水冷壁管子为锅炉无缝钢管，管径一般为51mm。水冷壁垂直布置在炉膛的内壁面上，它构成了水冷壁水循环回路的上升管，是锅炉的主要辐射受热面。火焰辐射传热与热力学温度四次方成比例，炉膛内火焰温度很高，故水冷壁辐射吸热很强烈。同时它还能保护炉墙，减少熔渣和高温对炉墙的破坏作用。装设水冷壁后，炉墙内壁温度大大降低，使炉墙厚度减少，重量减轻。为了防止在侧水冷壁管子延伸至炉顶的部分(顶棚管)管子中发生汽水分层现象，水冷壁不得水平布置，其水平倾角应大于30°，最小不得小于15°。水冷壁在锅筒或上联箱处吊挂，使其具有自由膨胀的可能。

水冷壁的结构型式有三种：光管水冷壁、膜式水冷壁和棘形水冷壁。

(1)光管水冷壁：水冷壁可减轻耐火砖的负担，并延长炉墙的使用寿命，这种功效的大小，取决于管子排列的密集程度。水冷壁管子中心线之间的距离称为节距，以符号s表示，节距s与管径d之比称为节距比。s／d=2～2．5的疏排水冷壁能使炉膛耐火砖层的表面温度降低400—500℃，s／d=1．1的密排水冷壁，可使其后耐火砖层的表面温度近于水冷壁管壁的表面温度。当然，s／d大小的选择还应从要求布置的辐射受热面多少和节约水冷壁管子金属等方面来考虑。图4—4为光管水冷壁疏排和密排的结构。

图4—4　光管疏排和密排水冷壁

a)疏排水冷壁　b)密排水冷壁

(2)膜式水冷壁：由于现代锅炉炉膛中的燃烧温度不断提高，具有水冷壁的炉墙工作条件进一步恶化并缩短了使用寿命，采用密排水冷壁结构可以提高炉膛容积热负荷，增加单位炉膛壁面积的辐射受热面，因而可以控制炉膛出口温度，但炉膛中的烟气温度仍然较高，耐火层虽可以减薄但不能取消。因此没有彻底摆脱锅炉在炉墙维护工作上的麻烦和困难，同时在配合微正压(或负压)的低过量空气高效燃烧时，炉墙还显得不能保证良好的严密性，于是便使用了一种称为膜式水冷壁的炉膛壁面结构。所谓膜式水冷壁，就是在炉膛中做成一个连续无缝的金属炉墙。它有两种型式，一种是把钢管两边挤压出两个鳍片后，再将这种异形钢管拼焊起来；另一种则是用普通光管和狭钢条间隔拼焊而成。这两种结构分别见图4—5(a)(b)中。

图4—5膜式水冷壁

a)鳍片管拼焊式b)光管和狭钢条拼焊式

膜式水冷壁的管子节距比s／d约在1．15～1．2之间。由于炉膛高温烟气辐射热不能穿透到这种水冷壁的背后，经过实践证明，在正常工况下，这种水冷壁管壁的温度不会比锅水温度高出60℃，所以可以取消炉墙的耐火层，而且绝热层也可大为简化，一般仅安装50mm左右厚的玻璃棉等绝热材料，外层再复以薄钢板即可。膜式水冷壁具有严密性好，可以配合微正压或负压的低过量空气燃烧；炉膛气密性好，可降低排烟热损失，提高热效率。简化了炉墙的维护工作；炉墙较薄，蓄热量小，有利于停炉检修；可分片组装出厂，便于安装；适用于两边接触高温火焰的双面水冷壁等优点。但是焊制的膜式水冷壁也有不足之处：由于单位面积的辐射受热面积的吸热率很高，若管内结有水垢，则管壁温度会迅速升高，甚至会导致管子损坏，所以对水质处理的要求十分严格。另外，一旦管子损坏，检修工作十分麻烦，因为必须将它切割下来，换新后重新焊接，临时抢修时，可把损坏的水冷壁管子堵掉，被堵管子仍可由二侧鳍片通过相邻管子散失热量，但不大有效，一旦管子烧穿，就破坏了气密性，可能被迫停炉。所以，一般在被堵后的管子上再涂上耐火材料，以暂时应付。

(3)棘形水冷壁：棘形水冷壁是在管子表面面向炉膛的一侧焊上许多棘钉，将耐火材料涂在其上，可以使其吸热率降低，从而满足炉膛不同部位的不同吸热要求。图4—6示出棘形水冷壁部分和全部涂上耐火材料的情况。

涂在水冷壁上的耐火材料为一种铬矿砂材料，其主要成分为氧化铬和氧化铁的化合物，涂上以后表层坚硬，能耐高温和具有抗灰渣侵蚀的能力，并具有一定的导热性。

图4—6棘形水冷壁

a)部分涂耐火材料　b)全部涂耐火材料

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