第4章蒸发设备课件

第四章第四章 蒸发受热面蒸发受热面本章主要介绍内容？本章主要介绍内容？1.1.超临界锅炉蒸发受热面组成及特点超临界锅炉蒸发受热面组成及特点 。2.2.水冷壁蒸发过程。水冷壁蒸发过程。3.3.水冷壁壁温特点。水冷壁壁温特点。4.4.超临界锅炉传热恶化。超临界锅炉传热恶化。5.5.超临界锅炉水动力不稳定性。超临界锅炉水动力不稳定性。6.6.超临界锅炉脉动。超临界锅炉脉动。7.7.超临界锅炉热偏差。超临界锅炉热偏差。8.8.节流工作原理。节流工作原理。7/12/20241双辽电厂培训4.1 4.1 概述概述一、蒸发受热面一、蒸发受热面:1.1.汽包炉蒸发受热面组成汽包炉蒸发受热面组成:汽包、下降管、水冷壁、联箱、连接管。汽包、下降管、水冷壁、联箱、连接管。2.2.超临界锅炉蒸发受热面组成超临界锅炉蒸发受热面组成:二、哈锅二、哈锅1000MW1000MW超超临界锅炉蒸发受热面：超超临界锅炉蒸发受热面：水冷壁、顶棚管、包墙管。水冷壁、顶棚管、包墙管。(垂直管垂直管)流程：见下图流程：见下图7/12/20242双辽电厂培训1000MW超超超超临界界锅炉水冷壁系炉水冷壁系统流程流程图7/12/20243双辽电厂培训7/12/20244双辽电厂培训三、东锅三、东锅三、东锅三、东锅600MW600MW600MW600MW锅炉（螺旋管）锅炉（螺旋管）锅炉（螺旋管）锅炉（螺旋管）n n锅炉型号：锅炉型号：锅炉型号：锅炉型号：DG1900/25.4-1DG1900/25.4-1DG1900/25.4-1DG1900/25.4-1n n锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构倒全悬吊结构倒全悬吊结构倒全悬吊结构倒U U U U型锅炉。型锅炉。型锅炉。型锅炉。n n中速磨直吹式制粉系统，配中速磨直吹式制粉系统，配中速磨直吹式制粉系统，配中速磨直吹式制粉系统，配6 6 6 6台磨台磨台磨台磨(1(1(1(1台备用台备用台备用台备用)，装，装，装，装设旋流式设旋流式设旋流式设旋流式HT-NR3HT-NR3HT-NR3HT-NR3型燃烧器，前后墙布置，对冲燃型燃烧器，前后墙布置，对冲燃型燃烧器，前后墙布置，对冲燃型燃烧器，前后墙布置，对冲燃烧。烧。烧。烧。7/12/20245双辽电厂培训 锅炉主要规范：名名名名 称称称称单位单位单位单位B-MCRB-MCRBRLBRL过热蒸汽流量过热蒸汽流量过热蒸汽流量过热蒸汽流量t/ht/h190019001797.951797.95过热器出口蒸汽压力过热器出口蒸汽压力过热器出口蒸汽压力过热器出口蒸汽压力MPa(gMPa(g)25.425.425.225.2过热器出口蒸汽温度过热器出口蒸汽温度过热器出口蒸汽温度过热器出口蒸汽温度o oC C571571571571再热蒸汽流量再热蒸汽流量再热蒸汽流量再热蒸汽流量t/ht/h1613.81613.81523.81523.8再热器进再热器进再热器进再热器进/出口蒸汽压力出口蒸汽压力出口蒸汽压力出口蒸汽压力MPa(gMPa(g)4.6/4.414.6/4.414.34/4.164.34/4.16再热器进再热器进再热器进再热器进/出口蒸汽温度出口蒸汽温度出口蒸汽温度出口蒸汽温度o oC C322/569322/569315/569315/569给水省煤器进口温度给水省煤器进口温度给水省煤器进口温度给水省煤器进口温度o oC C283283279279计算热效率计算热效率计算热效率计算热效率(按低位发热量按低位发热量按低位发热量按低位发热量)/93.7293.7293.893.8保证热效率保证热效率保证热效率保证热效率(按低位发热量按低位发热量按低位发热量按低位发热量)/93.4993.49热一热一热一热一/二次风温度二次风温度二次风温度二次风温度o oC C313/327313/327310/322310/322排烟温度排烟温度排烟温度排烟温度(修正前修正前修正前修正前/后后后后)o oC C123/118123/118121/115121/1157/12/20246双辽电厂培训名称名称名称名称单位单位单位单位姚孟姚孟姚孟姚孟阳逻阳逻阳逻阳逻炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷 kw/mkw/m3 3 83.1183.1179.9979.99炉膛断面热负荷炉膛断面热负荷炉膛断面热负荷炉膛断面热负荷 kw/mkw/m2 2 4950495043704370燃料耗量燃料耗量燃料耗量燃料耗量 kg/h kg/h 265800265800232680232680锅炉计算效率锅炉计算效率锅炉计算效率锅炉计算效率(按低位热值按低位热值按低位热值按低位热值)93.7293.7293.3893.38炉膛出口过剩空气系数炉膛出口过剩空气系数炉膛出口过剩空气系数炉膛出口过剩空气系数 /1.141.141.141.14过热器一级减温水喷水量过热器一级减温水喷水量过热器一级减温水喷水量过热器一级减温水喷水量 t/h t/h 57577676过热器二级减温水喷水量过热器二级减温水喷水量过热器二级减温水喷水量过热器二级减温水喷水量 