超临界锅炉介绍
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超临界压力下的比热
540 580
温度℃
超临界压力下工质的温导系数
λ
650
600
20
0
400
50
350
300
250
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150
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50
280 310 340 370 400 430 460 490 520 550 580 610
t℃
超临界压力下工质的比容
V
20
18
20
16
22.5
30
14
40
50
12
10
8
6
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2
0 280 310 340 370 400 430 460 490 520 550 580 610
t℃
超临界压力下工质的黏度
μ
105
100
95
90 85 80
75 70 65
20 22.5 30 40 50
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
1.2 600MW超临界锅炉特性
• 蒸汽参数为25.4MPa/570℃/570℃的超临界
锅炉水冷壁出口温度在额定负荷时为427℃， 工质在水冷壁中的温升大约为94.1℃。在过 热器中的温升为144℃，在省煤器中的温升 为53℃。可见工质从进入锅炉开始，在包 括水冷壁之前的受热面中温度提高幅度占 工质总温升的50％以上，而水冷壁是吸热 变化最大的区域。
区内发生急剧变化。
• ③压力越高，拟临界温度向高温区推移，影响水冷
壁工作特性的工质热物理特性参数变化(即比热、比 容、温导系数)逐渐减弱。
超临界压力下的工质大比热特性
比热kJ/kg.℃
60
50
22.5MPa
30MPa
40
40MPa
50MPa
30
20
10
0 260
300 340 380 420 460 500
(1) 对应每一个压力状态，存在一个拟临界温度；在拟临 界温度附近，存在一个大比热区；在拟临界温度左边，工 质是水，右边是汽；在大比热区内，水和水蒸汽的热物理 特性变化很大，即比容、黏度、温导系数等热物性参数变
化很大。
(2) 超临界压力下，水冷壁可能产生类膜态沸腾。主要原 因是：吸热增加时，工质温度提高，靠近管壁处的工质比 容增大，温导系数下降，使水冷壁传热出现类似于亚临界
t℃
580 540 500 460 420 380 340 300 260 220 180 140
400
省煤器进口 水冷壁进口 水冷壁出口 过热器出口
800 1200 1600 2000 蒸汽流量t/h
600MW锅炉工质温度
温度℃
540 520 500 480 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200
压力下的膜态沸腾。
1.7 超临界压力下水和水蒸汽的热物性－1
• 工质热物性是决定水冷壁传热的重要因素： • ①对应一定压力，工质存在一个大比热区。对应比
热最大的温度点叫拟临界温度。在大比热区内，工 质温度随吸热量变化不大；在大比热区外，工质温 度随吸热量变化很大。
• ②工质比容和温导系数在拟临界温度附近的大比热
1.9 热物性对水冷壁传热特性的影响3.4
• 大比热区内工质比容的急剧变化必然导致
工质的膨胀量增大，从而引起水动力不稳 定或类膜态沸腾。密度降低时比热同时减 小，导致贴壁处的工质温度上升。这种问 题主要发生在光管水冷壁，内螺纹管一般 不会出现。
2020/8/9
1.1 超临界锅炉运行的主要特点
(1)超临界压力下，水冷壁管内工质温度不像亚临界 那样具有恒定的饱和温度，而是随吸热量增加，温度 升高，水冷壁金属温度变化较大。 (2)控制下辐射区水冷壁出口温度不高于工作压力对 应的拟临界温度，将工质吸热能力最强的大比热区避 开热负荷最高的燃烧器区。 (3)汽温控制应有超前信号，分离器出口温度作为中 间点信号，以中间点温度为参考调节煤水比。 (4)最佳煤水比随燃料燃烧特性和工作压力而变化， 单烧煤粉时煤水比较大，煤油混烧时煤水比较小。
280 310 340 370 400 43t0℃460 490 520 550 580 610
