《660MW超超臨界機組》教材

1、超臨界機組專題安徽電力公司培訓(xùn)中心安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院何 鵬第一部分第一部分 概述概述電力發(fā)展趨勢 w2004年我國燃煤發(fā)電機組的標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗為379克千瓦時，與世界先進水平相差50克千瓦時至60克千瓦時。因此，提高煤轉(zhuǎn)化效率，節(jié)約煤炭資源，是未來煤電發(fā)展的重要目標(biāo)，是實現(xiàn)煤電可持續(xù)發(fā)展的重要保障。 w提高電廠煤炭利用效率的途徑，主要是提高發(fā)電設(shè)備的蒸汽參數(shù)。隨著科技的進步，煤電的蒸汽參數(shù)已由低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界、高溫超臨界，發(fā)展到了超超臨界和高溫超超臨界；發(fā)電凈效率也由低壓機組的20%，增加到了超超臨界機組的48%；發(fā)電煤耗從500克/千瓦時下降到了250克/千瓦時。

2、w機組運行壓力、溫度的提高帶來的變化是連鎖的，通常機組效率每提高1%，二氧化碳的排放就會減少2%。如果超超臨界機組能比常規(guī)亞臨界機組效率提高7%，二氧化碳的排放量就可以減少14%。 w據(jù)預(yù)測，到2020年，我國煤電裝機容量將新增2.4億千瓦，如果新增煤電機組的90%都采用超超臨界發(fā)電技術(shù)，那么我國每年可減少二氧化硫排放180萬噸左右，減少氮氧化物排放90萬噸左右，這相當(dāng)于2001年我國發(fā)電企業(yè)排放總量的23%。何為超臨界機組？有哪些特點？與同類比較優(yōu)點是什么？ w超臨界機組是指火力發(fā)電廠機組主蒸汽壓力大于水的臨界壓力（22.12MPa）的機組。w超臨界再分為常規(guī)超臨界（SC）（24MPa/54

3、0560）和高效超臨界(超超臨界)機組（USC）（蒸汽溫度不低于593或蒸汽壓力不低于31 MPa被稱為超超臨界）。蒸汽初參數(shù)與機組效率關(guān)系的一種估計 w從目前世界火力發(fā)電技術(shù)水平看，提高火力發(fā)電廠效率的主要途徑是提高蒸汽的參數(shù)，即提高蒸汽的壓力和溫度。發(fā)展超臨界和超超臨界火電機組，提高蒸汽的參數(shù)對于提高火力發(fā)電廠效率的作用是十分明顯的。w如：亞臨界機組的蒸汽壓力及蒸汽溫度為17MPa/540，其電廠效率為38%，供電煤耗為324克/kW.h;超臨界機組的蒸汽壓力及蒸汽溫度為25.5MPa/567，其電廠效率為41%，供電煤耗為300克/kW.h;w超超臨界機組的蒸汽壓力及蒸汽溫度為2531M

4、Pa/600，其電廠效率為48%，供電煤耗為256克/kW.h;國外已經(jīng)有蒸汽壓力及蒸汽溫度更高的機組，如高溫超超臨界機組，其壓力達到31MPa甚至更高，溫度達到700及以上，其電廠效率可達57%及以上，供電煤耗為216克/kW.h或更低。超臨界機組和亞臨界機組特點比較w超臨界機組是指主蒸汽壓力高于臨界壓力（22.13MPa）的鍋爐和汽輪發(fā)電機組，它具有如下特點： (1） 熱效率高、熱耗低。超臨界機組比亞臨界機組可降低熱耗2.5，故可節(jié)約燃料，降低能源消耗和大氣污染物的排放量。 (2）超臨界壓力時水和蒸汽比容相同，狀態(tài)相似，單相的流動特性穩(wěn)定，沒有汽水分層和在中間集箱處分配不均的困難，并不需要

5、象亞臨界壓力鍋爐那樣用復(fù)雜的分配系統(tǒng)來保證良好的汽水混合，回路比較簡單。 (3) 超臨界鍋爐水冷壁管道內(nèi)單相流體阻力比亞臨界汽包爐雙相流體阻力低。 (4) 超臨界壓力下工質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱較亞臨界壓力的高。 (5） 超臨界壓力工質(zhì)的比容和流量較亞臨界的小，故鍋爐水冷壁管內(nèi)徑較細，汽機的葉片可以縮短，汽缸可以變小，降低了重量與成本。 w (6）超臨界壓力直流鍋爐沒有大直徑厚壁的汽包和下降管，制造時不需要大型的卷板機和鍛壓機等機械，制造、安裝、運輸方便。同時取消汽包而采用汽水分離器，汽水分離器遠比亞臨界鍋爐的汽包小，內(nèi)部裝置也很簡單，制造工藝也相對容易，相應(yīng)地降低了成本。 (7）啟動、停爐快。超臨

6、界壓力直流鍋爐不存在汽包上下壁溫差等安全問題，而且其金屬重量和儲水量小，因而鍋爐的儲熱能力差，所以其增減負荷允許的速度快，啟動、停爐時間可大大縮短。一般在較高負荷（80100）時，其負荷變動率可達10/min。 (8) 超臨界壓力鍋爐適宜于變壓運行。 (9）超臨界鍋爐機組的水質(zhì)要求較高，使水處理設(shè)備費用增加，例如蒸汽中銅、鐵和二氧化硅等固形物的溶解度是隨著蒸汽比重的減小而增大，因而在超臨界壓力下，即使溫度不高，銅、鐵和二氧化硅等的溶解度也很高，為防止它在鍋爐蒸發(fā)受熱面及汽機葉片上結(jié)垢，超臨界鍋爐需100的凝結(jié)水精處理，除鹽除鐵。 (10）超臨界壓力鍋爐的蓄熱特性不及汽包爐，外界負荷變動時，汽溫

7、、汽壓變化快而必須有相當(dāng)靈敏可靠的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，鍋爐機組的自控水平要求也較高一些。 w超臨界機組也存在著一些不足： (1) 超臨界壓力鍋爐由于參數(shù)高，鍋爐停爐事故的概率比亞臨界多，降低了設(shè)備的可用率和可靠性。另外，超臨界壓力鍋爐出現(xiàn)管線破裂和起動閥泄漏故障時影響較大。 (2)超臨界壓力鍋爐雖然熱效率高，但鍋爐給水泵、循環(huán)泵卻要消耗較多的電耗，壓力參數(shù)的提高又會增加系統(tǒng)的漏泄量，實際上對熱效率的提高和熱耗的減少都會有一定的影響。 (3)超臨界壓力鍋爐為了保證水冷壁和過熱器的冷卻，啟動時要建立一定的啟動壓力和流量，為此要配置一整套專用的啟動旁路系統(tǒng)，因而啟、停的操作較復(fù)雜，熱損失也大。 (4) 超

8、臨界直流鍋爐水冷壁的安全性較差。直流鍋爐的水冷壁出口處，工質(zhì)一般已微過熱，故管內(nèi)會發(fā)生膜態(tài)沸騰，自然循環(huán)有自補償特性，而直流爐沒有這種特性，因此，直流爐水冷壁管壁的冷卻條件較差，較易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。600MW超臨界主機的一些特殊要求w(1) 鍋爐部分 由于超臨界鍋爐的溫度和壓力比亞臨界鍋爐高，因此對鍋爐提出了一些特殊的要求： 超臨界鍋爐受熱面工作條件就較亞臨界鍋爐為差，故對于受熱面鋼種、管道規(guī)格等選擇上提出較高的要求。尤其是過熱器管選擇時，更應(yīng)注意所用鋼材的抗腐蝕性和晶粒度指標(biāo)。沁北電廠采用SUS347替代在亞臨界壓力鍋爐上常用的SUS321，就是考慮到SUS321的晶粒度大，易形成氧化層（Fe

