1、第第 3 章章 鍋爐蒸發(fā)受熱面鍋爐蒸發(fā)受熱面第第 3 章章 鍋爐蒸發(fā)受熱面鍋爐蒸發(fā)受熱面 受熱面受熱面1 自然循環(huán)鍋爐的水冷壁自然循環(huán)鍋爐的水冷壁2凝渣管束與鍋爐管束凝渣管束與鍋爐管束3 直流鍋爐的水冷壁直流鍋爐的水冷壁4v 受熱面受熱面 高溫介質(zhì)和低溫介質(zhì)進行換熱的表面，對于鍋爐高溫介質(zhì)和低溫介質(zhì)進行換熱的表面，對于鍋爐而言就是把煙氣中的熱量傳給鍋內(nèi)低溫工質(zhì)的表面。而言就是把煙氣中的熱量傳給鍋內(nèi)低溫工質(zhì)的表面。 v 受熱面的作用受熱面的作用 a: 傳遞熱量傳遞熱量 b: 隔離加熱介質(zhì)和被加熱介質(zhì)，是兩種介質(zhì)隔離加熱介質(zhì)和被加熱介質(zhì)，是兩種介質(zhì) 的分界面。的分界面。 3.1 受熱面受熱面v 受

2、熱面的分類受熱面的分類 根據(jù)受熱面的煙氣側(cè)主要傳熱方式的不同分為：根據(jù)受熱面的煙氣側(cè)主要傳熱方式的不同分為： a: 輻射受熱面；輻射受熱面； b: 對流受熱面。對流受熱面。 c: 半輻射受熱面半輻射受熱面3.1 受熱面受熱面v輻射受熱面輻射受熱面 是以輻射換熱為主要換熱方式的受熱面。其特點是以輻射換熱為主要換熱方式的受熱面。其特點是傳遞熱量的多少主要取決于輻射換熱的強弱。雖然是傳遞熱量的多少主要取決于輻射換熱的強弱。雖然也有對流換熱，但換熱的影響基本上可忽略。傳熱的也有對流換熱，但換熱的影響基本上可忽略。傳熱的熱流密度與加熱介質(zhì)和被加熱介質(zhì)絕對溫度的四次方熱流密度與加熱介質(zhì)和被加熱介質(zhì)絕對溫度

3、的四次方差成正比。差成正比。 主要包括主要包括:板式輻射受熱面：如爐膽板式輻射受熱面：如爐膽 管式輻射受熱面：如水冷壁管式輻射受熱面：如水冷壁3.1 受熱面受熱面v對流受熱面對流受熱面u 傳熱過程以對流換熱為主的受熱面。傳熱過程以對流換熱為主的受熱面。u 鍋爐的對流受熱面主要包括指凝渣管束、鍋爐管束、鍋爐的對流受熱面主要包括指凝渣管束、鍋爐管束、對流過熱器和再熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器等受熱對流過熱器和再熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器等受熱面。盡管這些受熱面的作用、構(gòu)造、布置以及工質(zhì)面。盡管這些受熱面的作用、構(gòu)造、布置以及工質(zhì)和煙氣的熱工數(shù)據(jù)有很大的不同，但其傳熱過程都和煙氣的熱工數(shù)據(jù)有很大的不同，但

4、其傳熱過程都是以對流換熱為主。是以對流換熱為主。 3.1 受熱面受熱面v 半輻射受熱面半輻射受熱面 半輻射受熱面既吸收煙氣流過時的對流熱，又半輻射受熱面既吸收煙氣流過時的對流熱，又吸收爐膛中的輻射熱。吸收爐膛中的輻射熱。 半輻射受熱面主要指屏式過熱器。半輻射受熱面主要指屏式過熱器。3.1 受熱面受熱面v 受熱面的分類受熱面的分類 根據(jù)受熱面內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)：根據(jù)受熱面內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)： a: 加熱受熱面（預(yù)熱受熱面）；加熱受熱面（預(yù)熱受熱面）； b: 蒸發(fā)受熱面；蒸發(fā)受熱面； c: 過熱受熱面過熱受熱面3.1 受熱面受熱面3.1 受熱面受熱面3.2 鍋爐管束型受熱面鍋爐管束型受熱面v 3.2.1凝渣管束凝

