容量对热力系统的影响

8.1.3　容量对热力系统的影响

如果将锅炉炉膛的形状视为接近某种棱柱形，就可以粗略地认为炉膛体积与其线尺寸的三次方成正比，而炉膛的壁面积则与其线尺寸的平方成正比。因此，随着锅炉容量的增大，炉膛体积的增大要比炉膛壁面积增大快。这样，大容量锅炉的炉膛壁面积比小容量锅炉的炉膛壁面积相对减少。另一方面，从燃烧燃料产生热量的功率来看，则锅炉的容量大致与炉膛体积成比例；而从炉膛水冷壁吸热以保持炉膛出口烟温度不致过高的能力来看，锅炉的容量则应与炉膛的壁面积成比例。由此可见，大容量锅炉炉膛的燃烧能力超过其传热能力，而中、小容量锅炉则相反。因此在大容量锅炉中，仅布置水冷壁将难以使炉膛出口烟温降低到能够防止在对流受热面区域结渣的程度，必须再布置双面露光水冷壁和双面受热的屏式过热器才能缓和这一矛盾。即使如此，为了满足传热需要，大容量锅炉的炉膛体积仍然有一定的富余。相反，在小型锅炉中，炉膛尺寸主要取决于燃烧设备的布置，炉膛壁面积相对较大，为此就应当增大水冷壁管的布置节距，甚至在某些墙面上不布置水冷壁，此时需考虑炉墙的保护问题，往往需要采用重型炉墙。即使如此，小型锅炉的炉膛出口温度一般仍有些偏低。

锅炉宽度是锅炉的一个方向的线尺寸，它随容量增加而增加的速度必然比炉壁面积增大的速度更慢，相应地，折算到锅炉单位宽度上的蒸发量D/B随锅炉容量的增大迅速增大。锅炉宽度对对流受热面的布置有很大的影响。过热器、再热器、省煤器的管圈片数及空气预热器的管排数均与锅炉的宽度成正比。由于随着容量的增大，D/B急剧增大，因此大容量锅炉的宽度相对较小，对流受热面的流通截面偏小，导致工质和烟气流速过高；并且受热面也难以布置而显得不足。为此，对流过热器和再热器就需采用多重管圈结构、省煤器采用双面进水及多重管圈结构、管式空气预热器采用双面进风，以免介质流速过大。为了保证传热，过热器、再热器和省煤器需采用紧凑式布置和强化传热技术。空气预热器则往往用体积紧凑的回转再生式取代管式。在解决上述问题中，加大尾部对流竖井的深度也是首先要采取的措施。此外，在大容量锅炉中，考虑到对流部件数量大和级数多而布置困难的情况，有时还改变锅炉布置的型式，诸如采用一些具有多通道、多转折的对流烟道的锅炉型式来取代一般的倒U形布置等。小容量锅炉况恰恰相反。小容量工业锅炉通常采用单筒体的立式布置，没有尾部对流竖井。

由于锅炉容量一般总是与参数相联系的，大容量锅炉一般采用高参数。相反，中小容量锅炉则采用中低参数。因此，大容量锅炉一般总是具有高参数布置的特点，而中小容量锅炉则通常有中低参数的性质。