第二节 煤粉锅炉本体设备

锅炉本体设备包括燃烧设备、汽水系统及设备、锅炉附件、炉墙及钢架等。本节主要介绍燃烧设备及汽水系统设备。

一、燃烧设备

燃煤锅炉的燃烧设备主要包括炉膛（燃烧室）、燃烧器、点火装置、空气预热器及烟道等。

（一）炉膛

炉膛也称为燃烧室，是供燃料燃烧的空间。煤粉锅炉炉膛是煤粉气流的燃烧空间，它是由四面炉墙和炉顶围成的高大的立方体空间，炉膛四周布满了蒸发受热面（水冷壁），有时也敷设有墙式过热器和再热器，用以吸收煤粉燃烧放出的热量。炉底是由前后墙水冷壁管弯曲而成的倾斜冷灰斗。为便于灰渣自动滑落，冷灰斗斜面的水平倾斜角度为50°~55°。炉膛上部悬挂有屏式受热器（过热器或再热器）。为了改善烟气对屏式受热器的冲刷，充分利用炉膛容积并加强炉膛上部气流的扰动，Π形布置锅炉炉膛出口的下方有后水冷壁弯曲而成的折焰角，大容量锅炉的折焰角的深度约为炉膛深度的20%~30%。炉膛后上方为烟气出口。燃料在炉膛内流动过程中完成燃烧，并放出热量，部分热量由布置在炉膛内的受热面吸收，以维持炉膛出口处烟气温度在灰熔点以下，防止炉膛出口受热面结渣。因此，炉膛既是燃料燃烧的场所，也是进行热交换的场所。煤粉炉的炉膛既要保证燃料的完全燃烧，又要合理组织炉内热交换、布置合适的受热面满足锅炉容量的要求，并使烟气到达炉膛出口时被冷却到使其后的对流受热面不结渣和安全工作所允许的温度。炉膛的形状、大小与燃料种类、燃烧器的结构和布置、燃烧方式、火焰的形状和行程、锅炉容量等一系列因素有关。因而，炉膛的设计应满足下列要求。

（1）具有良好的空气动力场。合理的炉膛结构，布置适宜的燃烧器，能保证燃料迅速稳定着火，并有良好的炉内空气动力场结构，使各壁面热负荷均匀，减小炉内气流的死滞区和旋涡区，避免火焰冲墙结渣；良好的炉内流场结构能使炉内火焰具有较好的充满度，有利于延长煤粉气流在炉内的停留时间，提高煤粉颗粒的燃尽度。

（2）具有合理的热负荷。足够的炉内停留时间，是保证煤粉燃烧完全的基础。而炉膛的容积热负荷是反映煤粉在炉内停留时间的重要参数。容积热负荷越大，炉膛容积越小，锅炉结构紧凑，投资越小，但燃料在炉内的停留时间缩短，不利于煤粉燃尽。同时，炉膛容积的相对减小将使水冷壁受热面布置面积减少，难以满足锅炉蒸发量要求，也会因炉内吸热量减少使燃烧区及炉膛出口温度升高，导致炉膛及炉膛出口对流受热面结渣。反之，容积热负荷过小，炉膛容积过大，不但使投资增加，还会因炉膛温度水平降低而导致着火困难，燃料燃烧效率降低。因此，合理的容积热负荷大小，应既满足燃料着火、燃尽需要，又要满足冷却条件，防止受热面结渣，同时又要考虑设备投资。