t/h t/h 76767676过热器侧烟气份额过热器侧烟气份额过热器侧烟气份额过热器侧烟气份额 66.466.455.555.5再热器侧烟气份额再热器侧烟气份额再热器侧烟气份额再热器侧烟气份额 33.633.644.544.5空气预热器一次风进出口温度空气预热器一次风进出口温度空气预热器一次风进出口温度空气预热器一次风进出口温度 27/31327/31328/32328/323空气预热器二次风进出口温度空气预热器二次风进出口温度空气预热器二次风进出口温度空气预热器二次风进出口温度 20/32720/32721/33421/334空气预热器出口空气预热器出口空气预热器出口空气预热器出口(修正前修正前修正前修正前/修正后修正后修正后修正后)123/118123/118131/126131/126锅炉主要性能参数（锅炉主要性能参数（锅炉主要性能参数（锅炉主要性能参数（BMCR)BMCR)7/12/20247双辽电厂培训锅炉汽、水、烟、风阻力锅炉汽、水、烟、风阻力 BMCR工况的阻力情况：过热器蒸汽侧阻力 1.068MPa顶棚和包墙系统阻力 0.696MPa再热器蒸汽侧阻力 0.19MPa省煤器水侧阻力 0.087MPa水冷壁压降阻力 1.619MPa 空气预热器一次风阻力 350Pa 空气预热器二次风阻力 770Pa 空气预热器烟气侧阻力 909Pa 锅炉本体烟气阻力（含空预器）2257Pa 燃烧器一次风阻 1150Pa 燃烧器二次风阻力 1950Pa7/12/20248双辽电厂培训负荷特性：带基本负荷，并具有一定调峰能力负荷特性：带基本负荷，并具有一定调峰能力运行方式：运行方式：采用定采用定-滑滑-定方式运行，也可定压方式运行定方式运行，也可定压方式运行 汽温控制范围：过热汽温汽温控制范围：过热汽温35%100%B-MCR 再热汽温再热汽温50%100%B-MCR炉膛压力：设计压力炉膛压力：设计压力 5800Pa 瞬时承受压力瞬时承受压力 8700Pa 锅炉启动时间：冷态启动锅炉启动时间：冷态启动 78小时小时 温态启动温态启动 23小时小时 热态启动热态启动 11.5小时小时 极热态极热态 1小时小时 7/12/20249双辽电厂培训锅炉主要界限尺寸锅炉主要界限尺寸 锅炉深度锅炉深度 mmmm4450044500锅炉宽度锅炉宽度(外侧柱外侧柱)mmmm4400044000锅炉宽度锅炉宽度(内侧柱内侧柱)mmmm2500025000大板梁标高大板梁标高 mmmm8590085900炉膛宽度炉膛宽度 mmmm19419.219419.2炉膛深度炉膛深度 mmmm15456.815456.8顶棚拐点标高顶棚拐点标高 mmmm7280072800水平烟道深水平烟道深 mmmm5486.45486.4后竖井低温再热器后竖井低温再热器烟道深度烟道深度 mmmm66046604后竖井低温过热器后竖井低温过热器烟道深度烟道深度 mmmm8331.28331.2水冷壁下集箱标高水冷壁下集箱标高mmmm580058007/12/202410双辽电厂培训锅炉性能保证值锅炉性能保证值(设计煤种)1 锅炉B-MCR出力1900t/h 2 锅炉保证热效率（按低位发热量）93.49%3 不投油最低稳燃负荷不大于35%B-MCR 4 烟、风压降实际值与设计值的偏差不大于10%5 过热器、再热器、省煤器的实际水、汽侧压降数值不超过保证值。6 过热蒸汽在35100%B-MCR范围内，再热蒸汽在50100%B-MCR范围内能维持其额定汽温；汽温允许偏差为5。7 NOX的排放量不高于400mg/Nm3 7/12/202411双辽电厂培训7/12/202412双辽电厂培训7/12/202413双辽电厂培训1.总体布置采用型布置形式型布置是传统普遍采用的方式，烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，在尾部烟道通过各受热面后排出。其主要优点是锅炉高度较低，尾部烟道烟气向下流动有自生吹灰作用，各受热面易于布置成逆流形式，对传热有利等。7/12/202414双辽电厂培训锅炉锅炉锅炉锅炉型布置和塔型布置的比较型布置和塔型布置的比较型布置和塔型布置的比较型布置和塔型布置的比较布置简图布置简图布置简图布置简图 世界上烟煤型锅炉典型布置世界上烟煤型锅炉典型布置世界上烟煤型锅炉典型布置世界上烟煤型锅炉典型布置 日本超临界燃煤锅炉均采用此种日本超临界燃煤锅炉均采用此种日本超临界燃煤锅炉均采用此种日本超临界燃煤锅炉均采用此种布置方式布置方式布置方式布置方式 主要用于褐煤型锅炉主要用于褐煤型锅炉主要用于褐煤型锅炉主要用于褐煤型锅炉-高灰份高灰份高灰份高灰份 适合适合适合适合600MW-1050MW600MW-1050MW超临界燃超临界燃超临界燃超临界燃煤变压锅炉煤变压锅炉煤变压锅炉煤变压锅炉概念概念概念概念 缺乏缺乏缺乏缺乏1000MW1000MW超临界燃煤变压锅炉经验超临界燃煤变压锅炉经验超临界燃煤变压锅炉经验超临界燃煤变压锅炉经验业绩业绩业绩业绩结构与安装结构与安装结构与安装结构与安装 具备成熟的结构技术及众多业绩，具备成熟的结构技术及众多业绩，具备成熟的结构技术及众多业绩，具备成熟的结构技术及众多业绩，可靠性高可靠性高可靠性高可靠性高 需研究大容量超临界锅炉可靠性需研究大容量超临界锅炉可靠性需研究大容量超临界锅炉可靠性需研究大容量超临界锅炉可靠性 再热器采用喷水及燃烧器摆动调温，对再热器采用喷水及燃烧器摆动调温，对再热器采用喷水及燃烧器摆动调温，对再热器采用喷水及燃烧器摆动调温，对经济性和煤适应性有影响。