3.3　熱水鍋爐

在采暖工程中，熱媒有熱水和蒸汽兩種。由于熱水與蒸汽相比泄漏量小、管路損失小，取暖具有節(jié)約燃料（可節(jié)約燃料20%～30%）、易于調(diào)溫、運行安全和供暖房間溫度波動小等優(yōu)點，同時國家對熱媒又作了政策性規(guī)定，要求大力發(fā)展熱水供暖系統(tǒng)，因此，作為直接生產(chǎn)熱水的設備——熱水鍋爐隨之得到了迅速的發(fā)展。

與蒸汽鍋爐相比，熱水鍋爐的最大特點是鍋內(nèi)介質(zhì)不發(fā)生相變，始終都是水。為防汽化，保證安全運行，其出口水溫通常控制在比工作壓力的飽和溫度低25℃左右。正因為如此，熱水鍋爐無需蒸發(fā)受熱面和汽水分離裝置，一般也不設置水位表，有的連鍋筒也沒有，結(jié)構(gòu)比較簡單。其次，傳熱溫差大，受熱面一般不結(jié)水垢，熱阻小，傳熱情況良好，熱效率高，既節(jié)約燃料，又節(jié)省鋼材，鋼耗量比同容量的蒸汽鍋爐約可降低30%。再者，對水質(zhì)要求較低（但須除氧，并注意補給水處理以避免鍋爐嚴重結(jié)垢而燒損受熱面），受壓元件工作溫度低，又無需監(jiān)視水位，熱水鍋爐的安全可靠性較好，操作也較簡便。

熱水鍋爐的結(jié)構(gòu)形式與蒸汽鍋爐基本相同，也有煙管（鍋殼式）、水管和煙、水管組合式三類。按生產(chǎn)熱水的溫度，可分為低溫熱水鍋爐和高溫熱水鍋爐兩類，前者送出的熱水溫度一般不高于95℃，后者的出口水溫則高于常壓下的沸點溫度，通常為130℃，高的可達180℃。但是在這類鍋爐中由于沒有蒸汽鍋爐汽水那樣大的密度差，所以熱水在鍋內(nèi)的流動方式是最關(guān)鍵的。通常熱水鍋爐可按熱水的流動方式分為強制流動（直流式）和自然循環(huán)以及二者均具的復合循環(huán)幾大類。

3.3.1　強制流動熱水鍋爐

強制流動熱水鍋爐是靠循環(huán)水泵提供動力使水在鍋爐各受熱面中流動換熱的。這類鍋爐通常不設置鍋筒，受熱面由多組管和集箱組合而成，結(jié)構(gòu)緊湊，制造、安裝方便，鋼耗量少，也稱為直流式熱水鍋爐，我國早期生產(chǎn)的熱水鍋爐和國外大容量熱水鍋爐大多采用這種強制流動的方式。

此型熱水鍋爐以往習慣稱為強制循環(huán)熱水鍋爐，其實水在鍋內(nèi)并非循環(huán)流動，而是作一次性通過的強制流動；只有在整個供熱系統(tǒng)內(nèi)，熱水才是強制循環(huán)流動的。根據(jù)鍋爐中水和煙氣的相對流向，強制流動熱水鍋爐的受熱面有順流式、逆流式和混流式三種布置形式。順流式鍋爐中水和煙氣的流動方向一致，即系統(tǒng)回水由鍋爐前端進入，熱水在尾部受熱面末端引出。這種布置形式，水和煙氣之間溫差小，傳熱效果差，但尾部受熱面因內(nèi)側(cè)水溫較高，有利于防止低溫腐蝕和積灰。逆流式熱水鍋爐，由尾部受熱面進水，鍋爐前端出水，其優(yōu)缺點正好與順流式相反。混流式熱水鍋爐介于二者之間，受熱面布置既有順流部分，又有逆流部分。由于煙氣側(cè)的低溫腐蝕是熱水鍋爐有待解決的嚴重問題之一，所以目前生產(chǎn)的強制流動熱水鍋爐一般采用順流式或混合式布置。

