直流锅炉的水冷壁

600WM超临界直流锅炉水冷壁超温分析及对策超临界锅炉作为当前最先进的燃煤发电技术，具有能耗低、环保、技术含量高等特点。

由于超临界锅炉工质压力高，超临界锅炉大多数采用直流锅炉，直流锅炉水冷壁流动阻力比较大，运行过程的水压压头比较高，容易引起工质流动不稳定、热偏差等问题，从而导致锅炉受热不均匀，部分面积超过临界温度，影响到超临界直流锅炉运行的安全性。

本文主要600WM超临界直流锅炉水冷壁超温出现的原因，并根据这些原因提出了相应的解决策略，希望确保600MW 超临界直流锅炉运行的稳定性。

引言：超临界锅炉指锅炉内工质的压力在临界点以上的锅炉与传统的锅炉间相比，超临界锅炉的煤耗量低，单电煤耗量约为310g标准煤，超临界机组的发电效率达到了41%，我国传统的火电厂发电效率一般低于35%，單电煤耗量超过380g 标准煤以上，每度电至少可以节约50g标准煤。

与传统的锅炉相比，超临界锅炉更加环保、节能，是未来火电厂建设的方向。

但是超临界直流锅炉的装机容量比较大，锅炉的蒸发受热面积不均匀，容易造成管壁温度超标，从而影响到锅炉的正常运行，造成水冷壁内工质性能发生变化，引起流量的异常变化，威胁到锅炉运行的安全性。

因此需要对超临界直流锅炉水冷壁超温现象进行分析，找出水冷壁超温的原因，并采取有效的措施，促进我国超临界锅炉的发展。

1.600WM超临界直流锅炉水冷壁超温原因分析某发电厂有两台600WM超临界机组，锅炉为国内某锅炉生产厂家生产，超临界机组为日本三菱公司提供的技术，超临界机组采用直流锅炉，燃烧器布置在四面墙上，火焰喷射方向与水冷壁垂直，二次风喷嘴安装在主燃烧器上，锅炉在热运行状态下，一次风、二次风可上下摆动。

超临界机组运行期间，出现了水冷壁管吸热偏差或者超低温现象，部分时段出现水冷壁壁温超过机组阈值，影响到超临界机组的安全运行。

根据运行数据信息以及超临界直流锅炉水冷壁超低温出现的异常现象，总结出以下原因：1.1部分水冷壁管热负荷偏高根据锅炉炉膛的燃烧方式，如果炉膛内的煤炭燃烧时产生的火焰出现偏差，则可能导致高温烟气直接冲刷水冷壁，导致局部水冷壁温度比较高。

1000WM超超临界二次再热直流锅炉水冷壁超温分析及对策摘要：大唐国际雷州发电有限责任公司一期1、2号锅炉型式为超超临界参数变压运行螺旋管圈+垂直管圈直流锅炉。

自 2019 年投产以来，在低负荷时锅炉水冷壁常有短时超温现象，长期超温存在四管泄露风险，严重威胁锅炉受热面的安全运行。

现对锅炉水冷壁超温原因及对策进行简要分析。

关键词：超超临界直流锅炉；水冷壁；超温引言雷州发电厂1、2号锅炉型号为HG-2764/33.5/605/623/623-YM2，为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的超超临界参数变压运行螺旋管圈+垂直管圈直流锅炉，单炉膛、二次再热、采用双切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置、π型锅炉。

从1号机组投产以来，锅炉前墙水冷壁发生大面积超温，而且管壁温升曲线基本与A侧过热汽温曲线一致570℃，水冷壁温度报警值为为515℃，此现象频繁发生在机组负荷波动期间，负荷刚开始波动时，水煤比短时失调，汽温、及水冷壁温超温频繁出现，当负荷开始稳定，水冷壁超温现象消失。

水冷壁超限不但严重威胁锅炉受热面的安全运行，而且影响了机组的调峰能力，特别是在广东省实行现货交易方式期间，严重威胁机组安全稳定运行。

1 原因分析1.1 超温发生工况通过对现场试验及数据的汇总，总结超温主要发生在以下工况：（1）低负荷段超温一般发生在400 -500MW 之间，A、B、C三层底层磨煤机运行。

（2）变负荷时负荷频繁变化，且负荷涨降时间没有稳定时间，汽温及水冷壁温都会出现超限的现象。

（3）启停制粉系统时：因雷州电厂制粉系统CD层之间间隔较大且没有CD层大油枪稳燃，制粉系统倒换方式受限，容易造成热负荷过于集中，而且上下层制粉系统倒换过程中不同制粉系统对AB侧烟气温度影响程度不同。

