第二章 锅炉受热面.ppt

第二章锅炉受热面,刘建忠热能所307室，87952884，13605708085，jzliu第二章锅炉受热面第五章煤粉系统第六章燃烧过程的基本理论第七.七章水冷壁沾污、结渣及安全运行第九章尾部受热面运行问题,内容提纲,本章内容介绍锅炉锅内过程（空预器除外）概括锅炉五大主要受热面的定义、作用、类型、结构和工作特点、安装布置要求等解决重点锅炉主要受热面的作用、结构和工作特点补充内容超临界机组锅炉受热面特点及运行中问题四管爆裂,2.1锅炉概况,锅炉本体是由“锅”和“炉”两大部分组合在一起构成的。“锅”接受高温烟气的热量并将其传给工质的受热面系统“炉”将燃料的化学能转变为热能的燃烧系统,锅炉→锅炉,锅炉利用燃料燃烧释放的热量或其它热能，加热给水，以获得规定参数和品质的蒸汽或热水的换热设备。燃料能够通过燃烧过程放出大量热量的物质，如化石燃料煤、油、天然气、木材、甘蔗渣、甚至垃圾废弃物等。其它热能，如燃气轮机的排气余热锅炉、电锅炉、太阳能锅炉、地热锅炉等蒸汽锅炉获得蒸汽热水锅炉获得热水导热锅炉获得热载体导热油,锅炉定义在扩展,火力发电厂,,,锅炉设备最多、投资最大、占地最大、故障最多、新技术最多。发展空间最大。,锅炉本体,锅炉本体设备,“锅”是指承受内部或外部作用压力、构成封闭的汽水系统的各种部件，它是由水的预热汽化系统和干蒸汽的过热再热系统组成。包括锅壳、锅筒（汽包）、下降管、集箱（联箱）、水冷壁、凝渣管、锅炉管束、汽水分离装置、汽温调节装置、排污装置、蒸汽过热器、再热器、省煤器等。“炉”是指构成燃料燃烧场所的各组成部件，包括炉膛（燃烧室）、燃烧器、炉前煤斗、煤闸门、炉排（炉箅）、除渣板、分配送风装置、空气预热器等组成的燃烧设备。,锅炉辅助设备和作用,燃料供应设备贮存和供应燃料磨煤和制粉设备将煤磨制成煤粉并输入燃用煤粉的锅炉燃烧设备燃烧送风设备由送风机将空气送入空气预热器加热后输往炉膛及磨煤装置应用引风设备由引风机和烟囱将锅炉排出的烟气送入大气给水设备由给水泵将经过水处理设备处理后的给水送入锅炉除灰除渣设备从锅炉中除去灰渣并运走除尘设备除去锅炉烟气中的飞灰，改善环境卫生自动控制设备自动检测、程序控制、自动保护和调节,锅炉五大受热面,锅炉受热面是锅炉主要的传热设备，从放热介质中吸取热量，并传递给吸热介质的表面。属锅内过程（空预器除外），包括省煤器、水冷壁、过热器、再热器、空预器。,2.2水冷壁,水冷壁敷设在锅炉炉膛内壁、由许多并联管子组成的蒸发受热面。作用1.强化传热2.保护炉墙3.防止结渣4.悬吊炉墙5.蒸发过程,,,尺寸和材料Φ45-60mm无缝钢管和内螺纹管，20G优质锅炉钢结构两端连接上下联箱，管子贴墙布置。重要设计参数s/d光管相对节距s/d1.05-1.2，离炉墙e/d0-0.5膜式水冷壁s/d1.2-1.35相对节距与金属利用率、炉墙保护效果及采用的燃料有关。,,,水冷壁护板,北京一热炉内冷态试验,一、光管与膜式水冷壁,1.光管式水冷壁结构用外形光滑管子连接排列成平面形成。特点结构简单，制造成本低，安装、检修方便；管子排列较稀疏，受热面利用率高；但对炉墙保护作用下降。2.膜式水冷壁结构在光管上轧制鳍片管和焊接鳍片管。书P22，三种不同焊接方法。特点气密性好，减少炉膛漏风，改善燃烧；增加传热面积，减少钢材；减轻炉墙厚度和重量，降低成本；蓄热少，锅炉启动速度加快；炉膛抗爆能力增强；可成片安装，便于悬吊，缩短工期；制造、检修工艺复杂。,轧制鳍片管,光管扁钢焊接鳍片管,轧制鳍片管,绝热材料,外壳,扁钢,1.