对于固态排渣煤粉炉，当燃用灰熔点较高的煤时，炉膛截面热负荷可适当选大些，对于灰熔点低的煤，应取较小值。

（3）炉膛的辐射受热面应具有可靠的水动力特性，保证水循环的安全。

（4）炉膛结构紧凑，金属及其他材料用量少，便于制造、安装、检修和运行。炉膛的截面形状一般多为矩形。

常见的煤粉锅炉炉膛一般为单室Π形布置，如图2-4所示。所谓单室即煤粉的着火燃烧及辐射换热均在同一燃烧室内完成。炉膛形状主要受燃用煤种的挥发分、灰熔点、燃烧器形式及布置方式等因素的影响。当燃用挥发分较高、容易着火及燃尽的烟煤、褐煤时，炉膛宽度和深度较大（减小断面热负荷，控制炉膛温度，防止炉膛结渣），炉膛高度相对较小；对燃用挥发分较低、着火困难的煤种时，锅炉炉膛断面尺寸相对较小，炉膛高度较大。炉膛四周布置水冷壁吸收炉膛火焰的辐射热，在水冷壁的冷却作用下，烟气温度不断降低，至炉膛出口，烟气温度应降低到低于灰的软化温度之下，否则，将导致炉膛出口受热面结渣。因此，炉膛高度及水冷壁受热面面积应满足灰冷却需要。

对燃用难以着火且煤粉燃尽困难的无烟煤，可采用W形炉膛结构，如图2-5所示。炉膛由下部拱形着火燃烧室和上部辐射燃烧室组成。着火燃烧室敷设卫燃带，以改善无烟煤的燃烧工况。燃烧室的前后拱上布置有燃烧器。一次、二次风向下喷出，着火的煤粉气流向下形成“W”火焰再向上进入辐射燃烧室，使得煤粉颗粒在炉内有足够的行程和停留时间，保证无烟煤的燃尽。

（二）燃烧器

燃烧器是煤粉锅炉的主要燃烧设备，其作用是将携带煤粉的一次风和阻燃的二次风送入炉膛，并组织合理的气流结构，使煤粉气流能迅速稳定地着火、燃烧。燃烧器的性能对燃烧的稳定性和经济性有很大的影响。一个性能良好的燃烧器应能满足一系列的条件。

（1）组织良好的空气动力场，使燃料及时着火，与空气适时混合，以保证燃烧的稳定性和经济性。

（2）具有良好的调节性能和较大的调节范围，可满足煤种特性变化和负荷变化的需要。

（3）能控制NO_x的生成在允许范围内，以达到保护环境的要求。

（4）运行可靠，不易烧坏和磨损，便于维修和更换部件。

（5）易于实现远程或自动控制。

煤粉燃烧器的结构形式较多，根据燃烧器出口气流的特征，煤粉燃烧器可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。出口气流为直流射流或直流射流组的燃烧器称为直流燃烧器；出口气流包含有旋转射流的燃烧器称为旋流燃烧器。旋流燃烧器出口气流可以是几个同轴旋转射流的组合，也可以是旋转射流和直流射流的组合。

1.直流燃烧器

直流式燃烧器由数个矩形或部分圆形的喷口按一定的方式排列而成，煤粉和空气分别由不同喷口以不旋转的直流射流方式喷入炉膛。按各喷口流过的介质不同，喷口分为一次风口、二次风口和三次风口。

一次风是指携带煤粉的风粉混合物；二次风是指助燃用空气；三次风是指配套中间储仓式制粉系统的制粉用乏气。考虑到不同煤种着火及燃尽性能的差异，不同锅炉的煤粉燃烧器喷口采用不同的布置方式。根据配风方式的不同，直流燃烧器喷口布置方式分为均等配风和分级配风两种。

