原来锅炉受热部分的“大哥大”是水冷壁

  • A+
所属分类:锅炉专业技术

dianjian

敷设在锅炉炉膛四周,由多根并联管组成的水冷包壳。主要吸收炉膛中高温燃烧产物的辐射热量,工质在其中做上升运动,受热蒸发。 

(一)、简介:  


水冷壁是锅炉的主要受热部分,它由数排钢管组成,分布于锅炉炉膛的四周。它的内部 为流动的水或蒸汽,外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。

水冷壁最初设计时,目的并不是受热,而是为了冷却炉膛使之不受高温破坏。後来,由于其良好的热交换功能,逐渐取代汽包成为锅炉主要受热部分。

敷设在锅炉炉膛内壁、由许多并联管子组成的蒸发受热面。水冷壁的作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量,在管内产生蒸汽或热水,并降低炉墙温度,保护炉墙。在大容量锅炉中,炉内火焰温度很高,热辐射的强度很大。锅炉中有40~50%甚至更多的热量由水冷壁所吸收。除少数小容量锅炉外,现代的水管锅炉均以水冷壁作为锅炉中最主要的蒸发受热面。

dianjian

(二)、分类:  


光管式水冷壁:由一般的锅炉钢管组成。这是构造最简单的水冷壁,管子排列越密对炉墙保护效果越好。优点是可以采用一般的无缝钢管,更换水冷壁管比较方便,缺点是炉墙温度仍然较高,需要采用耐火砖重型炉墙,锅炉的钢架要加强,炉墙的漏风较大。老式高压锅炉和中、小型锅炉采用较多。管子排列越密对炉墙保护效果越好。炉墙广泛采用轻质耐火材料和保温材料。这些材料可以砌成炉墙,也可敷设在水冷壁上成为敷管式炉墙以便于安装。

膜式水冷壁:将鳍片管(或扁钢与光管)相互焊接在一起组成的整块管屏。膜式水冷壁是用扁钢把钢管连接成一个整体。它的优点是气密性好;管屏外侧仅需敷以较薄的保温材料,炉膛高温烟气与炉墙不直接接触,有利于防止结渣;管屏可在制造厂成片预制,便于工地安装。大容量,高温高压锅炉多采用膜式水冷壁它的优点是气密性好;管屏外侧仅需敷以较薄的保温材料,炉膛高温烟气与炉墙不直接接触,有利于防止结渣;管屏可在制造厂成片预制,便于工地安装。

dianjian

销钉式水冷壁又称刺管式水冷壁:它是按照要求在光管表面焊上一定长度的圆钢,利用销钉可以牢固地在水冷壁上敷设耐火涂料,用以构成卫燃带、液态排渣炉渣池及熔渣段,以及旋风炉的旋风筒。

内螺纹管水冷壁:内螺纹管水冷壁是在管子内壁开出单头或多头螺旋形槽道的管子。内螺纹管用于直流锅炉、亚临界参数强制循环锅炉用自然循环锅炉炉膛的高热负荷区或汽化率高的水冷壁管段。工质在内螺纹管内流动时,发生强烈扰动,使汽水混合物中的水压向管壁,并迫使汽泡脱离壁面被水带走,从而破坏汽膜的形成,防止出现沸腾换热恶化,使水冷壁管壁温度下降。

(三)、材质:


水冷壁材料一般用碳素钢。锅炉压力在14兆帕以上时也有部分用合金钢的。管子外径:自然循环锅炉一般用51~83毫米;多次强制循环锅炉和直流锅炉一般用22~60毫米。直流锅炉的水冷壁不像自然循环锅炉那样一定是直立式的,也可以是水平围绕或其他形式的。

参数高时,尤其在直流锅炉中,为了在炉膛高热负荷区防止传热恶化,常采用内螺纹管或在管内装设扰流子。

水冷壁的作用

水冷壁最初设计时,目的并不是受热,而是为了冷却炉膛使之不受高温破坏。后来,由于其良好的热交换功能,逐渐取代汽包成为锅炉主要受热部分。

因此,水冷壁的作用主要是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量,在管内产生蒸汽或热水,并降低炉墙温度,保护炉墙。在大容量锅炉中,炉内火焰温度很高,热辐射的强度很大。锅炉中有40~50%甚至更多的热量由水冷壁所吸收。除少数小容量锅炉外,现代的水管锅炉均以水冷壁作为锅炉中最主要的蒸发受热面。

水冷壁热应力

经常听到热应力一词,但很多人一直不明白什么是热应力,究竟怎么来的。今天主要结合水冷壁给大家介绍热应力的概念,希望能加深大家理解。

热应力:通俗地讲是物体受热不均匀而存在着温度差,导致各处膨胀或收缩变形不一致,从而形成相互约束,使其不能完全自由胀缩而产生的应力。

还看不懂没关系,再结合水冷壁加深理解。

正常运行下水冷壁热应力

锅炉正常运行时,水冷壁管外壁受到高温火焰的热辐射,而内壁则被汽水混合物冷却。内壁汽水混合物的温度是汽包压力下的饱和温度。虽然水冷壁管厚通常不大于6mm,管壁热阻不大,但由于管外壁受到高温火焰的强烈热辐射,热负荷很高,特别是靠近火焰中心的水冷壁管,热负荷更高,因此水冷壁管内外壁温差可达60~80度。

