660MW超超臨界機組-教材重點ppt課件

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 概述概述電力開展趨勢 w2019年我國燃煤發(fā)電機組的規(guī)范供電煤耗為379克千瓦時，與世界先進程度相差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，是未來煤電開展的重要目的，是實現(xiàn)煤電可繼續(xù)開展的重要保證。 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)。隨著科技的提高，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，開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%，添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機組運轉(zhuǎn)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%。假設(shè)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，假設(shè)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2019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SC24MPa/540560和

3、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)程度看，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。開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清楚顯的。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2531MPa/600，其電廠

4、效率為48%，供電煤耗為256克/kW.h;國外曾經(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，其壓力到達31MPa甚至更高，溫度到達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，降低能源耗費和大氣污染物的排放量。 (2超臨界壓力時水和蒸汽比容一樣，形狀類似，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，并不需求象亞臨界壓力鍋爐那樣用復(fù)雜的

5、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，降低了分量與本錢。 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，制造時不需求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別器，汽水分別器遠比亞臨界鍋爐的汽包小，內(nèi)部安裝也很簡單，制造工藝也相對容易，相應(yīng)地降低了本錢。 (7啟動、停爐快。超臨界壓力直流鍋爐不存在汽包上下壁溫差

6、等平安問題，而且其金屬分量和儲水量小，因此鍋爐的儲熱才干差，所以其增減負荷允許的速度快，啟動、停爐時間可大大縮短。普通在較高負荷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轉(zhuǎn)。 (9超臨界鍋爐機組的水質(zhì)要求較高，使水處置設(shè)備費用添加，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，因此在超臨界壓力下，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)水精處置，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、汽壓變化快而必需有相當(dāng)靈敏可靠的自動調(diào)理

7、系統(tǒng)，鍋爐機組的自控程度要求也較高一些。 w超臨界機組也存在著一些缺乏： (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)管線破裂和起動閥走漏缺點時影響較大。 (2)超臨界壓力鍋爐雖然熱效率高，但鍋爐給水泵、循環(huán)泵卻要耗費較多的電耗，壓力參數(shù)的提高又會添加系統(tǒng)的漏泄量，實踐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，為此要配置一整套公用的啟動旁路系統(tǒng)，因此啟、停的操作較復(fù)雜，熱損失也大。 (4) 超臨界直流鍋爐水冷壁的平安性較差。直流鍋爐的

8、水冷壁出口處，工質(zhì)普通已微過熱，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)過熱景象。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： w 超臨界鍋爐受熱面任務(wù)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)留意所用鋼材的抗腐蝕性和晶粒度目的。沁北電廠采用SUS347替代在亞臨界壓力鍋爐上常用的SUS321，就是思索到SUS321的晶粒度大，易構(gòu)成氧化層Fe3O4，零落后將引起汽輪機的“硬粒沖蝕的

9、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轉(zhuǎn)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，必需采取措施防止在啟動分別器干濕轉(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。 超臨界變壓運轉(zhuǎn)鍋爐水冷壁對爐內(nèi)熱偏向的敏感性較強，當(dāng)采用四角切園熄滅方式時必需采取有效的消除煙氣溫度偏向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熄滅的方式。w(2)汽輪機部分 對于汽輪機本體來說，由于超臨界壓力機組是由直流爐供汽，溶解于

10、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展外表硬化處置；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)理汽門合理管理系統(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，一些亞臨界機組運用的資料，已不能順應(yīng)超臨界汽輪機的任務(wù)情況，因此，在選材問題給予了高度注重。主汽調(diào)理閥殼體和主蒸汽管采用9%Cr鍛鋼，以順應(yīng)主蒸汽溫度和壓力變化的要求。低壓缸進汽溫度由亞臨界的320升至37

11、0，亞臨界運用的普通30Cr2Ni4MoV轉(zhuǎn)子資料的長期時效脆性敏感性高，不能滿足長期平安運轉(zhuǎn)的要求。因此采用了超純30Cr2Ni4MoV轉(zhuǎn)子資料，降低資料的長期時效脆性敏感性，使超臨界的低壓轉(zhuǎn)子可以長期平安運轉(zhuǎn)。 構(gòu)造設(shè)計上采取防止蒸汽旋渦振蕩的措施，防止由于高壓缸入口壓力高、汽流密度大，使調(diào)理級復(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)理級處出現(xiàn)蒸汽振蕩的能夠性最大，設(shè)計上采用有成熟閱歷的葉型，并進展動強度核算，防止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。 超臨界機組開展現(xiàn)狀w美國是開展超臨界發(fā)電技術(shù)最早的國家。世界第一臺超超臨界參數(shù)機組125MW，31.

