锅炉，这一关键的热能动力设备，扮演着至关重要的热源角色。

一、锅炉的构成

锅炉，这一核心的热能动力设备，由“锅”和“炉”两个紧密相连的部分共同组成。其中，“锅”主要负责承载和换热，而“炉”则负责燃烧，两者相互配合，共同完成热能的转换与利用。
（一）、锅炉的核心构成——锅炉本体
锅炉本体，作为锅炉的核心组成部分，涵盖了汽锅、炉子以及一系列安全附件。这些组件相互协作，确保锅炉能够高效、安全地进行热能转换与利用。
1、汽锅的构成：
汽锅是锅炉本体的关键部分，它包含了锅筒、管束、水冷壁、集箱以及下降管等组件。在锅炉的运行过程中，高温的燃烧产物烟气会流经汽锅的受热面，从而将热量传递给其中温度较低的水。这些水在受热后，会逐渐升温并最终沸腾汽化，进而生成蒸汽。
2、炉子（层燃炉）的构成：

炉子主要由煤斗、炉排、炉膛、除渣板和送风装置等组成。在锅炉本体中，炉子作为燃烧设备，负责将燃料的化学能高效转化为热能。
3、安全装置与结构概览：

炉子不仅负责高效转化燃料化学能为热能，其安全性能同样至关重要。因此，除了炉子的基本构成，还配备了诸如水位计、压力表及安全阀等安全附件，以确保锅炉的安全稳定运行。同时，“锅”的部分，即省煤器、汽包、下降管、水冷壁下联箱、水冷壁、过热器以及再热器等组件，共同构成了锅炉的核心换热部分。
1、省煤器：

省煤器坐落于锅炉尾部的垂直烟道内，其核心功能在于通过烟气的余热来预热锅炉的给水。这一设计不仅有助于降低排烟的温度，还能提升锅炉的整体效率，从而实现燃料的节约。
2、汽包：

汽包坐落于锅炉的顶部，呈现出一个圆筒形的承压容器。其内部，下部充斥着水，而上部则是蒸汽。汽包的主要职责是接收来自省煤器的给水，并进一步与下降管、联箱以及水冷壁共同构建出一个完整的水循环系统。在这个系统中，水冷壁负责吸收热量，并产生汽水混合物，这些混合物随后会聚集到汽包之中。经过汽水分离的纯净蒸汽，最终会被输送到过热器中。
3、下降管：

下降管作为水冷壁的供水通道，其核心功能是将汽包内的水引至下联箱，并进一步分配至各水冷壁管中。这类管道可分为小直径分散下降管与大直径集中下降管两类。小直径下降管因管径细小，可能对水循环产生不利影响。
4、水冷壁下联箱：

联箱的核心作用在于汇集和重新分配工质。水冷壁下联箱，作为一根粗壮且两端封闭的管子，其功能在于将下降管与水冷壁紧密相连，从而实现对工质的汇集、混合以及再分配。
5、水冷壁：
环绕在炉膛四周的水冷壁，其核心使命是吸收炉内的辐射热能，进而促使水得以蒸发。作为现代锅炉的关键受热部件，它不仅承担着这一重要功能，还能有效保护炉墙，确保锅炉的安全稳定运行。
6、过热器：

过热器的核心任务是加热来自汽包的饱和蒸汽，从而产生具有特定温度的过热蒸汽。这一组件在锅炉系统中扮演着至关重要的角色，其性能直接影响到蒸汽的温度和锅炉的整体效率。
7、再热器：

再热器的功能在于将汽轮机中已完成部分功的蒸汽进行再次加热升温，之后重新送入汽轮机进行做功。这一环节对于提升蒸汽的热能利用率至关重要。

（三）、“炉”系统：

“炉”作为燃烧系统的核心，其使命是确保燃料在炉内实现高效燃烧，从而释放出足够的热量。它涵盖了炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道以及炉墙和构架等多个组成部分。
1、炉膛设计：

炉膛是燃烧系统中的关键部分，由炉墙和水冷壁共同构成，为燃料提供了燃烧的空间。在此，燃料呈现悬浮状态进行燃烧，从而释放出巨大的热量。
2、燃烧器：

燃烧器是安装在炉膛四角或墙壁上的关键部件，其核心功能是将燃料与空气以特定速度喷射入炉膛内，确保燃料在炉内能够充分混合，从而实现及时点火和高效、完全的燃烧。燃烧器主要分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。
3、空气预热器：