经济性和煤适应性有影响。经济性和煤适应性有影响。经济性和煤适应性有影响。煤适应性好（采挡板调节再热汽煤适应性好（采挡板调节再热汽煤适应性好（采挡板调节再热汽煤适应性好（采挡板调节再热汽温）温）温）温）性能及运行性能及运行性能及运行性能及运行7/12/202415双辽电厂培训 2.水冷壁 采用螺旋管圈垂直管圈采用螺旋管圈垂直管圈方式方式 对于超临界变压运行锅炉，螺旋管圈水冷壁是首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。炉膛水冷壁采用螺旋管圈垂直管圈方式【即下部炉膛的水冷壁采用螺旋管圈（内螺纹管），上部炉膛的水冷壁为垂直】，保证质量流速符合要求。水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁 水冷壁采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡 7/12/202416双辽电厂培训水冷壁结构水冷壁结构n n炉膛宽为炉膛宽为19419.2mm19419.2mmn n深度为深度为15456.8mm15456.8mmn n高度为高度为67000mm67000mmn n整个炉膛四周为全焊式膜式水整个炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋盘绕上冷壁，炉膛由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷升水冷壁和上部垂直上升水冷壁两个不同的结构组成，两者壁两个不同的结构组成，两者间由过渡水冷壁转换连接，炉间由过渡水冷壁转换连接，炉膛角部为膛角部为R150 mmR150 mm圆弧过渡结圆弧过渡结构。构。n n炉膛冷灰斗的倾斜角度为炉膛冷灰斗的倾斜角度为5555，除渣口的喉口宽度为，除渣口的喉口宽度为1.24321.2432米米 7/12/202417双辽电厂培训内螺纹螺旋管圈水冷壁:不需设置水冷壁进口节流圈负荷变化负荷变化负荷变化负荷变化和煤种变和煤种变和煤种变和煤种变化适应性化适应性化适应性化适应性对比对比对比对比垂直水冷壁垂直水冷壁垂直水冷壁垂直水冷壁+内螺纹管内螺纹管内螺纹管内螺纹管螺旋水冷壁螺旋水冷壁螺旋水冷壁螺旋水冷壁+内螺纹管内螺纹管内螺纹管内螺纹管流量调整困难流量调整困难(进口节流圈进口节流圈)采用高质量流速，且质量流速可以采用高质量流速，且质量流速可以自由调整。自由调整。炉膛水冷壁型式炉膛水冷壁型式炉膛水冷壁型式炉膛水冷壁型式节流圈为针对锅炉某一负荷、某一煤种而设计。由于节流圈的固有特性，对所有负荷进行流量合理分配、调节较为困难；机组运行一段时间，节流圈将不可避免地结垢，偏离设计值。对煤种变化、炉膛结渣等所引起的炉膛热负荷变化适应性较差。采用较高质量流速设计，且进口不需装设节流圈，螺旋管圈水冷壁的传热、流量分配和介质出口温度等不会受到燃烧器、磨煤机切换等工况的影响。对煤种变化、炉膛结渣以及机组负荷变化所引起的吸热量的变化适应性好，变负荷、变压运行能力强7/12/202418双辽电厂培训螺旋水冷壁管螺旋水冷壁管n n炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈，从水冷壁进水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈，从水冷壁进水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈，从水冷壁进水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈，从水冷壁进口到折焰角水冷壁下标高口到折焰角水冷壁下标高口到折焰角水冷壁下标高口到折焰角水冷壁下标高52608.9 mm52608.9 mm52608.9 mm52608.9 mm处。处。处。处。n n螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角60606060的内螺的内螺的内螺的内螺纹管，共纹管，共纹管，共纹管，共456456456456根，管子规格根，管子规格根，管子规格根，管子规格38.17.538.17.538.17.538.17.5，材料为，材料为，材料为，材料为SA-213T2SA-213T2SA-213T2SA-213T2。n n炉膛冷灰斗处管子节距为炉膛冷灰斗处管子节距为炉膛冷灰斗处管子节距为炉膛冷灰斗处管子节距为50.850.850.850.8及及及及49.827mm49.827mm49.827mm49.827mm，冷灰，冷灰，冷灰，冷灰斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为19.47119.47119.47119.471，管子节距管子节距管子节距管子节距50.8 mm50.8 mm50.8 mm50.8 mm。