12、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俄羅斯是開展超臨界機組最堅決的國家。1963年，前蘇聯(lián)第一臺300MW超臨界機組投入運轉(zhuǎn)，機組參數(shù)為23.5Mpa/580/565。如今共有超臨界機組200多臺，占總裝

13、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)開展道路。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年代后期開場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。目前我國曾經(jīng)投產(chǎn)的超臨界機組合計10余臺。2019年，我國首批國產(chǎn)超超

14、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)配備程度和制造才干進入新的開展階段。 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2019年底部分超臨界機組經(jīng)濟性舉例電廠項目蒸汽參數(shù)機組效率% 投運年份丹麥Vesk電廠407MW25.1MPa,560/

15、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,589/600C452019丹麥擬建設(shè)412MW28.5MPa,580/580/580C492019平圩電廠600MW17MPa,537/537C36.91989 第二部分第二部分 超臨界鍋爐超臨界鍋爐超臨界鍋爐任務(wù)原理及根本型式超臨界鍋爐任務(wù)原理及根本型式 1

16、 根本任務(wù)原理根本任務(wù)原理一、任務(wù)原理及過程一、任務(wù)原理及過程工質(zhì)依托給水泵的壓頭一次經(jīng)過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱工質(zhì)依托給水泵的壓頭一次經(jīng)過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面而加熱成為過熱蒸汽。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 Kgi 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)的形狀和參數(shù)不斷變化沿直流鍋爐管子工質(zhì)的形狀和參數(shù)不斷變化)KW(

17、iGdqLrs )KW(GrdqLzf )KW(LLLLzfrsgr 二、直流鍋爐的特點二、直流鍋爐的特點 本質(zhì)特點本質(zhì)特點無汽包無汽包工質(zhì)一次經(jīng)過各受熱面，強迫流動工質(zhì)一次經(jīng)過各受熱面，強迫流動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)流動特點受熱不均對流動影響受熱不均對流動影響水動力多值性水動力多值性有脈動景象有脈動景象給水泵壓頭大；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，因此第二類傳熱惡化一定出現(xiàn)類傳熱惡化一定出現(xiàn)熱化學(xué)過程特點熱化學(xué)過程特點要求給水質(zhì)量高要求給水質(zhì)量高控制調(diào)理過程特點控制調(diào)理過程特點直流

18、鍋爐對自動控制系統(tǒng)要求高，緣由如下直流鍋爐對自動控制系統(tǒng)要求高，緣由如下負荷變動時，直流鍋爐的蓄熱才干較低，依托本身爐水負荷變動時，直流鍋爐的蓄熱才干較低，依托本身爐水和金屬蓄熱或放熱來減緩汽壓動搖的才干較低和金屬蓄熱或放熱來減緩汽壓動搖的才干較低 直流鍋爐必需同時調(diào)理給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平直流鍋爐必需同時調(diào)理給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平衡和能量平衡，才干穩(wěn)定汽壓和汽溫。所以直流鍋爐對衡和能量平衡，才干穩(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。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

19、質(zhì)膨脹景象在啟動過程中，有工質(zhì)膨脹景象啟動一開場，必需建立啟動流量和啟動壓力啟動一開場，必需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)受熱面可以恣意布置蒸發(fā)受熱面可以恣意布置節(jié)省金屬節(jié)省金屬制造方便制造方便2 蒸發(fā)受熱面主要方式蒸發(fā)受熱面主要方式一、早期采用的方式一、早期采用的方式本生型，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，即程度圍繞上升管圈式式拉姆辛型，即程度圍繞上升管圈式式 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

20、；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)空氣預(yù)熱器；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-程度回帶管屏；程度回帶管屏；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-煙煙氣出口氣出口 程度圍繞管圈式程度圍繞管圈式 1-省煤器；省煤器；2-爐膛進水管；爐膛進水管；3-水分配集箱；水分配集箱；4-熄滅器；熄滅器；5-程度圍繞管圈；程度圍繞管圈；6-汽水

21、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-空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器 二、現(xiàn)代直流鍋爐采用的方式二、現(xiàn)代直流鍋爐采用的方式 由于鍋爐向大容量、高參數(shù)開展；采用了膜式水冷由于鍋爐向大容量、高參數(shù)開展；采用了膜式水冷壁；滑參數(shù)運轉(zhuǎn)和給水處置技術(shù)開展。因此直流鍋壁；滑參數(shù)運轉(zhuǎn)和給水處置技術(shù)開展。因此直流鍋爐方式有了很大的變化。爐方式有了很大的變化。 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 U

