水管锅炉

高压水管锅炉一种锅炉，其中水在由火外部加热的管中循环。燃料在炉内燃烧，产生热气，使蒸汽发生管中的水沸腾。在较小的锅炉中，额外的发电管在炉膛中是分开的，而较大的公用事业锅炉依靠构成炉壁的充水管来产生蒸汽。加热的水/蒸汽混合物然后上升到蒸汽鼓中。在这里，饱和蒸汽从滚筒顶部排出。在某些服务中，蒸汽通过热气路径中的管道（过热器）变得过热。过热蒸汽定义为在给定压力下加热到沸点以上的蒸汽。过热蒸汽是一种干燥气体，因此通常用于驱动涡轮机，因为水滴会严重损坏涡轮机叶片。汽包底部的饱和水通过大口径“降液管”返回下汽包，在此预热给水供应。（在大型公用锅炉中，给水供应到汽包，降液管将水供应到水冷壁的底部）。为了提高锅炉的经济性，废气还用于预热吹入燃烧器的燃烧空气，并在省煤器中加热给水供应。火电站中的这种水管锅炉也称为蒸汽发生器。较旧的火管锅炉设计，其中水围绕热源，燃烧产生的气体通过水空间内的管道，通常是一个更弱的结构，很少用于高于2.4MPa(350psi)的压力。水管锅炉的一个显着优势是发生灾难性故障的可能性较小：锅炉中没有大量的水，也没有大型机械元件发生故障。1766年英国的布莱基发明了水管锅炉的专利，1780年法国的达勒里制造了水管锅炉。

水管锅炉的设计无需使用过大和厚壁压力容器，这使得这些锅炉在需要干燥、高压、高能蒸汽的应用中特别有吸引力，包括蒸汽轮机发电。由于其卓越的工作性能，水管锅炉的使用在以下主要领域非常受欢迎：

• 工业中的各种工艺应用
• 化学加工事业部
• 纸浆和造纸厂
• 精炼装置

此外，它们经常用在通常需要大量高压蒸汽（高达500kg/s）（即大约16兆帕（160bar）和高达550°C的高温）的发电厂中。例如，Ivanpah太阳能发电站使用两台RentechType-D水管锅炉进行工厂预热，并在作为化石燃料发电站运行时使用。

用于发电的现代锅炉几乎完全是水管设计，因为它们能够在更高的压力下运行。在需要工艺蒸汽进行加热或作为化学成分的地方，火管锅炉仍然有一个小众市场。一个值得注意的例外是在典型的核电站（压水反应堆）中，蒸汽发生器的配置通常类似于火管锅炉的设计。在这些应用中，通过火管的热气路径实际上携带来自反应堆的非常热/高压的主冷却剂，并且在管的外表面上产生蒸汽。

它们在更高压力下工作的能力导致船用锅炉几乎完全是水管。这一变化始于1900年左右，追溯了涡轮机用于推进而不是往复式（即活塞）发动机——尽管水管锅炉也用于往复式发动机，火管锅炉也用于许多船用涡轮机应用。

铁路机车没有大量采用水管锅炉。产生了一些实验设计，但这些都没有成功或导致它们的广泛使用。大多数水管铁路机车，特别是在欧洲，都使用施密特系统。大多数是化合物，还有一些单向流。诺福克和西部铁路的JawnHenry是个例外，因为它使用了蒸汽轮机和电力传动装置。

• LMS6399狂怒

在一次致命事故后完全重建

• LNER10000嘘嘘

使用Yarrow锅炉，而不是Schmidt。不成功并用传统锅炉重新煮沸。

稍微成功的采用是使用混合水管/火管系统。由于机车锅炉最热的部分是火箱，因此在这里使用水管设计和传统的火管锅炉在通常的位置作为省煤器（即预热器）是一种有效的设计。一个著名的例子是美国Baldwin4-10-2No.60000，建于1926年。在锅炉压力为2,400千帕（350psi）的情况下，它成功地行驶了超过160,000公里（100,000英里）。一年后，很明显，任何经济体都被额外的成本压得喘不过气来，它被淘汰到宾夕法尼亚州费城富兰克林研究所的博物馆展出。在GeorgeH.Emerson的监督下，在巴尔的摩和俄亥俄铁路的Mt.Clare商店建造了一系列12辆实验机车，但没有一个被复制。铁路xxx使用的水管锅炉是布罗坦锅炉，它是约翰·布罗坦于1902年在奥地利发明的，在整个欧洲都很少见。不过，匈牙利是一个热心的用户，大约有1,000个用户。像鲍德温一样，它结合了水管火箱和火管桶。Brotan的原始特征是在主桶上方运行的长蒸汽鼓，使其外观类似于Flaman锅炉。