n n冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁钢厚冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁钢厚冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁钢厚冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁钢厚6.46.46.46.4，材料为，材料为，材料为，材料为15CrMo15CrMo15CrMo15CrMo，均采用双面坡口型式。，均采用双面坡口型式。，均采用双面坡口型式。，均采用双面坡口型式。7/12/202419双辽电厂培训内螺纹管结构内螺纹管结构 7/12/202420双辽电厂培训7/12/202421双辽电厂培训下部螺旋水冷壁管屏带弯头出厂7/12/202422双辽电厂培训现场水冷壁的布置图现场水冷壁的布置图冷灰斗7/12/202423双辽电厂培训7/12/202424双辽电厂培训螺旋管圈水冷壁7/12/202425双辽电厂培训 性能优越、成熟可靠的水冷壁自由选择管子尺寸和数量：自由选择管子尺寸和数量：布置与选择管径灵活，易于布置与选择管径灵活，易于获得足够的质量流速获得足够的质量流速 螺旋管圈水冷壁所需管子根数螺旋管圈水冷壁所需管子根数和管径，可通过改变管子水平倾斜和管径，可通过改变管子水平倾斜角度来调整，使之获得合理的设计角度来调整，使之获得合理的设计值，以确保锅炉安全运行与水冷壁值，以确保锅炉安全运行与水冷壁自身的刚性。自身的刚性。管子根数大大减少，而且这种管子根数大大减少，而且这种减少水冷壁管子根数的办法不加大减少水冷壁管子根数的办法不加大管子之间的节距，使管子和肋片的管子之间的节距，使管子和肋片的金属壁温在任何工况下都安全。金属壁温在任何工况下都安全。7/12/202426双辽电厂培训 内螺纹螺旋管圈水冷壁:采用内螺纹管，提高水冷壁安全裕度技术特点：技术特点：采用管螺旋管圈采用管螺旋管圈 控制合理的设计平均质量流速，控制合理的设计平均质量流速，防止亚临界状态下的传热恶化，提防止亚临界状态下的传热恶化，提高高负荷下的安全裕度。高高负荷下的安全裕度。选取较高的质量流速选取较高的质量流速 较高的流速可以确保更高的传热较高的流速可以确保更高的传热性能和流动可靠性，确保水冷壁有性能和流动可靠性，确保水冷壁有较高的安全性和较大的安全裕度。较高的安全性和较大的安全裕度。结论：通过采用内螺纹管及选取合适的质量流速，水冷壁安全裕度得到极大的提高，汽水阻力仅增加约10%。7/12/202427双辽电厂培训 内螺纹螺旋管圈水冷壁:管间吸热偏差小，适应变压运行燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器水冷壁出口水冷壁出口介质温度介质温度垂直管布置水冷壁垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁螺旋上升式水冷壁热负荷热负荷前墙侧墙后墙侧墙前墙侧墙后墙侧墙流向流向流向流向流向流向流向流向螺旋管在盘旋上升的过程中，每根管子都经过炉膛下部高热负荷区域的整个周界，途经宽度方向不同热负荷分布的区域。因此，螺旋管的每个管子，以整个长度而言，热偏差很小 7/12/202428双辽电厂培训过渡段水冷壁过渡段水冷壁n n螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽出炉外出炉外出炉外出炉外n n后墙出口管则是后墙出口管则是后墙出口管则是后墙出口管则是4 4 4 4抽抽抽抽1 1 1 1根管子直接上升成根管子直接上升成根管子直接上升成根管子直接上升成为垂直水冷壁后墙凝渣管，另为垂直水冷壁后墙凝渣管，另为垂直水冷壁后墙凝渣管，另为垂直水冷壁后墙凝渣管，另3 3 3 3根抽出根抽出根抽出根抽出到炉外到炉外到炉外到炉外n n抽出炉外的所有管子均进入抽出炉外的所有管子均进入抽出炉外的所有管子均进入抽出炉外的所有管子均进入24242424根螺旋水根螺旋水根螺旋水根螺旋水冷壁出口集箱，由冷壁出口集箱，由冷壁出口集箱，由冷壁出口集箱，由22222222根连接管从螺旋水根连接管从螺旋水根连接管从螺旋水根连接管从螺旋水冷壁出口集箱引入位于锅炉左右两侧的冷壁出口集箱引入位于锅炉左右两侧的冷壁出口集箱引入位于锅炉左右两侧的冷壁出口集箱引入位于锅炉左右两侧的两个混合集箱（两个混合集箱（两个混合集箱（两个混合集箱（444.595444.595444.595444.595，SA335P12SA335P12SA335P12SA335P12）混合后，再通过）混合后，再通过）混合后，再通过）混合后，再通过22222222根连接管根连接管根连接管根连接管从混合集箱引入到从混合集箱引入到从混合集箱引入到从混合集箱引入到24242424根垂直水冷壁进口根