为什么直流锅炉的水冷壁管直径很小？

由于自然循环锅炉的循环倍率K较高，中压锅炉K为20~22,高压锅炉尺为8~10,超高压锅炉K为6〜8,所以，虽然自然循环锅炉采用直径较大的管子，如中压锅炉为φ60X3mm或φ60x3.5mm,高压锅炉为φ60X5mm,超高压锅炉为φ60X6mm或#60X6.5mm,而且所有水冷壁管均是并列在上下联箱之间，水冷壁管的流通截面很大，但由于通过水冷壁管的流量为K倍额定蒸发量，所以，仍然可以确保水冷壁管内汽水混合物具有较高的流速，使水冷壁管得到良好的冷却。

自然循环锅炉的水循环是在下降管内的水与水冷壁管内汽水混合物的密度差形成的循环压头推动下进行的。由于循环压头较小，为了使自然循环锅炉水冷壁管内的汽水混合物维持较高的流速，应减小循环回路的流动阻力，除采用大直径下降管外，水冷壁使用较大直径的管子是降低循环回路阻力的有效措施。

直流锅炉的给水依次通过省煤器、水冷壁和过热器，对水冷壁管而言，直流锅炉的循环倍率K等于1。如果直流锅炉的水冷壁仍采用直径较大的管子，则由于水冷壁管的总截面很大，而通过水冷壁管的水流量仅为锅炉的蒸发量，水冷壁管内的汽水混合物流速较低，而且在水冷壁管倾角不大的部分还容易出现汽水分层，水冷壁管因得不到良好冷却而过热损坏。即使是采取将几个循环回路串联或采取减少水冷壁管根数增加长度的方法，采用与自然循环锅炉相同的水冷壁管径，其截面积仍然偏大。

同时直流锅炉的工作特点，就决定了在水冷壁管的末端必然会出现因汽水混合物中蒸汽干度太高而形成的第二类膜态沸腾，使水冷壁管的壁温迅速升高。为了降低出现第二类膜态沸腾部分水冷壁管的壁温，除水冷壁管采用许用温度较高的材质外，还采用内螺纹管和提高水冷壁管内汽水混合物的流速等措施。采用直径很小的管子作直流锅炉的水冷壁管，因流通面积与管内径的平方成正比，所以，可以大大降低水冷壁管的截面积，有效地提高水冷壁管内汽水混合物的流速，从而保证了水冷壁管的安全。直流锅炉的水冷壁管通常采用φ22X3.5mm,φ32X4mm或φ38X4.5mm的管子。在布置水冷壁管的炉墙面积和水冷壁管节距相同的情况下，水冷壁的外表面积与直径无关，所以，直流锅炉采用小管径水冷壁不会降低水冷壁的吸热量。

由于在工作压力相同的情况，水冷壁管的壁厚与管径成正比，所以，直流锅炉采用小管径水冷壁可以降低锅炉金属消耗量。这也是直流锅炉比汽包锅炉金属消耗量低的主要原因之一。

虽然采用小管径水冷壁后，水冷壁管的流动阻力增加，但由于水或汽水混合物在水冷壁管内是强迫流动，水冷壁管内水或汽水混合物的流速和水冷壁管的冷却可以得到保证。

直流锅炉采用小管径水冷壁后因流动阻力增加，使得给水泵的耗电量上升，这也是直流锅炉比自然循环锅炉给水泵耗电量大的主要原因。