9、3O4），脫落后將引起汽輪機的“硬粒沖蝕”的問題。 w保證鍋爐在各種工況下水動力的可靠性，在各種負荷下，從超臨界壓力到亞臨界壓力廣泛的運行工況范圍內(nèi)，各水冷壁出口溫度上下幅度須限定在規(guī)定范圍內(nèi)，確保水動力穩(wěn)定性不受破壞；尤其當(dāng)水冷壁懸吊管系中設(shè)有中間聯(lián)箱時，必須采取措施避免在啟動分離器干濕轉(zhuǎn)換、工質(zhì)為兩相流時，聯(lián)箱中出現(xiàn)流量分配不均勻而使懸吊管溫差超限，導(dǎo)致懸吊管扭曲變形等問題。 超臨界變壓運行鍋爐水冷壁對爐內(nèi)熱偏差的敏感性較強，當(dāng)采用四角切園燃燒方式時必須采取有效的消除煙氣溫度偏差的措施（鍋爐出口兩側(cè)最大煙溫差不得大于50）。沁北電廠采用前后墻對沖燃燒的方式。w(2)汽輪機部分 對于汽輪機本

10、體來說，由于超臨界壓力機組是由直流爐供汽，溶解于蒸汽中的其他物質(zhì)較多，蒸汽在汽輪機的通流部分做功后壓力降低，原先在高壓下溶解的物質(zhì)會釋放出來，產(chǎn)生固體硬粒沖蝕。針對超臨界機組固體硬粒沖蝕這一突出問題哈爾濱汽輪機廠采取了對通流部件進行表面硬化處理；從防磨角度優(yōu)化通流部分進汽角度，減輕對葉片的沖蝕；采用全周進汽和調(diào)節(jié)汽門合理管理系統(tǒng)AMS以降低啟動流速，減小硬粒沖擊能量等。 w超臨界汽輪機由于主蒸汽參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)的提高，特別是溫度的提高，一些亞臨界機組使用的材料，已不能適應(yīng)超臨界汽輪機的工作狀況，因此，在選材問題給予了高度重視。主汽調(diào)節(jié)閥殼體和主蒸汽管采用9%Cr鍛鋼，以適應(yīng)主蒸汽溫度和壓力變

11、化的要求。低壓缸進汽溫度由亞臨界的320升至370，亞臨界使用的普通30Cr2Ni4MoV轉(zhuǎn)子材料的長期時效脆性敏感性高，不能滿足長期安全運行的要求。因此采用了超純30Cr2Ni4MoV轉(zhuǎn)子材料，降低材料的長期時效脆性敏感性，使超臨界的低壓轉(zhuǎn)子能夠長期安全運行。 結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取防止蒸汽旋渦振蕩的措施，避免由于高壓缸入口壓力高、汽流密度大，使調(diào)節(jié)級復(fù)環(huán)徑向間隙處發(fā)生蒸汽旋渦振蕩所引起的軸承不穩(wěn)定振動。通常以高壓調(diào)節(jié)級處出現(xiàn)蒸汽振蕩的可能性最大，設(shè)計上采用有成熟經(jīng)驗的葉型，并進行動強度核算，避免輪系振動頻率與噴嘴尾跡擾動力頻率重合所產(chǎn)生的共振。 超臨界機組發(fā)展現(xiàn)狀w美國是發(fā)展超臨界發(fā)電技術(shù)最早的國

12、家。世界第一臺超超臨界參數(shù)機組（125MW，31.03MPa，621/565/538）于1957年在美國投運。美國投運的超臨界機組占大型火電機組的30%以上，容量以500800MW為主。美國擁有超臨界機組兩個世界之最，即最大單機容量1300MW和最高蒸汽參數(shù)（費城電力公司EDDY-STONE電廠的#1機組，蒸汽參數(shù)為34.5MPa，649/566/566）。近年來，美國GE公司還為日本設(shè)計制造了蒸汽參數(shù)分別為26.6Mpa/577/600和25Mpa/600/610的超超臨界機組。w俄羅斯是發(fā)展超臨界機組最堅決的國家。1963年，前蘇聯(lián)第一臺300MW超臨界機組投入運行，機組參數(shù)為23.5Mp

13、a/580/565?，F(xiàn)在共有超臨界機組200多臺，占總裝機容量的50%以上，其300MW以上容量機組全部采用超臨界參數(shù)。目前，俄羅斯研制的新一代大型超超臨界機組采用參數(shù)為2830Mpa/580600。 w日本采用引進、仿制、創(chuàng)新的技術(shù)發(fā)展路線。日本的超臨界機組占常規(guī)火電機組裝機容量的60%以上，其450MW以上機組全部采用超臨界參數(shù)，最初投運的兩套超超臨界機組由三菱公司設(shè)計，容量700MW、蒸汽參數(shù)34.5Mpa/620/650。 w我國于上世紀(jì)80年代后期開始從國外引進超臨界機組，第一臺超臨界機組于1992年6月投產(chǎn)于上海石洞口二廠（2600MW，25.4MPa，541/569）。目前我國已

14、經(jīng)投產(chǎn)的超臨界機組共計10余臺。2006年，我國首批國產(chǎn)超超臨界百萬千瓦機組（華能玉環(huán)電廠一期工程）相繼投運，標(biāo)志著我國電力工業(yè)技術(shù)裝備水平和制造能力進入新的發(fā)展階段。 部分超臨界機組可靠性舉例 部分超臨界機組可靠性舉例 電廠項目機組容量MW 可用率%美國馬歇爾電廠263088.7（1985年）勃魯斯電廠2112094（1985年）蒙太爾電廠21300連續(xù)運行607天AEP電力公司71130平均EAF=83.3韓國保寧電廠50088.92（1994）中國石洞口二廠260091.47（1994）華能南京電廠2300連續(xù)運行1700多天（到1998年底部分超臨界機組經(jīng)濟性舉例電廠項目蒸汽參數(shù)機組效

15、率% 投運年份丹麥Vesk電廠407MW25.1MPa,560/560C45.31992法國STAUDINGE廠550MW25MPa,540/560C42.51992德國ROSTOCK電廠559MW25MPa,540/560C42.51994韓國500MW24MPa,538/538C41石洞口二廠600MW24.2MPa,538/566C41.091992西門子設(shè)計4001000MW27.5MPa,589/600C451999丹麥擬建設(shè)412MW28.5MPa,580/580/580C491998平圩電廠600MW17MPa,537/537C36.91989 第二部分第二部分 超臨界鍋爐超臨界

16、鍋爐超臨界鍋爐工作原理及基本型式超臨界鍋爐工作原理及基本型式 1 基本工作原理基本工作原理一、工作原理及過程一、工作原理及過程工質(zhì)依靠給水泵的壓頭一次通過預(yù)熱、蒸發(fā)、過工質(zhì)依靠給水泵的壓頭一次通過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面而加熱成為過熱蒸汽。熱各受熱面而加熱成為過熱蒸汽。 給水流量給水流量 G 蒸發(fā)量蒸發(fā)量 D給水泵給水泵 省煤器省煤器 水冷壁水冷壁 過熱器過熱器 管內(nèi)三類受熱面無固定分界點管內(nèi)三類受熱面無固定分界點G 工質(zhì)流量工質(zhì)流量 KgDi 工質(zhì)進口欠焓工質(zhì)進口欠焓 KJ/Kgq 管子平均熱負荷管子平均熱負荷 KW/m2r 蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)潛熱 KJ/Kgd 管內(nèi)徑管內(nèi)徑 m沿直流鍋爐管子工質(zhì)