垂直水冷壁进口根垂直水冷壁进口根垂直水冷壁进口集箱，然后由垂直水冷壁进口集箱引出集箱，然后由垂直水冷壁进口集箱引出集箱，然后由垂直水冷壁进口集箱引出集箱，然后由垂直水冷壁进口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管与光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管与光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管与光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管与螺旋管的管数比为螺旋管的管数比为螺旋管的管数比为螺旋管的管数比为3 3 3 3：1 1 1 1。n n这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。7/12/202429双辽电厂培训中间过渡水冷壁螺旋水冷壁螺旋水冷壁垂直水冷壁垂直水冷壁混合集箱混合集箱垂直水冷壁入口集箱垂直水冷壁入口集箱半炉膛混合，减少吸热偏差小，适应变压运行半炉膛混合，减少吸热偏差小，适应变压运行7/12/202430双辽电厂培训7/12/202431双辽电厂培训过渡段水冷壁厂内组装7/12/202432双辽电厂培训过渡段水冷壁安装后7/12/202433双辽电厂培训7/12/202434双辽电厂培训7/12/202435双辽电厂培训水冷壁的支撑结构7/12/202436双辽电厂培训垂直膜式水冷壁水平刚性梁螺旋膜式水冷壁7/12/202437双辽电厂培训水冷壁系统的保护 n n温度监测保护：水冷壁系统温度测点是锅炉在启停、运行时对管子金属壁温进行监视和保护的重要手段。n n水冷壁系统温度的监视是通过设置系统管道上不同位置的热电偶来实现的，管子金属壁温的监视是通过装设在水冷壁的壁温测点来实现的。7/12/202438双辽电厂培训壁温测点壁温测点 壁壁壁壁 温温温温 测测测测 点点点点 位位位位 置置置置数数数数 量量量量 螺旋水冷壁出口螺旋水冷壁出口螺旋水冷壁出口螺旋水冷壁出口24242424（前（前（前（前7/7/7/7/后后后后7/7/7/7/侧侧侧侧5*25*25*25*2）上部水冷壁出口上部水冷壁出口上部水冷壁出口上部水冷壁出口20202020（前（前（前（前7/7/7/7/侧侧侧侧5*2/5*2/5*2/5*2/折焰角折焰角折焰角折焰角3 3 3 3）顶棚管出口顶棚管出口顶棚管出口顶棚管出口7 7 7 7 尾部包墙出口尾部包墙出口尾部包墙出口尾部包墙出口23232323（前（前（前（前5/5/5/5/侧侧侧侧4*2/4*2/4*2/4*2/后后后后5/5/5/5/中隔墙中隔墙中隔墙中隔墙5 5 5 5）水平烟道（前）出口水平烟道（前）出口水平烟道（前）出口水平烟道（前）出口2 2 2 2 水平烟道（后）出口水平烟道（后）出口水平烟道（后）出口水平烟道（后）出口2 2 2 2 水平烟道（底部）出口水平烟道（底部）出口水平烟道（底部）出口水平烟道（底部）出口7 7 尾部包墙汽吊管出口尾部包墙汽吊管出口尾部包墙汽吊管出口尾部包墙汽吊管出口16161616 低温过热器出口低温过热器出口低温过热器出口低温过热器出口7 7 7 7 屏过出口屏过出口屏过出口屏过出口14141414 高过出口高过出口高过出口高过出口7 7 7 7 汽水分离器筒体汽水分离器筒体汽水分离器筒体汽水分离器筒体4 4 4 4（内外壁各（内外壁各（内外壁各（内外壁各2 2 2 2）高过出口集箱筒体高过出口集箱筒体高过出口集箱筒体高过出口集箱筒体4 4 4 4（内外壁各（内外壁各（内外壁各（内外壁各2 2 2 2）7/12/202439双辽电厂培训3.启动分离器启动分离器7/12/202440双辽电厂培训主要设备：启动分离器功能和特点：功能和特点：在锅炉启停及低负荷运行期间，在锅炉启停及低负荷运行期间，汽水分离器湿态运行，起汽水分汽水分离器湿态运行，起汽水分离作用；离作用；在锅炉正常运行期间，汽水分在锅炉正常运行期间，汽水分离器只作为蒸汽通道。离器只作为蒸汽通道。在启动时将蒸汽从水中分离出在启动时将蒸汽从水中分离出来来收集的水排入储水罐收集的水排入储水罐超临界锅炉的典型结构.在锅炉启停及正常运行过程中，汽水分离器均投入运行。序序号号名称名称1 1筒身筒身2 2汽侧封头汽侧封头3 3水侧封头水侧封头4 4管接头管接头5 5手孔管接头手孔管接头6 6热电偶插座热电偶插座7/12/202441双辽电厂培训启动分离器结构简图7/12/202442双辽电厂培训n n分离器尺寸规格为900110，直段高度2.890m，材质SA-387Gr11C12数量为两个。经水冷壁加热以后的工质分别由6根连接管沿切向逆时针向下倾斜15进入两分离器，分离出的水通过连接管进入分离器下方的贮水罐。分离器内设有阻水装置和消旋器。7/12/202443双辽电厂培训启动分离器贮水罐结构简图7/12/202444双辽电厂培训n n启动分离器贮水罐的尺寸规格为990120，直段高度17m，数量一个。