[发明专利]一种低质量流率垂直水冷壁布置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉水冷壁布置方法，属于锅炉设计技术。

背景技术

超临界煤粉锅炉是目前火力发电的主力机组，无论采用四角切圆燃烧方式还是前后墙对冲燃烧方式，炉膛内总是存在热负荷不均匀现象，容易导致垂直水冷壁发生流量偏差和温度偏差，造成水冷壁局部超温发生爆管等严重的水动力事故。目前，工程上为了消除温度偏差的方法一般包括：采用螺旋管圈、加装节流管圈等。螺旋管圈具有空间利用率高，换热效率高，结构紧凑等优点，但也具有其制造成本高，自身阻力大，支撑系统将复杂，安装难度大，设计开孔困难等缺陷；加装节流管圈可以通过改变水冷壁各上升管之间的流量分布来调节水冷壁内的工质温度偏差，但是它增大水泵功耗，容易出现结垢从而造成水冷壁爆管。

为了降低超临界超超临界煤粉锅炉水冷壁的制造成本，降低锅炉运行维护费用，同时保证水动力的安全，迫切需要一种设计制造成本低、运行效果良好、安装维护方便的水冷壁布置方式。本发明提出一种低质量流率水冷壁布置方法，其特征是水冷壁上升管按不等间距布置，位于炉膛低热流密度范围的两侧区域上升管间距较大，位于炉膛高热流密度范围的中间区域的上升管间距较小，每根管之间的间距与热流分布呈反比。同时，采用低质量流率降低了水冷壁上升管的自身阻力。与传统的超临界超超临界机组的水冷壁布置方式相比，非等节距低质量流率垂直水冷壁具有制造成本低，自身阻力小，支撑系统简单，结构简单，安装维护方便，设计开孔容易，工质温度偏差较小等优点，能够满足实际生产需要。

发明内容

本发明在超临界超超临界煤粉锅炉的设计经验基础上，为了解决炉膛水冷壁上升管内工质的吸热量与炉膛内热流密度分配不匹配的问题，提出了一种低质量流率垂直水冷壁布置方法。

本发明的技术方案如下：

一种低质量流率垂直水冷壁布置方法，该方法采用水冷壁上升管按非等间距布置，位于炉膛低热流密度范围的两侧区域上升管间距较大，位于炉膛高热流密度范围的中间区域上升管间距较小，每根管之间的间距与热流分布呈反比。同时，采用低质量流率降低了水冷壁上升管的自身阻力。本发明采用低质量流率非等节距布置的水冷壁上升管布置炉膛受热面，改善了水冷壁出口工质的温度偏差和流量偏差，可大大降低现有超临界锅炉水冷壁布置方式的复杂程度，减小水冷壁自身阻力，方便检修维护，同时能保证水动力安全。

该方法中，每根管之间的间距与热流分布呈反比，按如下公式求取。Q×S₀＝q×s，其中，Q表示炉膛平均热流密度，S₀表示平均管节距，q表示该位置的上升管热流密度，s表示该管节距。

该方法采用低质量流率垂直上升水冷壁管，对水冷壁上升管整体采用垂直布置方式，水冷壁上升管内工质保持低质量流率，在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况下的流率范围为1100～1400kg/m²s。

为了减小不等节距布置的水冷壁出口工质温度偏差，可在热流密度最低的炉膛角部10根管加装节流圈，以保证水冷壁出口工质的温度偏差小于50℃。

本发明与现有技术方案相比具有以下突出性效果和优点：1)采用非等节距布置垂直水冷壁，使各管之间的工质吸热量分配合理，减小了工质的温度偏差，降低了水冷壁爆管风险；2)采用垂直上升水冷壁管，降低了锅炉制造成本，方便安装维护保证设计的经济性；3)采用低质量流率，使水冷壁摩擦压降减小，降低了水泵功耗，节约了锅炉运行成本。

附图说明

图1为一种低质量流率垂直水冷壁布置方法示意图。

1-垂直水冷壁；2-非等节距鳍片；3-前墙；4-侧墙；5-后墙。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的原理、具体结构及最佳实施方式。