锅炉是火力发电厂三大主机中最基本的能量转换设备。其作用是使燃料在炉膛内燃烧放出热量，并将锅炉内的工质水加热成具有足够数量和一定能量（汽温、汽压）的过热蒸汽，供汽轮机使用。

目前我国电厂锅炉所用燃料主要是煤。现代大型电厂锅炉一般先将煤磨制成煤粉，然后送入锅炉燃烧放热并产生过热蒸汽。在锅炉中实现煤的化学能转换成蒸汽的热能时，进行着四个相互关联的工作过程，即煤粉制备过程、燃烧过程，通风过程和过热蒸汽的生产过程。由此可将电厂锅炉划分这样几个系统：制粉和燃烧系统、风烟系统、汽水系统。煤粉制备过程是在煤粉制备系统内进行的。煤粉制备过程的任务是将初步破碎后送入锅炉房的原煤磨制成符合锅炉燃烧要求的细小煤粉颗粒，供锅炉燃烧。燃烧过程在炉腔内进行，其任务是使燃料燃烧放出热量，产生高温火焰和烟气。为使燃烧过程稳定持续地进行，必须连续提供燃烧需要的助燃氧气和将燃烧产生的烟气即时引出锅炉，这就是由锅炉的风烟系统来完成的通风过程。汽水系统的主要任务是通过各换热设备将高温火焰和烟气的热量传递给锅炉内的工质。

图12是一台煤粉锅炉主要设备的示意图。以下按该示意图说明电厂锅炉的构成及工作过程。由煤仓落下的原煤经给煤机16送入磨煤机15磨制成煤粉。在煤粉磨制过程中需要热空气对煤进行加热和干燥。送风机11将冷空气送入锅炉尾部的空气预热器8，通过烟气进行加热。从空气预热器出来的热空气一部分经排粉风机14送入磨煤机中，对煤进行加热和干燥，同时这部分热空气也是输送煤粉的介质。从磨煤机排出的煤粉和空气的混合物经煤粉燃烧器1进入炉膛2燃烧。由空气预热器来的另一部分热空气直接经燃烧器1进入炉膛参与燃烧反应。

锅炉的炉膛具有较大的空间，煤粉在此空间内进行悬浮燃烧。煤粉燃烧放出热量，燃烧火焰中心具有1500℃或更高的温度。炉膛周围布置大量水冷壁管，炉膛上部布置着顶棚过热器及屏式过热器等受热面。水冷壁和顶棚过热器等是炉膛的辐射受热面。其受热面管内有水和蒸汽流过，既能吸收炉膛的辐射热，使火焰温度降低，又能保护炉墙不致被烧坏。为了防止熔化的灰渣黏结在烟道内的受热面上，烟气向上流动到达炉膛上部出口处时，其温度要低于煤灰的熔点。

图12　煤粉锅炉及辅助设备示意图

1—燃烧器；2—炉膛及水冷壁；3—过热器；4—下降管；5—汽包；6—再热器；7—省煤器；8—空气预热器；9—引风机；10—除尘器；11—送风机；12—再循环风机；13—排渣装置；14—排粉机；15—磨煤机；16—给煤机(www.daowen.com)

高温烟气经炉膛上部出口离开炉膛进入水平烟道，然后再向下流动进入垂直烟道。在锅炉本体的烟道内布置过热器3、再热器6、省煤器7和空气预热器8等受热面。烟气在流过这些受热面时以对流换热为主的方式将热量传递给工质，这些受热面称为对流受热面。过热器和再热器主要布置于烟气温度较高的区域，称为高温受热面。而省煤器和空气预热器布置在烟气温度较低的尾部烟道中，故称为低温受热面和尾部受热面。烟气流经一系列对流受热面时，不断放出热量而逐渐冷却下来，离开空气预热器的烟气（即锅炉排烟）温度已相当低，通常在110～160℃之间。

由于煤中含有灰分，煤粉燃烧所生成的较大灰粒沉降至炉膛底部的冷灰斗中，逐渐冷却和凝固，并落入排渣装置13，形成固态排渣。大量较细的灰粒随烟气流动一起离开锅炉。为了防止环境污染，锅炉的排烟首先流经除尘器10，使绝大部分飞灰被捕捉下来。最后，只有少量细微灰粒随烟气由引风机9送往脱硫塔，最后由烟囱排入大气。部分锅炉在省煤器前的烟道中布置有SCR烟气脱硫装置，降低NOx排放。

送入锅炉的水称为给水。由送入的给水到送出的过热蒸汽，中间要经过一系列加热过程。首先把给水加热到饱和温度，其次是饱和水的蒸发（相变），最后是饱和蒸汽的过热。给水经省煤器加热后进入汽包锅炉（以汽包锅炉为例）的汽包5，经下降管4引入水冷壁下联箱，再分配给各水冷壁管。水在水冷壁中继续吸收炉内高温烟气的辐射热达到饱和状态，并使部分水蒸发变成饱和蒸汽。水冷壁又称为锅炉的蒸发受热面。汽水混合物向上流动并进入汽包。在汽包中通过汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽进入过热器吸热变成过热蒸汽。由过热器出来的过热蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机做功。为了提高锅炉—汽轮机的循环效率，对高压机组大都采用蒸汽再热，即在汽轮机高压缸做完部分功的过热蒸汽被送回锅炉进行再加热。这种对过热蒸汽进行再加热的锅炉设备叫作再热器，或称二次过热器。

当送入锅炉的给水含有杂质时，其杂质浓度随着锅水的汽化而升高，严重时甚至在受热面上结垢使传热恶化。因此给水要进行预处理。由汽包送出的蒸汽可能因带有含杂质的锅水而被污染。高压蒸汽还能直接溶解一些杂质。当蒸汽进入汽轮机后，随着膨胀做功过程的进行，蒸汽压力下降，所含杂质会部分沉积在汽轮机的通流部分，影响汽轮机的出力、效率和工作安全。因此，我们不仅要求锅炉能供给一定压力和温度的蒸汽，还要求它具有一定的洁净度。