蒸发设备及水冷壁知识讲义(PDF 108页)

(3)低负荷运行时 螺旋管圈进口工质温度降低 工质欠焓增大 当部分水冷壁结渣 积灰或火焰 偏移时 将使各水冷壁管的沸腾点不同步地推迟 此时尽管水冷壁的总流量不变 但是各管内工质 流量分配不均或流量时大时小 从而出现流动不 稳定现象 因此应特别注意低负荷下的水动力不 稳定性 负荷越低 压力越低 越容易出现水动 力不稳定性
水冷壁管进行水动力不稳定性和水冷壁管内沸 腾传热计算 确定不发生脉动的界限质量流速和管 子最大壁温及管子上下壁温差 还应进行水冷壁管 管壁温度工况的校核 判断管子的温度和应力是否 在许用范围内
对螺旋管水冷壁 螺旋管倾角的选择应充分考 虑汽水分层 传热恶化的影响
水冷壁的水量和热量分配应均匀 以保证沿炉 膛宽度方向和四周方向吸热均匀 水冷壁应有足 够的动力水头 以防止水循环中出现停滞 倒流 不稳定的水动力等等 水冷壁的设计应保证螺旋 管出口相邻两根管子之间的温度偏差不高于80oC
超临界锅炉受热面布置及特性 直流锅炉的蒸发受热面的结构型式
现代直流锅炉蒸发受热面的主要型式
(1)一次垂直上升管屏 (2)炉膛下部多次上升 炉膛上部一次上升管屏 (3)螺旋围绕上升管屏
1 一次垂直上升管屏
美国拔柏葛公司在本生锅炉的基础上进行改 进的一种炉型 它的商业名称为“通用压力 锅炉(Universal Pressure Boiler)”或“UP 锅炉” 是指锅炉的压力既适用于亚临界 又适合于超临界
由于有中间联箱 不适合作滑压运行 特别适合大于 600MW带基本负荷大容量锅炉
中间联箱!压力降低时 将引起汽水分配不均
管系简单 流程总长度短 汽水系统水阻力小
可采用全悬吊结构 安装支吊非常方便 是一种理想的 管屏
炉膛下部多次上升 上部一次上升管屏(FW型)
这种锅炉是美国福斯特·惠勒(FW)公司购买本生专 利加以发展的一种型式
最低直流负荷应不大于30% B-MCR
螺旋管圈水冷壁的水动力特性
1 螺旋管圈水冷壁的优势 从理论上分析 螺旋管圈水冷壁具有下述优势 (1)工作在下辐射区的水冷壁同步经过受热最强的 区域和受热最弱的区域 (2)工质在下辐射区一次性沿着螺旋管圈上升 没 有中间联箱 在工质比容变化最大的阶段避免了再 分配 (3)不受炉膛周界的限制 可灵活选择并列工作的 水冷壁管子根数和管径 保证较大的质量流速
螺旋管圈水冷壁的这些优点 使得水冷壁能够工作 在热偏差最小和流量偏差最小的良好状态 因此 其水动力稳定性较高 不会产生停滞和倒流 可以 不装节流圈 最适合变压运行
2 螺旋管圈水冷壁结构及主要参数
石洞口第二发电厂的600MW超临界参数锅炉即采用 螺旋管圈水冷壁 管子规格为 38×5.6mm 材料 为13CrMo44 由316根管盘旋至炉膛折焰角下部 盘旋圈数为1.74圈 螺旋管倾角为13.95 l00%MCR工况时的质量流速为2800kg/(m2·s) 螺旋 管出口处的工质温度控制在413 水冷壁出口处 的工质温度控制在433 直流运行工况的最小质 量流速为980kg/(m2·s)
显而易见 螺旋管圈水冷壁尽管在结构上与垂直 管屏水冷壁不同 在运行方式上也存在差别 但 它们在超临界压力下的工作参数(压力和温度)几 乎一致 下辐射区水冷壁出口的工质温度的控制 主要取决于超临界压力下工质的热物理特性 即 在相同的工作压力下 无论是垂直管屏水冷壁 还是螺旋管圈水冷壁 下辐射区水冷壁出口的工 质温度都应控制在不高于相应压力的拟临界温度 下 即将工质吸热能力最强的大比热区避开热负 荷最高的燃烧器区域 推移到热负荷较低的区域
(a)一次上升型 适用于大容量亚临界 压力及超临界压力锅 炉
(b)上升-上升型 适用于较小容量的超 临界锅炉
(c)双回路上升型 适合于较小容量亚临 界压力锅炉
一次上升型垂直管屏有以下特点
由于一次上升 各管之间壁温差较小 适宜于采用膜式 水冷壁
为了减少热偏差 在结构计算中考虑有一次或多次中间 混合 每个管带入口有调节阀 w一般为20003400kg/(m2·s)
(4)变压运行的超临界直流锅炉启动时处于无压 或低压状态 随着燃烧率的增加 工质温度和 压力不断提高 水冷壁管中的汽水膨胀使得水 冷壁出口的流量远大于给水量 这将影响到分 离器的水位变化特性和系统的水动力稳定性 75%MCR负荷以上时 水冷壁进入临界压力和超 临界压力区工作 影响水动力稳定性和传热特 性的主要因素是工质的大比热特性
265MW机组的苏尔寿螺旋式水 冷壁直流锅炉
哈锅水冷壁
水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁 保证燃烧室的 严密性 Hale Waihona Puke Baidu片宽度能适应变压运行的工况 并确 保在任何工况下鳍端温度低于材料的最高允许温 度
在任何工况下 尤其是低负荷及启动工况 应 保证在水冷壁内有足够质量流速 以保持水冷壁 水动力稳定和传热不发生恶化 特别是防止发生 在亚临界压力下的偏离核态沸腾和超临界压力下 的类膜态沸腾现象 在设计中应采用防止膜态沸 腾的措施 水冷壁的设计要考虑起动时汽水膨胀 现象
是西德 瑞士和日本等国为适应变负荷运行 的需要而发展起来的
水冷壁四面倾斜上升 由于水平管屏吸热比 较均匀 因此可以在生成蒸汽途中没有混合联箱 在滑参数运行时 也就没有汽水混合物分配不均 的问题了 因而特别适合于滑压运行
由于水平管圈承受荷重的能力差 因此有的 锅炉在上部使用垂直上升管屏 也就可以采用全 悬吊结构
在热负荷较高的下部采用2~3次垂直上升管屏 使 每个流程的焓增量减少
各流程出口经过充分的混合 可以做到 任何两 管间温差小于22
上部由于热负荷低 工质比容大 可采用一次上 升管屏
由于采用中间混合 所以不适宜滑压运行
1950t/h FW 型超临界压 力直流锅炉 炉膛受热面 布置
3 螺旋式水冷壁管屏
3 变压运行时螺旋管圈水冷壁的工作特点
(l)超临界参数锅炉变压运行时 工作压力随负荷 变化 在75%MCR负荷以下时 水冷壁在亚临界压力 区工作 管内工质是汽水混合物 比容变化较大 此时如果管外热流密度过高 不仅容易引起膜态沸 腾 还会引起较大的工质热膨胀
(2)超临界压力锅炉在低负荷变压运行时 下辐射 区出口的压力比较低 50%MCR负荷时的中间点压力 为13MPa 这时饱和汽的比容是水的比容的8.1倍以 上 汽水的比容差显著增大