上升管；2.拉杆；3.耐火材料；4.绝热材料；5.外壳,膜式水冷壁,形式，三种，见p22。加工轧制和焊接,二、内螺纹管,增强管内扰动，强迫汽泡脱离管壁，减小热阻，降低壁温，防止膜态沸腾发生，保证水循环安全高参数机组采用内螺纹管,内螺纹管和光管传热恶化的部位和内壁温度,三、卫燃带销钉式水冷壁,卫燃带在水冷壁局面区域敷设耐火材料目的减少水冷壁吸热，提高燃烧区域火焰温度（燃烧区域）改变炉膛出口温度，调节蒸汽温度炉膛上部对象低挥发分不易着火燃料，液态排渣炉，提高蒸温缺点易结渣，影响安全运行防结渣卫燃带分隔布置,四、水冷壁回路,炉膛越大，水平方向水冷壁热负荷分布不均匀，布置燃烧器的四角比炉膛中间小，受热强弱不一，冷却效果又差异。通常把锅炉每面墙的水冷壁，划分为若干个（3-8）循环回路。DG200MW机组锅炉，24个回路；DG300MW机组锅炉84个回路,五、折焰角和冷灰斗,折焰角后墙水冷壁的上部部分管子分叉弯制而成折焰角。好处提高炉膛上部火焰炉内充满度，使流场更合理改善屏过空气动力特性，增加横向冲刷作用延长水平烟道的长度，便于对流过热器和再热器的布置减少炉膛出口扭转残余,冷灰斗对固态排渣锅炉在炉膛下部水冷壁向内弯曲形成，前后侧成50-55度角，两侧垂直。作用聚集、冷却，并自动排出灰渣。固态出渣水封、沙封，干出渣。下向膨胀节点。,,六、汽包,锅炉汽包是电站锅炉最大、最重要的一个部件，也是主要受压部件。高压以上汽包内经1600-1800mm，相应壁厚80-150mm，长度14m-30m，重量-300t。结构,1.筒身由钢板卷制焊接制成。2.封头用钢板模压制成，焊接于筒身，封头中部有椭圆形或圆形人孔门，以备安装和检修时工作人员进出。3.管座汽包上的管孔，并焊上短管。4.内含蒸汽分离净化装置等,作用1.加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和大致分界点；2.具有一定的蓄热能力，适应外界负荷变化；3.蒸汽净化处理；4.外接附件保证锅炉工作安全，水位计、安全阀、压力表、事故放水等安全性要求高汽包上下壁、内外壁允许温差为40℃，最大不超过50℃。受热不均会产生热应力热应力t温差Δt和壁厚S温差Δt温度变化速度（dt/d）,七、其他附件,2.3过热器和再热器,过热器将饱和蒸汽加热到额定过热温度的锅炉受热面部件。作用饱和蒸汽或低温蒸汽→过热蒸汽调节蒸汽温度一般在-10℃～5℃提高蒸汽过热（温度和热焓）目的提高循环热效率，减小热耗率增大汽机做功能力，减小汽耗率提高汽机排汽干度，保证叶片的安全性减少管道凝结损失，提高电厂热效率,过热和再热蒸汽是电站锅炉的最终产品，而合格蒸汽标志蒸汽温度的稳定是衡量锅炉运行质量的一个重要指标,过热器工作特点,1.工质温度高、传热性能差、又处于高温烟气段，金属壁温高，要求使用合金材料；此外过热器管子存在热偏差，使个别管子的管壁温度非常高，达到金属使用极限。2.工质流动压降有限制。3.工质流动速度要合理，综合考虑压降和冷却需要。4.出口汽温随锅炉负荷变化，需要调温手段。第八章5.管间外烟气流速受多种因素影响，合理选择，综合考虑传热、磨损、积灰及烟气阻力等因素。一般额定负荷在6m/s以上，绝不能低于3m/s。尾部垂井烟道管间烟速不低于6m/s，水平烟道10-14m/s。6.在锅炉启停和甩负荷时可能发生不安全现象，需要旁路和排汽系统，见p29,再热器及其工作特点,再热器将汽轮机高压缸（或中压缸）排汽重新加热到额定再热温度的锅炉受热面部件。工作特点1.