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1000MW超超临界锅炉水冷壁结构

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1000MW 超超临界锅炉水冷壁超温原因分析及对策

1000MW 超超临界锅炉水冷壁超温原因分析及对策

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反向双切圆燃烧方式，炉膛为内螺纹管垂直上升膜式 水冷壁，水冷壁入口装设节流孔圈，同时在燃烧器上
고湡
剒㣐鵶絯襒〄ꆀ #.$3
部装设中间混合集箱和混合器，对由下炉膛来的工质 进行充分混合，消除由下炉膛的吸热不均产生的偏差。 锅炉采用了平衡通风、露天布置、固态排渣、全悬吊 结 构、 全 钢 构 架。 机 组 负 荷250MW~500MW 运 行
量来调整炉内切圆大小，通过调平八根粉管热一次风 量，使得每个燃烧器喷口均匀燃烧。由于磨组 B、C、 D 磨煤机容易出现堵粉管现象，并且母管装有可调缩 孔以及煤粉分配器，磨组A、E、F 在首次测量时发 现粉管风速初始偏差均在国标要求的±5% 范围以内， 故调平实验主要针对B、C、D 三台磨煤机进行。 2.3.1 调平前一次风粉测量与分析
78
熋撋劼
再热器出口蒸汽压力 / MPa(g) 再热器进口蒸汽温度 /℃
粉分配器分成八根后接至炉膛八个角的同一层煤粉喷
再热器出口蒸汽温度 /℃
6.205 6.5 369.3 613
嘴。锅炉主要参数见表1。
省煤器进口给水温度 /℃
302.1
괄㹁䊨ⲃ #3-
2852 28.13 605 2354.6 5.926 5.736 361.3 613 294.9
过热蒸汽流量 /（t/h） 过热蒸汽出口压力 / MPa(g)
过热蒸汽出口温度 /℃
2994 28.25 605
时，水冷壁超温位置主要集中于前墙水冷壁中部（见
再热蒸汽流量 /（t/h）
24温度在445℃ ~590℃， 再热器进口蒸汽压力 / MPa(g)
锅炉的最高度达608℃。设计煤种由40% 澳洲煤与 60% 印尼煤组成的混煤。锅炉配置6台ZGM123G-III 型中速磨煤机，每台磨的出口为四根煤粉管道，经煤

1000WM超超临界二次再热直流锅炉水冷壁超温分析及对策

1000WM超超临界二次再热直流锅炉水冷壁超温分析及对策

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。

1000MW超超临界锅炉技术介绍

1000MW超超临界锅炉技术介绍
• 不必采用壁厚的大直径水冷壁下集 箱，简化了结构，不需定期维修。
• 便于节流孔圈的调试。 • 便于更换和检查。
第三十五页，编辑于星期五：四点 二十四分。
型式
水冷壁入口节流孔圈
定位销式 （需维修）
先进的管内式 （不需维修）
业绩 调整时间
螺栓
节流孔板 螺母
螺栓与螺母
节流孔圈
松浦#1炉（1989年投运） 新地#2炉
主要技术特点
• 锅炉为Π型布置，尾部为双烟道
• 内螺纹管改进型垂直水冷壁，加装中间混合集箱及两级分配器， 减少了水冷壁偏差，并将节流孔圈装于水冷壁下联箱外面的水冷壁管
上以便于调试、简化结构。
• 采用带有再循环泵的启动低负荷系统，能回收启动阶段的工质和热量
并增加了运行的灵活性。
• 采用低NOx PM燃烧器和MACT燃烧技术。 • 反向双切圆燃烧方式以获得均匀的炉内空气动力场和热负荷分配，
超超临界锅炉技术来源与引进
• 2003年11月，哈尔滨锅炉厂有限责任公司由日本三菱重工（MHI）进行技术支 持，获得了国内第一个1000MW超超临界锅炉合同——华能玉环4X1000MW超超 临界锅炉。
• 2004年9月，哈尔滨锅炉厂有限责任公司与日本三菱重工签定了超超临界锅 炉技术的技术转让合同。
需双向调整
较复杂
（有时可靠性较低）
第三十二页，编辑于星期五：四点 二十四分。
螺旋管圈水冷壁SS：在焊件与管子之间不可避免的温差 （在负荷震荡期间）
——潜在的疲劳破坏的根源——
螺旋管圈结构详图
第三十三页，编辑于星期五：四点 二十四分。
内螺纹管优良的传热特性
膜态沸腾
核态沸腾
偏离核 态沸腾
核态沸腾