17、的狀態(tài)和參數(shù)不斷變化沿直流鍋爐管子工質(zhì)的狀態(tài)和參數(shù)不斷變化)KW(iGdqLrsD D )KW(GrdqLzf )KW(LLLLzfrsgr 二、二、直流鍋爐的特點直流鍋爐的特點 本質(zhì)特點本質(zhì)特點l無汽包無汽包l工質(zhì)一次通過各受熱面，強迫流動工質(zhì)一次通過各受熱面，強迫流動l受熱面無固定界限受熱面無固定界限水冷壁中工質(zhì)流動特點水冷壁中工質(zhì)流動特點l受熱不均對流動影響受熱不均對流動影響l水動力多值性水動力多值性l有脈動現(xiàn)象有脈動現(xiàn)象1.給水泵壓頭大；給水泵壓頭大；傳熱過程特點傳熱過程特點在水冷壁中工質(zhì)干度在水冷壁中工質(zhì)干度 x 由由0 1，因此第二類傳熱因此第二類傳熱惡化一定出現(xiàn)惡化一定出現(xiàn)熱化學(xué)

18、過程特點熱化學(xué)過程特點要求給水品質(zhì)高要求給水品質(zhì)高控制調(diào)節(jié)過程特點控制調(diào)節(jié)過程特點直流鍋爐對自動控制系統(tǒng)要求高，原因如下直流鍋爐對自動控制系統(tǒng)要求高，原因如下負荷變動時，直流鍋爐的蓄熱能力較低，依靠自身爐水負荷變動時，直流鍋爐的蓄熱能力較低，依靠自身爐水和金屬蓄熱或放熱來減緩汽壓波動的能力較低和金屬蓄熱或放熱來減緩汽壓波動的能力較低 直流鍋爐必須同時調(diào)節(jié)給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平直流鍋爐必須同時調(diào)節(jié)給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平衡和能量平衡，才能穩(wěn)定汽壓和汽溫。所以直流鍋爐對衡和能量平衡，才能穩(wěn)定汽壓和汽溫。所以直流鍋爐對燃料量和給水量的自動控制系統(tǒng)要求高。燃料量和給水量的自動控制系統(tǒng)要求高。

19、啟動過程特點啟動過程特點設(shè)有啟動旁路設(shè)有啟動旁路啟動速度快啟動速度快在啟動過程中，有工質(zhì)膨脹現(xiàn)象在啟動過程中，有工質(zhì)膨脹現(xiàn)象啟動一開始，必須建立啟動流量和啟動壓力啟動一開始，必須建立啟動流量和啟動壓力設(shè)計、制造、安裝特點設(shè)計、制造、安裝特點直流鍋爐適用于任何壓力直流鍋爐適用于任何壓力蒸發(fā)受熱面可以任意布置蒸發(fā)受熱面可以任意布置節(jié)省金屬節(jié)省金屬制造方便制造方便2 蒸發(fā)受熱面主要形式蒸發(fā)受熱面主要形式一、早期采用的形式一、早期采用的形式本生型，即多次串聯(lián)垂直上升管屏式本生型，即多次串聯(lián)垂直上升管屏式蘇爾壽式，即多行程迂回管屏式蘇爾壽式，即多行程迂回管屏式拉姆辛型，即水平圍繞上升管圈式式拉姆辛型，即

20、水平圍繞上升管圈式式 垂直上升管屏式垂直上升管屏式 1-垂直管屏；垂直管屏；2-過熱器；過熱器；3-外置式過渡區(qū)；外置式過渡區(qū)；4-省煤器；省煤器；5-空氣預(yù)熱器；空氣預(yù)熱器； 6-給水如口；給水如口；7-過熱蒸汽出口；過熱蒸汽出口；8-煙氣出口煙氣出口 回帶管屏式回帶管屏式 1-水平回帶管屏；水平回帶管屏；2-垂直回帶管屏；垂直回帶管屏；3-過熱蒸汽出口；過熱蒸汽出口；4-過熱器；過熱器；5-外置式過渡區(qū)；外置式過渡區(qū)；6-省煤器；省煤器；7-給水入口；給水入口；8-空氣預(yù)熱器；空氣預(yù)熱器；9-煙氣出口煙氣出口 水平圍繞管圈式水平圍繞管圈式 1-省煤器；省煤器；2-爐膛進水管；爐膛進水管；3

21、-水分配集箱；水分配集箱；4-燃燒器；燃燒器；5-水平圍繞管圈；水平圍繞管圈；6-汽水混合物出口集箱；汽水混合物出口集箱；7-對流過熱器；對流過熱器；8-壁上過熱器；壁上過熱器；9-外置式過渡區(qū)；外置式過渡區(qū)；10-空氣空氣預(yù)熱器預(yù)熱器 二、現(xiàn)代直流鍋爐采用的形式二、現(xiàn)代直流鍋爐采用的形式 由于鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展；采用了膜式水冷由于鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展；采用了膜式水冷壁；滑參數(shù)運行和給水處理技術(shù)發(fā)展。因此直流鍋壁；滑參數(shù)運行和給水處理技術(shù)發(fā)展。因此直流鍋爐形式有了很大的變化。爐形式有了很大的變化。 一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（UP型）型）爐膛下部多次上升、爐膛上部一次上升

22、管屏式（爐膛下部多次上升、爐膛上部一次上升管屏式（FW型）型）螺旋圍繞上升管屏式螺旋圍繞上升管屏式 UPUP型垂直上升管屏水冷壁型垂直上升管屏水冷壁 UPUP型垂直上升管屏型垂直上升管屏包括一次上升和上升包括一次上升和上升- -上升上升 一次上升型（一次上升型（a a） 給水一次流經(jīng)全部四面墻水冷給水一次流經(jīng)全部四面墻水冷壁管屏，沒有下降管，管屏沿高度分為上、中和下壁管屏，沒有下降管，管屏沿高度分為上、中和下部三個輻射區(qū)，各區(qū)段之間設(shè)有混合器，用以消除部三個輻射區(qū)，各區(qū)段之間設(shè)有混合器，用以消除平行管子間的熱偏差平行管子間的熱偏差 系統(tǒng)簡單，流動阻力小，可采用全懸吊結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)簡單，流動阻力小，

23、可采用全懸吊結(jié)構(gòu)，水力特性較為穩(wěn)定水力特性較為穩(wěn)定 上升上升- -上升型（上升型（b b） 爐膛下部高熱負荷區(qū)域布置爐膛下部高熱負荷區(qū)域布置兩個串聯(lián)回路，用于提高管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速以避免兩個串聯(lián)回路，用于提高管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速以避免流動異常和傳熱惡化流動異常和傳熱惡化（a a）（）（b b）一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（UP型）型）FWFW型型垂直上升管屏水冷壁垂直上升管屏水冷壁 多次垂直上升管屏多次垂直上升管屏 爐膛下部高熱負荷區(qū)域，爐外加設(shè)下降管，爐膛下部高熱負荷區(qū)域，爐外加設(shè)下降管，形成多次垂直上升；在上部較低熱負荷區(qū)，仍采用一次垂直上升形成多次垂直上升；在上部較低熱負荷區(qū)，仍采用