管内流的是中压蒸汽，比容大，流动阻力大，为降低压损采用的蒸汽流速低，冷却更差，且也布置在高温区，工作条件更差。2.蒸汽对管壁的冷却作用差，密度小，传热能力差。3.热偏差较大，蒸汽比热小，有热偏差时形成的温度偏差更大。4.管内易存在无蒸汽现象，使管子干烧。结构特点采用大管径、多管圈，尽量减少中间混合与交叉流动，以减小再热系统压降。,再热蒸汽基本参数Dzr≈0.8Dgr，Pzr≈0.2-0.25Pgr，Tzr≈Tgr,过热器、再热器系统布置与结构,自学注意问题随锅炉容量变大，蒸发吸热量减少，过热器、再热器布置在水冷壁上部。,2.3.1对流过热器,按传热方式分对流式、辐射式、半辐射式、（包覆壁）对流过热器布置在烟道内，以对流传热为主。结构由进出口联箱连接许多并列蛇型管组成。,对流过热器及分配联箱,布置类型,按管束排列顺列和错列顺列管子固定方便，易清灰，磨损轻错列结构紧凑，传热效果好，积灰较少,按管子轴线方向1立式蛇型管垂直放置，布置在水平烟道，吊挂简单，膨胀自由，不易积灰，停炉后易造成积水，再次启动时会造成气塞和水击。2卧式蛇型管水平放置，布置在垂直烟道，支吊复杂，疏水方便，易积灰。,按烟气与蒸汽的相对流向逆流传热温差较大，金属耗用少，但蒸汽出口段位于烟温最高处，管子不安全顺流蒸汽与烟气的流向相同，蒸汽出口段位于烟温最低处，管子相对较安全，但传热温差小，金属耗用多混合流沿着烟气流动方向，既有逆流也有顺流（串联混合流）；或者在烟道的宽度方向上，两侧为逆流，中间为顺流（并联混合流）,2.3.2辐射式过热器,辐射式过热器布置在炉膛内壁面上，以辐射传热为主。也叫墙式、壁式过热器或再热器。结构与水冷壁相似。布置方式受热面紧贴炉墙布置或与水冷壁管相间布置。由于辐射温度高，且传热效果相对不如水冷壁，管壁温度比蒸汽高100-120℃，一般用作低过或低再,1.辐射过热器；2.水冷壁管；3.炉墙；4.固定支架辐射过热器与水冷壁间隔布置,辐射过热器贴水冷壁布置,2.3.3半辐射过热器,半辐射过热器布置在炉膛上部或出口烟窗处，既接受炉膛内火焰的辐射换热，又接受烟气对流冲刷换热。结构由进出口联箱和管屏组成，做成一片一片“屏风”形式，管屏沿炉宽方向相互平行悬挂在炉膛上部。,布置位置又分为前屏和后屏前屏大屏、分隔屏布置在炉膛上部，悬吊，辐射式大部分。屏间节距较大3m-4m作用降低炉膛出口温度，减少烟气扰动和旋转，改善过热和再热蒸汽的气温特性后屏布置在炉膛出口烟窗处，对流和辐射换热均有，半辐射。屏间节距较小0.5m-1.0m类型L形、U形或W形管。,W形屏,U形屏,屏过热器超温,炉内火焰辐射温度高，热负荷较高，热偏差较大。最外圈管子受热最强，长度最长，阻力大，工质流量小，最易发生超温现象。防超温屏结构，见P39,2.3.4包覆壁过热器,包覆壁过热器在水平烟道或尾部垂直烟道的侧墙上布置贴墙的包墙管过热器。大型锅炉水平烟道、转向室和垂直烟道内壁一般都布置包覆墙，结构为保证烟道的气密性和减少金属用量，采用膜式结构。作用减少炉墙吸热，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，便于悬吊结构顶棚过热器布置在炉顶部，一般采用膜式结构。,,,2.4省煤器,内容省煤器的作用、基本类型、结构特点及其工作过程1.作用利用低温烟气热量加热给水1吸收尾部烟道中烟气量，降低排烟温度，提高锅炉效率，省燃料；2节省初投资，降低锅炉造价；3提高了进汽包的水，汽包热应力降低，机组安全性提高,2.