锅炉螺旋管圈水冷壁从规划制造到安装

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直流锅炉水冷壁
直流锅炉与汽包锅炉相比较, 最大分别在炉膛水冷壁方面。
　　直流锅炉水冷壁的循环倍率通常只有1 或小于1( 当过热器减温水量较大时), 因此流经水冷壁的循环流量远低于汽包锅炉, 大约只有自然循环锅炉的 1/4 , 控制循环锅炉的1/2。

　　这个特点决定了直流锅炉水冷壁需要采用较小的管径和特殊的管圈型式, 例如采用螺旋管圈或小直径垂直管圈等等, 以便确保管内有足够高的质量流速, 保证冷却管壁, 使其不超温。

　　直流锅炉没有汽包, 这意味着必须采用强制循环。另外, 由于在水冷壁蒸发系统与过热器系统之间没有分界点, 其蒸发结束点是随着不一样的负荷移动的,并且也可通过不一样的煤/ 水比进行调节, 因此其出口汽温也就容易达到。

直流锅炉水冷壁的结构型式有许多种, 但现在广为流行的主要有以下 3 种:

　　( 1 ) 螺旋管圈型;

　　( 2 ) 一次垂直上升型;

　　( 3 ) 多次垂直上升型。
　　对于当代作变压运行的超临界机组, 采用螺,旋管圈占多数。

螺旋管圈水冷壁
　　螺旋管圈水冷壁结构如图所示。

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　　炉水从冷灰斗底部水冷壁人口联箱进人, 通过数百根平列管作一定倾斜角 a 的螺旋型盘绕上升至炉膛中上部, 进人中间混合集箱, 然后再次进人炉膛上部垂直管组, 上升至炉顶出口集箱为止。

采用螺旋管圈的优点主要是 3 条:

　　（1 ) 可以采用合适的管径和壁厚, 满足较高的质量流速, 从而确保水冷壁的安全冷却;

　　( 2 ) 对炉膛燃烧或局部结渣引起的热负荷偏差不太敏感, 从而使水冷壁出口温差大大减小(相对于一次垂直上升管圈而言)；

　　( 3 ) 可以容易地满足变压运行要求, 因为它不存在双相流体分配的严重问题, 并且在压力较低时水动力也还十分稳定, 传热也相当可靠。

　　以上 3 条优点对于提升直流锅炉水冷壁的安全性及对负荷的适应性是十分重要的, 因此,在此基础上规划的水冷壁可以放心地运用于超临界或亚临界机组, 特别是变压运行机组。

螺旋管圈的制造

制造螺旋管圈的难点主要在以下 3 个方面：

　　（1）燃烧器水冷套。配四角布置燃烧器的特点是燃烧器比较高大，300Mw锅炉约 8 m，600 MW锅炉达 12 m，而水冷壁基本上是水平方向的，因此要绕过高大的燃烧器就很困难，其水冷套结构比较复杂。

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　　（2）过渡段。过渡段螺旋水冷壁出口与上部垂直管之间的连接件称为过渡段，这里包括大量的内孔小 R 锻件及管子的引进引出，过渡段的结构比较复杂，需要精细组合，控制外形尺寸，并防止焊接变形。部件制造后需要相互拼装，以消除超标误差。

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　　（3）冷灰斗。带螺旋管圈的冷灰斗规划和制造都较复杂，因为冷灰斗是立体的，四面墙结构又不一样，因此管子的排列与节距都有变化。

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　　（4）螺旋管圈转角弯头。有的用户要求螺旋管圈在炉膛转角区采用带弯头的结构，以便减少工地上的安装焊口，为此需要对膜式水冷壁作有立体角的成排弯管，这种弯管工艺需要专用工装设备，而且螺旋倾角 a 越大，弯制也越困难，对于工地安装来说，带转角弯头的水冷壁虽然减少了焊口数量，但工地组装时，对口比较困难，不如不带弯头的方便。

螺旋管圈安装

螺旋管圈安装的复杂性主要表现在下面 3 个方面：

　　（1）工地对接焊口比较多，因为在炉膛转角处每根管需要有 1~2 个焊口，在燃烧器水冷套部位也有较多安装焊口．与垂直管圈水冷壁相比，工地焊口数约增加 30%~50%;

　　（2）水冷壁安装过程需要严格控制过程误差，防止最终误差积累过大，螺旋水冷壁的安装是一个立体的概念，因此上下左右误差都应在安装过程中加以控制，否则安装到最后环节时可能因积累误差过大而难于正确就位；

　　（3）螺旋水冷壁的刚性梁及支吊板的安装要正确，防止因过分强力装配而使支吊板受力不均匀。由于螺旋管圈的安装要求比较高，所以要求制造厂制造时尺寸正确，作必要的拼装试验，消除超标误差。工地安装时应进行分段组装成圈，从上至下分几段吊装。

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