启动分离器和贮水罐端部均采用日立-巴布科克（BHK）有丰富运行经验的成熟的锥形封头结构，封头均开孔与连接管相连。7/12/202445双辽电厂培训7/12/202446双辽电厂培训7/12/202447双辽电厂培训7/12/202448双辽电厂培训四、水冷壁四、水冷壁(1)(1)作用作用:吸收炉内高温火焰辐射热,使水汽化为蒸汽;降低炉膛出口处烟气的温度,防止结渣。(2)(2)型式型式:按照管子结构：光管、膜式按照管子结构：光管、膜式按照管屏结构：螺旋上升、垂直管屏按照管屏结构：螺旋上升、垂直管屏按按照照管管内内结结构构：内内光光管管、内内螺螺纹纹管管、来来复复线线管管、扰流子管扰流子管7/12/202449双辽电厂培训(3)(3)对水冷壁安全的要求对水冷壁安全的要求:任何工况下壁温不超温；任何工况下壁温不超温；相相邻邻管管子子的的壁壁温温不不能能太太大大，以以避避免免产产生生过过大的热应力；大的热应力；管子鳍片的温度不能超温变形；管子鳍片的温度不能超温变形；管壁有足够的抗氧化和耐腐蚀性能。管壁有足够的抗氧化和耐腐蚀性能。保证足够的质量流速。保证足够的质量流速。7/12/202450双辽电厂培训(4)(4)超临界锅炉水冷壁结构超临界锅炉水冷壁结构:螺旋管、垂直管。螺旋管、垂直管。螺旋管圈水冷壁特点：螺旋管圈水冷壁特点：优点、缺点优点、缺点7/12/202451双辽电厂培训二、超临界锅炉水冷壁特点二、超临界锅炉水冷壁特点1.1.管径管径大、流量不足；小、流量偏差大，热敏感性大大、流量不足；小、流量偏差大，热敏感性大2.2.节距不能太大节距不能太大3.3.低负荷时流量不足低负荷时流量不足4.4.传热恶化也会发生传热恶化也会发生5.5.垂直管屏要克服热偏差和流量不足的影响垂直管屏要克服热偏差和流量不足的影响7/12/202452双辽电厂培训三、直流锅炉水冷壁蒸发过程三、直流锅炉水冷壁蒸发过程1.1.亚临界锅炉水冷壁蒸发过程亚临界锅炉水冷壁蒸发过程三个阶段：三个阶段：汽水两相流基本过程：见图汽水两相流基本过程：见图4-54-52.2.超临界锅炉蒸发过程超临界锅炉蒸发过程两个阶段：加热、过热两个阶段：加热、过热见图见图4-44-4所示：各个状态参数的变化。所示：各个状态参数的变化。定压比热：定压比热：1 1千克工质在定压下加热，温度千克工质在定压下加热，温度升高升高11所需要的热量。所需要的热量。拟临界温度：工质在超临界压力下吸热，拟临界温度：工质在超临界压力下吸热，定压比热具有最大值时的温度。定压比热具有最大值时的温度。7/12/202453双辽电厂培训7/12/202454双辽电厂培训7/12/202455双辽电厂培训四、水冷壁壁温四、水冷壁壁温1 1 壁温计算壁温计算管壁传热特点：径向、圆周方向；热负荷不均管壁传热特点：径向、圆周方向；热负荷不均匀；管子周界各个点存在热流密度偏差；各个匀；管子周界各个点存在热流密度偏差；各个管子间存在受热不均匀和工质流速不均匀。管子间存在受热不均匀和工质流速不均匀。管壁温度的计算考虑最恶劣的工作条件，热负管壁温度的计算考虑最恶劣的工作条件，热负荷取最大热负荷。荷取最大热负荷。超临界锅炉工质温度变化，与亚临界不同。超临界锅炉工质温度变化，与亚临界不同。简化获得定性的计算公式：简化获得定性的计算公式：7/12/202456双辽电厂培训2 2 影响壁温的因素影响壁温的因素质量流速；质量流速；热负荷；热负荷；含汽率；含汽率；压力压力3 3 超临界锅炉水冷壁壁温的特点超临界锅炉水冷壁壁温的特点相对于亚临界压力锅炉而言，必然发生传热恶化；相对于亚临界压力锅炉而言，必然发生传热恶化；同时由于热偏差的影响，各管热膨胀受到相邻管同时由于热偏差的影响，各管热膨胀受到相邻管的约束，过大壁温差将造成过大的热应力，导致的约束，过大壁温差将造成过大的热应力，导致炉管失效。炉管失效。7/12/202457双辽电厂培训4.影响壁温的几个因素燃烧扰动水质工况传热恶化7/12/202458双辽电厂培训简化的计算公式：简化的计算公式：7/12/202459双辽电厂培训4.24.2超临界锅炉传热恶化超临界锅炉传热恶化一、亚临界锅炉水冷壁传热恶化一、亚临界锅炉水冷壁传热恶化1 1 传热区段传热区段见下图所示见下图所示2 2 传热恶化定义：传热恶化定义：传热恶化是一种传热现象，它表现为管壁对工质传热恶化是一种传热现象，它表现为管壁对工质的放热系数急剧下降。的放热系数急剧下降。如果外界热负荷较高，可造成管壁温度升高较大如果外界热负荷较高，可造成管壁温度升高较大数值，带来管壁超温；若外界热负荷较低，管数值，带来管壁超温；若外界热负荷较低，管壁温度升高不大。壁温度升高不大。7/12/202460双辽电厂培训7/12/202461双辽电厂培训3 3 传热恶化形式传热恶化形式（1 1）第一类传热恶化：核态沸腾偏离）第一类传热恶化：核态沸腾偏离发生恶化的判别标准：临界热负荷发生恶化的判别标准：临界热负荷低于临界压力的锅炉不会出现，但是在接近临界压力时，低于临界压力的锅炉不会出现，但是在接近临界压力时，水的临界热负荷显著降低，因此超临界锅炉可能发生。水的临界热负荷显著降低，因此超临界锅炉可能发生。