核心提示：鍋爐（Boiler）是指利用燃料的燃燒熱能或其他熱能加熱給水（或其他工質）以生產規定參數和品質的蒸汽、熱水（或其他工質、或其他鍋爐（Boiler）是指利用燃料的燃燒熱能或其他熱能加熱給水（或其他工質）以生產規定參數和品質的蒸汽、熱水（或其他工質、或其他工質蒸汽）的機械設備。

用以發電的鍋爐稱電站鍋爐或電廠鍋爐，又泛稱為蒸汽發生器（SteamGenerator）。

鍋

“鍋”指的是工質流經的各個受熱面，一般包括省煤器、水冷壁、過熱器及再熱器等以及通流分離器件如聯箱、汽包（汽水分離器）等；

爐

“爐”一般指的是燃料的燃燒場所以及煙氣通道，如爐膛、水平煙道及尾部煙道等。

循環方式分類：

鍋爐按照循環方式可分為自然循環鍋爐、控制循環鍋爐和直流鍋爐。

自然循環鍋爐

給水經給水泵升壓后進入省煤器，受熱后進入蒸發系統。蒸發系統包括汽包、不受熱的下降管、受熱的水冷壁以及相應的聯箱等。當給水在水冷壁中受熱時，部分水會變為蒸汽，所以水冷壁中的工質為汽水混合物，而在不受熱的下降管中工質則全部為水。

由于水的密度要大于汽水混合物的密度，所以在下降管和水冷壁之間就會產生壓力差，在這種壓力差的推動下，給水和汽水混合物在蒸發系統中循環流動。這種循環流動是由于水冷壁的受熱而形成，沒有借助其他的能量消耗，所以稱為自然循環。

在自然循環中，每千克水每循環一次只有一部分轉變為蒸汽，或者說每千克水要循環幾次才能完全汽化，循環水量大于生成的蒸汽量。單位時間內的循環水量同生成蒸汽量之比稱為循環倍率。自然循環鍋爐的循環倍率約為4～30。

控制循環鍋爐

在循環回路中加裝循環水泵，就可以增加工質的流動推動力，形成控制循環鍋爐。

在控制循環鍋爐中，循環流動壓頭要比自然循環時增強很多，可以比較自由地布置水冷壁蒸發面，蒸發面可以垂直布置也可以水平布置，其中的汽水混合物即可以向上也可以向下流動，所以可以更好地適應鍋爐結構的要求。

控制循環鍋爐的循環倍率約為3～10。

自然循環鍋爐和控制循環鍋爐的共同特點是都有汽包。汽包將省煤器、蒸發部分和過熱器分隔開，并使蒸發部分形成密閉的循環回路。汽包內的大容積能保證汽和水的良好分離。但是汽包鍋爐只適用于臨界壓力以下的鍋爐。

直流鍋爐

直流鍋爐沒有汽包，工質一次通過蒸發部分，即循環倍率為1。

直流鍋爐的另一特點是在省煤器、蒸發部分和過熱器之間沒有固定不變的分界點，水在受熱蒸發面中全部轉變為蒸汽，沿工質整個行程的流動阻力均由給水泵來克服。

如果在直流鍋爐的啟動回路中加入循環泵，則可以形成復合循環鍋爐。即在低負荷或者本生負荷以下運行時，由于經過蒸發面的工質不能全部轉變為蒸汽，所以在鍋爐的汽水分離器中會有飽和水分離出來，分離出來的水經過循環泵再輸送至省煤器的入口，這時流經蒸發部分的工質流量超過流出的蒸汽量，即循環倍率大于1。