（4）炉膛吹灰长期无法投入：根据实际情况，炉膛吹灰投入条件要求负荷550MW及以上，长期低负荷，为了稳定燃烧无法投入吹灰。

1.2 影响水冷壁超温的因素（1）水冷壁表面积灰和结渣不均以及灰渣脱落引起的热偏差。

超超临界直流锅炉水冷壁超温的原因及局部水冷壁严重超温的控制措施研究发布时间：2021-08-10T10:53:32.173Z 来源：《中国电力企业管理》2021年4月作者：杨武才[导读] 锅炉管壁频繁长时间超温是锅炉水冷壁爆管的主要原因，严重威胁机组的安全稳定运行，缩短锅炉的使用寿命，造成巨大的经济损失。

本文针对某电厂1000MW超超临界直流锅炉低负荷运行时垂直水冷壁经常出现局部严重超温的问题，分析总结超温的原因，并进行研究摸索试验调整，总结出可行的二次风配风及燃烧器摆角调整方法，有效解决局部管壁超温的问题，避免锅炉局部水冷壁长时间超温热疲劳爆管，供同类型机组参考。

广东大唐国际雷州发电有限公司杨武才广东湛江 524255摘要：锅炉管壁频繁长时间超温是锅炉水冷壁爆管的主要原因，严重威胁机组的安全稳定运行，缩短锅炉的使用寿命，造成巨大的经济损失。

本文针对某电厂1000MW超超临界直流锅炉低负荷运行时垂直水冷壁经常出现局部严重超温的问题，分析总结超温的原因，并进行研究摸索试验调整，总结出可行的二次风配风及燃烧器摆角调整方法，有效解决局部管壁超温的问题，避免锅炉局部水冷壁长时间超温热疲劳爆管，供同类型机组参考。

关键词：超超临界直流锅炉；局部；水冷壁；超温；研究1设备概况某电厂锅炉为HG-2764/33.5/605/623/623-YM2，带烟气再循环的超超临界参数变压运行螺旋管圈+垂直管圈（炉膛底部为螺旋管圈，顶部为垂直管圈,中间连接的为中间混合连箱，前后墙各720根,两侧墙各352 根）直流锅炉，单炉膛、二次再热、采用双切圆燃烧方式布置、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置、π型锅炉。

燃烧器为M-PM型低NOX燃烧器，可上下摆动20°，每套制粉系统供一层共2x4=8只燃烧器，前墙由左往右依次为1、2、3、4号角燃烧器，后墙由左往右依次为5、6、7、8号角燃烧器。

配六台中速正压直吹式制粉系统，其中A磨煤机带微油点火系统，由下往上布置为A/B/C/D/E/F制粉系统，正常运行5台制粉系统运行，1台备用。

电站锅炉启动中水冷壁系统特性1、超临界参数的基本特性随着压力的提高，水的饱和温度相应随之提高，汽化潜热减小，水和汽的密度差也随之减小。

当压力提高到22MPa时，汽化潜热为零，汽和水的密度差也等于零，该压力称之为临界压力，水在该压力下加热到374.15 C时，即全部汽化成蒸汽，该温度称之为临界温度(即相变点)。

超临界压力与临界压力时情况相同，当水被加热到相应压力下的相变点温度时，即全部汽化。

因此，超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相区。

由此可知，超临界压力直流锅炉中，由水变成过热蒸汽经历了两个阶段，即加热和过热，而工质状态由未饱和的水变为干饱和蒸汽，后变为过热蒸汽。

2、直流锅炉蒸发受热面的流体脉动脉动是直流锅炉蒸发受热面中另一种型式的不稳定流动现象，它有三种类型，即整体脉动(全炉脉动)、屏间(屏带或管屏间)脉动和管间脉动。

常发生的是管间脉动，其特点是在蒸发管组进出口集箱内，压力基本不变的情况下，并联管中某些管子的流量减少，与此同时，另一些管子中的流量增加；然后，本来流量小的管子又增大流量，而其余的管子却又减小流量，如此反复波动而形成管子间的流量脉动。