22、PUP型垂直上升管屏水冷壁型垂直上升管屏水冷壁 UP UP型垂直上升管屏包括一次上升和上升型垂直上升管屏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向平行管子間的熱偏向 系統(tǒng)簡單，流動阻力小，可采用全懸吊構(gòu)造，系統(tǒng)簡單，流動阻力小，可采用全懸吊構(gòu)造，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

23、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)量流速以防止兩個串聯(lián)回路，用于提高管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速以防止流動異常和傳熱惡化流動異常和傳熱惡化a ab b一次垂直上升管屏式一次垂直上升管屏式UP型型FWFW型垂直上升管屏水冷壁型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，構(gòu)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構(gòu)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管屏管屏 FWFW型垂直上升管屏為多次垂直上升管屏型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

24、屏的特點 既可保證高熱負荷區(qū)有較高的質(zhì)量流速，到達充分冷卻的目的；既可保證高熱負荷區(qū)有較高的質(zhì)量流速，到達充分冷卻的目的；又可減少水冷壁的流動阻力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 由假設(shè)干根水冷壁組成管帶，沿爐膛四面傾斜上升，由假設(shè)干根水冷壁組成管帶，沿爐膛四面傾斜上升，無程度段，各管帶均勻地分布在爐膛四壁，任一高度上一切管帶的受熱幾無程度段，各管帶均勻地分布在爐膛四壁，任一高度上一切管帶的受熱幾乎完全一樣乎完全一樣 螺旋管圈型水冷壁的特點螺旋

25、管圈型水冷壁的特點 爐膛周圍熱負荷不均不會增爐膛周圍熱負荷不均不會增大工貭熱偏向，熱偏向較小大工貭熱偏向，熱偏向較小 可根據(jù)需求獲得足夠高的工可根據(jù)需求獲得足夠高的工質(zhì)質(zhì)量流速，可減輕傳熱惡化質(zhì)質(zhì)量流速，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，對防止管壁超溫工質(zhì)焓值較高的管段處在熱負荷較低的爐膛上部，對防止管壁超溫有利有利 無下降管及中間聯(lián)箱，金屬耗量小無下降管及中間聯(lián)箱，金屬耗量小 缺陷是大機組沿爐膛高度管帶中各管之間熱偏向較大，制造安裝困缺陷是大機組沿爐膛高度管帶中各管之間熱偏向較大，制造安裝困難，任務(wù)量大，承重才干差，懸吊難

26、難，任務(wù)量大，承重才干差，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爐膛周界尺寸是由熄滅的條件決議的，它取決于爐膛的凈熱輸入，燃料的種類和特性、熄滅器的型式和布置。對垂直管水冷壁而言，爐膛周界長度、管子直徑、管間節(jié)距決議了它的分量流速的大小。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)根本固定，管子直徑不能過細，為了保證水冷壁管子的平安，必需保證一定的工質(zhì)流量，所以垂直管圈的分量流速大小是遭到嚴(yán)厲限制的。 w爐膛周界尺寸的添加與鍋爐容量的添加是不成正比例的。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

27、分量流速。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%左右時分量流速也顯得缺乏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型一次上升水冷壁構(gòu)造，根據(jù)蘇爾壽公司的閱歷，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處理爐膛周界和分量流速之間矛盾的方法普通有下述四種：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)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

28、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可以在爐膛周界尺寸定的條件下，經(jīng)過改動螺旋升角來調(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)分量流速，使管壁得到足夠的冷卻。消除傳熱惡化對水冷壁管子平安的要挾。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，如要堅持螺旋管的根數(shù)不變，那么爐膛周界L減少，

29、螺旋角就要添加。如何堅持爐膛周界不變，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決議了水冷壁的分量流速。w當(dāng)螺旋角到達最大值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:w1能根據(jù)需求獲得足夠的分量流速，保證水冷壁的平安運轉(zhuǎn)。w2管間吸熱偏向小，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，因此熱偏向小，螺旋管在盤旋上升的過程中，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向很小。據(jù)有關(guān)資料引見，當(dāng)螺旋管環(huán)繞圈數(shù)為1.

30、52.0圈時，其吸熱偏向不會超越0.5%冷灰斗也采用螺旋管圈。w3抗熄滅干擾的才干強。在前墻的吸熱量添加15%，右側(cè)墻堅持不變，而后墻的吸熱量減少10%，左側(cè)墻亦減少5%時，螺旋管圈的吸熱偏向仍不會超越1%，其出口溫度偏向在15之內(nèi)。而一樣情況下垂直管圈管間的吸熱量偏向就會毫無緩沖地落在+15%-15之間。w4假設(shè)只思索流量調(diào)理,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向，在水冷壁進口要按照沿寬度上的熱負荷分布曲線設(shè)計配置流量分配節(jié)流圈。這種節(jié)流圈一方面添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。由于螺旋管吸熱偏向很小，冷灰斗也采

