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如何避免水冷壁泄露非停事件?
来源: | 作者:dingxinguolu | 发布时间: 2020-01-13 | 66 次浏览 | 分享到:

       布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面,称为水冷壁。水冷壁是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。 它是工业和电站锅炉的主要蒸发受热面。水冷壁的主要作用是吸收炉内辐射热,将水加热成饱和蒸汽;保护炉墙,简化炉墙结构,减轻炉墙重量,使炉墙外表面温度降低;吸收炉内热量,把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度,减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣。

(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。

(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。

       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。

       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。