1、前言
有关新型水火管锅壳锅炉的特点，在文献中已作过详细介绍。
水火管锅壳锅炉由于主要对流受热面——烟管置于锅壳之内，则锅壳直径较同容量水管锅炉的锅筒有所增大。因此，以前水火管锅壳锅炉的容量一般不大于1 0蒸吨“蒸吨”相当于0.7M W热水锅炉）或1t/h蒸汽锅炉），压力一般不大于1.25M Pa，否则，锅壳直径与壁厚都较大，会给制造工艺带来一定困难。
由于高效传热元件——螺纹烟管的应用，使同容量锅炉的锅壳直径明显缩小，加之，适当增加水管受热面，于是，水火管锅壳锅炉的容量已扩大至40蒸吨（已经投运）、65蒸吨（开始设计），压力可达1.6M Pa。压力再高，需作特别考虑。由于锅壳锅炉的容量不宜过大，故大于1 0蒸吨属于“大容量”范围。
2、大容量新型水火管锅壳锅炉结构与工作特点
20蒸吨新型水火管锅壳锅炉（II型）如图1所示。由炉膛出来的高温烟气经过后部沉降室进入两侧上部八字烟道，然后经螺纹烟管排出锅炉本体。如为蒸汽锅炉或热水温度超过130℃的热水锅炉，应适当增设尾部受热面，以降低排烟温度；对于热水温度低于130℃的热水锅炉，可不设尾部受热面，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
15蒸吨锅炉的结构，与上述20蒸吨的基本相同。
40蒸吨新型水火管锅壳锅炉（ll型）如图2所示。由炉膛出来的高温烟气经过后部沉降室进入两侧小排管（除附墙管外，在烟气通道内仅有两排管），然后烟气由两侧引向三个锅壳前部的整体横烟箱再平行经过三个锅壳的螺纹烟管排出锅炉本体。尾部受热面需否设置，与上述的15、20蒸吨锅炉相同。
65蒸吨锅炉的结构，与上述40蒸吨的基本相同。
由图1、图2可见，锅炉结构较为简单，锅炉高度也明显偏小（参见图4对比）。
上述锅炉（无论蒸汽锅炉或热水锅炉）都采用便于运行的自然循环方式，循环回路十分简单。由于回路高度已达4～5m，即使热水锅炉不采用回水引射措施也能满足防止过冷沸腾最低水速要求。供热系统回水分别进入三个锅壳，各锅壳的回水分配量应与各锅壳对应受热面的吸热量相匹配，回水直接引向各下降管入口附近以利于自然循环。
上述锅炉都采用自身支承方式，可取消主钢架，达到明显节钢与降低锅炉成本目的。
15、20蒸吨锅炉（图1）的后拱无需支吊，但拱的曲率半径不宜过大，拱的弯曲形状约介于半圆与平板之间。营口锅炉总厂在这方面有成熟经验。40蒸吨锅炉（图2）的后拱由于跨度较大，约为5m，故采用15根∮57×5m m的后拱管来支吊。后拱呈平板状，200m m厚，拱的重量约为10to后拱管垂直段的应力甚小，为：
（垂直段只承担一半重量，另一半由后集箱支座承担。）钢管的屈服限a200℃～20kgf/him 2，则安全裕度高达49倍。即使仅由两根管承担，应力也只有约3kgfhnm 2。因此，上述结构是可靠的，长春锅炉厂在这方面有运行经验。
为使锅炉出口的原始排尘浓度满足环保标准要求，在炉膛后部的灰尘沉降室所沉降下来的灰尘应通过拱后部的排灰口定期排至灰坑内(:k户排的后下部)。拱前部、中部的积灰可通过拱的大量孔洞自行落至炉排上。孔洞的直径约为300m m（上口）、200m m（下口）。即使在孔洞中心处有少量烟气由拱的下部流向上部，对燃烧工况并不会产生明显不利影响。天津锅炉总厂在这方面有实践经验。
