[实用新型]一种锅炉水冷壁系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉水冷壁系统，属于锅炉设计技术领域。 

背景技术

目前，我国一次能源消耗以煤炭为主，燃煤发电量占总发电量的75％左右。由于电力是最大的煤炭用户，保障燃煤电厂锅炉的安全运行，减少由于热偏差引起的水冷壁爆管事故是提高煤炭利用率的一个主要途径。当前我国发电站在朝着高参数、大容量和大型化的超超临界机组方向发展，无论采用四角切圆燃烧方式、旋流燃烧方式，还是前后墙对冲燃烧方式，炉膛均避免不了热负荷分布不均匀的问题，在实际运行中很容易导致水冷壁内的工质发生流量偏差和工质温度不均匀，严重时能够造成水冷壁局部管壁超温爆管事故。 

当前，我国火力发电主要以超临界锅炉为主。对于超临界锅炉，锅炉设计中主要采用两种方法来消除热偏差，即下炉膛采用螺旋管圈水冷壁以及加装节流圈等。二者各有优缺点。 

螺旋管圈水冷壁对管子制造公差所引起的水动力偏差的敏感性较小，运行中不易堵塞，各根管受热较均匀，管间温度偏差小，在所有负荷范围内均高于由偏离核态沸腾(DNB)所决定的界限质量流速，能安全地用于变压运行。螺旋管圈水冷壁的缺点是： 

(1)管内质量流速大，炉膛水冷壁系统的流动阻力大，增加了给水泵的功率消耗； 

(2)水冷壁管螺旋倾斜上升，由于容量的进一步增大受到螺旋管圈水冷壁吊挂结构复杂化和管带过宽热偏差增大的限制，在水冷壁上设计开孔很困难； 

(3)水冷壁系统结构复杂、炉墙密封性较差； 

(4)水冷壁支撑和刚性梁结构复杂； 

(5)螺旋管圈水冷壁的维护和检修比垂直管屏水冷壁复杂。 

与螺旋上升管圈水冷壁相比，由内螺纹管组成的垂直管屏水冷壁克服了螺旋上升管圈水冷壁的缺点，有其自身的优点： 

(1)内螺纹管具有良好的传热特性，能维持核态沸腾，从而抑制金属温度的升高； 

(2)由于内螺纹管的传热强化作用，可在水冷壁中采用较低质量流速，因此水冷壁阻力较小； 

(3)安装焊缝少，大大减少了安装工作量； 

(4)水冷壁本身、支撑结构和刚性梁结构简单； 

(5)维护和检修较易，检查和更换管子较方便，安装焊口数量较少。 

垂直管屏水冷壁也存在着难以克服的缺点： 

(1)水冷壁管径细，热敏感性强； 

(2)对运行控制要求高且内螺纹管造价较高； 

(3)需要装设节流孔圈，增加了水冷壁下集箱结构的复杂性； 

(4)在运行特性方面不如螺旋管圈水冷壁，由于受到管径的限制，在较低负荷运行时，较难保证必要的质量流速； 

(5)垂直管屏沿炉膛周界和各面墙的水冷壁出口温度的偏差较螺旋管圈要大。 

为了降低锅炉的维护费用和锅炉运行的复杂程度，同时又要兼顾炉膛水动力的安全，迫切需要一种能减少水冷壁的流动阻力、安装维护方便、运行成本低、运行要求低的锅炉水冷壁布置形式。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能减少水冷壁的流动阻力、安装维护方便、运行成本低且运行要求低的锅炉水冷壁系统。 

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种锅炉水冷壁系统，其特征在于：水冷壁沿炉膛高度分为燃烧器区和非燃烧器区；燃烧器区是最上层气体喷口向上不超过5m处或至螺旋管圈和垂直管屏结合处与最下层气体喷口向下至不超过冷灰斗折弯处之间的水冷壁区域，水冷壁其余部分为非燃烧器区； 

当水冷壁为垂直管屏型式时，非燃烧器区的水冷壁管壁上设有沿管道中心线纵向发展且沿管壁周向均匀布置的减阻沟槽；当水冷壁为螺旋管圈型式时，燃烧器区和非燃烧器区的水冷壁管壁上均设有沿管道中心线纵向发展且沿管壁周向均匀布置的减阻沟槽。 

优选地，所述减阻沟槽为V形沟槽面，V形沟槽面的高度和间距满足如下 条件： 

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