31、用螺旋的螺旋管圈，水冷壁管的阻力損失大大降低。w5順應(yīng)于鍋爐變壓運轉(zhuǎn)。螺旋管圈在變壓過程中可以處理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分量流速,適宜于變壓運轉(zhuǎn)。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陷。w1由于螺旋管圈的承重才干弱，需求附加的爐室懸吊系統(tǒng)。w2螺旋管圈制造本錢高。它的螺旋冷灰斗、熄滅器水冷套以及螺旋管至垂直管屏的過渡區(qū)等部組件構(gòu)造復(fù)雜，制造困難。w3螺旋管圈爐膛四角上需求進展大量單彎頭焊接對口，工地吊裝次數(shù)的添加，因此給工地安裝添加了難度和任務(wù)量。w4螺旋管圈管子長度較長，阻力較大，添加了給水泵的功耗。w 采用螺

32、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；處理螺旋水冷壁爐膛的支撐，即剛性梁的設(shè)計。DBC/BHK/BHDBDBC/BHK/BHDB鍋爐水冷壁構(gòu)造設(shè)計鍋爐水冷壁構(gòu)造設(shè)計w爐膛周圍水冷壁的構(gòu)造設(shè)計重點思索處理和防止以下問題：w1隨著負荷降低，任務(wù)條件極為惡劣的水冷壁中，質(zhì)量流速也按比例下降。在直流方式下，工質(zhì)流動的穩(wěn)定性遭到影響，為了防止出現(xiàn)流動的多值性不穩(wěn)定景象，須限定最低直流運轉(zhuǎn)負荷時的質(zhì)量流速；w2在進入臨界壓力點以下低負荷運轉(zhuǎn)時，與亞臨界機組一樣，必需注重水冷壁

33、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；w3負荷降低后，爐膛水冷壁的吸熱不均將加大，須留意防止它引起水冷壁管圈吸熱不均導(dǎo)致溫度偏向增大；w4在整個變壓運轉(zhuǎn)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，須留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；w5由于降低負荷后，省煤器段的吸熱量減少，按B-MCR工況設(shè)計布置的省煤器在低負荷時有能夠出現(xiàn)出口處汽化，它將影響水冷壁流量分配，導(dǎo)致流開工況惡化。鍋爐水冷壁構(gòu)造設(shè)計鍋爐水冷壁構(gòu)造設(shè)計w爐膛中下部及冷灰斗均采用螺旋環(huán)繞的水冷壁構(gòu)造，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)

34、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)溫度偏向，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，也可防止如停滯、倒流、流動多值性等水循環(huán)不穩(wěn)定問題的發(fā)生。這種布置構(gòu)造簡單，維護任務(wù)量小，即不需求變徑的節(jié)流圈或閥門，同時也不用在水冷壁進口設(shè)專門給水流量平衡調(diào)理分配安裝。w整個爐膛周圍為全焊式膜式水冷壁，爐膛由下部螺旋環(huán)繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁兩個不同的構(gòu)造組成，兩者間由過渡水冷壁轉(zhuǎn)換銜接，爐膛角部為圓弧過渡構(gòu)造。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

35、水冷壁、中部螺旋水冷壁都采用螺旋環(huán)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。螺旋冷灰斗的構(gòu)造如圖4-10所示。圖4-9 水冷壁總體布置圖 圖4-10 螺旋冷灰斗的構(gòu)造 3 本機組特點本機組特點一、構(gòu)造與技術(shù)特性一、構(gòu)造與技術(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 。是東方鍋爐集團股份與日本巴布科克是東方鍋爐集團股份與日本巴布科克-日立公日立公司及東方司及東方-日立鍋爐協(xié)作設(shè)計、結(jié)合制造的日立鍋爐協(xié)作設(shè)計、結(jié)合制造的600MW超臨界本生直流鍋爐。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直超臨界本生直流鍋爐。該鍋

36、爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，前后墻對沖熄滅，單爐流本生型鍋爐，一次再熱，前后墻對沖熄滅，單爐膛，尾部雙煙道構(gòu)造，采用擋板調(diào)理再熱汽溫，固膛，尾部雙煙道構(gòu)造，采用擋板調(diào)理再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊構(gòu)造，平衡通風(fēng)，露天態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊構(gòu)造，平衡通風(fēng)，露天布置。布置。 水冷壁及水循環(huán)系統(tǒng)特性水冷壁及水循環(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)計思索與布置特點二、設(shè)計思索與布置特點設(shè)計指點原那么設(shè)計指點原那么布置特點布置特點三、變壓運轉(zhuǎn)優(yōu)點三、變壓運轉(zhuǎn)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