空气预热器是燃烧系统中的一种换热器，其作用在于通过烟气与空气之间的热量交换，利用烟气的余热来加热室温下的空气，使其升温至燃料燃烧所需的适宜温度，并送入炉膛。这一设备不仅有助于降低排烟温度，从而减少排烟热损失，还能确保燃料能够及时着火，稳定并完善燃烧过程，进而提高燃烧效率。总体而言，空气预热器能够显著提升锅炉的热效率。
4、烟风道：

烟风道是由炉墙、部分受热面管道以及包墙管等构件共同组成的复杂管道系统。其核心功能是引导烟气的流动路径，确保烟气能够顺畅地经过各个受热面进行高效的热量交换。这个系统进一步被细分为水平烟道和尾部烟道，以满足不同的热交换需求。此外，烟风道系统还配备了各种辅助设备，如通风设备（送风机、引风机）、燃料运输设备、制粉系统，以及除灰渣、除尘和脱硫等设备，以确保系统的稳定运行和环保性能。

二、其他关键构件：

在烟风道系统中，除了炉墙、受热面管道和包墙管等核心构件外，还存在其他诸多关键组件。这些构件共同构成了烟风道的完整系统，确保了烟气能够高效、顺畅地流动，完成热量交换的任务。
1、锅筒：

锅筒在烟风道系统中扮演着汇集、贮存、净化蒸汽和补充给水的关键角色。根据锅炉类型，锅筒的数量可能为一至两个，其中上锅筒通常被称为汽鼓或汽包，而下锅筒则被称为水鼓或泥鼓。上锅筒内部精心布置了配水槽、汽水分离装置以及连续排污装置，以确保蒸汽的纯净与给水的充足。热水锅炉的锅筒内部则配备了相应的管道及隔板等设施。

此外，上锅筒的外部还连接了主汽阀、副汽阀、安全阀、空气阀、水位计、排污管以及压力表等重要组件，同时，其封头或顶部还设有便于维护的人孔门。下锅筒的一端封头上同样装有人孔，底部则配备了定期排污装置。通过上升管和下降管（管束）的巧妙连接，上下锅筒形成了弹性结构，保证了烟风道系统的顺畅运行。

另外，上锅筒的直径设计稍大于下锅筒，二者之间通过一系列对流管束相连通。这些对流管束由直径51毫米的无缝钢管精制而成，并有序地布置在对流烟道中。对流烟道则被耐火墙纵向分隔为两个区域，使得烟气能够在对流烟道内呈U形流动，从而充分利用了受热面的换热效率。

受热面是锅炉中吸热并传递热量的关键部分，它根据传热过程的特点被分为辐射受热面、对流受热面以及沸腾层内埋管受热面。这些受热面通过与烟气的充分接触和热量交换，确保了锅炉的高效运行和烟风道系统的稳定性能。
2、水冷壁受热面：
水冷壁是炉膛四周的重要辐射受热面，通常由φ51×3至φ63.5×3.5mm的锅炉钢管精心制成，特别是在水管锅炉中，它占据了主导地位。这种受热面不仅吸收了火焰的辐射热，还对炉墙起到了有效的保护作用，通过遮挡炉墙降低炉膛温度，从而防止了煤层在燃烧过程中的结焦问题。

水冷壁的上部与上锅筒直接相连，或先经过上集箱再与上锅筒相接。在此过程中，上锅筒中的炉水经过下降管流入下锅筒和下集箱，然后通过水冷壁的吸热作用，形成汽水混合物，最终上升到上锅筒，从而构成了一个完整的自然循环。

过去，某些快装锅炉的水冷壁管两侧会焊有翼片，旨在增加对炉膛辐射热的吸收，并扩大对炉墙的遮挡面积。然而，这种设计存在加工难度和导热不良的问题，可能导致裂纹甚至撕裂水冷壁管，因此逐渐被异形钢管等更先进的材料所取代。