強制流動熱水鍋爐沒有鍋筒，水容積小，運行時水質(zhì)又較差，如果設計不盡完善，會發(fā)生結(jié)垢、爆管等危及鍋爐安全的事故，因此，對于強制流動熱水鍋爐，《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》明確規(guī)定，必須進行水力計算，以保證鍋爐受熱面布置的合理和工作的安全可靠。

設計時，要使每一回路的各平行并列管受熱均勻，盡量減少由于受熱不均勻而造成的熱偏差。由于熱水鍋爐的集箱效應——沿集箱長度方向靜壓變化是造成平行并列管流量偏差的重要因素，要正確選擇連接方式，如采用分散引入及分散引出系統(tǒng)等；盡可能加大集箱直徑，必要時可在受熱管子進口處加裝節(jié)流圈，以減少并聯(lián)管組各管子之間的流速和出口水溫偏差。為避免管組中的水發(fā)生流量的多值性，水冷壁中的水不宜采用上升—下降兩行程或更多行程的結(jié)構(gòu)形式。此外，強制流動熱水鍋爐的流動阻力要適當，不同受熱面的管內(nèi)平均水速一般在表3-3所列數(shù)值范圍內(nèi)選取，鍋爐總阻力大體控制在0.1～0.15MPa之間。

強制流動熱水鍋爐的受熱面系統(tǒng)有串聯(lián)和關(guān)聯(lián)兩種。串聯(lián)布置時水速、流量易于控制，運行比較安全，但行程長，流動阻力較大。一些小容量熱水鍋爐，常采用并聯(lián)方式，但要特別注意水流量分配的均勻性，不然個別并列管中可能會發(fā)生汽化，從而影響鍋爐的正常運行。

在運行中遇到突然停電、停泵時，因強制流動熱水鍋爐水容積小，其適應能力差，極易由于爐子，特別是層燃爐的熱惰性使受熱面管內(nèi)的水汽化；同時鍋爐及熱網(wǎng)的壓力隨停泵而降低，局部地區(qū)的管網(wǎng)也可能發(fā)生汽化而引起水擊，危及設備的安全。因此，此型鍋爐應有可靠的停電保護措施。

根據(jù)長期運行經(jīng)驗，強制流動熱水鍋爐的有效停電保護措施有采用其他辦法向鍋爐補水、設置放汽閥放汽、選用適當?shù)墓軓胶图涌鞝t膛冷卻等。停電時，可采用汽動水泵補水；對低壓、低溫熱水鍋爐也可用自來水或高位水箱補水，對高壓、高溫熱水鍋爐，則可用壓力罐或高位水塔補水，以降低鍋內(nèi)水溫，減少產(chǎn)汽量。采用放汽閥放汽時，停電后待鍋爐壓力上升至一定值即開啟安裝在鍋爐每一回路頂部的人工放汽閥或自動放汽閥，使鍋爐壓力保持在較低值，以便利用自來水等其他水源向鍋爐補水。需要注意的是恢復供電后，要先開補給水泵充水，同時通過放汽閥將余汽排盡，再啟動循環(huán)水泵投入正常運行。適當選用受熱面管子的直徑可使突然停電后管中水的速度降至接近于零，有利于管內(nèi)的水自身形成自然對流來冷卻管壁。水冷壁管的內(nèi)徑一般要求不小于45mm，對流受熱面管的內(nèi)徑則應不小于32mm。當遇上停電、停泵時，鍋爐的送、引風機也停止工作，此時，應立即打開爐膛上的所有門孔、省煤器的旁通煙道等；對于小型層燃熱水鍋爐，還可采用壓火等緊急措施以加速爐膛冷卻。

角管鍋爐是二戰(zhàn)時期德國為了戰(zhàn)地供熱需要而出現(xiàn)的汽車鍋爐。為了便于運輸和縮小體積、節(jié)省鋼材，原設計角管鍋爐均采用膜式水冷壁和旗式對流受熱面。屏架型旗式受熱面如圖3-20所示，其形狀如同旗幟一樣，多組旗式受熱面布置在爐膛后部。輻射受熱面循環(huán)回路的下降管與旗式受熱面豎立的旗桿——集箱可以作為受熱面部件的支撐柱，代替了鍋爐鋼架，節(jié)省鋼材，角管鍋爐的名稱也由此而來。