一种新型1000_MW_超临界锅炉水冷壁爬壁机器人结构设计

一种新型1000_MW_超临界锅炉水冷壁爬壁机器人结构设计
难题。
1 水冷壁爬壁机器人
爬壁机器人是传统机械结构学与现代智能控制
理论相结合的产物,作为典型的特种移动机器人,它
具备吸附和爬壁 2 个基本功能,通过移动机构和吸附
结构的 优 化 组 合, 将 地 面 移 动 技 术 拓 展 到 垂 直 空
间 [7] 。 它是通过吸附装置吸附在壁面上,移动机构在
的可控性。 同时,较高的遥控操作灵敏度、延迟时间
不超过 1 s,使得机器人能快速响应操作指令。
1. 2 驱动模块
驱动模块设计是爬壁机器人的关键组成部分,
它的稳定性、效率和可靠性直接影响机器人的工作
性能,本 文 所 设 计 的 爬 壁 机 器 人 驱 动 模 式 如 图 2
所示。
图 2 爬壁机器人驱动模式
爬壁机器人的前后摄像头是其对周围环境感知
功能的重要组成部分,爬壁机器人环境感知功能如图
4 所示,摄像头具有 360° 全景拍摄能力,分辨率达到
不低于 1920 × 1080 的标准。 这样的配置不仅可以实
时获取机器人周围的环境信息,还能对高空水冷壁的
检测位置和路径进行实时监视和调整,确保扫查轨迹
power plants. At present the inspection of boiler water wall at home and abroad is mainly carried out by manual
methods such as visual inspection caliper measurement ultrasonic thickness measurement and flashlight inspection
损,但其吸附力大,满足爬壁机器人在有一定负载的

1000MW超超临界机组简介

1000MW超超临界机组简介

2.4锅炉受压件钢材 锅炉受压件钢材 • 由于超超临界机组主汽和再热汽温度由 超临界锅炉的538℃~566℃提高到 超临界锅炉的 ℃ ℃提高到580℃以 ℃ 至近几年的600℃及600℃以上，因此锅炉 至近几年的 ℃ ℃以上， 高温受热面不仅要求有高热强性 高热强性即高温下 高温受热面不仅要求有高热强性即高温下 的高蠕变强度和持久强度， 的高蠕变强度和持久强度，而且还应具有 优良的抗烟侧高温腐蚀 抗烟侧高温腐蚀和 优良的抗烟侧高温腐蚀和抗蒸汽侧高温氧 的性能。 化的性能。
1.1凝汽器型式和结构 凝汽器型式和结构 • 型式：表面式、循环水双进双出、单流程、 型式：表面式、循环水双进双出、单流程、 • 双壳体双背压 • 凝汽器主要部件：凝汽器上部、凝汽器下 凝汽器主要部件：凝汽器上部、 前水室、后水室、后水室连通管、 部、前水室、后水室、后水室连通管、与 低压排汽口连接的补偿节、凝结水集水箱、 低压排汽口连接的补偿节、凝结水集水箱、 死点座、支撑座、背包式疏水扩容器等。 死点座、支撑座、背包式疏水扩容器等。 • 补偿节：不锈钢和橡胶两种材料的补偿节 补偿节： 在现有机组中均有采用， 在现有机组中均有采用，补偿量均能满足 任何工况的运行要求。 任何工况的运行要求。
•
2.3水冷壁系统 水冷壁系统 • 世界上已经投运的超超临界机组锅炉水 冷壁多数炉膛采用螺旋管圈 螺旋管圈， 冷壁多数炉膛采用螺旋管圈，上炉膛采用 垂直管圈，优点： 垂直管圈，优点：水冷壁沿炉膛四周热偏 差小，对煤种和燃烧方式的变化敏感性小， 差小，对煤种和燃烧方式的变化敏感性小， 也不需采用内螺纹管和节流孔圈；缺点： 也不需采用内螺纹管和节流孔圈；缺点： 水冷壁阻力大。 水冷壁阻力大。
一、超超临界机组概述
• 1、参数概述 、 常规亚临界循环的典型参数为 16.7MPa/538℃/538℃，发电效率约为 ℃ ℃ 发电效率约为38 ~39％； ％；当汽机进口参数超过水临界状态 ％~39％；当汽机进口参数超过水临界状态 点的参数，即压力为22.115MPa、 点的参数，即压力为 、 374.15℃，统称为超临界机组；一般超临 ℃ 统称为超临界机组； 界机组的参数是24.1MPa/538℃/538℃或者 界机组的参数是 ℃ ℃ 24.1MPa/538℃/566℃，对应的发电效率约 ℃ ℃ 为41％~42％； ％ ％；