虽然牵引发动机通常使用其机车锅炉作为框架制造，但其他类型的蒸汽公路车辆（如卡车和汽车）使用了各种不同的锅炉类型。1830年左右，公路运输先驱GoldsworthyGurney和WalterHancock都在他们的蒸汽车厢中使用了水管锅炉。大多数底层货车使用水管锅炉。许多制造商使用了垂直交叉管锅炉的变体，包括Atkinson、Clayton、Garrett和Sentinel。其他类型包括克拉克森“顶针管”和福登O型货车的手枪形锅炉。像Merryweather这样的蒸汽消防车制造商通常使用水管锅炉来快速提高蒸汽的能力。许多蒸汽车使用水管锅炉，BolsoverExpress公司甚至为StanleySteamer火管锅炉更换了水管。

“D型”是最常见的中小型锅炉类型，类似于示意图中所示的那种。它用于固定和海上应用。它由一个大型蒸汽鼓组成，通过多个蒸汽发生管垂直连接到一个较小的水鼓（又名泥鼓）。这些桶和管以及燃油燃烧器被水壁包围-额外的充满水的管间隔紧密，以防止它们之间的气体流动。这些水冷壁管连接到蒸汽锅筒和水锅筒，因此它们充当预热器和降液管的组合，并减少锅炉外壳的热量损失。

M型锅炉用于许多美国二战战舰，包括数百艘弗莱彻级驱逐舰。三组管子形成M形，并形成一个单独燃烧的过热器，可以更好地控制过热温度。除了D型锅炉上所示的泥浆筒外，M型在另外两排垂直管和降液管的底部有一个水屏集管和一个水冷壁集管。

低含水量锅炉有一个下部和上部集管，由直接从燃烧器撞击的水管连接。这是一种无炉锅炉，可以产生蒸汽并对负载变化做出快速反应。

由美国Babcock&Wilcox公司设计，这种类型有一个单桶，给水从桶的底部抽到一个供应倾斜水管的集管中。水管将蒸汽供应回滚筒顶部。炉子位于管子和滚筒下方。这种类型的锅炉被皇家海军的利安德级护卫舰和美国海军的新奥尔良级巡洋舰使用。

斯特林锅炉有近乎垂直、几乎笔直的水管，在许多蒸汽和水桶之间曲折。通常在四鼓布局中有三排管子，但某些应用使用设计有不同数量的鼓和排的变体。由于它们的大尺寸，它们主要用作固定锅炉，尽管大的炉排面积也鼓励它们燃烧各种燃料的能力。最初在发电站使用燃煤，它们也在产生可燃废物和需要工艺蒸汽的行业中广泛使用。纸浆厂可以烧掉废树皮，糖厂可以烧掉甘蔗渣。它是卧式锅筒式锅炉。

这种三桶锅炉以其设计师的名字命名，当时位于白杨树的YarrowShipbuilders，这种三桶锅炉有三个桶，呈三角洲地层，由水管连接。滚筒由直水管连接，便于管道清洁。然而，这确实意味着管子以不同的角度进入滚筒，这是一个更难以填缝的接头。在火箱外，每个滚筒之间的一对冷腿管充当降液管。由于它的三个滚筒，Yarrow锅炉具有更大的水容量。因此，这种类型通常用于较旧的船用锅炉应用。其紧凑的尺寸使其在二战期间用于便携式发电机组具有吸引力。为了便于运输，锅炉及其辅助设备（燃油加热、抽油机、风机等）、涡轮机和冷凝器安装在货车上，通过铁路运输。

White-Forster型类似于Yarrow，但管子逐渐弯曲。这使得它们垂直进入滚筒，从而更容易进行可靠的密封。

Thornycroft型由造船厂JohnI.Thornycroft&Company设计，具有一个蒸汽鼓，炉膛两侧有两组水管。这些管子，尤其是中央管子，具有尖锐的曲线。除了清洁它们的明显困难外，这还可能在管子升温时产生弯曲力，倾向于将它们从管板上拉松并造成泄漏。有两个炉子，通向一个共同的排气口，使锅炉具有宽的底部锥形轮廓。

在强制循环锅炉中，增加了一个泵来加速水流过管道。

• O型锅炉
• A型锅炉
• 软管锅炉
• M型控制过热器