24、一次垂直上升管屏管屏 FWFW型垂直上升管屏型垂直上升管屏為多次垂直上升管屏為多次垂直上升管屏 多次垂直上升管屏的特點多次垂直上升管屏的特點 既可保證高熱負荷區(qū)有較高的質(zhì)量流速，達到充分冷卻的目既可保證高熱負荷區(qū)有較高的質(zhì)量流速，達到充分冷卻的目的；又可減少水冷壁的流動阻力的；又可減少水冷壁的流動阻力 有不受熱的下降管，工質(zhì)流程長，系統(tǒng)阻力較大有不受熱的下降管，工質(zhì)流程長，系統(tǒng)阻力較大FW型型螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁 螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁 由若干根水冷壁組成管帶，沿爐膛四面傾斜上升，由若干根水冷壁組成管帶，沿爐膛四面傾斜上升，無水平段，各管帶均勻地分布在爐膛四壁，任一高度上

25、所有管帶的受熱幾無水平段，各管帶均勻地分布在爐膛四壁，任一高度上所有管帶的受熱幾乎完全相同乎完全相同 螺旋管圈型水冷壁的特點螺旋管圈型水冷壁的特點 爐膛四周熱負荷不均不會增爐膛四周熱負荷不均不會增大工貭熱偏差，大工貭熱偏差，熱偏差較小熱偏差較小 可根據(jù)需要獲得足夠高的工可根據(jù)需要獲得足夠高的工質(zhì)質(zhì)量流速，質(zhì)質(zhì)量流速，可減輕傳熱惡化可減輕傳熱惡化的影響的影響螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁 工質(zhì)焓值較高的管段處在熱負荷較低的爐膛上部，工質(zhì)焓值較高的管段處在熱負荷較低的爐膛上部，對防止管壁超溫對防止管壁超溫有利有利 無下降管及中間聯(lián)箱，無下降管及中間聯(lián)箱，金屬耗量小金屬耗量小 缺點缺點是大機組沿爐

26、膛高度管帶中各管之間熱偏差較大，制造安裝困難，是大機組沿爐膛高度管帶中各管之間熱偏差較大，制造安裝困難，工作量大，承重能力差，懸吊難工作量大，承重能力差，懸吊難螺旋圍繞上升管屏式螺旋圍繞上升管屏式水冷壁設(shè)計及布置水冷壁設(shè)計及布置w爐膛周界尺寸是由燃燒的條件決定的，它取決于爐膛的凈熱輸入，燃料的種類和特性、燃燒器的型式和布置。對垂直管水冷壁而言，爐膛周界長度、管子直徑、管間節(jié)距決定了它的重量流速的大小。在定的爐膛周界情況下，如采用垂直布置的水冷壁管，其管子根數(shù)基本固定，管子直徑不能過細，為了保證水冷壁管子的安全，必須保證一定的工質(zhì)流量，所以垂直管圈的重量流速大小是受到嚴(yán)格限制的。 w爐膛周界尺寸

27、的增加與鍋爐容量的增加是不成正比例的。因此容量較小的直流鍋爐水冷壁往往存在著單位容量爐膛周界尺寸過大，水冷壁管子內(nèi)難以保證足夠的重量流速。300Mw容量的鍋爐水冷壁不能設(shè)成一次垂直上升型管圈；600MW容量的鍋爐在負荷低于60%左右時重量流速也顯得不足（這里指的是采用較粗的管子且無多次上升垂直直管圈，即采用UP型一次上升水冷壁結(jié)構(gòu)），根據(jù)蘇爾壽公司的經(jīng)驗，燃煤鍋爐水冷壁設(shè)計成一次上升垂直管圈的極限容量最小應(yīng)該在700MW以上。w解決爐膛周界和重量流速之間矛盾的方法一般有下述四種：（1）采用小管徑和多次混合的水冷壁（如上鍋300MWUP鍋爐，采用內(nèi)徑11mm的管子）。（2）水冷壁采用工質(zhì)再循環(huán)（

28、低倍率和復(fù)合循環(huán)鍋爐）。（3）采用多次上升管圈型水冷壁（FW型鍋爐）。（4）采用螺旋管圈型水冷壁。表表4- -1 螺旋管圈和垂直管圈重量流速的比較螺旋管圈和垂直管圈重量流速的比較項 目螺旋管圈假想的垂直管圈管子規(guī)格mm385.628.65.7管間節(jié)距mm5443管子根數(shù)N3161645重量流速(MCR)kg/m2.s28081316重量流速(37%MCR)kg/m2.s982458螺旋管圈水冷壁的特點螺旋管圈水冷壁的特點w螺旋管圈的一大特點就是能夠在爐膛周界尺寸定的條件下，通過改變螺旋升角來調(diào)整平行管的數(shù)量，保證容量較小的鍋爐并列管束數(shù)量較小，從而獲得足夠的工質(zhì)重量流速，使管壁得到足夠的冷卻。

29、消除傳熱惡化對水冷壁管子安全的威脅。tLNsin螺旋管圈水冷壁的特點螺旋管圈水冷壁的特點w在管間節(jié)距不變的情況下，如要保持螺旋管的根數(shù)不變，那么爐膛周界L減少，螺旋角就要增加。如何保持爐膛周界不變，那么螺旋角減小，管子根數(shù)N亦減小。在管徑一定的條件下管子根數(shù)N決定了水冷壁的重量流速。w當(dāng)螺旋角達到最大值90時，螺旋管就變成垂直管了。此時，N=L/t，并列管子根數(shù)最大。w采用螺旋管圈水冷壁主要優(yōu)點如下:w（1）能根據(jù)需要獲得足夠的重量流速，保證水冷壁的安全運行。w（2）管間吸熱偏差小，特別是對于容量比較小的鍋爐，并列管子根數(shù)少，同時由于沿爐膛高度方向的熱負荷變化平緩，因而熱偏差小，螺旋管在盤旋上

30、升的過程中，管子繞過爐膛整個周界、即途經(jīng)寬度上熱負荷大的區(qū)域又途經(jīng)熱負荷小的區(qū)域，因此就螺旋管的各管，以整個長度而言吸熱偏差很小。據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)螺旋管盤繞圈數(shù)為1.52.0圈時，其吸熱偏差不會超過0.5%（冷灰斗也采用螺旋管圈）。w（3）抗燃燒干擾的能力強。在前墻的吸熱量增加15%，右側(cè)墻保持不變，而后墻的吸熱量減少10%，左側(cè)墻亦減少5%時，螺旋管圈的吸熱偏差仍不會超過1%，其出口溫度偏差在15之內(nèi)。而相同情況下垂直管圈管間的吸熱量偏差就會毫無緩沖地落在+15%-15之間。w（4）如果只考慮流量調(diào)節(jié),可以不設(shè)置水冷壁進口的分配節(jié)流圈。垂直管圈為了減少熱偏差，在水冷壁進口要按照沿寬度上的熱

31、負荷分布曲線設(shè)計配置流量分配節(jié)流圈。這種節(jié)流圈一方面增加了水冷壁的阻力降，而且節(jié)流圈對不同的負荷表現(xiàn)出的特性有差別,給水冷壁的設(shè)計帶來很大復(fù)雜性。由于螺旋管吸熱偏差很小，冷灰斗也采用螺旋的螺旋管圈，水冷壁管的阻力損失大大降低。w（5）適應(yīng)于鍋爐變壓運行。螺旋管圈在變壓過程中可以解決低負荷時汽水兩相分配不均的問題,同時它能在低負荷時維持足夠的重量流速,適合于變壓運行。2.螺旋管圈水冷壁的特點螺旋管圈水冷壁的特點w采用螺旋管圈水冷壁主要有以下幾點缺點。w（1）因為螺旋管圈的承重能力弱，需要附加的爐室懸吊系統(tǒng)。w（2）螺旋管圈制造成本高。它的螺旋冷灰斗、燃燒器水冷套以及螺旋管至垂直管屏的過渡區(qū)等部組

