超临界_W_火焰锅炉水冷壁的优化设计

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1、第43卷第8期中国电力Vol．43，No．8第820期10年8月樊泉桂等：ELECTRI超临界CPOWER“W”火焰锅炉水冷壁的优化设计Aug.2010发电技术超临界“W”火焰锅炉水冷壁的优化设计樊泉桂1，阎书耕2（1.华北电力大学，河北保定071003；2.华能上安电厂，河北井陉050310）摘要：阐述了超临界“W”火焰锅炉水冷壁的优化设计。针对超临界锅炉垂直管屏水冷壁运行中出现的热偏差较大和必须降低流动阻力的要求，以及“W”火焰锅炉由于炉型结构和水冷壁系统复杂，不便于采用螺旋管圈和炉内热负荷分布复杂的

2、问题，根据实际运行数据、试验数据以及计算数据，论证了提高超临界“W”火焰锅炉性能的主要技术措施。包括：改进现有“W”火焰炉型结构，提高“W”火焰炉型对超临界压力下工质热物性的适应性能，避免现有2种炉型运行缺陷的叠加，掌握热负荷分布变化和水冷壁流量分配的一致性关系，控制水冷壁出口的温度和温度偏差，改进正流量补偿特性对水冷壁工质温度偏差的抑制作用的有限性，采用优化内螺纹管垂直管屏水冷壁和低质量流速等。关键词：超临界锅炉；“W”火焰；水冷壁；优化设计；温度偏差；流量补偿中图分类号：TK229.2；TK223.3

3、+1文献标志码：A文章编号：1004-9649（2010）08-0013-05十分敏感［3］。（3）因燃烧器喷口向下且处于同一水平0引言线，低负荷时火焰短路引起火焰中心位置变化大和停用部分燃烧器引起火焰偏置，致使水冷壁热负荷超临界技术与“W”火焰锅炉技术集成的燃烧无变化大且分布复杂。烟煤的600MW超临界“W”火焰锅炉已在湖南金竹1.2超临界锅炉的主要问题山电厂投入运行，国内有关锅炉制造厂商也获得了国内采用垂直管屏内螺纹管水冷壁的超临界锅此类技术的设备订购单。因为“W”火焰锅炉运行中炉运行中显现的主要问题

4、是：（1）垂直管屏的正流量显现的特性和问题与超临界锅炉运行中显现出的一补偿特性有限并在高负荷时消失。当制粉系统组合些与设计性能不符的特性和问题会集中叠加到技术方式或燃烧调节改变，致使火焰偏移时，热负荷最高集成的超临界“W”火焰锅炉上，与此同时甚至会派水冷壁管屏流量并非最高，导致水冷壁壁温偏差增生出一些新的理论与技术问题，例如“W”火焰炉型大。据计算，玉环电厂1000MW超超临界锅炉下水对超临界压力汽水工质热物理特性的适应性以及汽冷壁出口工质温度最大相差50~170℃［4］，且高负荷温调节特性等问题。因此设

5、计技术集成的超临界时对应较低值，低负荷时对应较高值。（2）由于节流“W”火焰锅炉，必须充分考虑这3类问题，并提出相孔板设计对实际运行时的热负荷变化考虑不全面，应的优化设计措施。作者根据数年研究“W”火焰技致使水冷壁流量分配偏差增大，水冷壁壁温偏差随术和超临界锅炉技术的结果［1］以及其他最新文献的之增大。据运行试验，营口电厂2台600MW超超临数据和实例，提出几点看法，供设计和运行参考。界锅炉下水冷壁出口壁温最大相差103~132℃，而设计值最大相差44℃［5］。12类锅炉的运行问题2超临界汽水热物性的问题

6、1.1“W”火焰锅炉的主要问题国内“W”火焰锅炉运行显现的主要问题：（1）因2.1下水冷壁出口工质的温度与汽水热物性的关系炉膛缩腰部位以上的直段炉膛高度偏低和主燃烧超临界压力下的水和水蒸气热物性参数中大比室中布置大量卫燃带等因素，导致蒸发吸热不足，热特性变化最大。在对应压力下的拟临界温度附近，锅炉压力变动速度慢，汽温波动幅度大，屏式过热工质大比热特性剧烈变化，对于水冷壁内壁面的传器超温［2］。（2）燃烧稳定性与燃烧效率以及汽温等对热强度及变化趋势影响极大。在水冷壁管型和热负煤质变化与制粉系统运行状况以及燃

7、烧调节的变化荷以及质量流速一定的条件下，当工质温度低于拟收稿日期：2010-01-15；修回日期：2010-03-09作者简介：樊泉桂（1950—），男，山西方山人，教授，从事超临界机组锅炉技术及理论研究。E-mail：fqg2127@sina.com13发电技术中国电力第43卷临界温度时，随温度提高，比热值急剧增大，单位质冷壁弯头增加和两侧墙的翼墙水冷壁在缩腰部位的量工质吸收水冷壁壁面热量的能力增强，水冷壁管内并管结构影响，使得全部水冷壁的局部阻力增大，重壁面的传热强度大幅度增大，传热能力呈现强化趋位压

8、头作用相对降低，会减弱正流量补偿特性。势，但管内工质温度变化不大；当工质温度高于拟临综合分析认为：对于超临界“W”火焰锅炉，应在界温度时，随着温度提高，比热值急剧减小，工质吸收炉型结构方面作适当改进。建议将缩腰上部至屏式过水冷壁壁面热量的能力减弱，传热强度大幅度减小，热器底端的直段炉膛高度适量提高1~2m（也可结合而管内工质温度随比热减小而提高。因此，水冷壁管采用低温烟道蒸发器），这样有益于提高锅炉整体性内壁面的传热系数在拟临