什么是水冷壁管？
water-cooled wall，water wall
水冷壁管（water-cooled wall，water wall）简称称水冷壁。通常铺设在炉膛内壁面上，主要用来吸收炉内火焰及高温烟气所放出的辐射热。因具有冷却和保护炉墙的作用，故名。水冷壁管的主要形式有光管式、膜式与销钉式三种。
水冷壁管垂直布置在炉膛内四周，其主要作用是吸收高温烟气的大量辐射热，同时可以减少熔渣和高温烟气对炉墙的损坏，保护炉墙。水冷壁管下端与下集箱相连，下集箱通过下降管与锅筒的水空间相连，上端直接与上锅筒连接，或接到上集箱经导汽管与锅筒连接，构成水冷壁的水循环系统。
水冷壁管通常采用外径51～76 mm、壁厚3.5～6.0 mm的10号或20号无缝钢管。管中心距一般为管外径的1．25～2倍，有光管和鳍片管两种。在工业锅炉中一般采用光管水冷壁。对于快装锅炉，为减轻炉墙重量，常采用鳍片管组成膜式水冷壁，这对炉墙的保护更加彻底，使炉墙温度大大降低，炉墙重量和厚度也减少很多。
水冷壁管一般都是上部固定，下部能自由膨胀。水冷壁管的上集箱固定在支架上或与上锅筒相连接，下集箱由水冷壁管悬吊着。水冷壁管本身由拉钩限制其沿水平方向移动，从而保证它只能上下滑动。
连接水冷壁管的上、下集箱是由直径较大的无缝钢管制成。集箱两端设有手孔，以便清除水垢时用。下集箱上还设有定期排污管，以便排除锅炉水中沉积的水渣和锅炉放空时用。
水冷壁管的主要形式有光管式、膜式与销钉式三种。
1．光管式水冷壁
光管式水冷壁一般由普通无缝钢管制成。水冷壁管布置的紧密程度，用管间节矩s与管子外径d的比值s/d来表示。当s/d增大，即管子布置较稀时，则管子背面受到炉墙反射的热量较多，金属的利用系数较高，但对炉墙的保护较差。反之，当s/d减小，即管子布置较密时，管子受炉墙反射的热量较少，金属利用率较差，但对炉墙保护较好。
2．膜式水冷壁
现代大中型锅炉，普遍采用膜式水冷壁，它是由轧制的鳍片管构成的，相邻管的鳍片相连接，并用电焊焊成整体。膜式水冷壁的优点是：炉膛密封性好，减少漏风，可降低排烟损失，有利于微正压燃烧；能充分保护炉墙，因而可以减少炉墙厚度和重量，有利于采用悬吊结构；能改善炉内的结焦情况；提高了锅炉的部件预组合程度，可减少安装工作量；与光管水冷壁相比，提高了管子的吸热能力。因此，我国近年生产的锅炉大都采用膜式水冷壁。膜式水冷壁要求，相邻管间的热偏差应尽量小，以防止由于热偏差引发的热应力，致使管子损坏。为了能承受炉膛产生爆燃的压力或炉内燃烧压力波动，而导致水冷壁的结构产生变形或损坏，在炉墙外侧四周必须分层布置刚性梁，使整个水冷壁成为刚性整体。
3．销钉式水冷壁
对于采用不易着火燃料的锅炉或旋风炉及液体排渣炉中，为稳定燃料燃烧，需保持较高的炉膛温度，常需要把部分水冷壁管表面遮盖起来，以减少该部分的吸热量。把这部分水冷壁表面称为燃烧带或卫燃带。常用的敷设卫燃带，是在光管式水冷壁管上焊上若干个长20～25mm、直径为9～12mm的销钉，然后敷上铬矿砂耐火塑料或碳化硅耐热材料。在这种卫燃带结构中，销钉起着冷却和固定的作用。
一般，水冷壁管敷设在锅炉炉墙四周，但大容量锅炉经常将部分水冷壁管布置在炉膛中间。水冷壁管的主要作用如下：
(1)保护炉墙，减少炉膛内高温的烟气和炉渣对炉墙的浸蚀破坏作用。装设水冷壁后，锅炉炉墙内壁温度和炉膛的烟气温度都大大降低，有效地防止了炉墙和受热面结渣，同时还可减小炉墙厚度及减轻炉墙的重量。现代大型锅炉，采用炉墙与水冷壁管共同组成敷管式或管上炉墙，即利用水冷壁管悬吊的炉墙。
(2)炉膛内的高温火焰对水冷壁管的导热，主要是辐射传热。辐射传热强度与燃气绝对温度的四次方成正比。由于炉膛内的燃气温度很高，所以，水冷壁管在炉膛内吸收辐射传热很强烈，是锅炉的主要蒸发受热面。
对高压和超高压锅炉，在炉膛顶部常布置辐射过热器；对直流锅炉，一部分预热受热面(相当于省煤器)和过热受热面(相当于过热器)常布置在水冷壁中；而超临界直流锅炉，因为没有蒸发受热面，水冷壁则只用于加热给水和过热蒸汽。
炉膛水冷壁管的外部腐蚀先在高压，液态排渣炉上发现，后来在其它超高压锅炉甚至在超临界压力锅炉的下辐射部分相继发现严重的外部腐蚀问题。事实上，任何容量参数型式的锅炉的炉膛水冷壁上都可能发生腐蚀。
腐蚀通常发生在燃烧器中心线位置标高上下,对于管子来说，向火侧的正面点腐蚀得最快，侧面较好，背面几乎不发生腐蚀，腐蚀速度高达2 mm/a，一般情况下为1.1～1.5 mm/a。目前，对这种高温腐蚀发生的机理还认识得不很清楚。但研究表明，发生腐蚀的管壁附近，没有例外地都是还原性气氛。并且当管壁温度超过300℃时，才发生腐蚀。温度越高，腐蚀越严重。H2S及SO2的浓度越高，腐蚀越严重。
防止或减轻水冷壁管腐蚀的措施有：
(1)燃料脱硫，如果能在进入炉膛前彻底脱除燃料中的硫分，则几乎不会产生高温腐蚀。但现有的技术水平，还不能实现。
(2)尽量减少H2S及SO2的产生，降低其浓度，可采用燃烧过程脱硫的办法。
(3)改善环境气氛，合理组织燃烧室的空气动力场，不使燃烧过程有局部的缺氧，抑制还原性气氛的产生。
(4)设法降低管壁温度，采用烟气再循环。
(5)在可能发生腐蚀的区域贴壁喷入空气流，形成保护膜。
(6)采用耐腐蚀的材料，如在水冷壁管上喷涂氧化铝等。
