1、水冷壁的水動力特性主要取決于循環方式，水冷壁的水動力特性主要取決于循環方式，而循環方式不僅取決于鍋爐的容量和參數，而且取決于不而循環方式不僅取決于鍋爐的容量和參數，而且取決于不同燃燒方式所需要的爐型結構同燃燒方式所需要的爐型結構對于對于600MW600MW亞臨界參數機組，當采用四角燃燒亞臨界參數機組，當采用四角燃燒方式時候，由于爐膛周界的限制，適宜采用控制循環方式。方式時候，由于爐膛周界的限制，適宜采用控制循環方式。采用對沖燃燒方式時候，爐膛周界比較大并且選擇較大的采用對沖燃燒方式時候，爐膛周界比較大并且選擇較大的水冷壁管徑，適宜采用自然循環方式水冷壁管徑，適宜采用自然循環方式超臨界參數鍋爐水

2、動力特性主要決定于水冷壁形式、工超臨界參數鍋爐水動力特性主要決定于水冷壁形式、工質的熱物理特性、運行方式、水冷壁熱流密度的大小及其質的熱物理特性、運行方式、水冷壁熱流密度的大小及其分布范圍等因素分布范圍等因素工質的熱物理特性是指超臨界參數下，在擬臨界溫度左工質的熱物理特性是指超臨界參數下，在擬臨界溫度左右的一定范圍內，工質受到大比熱特性的影響，比容、黏右的一定范圍內，工質受到大比熱特性的影響，比容、黏度、導熱系數發生急劇變化的特性度、導熱系數發生急劇變化的特性直流鍋爐直流鍋爐水動力的穩定性和下輻射區水冷壁出口工質的溫度水動力的穩定性和下輻射區水冷壁出口工質的溫度超臨界參數鍋爐的水動力特性，主要

3、取決于工質的熱物理超臨界參數鍋爐的水動力特性，主要取決于工質的熱物理特性、水冷壁型式、運行方式、水冷壁熱流密度的大小及特性、水冷壁型式、運行方式、水冷壁熱流密度的大小及其分布等因素的影響。其分布等因素的影響。壓力不是壓力不是影響循環特性的主要因素影響循環特性的主要因素壓力對壓力對于循環特性的影響具有雙重作用：一方面壓力提高使循環于循環特性的影響具有雙重作用：一方面壓力提高使循環流動的壓頭略有減少；另一方面壓力提高使水冷壁管內工流動的壓頭略有減少；另一方面壓力提高使水冷壁管內工質的汽化潛熱減小質的汽化潛熱減小. .鍋爐爐型結構首先取決于鍋爐燃燒條件，即取決于燃鍋爐爐型結構首先取決于鍋爐燃燒條件，

4、即取決于燃料的燃燒特性和結渣特性以及燃燒方式；其次取決于鍋爐料的燃燒特性和結渣特性以及燃燒方式；其次取決于鍋爐蒸發量和限制產生膜態沸騰的安全裕度蒸發量和限制產生膜態沸騰的安全裕度超臨界參數鍋爐的技術關鍵就是水冷壁。超臨界鍋爐超臨界參數鍋爐的技術關鍵就是水冷壁。超臨界鍋爐水冷壁的循環倍率通常只有水冷壁的循環倍率通常只有1 1或小于或小于1(1(當過熱器減溫水量當過熱器減溫水量較大時較大時) )，變壓運行的超臨界機組低負荷時流量較小，這，變壓運行的超臨界機組低負荷時流量較小，這決定了水冷壁需要較小的管徑和特殊的管圈型式，以確保決定了水冷壁需要較小的管徑和特殊的管圈型式，以確保管內有足夠高的質量流速

