亚临界与超临界机组水冷壁特点

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1、亚临界与超临界机组水冷壁特点摘要：超临界锅炉的技术关键是水冷壁，超临界锅炉水冷壁管圈主要有螺旋管圈和垂直管圈两种型式。然后论述了亚临界参数自然循环及控制循环锅炉的水动力特性与炉型结构、燃烧方式、锅炉容量及参数、运行方式等因素的关系。关键词：电站锅炉亚临界参数超临界参数螺旋管圈水冷壁锤子管圈水冷壁水动力特性前言在刚结束的亚临界与超临界课程中学习到了很多关于亚临界与超临界参数锅炉的特点，我国是以原煤为主的耗能大国，根据我国能源资源特点，在相当长的时间内煤仍作为发电工业主要能源。我国火电机组的平均供电标准耗煤比国外先进水平高70—80g／(kW·h)，高出25％以上，资源浪

2、费太大。从亚临界参数提高到超临界，机组相对热效率将提高1．8％，随着蒸汽参数的提高效率将进一步增加，目前已运行的国外先进超临界燃煤机组的净效率可达47％。超临界机组是提高发电机组热效率，降低煤耗，节省发电用煤最有效、最经济的途径。因此我国在电力建设中加速采用供电煤耗较低的国际上先进的高效超临界机组。对节约能源、减少污染都具有非常重要的意义。超临界机组与亚临界机组最大的区别，也是超临界参数锅炉的技术关键就是水冷壁。超临界锅炉水冷壁的循环倍率通常只有1或小于1(当过热器减温水量较大时)，变压运行的超临界机组低负荷时流量较小，这决定了水冷壁需要较小的管径和特殊的管圈型式，以

3、确保管内有足够高的质量流速，保证冷却管壁，使其不超温。经过长期的发展，超临界锅炉水冷壁管圈主要有螺旋管圈水冷壁和垂直管圈水冷壁两种型式。1螺旋管圈水冷壁为了适应电网中调峰和滑压运行的要求，先后开发的螺旋管圈水冷壁结构的超临界锅炉。管子自炉膛低部以一定的倾角沿着炉膛四周盘旋上升到炉膛出口处(一般1．5—2．0圈)，上部改为垂直上升管子，以利于管子穿墙及悬吊结构的布置。只要改变螺旋管圈的倾角，就可以非常容易的减少炉膛四周的管子数量而不增加管子间的间隙，保证必要的管内质量流速，同时可选用较粗的管子，增加水冷壁的刚性。螺旋管圈水冷壁的主要优点为：(1)可以容易地满足变压运行的

4、要求。由于管子根数少，采用了较高的质量流速，在所有的负荷范围内均能保证管壁温度不超过允许温度，并且在压力较低时水动力也十分稳定；(2)由于水冷壁管圈绕炉膛周界盘旋上升，各根管子受热较均匀，使得水冷壁出口温度偏差小；(3)可以采用较大管径和壁厚的水冷壁管，增加水冷壁的刚性，减少了由管子制造公差所引起的水动力偏差。螺旋管圈水冷壁的主要缺点为：（1）由于管内质量流速高，螺旋管圈展开长度几乎为垂直管圈长度的二倍，水冷壁阻力较大；（2）螺旋管圈水冷壁的制造工艺比较复杂，制造工作量大，每绕一圈，有四个弯头，组装率低，管圈的支承结构和刚性梁结构复杂，制造和安装周期长，维护和维修也要

5、复杂一些。2垂直管圈水冷壁垂直管圈水冷壁又分为一次上升式和多次上升一下降两种，沿炉膛四面周界垂直的管子组成若干管屏。一次上升垂直管圈的所有管屏都是并联的，从省煤器来的工质引入炉底进口集箱，在管屏中一次向上流动至炉顶出口集箱。而多次上升一下降管圈，工质从炉底进入几片管屏，向上流动到炉顶后，经过下降管引到炉底，再在另外几片管屏中向上流动，视不同情况可有几次上升下降。多次垂直上升一下降管圈工质具有较高的质量流速，但由于相邻管屏间工质温度不一样引起相邻管屏外侧两根相邻管子之间壁温差大，只适用于定压运行的锅炉。对于变压运行的超临界锅炉采用一次上升的垂直管圈水冷壁(如华能玉环电厂

6、1000NW机组)，为了得到较高的质量流速，一般要求锅炉容量较大并采用较细的管径。同时为了抑制亚临界压力下炉膛水冷壁传热恶化、强化管内侧换热和确保水冷壁管工作的安全性，在热负荷较高的部位采用内螺纹管。为了减小水冷壁出口的温度偏差，保证水冷壁系统水动力工作的可靠性，整个水冷壁系统根据炉膛内沿宽度热负荷分布状态和结构特点，在回路的进水导管上和每根水冷壁管的人口同时装设节流圈即采用二级节流方式来控制各管子的流量。一一次上升垂直管圈水冷壁的主要优点为：(1)与螺旋管圈相比，垂直管圈的质量流速较低，管子总长也较短，水冷壁阻力较小，降低了给水泵的耗电量；(2)水冷壁本身结构、支撑

7、和刚性梁结构简单，安装、维护和检修比较容易。一一次上升垂直管圈水冷壁的主要缺点为：(1)受到机组容量的限制。垂直管圈目前的最小管径为28rnm，由于管径的限制，对容量较小的锅炉，无法保证必要的质量流速。一般认为，对一次上升垂直管圈水冷壁来说，锅炉的最小容量为500—600MW：(2)水冷壁管径较小并采用内螺纹管，管子的制造精度和价格较高；(3)需要在水冷壁人口装设节流圈，增加了水冷壁下集箱结构的复杂性；(4)水冷壁出口的温度偏差比螺旋管圈大；(5)启动和低负荷时为了保持必要的质量流速，需装设再循环泵。 4、结论   我国电力改革正在大力发展，采用超临