當鍋爐負荷超過本生點以上或在高負荷運行時，由蒸發部分出來的是微過熱蒸汽，這時循環泵停運，鍋爐按照純直流方式工作。

蒸汽參數分類：

?低壓鍋爐

出口蒸汽壓力≤2.45MPa

?中壓鍋爐

出口蒸汽壓力2.94～4.90MPa

?高壓鍋爐

出口蒸汽壓力7.8～10.8MPa

?超高壓鍋爐

出口蒸汽壓力11.8～14.7MPa

?亞臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力15.7～19.6MPa

?超臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力>22.1MPa

?超超臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力>27MPa

燃燒方式分類

鍋爐按燃燒方式可分為層式燃燒鍋爐、懸浮燃燒鍋爐、旋風燃燒鍋爐和循環流化床鍋爐。其中懸浮燃燒鍋爐常見的火焰型式有切向、墻式及對沖、U型、W型等數種。

切向燃燒

切向燃燒是煤粉氣流從布置在爐膛四角（六角，八角）的直流式燃燒器引入爐膛進行燃燒的方式。

一般一、二次風口常為間隔布置，各風口的幾何中心線都分別與中央的一個或幾個假想圓相切。

切向燃燒的特點是靠各角來的風粉混合物協同動作，在爐內形成一個強旋流火球燃燒。

煤粉的著火和切向燃燒方式要求爐膛截面接近正方形，這時會和尾部豎井中的煙氣速度的選擇發生矛盾。

煤粉著火和燃燒穩定性是靠點火三角區和上游鄰角過來的高溫火焰的對流傳熱支持。

火焰的形狀不僅與燃燒器布置、參數有關，還與爐膛形狀及假想切圓直徑有關。

假想切圓直徑大，有利于著火穩定性，但容易使煤粉氣流刷墻造成爐壁結渣；切圓直徑小，有助于減輕結渣，但鄰角點燃作用延遲。

切向燃燒爐內旋轉的火炬有利于煤粉的燃盡；但是爐膛出口的殘余旋流易引起煙溫偏差、流量偏差，對過熱器、再熱器管工作不利。

對沖燃燒方式

將一定數量的旋流燃燒器布置在兩面相對的爐墻上，形成對沖火焰的燃燒方式。

旋流式燃燒器主要靠自身形成的回流卷吸燃燒室內高溫煙氣來加熱點燃煤粉，因此形成基本獨立的火炬。

對沖布置的火炬在燃燒室中心相遇對沖，然后轉彎向上。

與燃燒器前墻布置相比，前后墻對沖布置時，爐內火焰充滿情況較好，火焰在爐膛中部對沖，有利于增強擾動。

旋流式燃燒器前后墻對沖布置和直流式燃燒器切向布置相比，其主要優點是上部爐膛寬度方向上的煙氣溫度和速度分布比較均勻，使過熱蒸汽溫度偏差較小，并可降低整個過熱器和再熱器的金屬最高點溫度。

另外，墻式對沖燃燒方式以煙氣擋板改變流經低溫過熱器及低溫再熱器的煙氣量，從而調節再熱汽溫度。這種調節方式較四角燃燒爐多以擺動燃燒器在垂直方向角度的方式要有效，運行中再熱器可不投減溫水，使循環熱效率不會因噴入減溫水而降低。

近幾年投運的墻式燃燒大型鍋爐燃用神府東勝等煤時出現了結渣問題，其中爐膛容積最大的鍋爐防渣性能較差，說明并非僅強調較低的容積及截面熱負荷即可有效緩解爐內結渣。

旋流燃燒器的類型、結構，燃燒器的布置可能起著相當重要作用。

因此，對對沖燃燒方式，旋流燃燒器的選型是重要的，同時還要控制單支燃燒器的功率，以及燃燒器區壁面熱負荷。

W型火焰燃燒方式

將直流或弱旋流式燃燒器布置在燃燒室前后墻爐拱上，使火焰開始向下，再折回向上，在爐內形成W狀火焰的燃燒方式。

W型火焰燃燒方式由于爐膛溫度水平高，NOx生成量高。為了提高著火穩定性，減少NOx生成量，新設計的鍋爐常將部分二次風分別由前后墻引入，并用垂直下行一、二次風動量與近似水平對沖的部分二次風和（或）三次風的動量比來調節W火焰的形狀。