32、件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。w（3）螺旋管圈爐膛四角上需要進行大量單彎頭焊接對口，工地吊裝次數(shù)的增加，因而給工地安裝增加了難度和工作量。w（4）螺旋管圈管子長度較長，阻力較大，增加了給水泵的功耗。 采用螺旋管圈水冷壁雖然可以獲得足夠的管內(nèi)質(zhì)量流速，但也帶來了水冷壁的支撐問題。所以國產(chǎn)600MW超臨界壓力直流鍋爐的設(shè)計關(guān)鍵是：確定管內(nèi)質(zhì)量流量，防止傳熱惡化導(dǎo)致管壁溫度過高；解決螺旋水冷壁爐膛的支撐，即剛性梁的設(shè)計。DBC/BHK/BHDBDBC/BHK/BHDB鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計w爐膛四周水冷壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計重點考慮解決和避免以下問題：w（1）隨著負荷降低，工作條件極為惡劣的水冷壁中，質(zhì)

33、量流速也按比例下降。在直流方式下，工質(zhì)流動的穩(wěn)定性受到影響，為了防止出現(xiàn)流動的多值性不穩(wěn)定現(xiàn)象，須限定最低直流運行負荷時的質(zhì)量流速；w（2）在進入臨界壓力點以下低負荷運行時，與亞臨界機組一樣，必須重視水冷壁管內(nèi)兩相流的傳熱和流動，要防止發(fā)生膜態(tài)沸騰導(dǎo)致水冷壁管金屬超溫爆管；w（3）負荷降低后，爐膛水冷壁的吸熱不均將加大，須注意防止它引起水冷壁管圈吸熱不均導(dǎo)致溫度偏差增大；w（4）在整個變壓運行中，蒸發(fā)點的變化，使單相和兩相區(qū)水冷壁金屬溫度將變化，須注意水冷壁及其剛性梁體系的熱膨脹設(shè)計，并防止頻繁變化引起承壓件上出現(xiàn)疲勞破壞；w（5）由于降低負荷后，省煤器段的吸熱量減少，按B-MCR工況設(shè)計布置

34、的省煤器在低負荷時有可能出現(xiàn)出口處汽化，它將影響水冷壁流量分配，導(dǎo)致流動工況惡化。鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計w爐膛中下部及冷灰斗均采用螺旋盤繞的水冷壁結(jié)構(gòu)，使其在各種工況特別是啟動和低負荷工況下讓各水冷壁管內(nèi)具有足夠的質(zhì)量流速，管間吸熱均勻，防止亞臨界壓力下出現(xiàn)偏離核態(tài)沸騰（DNB），超臨界壓力下出現(xiàn)類膜態(tài)沸騰（DNB），減小爐膛出口工質(zhì)溫度偏差，以及水動力不穩(wěn)定等傳熱惡化工況。水冷壁具有足夠的動壓頭，也可避免如停滯、倒流、流動多值性等水循環(huán)不穩(wěn)定問題的發(fā)生。這種布置結(jié)構(gòu)簡單，維護工作量小，即不需要變徑的節(jié)流圈或閥門，同時也不必在水冷壁進口設(shè)專門給水流量平衡調(diào)節(jié)分配裝置。w整個爐膛四

35、周為全焊式膜式水冷壁，爐膛由下部螺旋盤繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁兩個不同的結(jié)構(gòu)組成，兩者間由過渡水冷壁轉(zhuǎn)換連接，爐膛角部為圓弧過渡結(jié)構(gòu)。爐膛冷灰斗的傾斜角度為55。爐膛水冷壁總體布置見圖4-9。w爐膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋水冷壁）都采用螺旋盤繞膜式管圈，從水冷壁進口到折焰角水冷壁下標(biāo)高處。螺旋水冷壁管全部采用六頭、上升角60的內(nèi)螺紋管。螺旋冷灰斗的結(jié)構(gòu)如圖4-10所示。圖4-9 水冷壁總體布置圖 圖4-10 螺旋冷灰斗的結(jié)構(gòu) 3 本機組特點本機組特點一、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特性一、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特性本廠本廠600MW機組采用的是機組采用的是DG1950/25.4型直流鍋爐型直流鍋爐 。

36、是東。是東方鍋爐（集團）股份有限公司與日本巴布科克方鍋爐（集團）股份有限公司與日本巴布科克-日立公司及日立公司及東方東方-日立鍋爐有限公司合作設(shè)計、聯(lián)合制造的日立鍋爐有限公司合作設(shè)計、聯(lián)合制造的600MW超臨超臨界本生直流鍋爐。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋界本生直流鍋爐。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，前后墻對沖燃燒，單爐膛，尾部雙煙道結(jié)爐，一次再熱，前后墻對沖燃燒，單爐膛，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置。吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置。 水冷壁及水循環(huán)系統(tǒng)特性水冷壁及

37、水循環(huán)系統(tǒng)特性啟動旁路系統(tǒng)特性啟動旁路系統(tǒng)特性二、設(shè)計考慮與布置特點二、設(shè)計考慮與布置特點設(shè)計指導(dǎo)原則設(shè)計指導(dǎo)原則布置特點布置特點三、變壓運行優(yōu)點三、變壓運行優(yōu)點600MW600MW超臨界壓力直流鍋爐超臨界壓力直流鍋爐水冷壁系統(tǒng)（石洞口二廠水冷壁系統(tǒng)（石洞口二廠1900t/h1900t/h） 爐膛總高度（自進口集箱至頂棚）爐膛總高度（自進口集箱至頂棚）為為62125mm，寬度為，寬度為18816mm、深度為深度為16576mm 水冷壁在標(biāo)高水冷壁在標(biāo)高47882mm處由螺處由螺旋管向垂直管屏的過渡，上部為垂旋管向垂直管屏的過渡，上部為垂直管屏直管屏；下部為螺旋管圈，由下部為螺旋管圈，由316根

38、平行管組成，以雙頭螺旋的形式根平行管組成，以雙頭螺旋的形式盤旋上升，螺旋升角為盤旋上升，螺旋升角為13.9498度。度。 螺旋冷灰斗前后墻的垂直傾角為螺旋冷灰斗前后墻的垂直傾角為40，后水冷壁折焰角伸入爐膛的，后水冷壁折焰角伸入爐膛的深度為深度為4368mm（占爐膛深度約（占爐膛深度約14），折焰角上方的出口煙窗的），折焰角上方的出口煙窗的平均高度約平均高度約14000mm左右左右 l-l-水冷壁進口環(huán)形集箱；水冷壁進口環(huán)形集箱；2-2-螺旋冷灰斗；螺旋冷灰斗；3-3-螺旋管螺旋管圈；圈；4-4-中間混合集箱；中間混合集箱；5-5-垂直管屏；垂直管屏；6-6-折焰角；折焰角；7-7-折焰角出口