1000MW超超临界锅炉介绍-哈锅

1000MW超超临界锅炉介绍-哈锅

Furnace Intermediate Header Design Basis Schematic Diagram of Intermediate Header
MHI Business Confidential
Preface
The basic concept of Furnace Intermediate Header Design Procedure is described. This is applied to furnace intermediate header for ultra-supercritical sliding pressure operation coal firing one-through (USC) boiler.
MHI供货业绩 （日本≥600MW锅炉） 垂直型水冷壁（SV） 11台（首台为1989年） 螺旋管水冷壁 10台（首台为1981年）
特 点
1、结构简单 2、对负荷变化、启动与停炉的 高耐久性（热应力较小） 3、易于制造与安装 4、易于维修
垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁比较
垂直水冷壁
螺旋管水冷壁
（内螺纹管）
高
流量增加
流 体 水 动 力 流动特性 正向流动
摩擦
增加
摩擦
增加
静压
减少
静压
减少
负向流动
温度偏差
小（优点）
大（缺点）
先进的装在管内的水冷壁入口节流孔圈
型 式 定位销式 （需维修） 先进的管内式 （不需维修）
螺栓
节流孔板
螺母
螺栓与螺母 节流孔圈
业绩 松浦#1炉（1989年投运） 新地#2炉 3天 川越#1~2(1989年投运) 碧南#1、原町#1 三隅#1、神户钢厂#1 3天

1000MW超超临界锅炉介绍-哈锅


1000MW超超临界锅炉 设计特点
锅 炉 纵 剖 图
锅 炉 水 平 图
Control and steam temperature matching: 汽温的控制和匹配
Operation of Once-through Boilers separator 直流锅炉的运行 • Positionisofselected to system
The brief schematic diagram of furnace portion including furnace intermediate header is shown below.
Furnace Intermediate Header Design Basis Schematic Diagram of Intermediate Header
MHI Business Confidential
Preface
The basic concept of Furnace Intermediate Header Design Procedure is described. This is applied to furnace intermediate header for ultra-supercritical sliding pressure operation coal firing one-through (USC) boiler.
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1000MW等级超超临界锅炉主要特点
• • • 采用内螺纹管改进型垂直水冷壁，加装了中间混合集箱及两级分配器， 进一步减少了水冷壁偏差，并将节流管圈装于水冷壁下联箱外面的水冷 壁管上以便于调试、简化结构。 采用低NOx的改进型PM主燃烧器，分级燃烧技术。 采用墙式布置且原燃烧方式。同时A-A的偏转角度可现场调节。以获得 均匀的炉内空气动力场和热负荷分配，降低炉膛出口烟气温度场和水冷 壁出口工质温度的偏差。 采用较大的炉膛截面和容积，较低的炉膛断面热负荷、容积热负荷和炉 膛出口烟温；因采用双切圆使燃烧器数目成倍增加，降低了单只燃烧器 热功率，这些均对防止结焦有利。 过热汽温调温方式为煤水比加三级喷水，再热汽为烟气挡板调温、燃烧 器摆动并装有事故紧急喷水。 过热器采用四级布置，再热器为二级布置。为了降低超超临界锅炉因主 汽/再热汽温提高到605℃/ 603℃所导致的高温级管子的烟侧高温腐蚀 和内壁蒸汽氧化问题，采用了经过长期运行考验的25Cr20Ni奥氏体钢。 采用带有再循环泵的启动低负荷系统，能回收启动阶段的工质和热量并 增加了运行的灵活性。