均等配风直流燃烧器采用一次、二次风口相间布置，两种风口间距较小，一次、二次风射流自喷口喷出后很快混合。该配风方式一般适宜挥发分较高的烟煤和褐煤。

分级配风直流燃烧器是把助燃用二次风分段送入燃烧的煤粉气流中。离一次风较近的二次风用于煤粉气流的着火，较远的二次风用于煤粉后期的燃烧及燃尽。这种配风方式的燃烧器一般用于燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤的锅炉。两种配风方式均设有下二次风和上二次风，前者为了提供下侧煤粉气流燃烧所需的空气，并托浮煤粉防止离析，阻止火焰下冲。后者除供给煤粉后期燃烧的空气外，还可以起到压火、延长煤粉在火焰中心区的停留时间，提高煤粉燃尽度的作用。三次风是配套中间储仓式制粉系统锅炉的制粉乏气，其气流中带有一定数量的煤粉，但其温度较低（一般低于100℃），若将三次风从整组燃烧器的中部射入炉膛，势必导致燃烧中心区温度降低，对煤粉着火及燃烧带来不利影响。因此，煤粉直流燃烧器的三次风喷口一般布置在最上部，且与上二次风距离较远。由于单角喷口直流射流射程较长，但射流本身对高温烟气的卷吸能力不强，不足以使煤粉气流稳定着火。因此，直流式燃烧器一般布置在炉膛的四个角上，其喷口轴线对准炉膛中心的一个假想圆的切线。在四角喷出的气流的共同作用下，炉膛内形成旋转上升的燃烧火焰，称为四角切圆燃烧方式，如图2-6所示。直流燃烧器都布置成四角切圆燃烧方式，某角燃烧器煤粉气流着火所需要的热量，除依靠射流本身卷吸的高温烟气和接受炉膛火焰的辐射热以外，主要靠来自上游邻角正在剧烈燃烧的火焰横扫过来的混合和加热作用。煤粉气流受到这部分横扫过来的高温火焰的直接冲击，大大加强了紊流热交换，因此着火稳定性较好。

四角切圆燃烧具有如下主要特点。

（1）四角射流着火后相交，相互点燃，使煤粉着火稳定。

（2）由于四股射流在炉膛内相交后强烈旋转，湍流的热量、质量和动量交换十分强烈，故能加速着火后燃料的燃尽程度。

（3）四角切圆射流有强烈的湍流扩散和良好的炉内空气动力结构，炉膛火焰充满系数较好，炉内热负荷均匀。

（4）切圆燃烧时每角均由多个一次、二次风喷嘴组成，负荷变化时调节灵活，对煤种适应性强，控制和调节手段也较多。

（5）炉膛结构简单，便于大容量锅炉的布置。

（6）便于实现分段送风，组织分段燃烧，从而抑制NO_x的排放等。

但是，四角布置的直流燃烧器炉膛内空气动力能保持沿喷口几何轴线方向前进，而会出现一定程度的偏斜，使气流偏向炉墙一侧。偏斜严重时，会使燃烧器射流贴附或冲击炉墙，这是造成炉膛水冷壁结渣的主要原因。而水冷壁结渣，则直接影响锅炉运行的安全性和经济性。

2.旋流燃烧器

出口射流中包含旋转射流的燃烧器称为旋流燃烧器。旋流射流既有轴向速度，也有较大的切向速度。气流在前进过程中，伴随着气流的旋转，将产生一定的扩散角。扩散角内将形成一低压区（或内回流区），高温烟气因压差作用进入回流区，在射流根部形成稳定的着火热源。但此种燃烧器因旋流强度的调整能力及煤种、负荷的适应性差，在大容量锅炉上已很少采用。图2-7所示为轴向可动叶片式旋流燃烧器的结构。二次风从二次风壳经过轴向叶片产生较强的旋流运动，叶片的轴向位置可用拉杆来改变。向后拉动时，叶片与风道壳体形成间隙，部分空气从间隙中直流通过，使气流旋流强度减弱；向前推进时，情况相反，出口气流的旋流强度能够增强。这种调节性能使旋流燃烧器在燃用较高挥发分的煤种时增强了适应能力。

图2-8所示为切向可动叶片式旋流燃烧器。二次风道内装有8片可动叶片，改变叶片的切向倾角，可使二次风产生不同的旋流强度。一次风管缩进二次风口内，形成一次、二次风的预混段。一次风出口处安装了一个多层盘式稳焰器。部分一次风经过稳焰器变成较弱的旋流，并形成回流区，可卷吸炉内高温烟气达到稳定燃烧。同时，一次风变为旋流后，有利于把煤粉气流引入二次风中，使煤粉分布均匀，增强了煤粉与空气的混合。

旋流式燃烧器在炉膛的布置多采用前墙或两面墙对冲式交错布置，如图2-9所示。其布置方式对炉内空气动力场和火焰充满程度影响很大。一般来说，燃烧器前墙布置，煤粉管道最短，且各燃烧器阻力系数相近，煤粉气流分配较均匀，沿炉膛宽度方向热偏差较小。但火焰后期扰动混合较差，气流死滞区大，炉膛火焰充满程度往往不佳。燃烧器对冲布置，两火炬在炉膛中央撞击后，大部分气流扰动增大，火焰充满程度相对较高。如若两燃烧器负荷不对称，易使火焰偏向一侧，引起局部结渣和烟气温度分布不均。两面墙交错布置时，炽热的火炬相互穿插，改善了火焰的混合和充满程度。

3.目前常用的新型直流煤粉燃烧器

为了改善锅炉着火的稳定性，增大锅炉负荷的调节范围，降低燃料燃烧时NO_x的生成量，满足日益严格的环境保护要求，近年来，国内外研制开发了许多新型的煤粉燃烧器，其主要特点是在结构设计中采取了淡浓稳燃措施及降低NO_x燃烧技术，控制燃烧过程中NO_x的生成量。

（1）WR型燃烧器。WR型燃烧器全称为直流式宽调节比摆动燃烧器，其喷口可以做成整体摆动的形式，也可以做成上下分别摆动的形式。WR型燃烧器由于改善了燃料的着火条件，所以可提高锅炉的燃烧效率。与普通直流燃烧器相比，当过量空气系数为1.15~1.40时，锅炉最大出力下的燃烧效率可提高1%；当过量空气系数降到1.10以下时，普通直流燃烧器的燃烧效率降低较多，而WR型燃烧器的燃烧效率几乎没有变化；当锅炉负荷为额定负荷的50%时，WR型燃烧器的燃烧效率比普通直流燃烧器高5%。上述技术特点使WR型燃烧器成为一种高效、低NO_x、能适应煤种和负荷变化的多功能燃烧器，尤其适用于燃用贫煤和无烟煤。

（2）PM型直流煤粉燃烧器。PM型燃烧器实际上是集烟气再循环、两级燃烧和淡浓燃烧于一体的低NO_x燃烧系统。与常规燃烧器相比，PM型燃烧器可使NO_x的生成减少60%，且在65%~100%的负荷范围内，NO_x生成量大体不变。负荷降低时它仍能保持燃烧稳定，不投油的最低稳定燃烧负荷可达40%，飞灰可燃物的含量随负荷下降而有所减少。随着烟气含氧量的下降及烟气再循环的增加，NO_x有大幅度降低的倾向，但飞灰可燃物的含量稍有上升。

（3）高浓度煤粉燃烧器。高浓度煤粉燃烧器是W型火焰燃烧方式中常用的带旋风分离器的高浓度煤粉燃烧器，它主要依靠提高煤粉浓度的方式稳定燃烧。高的煤粉浓度可以减少着火热，有利于在燃烧器出口附近形成高煤粉浓度区和高温燃烧区，以稳定着火热。乏气从燃烧器平行的另一喷口送入炉膛，它与煤粉一次风喷口保持有足够的距离，不干扰煤粉主气流。这一特点适用于低挥发份的无烟煤、劣质煤的燃烧及低负荷运行，可降至40%~50%负荷不投油或少投油稳定运行，还可以控制较低的过量空气系数及较低的NO_x生成量。

（三）点火装置

锅炉点火装置主要用于锅炉启动时点燃主燃烧器的煤粉气流。此外，当锅炉低负荷运行或燃用劣质煤时，由于炉温降低，影响煤粉稳定着火，甚至有灭火的危险，也用点火装置来稳定燃烧或作为辅助燃烧设备。现在，在较大容量的锅炉中都实现了点火自动化。不仅锅炉启动时能自动点火，而且当锅炉运行发生燃烧不稳定而熄火时也能自动投入点火装置，进行复燃。煤粉炉的点火装置长期以来普遍采用过渡燃料的点火装置。采用过渡燃料的点火装置有气-油-煤三级系统和油-煤二级系统两种。在这两种系统中，气或油的引燃借助电气引燃装置。通常采用的电气引燃方式有电火花点火、电弧点火和高能点火等。

1.电火花点火装置

电火花点火装置如图2-10所示。它由打火电极、火焰检测器和可燃气体燃烧器三部分组成。点火杆与外壳组成打火电极。该点火装置是借助5～10kV的高电压（小电流）在两极间产生电火花把可燃气体点燃，再用可燃气体火焰点燃油枪喷出的油雾，最后由油火焰点燃主燃烧器的煤粉气流。这种点火装置击穿能力较强，点火可靠。

2.电弧点火装置

电弧点火装置由电弧点火器和点火轻油枪组成。电弧点火的起弧原理与电焊相似，即借助于大电流（低电压）在电极间产生电弧。电极由炭棒和炭块组成。通电后，炭棒和炭块先接触再拉开，在其间隙处形成高温电弧，足以把气体燃料或液体燃料点着。煤粉点燃的顺序是：电弧点火器点着点火轻油或点火燃气，轻油再点燃重油，再由重油点燃煤粉；也可直接点燃重油，再由重油点燃煤粉。点火完成后，为防止炭极和油枪嘴被烧坏，利用气动装置将点火器退入风管中。由于电弧点火装置可直接引燃油类，且性能比较可靠，因而是国内煤粉锅炉上使用的点火装置的主要形式。

3.高能点火装置

为了简化点火程序，近年来又出现了高能点火装置。这种高能点火装置中装有半导体电阻，当半导体电阻两极处在一个能量很大、峰值很高的脉冲电压作用下时，在半导体表面就可产生很强的电火花，足以将重油点着。

高能点火装置是一种有发展前景的锅炉点火装置。点火装置的布置方式，对直流式煤粉燃烧器，油枪可插入两组喷口之间专设的油燃烧器喷口，也可以插在燃烧器底部的下二次风喷口内。对旋流式煤粉燃烧器，点火油枪有两种布置方式，即：一种是将油枪和电火花点火器从旋流燃烧器中心管插入，另一种是油枪和点火器倾斜地插在主燃烧器喷口旁。

现代化的大容量锅炉的燃烧器和炉膛内均装有火焰检测器。它的作用是对火焰进行检测和监视。在点火时，它检测点火器有无引火火焰存在。在锅炉低负荷运行或有异常情况时，防止锅炉灭火和炉内爆炸事故的发生，以确保锅炉的安全运行。

（四）空气预热器

空气预热器是锅炉尾部烟道中的一种低温受热面，安装在省煤器后面的烟道中。空气预热器是利用尾部烟气的余热加热燃烧所需要的空气的热交换设备。其主要作用有以下几点。

（1）降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。在现代电厂中，全部采用回热循环，进入锅炉的给水温度较高（如亚临界压力锅炉的给水温度为260℃左右）。因此，省煤器出口的烟气温度也较高，使用空气预热器就可进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。排烟温度每降低15℃，锅炉效率可提高1%左右。

（2）改善燃料的着火条件和燃烧过程，降低不完全燃烧损失，进一步提高锅炉效率。提高空气温度，也就是提高了炉膛的温度，从而可改善燃料着火和燃烧的稳定性，使不完全燃烧热损失降低。空气温度每升高100℃，可使理论燃烧温度提高35~40℃。对于着火困难的燃料，如无烟煤，常把空气加热到400℃。

（3）节约金属，降低造价。经空气预热器加热后的热空气进入炉膛，减少了空气在炉内的吸热量，有利于提高炉膛的燃烧温度，强化炉膛的辐射传热。在一定的蒸发量下，炉内水冷壁的布置管数可以减少，从而节约金属，降低造价。

（4）改善引风机的工作条件。降低排烟温度，会改善引风机的工作条件，降低引风机电耗。

（5）热空气还作为煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。

按照换热方式的不同，空气预热器有管式和回转式（再生式）两种形式。

管式空气预热器是烟气通过管壁将热量连续传给空气，属间壁式换热器。回转式空气预热器是烟气和空气交替流过受热面（蓄热面），当烟气流过加热蓄热面时，蓄热面温度升高，随后空气流过时，蓄热面将热量传给空气，蓄热面周期性被加热和冷却，热量就会周期性地由烟气传给空气。