一旦发生这种管间脉动时，管壁水膜周期性地被撕破，相变点附近的金属壁温波动很大，严重时甚至达到150℃，因而使管子产生疲劳破坏。

另外在脉动时，并联各管会出现很大的热偏差，当超过容许的热偏差时，也将使管子超温过热而损坏。

在蒸发管圈加热段加装节流圈和节流阀是消除脉动的有效措施。

此外，还需保证管圈有足够大的质量流速。

脉动现象是汽水两相流动所致，压力升高会有利于防止脉动。

根据实践经验，当锅炉压力大于14MPa，就不会发生脉动现象，所以亚临界和超临界压力直流锅炉在正常运行工况下是不可能产生脉动的。

但在低负荷、尤其是启动工况下，由于压力低仍有可能产生脉动现象。

因此运行时，注意保持燃烧工况的稳定性及炉内温度尽可能均匀，在启动时保持足够的启动流量和压力等。

3、直流锅炉蒸发受热面的热偏差锅炉水冷壁中，因蒸汽含量高，在亚临界压力(或超临界压力)以及高热负荷的条件下，就容易发生膜态沸腾(或类膜态沸腾)，因此必须要限制热偏差。

直流锅炉垂直水冷壁超温浅析及控制措施摘要：本文通过在低负荷时直流锅炉垂直水冷壁易出现超温的现象进行分析，通过大量的数据进行偏差分析，结合案例进行具体说明，找出了超温的原因，制定相应的防范措施及调整手段。

Summary：This paper analyzes the phenomenon that the verticalwater wall of once-through boiler is prone to overtemperature when the load is low, analyses the deviation with a large number of data, and illustrates the cause of overtemperature with a case, formulate corresponding preventive measures and adjustment measures.关键词：垂直水冷壁；超温；控制措施Keywords： Vertical Water Wall; over-temperature; control measures0引言：某电厂锅炉为北京B&W公司制造的超超临界参数、螺旋炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身封闭的Π型锅炉。

整个炉膛由下部螺旋水冷壁和上部垂直水冷壁构成。

螺旋水冷壁为内螺纹管，垂直水冷壁为光管。

下部螺旋水冷壁由614根水冷壁管组成，上部垂直水冷壁由1536根垂直水冷壁管组成。

运行中存在超温的情况，威胁到设备安全运行。

如下图1所示，垂直水冷壁共布置512个壁温测点，如图2所示，图1水冷壁结构图图2垂直水冷壁壁温测点分布图前后墙均匀分布149个测点，左右墙均匀分布107个测点，测温元件的形式为热电偶，平均约每3根管安装1个测点，测点安装在锅炉大包内靠近垂直水冷壁出口集箱处。

1、锅炉典型工况下的水动力分析现将锅炉运行中典型工况壁温进行采集，各个负荷下取4个工况，然后进行计算前、左、后、右墙的温度方差及标准偏差，而且在其他工况下其趋势与之相似，不再列举，具体见表2，其中方差S和标准方差σ的计算公式如下。

汪宁（大唐东北电力试验研究院有限公司，吉林 长春 130102）摘要：近年来，由于煤炭资源复杂以及配合调峰等因素，垂直水冷壁鳍片开裂、管座角焊缝裂纹和弯管裂纹的情况常有发生。

为保证机组安全问题运行，降低事故发生频率，通过调查对比，对运行状况和结构形式进行分析，提出了治理和防范垂直水冷壁事故的措施。

关键词：垂直水冷壁；开裂；配煤掺烧；调峰Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｗａｌｌ　Ｃｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ　ａ　Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　ＤＣ　ＦｕｒｎａｃｅWang Ning(Datang Northeast Electric Power Experimental and Research Institute Co�, Ltd,Changchun 130102, China)Abstract: With the existence of conditions such as complex coal resources and coordinated peak regulation in recent years, the cracking of vertical water cooling wall fin, pipe seat corner weld crack and bending crack often occur� In order to ensure the safety operation of the unit problems, reduce the occurrence frequency of accidents� Through the investigation and comparison, the operation condition and structure form analysis, the measures to control and prevent vertical water wall accidents are obtained�Key Words:Vertical water cooling wall; Cracking; Coal blending; Peak regulating0　引言在“双碳”背景下，火电需承担繁重的调峰任务。

660MW超超临界锅炉水冷壁超温原因分析及对策摘要：超超临界直流锅炉容量大，热蒸发面面积大，布置复杂，管段多且长，供热负荷高，容易出现热负荷不均匀导致管壁过热。

通过优化煤种搭配、吹灰方式和制粉系统运行方式等措施，达到控制壁温的目的。

关键词：660MW超超临界锅炉水冷壁；超温原因；对策引言超超临界直流锅炉容量大，热蒸发面面积大，布置复杂，管段多且长，供热负荷高，容易出现热负荷不均匀导致管壁过热。