哈尔滨锅炉厂_1000MW超超临界单炉膛双切圆燃烧锅炉说明书.

设计煤种采用神府煤，校核煤种为混煤，燃油采用 0 号轻柴油。 2.3.6 水源 2.3.6.1 海水水源
电厂厂址位于靠近长江下游的南京河段南岸，长江作为我国第一大河流，水 量充沛，流量均匀，其流域面积 180 万 km2，厂址河段多年平均径流量达 28500m3/s， 历年最小枯水流量为 4620m3/s，97%设计枯水径流量为 5610m3/s，其流量完全可 以满足本工程 4×1000MW 机组容量供水要求。 2.3.7 循环冷却水系统
收到基氧 分
收到基氮 析
收到基全硫
灰 变形温度
熔 软化温度
融 流动温度
性
二氧化硅
三氧化二铝
三氧化二铁
氧化钙 灰
氧化镁 分
五氧化二磷 分 析 三氧化硫
氧化钠
氧化钾
Car Har Oar Nar St,ar DT ST
FT
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO P2O5 SO3 Na2O K2O
4
京大件起重运输集团有限公司栖霞重件码头约 9km，距治江河河口直立式码头约 2km，距南京化肥厂港池码头约 15km，电厂对外水陆交通条件良好。
本工程建设一个 5 万吨兼靠 7 万吨级泊位，三期工程建设时增设一个 5 万吨 兼靠 7 万吨级泊位的卸煤码头。电厂不设专用设备接卸码头，当超极超限件采用 水运方式运输时，通过南京化肥厂港池码头卸船后陆运至施工现场。 2.3.5 燃料
华能金陵电厂二期工程 2×1030MW 超超临界燃煤发电机组
HG-3100/27.46-YM3 锅炉
超超临界直流锅炉本体说明书
编号：F0310BT001A051
编写: 校对： 审核: 审定: 批准:
哈尔滨锅炉厂有限责任公司 二 00 九年四月