管式空气预热器按布置形式可分为立式和卧式两种；按材料可分为钢管式、铸铁管式和玻璃管式等几种。立式钢管式空气预热器应用最多，其优点是结构简单、制造方便、漏风较小；缺点是体积大，钢材耗量大，在大型锅炉及加热空气温度高时，会因体积庞大而引起尾部受热面布置困难。普通的立式管式空气预热器由许多根直径为25～50mm的薄壁钢管焊接在上下管板上，构成空气预热器管箱，布置在竖井烟道省煤器后部。烟气从上向下在管子内流动，空气在管外横向冲刷管子，通过管壁传递热量。管式空气预热器的结构和工作原理如图2-11所示。

回转式空气预热器可分为受热面回转式空气预热器和风罩回转式空气预热器两种。回转式空气预热器具有受热面两面受热、传热系数高、单位体积内受热面积大、外形尺寸小、质量轻以及不怕腐蚀等优点。其存在的主要问题是：一个是漏风量太大，漏风的主要原因是转子、风罩和静子制造不良或受热变形，使漏风间隙变大。另一个是受热面易积灰，这是因为蓄热板间烟气通道狭窄，积灰不仅影响传热，而且增加流动阻力，严重时甚至堵塞气流通道。为此，在空气预热器受热元件的上、下两端都装有吹灰器和水冲洗装置，吹灰介质通常采用过热蒸汽或压缩空气。

二、汽水系统及设备

锅炉汽水系统主要包括省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器和再热器等设备。

（一）汽水系统的工作过程

图2-12为自然循环锅炉汽水系统的工作流程。给水由给水泵升压，并经给水流量调节装置送至省煤器，吸收烟气的热量后温度升高，进入汽包；再由下降管及下联箱分配进入水冷壁；水在水冷壁中吸收炉膛内燃料燃烧放出的热量，使部分水汽化，形成汽水混合物压力差的作用向上流入汽包；汽包内的汽水分离装置将汽水混合物中的水与蒸汽进行分离；分离出的蒸汽进入过热器，再进一步吸热成为具有一定压力和温度的过热蒸汽，进入汽轮机高压缸膨胀做功。分离出的水则又重新进入下降管和水冷壁，构成水的循环。

超高压以上的锅炉一般还装有再热器加热从汽轮机高压部分做完功或引出的蒸汽，经再次吸热升高温度后，又送入汽轮机中、低压部分继续做功。

（二）汽水系统的主要设备

1.汽包

汽包是由筒身和两端封头组成的长圆筒形容器，筒身是由厚钢板卷制焊接而成的。在封头留有椭圆形或圆形人孔门，以备安装和检修时工作人员进出。在汽包上开有很多管孔，并焊有管座，通过对焊，将给水管、下降管、汽水混合物引入管、蒸汽引出管，以及连续排污管、给水再循环管、加药管和事故放水管等与汽包连接起来。还有一些连接仪表和自动装置的管座。为了保证汽包能自由膨胀，现代锅炉的汽包都用吊箍悬吊在炉顶的大梁上。汽包横置于炉顶外部，不受火焰和烟气的直接加热，并具有良好的保温性。图2-13为DG-1025/18.2型锅炉汽包的内部结构。汽包内部装设有汽水分离及蒸汽清洗设备。

汽包是自然循环和强制循环锅炉中最重要的承压设备，对整个锅炉的运行，起着至关重要的作用。

（1）与受热面和管道连接。给水经省煤器加热后送入汽包，汽包向过热器系统输送饱和蒸汽。同时汽包还与下降管、水冷壁连接，形成自然循环回路。汽包将省煤器、水冷壁和过热器3种受热面严格分开，且保证了进入过热系统的工质为饱和蒸汽，使过热器受热面界限明确。所以汽包是汽包内工质加热、蒸发和过热3个过程的连接中心，也是这3个过程的分界点。