分类1按工质出口状态分沸腾式省煤器省煤器出口为汽水混合物，出口水温饱和温度。适用于中压以下锅炉。但蒸汽含量不超20。非沸腾式省煤器省煤器出口水温低于对应压力下的饱和温度的省煤器（一般低于30℃左右）。适用于超高压及以上的高参数大容量锅炉。2按材料分铸铁式耐磨损、耐腐蚀、但笨重、强度低；不焊接，用法兰与弯头连接。适用于低压的非沸腾省煤器。钢管式体积小，重量轻，布置自由，价格低廉；但易受氧腐蚀，给水必须除氧。适用于任何压力和容量的锅炉，置于不同形状的烟道中。,3.结构1钢管省煤器由一系列平行的蛇形管组成。2各种鳍片管得到广泛应用，受热面的体积大大缩小4.布置常为错列，结构紧凑，为便于检修，省煤器管组有一定限制，管组高≯1.5m，管组间留出高度≮600-800mm的空间，省煤器与空预器间的高度＞800mm。详见P42.,5.支吊方式支承结构省煤器蛇形管通过固定支架，支承在支持梁上，支持梁再支承在锅炉钢架上，支承梁布置在烟道内。悬吊结构省煤器联箱放置于烟道中，一般省煤器出口联箱引出管就是悬吊管，大大减少了因蛇形管穿墙造成的漏风，检修方便。,,支撑梁,引出管悬吊,,6.省煤器的启动保护在省煤器与汽包间装再循环管，锅炉启动时，当锅炉间断上水时，在汽包、再循环管、省煤器、汽包间形成自然循环，冷却省煤器管子。循环水量约为锅炉蒸发量4。在进水时需关闭，不使给水短路,省煤器再循环管,1.自动调节阀；2.止回阀；3.进口阀；4.再循环阀；5.再循环管,2.5空预器,描述空预器的作用、基本类型、结构特点及其工作过程。作用1.利用烟气余热加热空气，降低排烟温度，提高锅炉效率；2.改善燃料的着火条件和燃烧过程，降低q3和q4；提高锅炉效率；3.强化炉膛的辐射传热，节约金属，降低造价；4.热空气作为煤粉炉制粉系统的干燥剂和输送介质。类型按结构分管式、回转式、热管式；按换热方式分传热式和蓄热式,空预器的类型,1.管式烟气通过传热壁面将热量连续传给空气，属间接传热。应用中、小容量锅炉。2.回转式烟气和空气交替通过中间载热体金属受热面将热量传给空气。属于再生式空预器。应用大容量锅炉。3.热管式利用热管作为传热元件，通过管内工质的相变，实现能量由高温向低温转移，由此将烟气热量传给空气。属相变传热,2.5.1管式空预器,1.结构特点由许多薄壁钢管焊在上下管板上形成管箱，烟气在管内流，空气在管外流卧式，有的中间加几个隔板；结构简单，制造、安装、检修方便，工作可靠，漏风小；尺寸大，金属用量大，尾部受热面布置困难。,2.布置特点基本布置形式立式烟气在管内纵流，空气在管外横向冲刷卧式空气在管内纵流，烟气在管外横向冲刷设计时空气流速和烟气流速比值约0.5典型流程布置和进风方式单通道单面进风多通道单面进风多通道双面进风多通道单面双股平行进风多通道多面进风,见P50”管式空预器布置方式”,2.5.2回转式空预器,结构特点结构紧凑，尺寸小，便于布置。每立方容积内的传热面积约为管式的8倍。耗金属少，壁厚薄，约为管式的1/3。壁温比管式高，低温腐蚀较轻。如有磨损腐蚀后不增加漏风。结构复杂，漏风量大，热风带粉。应用回转式因结构紧凑，重量轻，易于布置在锅炉任何部位，故可用于各种形式锅炉，尤其是高参数大容量锅炉。,回转空预器分类,按部件旋转方式分受热面旋转（容克式）、风罩旋转（谬勒式）。1.受热面回转利用装满蓄热元件的转子转动，使烟气、空气交替冲刷传热元件。转子截面由烟气流通部分、空气流通部分及密封区组成。传热元件由波形板组成。2.风罩回转式利用风罩转动使烟气、空气交替冲刷传热蓄热件进行换热。由定子、回转风罩、密封装置等组成。