，額定蒸汽壓力17.5MPa，過熱蒸汽溫度541℃，再熱蒸汽流量1638t/h，再熱蒸汽壓力(進口/出口)3.81/3.61MPa，再熱蒸汽溫度(進口/出口)328/541℃，給水溫度281℃，排煙溫度126℃。
鍋爐采用傳統(tǒng)的∏型布置，四角切圓燃燒。爐膛采用全焊接膜式水冷壁，爐膛寬19588mm，深16940mm，鍋筒中心標高75100mm。上部爐膛布置了過熱器分隔屏和后屏，在折焰角和水平煙道按煙氣流程依次布置了屏式過熱器、末級再熱器、末級過熱器。豎井內(nèi)布置有低溫過熱器和省煤器。
水冷壁為節(jié)距63.5mm的膜式結(jié)構(gòu)，采用Ф51 mm的“內(nèi)螺紋管”和光管。
過熱器流程是:爐頂包墻管過熱器(Ф57 mm)→低溫過熱器(Ф57 mm)→一級噴水減溫器→分隔屏(6大片，Ф57 mm)→后屏過熱器(25片，Ф57 mm、Ф60 mm)→二級噴水減溫器→末級過熱器(102片，Ф57 mm)。各級過熱器之間用大口徑管連接，左右兩側(cè)連接管平行布置，以減少汽溫偏差。
再熱器按蒸汽流程依次為墻式再熱器(Ф60 mm)、屏式再熱器(50片，Ф63 mm)、末級再熱器(76片，Ф63 mm)。再熱蒸汽溫度主要通過燃燒器噴嘴擺動角度，控制爐膛出口溫度來實現(xiàn)。
省煤器布置在豎井內(nèi)，分高、低溫兩組，管徑Ф51 mm，順列布置。
煤粉爐需要復(fù)雜的制粉系統(tǒng)，在環(huán)保效果上不如循環(huán)流化床鍋爐。

圖1-3 SG-2008/17.5-541/541-M1電站鍋爐
(2)YG-240/9.8-M1循環(huán)流化床鍋爐
流化燃燒介于層狀燃燒與懸浮燃燒之間，燃料適應(yīng)性廣。流化燃燒是一種清潔燃燒技術(shù)，可采用全面的防二次污染的措施，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標準以下。流化床床料蓄熱量大，因而燃燒穩(wěn)定，操控方便 。流化床鍋爐與煤粉爐相比，爐膛溫度更低，減少了高溫腐蝕的發(fā)生。
循環(huán)流化床鍋爐為提高熱效率、減輕污染，在爐膛出口把沒有燃盡的煤粒收集起來，送回燃燒室重新燃燒，解決了流化床鍋爐熱效率低的問題。
濟南鍋爐廠設(shè)計制造的YG-240/9.8-M1循環(huán)流化床鍋爐(見圖1-4)，可大幅度降低NOX、SO2排量，是一種很有發(fā)展前途的清潔爐型。其額定蒸發(fā)量240t/h，額定蒸汽壓力9.8MPa，額定蒸汽溫度541℃，給水溫度215℃，一、二次風預(yù)熱溫度126℃，排煙溫度139℃，脫硫效率90%，鍋筒中心標高39900mm。

1-膜式水冷壁 2-屏式過熱器 3-頂棚包墻過熱器
4-高溫過熱器 5-低溫過熱器 6-省煤器
圖1-4 YG-240/9.8-M1循環(huán)流化床鍋爐
該鍋爐是自然循環(huán)水管鍋爐。采用膜式壁、高溫旋風分離器、返料器、流化床組成的循環(huán)燃燒系統(tǒng)，爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，過熱器分三級布置，中間設(shè)兩級噴水減溫，尾部設(shè)三級省煤器和一、二次風預(yù)熱器。在爐膛上部，沿爐膛寬度布置有6片屏式過熱器和3片翼型水冷壁，各屏彎頭部位附設(shè)耐火澆注料以防磨。
水冷壁采用Ф60mm的20G無縫管，分前后左右四個水循環(huán)回路。
過熱器分三級，流程是:爐頂包墻管過熱器→低溫蛇形管過熱器→一級噴水減溫器→屏式過熱器→二級噴水減溫器→高溫蛇形管過熱器。高、低溫蛇形管過熱器均采用Ф38mm管子。
