【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一次或二次上升，連接管多次混合，每個(gè)回路焓增較小，并有較高的質(zhì)量流速，可保持水冷壁可靠的冷卻。采用內(nèi)螺紋管以防止蒸發(fā)段產(chǎn)生膜態(tài)沸騰。對(duì)于 UP爐來(lái)說(shuō)一般用于大型超臨界壓力直流爐，以確保水冷壁管內(nèi)的質(zhì)量流速。 拔柏葛公司、德國(guó)斯坦因繆勒公司等在爐膛的輻射受熱面的結(jié)構(gòu)型式上相繼采用螺旋型上升管圈。管圈自爐膛底部沿爐膛四周盤旋上升至爐膛折焰角處，爐膛上部管屏改變?yōu)榇怪鄙仙芷?，以利于管子穿墻及懸吊結(jié)構(gòu)的布置。螺旋管圈除進(jìn)出口聯(lián)箱外，中間不設(shè)置混合聯(lián)箱，這種管圈的優(yōu)點(diǎn)是熱偏差小，且因無(wú)中間混合聯(lián)箱，不會(huì)產(chǎn)生混合物的不均勻分配的問(wèn)題，因此可做成全焊接的膜式水冷壁管圈，這是本生型鍋爐的一大改革。 現(xiàn)代直流鍋爐蒸發(fā)受熱面的主要型式 一次垂直上升管屏 (UP鍋爐 ) 該型式鍋爐的壓力既適用于亞臨界 ,又適用于超臨界 . 爐膛下部多次上升 ,上部一次上升管屏 (FW型 ) 該型式適合于 300~600MW容量機(jī)組 ,且不適宜滑壓運(yùn)行（中間有聯(lián)箱） . 螺旋式水冷壁管屏 該型式特別適用于滑壓運(yùn)行 爐膛水冷壁： ? 下部螺旋盤繞上升 從水冷壁進(jìn)口到折焰角下一定距離（標(biāo)高 mm）處。 ? 上部垂直上升 ? 均為膜式結(jié)構(gòu) ? 兩者間由過(guò)渡水冷壁轉(zhuǎn)換連接。 螺旋管圈水冷壁爐管現(xiàn)有兩種型式，一種是光管，另一種是內(nèi)螺紋管。后者是為了強(qiáng)化傳熱、防止傳熱惡化?？墒顾浔谶\(yùn)行更安全，更可靠。但是，內(nèi)螺紋管水冷壁的成本將增加 10％一 15％。 采用螺旋管水冷壁具有如下的優(yōu)點(diǎn)： 1） 蒸發(fā)受熱面采用螺旋管圈時(shí) ， 管子數(shù)目可按設(shè)計(jì)要求而選取 ， 不受爐膛大小的影響 ， 可選取較粗管徑以增加水冷壁的剛度； 2） 螺旋管圈熱偏差小 ， 工質(zhì)流速高 ， 水動(dòng)力特性比較穩(wěn)定 ， 不易出現(xiàn)膜態(tài)沸騰 ， 又可防止產(chǎn)生偏高的金屬壁溫； 3） 無(wú)中間混合聯(lián)箱 ， 不會(huì)產(chǎn)生汽水混合物不均勻分配的問(wèn)題； 4） 可采用光管 ， 不必有制造工藝較復(fù)雜的內(nèi)螺紋管 ，而可實(shí)現(xiàn)鍋爐的變壓運(yùn)行和帶中間負(fù)荷的要求 。 5） 不需在水冷壁入口處和水冷壁下集箱進(jìn)水管上裝設(shè)節(jié)流圈以調(diào)節(jié)流量； 6） 螺旋形管圈對(duì)燃料的適應(yīng)范圍比較大 ， 可燃用揮發(fā)分低 、 灰分高的煤； 7） 能變壓運(yùn)行 ， 快速啟停 ， 能適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的頻繁變化 ， 調(diào)頻性能好 。 螺旋管圈雖有以上優(yōu)點(diǎn) ， 但它的結(jié)構(gòu)與制造工藝復(fù)雜 ， 故制造與安裝比較困難 ， 所需工期較長(zhǎng) 。 內(nèi)螺紋垂直管屏水冷壁特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 水冷壁阻力較小 ， 可降低給水泵耗電量 ， 其水冷壁的總阻力僅為螺旋管圈的一半左右 。 與光管相比 ， 內(nèi)螺紋管的傳熱特性較好 。 安裝焊縫少 ， 減少了安裝工作量和焊口可能泄漏機(jī)率 ， 同時(shí)縮短了安裝工期 。 水冷壁本身支吊 ， 且支承結(jié)構(gòu)和剛性梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 熱應(yīng)力小 ， 可采用傳統(tǒng)的支吊型式 。 維護(hù)和檢修較易 ， 檢查和更換管子較方便 。 比螺旋管圈結(jié)渣輕 。 缺點(diǎn)： 水冷壁管徑較細(xì) ， 內(nèi)螺紋管相對(duì)于光管來(lái)說(shuō)價(jià)格較高 ， 一般高出 10％ ～ 15％ 。 需裝設(shè)節(jié)流孔圈 ， 增加了水冷壁和下集箱結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 ， 節(jié)流圈的加工精度要求高 ， 調(diào)節(jié)較為復(fù)雜 。 機(jī)組容量會(huì)受垂直管屏管徑的限制 ， 對(duì)容量較小機(jī)組 ， 其爐膛周界相對(duì)較大 ， 無(wú)法保證質(zhì)量流速 。 超臨界鍋爐水冷壁型式的選擇： 上述幾種水冷壁的型式各有利弊 ， 但從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看 ， 世界各國(guó)變壓運(yùn)行鍋爐水冷壁普遍采用了螺旋管圈型式 ， 在我國(guó)也有良好的運(yùn)行業(yè)績(jī) 。 同時(shí) ， 幾大鍋爐廠已掌握了這種管圈的一些特殊的制造工藝 。 因此 ， 在我國(guó)超臨界發(fā)展的初期 ， 應(yīng)用技術(shù)成熟的螺旋管圈型式仍不失為一種優(yōu)選的方案 。 內(nèi)螺紋垂直水冷壁型式在支吊 、 安裝及運(yùn)行等方面具有較大的優(yōu)越性 ， 也是發(fā)展的方向 。 三、超臨界鍋爐機(jī)組運(yùn)行方式 （ 1） 低負(fù)荷滑壓運(yùn)行 丹麥和歐洲的超臨界機(jī)組的良好性能是基于低負(fù)荷滑壓運(yùn)行，即主汽壓力隨著負(fù)荷的降低而降低，日本的部分超超臨界機(jī)組也是低負(fù)荷滑壓運(yùn)行。 （ 2） 負(fù)荷變化范圍 超臨界機(jī)組的負(fù)荷可在 10％ － 100％ BMCR之間變動(dòng) ， 鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷約 30％ BMCR， 在約35 %BMCR以上時(shí)純直流運(yùn)行 。 （ 3） 負(fù)荷變動(dòng)率 盡管對(duì)超超臨界機(jī)組要求的負(fù)荷變化范圍很大 ，負(fù)荷變動(dòng)率也很高 ， 但由于超超臨界機(jī)組的高效率只有在高參數(shù) 、 高負(fù)荷時(shí)才顯示出來(lái) ， 同時(shí)由于超超臨界機(jī)組厚壁部件熱應(yīng)力對(duì)負(fù)荷變動(dòng)率的限制 ， 因此 ，超臨界機(jī)組在運(yùn)行中應(yīng)盡可能帶高負(fù)荷 ， 并盡量避免大幅度和快速變動(dòng)負(fù)荷；而通常降負(fù)荷時(shí)的負(fù)荷變動(dòng)率要比升負(fù)荷時(shí)要求的更嚴(yán)一些 。 負(fù)荷變動(dòng) /燃料 煤 油或氣 50％－ 90％ MCR 4％ MCR/min 8％ MCR/min 20％－ 50％ MCR及 90％－ 100％ MCR 2％ MCR/min 4％ MCR/min （ 4） 負(fù)荷階躍 對(duì)于超臨界機(jī)組 ， 在 70％ － 95％ MCR負(fù)荷范圍內(nèi) ， 能做到 5％ 額定負(fù)荷的負(fù)荷階躍 ， 其中2． 5％ 以上在 5秒內(nèi)完成 ， 其余 2． 5％ 在 30秒內(nèi)完成 。 （ 5） 啟動(dòng)時(shí)間 （ min） 啟動(dòng)狀態(tài) 點(diǎn)火到并網(wǎng) 并網(wǎng)到額定負(fù)荷 熱態(tài) 35～ 45 30~45 溫態(tài) 100～ 115 80~90 冷態(tài) 100～ 190 95~150 高蒸汽參數(shù)對(duì)鍋爐變負(fù)荷運(yùn)行特性的影響 (a)高參數(shù)對(duì)鍋爐變負(fù)荷速率的影響 一般亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐允許變負(fù)荷速度為 ％ MCR/min， 控制循環(huán)汽包鍋爐變負(fù)荷速度為 ％ MCR／ min， 而螺旋管圈式直流鍋爐允許變負(fù)荷速度為 5％ ~8％ MCR／ min。 直流鍋爐具有快速變負(fù)荷的能力 。 但是 ， 隨著鍋爐參數(shù)的提高 ， 內(nèi)置式啟動(dòng)分離器的壁厚增加 ， 將限制鍋爐負(fù)荷的變化速率 。 超臨界鍋爐由于材料等級(jí)的提高 ， 分離器壁厚僅為亞臨界 600MW鍋爐汽包壁厚的 1／ 3左右 。 因此超臨界鍋爐允許負(fù)荷變化速度還是較大的 。 (b)超臨界鍋爐的調(diào)峰幅度 超超臨界鍋爐最低負(fù)荷主要決定于水冷壁的安全負(fù)荷 ， 一般超臨界鍋爐的最低穩(wěn)定負(fù)荷為 30％ ～ 50％ BMCR。 鍋爐在此負(fù)荷以上運(yùn)行時(shí) ， 水冷壁是安全的 ， 在此負(fù)荷以下運(yùn)行 ， 為了保護(hù)水冷壁則需要啟動(dòng)啟動(dòng)分離器系統(tǒng) ， 以增加水冷壁的質(zhì)量流速 。 啟動(dòng)分離器系統(tǒng)的投運(yùn)將造成工質(zhì)熱量的損失 ， 使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性變差 。 同時(shí) ， 頻繁的投運(yùn)啟動(dòng)分離器系統(tǒng) ， 將使其閥門受到損傷 。 可見 ， 超臨界鍋爐最低調(diào)峰幅度不應(yīng)低于水冷壁的安全負(fù)荷 。 調(diào)峰幅度還應(yīng)考慮鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷 ， 如果負(fù)荷較低 ， 鍋爐燃燒不穩(wěn) ， 需要投油助燃 ， 燃料成本將增大 。 總之 ， 超臨界鍋爐的調(diào)峰幅度應(yīng)以保證水冷壁安全 、 不投運(yùn)啟動(dòng)分離器系統(tǒng)和不投油最低穩(wěn)燃為原則 ， 確定鍋爐的最低調(diào)峰負(fù)荷 。 鍋爐滑壓運(yùn)行應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 超超臨界直流鍋爐在滑壓運(yùn)行時(shí) ， 水冷壁內(nèi)的工質(zhì)隨負(fù)荷的變化會(huì)經(jīng)歷高壓 、 超高壓 、 亞臨界和超臨界壓力區(qū)域 ， 并在不同的壓力下可能產(chǎn)生以下問(wèn)題 : ， 水冷壁中的質(zhì)量流速也按比例下降 。 ， 水冷壁的吸熱不均勻?qū)⒓哟?， 可能導(dǎo)致溫度偏差增大 。 ， 會(huì)產(chǎn)生水冷壁管內(nèi)兩相流的傳熱和流動(dòng) ， 要防止膜態(tài)沸騰而導(dǎo)致的水冷壁管超溫 。 ， 蒸發(fā)點(diǎn)的變化使水冷壁金屬溫度發(fā)生變化 ， 要防止因溫度頻繁變化引起的疲勞破壞 。 四、超臨界機(jī)組發(fā)展概況 從上個(gè)世紀(jì) 50年代開始，世界上以美國(guó)、前蘇聯(lián)和德國(guó)等為主的工業(yè)化國(guó)家就已經(jīng)開始了對(duì)超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)的研究。經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的不斷進(jìn)步、完善和發(fā)展，目前超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了成熟和商業(yè)化運(yùn)行的階段。 國(guó)外發(fā)展 超超臨界機(jī)組的概況 1957年在美國(guó)投運(yùn)第一臺(tái)試驗(yàn)性超超臨界 125MW機(jī)組（ 31MPa，621/566/538℃ ） ,1959年在美國(guó)投運(yùn)第二臺(tái)超超臨界 325MW機(jī)組（ MPa, 649/566/566℃ ）。單機(jī)容量最大為1300MW。 1953年前