1.8 热物性对水冷壁传热特性的影响－2
• 由于管子贴壁处流体温度较高导热系数却
降低，使导热性差的流体与管壁接触。 对 于蒸汽参数为25MPa的超临界锅炉，水冷壁 中工质压力大约为30MPa。对这一压力下的 工质，温度在400℃左右，正好处于比热最 大的拟临界温度。在320℃～440℃的变化 范围内，温导系数降低了80％左右，发生 传热恶化的机会就会增加。
1.5 超临界锅炉水动力及传热
• 在超临界压力工作的水冷壁，管内工质温
度处于对应压力下的大比热区范围，随着 工质吸热量增加，工质温度变化不大，而 工质比容急剧增大，温导系数急剧减小， 容易引起水动力不稳定或流量分配不均， 同时可能引起工质对管壁的传热变差，导 致类膜态沸腾
1.6 超临界压力下水和水蒸汽的热物性
中工质的温度。
• 水冷壁在超临界压力下工作，管内工质温度随着吸
热量的增加而提高。当中间点温度变化时，实际上 反映的是水冷壁吸热量的变化，这与亚临界压力的 汽包锅炉是不同的。
1.4 热强度越大的管子流量越小
• 超临界锅炉水冷壁为强制流动。强制流动
的水冷壁管中工质流量的自调节特性在正 常情况下与自然循环汽包锅炉相反，即受 热越强的管子中流量越小。这是因为，超 临界锅炉水冷壁中随吸热量增加，工质温 度上升。而温度上升引起工质比容增大， 流速提高，流动阻力相应增加，当工质流 动阻力增加到与管组两端的压差相同时， 受热强的管中工质流量就会自动减少。
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
给水温度 水冷壁进口 水冷壁出口 蒸汽温度
负荷％
1.3 水冷壁工质温度随吸热量变化
• 因为水冷壁中工质温度随吸热量变化，而水冷壁出
口工质温度的变化必然首先直接影响到过热汽温。
• 超临界锅炉中间点温度是指水冷壁出口汽水分离器
超临界机组
(3)-锅炉部分
内容简介 超临界机组（2）－锅炉部分
1. 超临界锅炉的水动力及传热特性 2. 螺旋管圈和垂直管屏水冷壁的特点 3. 超临界锅炉的中间点温度控制 4. 超临界锅炉的受热面布置 5. 超临界锅炉的汽温特性及控制 6.超临界锅炉的启动系统 7.超临界锅炉的燃烧技术
1 超临界锅炉的水动力 及传热特性
540 580
温度℃
超临界压力下工质的温导系数
λ
650
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超临界压力下工质的比容
V
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0 280 310 340 370 400 430 460 490 520 550 580 610
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超临界压力下工质的黏度
μ
105
100
95
90 85 80
75 70 65
20 22.5 30 40 50
60
55
50
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35
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25
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15
10
1.2 600MW超临界锅炉特性
• 蒸汽参数为25.4MPa/570℃/570℃的超临界
锅炉水冷壁出口温度在额定负荷时为427℃， 工质在水冷壁中的温升大约为94.1℃。在过 热器中的温升为144℃，在省煤器中的温升 为53℃。可见工质从进入锅炉开始，在包 括水冷壁之前的受热面中温度提高幅度占 工质总温升的50％以上，而水冷壁是吸热 变化最大的区域。
区内发生急剧变化。
• ③压力越高，拟临界温度向高温区推移，影响水冷
壁工作特性的工质热物理特性参数变化(即比热、比 容、温导系数)逐渐减弱。
超临界压力下的工质大比热特性
比热kJ/kg.℃
60
50
22.5MPa
30MPa
40
40MPa
50MPa
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300 340 380 420 460 500