省煤器布置在豎井內(nèi)，三級均采用Ф32mm管子，給水沿蛇形管自下而上，與煙氣成逆向流動。
循環(huán)流化床鍋爐也有一些缺點或問題。其中較突出的問題是:煙-風系統(tǒng)阻力較高，風機用電量大，受熱面磨損問題比較嚴重。要減少水冷壁、分離器的磨損，適當?shù)臓t膛設(shè)計，分離器的正確選型和設(shè)計很重要。
在電站鍋爐中，受熱面由水冷壁、過熱器、再熱器及省煤器組成，俗稱“四管”。
(1)水冷壁是鍋爐燃燒室的蒸發(fā)受熱面，是主要的輻射受熱面，是循環(huán)回路的上升管。煤粉通過燃燒器送入爐膛，在燃燒室內(nèi)激烈燃燒，水冷壁外部受到高溫火焰的輻射作用，內(nèi)部流動著高溫高壓的水和汽水混合物，內(nèi)外都經(jīng)受不同程度的腐蝕和熱流分配不均等熱力工況帶來的不利影響。電站鍋爐常采用膜式水冷壁、輕型爐墻，便于懸吊，使膨脹不受拘束、且密封性好。水冷壁一般由50mm~76mm的管子組成，水冷壁在后墻布置上較為復(fù)雜，一個鍋爐一個樣，是檢驗的難點。
(2)過熱器和再熱器都是鍋爐中工作溫度最高的部件，為了保證合理的傳熱溫差，必須布置在高溫煙氣區(qū)域，加之過熱蒸汽的冷卻管子能力較差，這就使它們成為鍋爐受熱面中工作條件最惡劣的部件，其工作可靠性與金屬的高溫性能有很大關(guān)系。鋼材應(yīng)具有高溫組織穩(wěn)定性，必須確保管壁溫度低于管材的抗氧化溫度，并保證其高溫持久強度。
過熱器根據(jù)布置和所處區(qū)域不同有輻射過熱器、半輻射過熱器、對流過熱器。除布置在燃燒室中心的屏式過熱器外，包墻過熱器也屬輻射過熱器范疇，包墻過熱器吸熱量不大，起密封作用。半輻射過熱器通常懸吊在燃燒室上部，為屏式結(jié)構(gòu)。對流過熱器結(jié)構(gòu)形式為直徑30mm~60mm的蛇形管束，分順流布置、逆流布置和順流/逆流混合布置，一般是低溫段逆流，高溫段順流。
再熱器的作用是將汽輪機高壓缸排出的蒸汽再加熱，送往汽輪機中、低壓缸繼續(xù)作功。再熱器結(jié)構(gòu)與對流過熱器類似，再熱蒸汽壓力低，對管壁的冷卻能力更差，通常采用較大的管徑來減少流動阻力，管徑為40mm~63mm。
(3)省煤器是為了降低排煙溫度、提高熱效率而在鍋爐尾部會布置的節(jié)能裝置。給水通過電站汽機分廠的給水加熱器加熱，到105℃~170℃(中壓鍋爐)、215℃~260℃(高壓以上鍋爐)，再經(jīng)過省煤器加溫供給汽包。電站鍋爐采用鋼管省煤器，水平逆流布置居多，結(jié)構(gòu)形式為蛇形管束，管徑是25mm~51mm。為防止鍋爐升火時，省煤器管被燒壞，一般在汽包和省煤器入口之間裝有再循環(huán)管。
1.2.3 結(jié)構(gòu)特點
正如上一節(jié)所述，工業(yè)鍋爐與電站鍋爐結(jié)構(gòu)各有特點。電站鍋爐參數(shù)更高，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，工業(yè)鍋爐中極少采用的懸吊結(jié)構(gòu)、膜式壁，在電站鍋爐中卻廣泛應(yīng)用。
隨著工作壓力的提高，鍋爐汽化熱所占比例減少，過熱吸熱增加。電站鍋爐在爐膛內(nèi)布置水冷壁已能滿足蒸發(fā)受熱面的要求，因此不再象工業(yè)鍋爐那樣，經(jīng)常需要有蒸發(fā)對流管束，過熱器則布置得更多，甚至部分過熱受熱面都布置在爐膛內(nèi)。大容量高參數(shù)鍋爐還布置有再熱器。
對于工業(yè)鍋爐與電站鍋爐的同類受熱面管，其工作環(huán)境會有較大不同，因此產(chǎn)生的損傷模式也不同。工業(yè)鍋爐的省煤器管主要發(fā)生內(nèi)壁氧腐蝕、外壁低溫硫腐蝕，而電站鍋爐的省煤器管主要發(fā)生外壁磨損。電站鍋爐的水冷壁管可能產(chǎn)生氫脆，工業(yè)鍋爐則不會。