（2）增加锅炉蓄热能力和水位平衡能力。汽包中存有一定的水量，因而具有一定的蓄热能力和水位平衡能力，在锅炉负荷变化时起到了蓄热和储水器的作用，可以延缓汽压和汽包水位的变化速度。

（3）汽水分离和改善蒸汽品质。由水冷壁进入汽包的工质是汽水混合物，利用汽包内部的蒸汽空间和汽水分离元件对其进行汽水分离，使离开汽包的饱和蒸汽中的水分减少到最低值。有的锅炉汽包内还装有蒸汽清洗装置，利用一部分给水清洗蒸汽，减少蒸汽直接溶解的盐分。另外，汽包内还装有排污和加药装置等，从而改善了蒸汽品质和锅水品质。

（4）装有安全附件，保证了锅炉安全。汽包上装有许多温度测点、压力表、水位计和安全门等附件，保证了锅炉的安全工作。

2.下降管

下降管的作用是把汽包中的水连续不断地送往下联箱供给水冷壁，以维持正常的水循环。下降管采用无缝钢管，布置在锅炉炉膛外，不受热。下降管用于将汽包内的水送入水冷壁。下降管在自然循环、强制循环及控制循环锅炉中设置，直流锅炉不存在下降管。下降管有小直径分散型和大直径集中型两种。国产300MW机组锅炉一般采用4～6根外径为406～508mm的大直径下降管，集中布置在汽包锅炉的下部，称为大直径集中下降管。水在下降管的下部由小直径的配水管送至下联箱，经下联箱分配后进入水冷壁。

3.水冷壁

水冷壁一般布置在炉膛四周，大容量锅炉也有部分布置在炉膛中间（称为分割屏）。亚临界压力以下汽包锅炉的水冷壁主要是蒸发受热面。在临界压力以下的直流锅炉中，水冷壁的其中一部分用做加热受热面和过热受热面，但主要用做蒸发受热面。在超临界压力直流锅炉中，水冷壁用来加热水和过热蒸汽，它没有蒸发受热面。因此，在低于临界压力的锅炉中，蒸发受热面一般即指炉膛水冷壁。

水冷壁具有吸收热量产生蒸汽和保护炉墙的功能。水冷壁通常由许多外径为45～65mm的无缝钢管或内螺纹管均匀地布置在炉膛的四壁上，管子两端分别与上下联箱相连，结构如图2-14所示。

它的联箱是一根直径较大的短管，两端有封头，可用于连接不同直径或数量的两部分管子。

大型锅炉广泛采用膜式水冷壁。膜式水冷壁既可以增加管子的吸热量，同时亦可以增强炉膛的气密性并较好地保护炉墙。

水冷壁在炉膛四周的布置方式取决于锅炉蒸汽参数、水循环方式和锅炉容量等因素。300MW容量以下的自然循环锅炉，水冷壁管屏常采用一次垂直上升布置。对于300MW及600MW超临界直流锅炉，为使锅炉水冷壁获得足够的管内质量流速，保证水冷壁的运行安全，水冷壁常采用螺旋管圈布置，图2-15为国产600MW超临界压力机组锅炉水冷壁的总体布置情况。该锅炉下部水冷壁采用螺旋盘绕上升布置，以减小管屏的管子数量，提高管内质量流速，避免管壁超温；同时，该布置方式可以减小各管子间的热偏差。炉膛上部水冷壁采用垂直管屏布置，一方面便于水冷壁悬吊；另一方面炉膛上部热负荷较低，垂直管内的质量流速已完全满足管壁流速需要。螺旋管水冷壁与垂直上升水冷壁之间为过渡段，采用中间混合联箱汇集螺旋管水冷壁的工质并重新分配到垂直上升水冷壁内。