5、渣管束v3.2.2 鍋爐管束鍋爐管束3.2.1 凝渣管束凝渣管束 鍋爐采用鍋爐采用型布置型布置時，后墻水冷壁要通時，后墻水冷壁要通過水平煙道，通常節(jié)過水平煙道，通常節(jié)距距S較小，易結(jié)渣。為較小，易結(jié)渣。為此，需把后墻水冷壁此，需把后墻水冷壁通過水平煙道的管子通過水平煙道的管子節(jié)距拉大，拉稀，形節(jié)距拉大，拉稀，形成凝渣管束，以防渣。成凝渣管束，以防渣。 n 采用凝渣管束的原因采用凝渣管束的原因v凝渣管束的作用凝渣管束的作用國產(chǎn)國產(chǎn)120t/h中壓煤粉鍋爐凝渣管束中壓煤粉鍋爐凝渣管束 防止后部受熱面結(jié)渣（也稱防防止后部受熱面結(jié)渣（也稱防渣管束）；渣管束）； 可均勻爐膛出口處的煙氣速度可均勻爐膛出口

6、處的煙氣速度場和溫度場，減輕后不受熱面場和溫度場，減輕后不受熱面熱偏差。熱偏差。 可吸收蒸發(fā)熱量；可吸收蒸發(fā)熱量；3.2.1 凝渣管束凝渣管束u由后墻水冷壁拉稀而成。由后墻水冷壁拉稀而成。u采用大節(jié)距，所用的橫向、縱向相對節(jié)距多采用大節(jié)距，所用的橫向、縱向相對節(jié)距多在以下范圍內(nèi)：在以下范圍內(nèi)：v 凝渣管束的結(jié)構(gòu)凝渣管束的結(jié)構(gòu)13 5sd23 5sd3.2.1 凝渣管束凝渣管束n 采取鍋爐管束的原因采取鍋爐管束的原因u在低壓小型鍋爐中，由于在低壓小型鍋爐中，由于鍋爐的工作壓力低，水在鍋爐的工作壓力低，水在汽化過程中所吸收的熱汽化過程中所吸收的熱量量汽化熱所占比例較大，汽化熱所占比例較大，僅靠爐膛

7、水冷壁吸熱量不僅靠爐膛水冷壁吸熱量不能滿足蒸發(fā)吸熱的要求，能滿足蒸發(fā)吸熱的要求，因此在爐膛出口后面還要因此在爐膛出口后面還要裝設(shè)較多的蒸發(fā)受熱面即裝設(shè)較多的蒸發(fā)受熱面即鍋爐管束。鍋爐管束。 3.2.2 鍋爐管束鍋爐管束u鍋爐管束是一種蒸發(fā)受熱面，設(shè)置在鍋爐管束是一種蒸發(fā)受熱面，設(shè)置在鍋爐爐膛出口。通常采用上下雙鍋筒鍋爐爐膛出口。通常采用上下雙鍋筒結(jié)構(gòu)，管子兩端脹接或焊接在上下鍋結(jié)構(gòu)，管子兩端脹接或焊接在上下鍋筒上。筒上。u由于工作壓力低，鍋筒壁不太厚，制由于工作壓力低，鍋筒壁不太厚，制造容易，采用雙鍋筒結(jié)構(gòu)是比較經(jīng)濟造容易，采用雙鍋筒結(jié)構(gòu)是比較經(jīng)濟的。為簡化制造工藝，在設(shè)計時通常的。為簡化制造

8、工藝，在設(shè)計時通常使管子形狀盡量標(biāo)準(zhǔn)化，如選用相同使管子形狀盡量標(biāo)準(zhǔn)化，如選用相同的彎管半徑。的彎管半徑。 圖圖2-11 小型鍋爐蒸發(fā)管束簡圖小型鍋爐蒸發(fā)管束簡圖n 鍋爐管束的結(jié)構(gòu)鍋爐管束的結(jié)構(gòu)3.2.2 鍋爐管束鍋爐管束u鍋爐管束可以錯列布置（用于小型水管鍋爐管束可以錯列布置（用于小型水管鍋爐中機械通風(fēng)時），其優(yōu)點是傳熱效鍋爐中機械通風(fēng)時），其優(yōu)點是傳熱效果好，節(jié)約鋼材。也可順列布置（小型果好，節(jié)約鋼材。也可順列布置（小型水管鍋爐中自然通風(fēng)時），以便于吹灰水管鍋爐中自然通風(fēng)時），以便于吹灰與清灰，減少煙氣流動阻力與清灰，減少煙氣流動阻力u我國小型鍋爐一般采用我國小型鍋爐一般采用512.5mm