另外，工業(yè)鍋爐與電站鍋爐在設(shè)計、制造、檢驗、使用等環(huán)節(jié)要求不盡相同，遵循的法規(guī)標準也有區(qū)別。
(1)設(shè)計方面
由于大型鍋爐的規(guī)模及復(fù)雜性，以及對安全可靠性和運行性能的高要求，因此在設(shè)計上大型鍋爐比中小型鍋爐復(fù)雜，電站鍋爐比工業(yè)鍋爐要求高。
①工業(yè)鍋爐通常只作強度計算，設(shè)計時主要考慮水循環(huán)系統(tǒng)、最低安全水位、高溫區(qū)T型接頭、管端伸出長度等方面，即從結(jié)構(gòu)上來保證不造成金屬過熱。
②電站鍋爐設(shè)計時，除了強度計算(含調(diào)峰負荷機組鍋爐的疲勞強度校核)外，還要做熱力計算、壁溫計算、水循環(huán)計算、煙風阻力計算。熱力計算是基礎(chǔ)，強度計算、壁溫計算、水循環(huán)計算、煙風阻力計算等都要在鍋爐熱力計算的基礎(chǔ)上才能進行。對于大型鍋爐而言，熱力計算標準選用都可能影響到爐膛出口煙溫計算值，進而使計算壁溫不準。我國目前尚沒有自己的熱力計算標準，多采用原蘇聯(lián)的標準。
電站鍋爐高溫元件，要綜合考慮管壁溫度、系統(tǒng)阻力、熱偏差、調(diào)溫方式和材質(zhì)等因素。首先必須確保管壁溫度低于鋼材的抗氧化溫度，并保證其高溫持久強度，其次要盡量避免受熱管之間的熱偏差，減少受熱不均、流量不均。再次，再熱蒸汽的對管壁的冷卻能力差，要盡量減小再熱器流動阻力。例如，超超臨界鍋爐上的蒸發(fā)系統(tǒng)，通常要采用專門配套的“內(nèi)螺紋管”作為水冷壁管子，以保證水循環(huán)安全。
(2)制造和檢驗方面
①工業(yè)鍋爐由于溫度、壓力低，選材單一，材料都是碳素鋼，20鋼的可焊性好，受熱面管子的對接接頭不必做檢查試件。
②電站鍋爐材料多。對于工質(zhì)為過熱蒸汽的管子，為滿足使用要求一般都采用合金耐熱鋼。有珠光體耐熱鋼，如12CrMoG、15CrMoG、12Cr1MoVG、12Cr2MoWVTiB(鋼102);還有鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼等，如10Cr9Mo1VNb(同SA-213中的T91)和TP304H。這些材料的可焊性差，裂紋傾向大。對在入廠驗收、焊接和檢驗等方面要嚴格控制。
對于使用溫度大于等于450℃的耐熱鋼制無縫管件及所用的管材，還必須提供持久強度數(shù)據(jù)和高溫性能試驗數(shù)據(jù)。JB/T3375-2002《鍋爐用材料入廠驗收規(guī)則》規(guī)定，按GB5310供貨的鋼管，應(yīng)增加金相、脫碳、沖擊(厚度≥12 mm合金鋼管)等檢驗項目。
在《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》附錄Ⅰ(焊接工藝評定)中，把合金耐熱鋼歸為3或4類;而《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》(國質(zhì)檢鍋[2002]109號)把合金耐熱鋼歸為Ⅱ類、奧氏體鋼歸為Ⅳ類。即從焊接工藝和焊工資格方面都對這些材料提出了比碳素鋼更高的要求。
制造這些受熱面管子時，根據(jù)工作壓力、材質(zhì)、厚度不同，規(guī)定了不同的探傷方法和比例，對下料、坡口加工、焊前預(yù)熱、焊后熱處理、合金鋼管及其焊縫的光譜復(fù)查等提出了要求。對受熱面管子的對接接頭要切取檢查試件，檢查其力學性能(拉伸、彎曲和必要的沖擊試驗)和金相組織。