在旗式受熱面循環(huán)回路設計中，旗桿內(nèi)焊有的隔板上開有約10mm的小孔，如圖3-20中部件Ⅰ的放大旋轉(zhuǎn)所示，其主要作用在于，當因停電或某種故障循環(huán)水泵突然停止運轉(zhuǎn)時，旗桿中的小孔所能流通的通道成了旗桿式受熱面循環(huán)回路的下降管，旗桿與受熱面組成了自然循環(huán)回路，由此具有良好的停電保護性能。

圖3-21所示的QXL14-1.0/115-AⅡ型角管式鍋爐取消了膜式水冷壁，選配適用我國Ⅱ、Ⅲ類煙煤的前后拱。旗式受熱面管子尺寸加大一號，原直徑38mm的管子改用直徑為45mm，其水路連接如圖3-22所示。

鍋爐進水直接進入第一組旗式受熱面下集箱作上升流動，在第二組旗式受熱面作下降流動，在第三組旗式受熱面作上升流動，經(jīng)第四組旗式受熱面作下降流動進入爐膛后墻水冷壁下集箱。水在旗式受熱面中的流動與煙氣流呈順流布置。進入后墻水冷壁的水作上升流動，進入到兩側(cè)墻水冷壁上集箱。經(jīng)過兩側(cè)墻水冷壁下降流動后，進入前墻水冷壁上升流動進入鍋筒，由鍋筒匯集后離開鍋爐。

由于是強制循環(huán)，無論是輻射受熱面還是對流受熱面內(nèi)水的流動速度都較高，均達到0.7m/s以上，鍋爐的流動阻力較大。其不足是無法清洗受熱面管內(nèi)的水垢和煙垢，難以長久保證鍋爐的運行熱效率。

DHL（QXL）型角管系列熱水鍋爐的額定功率為14～87MW，額定出水壓力為0.7～1.6MPa，額定出水/進水溫度為95～150℃/70～90℃。

圖3-23所示為一壁掛式強制循環(huán)熱水鍋爐的結(jié)構(gòu)簡圖，它是集供暖和生活熱水供應于一體的全自動家用熱水鍋爐，主要由燃燒、通風、熱交換、水循環(huán)及自動控制等系統(tǒng)組成。

此型鍋爐燃用天然氣或液化石油氣，經(jīng)由燃氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)送至燃燒器燃燒。燃燒所需空氣全部從室外吸入，燃燒生成的煙氣由頂部煙箱集中排至室外大氣，即采用的是平衡通風方式，吸、排氣筒為一同心套管，外層套管為吸入空氣的通道，內(nèi)管則排放熱煙氣，它們利用熱煙氣和空氣的密度差作為流動循環(huán)動力，隨著熱負荷的大小進行自動調(diào)節(jié)。滿負荷運行時，產(chǎn)生的煙氣量大，流動壓力大，吸入供燃燒的空氣量也大，反之則煙氣量和空氣量都減少。

此型鍋爐采用大氣式不銹鋼制燃燒器，保證火焰燃燒充分、完全，燃燒效率在93%以上。主換熱器為銅制復合式換熱器，采用特殊結(jié)構(gòu)和工藝，具有較高的傳熱性能和較長的使用壽命，且能減少水垢的形成，換熱效率達到92.2%。鍋爐內(nèi)置高性能三級調(diào)速、自動排氣的循環(huán)水泵，為供暖系統(tǒng)和生活用水提供循環(huán)動力，保證鍋爐產(chǎn)生的熱量及時、快速地輸送至用戶。為了給供熱系統(tǒng)提供膨脹空間，鍋爐內(nèi)置有一個8L的膨脹水箱。