根據燃用煤質的不同，W形火焰燃燒室四周敷設適量的衛燃帶，用以提高火焰溫度和燃盡度。

W型火焰燃燒方式相對于前幾種燃燒方式而言，下爐膛的截面積偏大，且四周敷設衛燃帶，可使煤粉火焰具有較高溫度，而又不易沖墻，減少結渣的危險；但是，由于爐膛截面積大，形狀復雜，鍋爐本體造價大致要增加15％-25％。

另外，形成和控制W型火焰使充滿整個爐膛，要求成熟的設計經驗和較高的運行水平。

W型火焰燃燒方式對難燃的貧煤及無煙煤在燃燒穩定性上優于四角和墻式燃燒方式。

鍋爐型式分類

鍋爐按其燃燒室、對流煙道間的相互布置方式又可分為Π型（倒U型）、塔型、半塔型（改良型）、T型、箱型、Γ型（倒L型）、U型等多種型式。

Π型鍋爐

Π型鍋爐布置主要優點是簡單、緊湊；排煙口在下方，故引、送風機及除塵器等設備均可布置在地面；鍋爐構架較低，可采用鋼筋混凝土結構；尾部煙道中煙氣下行，便于清灰，且有自生吹灰作用；各受熱面易于布置成逆流方式，以加強對流換熱；尾部受熱面檢修也比較方便。

主要缺點是：煙氣從燃燒室進入對流煙道要轉彎，使煙氣的速度場、溫度場以及飛灰濃度分布不均勻，容易引起受熱面的局部磨損，而且影響傳熱；由于其燃燒室高度與尾部煙道高度要求近似相等，故尾部受熱面布置較困難，當燃用低熱值、高灰分、高水分的褐煤或其他劣質燃煤時，就會出現“布置危機”，占地也較大。

塔式鍋爐

塔式鍋爐即單煙道鍋爐，其對流受熱面全部布置在燃燒室上方的煙道里，筆直向上發展。

由于它取消了轉向室，使煙氣在對流受熱面中不改變流動方向，又消除了燃燒室高度和尾部煙道高度不相稱的布置矛盾，所以它是燃燒褐煤或多灰分煙、貧煤鍋爐的最佳爐型，此外鍋爐煙道有自生通風作用，煙氣阻力有所降低。

其缺點是：空氣預熱器、引風機、除塵器等設備位于鍋爐頂部，這將使鍋爐鋼架承受荷載加重，結構復雜，金屬耗量大，造價高，設備安裝和檢修難度加大。

所以現代大型鍋爐均采用改良型塔式布置。

這種布置型式只是將原塔式布置作少許變動，即把空氣預熱器、引風機及除塵器等分層低位布置在燃燒室后部。

用垂直煙道連通上部的省煤器和下部的空氣預熱器，而引風機和除塵器則布置在爐后地面上。

這兩種統稱為塔式鍋爐。

塔式布置常用于亞臨界及以上壓力的低循環倍率鍋爐和直流鍋爐。

對自然循環汽包爐或控制循環汽包爐，因其汽包笨重，給塔式布置帶來極大困難，故僅用于較小容量、較低參數鍋爐，目前所見到的國內、外最大容量為1000MW級機組。

T型鍋爐

T型鍋爐可解決Π型鍋爐和塔式鍋爐尾部受熱面布置的危機，減少了尾部煙道的深度和過渡煙道的高度。

但該爐型比Π型爐占地更大，管道連接復雜，金屬耗量也大，故只有當燃燒劣質煤，需要布置很多對流受熱面時或當塔式鍋爐的容量受到限制（≥1000MW機組）時才考慮采用。

箱式鍋爐多用于燃油或燃氣。其燃燒室上方水平布置了過熱器、再熱器和省煤器，既保證了布置的緊湊性，又為鍋爐的快速維修創造了條件，且易于疏水、可縮短啟動時間、熱膨脹性能也良好。