可避免笨重受热面旋转时产生的受热面变形、轴弯曲等缺点，可减轻重量，省电，但结构复杂，漏风大。,,,多分仓空预器,二分仓空气和烟气都只有一个通道，分烟气区、空气区和密封区；烟气体积流量大50，空气30-40；出口热空气一次风和二次风具有相同的温度和压力三分仓空气通道一分为二，烟气通道不变，分烟气区、一次风、二次风及密封区，一次风和二次风可用不同的风机，可具有不同的风温和风压。可采用冷一次风机四分区烟气区、一次风、2个二次风及密封区,回转空预器漏风,空预器漏风分直接漏风和携带漏风。直接漏风就是由于烟空气压差引起的空气向烟气的泄漏，减小引起漏风的密封间隙、空洞或压差，是降低空预器漏风的主要途径。携带漏风是空预器固有的漏风，它是由于旋转的转子经过空气侧，再转到烟气侧，由转子的空腔携带空气而造成的。这部分漏风不可克服。漏风率是指由空气侧漏入烟气侧的空气质量占空气预热器入口烟气质量的百分比。,空气预热器漏风率空预器漏风系数,投产后漏风率＜6；投产一年后漏风率＜8,,,2.5.3热管空预器,工作原理两端封闭管段，内装工作液体，液面上抽去空气后保持高度真空，使工作液体沸点降低。将热管蒸发段置于烟道中，吸热后液体汽化，蒸汽上升至凝结段，被空气吸热后凝结成液体又流回蒸发段。如此不断重复，使烟气热量被传递给空气。,优点热管具有良好的导热性能，可实现小温差传热，传热效率高；结构紧凑，流动阻力小；密封性好，漏风系数接近零；壁温较高，低温腐蚀轻。可垂直布置，也可倾斜布置。,2.5.5尾部受热面的布置,省煤器和空预器布置在锅炉烟道的最后，受到的烟气温度也最低，称为尾部受热面尾部烟气的流量、热容量都比空气大，烟温变化比空温变化小，空预器进口处的温压可能变得很小，为提高空气温度并节省钢材，分一级空预器到高温处，形成尾部受热面分级布置。,一般管式空气预热器在要求热风温度高于260-280℃时，就需要考虑采用双级交错布置，回转式空气预热器，在要求热风温度高于300-350℃时，也需采用双级交错布置，这时，第二级采用管式空气预热器。,受热面经济流速,烟气经济流速指受热面初投资与运行费用之和最小时的费用过热器碳素钢10-14m/s；合金钢15-20m/s省煤器8-11m/s，一般不能低于6m/s，3-4m/s以下严重积灰空预器管式10-14m/s；回转式8-12m/swkwy的最佳比值管式0.45-0.55；回转式0.7-0.8,五大受热面总结,2.7四管爆漏,锅炉四管水冷壁、过热器、再热器和省煤器四管爆漏上述四种受热面由于过热、腐蚀、磨损等各种原因发生破裂、泄漏，导致受热管失效，甚至引起锅炉事故停炉。受锅炉运行工况影响最大的有10种如短期过热、长期过热、飞灰磨损、焦块砸伤、吹灰器吹损等；受化学水汽品质影响最大的有8种如氢脆、氧腐蚀、内壁结垢腐蚀、应力腐蚀等；与材料本身、焊接质量直接相关的有4种如高温蠕变、焊接缺陷等,四管爆漏的可能原因,第二次爆管时间2006年10月31日位置水冷壁,四管爆漏统计,*主要是飞灰磨损，其次是机械磨损,我国大容量发电机组锅炉事故引起的非计划停机时间占总停机时间的50以上。锅炉四管爆漏引起的非计划停机时间占总停机时间的百分比300MW机组38.1200MW机组37.8125MW机组42美国四管爆漏占7。,大坝电厂300MW机组爆管情况统计,浙能乐清电厂600MW锅炉高温管附焊件,淮浙煤电风台发电公司,磨损,煤粉锅炉受热面的飞灰磨损和机械磨损，是影响锅炉长期安全运行的主要原因。受热面飞灰磨损泄漏、爆管有明显的宏观特征，管壁减薄，外表光滑。