37、/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62125mm62125mm，寬度為，寬度為18816mm18816mm、深度、深度為為16576mm 16576mm 水冷壁在標(biāo)高水冷壁在標(biāo)高47882mm47882mm處由螺旋處由螺旋管向垂直管屏的過渡，上部為垂直管向垂直管屏的過渡，上部為垂直管屏；下部為螺旋管圈，由管屏；下部為螺旋管圈，由316316根根平行管組成，以雙頭螺旋的方式盤平行管組成，以雙頭螺旋的方式盤旋上升，螺旋升角為旋上升，螺旋升角為13.949813.9498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4040，后水冷壁折焰

38、角伸入爐膛的，后水冷壁折焰角伸入爐膛的深度為深度為4368mm4368mm占爐膛深度約占爐膛深度約1 14 4，折焰角上方的出口煙窗的平，折焰角上方的出口煙窗的平均高度約均高度約14000mm14000mm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

39、-12-水水冷壁出口銜接納道；冷壁出口銜接納道；13-13-啟動分別器；啟動分別器；14-14-分別器出分別器出口銜接納道口銜接納道 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銜接納銜接納汽水分別器汽水分別器 分別出來蒸汽由汽水分別器四根引出分別出來蒸汽由汽水分別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過熱器構(gòu)造和布置

40、方式過熱器構(gòu)造和布置方式w 根據(jù)傳熱方式，過熱器根據(jù)傳熱方式，過熱器可分為對流式、輻射式和半輻射可分為對流式、輻射式和半輻射式，而再熱器通常都是對流式，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。輻射式和半輻射式再熱器。w 輻射式過熱器布置在爐膛的爐輻射式過熱器布置在爐膛的爐壁上，直接吸收爐膛輻射熱，它壁上，直接吸收爐膛輻射熱，它的構(gòu)造和水冷壁類似，只需管徑的構(gòu)造和水冷壁類似，只需管徑能夠不同。半輻射式過熱器布置能夠不同。半輻射式過熱器布置在爐膛上方，同時吸收爐膛的輻在爐膛上方，同時吸收爐膛的輻射熱和煙氣的對流傳熱，常由許射熱和煙

41、氣的對流傳熱，常由許多根做成多根做成“U U形的管子排成一個形的管子排成一個平面的管屏，因此又稱屏式過熱平面的管屏，因此又稱屏式過熱器。屏式過熱器是系統(tǒng)平安運轉(zhuǎn)器。屏式過熱器是系統(tǒng)平安運轉(zhuǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)。中的薄弱環(huán)節(jié)。w 123456789101112131411過熱器的根本構(gòu)造例如圖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. 熄滅器壁孔 分分5級：級：頂棚過熱器頂棚過熱器包墻過

42、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)理過熱汽溫及再熱汽溫的調(diào)理 w 過熱器及再熱器作用：由于受資料的限制，鍋爐過熱器及再熱器作用：由于受資料的限制，鍋爐的過熱汽溫度停留在的過熱汽溫度停留在540540550550的程度。僅提高壓力而的程度。僅提高壓力而不相應(yīng)的提高蒸汽

43、溫度，過熱蒸汽在汽輪機膨脹作功后不相應(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，會影響汽機的平安，因此通常是將蒸汽在汽濕度很大，會影響汽機的平安，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，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。在鍋爐中加熱從汽輪機引回來的蒸汽。 w 汽溫的調(diào)理方式可分為蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)。蒸汽側(cè)汽溫的調(diào)理方式可

44、分為蒸汽側(cè)和煙氣側(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，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)理噴入的水量，可以水滴的汽化使蒸汽的溫度降低。調(diào)理噴入的水量，可以到達調(diào)理汽溫的目的。煙氣側(cè)主要是經(jīng)過改動鍋爐內(nèi)輻到達調(diào)理汽溫的目的。煙氣側(cè)主要是經(jīng)過改動鍋爐內(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)理蒸射受熱面和對流受熱面吸熱量分配比例的方法來調(diào)理蒸汽溫度，主要有煙氣再循環(huán)、調(diào)理熄滅器傾角等方式。汽溫度，主要有煙氣再循環(huán)、調(diào)理熄滅器傾角等方式。為保證經(jīng)濟性，再熱蒸汽常采用煙氣側(cè)調(diào)溫。為保證經(jīng)濟性，再熱蒸汽常采用煙氣側(cè)調(diào)溫。w 二、汽溫特

45、性及調(diào)理二、汽溫特性及調(diào)理過熱汽溫過熱汽溫影響要素影響要素（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)、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)理特點調(diào)理特點調(diào)理煤水比為主調(diào)理手段；輔以噴水減溫調(diào)理煤水比為主調(diào)理手段；輔以噴水減溫再熱汽溫再熱汽溫三、過熱器運轉(zhuǎn)問題略三、過熱器運轉(zhuǎn)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，順列布后豎井后煙道低過下方，順列布置。置。給水單側(cè)爐右側(cè)引入，單根給水單側(cè)爐右側(cè)引入，單根下水