为了保证一定的质量循环速度，冷却水壁的内径必须小，因此垂直管道的水冷壁容易超温。

影响垂直管道水冷壁温度的因素有很多，所以对水冷壁温度过高的原因及对策进行研究对同类机组运行具有较高的参考价值。

1设备与背景某厂锅炉采用上海锅炉厂超超临界π型锅炉，制粉系统是正压直吹式结构，在炉膛的四角分6层布置了24只直流式煤粉燃烧器，水冷壁下部是在炉膛四周采用螺旋管圈布置，上部布置的是垂直管圈。

2水冷壁超温原因分析某厂2020年烧高热值煤时，在各个负荷段区间内升降负荷过程中都会导致中间点过热度的不同程度的幅度波动，特别是当2号炉大幅度减负荷至300~400MW时中间点过热度最高可达60℃以上，导致水冷壁出现较为严重的区域性超温，全年水冷壁温度超高二值达109次，其中特别是后墙水冷壁垂帘管及后墙水冷壁悬吊管超温想象更为频发和严重，其中后墙悬吊管出口自左第50排自前第6号管、后墙垂帘管自左第50排自前第1号管超温情况最为严重。

锅炉水冷壁长期处于超温情况下运行容易导致爆管，直接影响锅炉的安全运行及其使用寿命。

为解决水冷壁超温影响机组的安全经济运行，生产各部门通过大量数据分析、调研和摸索总结，多次组织专业会分析后得出超温的原因主要有：①锅炉偏烧；②煤种变化；③受热面结焦。

首先2号炉的水冷壁呈现区域性超温，则意味着区域性单位吸热量过多，传热恶化，这就是由于燃烧火焰产生偏斜而不对称所导致的。

由于2020年整年煤种热值较高，在升降负荷过程中更容易加剧火焰偏斜造成区域性超温的程度。

超超临界直流锅炉螺旋水冷壁的安装技术[摘要]在电厂受热面的安装过程中，螺旋水冷壁的安装是一项技术难题，如何保证螺旋水冷壁的安装质量，控制好螺旋水冷壁的上升角度，防止水冷壁整体扭转变形，对整个受热面的安装质量的保证起到了关键性的作用，本文结合我公司安装的内蒙古国电建投布连电厂一期2×660MW机组工程超超临界锅炉安装螺旋水冷壁的经验，阐述对以上几个方面的质量控制方法，并对施工过程中发生的问题进行分析处理以及施工中采取的一些主要措施进行总结，旨在共同提高安装工艺水平，为电站的安全稳定高效运行提供坚实的基础。

[关键词]直流锅炉；螺旋水冷壁；安装技术1 前言随着节能减排问题的日益突出，发电机组采用高参数、大容量的趋势已经明确，机组参数的提高引起了锅炉结构及受热面材质发生大幅变化，超超（超）临界锅炉采用螺旋水冷壁结构，这对锅炉安装提出了更高的要求。

将螺旋水冷壁的安装关键质量控制点，进行明确说明，来保证锅炉螺旋水冷壁的安装质量。

在整个受热面安装的过程中，螺旋水冷壁的安装时尺寸控制是一大难题，因为要装好螺旋水冷壁必须解决炉膛安装时的中心整体扭转，管屏大面积密封焊带来的焊接变形，高空安装施工给脚手架的搭设和设备吊装带来的矛盾，对冲燃烧器找正，以及确保焊口在超超临界压力下长期安全运行等一系列的重大技术难题。

解决好上述难题，将对整个锅炉的安装起到关键性作用，对以后类似锅炉的安装也将起到指导和借鉴作用。

2 螺旋水冷壁概况目前，超（超超）临界压力直流锅炉炉膛四周一般为全焊式膜式水冷壁，由下部螺旋盘绕上升水冷壁（包括过渡段螺旋水冷壁、中部螺旋水冷壁、冷灰斗螺旋水冷壁）和上部垂直上升水冷壁两个不同的结构组成，两者间由过渡水冷壁和混合集箱转换连接，炉膛角部为圆弧过渡结构。

