直流锅炉的水冷壁

直流锅炉的给水品质指标主要包括： 总含盐量(电导率)，硬度、SiO2、Cu、Fe、O2、pH等
二、超临界压力螺旋管水冷壁的结构及特点
(一) 超临界压力锅炉水冷壁的整体结构 (二)螺旋管圈水冷壁主要组件的结构 (三)螺旋管圈的悬吊装置 (四)刚性梁结构
(一) 超临界压力锅炉水冷壁的整体结构
螺旋管圈水冷壁按冷灰斗的管圈型式以及螺旋管圈上部向 垂直管屏的过渡方式分为两大类型：
增加， L zf 减小 ， D 减小 ， X 减小 ， X 减小的
影响比 w 增加的影响大。
4) 影响因素
（1）工质进口欠焓。当 i =0
时，不会出现多值性。因为 当没有热 水段时，蒸发段长 度不会发生变化，蒸发量不
会愈明显。水动力多值性 不会发生在只有蒸发段的管 屏上。
不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动 的现象，叫脉动现象。
2).脉动种类
管间脉动 管屏脉动
整体脉动
3) 产生脉动的原因 1）压力峰的形成 2）压力的下降 3）压力峰重新形成
4 )脉动的消除
增大 w
提高进口压力 增大热水段阻力－采用节流圈 降低蒸发点的热负荷和热偏差 防止脉动性燃烧 给水泵特性
3. 超临界压力下水冷壁管内传热
• 类膜态沸腾：由于管子内壁面附近的流体粘度、比热、 导温系数、密度等物性参数发生显著变化引起的。（流 体边界层的层流化；紊流边界层流化）
• 传热恶化发生在管子入口处和大比热区 对于直流锅炉，不可能避免传热恶化，只有采取推迟和抑
制。主要方法：
1）使用好材料 2）采用内螺纹管，螺旋式导流器（扰流子）
2．1900t／h超临界压力锅炉刚性梁的典型结构 (1) 刚性梁和水冷壁的连接结构
(2) 平衡杆系统
(1) 刚性梁和水冷壁的连接结构
(2) 平衡杆系统
由刚性梁自重产生的偏心弯矩使 膜式壁的连接处受到了一个较大 的附加弯矩，为了平衡这一局部 弯矩，每两层刚性梁之间(除尾部 截面较小的刚性梁外)设置了若干 平衡杆。
5) 解决水动力稳定性的方法
（1）减小 i 。
（2）增加热水段阻力—采用节流圈。
（3）提高启动压力 p。
（4）减小热偏差。
（5）提高质量流速 w。
（6）控制下辐射区水冷壁出口温度。
流圈阻力特性；3－加节流圈后 的水动力特性
2 蒸发受热面的脉动现象
1).定义：在管屏两端压差相同，当给水量和流出量基本
一是垂直管圈冷灰斗加分叉管过渡的型式 二是螺旋冷灰斗加中间混合集箱过渡的型式
后一种组合型式，因为螺旋冷灰斗的吸热偏差小，采用这种 组合型式后，在水冷壁进口不装置节流圈的情况下也能保证 很小的工质出口温差，中间混合集箱过渡又能在低负荷时获 得均匀汽水两相分配。而且结构上，下部螺旋管圈和上部垂 直管屏的转换根数之比没有限制。
(3) 过热区段的沉积范围取决于给水中的含盐量和各种盐 类在过热蒸汽中的溶解度。超临界压力时，蒸汽的产生过 程是没有蒸发过程的、是单相水直接变成蒸汽。
3)．直流锅炉的给水标准 锅炉受热面内沉积和由蒸汽带人汽机而沉积在汽机喷 嘴、叶片上的盐分，除了与受热面内工质的参数和物理状 态有关外，还与给水中所含盐量的多少和盐的组成有很大 关系。因此在给定参数下，只有控制直流锅炉给水品质， 才能保证锅炉与汽机的要求。
1)．盐类的溶解和沉积
现代大容量高参数直流锅炉一般均不考虑排污，所以给水 所带入盐分或是沉积在受热面上，或是被蒸汽带入汽机，其 盐分平衡式为:
式中
Sgs =Sq +Scd Sgs——给水含盐量，mg／kg Sq——蒸汽中含盐量，mg／kg Scd——沉积在受热面上的盐量，mg／kg
2)．盐类的沉积区域
平衡杆的另外一个作用是作为刚 性梁的横向支撑，减小了刚性梁 的无支承长度，从而增强了它的 整体稳定性。
(一) 超临界压力水蒸气的比容、比热和焓 1．比容
2．比热
3.焓
4．超临界压力水蒸气的其它特性
(二) 亚临界、超临界压力下的水动力特性 1．亚临界和超临界压力下的流动稳定性 2．直流锅炉蒸发受热面的流体脉动 3．直流锅炉蒸发受热面的热偏差
蒸发受热面安全工作问题
• 安全工作条件 (1) 管壁温度 t b 小于 材料允许温度.
1)提高 w.