46、銜接納爐右側(cè)引出。下水銜接納爐右側(cè)引出。蛇形管：蛇形管：50.850.87.17.1SA-SA-210C210C，光管，光管，4 4管圈繞，橫向管圈繞，橫向節(jié)距節(jié)距114.3mm114.3mm，168168排，上下兩組排，上下兩組逆流布置。逆流布置。省煤器進口集箱：省煤器進口集箱：5085088888，SA106CSA106C；省煤器出口集箱；省煤器出口集箱5085088888，SA106CSA106C。省煤器系統(tǒng)分量由包墻系統(tǒng)引出省煤器系統(tǒng)分量由包墻系統(tǒng)引出的汽吊管懸吊。的汽吊管懸吊。省煤器管束與周圍墻壁間設(shè)有阻省煤器管束與周圍墻壁間設(shè)有阻流板，每組上兩排迎流面及邊排流板，每組上兩排迎流面及

47、邊排和彎頭區(qū)域設(shè)置防磨蓋板。和彎頭區(qū)域設(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 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分型回轉(zhuǎn)式

48、空氣預(yù)熱器，每臺鍋爐配置兩臺三分倉空預(yù)器。倉空預(yù)器。 轉(zhuǎn)子直徑為轉(zhuǎn)子直徑為06mm，正常轉(zhuǎn)數(shù)為，正常轉(zhuǎn)數(shù)為0.99r/min，預(yù)熱器采用反，預(yù)熱器采用反轉(zhuǎn)方式，即一次風(fēng)溫低，二次風(fēng)溫高，轉(zhuǎn)方式，即一次風(fēng)溫低，二次風(fēng)溫高， 受熱面自上而下分受熱面自上而下分為三層，其高度分別為為三層，其高度分別為300+800,800,300mm。 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,資料為資料為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

49、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 超臨界鍋爐的水動力特性超臨界鍋爐的水動力特性 壓力到超臨界壓力以上時，工質(zhì)特性發(fā)生較大的變化；汽水密度差趨于0滑壓運轉(zhuǎn)時，壓力為亞臨界壓力及以下1 受熱面壁溫及平安性一、壁溫計算理想情況)1ln2(2wgzwbDqtt)1ln4D(qtt2wgzb 實踐情況)1ln2D(qttt2wmaxgzgzwb )1ln4D(qttt2wmaxgzgzb 二、超臨界壓力下管壁溫度2在一定情況下較大保證平安任

50、務(wù)的原那么2 水動力不穩(wěn)定性一、超臨界壓力下工質(zhì)的特性 超臨界指工質(zhì)參數(shù) 臨界參數(shù) 臨界壓力Pc 22.129 MPa 臨界溫度t c 374.15 加熱過程 ： 未飽和水 主要工質(zhì)物性參數(shù) 變化規(guī)律超臨界壓力下定壓比熱Cp具有最大值時的溫度為擬臨界溫度或類臨界溫度。 在臨界溫度和類臨界溫度附近，工質(zhì)的各主要參數(shù)發(fā)生比較大的變化。見圖二、管內(nèi)汽液兩相流型隨著干度 x 的添加，兩相流型逐漸變化。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 三、水動力不穩(wěn)定性多值性當(dāng)蒸發(fā)受熱面進出聯(lián)箱兩端壓差一定的條件下，管內(nèi)能夠出現(xiàn)多種不同的流量，即水動力特性出現(xiàn)多值性，這樣的流動

51、特性就是不穩(wěn)定的。流量小的管子，管內(nèi)對流換熱系數(shù)小，冷卻差，管壁溫度高，有能夠呵斥爐管失效損壞。 程度管圈特性方程 在一定的熱負荷下，管屏的壓差與質(zhì)量流量的關(guān)系式。 管內(nèi)工質(zhì)流動阻力P = P lz = P rs + Pzf推導(dǎo)可得推導(dǎo)可得 CBAP23 1r2i11q8iA 1ri1d2LB 1rdqLC22 G = w 特性曲線特性曲線產(chǎn)生緣由2)w(dLp2rsrs )1 (x12)w(dLLp2rszf 產(chǎn)生緣由單值性條件 1ar46.7i 影響要素工質(zhì)進口欠焓壓力熱負荷熱水段阻力影響要素工質(zhì)進口欠焓壓力熱負荷熱水段阻力處理方法減少蒸發(fā)受熱面水冷壁入口欠焓 提高蒸發(fā)受熱面的壓力 水冷壁