(3)使用方面
①電站鍋爐運行和自控水平要求更高
鍋爐的啟動、停運是一個不穩(wěn)定的加熱、冷卻過程。這時受熱面管內(nèi)的工質(zhì)流動不正常，冷卻受熱面的能力差，有可能產(chǎn)生管壁超溫。對工業(yè)鍋爐來說，這一問題可能并不突出，但對電站鍋爐而言，其工作溫度就已接近其材料的最高允許工作溫度，鍋爐的啟停必須嚴格按程序操作。電站鍋爐運行中，當蒸汽流量、壓力、溫度發(fā)生變化時，要根據(jù)鍋爐的靜、動態(tài)特性進行人工或自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方法更復(fù)雜。
②影響電站鍋爐正常運行的因素多
電站鍋爐的爐型、蒸汽參數(shù)、循環(huán)方式、燃料類別、燃燒方式、排渣方式、磨煤機和制粉系統(tǒng)型式、蒸汽凈化方式、氣溫調(diào)節(jié)方式(過熱器的面式減溫、噴水減溫)、機組運行方式等對受熱面管的安全性能都有影響。燃料顆粒度、爐膛結(jié)構(gòu)、煙氣速度等都會對受熱面管煙氣側(cè)損壞造成直接影響。
(4)遵循的法規(guī)標準
工業(yè)鍋爐與電站鍋爐共同遵循《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《鍋爐定期檢驗規(guī)則》、GB9222-88《水管鍋爐受壓元件強度計算》。兩者遵循的法規(guī)標準差異較大:
①工業(yè)鍋爐主要遵循:GB/T16508-1996《鍋殼鍋爐受壓元件強度計算》、GB1576-2005《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》、《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《有機熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》。安裝適用《工業(yè)鍋爐安裝工程施工及驗收規(guī)范》(小于等于2.5MPa);
②電站鍋爐主要遵循:DL612-1996《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》、DL5000-2000《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、GB/T12145-1999《火力發(fā)電機組蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》、DL647-2004《電站鍋爐壓力容器檢驗規(guī)程》、DL/T438-2000《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》、DL/T786-2001《碳鋼石墨化檢驗及評定標準》、DL/T551-1994《低合金耐熱鋼蠕變空洞檢驗技術(shù)工藝導(dǎo)則》、GB/T13299-1991《鋼的顯微組織評定方法》、GB/T224-1987《鋼的脫碳層深度測定法》和幾種鋼材珠光體球化評定等標準。安裝適用《電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范》(含鍋爐機組篇、管道篇、電廠化學、熱工自動化) 和DL/T869-2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》。
從適用的標準反映，電站鍋爐涉及范圍更廣，材料、焊接要求更高，金屬技術(shù)監(jiān)督在電站鍋爐上顯得非常重要。