第一节　节能减排是工业锅炉发展的基本方向

18世纪后期出现锅炉，至今已有200多年的历史。随着社会生产力发展和科学技术进步，锅炉从最早的圆筒形发展至今，燃烧设备和锅炉受热面结构都有很大变化。

燃烧设备由古老的手烧炉，到固定双层炉排炉、明火反烧炉、简易煤气炉；随着用热负荷增大，相继发展了机械化程度较高的链条炉排炉、抛煤机炉排炉、往复推动炉排炉、滚动炉排炉、下饲炉排炉等多种层燃方式；进而由层燃方式进一步发展为室燃炉、鼓泡床及循环流化燃烧炉。燃料品种也由煤、木材等固体燃料扩大到液体燃料、气体燃料、生物质燃料、可燃工业和生活废弃物等。

从能量转换关系看，锅炉是能量转换器，输入端是燃料燃烧放热空间，俗称“火”侧；输出端是汽、水吸热容器，可称“水”侧。“火”侧就是燃烧设备，“水”侧就是汽锅，“火”与“水”的界面就是受热面。锅炉的传热效果与受热面的结构、布置方式直接相关。

汽锅的原始形式是一个圆柱形的锅筒，筒体外表面下部作为受热面与燃烧生成的高温烟气换热，筒内的水被加热成蒸汽供用户使用。这种锅炉由于受热面积小，不能充分吸收烟气的热能，不仅蒸汽产量小，而且热效率很低，锅炉容量和蒸汽参数都不能满足社会生产力发展的需求。于是，在圆柱形锅筒基础上，为加大锅炉受热面积，沿着两个方向发展：锅壳锅炉和水管锅炉。

锅壳锅炉是加大锅筒内部受热面。从在锅筒内加装火筒，发展到用小直径的烟管代替火筒以加大受热面，由此相继发展了立式火管、卧式外燃、卧式内燃等形式。这种锅炉，由于燃烧空间小、温度水平低、燃烧条件差，难于燃用低质煤，受热面传热效果一般较差，排烟温度较高，锅炉效率仍然较低。此外，锅筒直径大，不能承受较高的工质压力，钢耗量大，蒸发量受到限制。从使用角度看，这类锅炉结构简单，维护方便；水容积大，适应负荷波动性能好；水质要求较低，因此，有的结构形式至今仍被广泛采用。

水管锅炉是加大锅筒外部受热面，直接从锅筒或通过与之连接的集箱引出若干钢管受热面，水在管内流动吸热，烟气在管外流动放热。由于不受锅筒尺寸的约束，在燃烧条件、传热效果和加大受热面等方面，都从根本上得到了改善，显著地提高了锅炉的蒸发量和热效率，金属耗量也大为下降，而且简化了制造工艺。此后，又根据不同需要，增设了蒸汽过热器、省煤器及空气预热器等受热面，吸收燃料热更充分，锅炉效率更高。水管锅炉有单锅筒立式、单锅筒纵置式、单锅筒横置式、双锅筒纵置式、双锅筒横置式和强制循环式等多种形式。目前，单台容量在10t/h以上的工业锅炉基本都采用水管锅炉形式。

锅炉用于发电后，单台容量不断增大，现在锅炉单台容量已发展到3000t/h；蒸汽参数不断提高，由低压（1.27MPa）发展到中压（3.82MPa）、高压（9.8MPa）、超高压（13.72MPa）、超临界（25MPa），直到超超临界压力（35MPa）。根据热力学第二定律，锅炉蒸汽压力、温度越高，发电热效率越高、煤耗越小。

纵观工业锅炉发展过程，发展的主推动力是社会经济增长、人民生活水平提升和科技进步，同时由于锅炉是一种高耗能和高环境污染设备，其发展又受制于能源资源和环境的承受力。因而，锅炉发展的基本方向必然是高效节能，低污染，即节能减排。同时，与其他设备一样，运行安全可靠，结构合理简单，操作维修方便，以及造价和运行费用低都是必须遵守的原则。