5、，保證冷卻管壁，使其不超溫。管內有足夠高的質量流速，保證冷卻管壁，使其不超溫。螺旋螺旋管圈水冷壁管圈水冷壁垂直管圈水冷壁垂直管圈水冷壁螺旋管圈適用于變壓運行，垂直管屏適螺旋管圈適用于變壓運行，垂直管屏適用于定壓運行。用于定壓運行。uA A 高負荷運行工況下，水冷壁都是在超臨界壓力下工作，高負荷運行工況下，水冷壁都是在超臨界壓力下工作，管內工質溫度隨吸熱量增加而提高。管內工質溫度隨吸熱量增加而提高。uB B 工質比容在擬臨界溫度附近的大比熱區內發生急劇變化，工質比容在擬臨界溫度附近的大比熱區內發生急劇變化，但是工質溫度變化不大。但是工質溫度變化不大。uC C壓力越高，擬臨界溫度向高溫區推移，大比

6、熱特性逐漸壓力越高，擬臨界溫度向高溫區推移，大比熱特性逐漸減弱。減弱。u擬臨界溫度擬臨界溫度超臨界壓力下對應一定壓力，工質存在一個超臨界壓力下對應一定壓力，工質存在一個大比熱區。對應比熱最大值的溫度稱為擬臨界溫度。工質大比熱區。對應比熱最大值的溫度稱為擬臨界溫度。工質溫度低于擬臨界溫度時候為水，高于時為汽。也稱為相變溫度低于擬臨界溫度時候為水，高于時為汽。也稱為相變點。點。u在大比熱區外，工質比熱很小，因而溫度隨吸熱變化很大。在大比熱區外，工質比熱很小，因而溫度隨吸熱變化很大。根據超臨界壓力下工質的熱物理特性，控制下輻射區水冷根據超臨界壓力下工質的熱物理特性，控制下輻射區水冷壁吸熱量，尤其是將

7、下輻射區水冷壁出口工質溫度控制在壁吸熱量，尤其是將下輻射區水冷壁出口工質溫度控制在對應工質壓力的擬臨界壓力下，使工質的大比熱區避開受對應工質壓力的擬臨界壓力下，使工質的大比熱區避開受熱最強的燃燒器區域是超臨界鍋爐設計和運行的關鍵熱最強的燃燒器區域是超臨界鍋爐設計和運行的關鍵u超臨界壓力下水冷壁管內可能發生的類膜態沸騰，主要是超臨界壓力下水冷壁管內可能發生的類膜態沸騰，主要是由于在管子內壁面附近的流體黏度、比熱、導熱系數和比由于在管子內壁面附近的流體黏度、比熱、導熱系數和比容等物性參數發生顯著變化引起的容等物性參數發生顯著變化引起的工質熱物理特性的急劇變化對管子傳熱特性工質熱物理特性的急劇變化對

8、管子傳熱特性的影響主要有的影響主要有由于流體溫度不同，管子中心流體黏度大，壁面處黏度小。由于流體溫度不同，管子中心流體黏度大，壁面處黏度小。黏性梯度引起流體邊界層的層流化黏性梯度引起流體邊界層的層流化在邊界層中的流體導熱系數也隨著降低，又使導熱性差的在邊界層中的流體導熱系數也隨著降低，又使導熱性差的流體與管壁接觸，當進口溫度較低時，壁面處的流體速度流體與管壁接觸，當進口溫度較低時，壁面處的流體速度遠小于管中心的流體速度，又促使流動層流化遠小于管中心的流體速度，又促使流動層流化在邊界層中密度減小，產生浮力，促使紊流邊界層流化。在邊界層中密度減小，產生浮力，促使紊流邊界層流化。 在管子熱負荷較大時

9、可能導致傳熱惡化在管子熱負荷較大時可能導致傳熱惡化傳熱惡化還與水冷壁熱負荷、工質的質量傳熱惡化還與水冷壁熱負荷、工質的質量流速和欠焓有關。傳熱惡化首先發生在工作欠焓最大的管流速和欠焓有關。傳熱惡化首先發生在工作欠焓最大的管子入口處，工質欠焓越大，受熱面熱負荷越大，發生傳熱子入口處，工質欠焓越大，受熱面熱負荷越大，發生傳熱惡化的位置越提前。惡化的位置越提前。管子入口不應該布置在熱負荷最管子入口不應該布置在熱負荷最高的燃燒器區域附近高的燃燒器區域附近同時在任何負荷下，都要保證正常同時在任何負荷下，都要保證正常傳熱所要求的質量流速傳熱所要求的質量流速超臨界壓力下，采用內螺紋管和光管的傳熱超臨界壓力下