9、的管的管子作鍋爐管束，節(jié)距子作鍋爐管束，節(jié)距S1=100mm，S2=95mm，管子彎曲半徑，管子彎曲半徑R=160mm。 3.2.2 鍋爐管束鍋爐管束u采用管束結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)煙氣采用管束結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)煙氣對受熱面的橫向沖刷，在對受熱面的橫向沖刷，在管束中用耐火磚把煙道隔管束中用耐火磚把煙道隔成幾個流程，隨煙氣溫度成幾個流程，隨煙氣溫度的降低，各流程通道截面的降低，各流程通道截面積應(yīng)逐漸減小，以保證各積應(yīng)逐漸減小，以保證各流程的煙氣速度相近。流程的煙氣速度相近。圖圖2-12 鍋爐管束流程布置圖鍋爐管束流程布置圖3.2.2 鍋爐管束鍋爐管束3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁v 水冷壁的由來水冷壁

10、的由來v 水冷壁的作用水冷壁的作用v 水冷壁分類水冷壁分類v 光管水冷壁光管水冷壁v 膜式水冷壁膜式水冷壁v水冷壁是指布置在爐膛水冷壁是指布置在爐膛四周、爐墻內(nèi)壁面附近四周、爐墻內(nèi)壁面附近的的平行并列管。平行并列管。 水冷壁水冷壁是一種是一種管式管式輻射受熱面。管子內(nèi)有輻射受熱面。管子內(nèi)有工質(zhì)流動和冷卻。是一工質(zhì)流動和冷卻。是一般水管鍋爐必須具備的般水管鍋爐必須具備的受熱面。受熱面。 3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁v 在近代動力鍋爐中，爐墻上均敷設(shè)了水冷壁。在近代動力鍋爐中，爐墻上均敷設(shè)了水冷壁。 中壓鍋爐的水冷壁是蒸發(fā)受熱面。中壓鍋爐的水冷壁是蒸發(fā)受熱面。 高壓和超高壓鍋爐的水

11、冷壁主要是蒸發(fā)受熱面，但爐高壓和超高壓鍋爐的水冷壁主要是蒸發(fā)受熱面，但爐膛頂部常布置輻射過熱器。膛頂部常布置輻射過熱器。 在直流鍋爐中，一部分水冷壁用作加熱受熱面和過熱在直流鍋爐中，一部分水冷壁用作加熱受熱面和過熱受熱面，但水冷壁仍然主要是蒸發(fā)受熱面。在超臨界受熱面，但水冷壁仍然主要是蒸發(fā)受熱面。在超臨界壓力直流鍋爐中，水冷壁是用作加熱水和過熱蒸汽。壓力直流鍋爐中，水冷壁是用作加熱水和過熱蒸汽。3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁u早期鍋爐水管鍋爐燃燒區(qū)距受熱面近，火焰直接加熱受熱面，早期鍋爐水管鍋爐燃燒區(qū)距受熱面近，火焰直接加熱受熱面，火焰溫度降低，影響燃燒，未燃盡就隨煙氣排出鍋爐，

12、影響火焰溫度降低，影響燃燒，未燃盡就隨煙氣排出鍋爐，影響效率。而且未燃盡燃料附著在受熱面上，增加了傳熱熱阻，效率。而且未燃盡燃料附著在受熱面上，增加了傳熱熱阻，降低了傳熱系數(shù)，傳熱減少。降低了傳熱系數(shù)，傳熱減少。u為了克服這些問題，設(shè)計鍋爐時，采用較大的爐膛，讓燃燒為了克服這些問題，設(shè)計鍋爐時，采用較大的爐膛，讓燃燒區(qū)遠離受熱面，這樣，提高了燃燒區(qū)溫度，減少了未完全燃區(qū)遠離受熱面，這樣，提高了燃燒區(qū)溫度，減少了未完全燃燒損失，鍋爐效率提高。但燃燒區(qū)溫度提高后，爐墻易燒壞，燒損失，鍋爐效率提高。但燃燒區(qū)溫度提高后，爐墻易燒壞，為保護爐墻，在爐墻四周布置管子，用工質(zhì)冷卻，形成了水為保護爐墻，在爐墻

13、四周布置管子，用工質(zhì)冷卻，形成了水冷壁。今天水冷壁已成為大型鍋爐中必不可少的主要受熱面。冷壁。今天水冷壁已成為大型鍋爐中必不可少的主要受熱面。 v 水冷壁的由來水冷壁的由來3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁v 水冷壁的作用水冷壁的作用 u 對爐墻的作用對爐墻的作用 保護爐墻，減少熔渣和高溫對爐墻的破壞作用。裝設(shè)保護爐墻，減少熔渣和高溫對爐墻的破壞作用。裝設(shè)水冷壁后，爐墻的內(nèi)壁溫度大大降低，因此爐墻的厚度可水冷壁后，爐墻的內(nèi)壁溫度大大降低，因此爐墻的厚度可以減小，重量減輕。對于敷在水冷壁管子上的爐墻，即敷以減小，重量減輕。對于敷在水冷壁管子上的爐墻，即敷管爐墻或管承爐墻，水冷壁也起了懸