4.省煤器

省煤器布置在锅炉对流烟道的尾部，是利用锅炉尾部烟道中烟气的热量来加热给水的一种热交换器。省煤器通过吸收尾部烟道中的烟气热量，达到降低锅炉排烟温度、提高锅炉热效率、节约燃料的目的。根据省煤器出口工质的温度，省煤器分为非沸腾式省煤器和沸腾式省煤器两种，当出口工质为至少低于饱和温度30℃的水时称为非沸腾式省煤器；当出口工质为汽水混合物，汽化水量不大于给水量的20%时称为沸腾式省煤器。现代大容量高参数锅炉中均采用非沸腾式省煤器。

省煤器是由外径为25～51mm的无缝钢管弯制成蛇形管，两端连接在进出口联箱上，卧式（管子轴线水平）布置在锅炉尾部竖井烟道中，图2-16为国产400t/h高压锅炉省煤器。

为增加省煤器烟气侧换热面积，强化传热和使结构更紧凑，可采用鳍片管省煤器或膜式省煤器。如图2-17（a）所示，在蛇形管上焊接扁钢鳍片结构，在传热量、金属耗量和通风耗能量都相等的条件下，其受热面的体积比光管省煤器小25%～30%。如果采用如图2-17（b）所示的轧制鳍片管，则可使省煤器的外形尺寸缩小40%～50%。采用如图2-17（c）所示的膜式省煤器具有同样的优越性，且支吊方便。鳍片管省煤器和膜式省煤器还能减轻磨损。这是因为它们比光管省煤器体积小，所以在烟道截面尺寸不变的情况下，可以采用较大的横向节距，以增大烟气流通截面，降低烟气流速，减少磨损。

5.过热器和再热器

过热器和再热器是加热蒸汽的受热面，但蒸汽的来源不同。过热器用于加热自蒸发受热面引出的饱和蒸汽，压力较高。再热器用于加热在汽轮机高压部分做功以后的蒸汽，压力较低。但两者需要使蒸汽达到的温度基本相同，目前大多数锅炉的出口汽温为540～570℃。

电厂锅炉过热器与再热器的结构大体相同，按照布置位置和传热方式不同，过热器或再热器分为对流式、辐射式及半辐射式3种形式。

对流式过热器或再热器布置在锅炉对流烟道中，主要以对流传热方式吸收烟气热量。对流过热器或再热器一般采用蛇形管式结构，即由进出口联箱连接许多并列蛇形管构成，大容量锅炉为使过热器或再热器管内有合适的蒸汽流速，常做成双管圈、三管圈和多管圈，以增加并联管数。蛇形管一般采用外径为32.0～63.5mm的无缝钢管。管子选用的钢材决定于管壁温度，低温段过热器可用20号碳钢或低合金钢，高温段常用15CrMo或12CrlMoV，高温段出口甚至需用耐热性能良好的钢研102或Ⅱ11等材料。对流过热器或再热器在锅炉烟道内有立式与卧式两种放置方式。蛇形管垂直放置时称为立式布置，立式布置对流过热器都布置在水平烟道内。蛇形管水平放置时称卧式布置方式，卧式布置对流过热器都布置在尾部垂直烟道内。

屏式过热器由无缝钢管弯制成U形或W形，两端并排连接在进出联箱上构成屏状结构。当屏式受热面悬挂在炉膛上方靠前部时，主要依靠炉膛内火焰辐射进行传热，称为辐射式。当屏式受热面悬挂在炉膛出口处，既吸收炉膛的辐射换热，又吸收烟气的对流换热时，称为半辐射式过热器。

现代大型锅炉广泛采用平炉顶结构，全炉顶上布置顶棚管式过热器，吸收炉膛及烟道内的辐射热量。水平烟道、转向室及垂直烟道的周壁也都布置包墙管过热器，称作包覆管。包墙管过热器由于贴墙壁的烟气流速极低，所吸收的对流热量很少，主要吸收辐射热，故亦属于辐射过热器。壁式过热器、炉顶过热器及包覆管过热器一般都采用膜式受热面结构，使整个锅炉的炉膛、炉顶及烟道周壁都由膜式受热面包覆，简化了炉墙结构，炉墙质量减轻，并减少了炉膛烟道的漏风量。