10、，采用內螺紋管和光管的傳熱性能差不多，只要控制適當的熱負荷并維持較高的質量流性能差不多，只要控制適當的熱負荷并維持較高的質量流速，內螺紋管和光管都不會發生傳熱惡化速，內螺紋管和光管都不會發生傳熱惡化管子自爐膛低部以一管子自爐膛低部以一定的傾角沿著爐膛四周盤旋上升到爐膛出口處定的傾角沿著爐膛四周盤旋上升到爐膛出口處( (一般一般1.5-1.5-2.02.0圈圈) )，上部改為垂直上升管子，以利于管子穿墻及懸吊，上部改為垂直上升管子，以利于管子穿墻及懸吊結構的布置。只要改變螺旋管圈的傾角，就可以非常容易結構的布置。只要改變螺旋管圈的傾角，就可以非常容易的減少爐膛四周的管子數量而不增加管子間的間隙，

11、保證的減少爐膛四周的管子數量而不增加管子間的間隙，保證必要的管內質量流速，同時可選用較粗的管子，增加水冷必要的管內質量流速，同時可選用較粗的管子，增加水冷壁的剛性。壁的剛性。螺旋管圈水冷壁的主要優點螺旋管圈水冷壁的主要優點(1)(1)可以容易地滿足變壓運行的要求。由于管子根數少，采可以容易地滿足變壓運行的要求。由于管子根數少，采用了較高的質量流速，在所有的負荷范圍內均能保證管壁用了較高的質量流速，在所有的負荷范圍內均能保證管壁溫度不超過允許溫度，并且在壓力較低時水動力也十分穩溫度不超過允許溫度，并且在壓力較低時水動力也十分穩定；定；(2)(2)由于水冷壁管圈繞爐膛周界盤旋上升，各根管子受熱較由

12、于水冷壁管圈繞爐膛周界盤旋上升，各根管子受熱較均勻，使得水冷壁出口溫度偏差小；均勻，使得水冷壁出口溫度偏差小；(3)(3)可以采用較大管徑和壁厚的水冷壁管，增加水冷壁的剛可以采用較大管徑和壁厚的水冷壁管，增加水冷壁的剛性，減少了由管子制造公差所引起的水動力偏差。性，減少了由管子制造公差所引起的水動力偏差。主要缺點主要缺點1 1）由于管內質量流速高，螺旋管圈展開長度幾乎為垂直）由于管內質量流速高，螺旋管圈展開長度幾乎為垂直管圈長度的二倍，水冷壁阻力較大；管圈長度的二倍，水冷壁阻力較大；（2 2）螺旋管圈水冷壁的制造工藝比較復雜，制造工作量大，）螺旋管圈水冷壁的制造工藝比較復雜，制造工作量大，每繞一圈，有四個彎頭，組裝率低，管圈的支承結構和剛每繞一圈，有四個彎頭，組裝率低，管圈的支承結構和剛性梁結構復雜，制造和安裝周期長，維護和維修也要復雜性梁結構復雜，制造和安裝周期長，維護和維修也要復雜一些。一些。4.4.一次上升垂直管圈水冷壁的主要優點為：一次上升垂直管圈水冷壁的主要優點為：(1)與螺旋管圈相比，垂直管圈的質量流速較低，管子總長也較短，水冷壁阻力較小，降低了給水泵的耗電量；(2)水冷壁本身結構、支撐和剛性梁結構簡單，安裝、維護和檢修比較容易。5.5.一次上升垂直管圈水冷壁的主要缺點為：一次上升垂直管圈水冷壁的主要缺點為：(1) 受到機組容量的限制。