第七十七节 水管锅炉与过热器（1 / 2）

面对这个问题，李志坚再一次的打开金手指，立刻就明白了原因。

这个原因其实不难，就从高压锅开始讲起吧。高压锅是法国人德尼帕潘在6年发表文章介绍蒸煮器时开始进入现代社会的。他当时介绍这个东西，是为了让水煮骨头软化。或者说，当时他从法国来到英国，身为科技**丝，自然是没多少钱的。加上英国的食物又是欧洲出名的难吃，所以他就鼓捣出了这个玩意儿，用来自己做好吃的解馋。

这个中国人民喜闻乐见的好朋友，它的原理在现代的中国真是妇孺皆知。那就是低压地区水不到00度就沸腾，唯有高压锅可以让锅内的水沸点超过00度，这样子就煮的快了。

这个简单的自然原理不仅关系着人类的吃喝问题，更关系到人类社会的能源利用问题。

根据我国标准的数据，现代压力锅的压力等级在0000千帕，0千帕和90千帕三个标准。这个数值换算成大气压，就是7个，个和9个大气压。可是你们想过，这些压力下，水的沸点具体是多少度呢？50度？200度？

这就需要查阅一个数据，名字叫做水的“相位图”。因为水存在着“气体液体”共存的温度，是一种相位变化复杂的物质，所以要特别制作一个相位图来描述它的沸点不定的行为。

所以有两种图：第一种是三相图，描述了从冰，水到水蒸汽的三种相位变化。这张图的横坐标是温度，竖坐标是压力。查阅这张图，可以到在00摄氏度，个大气压，到74度，22个大气压之间，是水和水蒸汽共存的区间。换言之，在这个压力和温度之下，锅炉里的水不会全部转化为水蒸汽。

这就解释了老黄头的简易高压锅的水蒸汽温度不足的原因。因为压力只有0个大气压，在这个压力下，水在90度左右开始沸腾，多余的热量只会产生更多的水蒸汽，而不会让汽水混合物的温度升高。

如果要产生更高温度的蒸汽，就要想办法超越这个临界点：74度，22个大气压。这个临界点，常常用来区分火力发电厂锅炉的性能。现代火电厂的主要动力工质就是水蒸汽，主要能源转化的场所，就是锅炉的燃烧室和汽轮机的叶片。如果锅炉产生的主蒸汽的压力高于这个临界点的压力，这个机组就叫做超临界机组。

在欧美发达国家的主蒸汽参数已经高达0个大气压，蒸汽温度50度。我国的超临界机组的国产化，直到2004年才由华能沁北电厂（河南省济源市）实现。它的单机容量是600兆瓦。值得指出的是，虽然都是中国制造，可是设计和技术，都是使用的日本技术。以日本人的秉性，卖给你20年前的技术，都已经算“给你面子”了。相比之下，国外的亚超临界机组在八十年代以前的装机容量也超过了00兆瓦。因此在很多方面还是有差距的。

那亚超临界机组，是不是就只能产生临界点温度以下的蒸汽了呢？不是的，比如德国贝司巴赫电厂70兆瓦机组的主蒸汽参数，是90个大气压，50度。这个参数是不是……有点奇怪，并不在这个临界点以内。

没错，这样的蒸汽，叫做“过热蒸汽”。它是在一级加热过程，由锅炉产生的汽水混合物的一级蒸汽，再进入过热管加热来实现超过沸腾温度的。所以在结构图上，可以到攻击水的管道，在火焰上加热以后，要再次通过一个弯曲的管道回到烟道上方，再次加热。

为什么要这么麻烦呢？就是因为之前的计算说明，热机的效率主要是高低温度的比决定的。如果不使用这个过热器的话，这个0个大气压的水蒸汽如果直接以90度的温度去工作，那个效率就低的有点可怕了。它的理论热效率就只有9%。

这也是为什么现代蒸汽热电厂的热效率可以接近甚至超过50%，而蒸汽机车的车头的热效率却不超过0%的理论上的原因：主蒸汽参数太低。

但是，面对这个过热器的制造，可就让人犯了难。老黄头的这个锅炉的“压力锅”，是使用铸铁铸造的，因此才能承压。

如果要制造过热器的话，那必然要使用弯曲的管道来容纳大量的水蒸汽（设计为每秒约9升）通过，这些管道也必须是能够承受压力和密封的。

如果靠铸造，没法铸造出中空又弯曲的细管。如果靠钢条锻打，那这个接缝的密封程度，又成了一个大问题。这还仅仅是一个过热器，就要不下十根弯管。如果要大批量制造，或者制造更大的容量，这个制造就成了一个大问题。

这也是锅炉的两大造型：水管和火管锅炉的区别了。

火管锅炉的主体，就是一个密封的大水箱，里面通过很多根管子，让燃烧的烟气通过。早期的蒸汽机车，就是使用这样的锅炉。因为这样的锅炉的管子是用来通过“火”的，所以叫做火管锅炉。

相应的，水管锅炉的主体就是一个大的燃烧室，水是通过水管进来加热形成蒸汽再流出锅炉的。