39、集箱；折焰角出口集箱；9-9-后水冷壁懸吊管進口集箱；后水冷壁懸吊管進口集箱；10-10-后水冷壁懸吊管；后水冷壁懸吊管；11-11-水冷壁出口集箱；水冷壁出口集箱；12-12-水水冷壁出口連接管道；冷壁出口連接管道；13-13-啟動分離器；啟動分離器；14-14-分離器出分離器出口連接管道口連接管道 600MW600MW超臨界壓力直流鍋爐超臨界壓力直流鍋爐水冷壁系統(tǒng)（石洞口二廠水冷壁系統(tǒng)（石洞口二廠1900t/h1900t/h） 省煤器出口的工質(zhì)省煤器出口的工質(zhì)爐膛下部環(huán)形爐膛下部環(huán)形進口集箱進口集箱 螺旋管圈螺旋管圈中間混合集箱中間混合集箱垂直管屏垂直管屏連接管連接管汽水分離器汽水分離器

40、分離出來蒸汽由分離出來蒸汽由汽水分離器四根引出汽水分離器四根引出管引入過熱器系統(tǒng)；水排入疏水?dāng)U容管引入過熱器系統(tǒng)；水排入疏水?dāng)U容器實現(xiàn)工質(zhì)回收器實現(xiàn)工質(zhì)回收 w過熱器結(jié)構(gòu)和布置方式過熱器結(jié)構(gòu)和布置方式 根據(jù)傳熱方式，過熱器可分為對流式、輻射式和半輻射式對流式、輻射式和半輻射式，而再熱器通常都是對流式，在亞臨界控制循環(huán)鍋爐中也采用輻射式和半輻射式再熱器。 輻射式過熱器布置在爐膛的爐壁上，直接吸收爐膛輻射熱，它的結(jié)構(gòu)和水冷壁相似，只有管徑可能不同。半輻射式過熱器布置在爐膛上方，同時吸收爐膛的輻射熱和煙氣的對流傳熱，常由許多根做成“U”形的管子排成一個平面的管屏，因此又稱屏式過熱器。屏式過熱器是系統(tǒng)

41、安全運行中的薄弱環(huán)節(jié)。 123456789101112131411過熱器的基本結(jié)構(gòu)示例圖1.鍋筒；2.在爐膛壁上的二行程輻射式過熱器；3. 爐膛出口處屏式過熱器；4. 立式對流過熱器； 5. 臥式對流過熱器； 6. 頂棚過熱器；7. 噴水減溫器； 8. 過熱蒸汽出口集箱；9. 懸吊管進口集箱； 10. 懸吊管出口集箱；11. 過熱器懸吊管； 14. 燃燒器壁孔 分分5級：級：頂棚過熱器頂棚過熱器包墻過熱器包墻過熱器低溫過熱器低溫過熱器屏式過熱器屏式過熱器1. 高溫過熱器高溫過熱器 去高壓缸 去中壓缸 來自高壓加熱器 來自高壓缸 汽水分離器 頂棚過熱器 包墻過熱器 低溫過熱器 屏式過熱器 末級過

42、熱器 低溫再熱器 高溫再熱器 過熱器一級減溫器 過熱器二級減溫器 再熱器減溫器 再熱器系統(tǒng)再熱器系統(tǒng)分分2級：級：低溫再熱器低溫再熱器高溫再熱器高溫再熱器w過熱汽溫及再熱汽溫的調(diào)節(jié)過熱汽溫及再熱汽溫的調(diào)節(jié) 過熱器及再熱器作用過熱器及再熱器作用：由于受材料的限制，鍋爐的過熱汽溫度停留在540550的水平。僅提高壓力而不相應(yīng)的提高蒸汽溫度，過熱蒸汽在汽輪機膨脹作功后濕度很大，會影響汽機的安全，因此通常是將蒸汽在汽輪機作一部分功后送回到鍋爐再加熱，然后再回到后面的汽輪機作功，這樣可降低汽輪機末級葉片中蒸汽濕度，電站的熱效率還可進一步提高。再熱器的作用就是布置在鍋爐中加熱從汽輪機引回來的蒸汽。 汽溫的

43、調(diào)節(jié)方式汽溫的調(diào)節(jié)方式可分為蒸汽側(cè)蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)煙氣側(cè)。蒸汽側(cè)主要是噴水減溫，在高溫蒸汽中噴入高純度的除鹽水，水滴的汽化使蒸汽的溫度降低。調(diào)節(jié)噴入的水量，可以達到調(diào)節(jié)汽溫的目的。煙氣側(cè)主要是通過改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對流受熱面吸熱量分配比例的方法來調(diào)節(jié)蒸汽溫度，主要有煙氣再循環(huán)、調(diào)節(jié)燃燒器傾角等方式。為保證經(jīng)濟性，再再熱蒸汽常采用煙氣側(cè)調(diào)溫?zé)嵴羝２捎脽煔鈧?cè)調(diào)溫。 二、汽溫特性及調(diào)節(jié)二、汽溫特性及調(diào)節(jié)l過熱汽溫過熱汽溫影響因素影響因素（有有再再熱熱）（無無再再熱熱）)hh(GGQGBhhQGBhhzrzrzrglnet,args grglnet,args gr 煤水比、給水溫度、過量空氣系數(shù)、

44、火焰中心位置、受熱煤水比、給水溫度、過量空氣系數(shù)、火焰中心位置、受熱面面 粘污粘污調(diào)節(jié)特點調(diào)節(jié)特點調(diào)節(jié)煤水比為主調(diào)節(jié)手段；輔以噴水減溫調(diào)節(jié)煤水比為主調(diào)節(jié)手段；輔以噴水減溫l再熱汽溫再熱汽溫三、過熱器運行問題（略）三、過熱器運行問題（略）2 尾部受熱面尾部受熱面 省煤器省煤器后豎井后煙道低過下方，順列布置。后豎井后煙道低過下方，順列布置。給水單側(cè)（爐右側(cè)）引入，單根下水給水單側(cè)（爐右側(cè)）引入，單根下水連接管（爐右側(cè)）引出。連接管（爐右側(cè)）引出。蛇形管：蛇形管：50.87.1（SA-210C），），光管，光管，4管圈繞，橫向節(jié)距管圈繞，橫向節(jié)距114.3mm，168排，上下兩組逆流布置。排，上下兩

45、組逆流布置。省煤器進口集箱：省煤器進口集箱：50888，SA106C；省煤器出口集箱省煤器出口集箱50888，SA106C。省煤器系統(tǒng)重量由包墻系統(tǒng)引出的汽省煤器系統(tǒng)重量由包墻系統(tǒng)引出的汽吊管懸吊。吊管懸吊。省煤器管束與四周墻壁間設(shè)有阻流板，省煤器管束與四周墻壁間設(shè)有阻流板，每組上兩排迎流面及邊排和彎頭區(qū)域每組上兩排迎流面及邊排和彎頭區(qū)域設(shè)置防磨蓋板。設(shè)置防磨蓋板。 頂棚進口集箱水冷壁前上集箱二級過熱器匯集集箱三級過熱器進口集箱過熱器二級減溫器二級過熱器進口集箱水冷壁凝渣管束水冷壁后墻出口集箱三級過熱器出口集箱高再進口集箱高再出口集箱頂 棚 出 口 集 箱低 再 進 口 集 箱低再出口集箱后豎