造成飞灰磨损的原因有结构因素，设计、安装与检修的不足都可能导致。位置烟气走廊处弯头，过热器下弯头及管卡附近管和穿墙管部位；尾部受热面，喷燃器、吹灰器和三次风喷嘴附近水冷壁。预防磨损方法主要是减小烟气走廊，均匀气流，受热面管子迎风面加装护铁或涂耐磨涂料等。当然煤种是源头和重要原因。吹灰不慎引起受热面损伤也是常见的现象,锅炉燃用煤质变差（热值4700大卡以下，灰分35），尾部受热面、燃烧器喷口磨损减薄严重，加装防磨护瓦，受热面迎烟气面进行防磨喷涂。,,,,,低再管子吹损沟痕,中隔墙吹损沟痕,腐蚀,腐蚀主要是管外的腐蚀和水品质不合格引起的管内化学腐蚀。受热面腐蚀机理复杂，要对管材进行金相分析烟气对管壁由于灰中的碱金属在高温下升华现象引起的高温腐蚀，水冷壁周围处于还原性气体，结渣引起高温腐蚀。尾部受热面的壁温低于酸露点引起的低温腐蚀。当给水品质不良、接触湿空气、含氧超标引起管内化学腐蚀。与温度、气氛关系密切预防腐蚀的方法改善炉内燃烧状况和烟气动力场，避免还原性气氛，控制局部高温，减少烟温偏差，控制燃料不良成分等,,,低温腐蚀、堵灰,管表面腐蚀、氧化层,过热,受热面过热指管材金属温度超过允许使用的极限温度，发生内部组织变化，降低了许用应力，管子在内压力下产生塑性变形，使用寿命明显减少，最后导致超温爆破。长期过热和短期过热长期过热指壁温长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间长，管子发生碳化物球化，管壁氧化减薄，蠕变速度加快，最后导致脆裂爆管。短期过热指壁温超过材料的下临界温度，材料强度明显下降，在内压力作用下，发生胀粗和爆管现象。长期过热爆管主要发生在过热器和再热器的外圈和向火面；短期过热爆管常发生在过热器的向火面直接和火焰接触及直接受辐射热的受热面管子。过热爆管破口特征不一，但常见爆口粗糙，边缘为不平整的钝边，爆口处管壁厚度减薄不多。预防腐蚀的方法主要是避免受热面高温，火焰偏斜，减少热偏差等,过热爆漏,管材12Cr1MoV，规格Ф579。爆口棱形，爆口处边缘管壁拉薄和撕裂。主要是长期过热，其次是短期过热，同屏热偏差,爆管、胀粗,,,分割屏泄漏,,焊接质量和拉裂,焊接缺陷主要有裂纹、未焊透、未熔合、咬边、夹渣、气孔等，这些缺陷存在于受热面金属基体中，使基体被割裂，产生应力集中现象，逐渐使基体开裂并发展成宏观裂纹，最终贯穿受热面管壁导致爆漏。焊接缺陷的产生原因很多，它与结构应力、坡口形式、母材、焊接材料、焊接参数、热处理工艺和焊工技术水平等有关。“拉裂”是指在锅炉经过多次起停后在管子管子、管子密封件、管子刚性梁连接等部件之间由于热膨冷缩不同步，位移不同步，又无足够的补偿能力的情况下管子产生的裂纹漏泄。焊接质量和拉裂的预防主要是消除应力集中现象。,水冷壁管子斜坡砸伤,管间碰磨约2mm,管子、管卡间碰磨等损伤缺陷,,,水冷壁后墙北数41管折焰角弯头从外弧面上爆破，爆口呈弯月形，长约175mm，宽约45mm，爆口周圈边缘呈粗钝状；与其相邻的40和42水冷壁弯头及43水冷壁吊管因冲刷减薄。靠近折焰角前方的低温过热器北数78垂直管爆破，爆口长约25mm，张口宽约4mm,边缘外翻呈尖锐锯齿状；与其相邻的77和79、80，低过垂直管因冲涮减薄。,水冷壁1个弯头爆破，2个弯头和1根垂吊管冲刷减薄；低温过热器管1根爆破，3根冲刷减薄。,,周边管子受损严重,,氧化皮脱落,四管爆漏的危害和判断,锅炉爆管时，由于泄漏量大、时间长，会引起参数的不正常变化。