1000MW直流塔式超超临界锅炉水冷壁裂纹分析及处理

收 稿 日期 ：００—１ — ４ ２１ １ ０
现 场硬 度测试 焊缝 位置 与焊 接残余 应力测 点相
同 。选 择相 同测 点是为 了将水 冷 壁应力 分布情 况与
焊接接 头 的硬度联 系起 来 ， 合 分 析裂 纹 产 生情 况 综
与残余 应力分 布情 况 以及焊接 质量 之 间的关 系 。
第 ４期
唐 豪毅 ， ： ０ ０Ｍ 直流塔 式超 超 临界锅 炉水 冷壁 裂纹 分析及 处理 等 １ ０ Ｗ
・ ５・ ４
２ ４ ２ 螺旋 水冷 壁 ６ 处 镶嵌 板 焊 缝 处 泄 漏 （ ．． ５ｍ 安 装 焊 口） 检查 分析 漏 点 位 于水 冷 壁 管子 与 镶嵌 板 焊缝 处 ， 位置 在 与刚性 梁焊缝 附近 ， 处 结 构 应 力较 大 。对 漏 点 打 此
最大 主应力值 在 ２ ０～ ０ ａ浮 动 。可见 ， 冷壁 ０ ３ ０ＭＰ 水
在测 试 位 置选 择 了 出现 泄 露 较 多 的 ４ ０—７ ０ｍ
与刚性 梁角 部连 接板 角焊缝 位置 应力值 均偏 高 。
２ ２ 现场焊 缝硬 度分析 ．
标 高区 间 ， 共选择 ２处 标高 ， 检测 了 ６个 测点位 置 的 焊接 残余 应力状 况 ， 图 ３ 图 ４所 示 。从 测 试 结果 如 、 看 ， 测点 的 应 力水 平 普 遍 偏 高 ： ６个 ２测 点 的最 大
０ 引 言
某 电厂 ５机组 锅 炉 为新 建 百 万 千 瓦等 级 的塔 式 火力 发 电超 超临 界 锅 炉 ， 冷 壁 管 采用 Ｔ ３新 型 水 ２ 钢 材 料 。锅 炉为 单炉 膛 、 次再 热 、 圆燃 烧 方式 、 一 切 露 天布 置 、 平衡 通 风 、 固态排 渣 、 悬 吊钢结 构 塔 式 全 锅 炉 。锅 炉标 高 ７ ０ｍ 以下 为螺旋 管 圈水 冷壁 ， 冷 水 壁 转角及 中心 固定 装 置 的 连接 采 用 管 间镶 嵌 钢板 ， 连 接板 与嵌板及 管 子 的连 接采 用满焊 的形式 。 根据 已投 产 同类 型 机组 的运 行 经 验 ， 因水 冷 壁 泄露 造成 了多 次不 同程度 的停 炉 。为 避免上 述 问题 的发 生 ， 在 ５锅 炉整套 启动 前与整 套启 动停炉 期 间 进行 了多 次水 压试验 ， 均有 不 同程 度 的泄露 。