3、集箱：

集箱是锅炉中用于汇集和联接炉管的重要组件，它不仅承担着分配供水和引出的任务，还有上集箱和下集箱以及进口集箱和出口集箱等多种类型。上集箱通常位于炉管的上部，主要汇集上升管束产生的汽水混合物，并通过导管将其引入上锅筒。此外，一些上集箱的设计还会考虑清扫炉管内部的需要，因此在炉墙外部与炉管相对的位置会开设成排手孔。下集箱则位于炉管的下部，主要负责与下锅筒连接供水，并将水分配合给上升炉管。特别地，位于炉排两侧的下集箱还起到防止炉墙烧坏或挂焦的作用，被称为防焦箱。此外，下集箱还设有排污管和手孔，以便于检查和清扫其内部。

除了锅炉本体的集箱外，省煤器、过热器等部件上也配备了相应的集箱。这些集箱通常由大直径的无缝钢管与两个端盖焊接而成，近年来，一些制造厂开始采用管端旋压收口技术替代传统的焊接端盖，这样的设计使得结构更为合理。
4、对流管束受热面：

对流管束，也被称为对流排管，它位于锅炉的上下锅筒之间，通常由直径为φ51×3mm的锅炉钢管构成，是水管锅炉中关键的热交换面。为了更有效地吸收热量，设计师们会在对流管束的中间位置，通过隔陷墙构建出曲折或环形的烟道，从而延长烟气的流动路径，并采用较高的烟速来横向冲刷这些管束。在冲刷过程中，烟气温度较高的区域传热效果更强，导致管内汽水混合物的密度降低，形成上升管；而烟气温度较低的区域传热较弱，管内汽水混合物密度增加，形成下降管。

横向冲刷是烟气冲刷管束的常用方式，因为它在传热效果上优于纵向冲刷。在相同的横向冲刷条件下，采用管子错排（或称叉排）的方式布置，其传热效果又优于顺排方式。但值得注意的是，随着传热效果的增强，烟气流动时所受到的阻力也会相应增加。
5、烟火管受热面：
烟管，作为烟管锅炉和水火管组合式锅炉的核心受热部件，其功能在于高温烟气在炉膛内燃烧后，会流经管内，同时对管外的锅水进行持续加热，使之逐渐转化为蒸汽（或提供热水）。这些烟管通常被精心安装在锅壳内部，并通过焊接或胀接的方式牢固地固定在两端的管板上。然而，由于大型锅炉的锅壳空间限制以及管内容易积灰、管外易积垢的问题，烟管在大型锅炉中的应用受到一定限制。尽管如此，近年来在大型水火管锅炉的研究方面已取得显著进展，为烟管的应用带来了新的可能。

值得一提的是，近年来出现了一种创新的螺纹烟管设计。这种烟管在管壁上压出了深度约2mm的螺纹状凹槽，从而显著改善了烟气对管壁的放热效果。与传统的烟管相比，这种螺纹烟管的传热效率可大幅提升近两倍，为锅炉性能的优化带来了新的解决方案。
6、过热器及其他对流受热面：

过热器是锅炉中负责蒸汽过热的重要部件，它包括对流过热器和辐射过热器。此外，省煤器和空气预热器也属于对流受热面，它们通常被安装在锅炉尾部的烟道中。这些部件的主要作用是进一步降低排烟温度，从而提高锅炉的热效率。

炉膛是燃料燃烧的场所，其设计根据燃料类型和燃烧方式的不同而有所差异，例如层燃炉、室燃炉、旋风炉和沸腾炉等。炉膛四周都覆盖着水冷壁管，以增强传热效果。层燃炉还设有前、后拱，以促进燃料的充分燃烧。尽管炉型结构各异，但它们都具备组织燃料燃烧的空间和相应的燃烧设备。

锅和炉通过受热面紧密相连，受热面是热量传递的关键区域。在受热面一侧，放热介质如火焰和烟气与受热介质如水和蒸汽进行热量交换。这种交换依靠受热面高效完成，确保锅炉能够稳定、高效地运行。

锅炉本体是由锅筒、受热面、连接管道、烟风道、燃烧设备、出渣设备、炉墙和构架等部件组成的复杂系统。了解这些部件的构成和功能对于理解和优化锅炉性能至关重要。同时，我国工业锅炉的产品型号也体现了这一复杂性和多样性。

来源：百度 行者无疆