(1) 对应每一个压力状态，存在一个拟临界温度；在拟临 界温度附近，存在一个大比热区；在拟临界温度左边，工 质是水，右边是汽；在大比热区内，水和水蒸汽的热物理 特性变化很大，即比容、黏度、温导系数等热物性参数变
化很大。
(2) 超临界压力下，水冷壁可能产生类膜态沸腾。主要原 因是：吸热增加时，工质温度提高，靠近管壁处的工质比 容增大，温导系数下降，使水冷壁传热出现类似于亚临界
t℃
580 540 500 460 420 380 340 300 260 220 180 140
400
省煤器进口 水冷壁进口 水冷壁出口 过热器出口
800 1200 1600 2000 蒸汽流量t/h
600MW锅炉工质温度
温度℃
540 520 500 480 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200
压力下的膜态沸腾。
1.7 超临界压力下水和水蒸汽的热物性－1
• 工质热物性是决定水冷壁传热的重要因素： • ①对应一定压力，工质存在一个大比热区。对应比
热最大的温度点叫拟临界温度。在大比热区内，工 质温度随吸热量变化不大；在大比热区外，工质温 度随吸热量变化很大。
• ②工质比容和温导系数在拟临界温度附近的大比热
1.9 热物性对水冷壁传热特性的影响3.4
• 大比热区内工质比容的急剧变化必然导致
工质的膨胀量增大，从而引起水动力不稳 定或类膜态沸腾。密度降低时比热同时减 小，导致贴壁处的工质温度上升。这种问 题主要发生在光管水冷壁，内螺纹管一般 不会出现。
2020/8/9
1.1 超临界锅炉运行的主要特点
(1)超临界压力下，水冷壁管内工质温度不像亚临界 那样具有恒定的饱和温度，而是随吸热量增加，温度 升高，水冷壁金属温度变化较大。 (2)控制下辐射区水冷壁出口温度不高于工作压力对 应的拟临界温度，将工质吸热能力最强的大比热区避 开热负荷最高的燃烧器区。 (3)汽温控制应有超前信号，分离器出口温度作为中 间点信号，以中间点温度为参考调节煤水比。 (4)最佳煤水比随燃料燃烧特性和工作压力而变化， 单烧煤粉时煤水比较大，煤油混烧时煤水比较小。
280 310 340 370 400 43t0℃460 490 520 550 580 610
1.8 热物性对水冷壁传热特性的影响－2
• 由于管子贴壁处流体温度较高导热系数却
降低，使导热性差的流体与管壁接触。 对 于蒸汽参数为25MPa的超临界锅炉，水冷壁 中工质压力大约为30MPa。对这一压力下的 工质，温度在400℃左右，正好处于比热最 大的拟临界温度。在320℃～440℃的变化 范围内，温导系数降低了80％左右，发生 传热恶化的机会就会增加。
1.5 超临界锅炉水动力及传热
• 在超临界压力工作的水冷壁，管内工质温
度处于对应压力下的大比热区范围，随着 工质吸热量增加，工质温度变化不大，而 工质比容急剧增大，温导系数急剧减小， 容易引起水动力不稳定或流量分配不均， 同时可能引起工质对管壁的传热变差，导 致类膜态沸腾
1.6 超临界压力下水和水蒸汽的热物性
中工质的温度。
• 水冷壁在超临界压力下工作，管内工质温度随着吸
热量的增加而提高。当中间点温度变化时，实际上 反映的是水冷壁吸热量的变化，这与亚临界压力的 汽包锅炉是不同的。
1.4 热强度越大的管子流量越小
• 超临界锅炉水冷壁为强制流动。强制流动
的水冷壁管中工质流量的自调节特性在正 常情况下与自然循环汽包锅炉相反，即受 热越强的管子中流量越小。这是因为，超 临界锅炉水冷壁中随吸热量增加，工质温 度上升。而温度上升引起工质比容增大， 流速提高，流动阻力相应增加，当工质流 动阻力增加到与管组两端的压差相同时， 受热强的管中工质流量就会自动减少。
0
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给水温度 水冷壁进口 水冷壁出口 蒸汽温度
负荷％
1.3 水冷壁工质温度随吸热量变化
• 因为水冷壁中工质温度随吸热量变化，而水冷壁出
口工质温度的变化必然首先直接影响到过热汽温。
• 超临界锅炉中间点温度是指水冷壁出口汽水分离器
超临界机组
(3)-锅炉部分
内容简介 超临界机组（2）－锅炉部分
1. 超临界锅炉的水动力及传热特性 2. 螺旋管圈和垂直管屏水冷壁的特点 3. 超临界锅炉的中间点温度控制 4. 超临界锅炉的受热面布置 5. 超临界锅炉的汽温特性及控制 6.超临界锅炉的启动系统 7.超临界锅炉的燃烧技术
1 超临界锅炉的水动力 及传热特性