螺纹烟管与烟气横向冲刷的排管（管束）都存在最佳烟速问题。最佳烟速系指既不明显积灰，也不明显磨损的烟速。对于横向冲刷排管，此烟速约为10m /s;而对于螺纹烟管（纵向冲刷），平均烟速约为20m/s。对于目前常用的II类烟煤或质量更好的煤种，螺纹烟管中的烟速尚可再提高一些，既不致于使螺纹烟管入口处磨损严重，也使螺纹烟管出口处的积灰问题更为缓和。在磨损与积灰问题上，螺纹烟管要比水管锅炉的尾部受热面缓和得多。数万台新型水大管锅壳锅炉运行实践表明，只有极少数燃用灰分大且灰的硬度高，而且始终在满负荷条件下运行时，才出现过螺纹烟管入口附近磨损严重问题。此情况下，原本应按灰的特点，在设计时适当降低烟速（灰磨损与烟速的3.2次方成比例），此问题就不会出现。另外，少数锅炉在很低负荷下运行（或低负荷调试），但未进行定期清灰，久之，发现螺纹烟管出口附近明显积灰。任何一种对流受热面在很低负荷下运行，都存在积灰与需要清灰问题，而螺纹烟管的清灰原本不难实现[比一般横向冲刷的排管（管束）要容易得多]，如能定期清灰，此问题也不复存在。锅炉负荷约为额定负荷一半以上时，一般无需定期清灰。
3、大容量新型水火管锅壳锅炉发展概况
营口锅炉总厂(C级)在发展新型水火管锅壳锅炉，特别是在大容量方面，作出了重要贡献。该厂从1 990年开始生产7M W新型水火管锅壳锅炉，至今累计生产1～40蒸吨不同容量此型锅炉共约1千台，近5千蒸吨，单台平均容量为5.3蒸吨；热水锅炉约占60%，蒸汽锅炉约占40%。于1991年最早开发20蒸吨新型水火管锅壳锅炉（1型），它与II型（图1）的主要区别是在炉膛两侧设置排管。考虑排管积灰不易清除，结构也较为复杂，故II型用儿字烟道中的受热面取代排管。另外， l型是用钢架将全部受压件支吊起，而II型取消主钢架，采用身支承方式。l型已投运约20台，出力与效率均达到设计要求。1994年后又投运3台40蒸吨新型水火管锅壳锅炉（1型），它与II型的主要区别是在锅炉的一侧设置了较大的排管，采用两个锅壳[2]，用钢架将主锅壳与炉膛水冷壁支吊起。II型则用两侧小排管取代一侧大排管以利于清灰，为便于安装改用三个锅壳，为节省钢材取消主钢架，采用自身支承方式。29M W（II型）锅炉已于1999年1月份投运2台，测试结果见表1。
东丰锅炉厂（c级，沈阳军区后勤部安装工程大队）从1994年开始生产1～20蒸吨不同容量新型水火管锅壳锅炉，至今累计生产近2千台，约8千蒸吨；热水锅炉约占80%。该厂是目前我国生产此型锅炉最多的工厂。10.5M W（II型）锅炉已投运3冬，在东北气温条件下单台供热面积达15万m2，用户满意。14M W（II型）锅炉也已投运。
泰安锅炉厂（C级）从1995年开始生产1～20蒸吨不同容量新型水火管锅壳锅炉，20t/h（II型）生产用蒸汽锅炉已投用2年。
天津市大滩锅炉厂①级）生产并投运的14M W（II型）新型水火管锅壳锅炉在天津市南开区为35万m2建筑物供热（白天仅用一台，夜间再增加1台7M W锅炉），用户满意。
天津锅炉总厂（b级）、南京锅炉总厂（B级）经多方考察对比后，也已决定采用新型水火管锅壳锅炉炉型。天津锅炉总厂已于1998年生产并投运5台14M W（II型）锅炉，测试结果见表2；29M W（II型）锅炉正在制造中。南京锅炉总厂（B级）也已生产29M W（II型）锅炉。
长春锅炉总厂（B级）自行设计出全强制循环20、40蒸吨新型水火管锅壳锅炉，已有3～4年运行历史。
大连轻工机械总厂（C级）生产不同容量新型水火管锅壳锅炉已有十余载，自行设计出自然循环、自身支承的20、40蒸吨新型水火管锅壳锅炉，其中20蒸吨已经投运2年。
由上述可见，新型水火管锅壳锅炉已全面向大容量发展。
4、大容量新型水火管锅壳锅炉与同容量其它炉型对比
一种锅炉新炉型由开发、被承认终至定型下来，其综合性能指标必须比较优越。锅炉综合性能指标包括：
一一不单指新投入运行的值，更应考核运行几年后的情况；
金属耗量——除炉排以外的全部金属耗量；
外形尺寸——涉及锅炉房造价，锅炉高度尤为重要；
工艺、安装、检修性能——指难易程度；
安全可靠性——不易产生爆管、开裂、鼓包等事故；