14、吊的作用。管爐墻或管承爐墻，水冷壁也起了懸吊的作用。u 吸熱吸熱 火焰對水冷壁的輻射傳熱已成為鍋爐傳熱重要方式?；鹧鎸λ浔诘妮椛鋫鳠嵋殉蔀殄仩t傳熱重要方式。由于爐內(nèi)溫度較高，且煙速很低，這種吸熱主要通過輻射由于爐內(nèi)溫度較高，且煙速很低，這種吸熱主要通過輻射方式。在爐膛出口處將煙氣的溫度冷卻到足夠低的程度。方式。在爐膛出口處將煙氣的溫度冷卻到足夠低的程度。 3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁 u光管式水冷壁光管式水冷壁u膜式水冷壁。膜式水冷壁。v 水冷壁分類水冷壁分類3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁1-水冷壁水冷壁 2-鍋筒鍋筒 3-防渣管防渣管 4-爐墻爐墻 5-下降管

15、下降管 6-集箱集箱 7-爐墻爐墻 8-水冷壁管水冷壁管 9-燃燒室燃燒室v 光管水冷壁光管水冷壁p 光管式水冷壁就是通過光管式水冷壁就是通過鍋筒及集箱連接起來的鍋筒及集箱連接起來的一排布置在爐墻內(nèi)側(cè)的一排布置在爐墻內(nèi)側(cè)的光管。光管。p 中小容量鍋爐用得比較中小容量鍋爐用得比較廣泛的光管水冷壁。廣泛的光管水冷壁。3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁n 光管水冷壁的結(jié)構(gòu)光管水冷壁的結(jié)構(gòu) 水冷壁一般貼近爐墻布置的平行并列管，上部與鍋筒或上水冷壁一般貼近爐墻布置的平行并列管，上部與鍋筒或上集箱連接，下部與下集箱相連。集箱連接，下部與下集箱相連。 水冷壁通常是以外徑水冷壁通常是以外徑d51（工

16、業(yè)鍋爐）（工業(yè)鍋爐）60（大鍋爐）（大鍋爐）mm的無縫鋼管組成，材料為的無縫鋼管組成，材料為20A。 管壁壁厚管壁壁厚視工作壓力而定，一般為視工作壓力而定，一般為35mm。如：中壓鍋。如：中壓鍋爐管子尺寸為爐管子尺寸為603，高壓鍋爐為，高壓鍋爐為605。 管墻距管墻距e：管子中心線與爐墻之間的距離。：管子中心線與爐墻之間的距離。 工業(yè)鍋爐工業(yè)鍋爐 e/d=0.50.8 電站鍋爐電站鍋爐 e/d=0.51.03.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁 節(jié)距節(jié)距S：相鄰兩管中心線之間的距離。：相鄰兩管中心線之間的距離。 水冷壁布置的緊密程度水冷壁布置的緊密程度S/d來表示。來表示。3.3 自然

17、循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁v 當(dāng)當(dāng)S/d增大時，即布置較稀時，管子背面受到爐墻反射的熱量較多，增大時，即布置較稀時，管子背面受到爐墻反射的熱量較多，金屬的利用率較高，但對爐墻的保護較差，從保護爐墻的角度。金屬的利用率較高，但對爐墻的保護較差，從保護爐墻的角度。 S/d不宜過小。不宜過小。v 一般只有小型工業(yè)鍋爐一般只有小型工業(yè)鍋爐S/d2.0，中大容量鍋爐實際采用的，中大容量鍋爐實際采用的S/d至均很至均很小，一般小，一般S/d取取1.11.2，這是為了采用輕型爐墻和敷管爐墻，尤其采，這是為了采用輕型爐墻和敷管爐墻，尤其采用敷管爐墻，用敷管爐墻， S/d小于小于1.1.v 大于大容量鍋爐

18、，必須采用密布水冷壁管，由于爐墻面積相對較小，大于大容量鍋爐，必須采用密布水冷壁管，由于爐墻面積相對較小，否則無法達到必須的有效輻射受熱面積。否則無法達到必須的有效輻射受熱面積。 優(yōu)點：制造、安裝簡單。優(yōu)點：制造、安裝簡單。 缺點：保護爐墻的作用小，爐膛漏風(fēng)嚴重。缺點：保護爐墻的作用小，爐膛漏風(fēng)嚴重。n 光管水冷壁的優(yōu)缺點光管水冷壁的優(yōu)缺點3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁大容量鍋爐較多采用了膜式水冷壁，將爐墻全部遮蔽。大容量鍋爐較多采用了膜式水冷壁，將爐墻全部遮蔽。v 膜式水冷壁膜式水冷壁3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁u 膜式水冷壁大多由光管和鰭片（扁鋼條）焊接而成。

19、膜式水冷壁大多由光管和鰭片（扁鋼條）焊接而成。 u 不用扁鋼，而用埋弧焊接法將管子一起焊成管排。不用扁鋼，而用埋弧焊接法將管子一起焊成管排。n 膜式水冷壁的幾種制作方式膜式水冷壁的幾種制作方式3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁u 鋼廠軋制和擠壓鰭片管制成的膜式水冷壁，只在大批量鋼廠軋制和擠壓鰭片管制成的膜式水冷壁，只在大批量生產(chǎn)時才比較經(jīng)濟。生產(chǎn)時才比較經(jīng)濟。 軋制鰭片管的焊接軋制鰭片管的焊接3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁鋼管加扁鋼工藝制造的膜式水冷壁鋼管加扁鋼工藝制造的膜式水冷壁3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁n 膜式水冷壁管節(jié)距的選擇膜式水冷壁管節(jié)距的選

20、擇 3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁n 膜式水冷壁管鰭片的要求膜式水冷壁管鰭片的要求gogbqq 3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁n 膜式水冷壁的優(yōu)點膜式水冷壁的優(yōu)點3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁n 膜式水冷壁設(shè)計注意事項：膜式水冷壁設(shè)計注意事項：n 采用衛(wèi)燃帶原因采用衛(wèi)燃帶原因3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁圖圖2-7 衛(wèi)燃帶的構(gòu)造衛(wèi)燃帶的構(gòu)造1-水冷壁管水冷壁管 2-銷釘銷釘 3-鉻礦砂耐火塑料鉻礦砂耐火塑料n 衛(wèi)燃帶的敷設(shè)衛(wèi)燃帶的敷設(shè)3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁u 固定耐火材料；

21、固定耐火材料；u 將耐火材料上的熱量傳給水冷壁，使耐火涂將耐火材料上的熱量傳給水冷壁，使耐火涂料得到冷卻，延長使用期限。料得到冷卻，延長使用期限。 3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁u 對高壓鍋爐及超高壓鍋爐，廣泛采用平對高壓鍋爐及超高壓鍋爐，廣泛采用平爐頂結(jié)構(gòu)，爐頂由過熱器頂棚管組成。爐頂結(jié)構(gòu)，爐頂由過熱器頂棚管組成。在平爐頂結(jié)構(gòu)中，后水冷壁上部常做成在平爐頂結(jié)構(gòu)中，后水冷壁上部常做成一個折焰角（或簡稱鼻子）與上集箱相一個折焰角（或簡稱鼻子）與上集箱相連，爐膛出口處不裝凝渣管束。連，爐膛出口處不裝凝渣管束。 DG670/140型鍋爐型鍋爐3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁

22、u增加了水平連接煙道的長度，并空出了凝增加了水平連接煙道的長度，并空出了凝渣管束的位置，可以在不增加鍋爐深度渣管束的位置，可以在不增加鍋爐深度（指左右方向）的情況下布置更多的過熱（指左右方向）的情況下布置更多的過熱器受熱面，通常這個部位用以布置屏式過器受熱面，通常這個部位用以布置屏式過熱器。熱器。 u增加爐膛充滿度，改善煙氣流沖刷屏式過增加爐膛充滿度，改善煙氣流沖刷屏式過熱器的空氣動力特性，增加橫向沖刷的作熱器的空氣動力特性，增加橫向沖刷的作用，增加煙氣流程，加強煙氣混合，使煙用，增加煙氣流程，加強煙氣混合，使煙氣流沿著煙道高度分布趨于均勻。氣流沿著煙道高度分布趨于均勻。 3.3 自然循環(huán)鍋爐

23、水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁u折焰角的突出部分一般折焰角的突出部分一般為為爐膛深度的為為爐膛深度的30左左右。右。u一般取一般取圖圖2-8 折焰角結(jié)構(gòu)折焰角結(jié)構(gòu)a)HG-230/100-6型鍋爐型鍋爐b)HG-410/100-1型鍋爐型鍋爐1-上升管上升管 2-集箱集箱 3-連接管連接管4-三叉管三叉管 5-節(jié)流小孔節(jié)流小孔 6-剛性管剛性管7545,45253.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁v 水冷壁的熱膨脹問題：水冷壁的熱膨脹問題：圖圖2-10 水冷壁管的吊拉件示意圖水冷壁管的吊拉件示意圖a)安裝時的位置安裝時的位置 b)運行時的位置運行時的位置1-水冷壁管水冷壁管 2-拉鉤拉鉤 3

24、-膨脹間隙膨脹間隙 4-支架支架 5-張力構(gòu)件張力構(gòu)件3.3 自然循環(huán)鍋爐水冷壁自然循環(huán)鍋爐水冷壁v3.4.1 水平圍繞上升管帶型水平圍繞上升管帶型v3.4.2 多次垂直上升管屏型多次垂直上升管屏型v3.4.3 多彎道立式或水平式管帶型多彎道立式或水平式管帶型v3.4.4 直流鍋爐水冷壁的應(yīng)用與發(fā)展直流鍋爐水冷壁的應(yīng)用與發(fā)展 3.4 直流鍋爐的水冷壁直流鍋爐的水冷壁 u直流鍋爐直流鍋爐 工質(zhì)在各受熱面一次性強工質(zhì)在各受熱面一次性強制流過。給水由給水泵進入省制流過。給水由給水泵進入省煤器，經(jīng)爐膛蒸發(fā)受熱面、對煤器，經(jīng)爐膛蒸發(fā)受熱面、對流過渡區(qū)、過熱器，然后送往流過渡區(qū)、過熱器，然后送往汽輪機。各

25、部分流動水阻力全汽輪機。各部分流動水阻力全由水泵來克服。由水泵來克服。u直流鍋爐和自然循環(huán)鍋爐在直流鍋爐和自然循環(huán)鍋爐在結(jié)構(gòu)上的差異除了無鍋筒之結(jié)構(gòu)上的差異除了無鍋筒之外，主要在于爐膛部分的水外，主要在于爐膛部分的水冷壁。冷壁。 3.4 直流鍋爐的水冷壁直流鍋爐的水冷壁 3.4 直流鍋爐的水冷壁直流鍋爐的水冷壁 u 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 水冷壁由許多根平行的管子組水冷壁由許多根平行的管子組成管帶，然后是水平或微傾斜地成管帶，然后是水平或微傾斜地自下向上沿爐膛四周內(nèi)壁盤旋上自下向上沿爐膛四周內(nèi)壁盤旋上升。為了盤旋上升，至少有一個升。為了盤旋上升，至少有一個墻上的水冷壁是微傾斜布置。墻上的水冷壁是微傾

26、斜布置。u 應(yīng)用應(yīng)用 蘇聯(lián)最早采用這種水冷壁，稱蘭蘇聯(lián)最早采用這種水冷壁，稱蘭姆辛型。國內(nèi)姆辛型。國內(nèi)SG-220-100型型和和SG-400-140型直流鍋爐水型直流鍋爐水冷壁都采用這種型式。冷壁都采用這種型式。 3.4.1 水平圍繞上升管帶型水冷壁水平圍繞上升管帶型水冷壁n 水平圍繞上升管帶型優(yōu)缺點水平圍繞上升管帶型優(yōu)缺點 u 優(yōu)點優(yōu)點 不用中間集箱，從而沒有不受熱的下降管道，因而不用中間集箱，從而沒有不受熱的下降管道，因而可節(jié)約金屬，便于滑壓運行?？晒?jié)約金屬，便于滑壓運行。 由于相鄰管帶外側(cè)兩根管子間的壁溫差較小，適宜由于相鄰管帶外側(cè)兩根管子間的壁溫差較小，適宜于整焊膜式結(jié)構(gòu)。于整焊膜式

27、結(jié)構(gòu)。u 缺點缺點 在工廠的安裝組合率低，現(xiàn)場焊接工作量大，制在工廠的安裝組合率低，現(xiàn)場焊接工作量大，制造整焊膜式壁時，制造工藝要求較高。造整焊膜式壁時，制造工藝要求較高。3.4.1 水平圍繞上升管帶型水冷壁水平圍繞上升管帶型水冷壁u管內(nèi)工質(zhì)的汽水分層問題。試驗指出，傾斜角為管內(nèi)工質(zhì)的汽水分層問題。試驗指出，傾斜角為5o以上時，以上時，由汽水分層而造成的管子上下壁溫差已較小，若傾斜角達由汽水分層而造成的管子上下壁溫差已較小，若傾斜角達911o時，汽水分層就不再發(fā)生。時，汽水分層就不再發(fā)生。u結(jié)構(gòu)布置上的問題。角度太大，又將造成結(jié)構(gòu)布置上的困難。結(jié)構(gòu)布置上的問題。角度太大，又將造成結(jié)構(gòu)布置上的困