46、井前墻集箱再熱器減溫器后豎井吊掛管集箱再熱器減溫器后豎井中隔墻集箱一級過熱器出口集箱后豎井吊掛管集箱后豎井后墻集箱剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁頂棚出口集箱空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器 l采用采用32#,VI型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，每臺鍋爐配置兩臺三型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，每臺鍋爐配置兩臺三分倉空預(yù)器。分倉空預(yù)器。l 轉(zhuǎn)子直徑為轉(zhuǎn)子直徑為13506mm，正常轉(zhuǎn)數(shù)為，正常轉(zhuǎn)數(shù)為0.99r/min，預(yù)熱器采，預(yù)熱器采用反轉(zhuǎn)方式，即一次風(fēng)溫低，二次風(fēng)溫高，用反轉(zhuǎn)方式，即一次風(fēng)溫低，二次風(fēng)溫高， 受熱面自上而受熱面自上而下分為三層，其高度分別為下分

47、為三層，其高度分別為300+800,800,300mm。l 熱端和中間段蓄熱元件由定位板和波形板交替疊加而成，熱端和中間段蓄熱元件由定位板和波形板交替疊加而成，鋼板厚度鋼板厚度0.6mm，高度為，高度為300+800+800mm,材料為材料為Q215-A.F。冷端蓄熱元件由。冷端蓄熱元件由1.2mm 厚垂直大波紋的定位板和平厚垂直大波紋的定位板和平板構(gòu)成，高度為板構(gòu)成，高度為300mm。（冷端蓄熱元件采用低合金耐腐。（冷端蓄熱元件采用低合金耐腐蝕鋼板。）蝕鋼板。） 空氣預(yù)熱空氣預(yù)熱器分解圖器分解圖空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器第六章第六章 超臨界鍋爐超臨界鍋爐的水動力特的水動力特性性 )1ln2(2wg

48、zwbDqtt)1ln4D(qtt2wgzb )1ln2D(qttt2wmaxgzgzwb D D )1ln4D(qttt2wmaxgzgzb D D 變化規(guī)律變化規(guī)律超臨界壓力下定壓比熱超臨界壓力下定壓比熱Cp具有最大值時的溫度為具有最大值時的溫度為擬臨界溫擬臨界溫度度或或類臨界溫度。類臨界溫度。 在在臨界溫度臨界溫度和和類臨界溫度類臨界溫度附近，工質(zhì)的各主要參數(shù)發(fā)生比附近，工質(zhì)的各主要參數(shù)發(fā)生比較大的變化。見圖較大的變化。見圖（a）泡狀流；）泡狀流； （b）彈狀流；）彈狀流； （c）環(huán)狀流；）環(huán)狀流； （d）霧狀流）霧狀流 推導(dǎo)可得推導(dǎo)可得 D DCBAP23 1r2i11q8iA D D

49、 D D 1ri1d2LB D D 1rdqLC22 G = w 特性曲線特性曲線2)w(dLp2rsrs D D )1 (x12)w(dLLp2rszf D Dw 增加，增加，Lrs增加，增加， Lzf減小，使得減小，使得D減小，相應(yīng)的減小，相應(yīng)的 x 也減??；而且也減小；而且x減小影響程減小影響程度比度比w 增加影響程度大。因此，增加影響程度大。因此，w 增加，增加， 1ar46.7i D D 提高蒸發(fā)受熱面的壓力提高蒸發(fā)受熱面的壓力 水冷壁人口處裝節(jié)流圈水冷壁人口處裝節(jié)流圈 提高水冷壁入口的質(zhì)量流速提高水冷壁入口的質(zhì)量流速 w (1.3-1.5) w*重位壓差的影響對水動力特性的影響有利

50、于水動力特性位壓差的影響對水動力特性的影響有利于水動力特性趨向穩(wěn)定趨向穩(wěn)定 g + g 當(dāng)質(zhì)量流速增加時，垂直管中重位壓差的影響減少，這時當(dāng)質(zhì)量流速增加時，垂直管中重位壓差的影響減少，這時的水動力特性趨向于水平管圈的水動力特性的水動力特性趨向于水平管圈的水動力特性 ;當(dāng)質(zhì)量流速當(dāng)質(zhì)量流速小時，垂直管中重位壓差的影響大，這時的水動力特性趨小時，垂直管中重位壓差的影響大，這時的水動力特性趨向于自然循環(huán)管子的水動力特性向于自然循環(huán)管子的水動力特性 。 。動態(tài)動態(tài) ：靜態(tài)靜態(tài) ： l同一根管子，給水量隨時間作周期性波動，蒸發(fā)量也隨同一根管子，給水量隨時間作周期性波動，蒸發(fā)量也隨時間作周期性波動，它們的

51、波動相位差為時間作周期性波動，它們的波動相位差為180l脈動是不衰減的脈動是不衰減的 l對于垂直上升管屏，也有管間脈動現(xiàn)象發(fā)生對于垂直上升管屏，也有管間脈動現(xiàn)象發(fā)生 。且對脈動且對脈動更敏感，更加嚴(yán)重更敏感，更加嚴(yán)重 ，熱水段、蒸發(fā)段、過熱段都在作周熱水段、蒸發(fā)段、過熱段都在作周期性波動，在交界處附近壁溫周期性變化，最大波動甚期性波動，在交界處附近壁溫周期性變化，最大波動甚至達到至達到150 ，因而使管子產(chǎn)生疲勞破壞因而使管子產(chǎn)生疲勞破壞 。 。w 加節(jié)流圈；采用逐步擴大的管徑（省煤加節(jié)流圈；采用逐步擴大的管徑（省煤 器采用較小管徑）器采用較小管徑） 增加呼吸聯(lián)箱，呼吸聯(lián)箱處使壓力均衡增加呼吸

52、聯(lián)箱，呼吸聯(lián)箱處使壓力均衡合適的壓力和熱負荷合適的壓力和熱負荷 定義定義pjpiiD DD D pjpjpjpjGAqi D DppppGAqi D D熱負荷分布不均勻。鍋爐爐膛中沿寬度方向煙氣的速度熱負荷分布不均勻。鍋爐爐膛中沿寬度方向煙氣的速度場、溫度場和熱流的分布不均勻是造成水冷壁并聯(lián)管組吸場、溫度場和熱流的分布不均勻是造成水冷壁并聯(lián)管組吸熱不均勻的主要原因熱不均勻的主要原因 。和機組容量，爐內(nèi)燃燒、流動工和機組容量，爐內(nèi)燃燒、流動工況，燃燒器布置和運行方式，負荷變化，煤種變化等有況，燃燒器布置和運行方式，負荷變化，煤種變化等有關(guān)。關(guān)。l水平管圈水平管圈pppjpjGvzvz 熱負荷的影

53、響熱負荷的影響結(jié)構(gòu)的影響結(jié)構(gòu)的影響工質(zhì)在受熱面進口處的焓值的影響工質(zhì)在受熱面進口處的焓值的影響壓力的影響壓力的影響l垂直管圈垂直管圈2pjpjpjPpjpppjpjG)w(zHgv1vzvz 加節(jié)流圈加節(jié)流圈w 管內(nèi)工質(zhì)沿著長度方向吸熱并且含汽率的增加，工質(zhì)的流管內(nèi)工質(zhì)沿著長度方向吸熱并且含汽率的增加，工質(zhì)的流動結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生變化。由于流動結(jié)構(gòu)不同，傳熱特性不動結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生變化。由于流動結(jié)構(gòu)不同，傳熱特性不同，以及管內(nèi)工質(zhì)溫度的變化，則管壁溫度也隨之變化同，以及管內(nèi)工質(zhì)溫度的變化，則管壁溫度也隨之變化 。)1ln2D(qttt2wmaxgzgzwb D D )1ln4D(qttt2wmaxg