这里说明一点:如果水冷壁内壁结垢,管内的汽水混合物与管壁之间有一层垢,由于垢的导热系数小于管壁,汽水混合物不能直接冷却管壁,使得管外壁温度明显升高,管的内壁也随之升高,管内外壁温差非但不增加反而因不能被汽水混合物冷却而使温差降低。

外壁温度高企图膨胀,内壁温度低必然阻止外壁膨胀,外壁承受压缩应力,而内壁承受拉伸应力,这样就在水冷壁管产生了热应力。这种分析思路可以延伸解释工作中遇到的其他产生热应力的问题。

水冷壁管内外壁温差和壁厚成正比,壁厚越大,热应力越大。所以,水冷壁管壁不宜超过6mm。当压力更高时,水冷壁需要更高的强度,则不采用增加壁厚的方法而是采用强度更高的材料制造水冷壁管。如:工作压力10Mpa以下,水冷壁采用20钢;当压力超过15Mpa时,水冷壁采用15MnV或15CrMo等低合金钢。

高温腐蚀

高温腐蚀的原因:

造成水冷壁高温腐蚀的因素,除煤质本身特性外,主要是壁面温度、近壁区烟气组分和烟气流场。

锅炉水冷壁高温腐蚀是典型的硫化物腐蚀,是焦粉在特定条件下燃烧形成的H2S和自由态[S]与壁温400~500℃的水冷壁发生反应造成的。烟气中H2S和自由态[S]的含量取决于烟气中氧量。若煤粉在富氧条件下燃烧,煤中S元素转化为SO2,对水冷壁基本没有腐蚀作用。若焦粉在贫氧条件下燃烧,煤中S元素转化为SO2的同时,生成部分H2S和自由态[S]。一般而言,H2S和自由态[S]的生成量随着烟气中氧含量的降低而升高。

水冷壁高温腐蚀的主要因素包含以下几个方面:

  • 1、焦炭含硫量
  • 2、水冷壁壁温
  • 3、水冷壁近壁区氧量
  • 4、炉内空气动力场

知道了原因,辣么怎么办尼?

应从以下几个方面着手:

(1)控制焦炭中含硫量。

(2)控制水冷壁近壁区氧量。

(3)控制水冷壁的壁温。

锅炉水冷壁主要作用:

 强化传热,减少锅炉受热面面积,节省金属消耗量;

保护炉墙,减少融渣和高温对炉墙的破坏作用,装设水冷壁后,炉墙的内壁温度大大降低,因此炉墙的厚度可以减小,重量减轻;

对于敷在水冷壁管子上的炉墙,即敷管炉墙,水冷壁也起了悬吊作用;

主要受热面,火焰对水冷壁的辐射传热已成为锅炉传热的重要方式。

水冷壁一般是上部固定,下部自由膨胀。水冷壁的上集箱固定在支架上,下集箱则由水冷壁悬吊着。水冷壁管自身吊拉件限制其水平移动,以免引起结构变形,但要保证水冷壁能上下滑动。

水冷壁穿过炉墙的部分要留出膨胀间隙,为了防止漏风,间隙内填充石棉绳。对于敷管炉墙,炉墙贴附在膜式水冷壁管外面形成一个整体,穿墙部分可不留间隙。

水冷壁的腐蚀主要是高温腐蚀,只需要在水冷壁涂刷ZS-811高温防腐涂料就可以,如果还想提高锅炉的热利用率,可以在涂刷一层ZS-1061高温辐射节能涂料。

锅炉水冷壁泄漏、爆管现象、原因及处理

现象:

  • 1:汽包水位降低,严重时汽包水位急剧下降,给水流量不正常的大于蒸汽流量
  • 2:炉管泄漏检测装置报警
  • 3:从检查孔、门、炉墙等不严密处可能向外喷烟气和水蒸汽,并有明显泄漏声
  • 4:主蒸汽流量、主蒸汽压力下降
  • 5:泄漏后锅炉出口温度降低
  • 6:循环风机电流增加
  • 7:一氧化碳、氢气浓度上升
  • 8:2DC排视灰
  • 9:预存室放散烟气带水严重
  • 10:副省底部疏水阀有水排出
  • 11:一次过热器出口温度上升

原因:

  • 1:给水、炉水质量不合格,使管内壁腐蚀或结垢超温
  • 2:强制循环泵工作失常,造成炉水循环不良
  • 3:管壁长期超温运行
  • 4:管材质量不合格,焊接质量不良
  • 5:锅炉长期超压运行
  • 6:锅炉启动升温、升压过快
  • 7:管材老化失效
  • 8:水冷壁膨胀受阻

始发于微信公众号: 锅炉人

品胜充电宝20000毫安大容量超薄小巧便携迷你移动电源品胜旗舰店官网原装正品pisen苹果专用华为oppo小米vivo
ins网红化妆包旅行便携韩国简约大容量化妆袋少女心洗漱包收纳盒
正版书籍《EPLAN电气设计实例入门》张彤/张文涛/张瓒
【爆款推荐】卡陆斯双肩包2019新款韩版百搭时尚手提旅行包学生书包14寸电脑包

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: