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1、螺旋管圈水冷壁解决炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有如下几种:采用小管径和多次混合的水冷壁(如上锅300MW的UP型锅炉,采用内径11mm的管子);水冷壁采用工质再循环(低倍率和复合循环锅炉);采用多次上升管圈型水冷壁(FW型锅炉);采用螺旋管圈型水冷壁｡得到广泛采用的是螺旋管圈水冷壁｡例如,国产600MW超临界压力直流锅炉采用的就是螺旋管圈水冷壁｡螺旋管圈的一大特点就是能够在炉膛周界尺寸一定的条件下,通过改变螺旋升角来调整平行管的数量,保证容量较小的锅炉并列管束数量较小,从而获得足够的工质质量流速,使管壁得到足够的冷却｡消除传热恶化对水冷壁管子安全的威胁｡这样水
2、冷壁的设计就可避免采用热敏感性太大的直径过细的管子｡设计螺旋管圈水冷壁的另一个要素就是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｡螺旋管圈水冷壁主要有以下优点:①能根据需要获得足够的质量流速,保证水冷壁的安全运行;②管间吸热偏差小,特别是对于容量比较小的锅炉,并列管子根数少,同时由于沿炉膛高度方向的热负荷变化平缓,因而热偏差小,螺旋管在盘旋上升的过程中,管子绕过炉膛整个周界,既途经宽度上热
3、负荷大的区域又途经热负荷小的区域,因此就螺旋管的各管,以整个长度而言吸热偏差很小｡据有关资料介绍,当螺旋管盘绕圈数为1.5～2.0圈时,其吸热偏差不会超过0.5%(冷灰斗也采用螺旋管圈);③抗燃烧干扰的能力强｡据有关资料介绍,在前墙的吸热量增加15%,右侧墙保持不变,而后墙的吸热量减少10%,左侧墙亦减少5%时,螺旋管圈的吸热偏差仍不会超过1%,其出口温度偏差在15℃之内｡而如果换了垂直管圈,管间的吸热量偏差就会毫无缓冲地落在+15%～-15%之间｡如果垂直管的进口分配节流圈是按65%的热负荷整定的话,那么40%负荷时出口管间温差将达到160℃,这是不能接受的;④可以
4、不设置水冷壁进口的分配节流圈｡垂直管圈为了减少热偏差,在水冷壁进口要按照沿宽度上的热负荷分布曲线设计配置流量分配节流圈｡这种节流圈一方面增加了水冷壁的阻力,另一方面针对某一锅炉负荷设置的节流圈,在锅炉负荷变化时部分地失去作用,给水冷壁的设计带来很大复杂性｡冷灰斗也采用螺旋的螺旋管圈,吸热偏差很小,可以取消进口分配节流圈｡因此它的阻力有时竟会低于垂直管圈;⑤适应于锅炉变压运行的要求｡螺旋管圈在变压过程中不难解决低负荷时汽水两相分配不均的问题｡同时它能在低负荷时维持足够的质量流速,因此它能毫无困难地采用变压运行方式｡同时采用螺旋管圈水冷壁有以下缺点:①螺旋管圈的承重能力弱
5、,需要附加的炉室悬吊系统;②制造成本高｡螺旋冷灰斗､燃烧器水冷套以及螺旋管至垂直管屏的过渡区等部组件结构复杂,制造困难;③炉膛四角上需要进行大量单弯头焊接对口,安装难度大;④管子长度大,阻力较大,增加了给水泵的功耗｡螺旋管圈水冷壁按冷灰斗的管圈型式以及垂直管屏与螺旋管圈的过渡形式可分为两类:垂直管圈冷灰斗加分叉管过渡的型式和螺旋冷灰斗加中间混和集箱过渡的型式｡经常采用的是后一种组合型式｡因为螺旋冷灰斗的吸热偏差小,在水冷壁进口不装配节流圈的情况下也能保证很小的工质出口温差,中间混合集箱过渡又能在低负荷时获得均匀的汽水两相分配,而且结构上下部螺旋管圈和上部垂直管屏的转换
6、根数之比没有限制｡下图为采用这种组合的DG1900/25.4Ⅱ1型锅炉的水冷壁总体图布置｡ 冷灰斗螺旋水冷壁的结构如下图所示｡ 过渡段水冷壁的结构是由垂直模式壁,垂直水冷壁进口集箱,螺旋水冷壁出口集箱,螺旋模式壁,螺旋水冷壁出口集箱,和垂直水冷壁进口集箱这6个部件组成｡螺旋盘绕水冷壁前墙､两侧墙出口管全部抽出炉外,后墙出口管则是4抽1根(或3抽1根)管子直接上升成为垂直水冷壁后墙凝渣管,另3根抽出到炉外,抽出炉外的所有管子均进入螺旋盘绕水冷壁出口集箱,由连接管从螺旋盘绕水冷壁出口集箱引入位于锅炉左右两侧的两个混合集箱混合后,再通过连接管
7、从混合集箱引入到垂直水冷壁进口集箱,然后由垂直水冷壁进口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏,垂直光管与螺旋管的管数比为3∶1｡这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋盘绕水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁｡
