第五章锅炉炉墙与构架
§5－1 锅炉炉墙的作用及对其基本要求
一、炉墙及其作用
锅炉炉墙是用耐火和保温材料所砌筑或敷设的锅炉外壳，是使锅炉本体燃烧室和尾部烟道等区域的火焰和高温烟气与外界隔开的围墙。
作用：
1．构成密闭的燃烧室和一定形状的烟气流动通道，为锅炉燃烧和传热过程的正常进行提供必要的空间条件。
2．对于负压运行的锅炉，防止外界的冷空气漏入炉膛或烟道内，以免使锅炉效率下降，影响锅炉的经济性；对于正压运行的锅炉或由于种种原因锅炉出现正压时，亦可防止炽热的火焰和烟气外泄，以免威胁运行人员的安全和影响环境卫生。
3．防止锅炉热量向周围环境散失，这样既有助于保持炉内的高温环境，强化炉内燃烧和传热过程，同时也减少了锅炉散热损失，保证运行人员有良好的工作条件。
二、对炉墙的基本要求
耐热性、良好的保温性、密封性和坚固性。
1．耐热性
由于锅炉炉墙长期承受燃烧室内火焰的高温辐射或经受高温烟气强烈冲刷，在某些情况下，还可能有熔渣附着其上，炉墙内壁的温度通常是很高的，所以炉墙应具有足够的耐高温性能，并应能承受很大的温度变动和抵抗灰渣侵蚀的能力。
对炉墙耐热性的要求因锅炉的种类不同而不同。
在小型锅炉中，炉膛中有相当部分是不敷设水冷壁管的，敷设水冷壁管的地方水冷壁管的节距通常也较大，因而炉墙的内壁面温度超过1000℃，这就要求炉墙有很好的耐热性；
敷设光管水冷壁的炉膛，视燃烧方式和相对节距不同其内壁温度约在400～800℃；
现代大容量高参数锅炉由于广泛采用了密排或膜式水冷壁结构、膜式顶棚和膜式包覆受热面结构，使得炉墙内壁可维持在较低的温度水平（一般略高于锅炉运行压力下的饱和温度），因而对炉墙耐热性的要求也大为降低。
对炉墙耐热性的要求亦因其在锅炉中所处的部位不同而不同。以现代大容量高参数锅炉为例，虽然如前所述的原因炉墙温度整体水平较低，然而仍有局部炉墙承受着较高的温度，如燃烧器的喷口部位，燃用劣质煤需保证稳燃而敷设卫燃带的炉墙，液态排渣所要求的暖炉底炉墙，以及门孔炉墙等。所有这些部位的炉墙仍要求有较高的耐热性。
2．保温性
锅炉炉墙保温性的好坏直接关系到锅炉运行的经济性，在锅炉热平衡计算时计及的散热损失q5实际在很大程度上就是炉墙保温性能优劣的直观反映。虽然在高参数大容量电站锅炉热损失中，q5所占份额看起来不大，大约为0.3％左右，但其热流值是很可观的，炉墙设计和施工应给于高度重视。
为了达到锅炉炉墙保温的要求．炉墙热力计算主要指标参见表5.1。
表5.1 炉墙热力计算主要指标
3．密封性
炉墙的密封性对锅炉运行的经济性安全性有很大的影响。由于炉墙密封不严造成的漏风，不但会大大增加锅炉的排烟热损失，造成额外的引风电耗，也可能影响炉内正常的燃烧过程。如果不计增加的锅炉引风电耗，则漏入锅炉烟道中的空气量每增加0.1％，锅炉效率降低约0.4～0.5％。对于正压运行的锅炉，更要求炉墙能严格密封，以确保运行人员的安全工作及锅炉房的环境卫生。
锅炉炉墙的密封性可通过漏风系数△α来反映，处于不同流程处的漏风系数△α的值是不同的。对于微正压锅炉和近代大容量锅炉，△α＝0是设计时必须做到的，锅炉炉墙的密封性通常通过锅炉良好的密封设计得以保证。
4．坚固性
(1锅炉正常运行时在炉墙上作用有温度应力、烟气或大气压力；
(2由于燃料供应失调或燃烧工况恶化，可能会在炉膛内发生爆燃现象，造成突发性的烟气压力；
(3炉内燃烧火焰的脉动，也可能引起炉墙的振动；
(4处于地震区的炉墙，还需承受由地震引起的使炉墙产生水平惯性力的作用;
(5经常受到熔渣粘附和侵蚀的锅炉炉墙，还要求其有足够的抗熔渣性能；
(6 CFB锅炉的炉墙特别是炉膛密相区部位的炉墙、旋风分离器的内壁面，由于长期经受高浓度颗粒的冲蚀，所以该处耐火或保温材料应具有很好的防磨性。
§5－2 锅炉炉墙的种类及其典型结构
重型炉墙、轻型炉墙及敷管炉墙。
由内侧耐热层、中间保温层和外部密封层构成；
差别在于炉墙的支承方式，炉墙各层所用的材料及其厚度和结构方法不同。
一、重型炉墙
重型炉墙是较早的锅炉炉墙结构形式，用于无水冷壁或水冷壁管稀少的小型锅炉中，蒸发量小于10kg／s（36t/h）的锅炉常用重型炉墙。
结构:两层：标准耐火砖，机制红砖，（中间可加空气夹层或耐火纤维材料）；钢架（少用或不用）。
在厚度方向它通常由两层组成：用标准耐火砖(230×113×65mm)做内衬墙，用机制红砖(240×115×53mm)做外包墙。内衬墙用耐火砖，是为了能承受高温；外包墙用机制红砖是因为其绝热性较好而且价格便宜。有时为了提高重型炉墙的保温性能，也在两层之间留
有7～20mm的空气夹层或放置耐火纤维材料。在烟气温度≤500℃的锅炉低温烟道部分，炉墙可全部用机制红砖砌筑。
特殊的墙体结构：分段卸载结构，牵连结构，膨胀缝（内嵌耐火纤维绳索）。
虽然重型炉墙的结构形状很接近于普通的砖墙，但是由于其工作条件远较普通的砖墙恶劣，有一些特殊的墙体结构，砌筑技术要比普通砖墙严格得多。
1－水平膨胀缝；2－耐火绳索；3－耐火砖；4－机制红砖
图5－1 重型炉墙的卸载结构
上图:重型炉墙的分段卸载结构，该结构亦称水平膨胀缝，通过该结构可将内墙体耐火砖的重量传递给外层红砖，水平膨胀缝之间的间距为2～3mm。为了防止内衬墙和外包墙的脱离和倾斜，如图5－2所示，内衬墙在高度方向每隔7层砖就把一层耐火砖伸入红砖外包墙内，即砌一层牵连砖或每层有几块耐火砖作牵连砖，而各层牵连砖的位置在垂直线相互错开。分段卸载结构和牵连结构的配合使用，可提高墙体的稳定性和整体性。
为了让高温的内层炉墙能自由膨胀，保证炉墙内不发生破坏性的温度应力，在墙体内要设置膨胀缝，膨胀缝的大小取决于内衬墙体的线胀系数和残余收缩率之差。图5－1分段卸载结构中的水平膨胀缝就兼有吸收炉墙沿高度方向膨胀的作用，而炉墙沿水平方向的膨胀量则靠垂直膨胀缝来吸收。垂直膨胀缝一般设在炉室的角部，如图5－3所示，在膨胀缝内嵌入耐火纤维绳索，安装时要保证2根以上，且与内衬表面齐平，以防炉漏气或因灰渣堵塞而失去作用。当炉墙宽度超过5m时，在中间也需留垂直膨胀缝．
