锅炉水冷壁水循环故障的分析

Alexandria2020

锅炉水冷壁水循环故障的分析

通过研究水冷壁汽水两相流的流型与传热可知，水冷壁水循环故障将导致水冷壁爆管。水冷壁爆管的根本原因在于水循环恶化，水冷壁得不到正常的冷却所致。致使水冷壁水循环恶化的因素是多方面的。在锅炉正常运行时，出现的问题主要有停滞、倒流与汽水分层。

循环停滞

循环停滞发生在受热最弱的某根上升管中。循环停滞时，由于上升管的水流速度很慢，因此热量的传递主要靠传导。由于热量不能及时被带走，管壁会超温，极易造成过热而烧坏，同时由于水面的波动，水面附近的管壁受到汽、水交替接触，所产生交变热应力会使管子疲劳而造成破坏。

循环倒流

循环倒流的现象发生在当上升管引入汽包的水空间，且当该管受热很弱以致其重位压差大于回路的共同压差时。因此，只有当上升管的流动阻力为负值时才能达到平衡，也就是汽水的流向颠倒，该上升管就变成一根受热的下降管。倒流发生，管内的蒸汽泡不能被带走，这些汽包聚集长大形成汽塞，而形成汽塞的这部分管壁的温度升高或壁温交变，最后导致管壁超温或疲劳损坏。

汽水分层

当汽水混合物在水平或倾斜的管子中流动时，由于汽水密度的不同，水倾向于在下面流，汽倾向于在上面流，严重时，汽水会分开出现一个清晰的分界面。出现汽水分层时，管壁上部的温度高于下部，产生管壁上、下之间的壁温差，形成温差热应力，同时由于管中水的起伏波动，在汽和水交界面处会产生温度交变应力，在该应力作用下，水冷壁受到破坏。受热不均匀程度

如果平均受热情况不变，受热弱的管子受热更弱，则该根管子越容易发生停滞、倒流。若每根管子受热相同，则不会发生停滞、倒流。

下降管阻力的影响

下降管阻力系数影响下降管压差特性曲线，下降管阻力越大，下降管压差越小，在上升管吸热不变的情况下，使回路工作点的压差下移，流速减小，使得更容易发生停滞、倒流。

下降管带汽

下降管带汽导致下降管压差减小，对水循环极为不利。下降管带汽主要有以下几方面的原因：下降管入口形成涡斗，蒸汽自锅筒水面上随水流而带入下降管中；来自上升管中的蒸汽被流向下降管的水流直接带入下降管中；因流动过程中压力降低而引起的自蒸发；下降管受热而引起汽化。

汽水引出管的阻力

汽水引出管的阻力很大时，回路工作点流量小，水冷壁管屏的工作点压差高，易于超过其受热弱管子的停滞压差或最大倒流压差，严重影响水循环可靠性。

上升管阻力系数不同

上升管阻力系数不同主要是平行连接的管子结构不同引起的，如有的管子因为绕过燃烧器、人孔、观火孔等而有更多的弯头和长度。此问题可从两方面看。首先，阻力大的管子是受热弱的管子，在同样压差下受热弱管子的流量进一步减小，故受热弱的管子不宜有更多的弯头和长度。另一方面，若平均受热的管子阻力增大，而受热弱管子阻力不变，在同样的压差下，受热弱管子的流量反而增加，这对倒流而言也有好处，提高了受热弱管子的安全性。当然平均受热管流量减小会使出口干度增大，回路循环倍率下降，若整个回路的循环倍率已经很小了，则对受热强的管子是不利的。如果整个回路的循环倍率很大（通常低压力时），则可用提高受热强管子的阻力的办法来提高受热弱管子的流量，同时还可降低回路的循环倍率，以减轻汽水混合物进入锅筒时的扰动。

来源：热电论坛