（2 2）第二类传热恶化：蒸干传热恶化）第二类传热恶化：蒸干传热恶化发生判别标准：临界含汽率发生判别标准：临界含汽率直流锅炉必然会发生直流锅炉必然会发生7/12/202462双辽电厂培训4 4 控制传热恶化的措施控制传热恶化的措施控制质量流速将传热恶化的区域推移到低热负荷区管内采取特殊结构7/12/202463双辽电厂培训7/12/202464双辽电厂培训7/12/202465双辽电厂培训7/12/202466双辽电厂培训二、超临界压力锅炉传热恶化二、超临界压力锅炉传热恶化1 1 传热恶化特点传热恶化特点工质直接相变为蒸汽；工质直接相变为蒸汽；相变区为大比热区，管壁与工质之间的传热类似于亚临界相变区为大比热区，管壁与工质之间的传热类似于亚临界压力下沸腾传热的特点。压力下沸腾传热的特点。发生类膜态沸腾偏离（蒸干传热恶化），与热负荷有关。发生类膜态沸腾偏离（蒸干传热恶化），与热负荷有关。见图见图4-84-82 2 控制传热恶化措施控制传热恶化措施提高质量流速；见下图提高质量流速；见下图管内采取特殊结构管内采取特殊结构7/12/202467双辽电厂培训7/12/202468双辽电厂培训7/12/202469双辽电厂培训4.3 4.3 超临界锅炉水动力不稳定性超临界锅炉水动力不稳定性工质流动压降组成：工质流动压降组成：流动阻力（局部、沿程摩擦）、加速度阻力、重位压降流动阻力（局部、沿程摩擦）、加速度阻力、重位压降直流锅炉的水动力特性：直流锅炉的水动力特性：一、锅炉水动力不稳定性一、锅炉水动力不稳定性1 1 定义：在一个压差下可能有三个不同的流量，此现象定义：在一个压差下可能有三个不同的流量，此现象就称为水动力多值性，或水动力不稳定性。就称为水动力多值性，或水动力不稳定性。2 2 危害：危害：引起水力不均，造成超温失效。引起水力不均，造成超温失效。引起蒸发点波动，造成金属疲劳破坏。引起蒸发点波动，造成金属疲劳破坏。工质出口状态偏差，引起管子过热。工质出口状态偏差，引起管子过热。7/12/202470双辽电厂培训二、造成锅炉水动力不稳定性的原因二、造成锅炉水动力不稳定性的原因根本原因是汽水密度差或水的比容差。根本原因是汽水密度差或水的比容差。不同管子的工质密度不同（亚临界参数时水和蒸汽的比例不不同管子的工质密度不同（亚临界参数时水和蒸汽的比例不同，超临界时蒸发点位置不同），导致管子总阻力不同，同，超临界时蒸发点位置不同），导致管子总阻力不同，造成流量不同。造成流量不同。三、影响锅炉水动力不稳定性因素三、影响锅炉水动力不稳定性因素压力；压力；进口水欠焓；进口水欠焓；加热段长度（减少加热段，相当于减少水进口欠焓）；加热段长度（减少加热段，相当于减少水进口欠焓）；锅炉负荷（高负荷稳定）；锅炉负荷（高负荷稳定）；热负荷（越高越趋近单值）；热负荷（越高越趋近单值）；局部阻力（改善）；局部阻力（改善）；垂直管的工质流动方向。垂直管的工质流动方向。见下图见下图7/12/202471双辽电厂培训7/12/202472双辽电厂培训7/12/202473双辽电厂培训7/12/202474双辽电厂培训7/12/202475双辽电厂培训7/12/202476双辽电厂培训7/12/202477双辽电厂培训四、锅炉水动力不稳定性的防止措施四、锅炉水动力不稳定性的防止措施提高蒸发受热面的压力提高蒸发受热面的压力减少进口水的欠焓减少进口水的欠焓入口加节流圈入口加节流圈水冷壁采取分级管径水冷壁采取分级管径提高水冷壁入口的质量流速提高水冷壁入口的质量流速7/12/202478双辽电厂培训4.4 4.4 超临界锅炉脉动超临界锅炉脉动一、脉动一、脉动1 1 定义定义:在直流锅炉中，当给水量和流出总量在直流锅炉中，当给水量和流出总量基本保持不变的情况下，管子流量随时间基本保持不变的情况下，管子流量随时间做周期性波动的现象。做周期性波动的现象。2 2 脉动形式：管间脉动、屏间脉动、整体脉脉动形式：管间脉动、屏间脉动、整体脉动动3 3 脉动危害：相变点附近金属壁温波动很大，脉动危害：相变点附近金属壁温波动很大，产生疲劳破坏；并联管之间出现热偏差，产生疲劳破坏；并联管之间出现热偏差，可能使管子金属超温过热破坏。可能使管子金属超温过热破坏。7/12/202479双辽电厂培训二、产生脉动的原因二、产生脉动的原因吸热（热负荷）增大，引起管子内压力增吸热（热负荷）增大，引起管子内压力增加，与入口和出口压力比较，产生工质不加，与入口和出口压力比较，产生工质不平衡，工质不平衡又带来内部压力反向变平衡，工质不平衡又带来内部压力反向变化，使流量变化。化，使流量变化。变化工程中，工质压力、流量、管壁温度变化工程中，工质压力、流量、管壁温度周期性变化，带来危害。周期性变化，带来危害。三、影响脉动的因素三、影响脉动的因素工质压力、热负荷、管子入口欠焓、质量流工质压力、热负荷、管子入口欠焓、质量流速速7/12/202480双辽电厂培训四、防止脉动发生的措施四、防止脉动发生的措施增大管内质量流速增大管内质量流速增大热水段阻力增大热水段阻力减少蒸发段阻力减少蒸发段阻力提高压力提高压力控制热负荷（热负荷过高容易引起）控制热负荷（热负荷过高容易引起）7/12/202481双辽电厂培训4.5 4.5 超临界锅炉热偏差超临界锅炉热偏差一、热偏差一、热偏差1 1 定义：定义：2 2 热偏差危害：热偏差危害：水冷壁：水冷壁：自然循环：造成循环停滞、倒流或自由水位；自然循环：造成循环停滞、倒流或自由水位；直流炉：影响传热恶化；直接影响水冷壁管子安全。