52、人口處裝節(jié)流圈 提高水冷壁入口的質(zhì)量流速 w (1.3-1.5) w*垂直管圈垂直管屏的水動力特性，必需思索重位壓差的影響重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 Pzw = Hrs rs g + Hzf zf g 當(dāng)質(zhì)量流速添加時，垂直管中重位壓差的影響減少，這時的水動力特性趨向于程度管圈的水動力特性 ;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向于自然循環(huán)管子的水動力特性 。在超臨界壓力下在大比熱區(qū)思索到管內(nèi)工質(zhì)沿截面的不等溫性；在大比熱區(qū)溫度的微小變化會引起動力粘度較大的變化，從而引起摩擦阻力系數(shù)較大的變化，也有能夠出現(xiàn)水動力多值性的問題。3 蒸發(fā)受熱面

53、中流體的脈動景象 在兩端管屏兩端壓差一樣，當(dāng)給水量和流出量總量根本不變的情況下，管屏里管子流量隨時間作周期性動搖，這種景象稱為管間脈動 。動態(tài)不穩(wěn)定水動力特性 ：脈動靜態(tài)不穩(wěn)定水動力特性 ：多值性一、脈動種類 整體脈動屏間屏帶或管屏脈動 管間脈動特點：特點：管屏兩端壓差一樣的情況下，管屏間管子中的有些流量在添加，另外一些管子的流量減少 同一根管子，給水量隨時間作周期性動搖，蒸發(fā)量也隨時間作周期性動搖，它們的動搖相位差為180脈動是不衰減的 對于垂直上升管屏，也有管間脈動景象發(fā)生 。且對脈動更敏感，更加嚴(yán)重 二、管間脈動分析 脈動產(chǎn)活力理脈動景象是當(dāng)流量G大時，蒸發(fā)量D??；流量G小時，蒸發(fā)量D大

54、 脈動景象解釋在管子中間某一點一定存在著一個壓力峰。當(dāng)某點壓力P高時，進水端壓差P1-P下降，流量G減少，當(dāng)P大大添加時，能夠引起水倒流；出口端壓差 P-P2 添加，蒸發(fā)量D增大。當(dāng)某點壓力下降時，進水端壓差添加，流量G添加；出口端壓差減小，D減小。 壓力峰 壓力峰構(gòu)成脈動危害發(fā)生這種管間脈動時 ，熱水段、蒸發(fā)段、過熱段都在作周期性動搖，在交界處附近壁溫周期性變化，最大動搖甚至到達150 ，因此使管子產(chǎn)生疲勞破壞 。并聯(lián)各管會出現(xiàn)很大的熱偏向，當(dāng)超越允許的熱偏向值時，也將使管子超溫過熱而損壞 。 消除脈動措施增大管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量 w 增大熱水段阻力 加節(jié)流圈；采用逐漸擴展的管徑省煤 器采用較小

55、管徑 減少蒸發(fā)段阻力 添加呼吸聯(lián)箱，呼吸聯(lián)箱處使壓力平衡適宜的壓力和熱負荷 4 蒸發(fā)受熱面中熱偏向 一、熱偏向 定義并列管組中各管，由于各管子的構(gòu)造尺寸、內(nèi)部阻力系數(shù)和熱負荷能夠各不一樣，因此每根管子中蒸汽的焓增也就不同，這種景象叫做熱偏向。熱偏向系數(shù)pjpii pjpjpjpjGAqi ppppGAqi 二、特點直流鍋爐工質(zhì)在水冷壁中全部蒸發(fā)，熱偏向會對傳熱惡化呵斥很大的影響，且水冷壁出口工質(zhì)溫度已過熱，所以水冷壁熱偏向?qū)λ浔诠茏悠桨灿泻艽蟮挠绊懀豢珊鲆?。超臨界壓力時，工質(zhì)不存在恒定的飽和溫度，偏向管工質(zhì)溫度差別更高。三、影響要素?zé)崃Σ痪鶆驘嶝摵煞植疾痪鶆?。鍋爐爐膛中沿寬度方向煙氣的速度

56、場、溫度場和熱流的分布不均勻是呵斥水冷壁并聯(lián)管組吸熱不均勻的主要緣由 。和機組容量，爐內(nèi)熄滅、流開工況，熄滅器布置和運轉(zhuǎn)方式，負荷變化，煤種變化等有關(guān)。水力不均勻程度管圈pppjpjGvzvz 熱負荷的影響構(gòu)造的影響工質(zhì)在受熱面進口處的焓值的影響壓力的影響水力不均勻垂直管圈2pjpjpjPpjpppjpjG)w(zHgv1vzvz 重位壓差的影響類似于自然循環(huán)自補償作用的影響，使重位壓差有減輕或改善流量不均的作用；重位壓差占流動阻力比例愈大，其影響愈大，流量不均愈小。決議重位壓差占總流動阻力比例的要素是質(zhì)量流速，它取決于鍋爐的負荷。負荷添加，重位壓差在總阻力中所占份額減少，即鍋爐在高負荷時，重