寿 命——至整体报废的使用时间一般应达到20～30年；环保性能——锅炉本体内应考虑灰尘沉降与排除，以满足原始排尘浓度的要求；自身能耗——与烟风阻力有关，不单指新投入运行的值，更应考核运行几年后的情况；
通用性一一指蒸汽、热水型通用，燃煤、燃油（气）通用，有压、无压型通用；
价 格——尽力降低成本才能真正降低价格。
任何一种炉型不可能各项性能均优于其它炉型；已被承认下来的不同炉型在某些性能上会互有高低，用户根据自己情况选用适合的炉型。多品种适应不同需求是工业大国产品的发展规律。但是，综合性能指标较好，特别是其中重要指标突出的炉型，必然得到较大发展。
任何一种炉型的开发都需要经过详细论证、大量试验研究、实际锅炉运行考核等
过程，一种能被承认下来的炉型，是在不断改进不断完善中，逐步形成的。一种新炉型的定型一般都需要较长的时间。水火管锅壳锅炉是于1965年出现的，曾历经不断改进、完善。于1984年开始出现其改进型，后又形成新型水火管锅壳锅炉。可见，水火管锅壳锅炉由出现至今已有34年历史，而改进型、新型水火管锅壳锅炉由出现至今也经历过15载。
本文涉及的大容量新型水火管锅壳锅炉尽管只有8～9年的经历，但由于综合性能较好，特别是高度明显偏小，锅炉本体与厂房的造价明显偏低，工艺较简单，出力与效率在运行几年后仍较高，因此，较快被一些制造厂、用户与设计院所采用。
在我国，较大容量工业锅炉的公认较好炉型并不多。
纵置锅筒水管锅炉（类似于历史悠久的原苏联AK B型锅炉）是一种较好的炉型，在国内得到较大发展。由炉膛出来的高温烟气热量主要靠大排管吸收~3a)。它与同容量新型水火管锅壳锅炉(图3b)相比，尽管它的高度与后者大至相当，但长度明显偏大。锅炉总要在低负荷下运行或调试），排管积灰无法避免，而这样大的排管又很难清灰，必然影响出力与效率。如在设计时考虑此因素，排管受热面会更大。大排管的制造工艺量也较大。因此，有些锅炉厂已决定不再生产20蒸吨容量的这种锅炉。新型水火管锅壳锅炉与纵置锅筒水管锅炉的主要区别在于用锅壳内的高效换热螺纹烟管取代置于烟道内的不易清灰的大排管，二者的炉膛尺寸当容量相同时应基本一样。
横置锅筒水管锅炉在国内已有约15年的历史，得到许多锅炉厂与用户的认可，是一种发展快的较好炉型，图4a为其代表炉型，常用作20蒸吨及更大容量蒸汽或热水锅炉。但这种炉型明显偏高，容量为40蒸吨时，它高于新型水火管锅壳锅炉约5m，见图4a与图4b的对比。新型水火管锅壳锅炉由于两侧的中上部设置小排管，故锅炉的中上部宽度大于上述水管锅炉，但厂房平台以上的操作空间位置（参见图2）的锅炉宽度与上述水管锅炉一样（因炉排宽度二者相同）。
新型水火管锅壳锅炉高度明显偏小的特点使原有较小锅炉房扩容成为可能。例如，北京望京供热站的原有锅炉房中2台14M W水管锅炉需扩容为2台29M W锅炉，图2所示29M W新型水火管锅壳锅炉已经达到此目的。而对于新建的锅炉房，锅炉高度明显偏小会使锅炉房造价大幅度下降。
上述两种40蒸吨容量炉型对比表明，新型水火管锅壳锅炉由于锅炉房造价低、锅炉取消主钢架、受热面钢耗偏小，使每台锅炉至少可节省50万元。新型水火管锅壳锅炉由于螺纹烟管阻力较大，29M W容量锅炉的引风机功率约增加30～40kW（指设置烟气阻力较大的内螺纹外肋片铸铁空气预热器时），平均每年增加的电费约为2万元。由于初投资节省50万元，尽管每年多消耗2万元，其经济效益仍很大。
65蒸吨新型水火管锅壳锅炉的外形尺寸见图5，其结构与图2所示40蒸吨容量类似，其性能会同样优越。由图5可见，锅炉高度仅约10m。
15～65蒸吨容量锅炉正是目前供暖与生产十分需要的产品，因此，具有明显优越性的此容量新型水火管锅壳锅炉的成功投运，会对我国工业锅炉发展产生重大影响作用。