邹县电厂1000MW超超临界锅炉水冷壁系统设计及结构特点

棚 ） ６ 炉膛 由下部 内螺 纹 管 螺旋 水 冷壁 和 为 ４ ， 螺旋 水 冷壁 的高 度约 为 ４ ３ｍ。
的适应 变压 运行 的超超 临界 直 流锅 炉螺旋 管 圈结
构型式。
收 稿 日期 ：０７— ３—１ ２０ ０ ９
０ 引 言
邹县 电厂 四期 工 程 ２×１ ０ ＭＷ 超 超 临界 机 ００ 组 锅 炉采用 单 炉膛 ， Ｕ型 布 置 ， 衡 通 风 ， 次 倒 平 一
邹县 电厂超 超 临界机 组锅 炉水 冷壁 的这 种下
部螺 旋管 圈 一上 部普 通垂 直管 圈 的型式 非常 适合 于变 压 运行 。其 结 构 特 点 是 ： 由多 管 平行 管组 成 管带 ， 炉底 下 集 箱 平行 引 出 ， 旋 上 升 ， 炉膛 从 盘 沿 绕 １２圈 。在 炉膛 出 口折焰 角下 面通 过 中间 混合 ． 集 箱 过渡成 垂 直上 升管 。在 传统 螺旋 管 圈水 冷壁 的基 础上 进行 了大 量 改 进 ， 括在 下 部炉 膛 高 热 包 负荷 区采 用 内螺 纹 管 螺旋 绕 制 的水 冷 壁 结 构 ， 优
维普资讯
第 ３期
２０ ０ ７年 ７月
锅
炉
制
造
Ｎｏ． ３
ＢＯＩ ＬＥＲ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩ ＮＣ
Ｊ １２ ０ ｕ．０ ７
文 章 编 号 ： Ｎ ３—１４ （０ ７ ０ —０ ０ ０ Ｃ２ ２ ９ ２ ０ ） ３ ０ ９— ５
邹 县 电厂 １０ 超 超 临界 锅 炉 水 冷 壁 ０ ０ ＭＷ 系 统 设 计 及 结 构 特 点
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｉｅ ｔｒｗａｌｄ ｓｇ ｅ ｔ ｒ ｓ，ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｎ ｅ ｎ ｆｄ ｆｅ ｅ ｔ ｒｗａ ｌ ，ａ ｔ ａ ｔ： ｅ ｂｏｌｒ ｗａ ｅ ｌ ｅ ｉ ｎ ｆ ａ ｕ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ￣ａ ｇ ｍｅ ｔｏ ｉｆｒ ｎｔｗａｅ ｌｓ ｎｄ ｆ ｅ ｕｐ ｏ ｙ ｔｍ ．ｅｃ ｏ ｕ ｉ ｎ Ｐｏ ｒ Ｐｌｎ ×１ ００ＭＷ ｌｒ ｉ ｄ ｓ ｐ ｒ ｓ ｓｅ ｘ ｔ ｔ ． ｆＺｏ ｘａ ｗｅ ａ ｔ２ ０ ｕ ｔａ—ｓ ｐ ｒ ｒｔｃ ｌｕ ｉ ｒ ｎ ｒ — ｕ ｅ ｃ ｉ ａ ｎ ｔａ ｅ ｉ ｔｏ ｉ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｒｉｌ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ｔｃｅ． Ｋｅ ｙｗｏ ｄ Ｕｌｒ ｒ ｓ： ｔａ—ｓ ｐ ｒ ｒｔｃ ｌＢｏｌ ｒ Ｂｏｌ ｒＤｅ ｉ ｎ； ａｅ ｌ ｕ ｅ ｅ ｉｉａ ｉｅ ； ｉｅ ｓｇ Ｗ ｔｒ ｗａ ｌ
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启动循环泵
启动循环泵
水泵+启动循环泵
过热器调温方 式
再热器调温方 式
煤水比+三级喷水 煤水比+二级喷 减温+燃烧器摆角 水减温
烟气挡板+燃烧器 烟气挡板+事故 摆角+事故喷水 喷水
煤水比+二级喷水减 温+燃烧器摆角
燃烧器摆角+事故喷 水
采用螺旋管圈＋垂直管圈方式
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。
螺旋管圈盘绕的圈数
这与螺旋角和炉膛高度有关。圈数太少会部分丧失螺 旋管圈在减少吸热偏差方面的效益；
圈数太多会增加水冷壁的阻力从而增加水泵功耗，而 且在减少吸热偏差的效益方面增益不大。
合理的盘绕圈数的推荐值是1.5-2.5圈左右。
NCEPU 北疆电厂螺旋管圈数为1.20圈
NCEPU
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
NCEPU
吸热不均的炉膛和螺旋水冷壁
FRONTWALL RIGHT SIDEWALL REARWALL
Hale Waihona Puke NCEPULEFT SIDEWALL
Inclined tubing
倾斜上升的水冷壁管保证每根管都通过炉膛不同受热区域。 水冷壁倾斜管环绕圈数为1周，每根蒸发器管通过炉膛热 和冷的区域，结果是水冷壁均匀吸热,不受火球位置影响， 水冷壁出口温度较为均匀。
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
NCEPU
采用管螺旋管圈
控制合理的质量流速，防止亚临界状态下的传热恶化，提高高负荷下的安全 裕度。
选取较高的质量流速
较高的流速可以确保更高的传热性能和流动可靠性，确保水冷壁有较高的安 全性和较大的安全裕度。
NCEPU
水冷壁出口 介质温度
热负荷
流向
流向
燃烧器
前墙
侧墙
燃烧器
后墙
侧墙
垂直管布置水冷壁
燃烧器
前墙
侧墙
燃烧器
后墙
侧墙
螺旋上升式水冷壁