54、zgzb D D 管內(nèi)工質(zhì)流動沸騰傳熱工況管內(nèi)工質(zhì)流動沸騰傳熱工況 第一類傳熱第一類傳熱 。管內(nèi)。管內(nèi)2 2減減小，壁溫升高。小，壁溫升高。 )d/l ,d,p,x,(fqnnlj 第二類傳熱第二類傳熱管內(nèi)管內(nèi)2減小，壁溫升減小，壁溫升高高的傳熱的傳熱時，時， 與熱負荷有關(guān)。與熱負荷有關(guān)。時，時， 與壓力、質(zhì)量流速和管徑與壓力、質(zhì)量流速和管徑有關(guān)有關(guān)第一類傳熱第一類傳熱第二類傳熱第二類傳熱 在在超臨界壓力下傳熱惡化實驗曲線超臨界壓力下傳熱惡化實驗曲線p=23MPa，w = 400kg/(m2.s)1 q=698kW/m2；2 q=6580kW/m2；3 q=465kW/m2；4 q=349kW

55、/m2使用較好的材料使用較好的材料 如如SA213-T23鋼鋼 ，耐溫極限可達耐溫極限可達460 推遲傳熱惡化推遲傳熱惡化(a)(b)(c) 一、管子燒壞（爆管）一、管子燒壞（爆管）u影響安全性因素影響安全性因素l水動力多值性水動力多值性l停滯及倒流停滯及倒流l脈動脈動l熱偏差熱偏差l傳熱惡化傳熱惡化l兩相流體分配不均兩相流體分配不均l水平管汽水分層水平管汽水分層l給水品質(zhì)給水品質(zhì)l管內(nèi)工質(zhì)熱化學(xué)問題管內(nèi)工質(zhì)熱化學(xué)問題1.運行操作中問題運行操作中問題2. 防爆措施防爆措施二、熱膨脹問題二、熱膨脹問題保證保證tb 50 第九章第九章 超臨界鍋爐的啟停超臨界鍋爐的啟停一、單元制機組的啟停一、單元制

56、機組的啟停鍋爐由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成運行狀態(tài)的過程稱為鍋爐由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成運行狀態(tài)的過程稱為啟動啟動。停運停運是啟動的反過程，即由帶負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成靜止?fàn)顟B(tài)。是啟動的反過程，即由帶負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成靜止?fàn)顟B(tài)。鍋爐的啟動分為：鍋爐的啟動分為：冷態(tài)啟動冷態(tài)啟動溫態(tài)啟動溫態(tài)啟動熱態(tài)啟動熱態(tài)啟動極熱態(tài)啟動。極熱態(tài)啟動。 與與600MW超臨界機組配套的超臨界直流鍋爐，啟動時超臨界機組配套的超臨界直流鍋爐，啟動時間間 ：冷態(tài)啟動冷態(tài)啟動 56小時左右小時左右 溫態(tài)啟動溫態(tài)啟動 23小時小時 熱態(tài)啟動熱態(tài)啟動 11.5小時小時 極熱態(tài)啟動極熱態(tài)啟動 1小時小時 單元制機組鍋爐停運類型：單元制機組鍋爐停運類型：滑參數(shù)停運

57、滑參數(shù)停運定參數(shù)停運定參數(shù)停運事故停運事故停運鍋爐的啟停過程是一個不穩(wěn)定的變化過程，過程中鍋爐工況的鍋爐的啟停過程是一個不穩(wěn)定的變化過程，過程中鍋爐工況的變化很復(fù)雜。變化很復(fù)雜。鍋爐啟動停運是鍋爐機組運行的重要階段，必須進行嚴(yán)密監(jiān)視，鍋爐啟動停運是鍋爐機組運行的重要階段，必須進行嚴(yán)密監(jiān)視，優(yōu)化各種工況，建立最佳的啟動停運指標(biāo)，以保證鍋爐安全經(jīng)優(yōu)化各種工況，建立最佳的啟動停運指標(biāo)，以保證鍋爐安全經(jīng)濟啟停。濟啟停。 二、直流鍋爐啟動特點二、直流鍋爐啟動特點為保證受熱面安全工作，直流鍋爐為保證受熱面安全工作，直流鍋爐啟動一開始就必須啟動一開始就必須建立啟動流量和啟動壓力建立啟動流量和啟動壓力在啟動過

58、程中，順次出來的工質(zhì)是水、水蒸汽，為減在啟動過程中，順次出來的工質(zhì)是水、水蒸汽，為減少熱量損失和工質(zhì)損失，少熱量損失和工質(zhì)損失，裝設(shè)了啟動旁路系統(tǒng)裝設(shè)了啟動旁路系統(tǒng)直流鍋爐沒有汽包，升溫過程可以快一些，即直流鍋爐沒有汽包，升溫過程可以快一些，即直流鍋直流鍋爐啟動快爐啟動快 一、啟動流量和壓力一、啟動流量和壓力啟動時的最低給水流量稱為啟動時的最低給水流量稱為啟動流量啟動流量，它由水冷壁安，它由水冷壁安全質(zhì)量流速來決定；啟動流量一般為（全質(zhì)量流速來決定；啟動流量一般為（25%35%）MCR給水流量。給水流量。 鍋爐啟動時的壓力稱為鍋爐啟動時的壓力稱為啟動壓力啟動壓力。不同類型的直流鍋爐建立啟動壓力

59、和啟動流量的方法不同類型的直流鍋爐建立啟動壓力和啟動流量的方法是不同的是不同的 鍋爐類型啟動壓力建立方法水冷壁啟動質(zhì)量流速建立方法螺旋管圈、內(nèi)置分離器的直流鍋爐燃燒加熱水冷壁逐漸產(chǎn)汽升壓點火前由給水泵建立啟動流量螺旋管圈、內(nèi)置分離器的直流鍋爐；有輔助循環(huán)泵燃燒加熱水冷壁逐漸產(chǎn)汽升壓點火前由給水泵和輔助循環(huán)泵共同建立啟動流量一次上升型直流鍋爐給水泵建立壓力點火前由給水泵建立啟動流量啟動質(zhì)量流速和啟動壓力建立方法啟動質(zhì)量流速和啟動壓力建立方法 二、升溫速度二、升溫速度 超臨界、大容量直流鍋爐的聯(lián)箱、汽水分離器等部件的超臨界、大容量直流鍋爐的聯(lián)箱、汽水分離器等部件的壁面較厚，故升溫速度也受到一定的限

60、制壁面較厚，故升溫速度也受到一定的限制 三、啟動水工況三、啟動水工況鍋水中雜質(zhì)除了來自給水，還有管道系統(tǒng)及鍋爐本體內(nèi)的鍋水中雜質(zhì)除了來自給水，還有管道系統(tǒng)及鍋爐本體內(nèi)的沉積被溶入鍋水。沉積被溶入鍋水。 每次啟動要對管道系統(tǒng)和鍋爐本體進行冷、熱態(tài)循環(huán)清每次啟動要對管道系統(tǒng)和鍋爐本體進行冷、熱態(tài)循環(huán)清洗；以保證水工況滿足安全運行要求。洗；以保證水工況滿足安全運行要求。四、受熱面區(qū)段變化與工質(zhì)膨脹四、受熱面區(qū)段變化與工質(zhì)膨脹 直流鍋爐啟動過程水的加熱、蒸發(fā)及汽的過熱三個受熱面直流鍋爐啟動過程水的加熱、蒸發(fā)及汽的過熱三個受熱面段是逐漸形成的。整個過程歷經(jīng)三個階段段是逐漸形成的。整個過程歷經(jīng)三個階段：第