28、難。u國內(nèi)的設(shè)計約國內(nèi)的設(shè)計約915o之間。之間。u但是對于汽水分層問題，還可以用選擇較高的質(zhì)量流速來避但是對于汽水分層問題，還可以用選擇較高的質(zhì)量流速來避免，所以即使是水平布置部分，只要管子中工質(zhì)具有足夠的免，所以即使是水平布置部分，只要管子中工質(zhì)具有足夠的質(zhì)量流速，亦不致發(fā)生嚴重的汽水分層。質(zhì)量流速，亦不致發(fā)生嚴重的汽水分層。 n 上升管帶傾斜角度的選擇上升管帶傾斜角度的選擇 3.4.1 水平圍繞上升管帶型水冷壁水平圍繞上升管帶型水冷壁u 與鍋爐的容量有關(guān)與鍋爐的容量有關(guān) 為了使流動阻力不致太大，每根管圈內(nèi)的為了使流動阻力不致太大，每根管圈內(nèi)的流速在保證水動力穩(wěn)定及不發(fā)生汽水分層等的流速在

29、保證水動力穩(wěn)定及不發(fā)生汽水分層等的前提下不宜過高。對于容量大的鍋爐，輻射受前提下不宜過高。對于容量大的鍋爐，輻射受熱面平行聯(lián)接的管子數(shù)目就要多些。如果用單熱面平行聯(lián)接的管子數(shù)目就要多些。如果用單回路管帶，則管帶寬度太寬，管子之間的熱偏回路管帶，則管帶寬度太寬，管子之間的熱偏差較大，為此，容量較大的鍋爐宜用雙回路管差較大，為此，容量較大的鍋爐宜用雙回路管帶，或四回路管帶。帶，或四回路管帶。 n 管帶數(shù)的選擇管帶數(shù)的選擇 3.4.1 水平圍繞上升管帶型水冷壁水平圍繞上升管帶型水冷壁u水冷壁的管徑一般為水冷壁的管徑一般為2550mm。管徑的選擇。管徑的選擇主要考慮經(jīng)濟性及工作可靠性。主要考慮經(jīng)濟性及

30、工作可靠性。u 從經(jīng)濟性角度來看，采用小管徑是合理的。但從經(jīng)濟性角度來看，采用小管徑是合理的。但在保證了質(zhì)量流速在一定范圍后，如采用過小在保證了質(zhì)量流速在一定范圍后，如采用過小的管徑，將使管帶寬度增加，對減少熱偏差是的管徑，將使管帶寬度增加，對減少熱偏差是不利的。不利的。 n 管徑的選擇管徑的選擇 3.4.1 水平圍繞上升管帶型水冷壁水平圍繞上升管帶型水冷壁3.4.2 多次垂直上升管屏多次垂直上升管屏 u 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 水冷壁由若干個垂直管屏組水冷壁由若干個垂直管屏組成，每個管屏又由幾十根并聯(lián)的成，每個管屏又由幾十根并聯(lián)的上升管及兩端的集箱組成，每個上升管及兩端的集箱組成，每個管屏寬約管屏

31、寬約1.22m。各管屏之間用。各管屏之間用23根不受熱的下降管連接，使根不受熱的下降管連接，使它們串聯(lián)起來。它們串聯(lián)起來。 u 應(yīng)用應(yīng)用 最早是西德本生型直流鍋爐最早是西德本生型直流鍋爐采用這種結(jié)構(gòu)，國內(nèi)楊柳青及南采用這種結(jié)構(gòu)，國內(nèi)楊柳青及南市電廠直流鍋滬也屬于這一種類市電廠直流鍋滬也屬于這一種類型。型。 n 多次垂直上升管屏優(yōu)缺點多次垂直上升管屏優(yōu)缺點 u 優(yōu)點優(yōu)點 便于在制造廠做成組件，簡化工地安裝工便于在制造廠做成組件，簡化工地安裝工作，簡化支吊結(jié)構(gòu)。作，簡化支吊結(jié)構(gòu)。u 缺點缺點 由于有中間集箱和不受熱的下降連接管道，由于有中間集箱和不受熱的下降連接管道，金屬耗量大，也不適應(yīng)滑壓運行的

32、要求，由于金屬耗量大，也不適應(yīng)滑壓運行的要求，由于相鄰管屏外側(cè)兩根相鄰管子間的管壁溫差大，相鄰管屏外側(cè)兩根相鄰管子間的管壁溫差大，不適應(yīng)膜式壁的要求。不適應(yīng)膜式壁的要求。 3.4.2 多次垂直上升管屏多次垂直上升管屏 n 多次垂直上升管屏的改進多次垂直上升管屏的改進 u適應(yīng)膜式壁的要求，現(xiàn)時往往只在爐膛下適應(yīng)膜式壁的要求，現(xiàn)時往往只在爐膛下部做成部做成23次串聯(lián)管屏，以減少相鄰管屏外次串聯(lián)管屏，以減少相鄰管屏外側(cè)兩根相鄰管子間的壁溫差，而在爐膛上側(cè)兩根相鄰管子間的壁溫差，而在爐膛上部則做成一次垂直上升管屏，這時因已為部則做成一次垂直上升管屏，這時因已為過熱蒸汽，比容大，可保證足夠的工質(zhì)流過熱蒸

