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      如何避免水冷壁泄露非停事件?
      來源: | 作者:dingxinguolu | 發布時間: 2020-01-13 | 1573 次瀏覽 | 分享到:

             布置在爐膛內壁面上主要用水冷卻的受熱面,稱為水冷壁。水冷壁是敷設在鍋爐爐膛四周,由多根并聯管組成的水冷包殼。主要吸收爐膛中高溫燃燒產物的輻射熱量,工質在其中做上升運動,受熱蒸發。 它是工業和電站鍋爐的主要蒸發受熱面。水冷壁的主要作用是吸收爐內輻射熱,將水加熱成飽和蒸汽;保護爐墻,簡化爐墻結構,減輕爐墻重量,使爐墻外表面溫度降低;吸收爐內熱量,把煙氣冷卻到爐膛出口所允許的溫度,減輕爐內結渣、防止爐膛出口結渣。

      (一)、簡介:

            水冷壁是鍋爐的主要受熱部分,它由數排鋼管組成,分布于鍋爐爐膛的四周。它的內部 為流動的水或蒸汽,外界接受鍋爐爐膛的火焰的熱量。 水冷壁最初設計時,目的并不是受熱,而是為了冷卻爐膛使之不受高溫破壞。後來,由于其良好的熱交換功能,逐漸取代汽包成為鍋爐主要受熱部分。敷設在鍋爐爐膛內壁、由許多并聯管子組成的蒸發受熱面。水冷壁的作用是吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量,在管內產生蒸汽或熱水,并降低爐墻溫度,保護爐墻。在大容量鍋爐中,爐內火焰溫度很高,熱輻射的強度很大。鍋爐中有40~50%甚至更多的熱量由水冷壁所吸收。除少數小容量鍋爐外,現代的水管鍋爐均以水冷壁作為鍋爐中最主要的蒸發受熱面。

      (二)、分類:

             光管式水冷壁:由一般的鍋爐鋼管組成。這是構造最簡單的水冷壁,管子排列越密對爐墻保護效果越好。優點是可以采用一般的無縫鋼管,更換水冷壁管比較方便,缺點是爐墻溫度仍然較高,需要采用耐火磚重型爐墻,鍋爐的鋼架要加強,爐墻的漏風較大。老式高壓鍋爐和中、小型鍋爐采用較多。管子排列越密對爐墻保護效果越好。爐墻廣泛采用輕質耐火材料和保溫材料。這些材料可以砌成爐墻,也可敷設在水冷壁上成為敷管式爐墻以便于安裝。

             膜式水冷壁:將鰭片管(或扁鋼與光管)相互焊接在一起組成的整塊管屏。膜式水冷壁是用扁鋼把鋼管連接成一個整體。它的優點是氣密性好;管屏外側僅需敷以較薄的保溫材料,爐膛高溫煙氣與爐墻不直接接觸,有利于防止結渣;管屏可在制造廠成片預制,便于工地安裝。大容量,高溫高壓鍋爐多采用膜式水冷壁它的優點是氣密性好;管屏外側僅需敷以較薄的保溫材料,爐膛高溫煙氣與爐墻不直接接觸,有利于防止結渣;管屏可在制造廠成片預制,便于工地安裝。

             銷釘式水冷壁又稱刺管式水冷壁:它是按照要求在光管表面焊上一定長度的圓鋼,利用銷釘可以牢固地在水冷壁上敷設耐火涂料,用以構成衛燃帶、液態排渣爐渣池及熔渣段,以及旋風爐的旋風筒。

            內螺紋管水冷壁:內螺紋管水冷壁是在管子內壁開出單頭或多頭螺旋形槽道的管子。內螺紋管用于直流鍋爐、亞臨界參數強制循環鍋爐用自然循環鍋爐爐膛的高熱負荷區或汽化率高的水冷壁管段。工質在內螺紋管內流動時,發生強烈擾動,使汽水混合物中的水壓向管壁,并迫使汽泡脫離壁面被水帶走,從而破壞汽膜的形成,防止出現沸騰換熱惡化,使水冷壁管壁溫度下降。

      (三)、材質:

           水冷壁材料一般用碳素鋼。鍋爐壓力在14兆帕以上時也有部分用合金鋼的。管子外徑:自然循環鍋爐一般用51~83毫米;多次強制循環鍋爐和直流鍋爐一般用22~60毫米。直流鍋爐的水冷壁不像自然循環鍋爐那樣一定是直立式的,也可以是水平圍繞或其他形式的。參數高時,尤其在直流鍋爐中,為了在爐膛高熱負荷區防止傳熱惡化,常采用內螺紋管或在管內裝設擾流子。

      水冷壁的作用

             水冷壁最初設計時,目的并不是受熱,而是為了冷卻爐膛使之不受高溫破壞。后來,由于其良好的熱交換功能,逐漸取代汽包成為鍋爐主要受熱部分。因此,水冷壁的作用主要是吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量,在管內產生蒸汽或熱水,并降低爐墻溫度,保護爐墻。在大容量鍋爐中,爐內火焰溫度很高,熱輻射的強度很大。鍋爐中有40~50%甚至更多的熱量由水冷壁所吸收。除少數小容量鍋爐外,現代的水管鍋爐均以水冷壁作為鍋爐中最主要的蒸發受熱面。

      水冷壁熱應力

              經常聽到熱應力一詞,但很多人一直不明白什么是熱應力,究竟怎么來的。今天主要結合水冷壁給大家介紹熱應力的概念,希望能加深大家理解。

             熱應力:通俗地講是物體受熱不均勻而存在著溫度差,導致各處膨脹或收縮變形不一致,從而形成相互約束,使其不能完全自由脹縮而產生的應力。

             正常運行下水冷壁熱應力鍋爐正常運行時,水冷壁管外壁受到高溫火焰的熱輻射,而內壁則被汽水混合物冷卻。內壁汽水混合物的溫度是汽包壓力下的飽和溫度。雖然水冷壁管厚通常不大于6mm,管壁熱阻不大,但由于管外壁受到高溫火焰的強烈熱輻射,熱負荷很高,特別是靠近火焰中心的水冷壁管,熱負荷更高,因此水冷壁管內外壁溫差可達60~80度。
             這里說明一點:如果水冷壁內壁結垢,管內的汽水混合物與管壁之間有一層垢,由于垢的導熱系數小于管壁,汽水混合物不能直接冷卻管壁,使得管外壁溫度明顯升高,管的內壁也隨之升高,管內外壁溫差非但不增加反而因不能被汽水混合物冷卻而使溫差降低。外壁溫度高企圖膨脹,內壁溫度低必然阻止外壁膨脹,外壁承受壓縮應力,而內壁承受拉伸應力,這樣就在水冷壁管產生了熱應力。這種分析思路可以延伸解釋工作中遇到的其他產生熱應力的問題。水冷壁管內外壁溫差和壁厚成正比,壁厚越大,熱應力越大。所以,水冷壁管壁不宜超過6mm。當壓力更高時,水冷壁需要更高的強度,則不采用增加壁厚的方法而是采用強度更高的材料制造水冷壁管。如:工作壓力10Mpa以下,水冷壁采用20鋼;當壓力超過15Mpa時,水冷壁采用15MnV或15CrMo等低合金鋼。


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