螺旋水冷壁是超超临界压力直流锅炉最为重要承压部件，其结构复杂，安装要求高。

整个炉膛螺旋水冷壁由640根水冷壁管组成，螺旋水冷壁和垂直水冷壁均采用膜式全焊接结构，由钢管和扁钢制成。

集控值班员职业技能鉴定题库（技师）第032套一、选择题【1】提高蒸汽初压力主要受到（ D ）。

A．汽轮机低压级湿度的限制B．锅炉汽包金属材料的限制C．工艺水平的限制D．材料的限制【2】如果汽轮机部件的热应力超过金属材料的屈服极限,金属会产生（ A ）。

A．塑性变形B．热冲击C．热疲劳D．断裂【3】单位质量气体，通过风机所获得的能量用风机的（ C ）来表示。

A．轴功率B．出口风压C．全压D．入口风压【4】在煤粉的燃烧过程中，（ C ）所用的时间最长。

A．着火阶段B．燃烧阶段C．燃烬阶段D．挥发物析出阶段【5】在氢冷发电机停机后，测试定子绕组的绝缘电阻或做高压试验时，应保持机内氢气纯度大于（ C ）。

A．93%B．95%C．96%D．100%【6】《电力工业技术管理法规》要求，汽轮机应有以下的保护装置：超速保护、（ B ）、低润滑油压保护和低真空保护。

A．差胀大保护B．轴向位移保护C．振动大保护D．防进水保护【7】大容量锅炉停炉备用一周以上一月以内，比较适用（ C ）保养法。

A．蒸汽压力B．热炉放水余热烘干C．充氮（系统严密）D．加NH2、N2H4湿保养【8】汽包用钢的金相组织均属（ D ）钢。

A．贝氏体B．奥氏体C．铁素体D．珠光体【9】直流锅炉的中间点温度控制不是定值，随（ B ）。

A．机组负荷的增大而减小B．机组负荷的增大而增大C．火焰中心位置的升高而降低D．减温水量的增大而减小【10】汽轮机大修后，甩负荷试验前必须进行（ C ）。

A．主汽门严密性试验B．调速汽门严密性试验C．主汽门及调速汽门严密性试验D．主汽门及调速汽门活动试验【11】已知工质的压力和温度，在该温度下，当压力小于饱和压力时，工质所处的状态是（ A ）。

A．过热蒸汽B．湿蒸汽C．干蒸汽D．饱和蒸汽【12】煤粉与空气混合物的浓度在（ C ）时，最容易爆炸。

A．0.1kg/m³B．0.2kg/m³C．0.3〜0.6kg/m³D．0.25kg/m³【13】蓄热式空气预热器漏风量最大的部位在（ D ）。

超(超)临界压力直流锅炉的种类及特点目前超(超)临界压力直流锅炉可以分五种类型，其差别主要在于锅炉的蒸发系统。

(1) UP型(包括多次上升下降型)UP型锅炉便于在制造厂做成组件，简化现场安装工作，简化支吊结构。

缺点是由于有中间集箱和不受热的下降连接管，金属耗量大，也不太适应滑压运行，制造工艺要求较高。

采用该种型式的蒸发系统的有B&W、福斯特惠勒、Babcock &日立。

(2) 复合循环型水冷壁流速可按循环泵切换时的负荷选取，减少流动阻力；启动流量低，减少投资和启动热损失；最低负荷极限可降低到15%左右，由于工质流量小、温度变化小、相应地减少了温度应力，有利于在低负荷下运行；由于质量流速可以保证，避免采用过小的水冷壁管；可以在锅炉出力很低时启动，因此不需要保护再热器的旁路系统。

这种锅炉的关键是需要配置具有潜水电机的、长期在高温、高压下运行的大流量复合循环泵。

采用该种型式的锅炉有ABB-CE。

(3) 苏尔寿型该种型式的直流炉将蒸发受热面的一部分移入烟道内，成为了对流受热面。

使得蒸干点处于热负荷较低的烟道内。

采用该种型式的锅炉有三菱重工。

(4) 本生螺旋管水冷壁型这种结构一般是下部采用螺旋式上升，上部为垂直管。

其优点是，不用中间联箱，与UP型相比没有不受热的下降管道，因而节省金属，便于滑压运行。

由于相邻管带外侧两根管子的壁温差较小，适宜于整焊膜式结构。

不足之处是安装组合率低，现场组合工作量大，制造整焊膜式壁时，制造工艺要求较高。

采用该种型式的锅炉有Babcock &日立、石川岛播磨、三菱重工、Babcock等。

(5) 本生垂直管水冷壁型由于本生螺旋管水冷壁制造、安装成本高，近几年来，国外许多制造厂采用了垂直管水冷壁，并尽量保留螺旋管水冷壁的优点。

为了防止采用垂直管水冷壁因管内质量流速降低，产生沸腾使传热恶化，而采用了内螺纹管。

与本生螺旋管水冷壁相比较，蒸发器阻力降低，给水泵电耗减小，因此机组运行经济性更高。