33、汽，比容大，可保證足夠的工質(zhì)流速，同時爐膛上部的熱負荷己較低。速，同時爐膛上部的熱負荷己較低。 3.4.3 多彎道立式或水平式管帶型多彎道立式或水平式管帶型 u 應(yīng)用應(yīng)用 瑞士蘇爾壽瑞士蘇爾壽直流鍋爐采用直流鍋爐采用這種型式。目這種型式。目前這種型式已前這種型式已很少采用。很少采用。 n 多彎道立式或水平式管帶型優(yōu)缺點多彎道立式或水平式管帶型優(yōu)缺點 u 優(yōu)點優(yōu)點 優(yōu)點是減少甚至不用中間集箱，節(jié)約金屬優(yōu)點是減少甚至不用中間集箱，節(jié)約金屬耗量，并能適應(yīng)復(fù)雜的妒膛形狀。耗量，并能適應(yīng)復(fù)雜的妒膛形狀。 u 缺點缺點 兩集箱之間管子特別長，熱偏差大，不利于兩集箱之間管子特別長，熱偏差大，不利于管子的自由

34、膨脹；管子的自由膨脹； 管帶每一彎道的兩個行程之間的相鄰管子內(nèi)管帶每一彎道的兩個行程之間的相鄰管子內(nèi)工質(zhì)流向是相反的，因溫差大，并且制造工藝工質(zhì)流向是相反的，因溫差大，并且制造工藝較復(fù)雜，因之不適應(yīng)膜式壁結(jié)構(gòu)；較復(fù)雜，因之不適應(yīng)膜式壁結(jié)構(gòu)； 立式多彎道管帶的疏水也較困難。立式多彎道管帶的疏水也較困難。 3.4.3 多彎道立式或水平式管帶型多彎道立式或水平式管帶型 u隨著直流鍋爐水冷壁的發(fā)展，由于廣泛采用整焊膜式壁。隨著直流鍋爐水冷壁的發(fā)展，由于廣泛采用整焊膜式壁。水平圍繞上升管帶型發(fā)展為螺旋上升式水冷壁?，F(xiàn)時，西水平圍繞上升管帶型發(fā)展為螺旋上升式水冷壁?，F(xiàn)時，西德的本生型和瑞士的蘇爾壽型都有不

35、少采用螺旋式水冷壁。德的本生型和瑞士的蘇爾壽型都有不少采用螺旋式水冷壁。過去具有不同型式水冷壁的直流鍋爐已逐漸消除了它們之過去具有不同型式水冷壁的直流鍋爐已逐漸消除了它們之間的差異。這種螺旋式水冷璧比一次垂直上升管屏易于保間的差異。這種螺旋式水冷璧比一次垂直上升管屏易于保證水冷壁中的工質(zhì)質(zhì)量流速。證水冷壁中的工質(zhì)質(zhì)量流速。對于大容量鍋爐，爐膛下部輻射區(qū)做成螺旋式，而在上部對于大容量鍋爐，爐膛下部輻射區(qū)做成螺旋式，而在上部輻射區(qū)則采用垂直上升管屏，這樣便于采用懸吊式爐膛。輻射區(qū)則采用垂直上升管屏，這樣便于采用懸吊式爐膛。同時由于爐膛上部熱負荷已較低，兩相鄰垂直管屏的外側(cè)同時由于爐膛上部熱負荷已較低，兩相鄰垂直管屏的外側(cè)管子的管壁溫差己不致造成膜式壁的損壞。在西歐這種鍋管子的管壁溫差己不致造成膜式壁的損壞。在西歐這種鍋爐仍稱為本生型直流鍋爐。爐仍稱為本生型直流鍋爐。 3.4.4 直流鍋爐水冷壁的應(yīng)用與發(fā)展直流鍋爐水冷壁的應(yīng)用與發(fā)展 圖圖3-8 螺旋式水冷壁螺旋式水冷壁 3.4.4 直流鍋爐水冷壁的應(yīng)用與發(fā)展直流鍋爐水冷壁的應(yīng)用與發(fā)展 u 螺旋式水冷壁螺旋式水冷壁 采用螺旋管圈垂直管圈方式爐膛水冷壁采用螺旋管圈垂直管圈方式【即下部爐膛的水冷壁采用螺旋管圈（內(nèi)螺紋管），上部爐膛的水冷壁為垂直】，保證質(zhì)量流速符合