壁掛式燃氣熱水鍋爐一般為滿足家庭熱水和供暖的需要而配置，鍋爐運行的安全特別重要。因此，它設置有熄火、起壓、缺水、限溫、過熱、防凍以及防止倒風等一系列保護和自動控制裝置。水流開關(guān)向控制系統(tǒng)傳輸用戶熱水需求的信號，決定鍋爐的工作狀態(tài)，并根據(jù)水流大小的變化相應地調(diào)整火焰，確保生活熱水溫度的恒定；水流開關(guān)要求的最小流量為2.5L/min。水壓開關(guān)是保證系統(tǒng)運行最低壓力的裝置，正常情況下，當系統(tǒng)初始壓力達到0.8～1.0bar時，水壓開關(guān)才能測到信號，鍋爐才能正常啟動和運行，從而始終保證鍋爐處于有壓運行狀態(tài)。當鍋爐由于運行不正常導致熱交換熱器內(nèi)部溫度超過88℃時，極限溫度控制器發(fā)出指令，燃氣閥門關(guān)閉，鍋爐停止工作。萬一極限溫度控制器失靈，換熱器內(nèi)部溫度繼續(xù)上升，當超過100℃時，安全溫度控制器啟動，立即關(guān)閉燃氣閥，強制鍋爐停運。

該鍋爐是以提供生活熱水優(yōu)先、兼顧供暖的壁掛式燃氣鍋爐，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，安裝方便——懸掛在超過人體高度的墻壁上即可；可以省去中間換熱環(huán)節(jié)帶來的能量損失，也沒有常規(guī)供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)和設備的漏損與散熱損失，提高了能源利用率。此外，家用壁掛式鍋爐燃用的是潔凈的天然氣或液化石油氣，排放煙氣中的SO₂和NO_x含量很少，有利于保護環(huán)境。

壁掛式燃氣熱水鍋爐的容量一般為11.6～34.9kW。

3.3.2　自然循環(huán)熱水鍋爐及其改型

自然循環(huán)熱水鍋爐，其鍋內(nèi)水的循環(huán)流動主要是靠下降管和上升管中的因水溫不同而引起的密度差，但因水的密度隨溫度的變化不大，且鍋內(nèi)水的溫升又有限，與蒸汽鍋爐的自然循環(huán)以水、汽的密度差為基礎(chǔ)相比較，熱水鍋爐自然循環(huán)的驅(qū)動力——流動壓頭要小得多，因此，采用自然循環(huán)方式的熱水鍋爐，水循環(huán)的可靠性是關(guān)鍵。

在自然循環(huán)熱水鍋爐中，由下降管和上升管等組成的閉合系統(tǒng)稱為回路。任何一臺鍋爐都是由若干回路組成的，根據(jù)理論和實踐經(jīng)驗，為保證自然循環(huán)熱水鍋爐水循環(huán)的安全可靠，首先要合理設計循環(huán)回路，盡可能使回路結(jié)構(gòu)簡單。如水冷壁垂直布置，盡量直接引入鍋筒，而不采用帶上聯(lián)箱的結(jié)構(gòu)；水冷壁與對流受熱面不宜共用一個下集箱；對于層燃爐，當采用前、后拱管時，應適當加大下降管和上升管的截面比等，其目的是有效降低循環(huán)回路的流動阻力。其次，要合理配置鍋內(nèi)裝置，包括回水引入管、回水分配管、熱水引出管、集水管、集水孔隔板裝置等，便于組織鍋內(nèi)水的混合和分配，以降低下降管入口水溫和使上升管出口水溫均勻并增大欠熱，防止上升管內(nèi)產(chǎn)生過冷沸騰；同時，也可使熱水在鍋筒長度方向上較為均勻地引出。第三，要盡可能增大循環(huán)回路的高度和適當放大下降管和上升管的截面比（一般不小于0.45），以提高循環(huán)流動壓頭，加快循環(huán)流動速度。

（1）臥式煙管熱水鍋爐

圖3-24是一臺燃油、氣的煙管熱水鍋爐，主要由鍋殼、前后管板和爐膽、折煙室、封頭和煙管組成。此型鍋爐的前后封頭不同：前封頭是平封頭，后封頭是凸封頭。管板和鍋殼以及爐膽和凸形封頭之間是全焊接結(jié)構(gòu)。煙氣也是三回程：燃燒器在前端，火焰在爐膽內(nèi)由前向后流動是第一回程；第二回程由后向前流動，經(jīng)過前端的折煙箱再向后流動為第三回程。由于煙氣溫度高、體積流量大，第二回程的煙管直徑比第三回程大。