,水冷壁给水流量不正常地大于蒸汽流量汽包水位迅速下降主蒸汽压力和给水压力下降炉膛负压变为正并有烟气喷出炉内有管爆时喷汽、喷水的响声燃烧不稳或造成灭火排烟温度降低引风机电动机电流增大,过热器、再热器受热面区域有蒸汽喷出的声音蒸汽流量突然变小或不正常地小于给水流量锅炉汽压下降，严重时迅速下降过热汽温发生变化炉膛负压变为正并喷汽喷烟烟道两侧有较大的烟温差，泄漏侧烟温降低引风机电动机电流增大汽轮机中压缸汽压下降，再热器可能爆漏,省煤器汽包水位下降给水流量不正常地大于蒸汽流量省煤器区域有异声省煤器下部灰斗内有湿灰或冒汽省煤器后两侧烟温差增大，泄漏侧偏低,如大部分现象发生，可判断爆管,,,浙江省近年新建超临界机组,2.8超临界机组锅炉,一、超临界压力下水和水蒸气的热物理特性水的临界点tc374.15℃，pc22.129MPa，临界焓2095.2kJ/㎏,P26MPa时水的热物性与温度的关系,压力对超临界压力水的比热的影响,二、超临界参数等级压力亚临界＜pc＞超临界，超超临界是我国人为划分。国外技术资料UltraSupercritical、highefficiencysupercritical、advancedsupercritical，优化或高效、先进的超临界机组。超临界和超超临界区分二种观点日本24.1MPa/538/538℃超临界24.1MPa/593/593℃超超临界欧洲24.7MPa/542℃超临界27-28MPa/600℃超超临界中国27MPa/580℃/600℃；单机容量≥600MW,不同蒸汽参数机组经济性比较锅炉出口参数,三、蒸汽参数对机组效率影响在超临界机组参数范围内，主汽压力提高1.0MPa，热耗下降0.13-0.15％；主汽温度提高10℃，热耗下降0.25-0.3％；再热汽温提高10℃，热耗下降0.15-0.2％；采用二次再热，热耗可下降1.4～1.6％。与同容量亚临界火电机组相比，超临界机组可提高效率2-2.5，超超临界机组可提高效率约5。目前，世界上先进的超超临界机组效率已达到47％～49％。而超超临界高温机组效率可达到52％～55％。,四、超临界机组锅炉的发展1919年西门子公司根据捷克人马克.本生专利制造了世界第一台实验性超临界锅炉1949年前苏联安装了第一台超超临界直流锅炉试验机组，29.4MPa/600℃12t/h，后改造；1963年，第一台300MW，到1985年，187台投运。总功率6800万kW。单机功率，300MW、500MW、800MW、1200MW，蒸汽参数23.5MPa/540℃/540℃1956年西德投运1台34MPa/610℃，容量88MW的超超临界机组1957年美国第一台，125MW，31MPa/621℃/566℃/566℃。到1980年共有166台机组投运，总功率1.1亿kW。其中，800MW以上107台，1300MW9台，参数主要为24.1MPa/538℃/538℃;1960年开始按设计参数运行的艾迪斯顿1号机34.3MPa/649/566/566℃，8年后降压运行。日本1967年从美国引进第一台600MW机组，到1984年，共有73台投运。