但制造工藝要術嚴格。Γ型鍋爐與Π型鍋爐很相近，只是取消了水平煙道，尾部前墻和水冷壁的后墻合用。

使包墻管簡化和鍋爐深度減少，從而節省鋼材，但尾部受熱面檢修困難。

技術派系分類

在上世紀，美國、日本和一些歐洲國家已經形成了各具特色的三個技術派系：

（1）承襲美國BabcockandWilcox（B&W）公司特色；

（2）承襲原美國CombustionEngineering（CE）公司特色；

（3）承襲美國FosterWheeler（FW）公司特色。

B&W派系

（1）亞臨界壓力下的鍋爐都采用自然循環鍋爐；鍋爐汽包內采用旋風分離器。

（2）采用前墻、后墻或者對沖布置的旋流式燃燒器。

（3）過熱汽溫和再熱汽溫多采用煙道擋板或煙氣再循環調溫。

（4）對于超臨界壓力的鍋爐采用歐洲本生式直流鍋爐和通用壓力鍋爐。

CE派系

（1）蒸汽壓力在13.7MPa表壓以下的采用自然循環，亞臨界壓力采用控制循環汽包鍋爐，汽包內采用軸流式汽水分離器。

（2）采用角置切向燃燒擺動直流燃燒器。

（3）過熱汽溫采用噴水調節，再熱汽溫采用擺動式燃燒器加微量噴水調節。

（4）超臨界壓力采用蘇爾壽直流鍋爐和復合循環鍋爐。

FW派系

（1）亞臨界壓力下采用自然循環，汽包內部常用水平式分離器。

（2）采用前、后墻或對沖布置旋流式燃燒器。

（3）廣泛采用輻射過熱器，甚至爐膛內設置全高的墻式過熱器或雙面曝光的過熱器隔墻，用煙氣擋板調溫。

（4）超臨界壓力采用FW－本生式直流鍋爐。

其它派系

（1）德國因為自身的煤炭資源較豐富，煤種以褐煤具多，所以德國的鍋爐技術發展相對較獨立，對于100MW以上機組均采用本生式直流鍋爐，而且都考慮變壓運行。

（2）俄羅斯的鍋爐技術發展道路也很具特色。他們不發展亞臨界參數，超高壓及以下均為自然循環鍋爐，從300MW起均為超臨界壓力直流鍋爐，且以拉姆辛鍋爐為主。

其他分類

燃料

鍋爐按使用燃料可分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐及燃用其他燃料（如油頁巖、垃圾、沼氣等）鍋爐。

排渣方式

鍋爐按照排渣方式可分為固態排渣和液態排渣兩種。固態排渣是指爐膛下部排出的灰渣呈灼熱的固態，落入排渣裝置經冷卻水粒化后排出。液態排渣指爐膛內的灰渣以熔融狀態從爐膛底部排出。

上世紀50年代、60年代為強化燃燒和解決燃用低揮發分低灰熔點燃煤的困難，液態排渣爐發展較快。

但因燃燒溫度高、排出NOX較多對環境保護不利、對煤種變化敏感、運行可靠性易受影響等因素限制，現在發展基本停滯，大部分鍋爐采用固態排渣方式。

通風方式

鍋爐按通風方式可分為平衡通風鍋爐、微正壓鍋爐（2～4kPa）和增壓鍋爐。

所謂平衡通風鍋爐指的是進入鍋爐的供風由風機提供，燃燒后的煙氣經風機抽吸出去，爐膛燃燒室呈負壓狀態（-50～-200Pa），現在大型電站鍋爐基本都采用平衡通風方式。微正壓鍋爐爐殼密封要求高，多用于燃油、燃氣鍋爐。增壓鍋爐爐內煙氣壓力高達1～1.5MPa，多用于燃氣－蒸汽聯合循環鍋爐。