此型熱水鍋爐的回（進）水設于前上方，出水口在后上方，低溫的回水被安裝在入口處的引射裝置噴射，迅速與熱水混合，提高溫度，進入到鍋水的自然循環(huán)中，加熱成高溫熱水后引出。此型鍋爐是純自然循環(huán)鍋爐，但是它沒有水管結(jié)構(gòu)，且回水入口處的引射裝置起到促進循環(huán)的效果。

（2）快裝自然循環(huán)熱水鍋爐及其改型

圖3-25所示為DZL型快裝自然循環(huán)熱水鍋爐，其額定熱功率為1.4MW，允許工作壓力為0.7MPa，額定出水/進水溫度為95/75℃，設計煤種為Ⅱ類煙煤，采用上部縱置單鍋殼水火管組合結(jié)構(gòu)。鍋爐受壓件由上置單鍋殼、下置兩集箱（兩側(cè)各一個）以及在鍋殼與兩集箱之間布置的水管受熱面組成。水管規(guī)格為?51mm×3mm，其中一部分水管由鍋殼最下部引入鍋殼，并在其上部澆筑有耐火隔墻，形成“翼形煙道”結(jié)構(gòu)；其他水管則從翼形煙道內(nèi)引入鍋殼，這樣暴露在爐膛內(nèi)的水管形成了爐膛輻射受熱面，而在翼形煙道內(nèi)的部分則構(gòu)成了第一級水管對流受熱面。鍋殼內(nèi)布置有螺紋煙管受熱面，作為第二級對流受熱面。

高溫煙氣先經(jīng)燃盡室后轉(zhuǎn)彎進入兩側(cè)翼形煙道，沖刷水管對流受熱面，將煙溫降至750℃左右，然后進入螺紋煙管受熱面，縱向沖刷螺紋煙管后煙溫已降至合理排煙溫度，經(jīng)后煙箱匯集后，進入除塵器等設備處理后由煙囪排入大氣。

該型鍋爐由于采用了“翼型煙道”技術(shù)，使鍋殼底部被翼型煙道保護起來，免受高溫輻射，并且使鍋殼下部容易產(chǎn)生泥渣沉積的“死水區(qū)”變?yōu)椤盎钏畢^(qū)”（構(gòu)成翼型煙道的上升管是由鍋筒下部引入的），同時翼型煙道又使前管板煙溫由爐膛出口的1000℃左右（老型DZL產(chǎn)品高溫區(qū)管板的煙氣溫度）降低到750℃左右（煙溫高于800℃是產(chǎn)生管板裂紋的必要條件），因此翼型煙道技術(shù)是新一代DZL型鍋爐的最重要的技術(shù)特征，它同時解決了“肚皮鼓包”和“管板裂紋”的問題；同時該型鍋爐采用了單回程螺紋煙管，強化傳熱、減少煙氣回程、減小管端焊縫應力，所以該型鍋爐取消了省煤器，同時使鍋殼直徑明顯縮小，降低了鍋爐高度。

在水循環(huán)方面，大口徑集中下降管的應用，增大了下降管與上升管的截面比；簡單的水循環(huán)回路，使熱負荷均勻；增大下集箱直徑，減小了集箱效應；采用回水引射技術(shù)，增加了上升管循環(huán)水速；部分回水引向高溫管板，防止前管板發(fā)生過冷沸騰。因此，該型鍋爐水循環(huán)安全可靠，而且由于鍋爐結(jié)構(gòu)簡單、水容量大且采用自然循環(huán)方式，因此鍋爐循環(huán)泵運行電耗低，鍋爐停電保護性能好。

鍋爐后拱尾部的燃盡室對爐內(nèi)煙塵進行粗分離，降低了原始排塵濃度，滿足國家標準要求。鍋爐配套新型鏈帶式輕型爐排，采用雙側(cè)送風風道及雙側(cè)調(diào)風風室，結(jié)合強輻射型鍋爐前、后拱，保證煤的強化燃燒及燃盡，提高燃燒效率。