其中600MW机组31台，700MW机组9台，1000MW机组5台，蒸汽参数24.1MPa/538℃/566℃2005年，超超临界机组的蒸汽参数33.5MPa/630℃；预期2015年可达40.0MPa/720℃,,60年代开始研究，上海重点办，西安交通大学，上海成套所80年代西交大建立超临界试验装置，压力28-30MPa，40MPa适应超超临界上海锅炉厂20世纪60-80年代自行研究开发直流锅炉；80-90年代引进国外技术；2000年以后技术转让、合作制造、自行开发1987年部分引进瑞士Sulzer公司600MW技术，80年代末与ABB-CE公司合作制造石洞口二厂2600MW超临界机组直流锅炉，1998年与Alstom公司合作制造外高桥2900MW，2003年正式引进美国Alstom公司原美国CE公司600-1000MW超超临界锅炉成套设计和制造技术。我国超临界技术总体上比国外晚30-40年,三大锅炉厂典型超临界机组锅炉,玉环电厂1000MW机组锅炉,最大连续蒸发量B-MCR2950t/h额定蒸汽压力过热器出口26.25MPaa额定蒸汽温度605℃再热蒸汽流量B-MCR2457t/h再热器出口蒸汽压力B-MCR5.07MPaa再热器出口蒸汽温度B-MCR603℃给水温度B-MCR298℃下部内螺纹垂直管屏，上部光管垂直管屏双炉膛直流燃烧器双切圆燃烧方式,,,邹县电厂1000MW机组锅炉,旋流燃烧器前后墙对冲燃烧方式,,,外高桥三期1000MW锅炉,主蒸汽820.8kg/s2,955t/h29.7MPa设计压力6050C再热蒸汽678.6kg/s2,443t/h7.0MPa设计压力0C给水2970C煤种烟煤光管螺旋管圈/光管垂直管屏直流燃烧器切向燃烧方式,,,超临界机组锅炉水冷壁特点,给水依靠给水泵压头在受热面中一次通过产生蒸汽，水变汽三阶段无固定分界点，汽温不易稳定管内工质温度随吸热量变化，热偏差对水冷壁壁温作用增大管内传热与工质的热物理特性密切相关，比体积和热导率等在拟临界温度附近的大比热容区急剧变化热强度越大的管子或管屏流量越小变压运行管内工质跨越亚临界、临界和超临界压力区,超临界锅炉水冷壁管形式,采用螺旋管圈＋垂直管圈方式螺旋管圈水冷壁是首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。炉膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式即下部炉膛的水冷壁采用螺旋管圈[内螺纹管]，上部炉膛的水冷壁为垂直，保证质量流速符合要求。水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁水冷壁采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡,光管螺旋管圈水冷壁内螺纹管螺旋管圈水冷壁光管垂直管屏水冷壁内螺纹管垂直管屏水冷壁,给水→省煤器→炉膛下部水冷壁→中间混合联箱→炉膛上部水冷壁→汽水分离器,,直流锅炉螺旋管与直管段联箱连接,不同热负荷下含汽率与管壁温度,特点一内螺纹管,不同流量下含汽率与管壁温度,,特点二、螺旋管圈水冷壁热偏差小,螺旋管在盘旋上升的过程中，每根管子都经过炉膛下部高热负荷区域的整个周界，途经宽度方向不同热负荷分布的区域。因此，螺旋管的每个管子，以整个长度而言，热偏差很小,,三、布置灵活，质量流速可选,布置与选择管径灵活，易于获得足够的质量流速螺旋管圈水冷壁所需管子根数和管径，可通过改变管子水平倾斜角度来调整，使之获得合理的设计值，以确保锅炉安全运行与水冷壁自身的刚性。管子根数大大减少，而且这种减少水冷壁管子根数的办法不加大管子之间的节距，使管子和肋片的金属壁温在任何工况下都安全。,螺旋管圈与垂直上升水冷壁,,樊泉桂，超超临界锅炉设计及运行，中国电力出版社，1010.8张磊，超超临界火力发电机组问答精选，化学工业出版社，2008.4,