（超临直流炉：影响传热恶化；直接影响水冷壁管子安全。（超临界压力时，工质无恒定饱和温度，偏差管子的工质温度变界压力时，工质无恒定饱和温度，偏差管子的工质温度变化大，更要重视。）化大，更要重视。）省煤器：偏差最大，但温度低，不考虑。省煤器：偏差最大，但温度低，不考虑。过热器和再热器：工质对管壁冷却效果差，严格控制偏差大过热器和再热器：工质对管壁冷却效果差，严格控制偏差大管子。管子。二、产生热偏差的原因：二、产生热偏差的原因：热力不均、水力不均（流量不均）、结构不均。热力不均、水力不均（流量不均）、结构不均。7/12/202482双辽电厂培训三、水冷壁热偏差：三、水冷壁热偏差：（一）（一）.影响因素：影响因素：1.1.吸热不均：吸热不均：（1 1）炉膛壁面的速度、温度、热流分布不均；）炉膛壁面的速度、温度、热流分布不均；（2 2）火焰偏斜；）火焰偏斜；（3 3）燃烧器负荷不均；）燃烧器负荷不均；（4 4）结渣。）结渣。2.2.流量不均：流量不均：（1 1）联箱连接方式；）联箱连接方式；（2 2）结构不均；）结构不均；（3 3）吸热不均引起流量不均（热效流动偏差）；）吸热不均引起流量不均（热效流动偏差）；（4 4）重位压头；）重位压头；7/12/202483双辽电厂培训水平管具体影响因素：水平管具体影响因素：热负荷；热负荷；结构；结构；工质在受热面进口处的焓值；工质在受热面进口处的焓值；压力。压力。3.3.结构不均结构不均（1 1）管子布置方式）管子布置方式（2 2）管子结构、长度。）管子结构、长度。7/12/202484双辽电厂培训（二）减轻措施：（二）减轻措施：1.1.减小结构不均；减小结构不均；2.2.燃烧调整、燃烧器布置使炉内热负荷分布燃烧调整、燃烧器布置使炉内热负荷分布均匀；均匀；3.3.节流圈或节流阀；节流圈或节流阀；4.4.减小管屏宽度；减小管屏宽度；5.5.增加中间混合联箱。增加中间混合联箱。7/12/202485双辽电厂培训四、过热器热偏差四、过热器热偏差（下一章介绍）（下一章介绍）1.1.影响因素：影响因素：2.2.减轻措施：减轻措施：7/12/202486双辽电厂培训节流原理节流原理解决两个问题：吸热不均如何产生流量不均；节流阻力对流量偏差的作用。7/12/202487双辽电厂培训7/12/202488双辽电厂培训7/12/202489双辽电厂培训7/12/202490双辽电厂培训 上移并斜率增大，如图管屏上移并斜率增大，如图管屏特性曲线为特性曲线为1+31+3、管屏、管屏特性曲线为特性曲线为2+32+3；从图看出两管屏总工作流量近于；从图看出两管屏总工作流量近于不变时管屏总工作压力降增大为不变时管屏总工作压力降增大为PP，对应管屏，对应管屏的工作流量的工作流量G1G1，管屏，管屏的工作流量的工作流量G2G2，显然流量差减小了。因此，节流圈的压力降可减小显然流量差减小了。因此，节流圈的压力降可减小并联管屏间吸热偏差对流量偏差的影响。并联管屏间吸热偏差对流量偏差的影响。7/12/202491双辽电厂培训复习题：复习题：1.1.写出写出600MW600MW超临界锅炉主蒸汽（含给水）系统和再超临界锅炉主蒸汽（含给水）系统和再热蒸汽系统的流程。热蒸汽系统的流程。2.2.说明螺旋管圈水冷壁系统的优点与缺点。说明螺旋管圈水冷壁系统的优点与缺点。3.3.说明沸腾传热恶化的发生机理，超临界锅炉如何控说明沸腾传热恶化的发生机理，超临界锅炉如何控制沸腾传热恶化？制沸腾传热恶化？4.4.何谓热偏差？说明产生热偏差的原因及影响因素，何谓热偏差？说明产生热偏差的原因及影响因素，说明控制水冷壁热偏差的措施。说明控制水冷壁热偏差的措施。5.5.何谓脉动？控制措施有哪些？何谓脉动？控制措施有哪些？6.6.何谓水动力多值性？控制措施有哪些？何谓水动力多值性？控制措施有哪些？7.7.说明节流圈的作用原理。说明节流圈的作用原理。8.8.画图说明热效流动偏差如何产生。画图说明热效流动偏差如何产生。7/12/202492双辽电厂培训7/12/202493双辽电厂培训600MW600MW超临界锅炉主蒸汽（含给水）系统流程超临界锅炉主蒸汽（含给水）系统流程给水给水省煤器省煤器螺旋管水冷壁螺旋管水冷壁过渡联箱过渡联箱垂直管垂直管水冷壁水冷壁启动分离器启动分离器顶棚和包墙过热器系统顶棚和包墙过热器系统低温过热器低温过热器一级喷水减温器一级喷水减温器屏式过热器屏式过热器二二级喷水减温器级喷水减温器末级过热器末级过热器汽轮机高压缸汽轮机高压缸600MW600MW超临界锅炉再热蒸汽系统流程超临界锅炉再热蒸汽系统流程冷端再热管道冷端再热管道再热器事故喷水减温器再热器事故喷水减温器冷端再热冷端再热管道管道水平低温再热器水平低温再热器末级再热器末级再热器汽轮机低汽轮机低压缸压缸7/12/202494双辽电厂培训过热蒸汽调温方式：过热蒸汽调温方式：煤水比煤水比喷水喷水再热蒸汽调温方式：再热蒸汽调温方式：尾部烟道烟气挡板尾部烟道烟气挡板事故喷水事故喷水7/12/202495双辽电厂培训END