當容量增大時，例如DZL1.0-1.0-115/70-AⅡ型鍋爐，除采用上述技術(shù)外，為了保證水循環(huán)，采用了下降管入口引射方式，增加了水冷壁上升管的水流量，將上升水流動速度提高到0.4m/s以上，這對防止高溫段水冷壁受熱面內(nèi)發(fā)生過冷沸騰是十分有利的。

由于下降管入口引射裝置的作用，該型鍋爐結(jié)構(gòu)雖然是自然循環(huán)熱水鍋爐，但在循環(huán)水泵的運行狀態(tài)下，鍋爐內(nèi)水管部分的水循環(huán)則變?yōu)榱藦娭蒲h(huán)。水的流動行程是固定的，即：鍋爐進水分配管→引射噴嘴→下降管→集箱→水冷壁上升管→鍋筒→煙火管→集水管→熱水引出管。由進水至出水的整個流程是在循環(huán)水泵提供的流動壓頭下完成的。由于引射作用而被卷吸入下降管的水量，雖然自始至終在下降管與上升管中不斷循環(huán)，但造成這種循環(huán)的流動壓頭仍然是來自循環(huán)水泵提供的流動壓頭。一旦循環(huán)水泵停止運轉(zhuǎn)時，鍋爐的水循環(huán)馬上又轉(zhuǎn)入了自然循環(huán)流動，因此該型鍋爐具有良好的停電保護性能。

（3）下置鍋殼式水火管熱水鍋爐

水火管鍋爐一直占據(jù)著我國工業(yè)鍋爐生產(chǎn)數(shù)量第一的位置，尤其是近十多年來，大容量水火管燃煤熱水鍋爐發(fā)展迅速，單機熱功率已發(fā)展到29MW、46MW、58MW、70MW、91MW，甚至于發(fā)展到116MW。在大型鍋爐上采用螺紋煙管，具有結(jié)構(gòu)簡單、傳熱系數(shù)大、布置緊湊、安裝檢修方便、不漏風等諸多優(yōu)勢，近年來發(fā)展起來的DZL型下置鍋殼式熱水鍋爐就是此類鍋爐，在大型熱水鍋爐市場占有率很高。

DZL型下置鍋殼熱水鍋爐采用上置單鍋殼，下置多鍋殼（內(nèi)有火管）、縱置式、鏈條爐排結(jié)構(gòu)，由于下置多鍋殼，已經(jīng)不是傳統(tǒng)的DZL鍋爐的概念。爐膛布置在前部，由兩側(cè)下集箱與上鍋筒之間布置的水冷壁管，前后集箱與上鍋筒之間布置的前后拱水冷壁管圍成，后拱還布置一個上聯(lián)箱。煙氣出口設在后拱上聯(lián)箱上部的兩側(cè)。鍋爐的后部兩側(cè)各設有一個側(cè)后集箱，與上鍋筒之間布置有燃盡室水冷壁管。上鍋筒與下鍋殼之間布置有一組大節(jié)距對流管束，對流管束的兩側(cè)布置有隔煙墻，靠近鍋爐后墻一端的兩側(cè)布置有煙氣進口，靠近后拱一端為煙氣出口，并與后拱、兩側(cè)隔墻、鍋殼前部隔墻一起圍成一個煙室，使煙氣均勻分布到下部鍋殼內(nèi)布置的煙管中，經(jīng)煙管后的煙氣進入后煙箱。鍋爐的水冷壁采用光管結(jié)構(gòu)時，爐墻采用改良型重型爐墻；鍋爐的水冷壁采用膜式水冷壁時，爐墻采用輕型爐墻與全護板結(jié)構(gòu)。鋼架起支撐鍋爐和加固爐墻的作用。鍋爐的燃燒方式為層燃方式，燃燒設備采用鱗片式爐排或橫梁式爐排。DZL型下置鍋殼式熱水鍋爐如圖3-26所示。

91MW及以上的大噸位鍋爐采用獨立雙爐排及風室等壓送風技術(shù)，并在兩爐排之間布置有水冷防焦箱及水冷壁管。DZL型下置鍋殼熱水鍋爐的主要特點表現(xiàn)在：