57、位壓差作用減小，流動特性表現(xiàn)出強迫流動特性。當(dāng)鍋爐在低負荷時，重位壓差在總阻力中所占份額增大，重位壓頭作用增大，流動更多地表現(xiàn)出自然循環(huán)特性。在負荷較低時，有能夠?qū)е鲁霈F(xiàn)流動的停滯和倒流。四、消除及減輕措施 減小受熱不均勻 減小構(gòu)造不均勻 減小受熱不均對熱偏向的影響 加節(jié)流圈 增大管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量 w5 蒸發(fā)受熱面中傳熱惡化景象 管內(nèi)工質(zhì)沿著長度方向吸熱并且含汽率的添加，工質(zhì)的流動構(gòu)造也相應(yīng)發(fā)生變化。由于流動構(gòu)造不同，傳熱特性不同，以及管內(nèi)工質(zhì)溫度的變化，那么管壁溫度也隨之變化 。)1ln2D(qttt2wmaxgzgzwb )1ln4D(qttt2wmaxgzgzb 管內(nèi)工質(zhì)流動沸騰傳熱工況

58、管內(nèi)工質(zhì)流動沸騰傳熱工況 部分出現(xiàn)膜態(tài)沸騰或出現(xiàn)蒸干，使得管內(nèi)換熱減弱，在蒸發(fā)受熱面管段某一處會出現(xiàn)壁溫的峰值，甚至使管子燒壞。這兩種景象統(tǒng)稱為傳熱惡化。 一、臨界壓力以下傳熱惡化類型第一類傳熱惡化當(dāng)熱負荷較高大于某個值時，能夠出現(xiàn)核態(tài)沸騰直接過渡到膜態(tài)沸騰的景象，稱為偏離核沸騰，或用DNBDeparture from Nucleate Boiling來表示 。管內(nèi)2減小，壁溫升高。特征參數(shù) 臨界熱負荷 q lj影響q lj的要素：質(zhì)量流速、含汽率、壓力、管子內(nèi)徑和管子長度與內(nèi)徑的比值 )d/l ,d,p,x,(fqnnlj 第二類傳熱惡化所謂第二類傳熱惡化是發(fā)生在環(huán)狀流動或者汽霧狀流動情況下

59、，因水膜撕破或“蒸干所呵斥的管內(nèi)2減小，壁溫升高的傳熱惡化景象。特征參數(shù) 界限干度質(zhì)量含汽率 x jx汽流中的水滴還潮濕管壁時， x jx與熱負荷有關(guān)。汽流中的水滴沒有潤濕管壁時， x jx與壓力、質(zhì)量流速和管徑有關(guān)二、超臨界直流鍋爐傳熱惡化特點第一類傳熱惡化能夠出現(xiàn)第二類傳熱惡化一定出現(xiàn)在大比熱區(qū)內(nèi)，也會發(fā)生傳熱惡化，稱為類膜態(tài)沸騰。 在大比熱區(qū)，比容密度的變化相當(dāng)大，工質(zhì)的溫度幾乎不變；在管子內(nèi)壁面附近工質(zhì)密度比中心處小34倍，在流動截面上存在不均勻性，出現(xiàn)最小的傳熱系數(shù)。當(dāng)熱負荷高時，出現(xiàn)傳熱額惡化。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 = 400k

60、g/(m2.s)1 q=698kW/m2；2 q=6580kW/m2；3 q=465kW/m2；4 q=349kW/m2三、處理傳熱惡化措施運用較好的資料 如SA213-T23鋼 ，耐溫極限可達460 推遲傳熱惡化 提高界限含汽率，使得傳熱惡化出如今低熱負荷區(qū)，從而降低壁溫遏止傳熱惡化 提高w 運用內(nèi)螺紋管或擾流子(a)(b)(c)6 蒸發(fā)受熱面運轉(zhuǎn)中留意問題 一、管子燒壞爆管影響平安性要素水動力多值性停滯及倒流脈動熱偏向傳熱惡化兩相流體分配不均程度管汽水分層給水質(zhì)量管內(nèi)工質(zhì)熱化學(xué)問題運轉(zhuǎn)操作中問題2. 防爆措施二、熱膨脹問題保證tb 50 第九章第九章 超臨界鍋爐的啟停超臨界鍋爐的啟停熱態(tài)啟