2)加节流圈. 3)工质入口欠焓i16.57kJkg 4)减小管屏焓增.
tb 50C
三. 早期直流锅炉蒸发受热面的形式 1 本生型 : 蒸发受热面型式为多次垂直上升管屏 2 苏尔寿型: 蒸发受热面型式为多行程迂回管屏 3 拉姆辛型: 蒸发受热面型式为水平围绕管屏
炉膛水冷壁：
• 下部螺旋盘绕上升
1-水冷壁进口环形集箱 2-螺旋冷灰斗
3-螺旋管圈 4-中间混合集箱 5-垂直管屏
6-折焰角
7-折焰角进口集箱
8-折焰角外部连接管 9-后水冷壁悬吊管进口集箱
10-后水冷壁悬吊管
11-水冷壁出口集箱 12-水冷壁出口连接管道 13-启动分离器 14-分离器出口连接管道
(二)螺旋管圈水冷壁主要组件的结构 1．冷灰斗结构 2．燃烧器区水冷套结构 3．下部螺旋管圈向上部垂直管屏的过渡区 4．炉膛上部垂直管屏
（2）压力 p 。发生水动力
多值性的最根本的原因是
汽水密度不同当 p 增加
时，（ ）下降，
因此水动力特性趋向稳定。
p w
（3）热负荷Q 。Q增加，使 L rs 长度减小，如果没有热水
段，一定不出现多值性，故热水段长度减小，水动力特 性趋向稳定。
（4）热水段阻力。增加热水段阻力，可以使水动力特性
此在螺旋管的纵向剖面上的强
度大大地弱于螺旋管的横向剖
面，这样就必须要有附加于炉
壁的悬吊装置来分担炉膛重量。
2．本水冷壁螺旋管圈的悬吊结构
(四) 刚性梁结构
刚性梁的作用是增加锅炉膜式壁的刚性，保护膜 式壁管子。锅炉的膜式壁运行时本身受内压作用，同 时又受到炉内烟气压力的作用，还要考虑到壁面承受 风载和发生地震时的锅炉悬吊受热面的质量力的作用， 另外还要考虑各类事故工况，如炉膛熄火，但引风机 还在抽吸时所谓负爆现象。
Pg1为一根管子所受的炉膛重量负载，p为管内 工质压力，由管内压力p产生的沿管子切向的 应力为轴向应力的2倍，要达到管子的切向和 轴向等强度，管子轴向还有一半的承重裕度。
Pg为炉膛的重量负载，P为管 内压力，P可以分解为垂直于 管子轴线的力Pg‵=Pgcosθ和 沿着管子轴向的力
Pg′′=Pgsinθ Pg′′作用在 管子整个长度的纵剖面上。因
(1) 在单相的加热水区，由于水的密度大，所以溶解度也较 大，所以一般说加热区段不沉积盐分
(2) 蒸发区段。由于水溶解盐类的能力大于饱和蒸汽的溶盐 能力。随着蒸发过程的进行，锅水的盐分含量不断增加，当 水中的含盐量超过其溶解度，超出的那一部分就会以固相析 出在受热面上。当蒸发结束时，盐分在水中已达到高度浓缩， 成为盐分的积聚
1．冷灰斗结构
2．燃烧器区水冷套结构
3．下部螺旋管圈向上部垂直管屏的过渡区
4．炉膛上部垂直管屏
(三) 螺旋管圈的悬吊装置 1．螺旋管圈与垂直管屏承重特性的区别 2．本水冷壁螺旋管圈的悬吊结构
1．螺旋管圈与垂直管屏承重特性的区别
由于螺旋管圈的承重能力不及垂直管屏，因此 需要在炉室外壁附设悬吊系统来分担炉膛的重 量，这也是螺旋管圈水冷壁的一大缺点。
A
i 8q
1
1
i 2r
1
双相流摩擦阻力校正系数 q 受热面平均热负荷
B
L 2d
1
i r
1
i 进口处工质欠焓
C
L2q d 2 r
1
水动力特性曲线
在此图中，1，3 线为单值特性曲线 p
2 线为多值特性曲线。
但在实际中会出现那种图形，
取决于特性方程式中，A,B,C这三个 参数的取值。
从水冷壁进口到折焰 角下一定距离（标高 52608.9 mm）处。
• 上部垂直上升
• 均为膜式结构
• 两者间由过渡水冷壁 转换连接。
第二节 超临界参数的基本特性
(一) 超临界压力水蒸气的比容、比热和焓 (二) 亚临界、超临界压力下的水动力特性 (三) 超临界压力下的传热特性 (四) 超临界压力下的汽水工况
(2) 相邻管壁温度差 t b < 50 C
• 影响安全工作的因素 • 保证蒸发受热面安全工作原则
(1)减小管壁温度 t b
(2)减小相邻管壁温度差 t b
1 水动力特性不稳定性
（一）水平管圈水动力特性
水动力特性是指在一定热负荷情况下，管屏压 差与流量的关系。
1) 特性方程式
p A ( w ) 3 B ( w ) 2 C ( w ), Pa 其中 w 工质在受热管中的质量流速
稳定。蒸发段阻力变小对 p 影响小 ，趋于稳定。
（5）质量流速。质量流速越低，工质流量分配 越不均匀，越容易发生水动力多值性。
（6）重位压头。影响水平管水动力特性的因素 同样也影响着垂直管屏，垂直管屏水动力稳定 性要求更高。
（7）工质大比热特性。当工质处于大比热区范 围内，且吸热量同时增大时，比容发生剧烈变 化，引起工质的膨涨急剧增大，容易发生水动 力不稳定现象。
直流锅炉的水冷壁
一 直流锅炉结构特点
二 1）蒸发受热面布置自由
三 2）没有汽包，主要是外置式过渡区和汽水分离器 四 3）有启动旁路系统
二 对蒸发受热面的基本要求
三 1 原则 四 1) 管子不被烧坏
五 2) 能解决膨胀问题 六 3) 蒸发受热面能够制造出来 七 4) 制造,安装方便
2. 安全工作影响因素和解决办法
1．1900t/l超临界压力锅炉刚性梁特点
WlPB和WIPBL分别为用IPB和IPBL工字钢加工成的 复板上有六角孔的工字钢，这样做的目的是减轻刚性梁 的重量，这是本刚性梁的特点