螺旋管圈数量与炉膛周界关系
管子根数
N L sin
t
N为并列螺旋管根数；L为 炉膛周界；a为螺旋管上升 角；t为水冷壁管子节距。
NCEPU
NCEPU
自由选择管子尺寸和数量：
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：
采用管螺旋管圈
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，提高高负 荷下的安全裕度。
选取较高的质量流速
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%。
内螺纹管结构
NCEPU
内螺纹管防止传热恶化的机理
NCEPU
螺旋管圈+内螺纹管 漩涡效果 > 重力作用
管子内表面充满了液体
NCEPU
（二）下部螺旋管圈向上部垂直管屏的过渡区
为了便于水冷壁的悬吊，再加上炉膛上部热负荷低， 垂直管屏内工质的质量流速已足以冷却管壁，因此螺 旋管圈通常在折焰角下方转换成垂直管屏。
布置与选择管径灵活，易于获得
足够的质量流速
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自身的刚性。
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。
NCEPU
跟随性，以减少二者间存在的温度应力。
NCEPU
Spiral to Vertical Transition Area - Load Transfer
SPIRAL WALL SUPPORT
上部垂直水冷壁的出口支吊方式
NCEPU
NCEPU 小结 布置与选择管径灵活，易于获得足够的质量流速
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自 身的刚性。
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张力扳的横向节距为1500mm，板厚12mm，板宽2×100mm，由平行的两块板组 成。在两块板间沿管子轴线方向间距400～500mm布置的梳形板作为管子与张 力板间的连接件，其作用是一方面传递水冷壁的重力，另一方面起热桥的作 用，将水冷壁的热量传递给张力板，使张力板的温度与水冷壁温度有良好的
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。
内螺纹螺旋管圈水冷壁: 管间吸热偏差小，适应变压运行
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垂直管圈水冷壁
优点：在满足水冷壁安全可靠的前提下，垂直管 圈方案相比于螺旋管方案具有以下优点：
结构简单、便于安装。 不需用复杂的张力板结构，启动或负荷变化时热应力
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螺旋管圈水冷壁
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螺旋管圈的支撑
垂直管圈炉膛水冷壁本身就作支吊件，支承炉膛荷重。 而近乎水平的螺旋管圈水冷壁的重量通过张力扳将力传递
至炉膛上部垂直水冷壁。 张力扳的横向节距为1500mm，板厚12mm，板宽2×100mm，
由平行的两块板组成。在两块板间沿管子轴线方向间距 400～500mm布置的梳形板作为管子与张力板间的连接件， 其作用是一方面传递水冷壁的重力，另一方面起热桥的作 用，将水冷壁的热量传递给张力板，使张力板的温度与水 冷壁温度有良好的跟随性，以减少二者间存在的温度应力。
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1000MW超超临界锅炉的水冷壁结构
华北电力大学 李斌
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三大锅炉厂1000MW超超临界锅炉技术特点
名称
哈锅
东锅
上锅
炉型
п型炉
п炉
塔式炉
燃烧方式
八角双切圆燃烧 前后墙对冲
四角切圆
水冷壁形式
垂直管圈带中间 螺旋管圈+上部 螺旋管圈+上部垂直
混合联箱
垂直管屏
管屏
启动系统
分离器/储水箱+ 分离器/储水箱+ 分离器/储水箱、疏
螺旋管向垂直管的过渡是依靠特殊铸造的单弯头、双 弯头以及中间混合集箱及其引入、引出管来实现。
螺旋水冷壁
垂直水冷壁
垂直水冷壁入口集箱
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混合集箱
垂直水冷壁
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垂直水冷壁进口 螺旋水冷壁出口
螺旋水冷壁
螺旋管与垂直管过渡段
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下部螺旋水冷壁管屏带弯头出厂
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现场水冷壁的布置图