①采用下置鍋殼技術(shù)，配合主鋼架支撐，雖然鍋爐的鋼耗略有增加，但鍋爐的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗震性能等得到很好的保證，且鍋殼底部不受熱，解決了鍋殼底部鼓包的問題。

②降低前管板入口煙溫至600℃以下，預防了管板裂紋問題；還使煙管進出口煙氣溫差降低到450℃左右，使進口煙速低于常規(guī)設計值5m/s左右，而出口煙速高于常規(guī)設計值5m/s左右，解決了煙管入口磨損、出口積灰的問題。

③采用下置鍋殼給水，渣、垢直接沉積在不受熱的下鍋殼底部，使水管部分水質(zhì)得到進一步提高，降低了水管爆管的可能性，并能適應循環(huán)水中夾帶泥沙的工況。

④不設置傳統(tǒng)的空氣預熱器，爐膛主燃區(qū)溫度更容易控制在合理值，NO_x的生成量會有一個較低值。

⑤鍋爐在爐膛和燃盡室采取兩次沉降結(jié)構(gòu)；沿煙氣流程實現(xiàn)4次煙速的突變；沿煙氣流程實現(xiàn)兩次90°、兩次180°的煙氣流動方向的改變，這些均為典型的爐內(nèi)煙塵慣性分離結(jié)構(gòu)，不但有很好的煙塵分離效果，并且煙氣阻力很低。煙氣進入到水管對流管束之前，已經(jīng)完成了主要的煙塵分離，因此，該系列鍋爐的大量對流受熱面均處于較潔凈的煙氣環(huán)境下。

3.3.3　復合循環(huán)熱水鍋爐

復合循環(huán)熱水鍋爐的輻射受熱面為自然循環(huán)，對流受熱面則采用強制流動（直流）方式工作。對流受熱面采用蛇形管結(jié)構(gòu)，相當于蒸汽鍋爐中的鋼管省煤器。圖3-27所示的DHL29-1.6/150/90-AⅢ型熱水鍋爐是這類鍋爐的一種典型形式。鍋爐為單鍋筒橫置式鏈條爐，受熱面呈門形布置，由自然循環(huán)的輻射受熱面——水冷壁和強制循環(huán)的對流受熱面——鋼管省煤器疊加而成；兩側(cè)墻水冷壁前后組成兩個獨立的循環(huán)回路，因此水冷壁輻射受熱面共有6個獨立的循環(huán)回路，對流受熱面為蛇形鋼管省煤器，分兩級布置在豎井內(nèi)，尾部煙道設置有兩級管式空氣預熱器。

燃燒設備采用大鱗片式鏈條爐排，兩側(cè)進風，適應Ⅲ類煙煤燃燒，采用低而長的后拱（傾角為11°），與前拱配合以達到加強氣流擾動和改善爐膛充滿度的目的。煙氣在后上方沿爐膛寬度均勻地進入水平過渡煙道，再轉(zhuǎn)折向下，依次流經(jīng)對流受熱面和空氣預熱器后排至爐外。

對于燃用含硫量較高的燃料，為防止低溫區(qū)對流受熱面的腐蝕，采用回水先進爐內(nèi)輻射受熱面——水冷壁，后經(jīng)鍋筒再進對流受熱面的流動方式，以提高尾部受熱面的壁溫，同時又可避免汽化、水擊事故的發(fā)生。進水在鍋筒內(nèi)被進水分配管送到兩側(cè)下降管區(qū)域，在爐膛水冷壁6個獨立的循環(huán)回路中依靠自然循環(huán)流動吸熱后，又匯集到鍋筒。為了保證出水均勻，可將出水沿鍋筒長度直接引出頂棚管進入尾部鋼管省煤器強制循環(huán)流動。整個省煤器包括3個蛇形管組，其中一級為一組，二級為二組。為了降低在省煤器受熱面內(nèi)的流動阻力，兩級省煤器并聯(lián)，最后由省煤器出口聯(lián)箱出水；為了保證兩級省煤器的出口水溫相近，在Ⅱ級省煤器入口處裝有調(diào)節(jié)流量的節(jié)流孔板，整個鍋爐水的流向與煙氣的流向呈順流布置。

