结论：通过采用内螺纹管及选取合适的质量流 速，水冷壁安全裕度得到极大的提高，汽水阻 力仅增加约10%。
NCEPU 内螺纹管结构
NCEPU 内螺纹管防止传热恶化的机理
螺旋管圈+内螺纹管 漩涡效果 > 重力作用
管子内表面充满了液体
NCEPU （二）下部螺旋管圈向上部垂直管屏的过渡区
为了便于水冷壁的悬吊，再加上炉膛上部热负荷低， 垂直管屏内工质的质量流速已足以冷却管壁，因此螺 旋管圈通常在折焰角下方转换成垂直管屏。
NCEPU
采用管螺旋管圈
控制合理的质量流速，防止亚临界状态下的传热恶化，提高高负荷下的安全 裕度。
选取较高的质量流速
较高的流速可以确保更高的传热性能和流动可靠性，确保水冷壁有较高的安 全性和较大的安全裕度。
通过采用内螺纹管及选取合适的质量流速，水冷壁安全裕度得到极大
的提高。
内螺纹螺旋管圈水冷壁: 管间吸热偏差小，适应变压运行
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
NCEPU 吸热不均的炉膛和螺旋水冷壁
FRONTWALL RIGHT SIDEWALL REARWALL LEFT SIDEWALL
启动系统
分离器/储水箱+ 分离器/储水箱、疏 水泵+启动循环泵 启动循环泵 煤水比+二级喷水减 温+燃烧器摆角 燃烧器摆角+事故喷 水
过热器调温方 式 再热器调温方 式
煤水比+三级喷水 煤水比+二级喷 减温+燃烧器摆角 水减温 烟气挡板+燃烧器 烟气挡板+事故 摆角+事故喷水 喷水
NCEPU 采用螺旋管圈＋垂直管圈方式
侧墙
前墙
侧墙
后墙
侧墙
垂直管布置水冷壁
螺旋上升式水冷壁
NCEPU
螺旋管圈数量与炉膛周界关系
管子根数
L sin N t
N为并列螺旋管根数；L为 炉膛周界；a为螺旋管上升 角；t为水冷壁管子节距。
NCEPU
自由选择管子尺寸和数量：
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。
NCEPU
1000MW超超临界锅炉的水冷壁结构 华北电力大学
李斌
NCEPU
三大锅炉厂1000MW超超临界锅炉技术特点
名称 炉型 燃烧方式 水冷壁形式 п型炉 八角双切圆燃烧 垂直管圈带中间 混合联箱 分离器/储水箱+ 启动循环泵 哈锅 п炉 前后墙对冲 螺旋管圈+上部 垂直管屏 东锅 塔式炉 四角切圆 螺旋管圈+上部垂直 管屏 上锅
NCEPU
NCEPU 螺旋管圈水冷壁
NCEPU 螺旋管圈的支撑
垂直管圈炉膛水冷壁本身就作支吊件，支承炉膛荷重。
而近乎水平的螺旋管圈水冷壁的重量通过张力扳将力传递 至炉膛上部垂直水冷壁。 张力扳的横向节距为1500mm，板厚12mm，板宽2×100mm， 由平行的两块板组成。在两块板间沿管子轴线方向间距 400～500mm布置的梳形板作为管子与张力板间的连接件， 其作用是一方面传递水冷壁的重力，另一方面起热桥的作 用，将水冷壁的热量传递给张力板，使张力板的温度与水 冷壁温度有良好的跟随性，以减少二者间存在的温度应力。
传统的一次上升垂直水冷壁的基础上，玉环电厂锅炉加装 了带有二级分配器的水冷壁中间集箱，以降低水冷壁出口 沿炉膛周界的工质温度偏差，根据MHI的经验，加装了带 有二级混合器的水冷壁中间集箱后，水冷壁出口温度偏差 可减少1/3以上.
NCEPU
将水冷壁入口的控制流量的节流孔圈由传统的装在水冷壁 下集箱内改为装在水冷壁集箱的出口管接头上，以便于在 运行和调试过程中更换节流孔圈，同时由于增加了装节流 孔圈的管段直径，因此也提高流量调节的幅度。
螺旋管向垂直管的过渡是依靠特殊铸造的单弯头、双 弯头以及中间混合集箱及其引入、引出管来实现。
NCEPU
螺旋水冷壁 垂直水冷壁
垂直水冷壁入口集箱
混合集箱
NCEPU
垂直水冷壁
垂直水冷壁进口 螺旋水冷壁出口 螺旋水冷壁
NCEPU 螺旋管与垂直管过渡段
NCEPU 下部螺旋水冷壁管屏带弯头出厂
NCEPU 现场水冷壁的布置图
NCEPU
Spiral to Vertical Transition Area - Load Transfer
SPIRAL WALL SUPPORT
NCEPU 上部垂直水冷壁的出口支吊方式
NCEPU 小结
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
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。
NCEPU
螺旋管圈盘绕的圈数
这与螺旋角和炉膛高度有关。圈数太少会部分丧失螺 旋管圈在减少吸热偏差方面的效益；
圈数太多会增加水冷壁的阻力从而增加水泵功耗，而 且在减少吸热偏差的效益方面增益不大。
Inclined tubing
倾斜上升的水冷壁管保证每根管都通过炉膛不同受热区域。 水冷壁倾斜管环绕圈数为1周，每根蒸发器管通过炉膛热 和冷的区域，结果是水冷壁均匀吸热,不受火球位置影响， 水冷壁出口温度较为均匀。
NCEPU
水冷壁出口 介质温度
热负荷
流向
流向
燃烧器
燃烧器
燃烧器
燃烧器
前墙
侧墙
后墙
NCEPU 垂直管圈水冷壁
优点：在满足水冷壁安全可靠的前提下，垂直管 圈方案相比于螺旋管方案具有以下优点：
结构简单、便于安装。
不需用复杂的张力板结构，启动或负荷变化时热应力 较小。
较好的正向流动特性，在各种工况下保证水动力的稳 定性。 阻力较小，比螺旋管圈水冷壁少1/3。
NCEPU 玉环电厂1000MW超超临界锅炉的改进
合理的盘绕圈数的推荐值是1.5-2.5圈左右。
NCEPU
北疆电厂螺旋管圈数为1.20圈
NCEPU
内螺纹螺旋管圈水冷壁: 采用内螺纹管，提高水冷壁安全裕度
技术特点：
采用管螺旋管圈
控制合理的设计平均质量流速，防 止亚临界状态下的传热恶化，提高高负 荷下的安全裕度。
选取较高的质量流速
较高的流速可以确保更高的传热性能 和流动可靠性，确保水冷壁有较高的安 全性和较大的安全裕度。
NCEPU
张力扳的横向节距为1500mm，板厚12mm，板宽2×100mm，由平行的两块板组 成。在两块板间沿管子轴线方向间距400～500mm布置的梳形板作为管子与张 力板间的连接件，其作用是一方面传递水冷壁的重力，另一方面起热桥的作 用，将水冷壁的热量传递给张力板，使张力板的温度与水冷壁温度有良好的 跟随性，以减少二者间存在的温度应力。