1000MW超超临界锅炉的水冷壁结构

NCEPU1000MW超超临界锅炉的水冷壁结构华北电力大学李斌NCEPU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混合联箱螺旋管圈+上部垂直管屏螺旋管圈+上部垂直管屏启动系统分离器/储水箱+启动循环泵分离器/储水箱+启动循环泵分离器/储水箱、疏水泵+启动循环泵过热器调温方式煤水比+三级喷水减温+燃烧器摆角煤水比+二级喷水减温煤水比+二级喷水减温+燃烧器摆角再热器调温方式烟气挡板+燃烧器摆角+事故喷水烟气挡板+事故喷水燃烧器摆角+事故喷水三大锅炉厂1000MW超超临界锅炉技术特点NCEPU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。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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。REARWALLRIGHTSIDEWALLInclinedtubingLEFTSIDEWALLFRONTWALLNCEPU燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器水冷壁出口介质温度垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁热负荷前墙侧墙后墙侧墙前墙侧墙后墙侧墙流向流向NCEPU螺旋管圈数量与炉膛周界关系管子根数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。sinLNtNCEPU自由选择管子尺寸和数量：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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%。NCEPU内螺纹管结构NCEPU内螺纹管防止传热恶化的机理螺旋管圈+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。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。NCEPU螺旋水冷壁垂直水冷壁混合集箱垂直水冷壁入口集箱NCEPU垂直水冷壁螺旋水冷壁出口垂直水冷壁进口螺旋水冷壁NCEPU螺旋管与垂直管过渡段NCEPU下部螺旋水冷壁管屏带弯头出厂NCEPU现场水冷壁的布置图NCEPUNCEPU螺旋管圈水冷壁NCEPU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。NCEPU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。NCEPUSPIRALWALLSUPPORTSpiraltoVerticalTransitionArea-LoadTransferSPIRALWALLSUPPORTSpiraltoVerticalTransitionArea-LoadTransferNCEPU上部垂直水冷壁的出口支吊方式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。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。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NCEPU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较小。较好的正向流动特性，在各种工况下保证水动力的稳定性。阻力较小，比螺旋管圈水冷壁少1/3。NCEPU玉环电厂1000MW超超临界锅炉的改进传统的一次上升垂直水冷壁的基础上，玉环电厂锅炉加装了带有二级分配器的水冷壁中间集箱，以降低水冷壁出口沿炉膛周界的工质温度偏差，根据MHI的经验，加装了带有二级混合器的水冷壁中间集箱后，水冷壁出口温度偏差可减少1/3以上.NCEPU将水冷壁入口的控制流量的节流孔圈由传统的装在水冷壁下集箱内改为装在水冷壁集箱的出口管接头上，以便于在运行和调试过程中更换节流孔圈，同时由于增加了装节流孔圈的管段直径，因此也提高流量调节的幅度。