對于容量大于29MW的熱水鍋爐，鍋爐本體結(jié)構(gòu)一般均采用“Π”形布置，其結(jié)構(gòu)特點是：①由于爐膛輻射受熱面循環(huán)系統(tǒng)是自然循環(huán)，需要有較高的流動壓頭來保證循環(huán)系統(tǒng)的安全可靠性，而爐膛高度越高，流動壓頭越大；②較高的爐膛高度保證了額定的爐膛容積，這對于保證一定的爐膛容積熱強度是十分有利的，從而能夠保證爐內(nèi)正常的燃燒過程。值得注意的是，同形式的鍋爐，當熱容量增大時，為了保障安全，水路全部采用強制循環(huán)，如DHL58-1.6/150/90-AⅢ型鍋爐在鍋筒內(nèi)部設有隔板，把鍋筒分成不同的水空間，以形成固定的循環(huán)回路，循環(huán)回路上均設有循環(huán)泵。盡管整體受熱面采用強制循環(huán)，但是各個受熱面都有相應的下降管與鍋筒相連，保證在循環(huán)泵停運時形成所有回路各自獨立的自然循環(huán)，使受熱面及時被冷卻而得到保護。

總的來說，這類鍋爐由于部分受熱面采用了自然循環(huán)方式，工作或者停電時形成了局部的自然循環(huán)，具有一定的“自補償”特性，處于熱負荷較強區(qū)域的受熱面能自動提高循環(huán)流動速度以加強對管壁的冷卻，從而可有效防止局部管段發(fā)生過冷沸騰，提高了鍋爐工作的可靠性。此外，因水容積較大，其停電保護能力也得到了一定的增強。

圖3-28所示為DHL46-1.6/130/70-AⅢ型角管式熱水鍋爐，也是一臺復合循環(huán)熱水鍋爐。布設于爐膛四周的膜式水冷壁與鍋筒、下降管和下集箱組成一個自然循環(huán)系統(tǒng)；布設于后煙道的若干組旗形對流受熱面則由循環(huán)泵驅(qū)動為強制循環(huán)系統(tǒng)。

前已提及，角管式鍋爐結(jié)構(gòu)上的特點在于一個雙重作用的管架系統(tǒng)，它把鍋筒、下降管、集箱等水循環(huán)系統(tǒng)和構(gòu)架支撐集于一身，無單獨構(gòu)架或懸吊，穩(wěn)定性和抗震性好。

此型鍋爐的本體由爐膛和后煙道組成，爐膛四周和中間分隔隔墻均采用膜式水冷壁，為全密封結(jié)構(gòu)，幾乎沒有漏風，不用笨重的耐火和保溫磚墻，大大減輕了鍋爐的重量。單鍋筒設置在爐外，不受熱；鍋筒內(nèi)設置有隔板，以防止經(jīng)由進水集箱送入的熱網(wǎng)回水（70℃）與已加熱的供水（130℃）串混。由于采用大直徑的下降管，且垂直布置，水循環(huán)良好。

通道內(nèi)布置旗式對流受熱面，它是大量對流受熱面管子自豎直的旗桿及后煙道中膜式水冷壁管引出，組成像一面面旗幟的受熱面。對流彎管與旗桿采用焊接連接，上、下接口之間的旗桿中設置有節(jié)流孔板，以使水沿旗面方向流動，又不至于在旗桿中形成死區(qū)。旗式對流受熱面的應用，不僅節(jié)約了鋼材，改進和簡化了制造工藝，降低了成本，也有利于提高鍋爐的運行效率。

鱗片式爐排結(jié)構(gòu)下設大的等壓風倉，已經(jīng)預熱的空氣由兩側(cè)送入，由裝置在等壓風倉與爐排之間的若干組調(diào)節(jié)小風門調(diào)節(jié)。這些調(diào)節(jié)風門沿爐排寬度方向的開度都一樣，其進風量和風壓都相同，燃燒特別均勻，有利于控制空氣過量系數(shù)，既提高了燃燒中心溫度和燃燒效率，也減少了固體不完全燃燒損失。