序号 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 名 称 中间混合集箱 垂直管屏 水冷壁出口集箱 水冷壁出口集箱引出管 下降管 折焰角入口组合集箱 折焰角入口集箱 水平烟道侧墙入口集箱 折焰角、水平烟道斜坡对流管束 水平烟道两侧墙 折焰角出口集箱 后水冷壁吊挂管 水平烟道两侧墙出口集箱 至汽水分离器连接管 数量 4 1312 4 36 2 2 8 4 384 78 1 95 2 24 规格 φ219×50 φ31.8×5.6 φ219×50 φ168×28 φ559×91 φ559×91 φ219×50 φ219×50 φ44.5×6 φ44.5×6 φ273×54 φ76.2×12.5 φ219×50 φ168×28 材料 SA-335 P12 SA-213 T12 SA-335 P12 SA-335 P12 SA-335 P12 SA-335 P12 SA-335 P12 SA-335 P12 SA-213 T12 SA-213 T12 SA-335 P12 SA-213 T12 SA-335 P12 SA-335 P12
图3-5 中间混合集箱角部结构
在任何工况下（尤其是低负荷及启动工况），水冷壁内有足够的质量流速，保证水冷壁水动力稳定和传热不发生恶化，防止发生在亚临界压力下的偏离核态沸腾和超临界压力的类膜态沸腾现象。锅炉最低直流负荷为35％BMCR。
为监视蒸发受热面出口金属温度，在水冷壁上装有足够数量的测温装置。具体数量如下：水冷壁中间混合集箱上装设150个测点，分离器装设8个测点，分离器出口蒸汽导管上装设8个测点。
锅炉膨胀中心以密封罩壳顶部、后水冷壁中心线前1m的锅炉中心线处为原点，通过水平和垂直方向的导向与约束，实现三维膨胀，防止炉顶、炉墙开裂和受热面变形。并在需要监视膨胀的位置合理布置膨胀指示器。
水冷壁上设置有必要的观测孔、热工测量孔、人孔、吹灰器孔以及相应的平台。水冷壁的放水点装在最低处，以保证水冷壁及其集箱内的水能放空。 1.1.2. 水冷壁结构特点
螺旋管圈水冷壁的特点是可以通过选取螺旋管的倾角来改变管子节距，使其平行管的数量与炉膛周界无关，可以采用较少的管子而获得高的质量流速，从而避免传热恶化的发生和保证水动力的稳定性。此外，由于平行管圈盘绕炉膛四周上升，受热均匀，热偏差小。因而螺旋管圈水冷壁具有很好的变负荷性能，适合变压运行。
本锅炉采用下炉膛螺旋管圈水冷壁和上炉膛垂直管水冷壁的组合方式，一方面满足了变压运行性能的要求，另一方面可在水冷壁的顶部采用结构上成熟的悬吊结构（如图3-6）。 螺旋管圈与垂直管屏采用中间混合集箱的过渡形式。与分叉管方式相比，中间混合集箱更能保证汽水两相分配的均匀性，而且结构上不受螺旋管与垂直管转换比的限制。
中间混合集
水平刚性梁
垂直刚
螺旋管圈和垂直管圈过渡区吊挂结构示意图
图3-6 水冷壁悬吊结构
中间混合集箱布置在低负荷时螺旋管圈出口蒸汽干度在0.8以上的标高上，在这个蒸汽干度下中间混合集箱的汽水均匀分配已不成问题。在这个位置炉膛热负荷已明显降低，垂直管屏在较低的质量流速下能够得到可靠的冷却。
冷灰斗的吸热量约占炉膛总吸热量的10%左右，因此冷灰斗吸热不均引起的热偏差不可忽视。冷灰斗采用螺旋管圈时，出口工质几乎没有温度偏差，这是垂直管冷灰斗不可比拟的。 1.1.3. 炉膛结渣
结渣是指炉内高温烟气夹带的熔融或部分熔融的粘性灰粒碰撞在炉墙或受热面上，粘结形成灰渣层。结渣是燃煤锅炉运行中较为普遍的现象，本炉的设计煤种为神府东胜煤，具有中偏高结渣的特性，校核煤种二具有较强的结渣特性，因此，本锅炉结渣的可能性是很大的。
结渣对锅炉运行的影响：
1）结渣引起蒸汽温度升高，甚至会招致汽水爆破。 2）结渣可能造成掉渣灭火、损坏受热面和造成人员伤害。 3）结渣会使锅炉出力下降，严重时被迫停炉。 4）受热面易发生高温腐蚀。 5）影响锅炉的经济性。
产生结渣的先决条件是呈熔融状态的颗粒与壁面的碰撞。炉内颗粒随气流运动，由炉内燃烧空气动力
场决定气流向壁面的冲刷程度，决定灰粒与壁面碰撞的机率。此外较大尺寸的颗粒容易从转向气流中分离出来，与壁面碰撞，因此急剧的气流转向与粗的煤粉细度是容易导致结渣的。低的灰粒熔融温度和高的壁面温度使灰粒与壁面碰撞之际易呈熔融状态；粗的灰粒也因分离速度大，碰撞壁面前经历的分离时间短，冷却不易而呈熔融状态；不清洁的水冷壁，吸热能力弱，区域温度高，对灰粒的冷却能力弱，使灰粒在碰撞之际呈熔融状态。灰的熔融特性温度是与所处的环境气氛相关的，若氧化性气氛则熔融温度高，还原性气氛则低，因此炉内的过量空气系数也影响到炉内的结渣。所以结渣并不是单纯决定于煤灰特性的，而与许多因素密切相关，并通过灰粒的熔融特性温度与结渣倾向相联系。本锅炉设计煤种的结渣特性是已确定的，下面从锅炉设计和运行方面分析影响结渣的因素。
影响结渣的基本因素：
1）炉内的空气动力场，煤粉或灰的粒度和重度，这影响到烟气和灰粒在炉内的流动。 2）灰粒从烟气中分离出来与壁面的碰撞，既与煤粉细度，也与煤粉的选择性沉积相关。
3）煤的燃烧特性、锅炉负荷及炉内空气动力场所构成的炉内温度场以及煤灰的熔融特性，这影响到与壁面碰撞的灰粒是否呈熔融状态，并具有黏结的能力，这也与受热面的热负荷，受热面的清洁程度相联系的。
从运行的角度分析，主要因素有以下几点：
1）炉膛出口烟温。炉膛出口烟温在相当程度上表征着炉内的温度水平，或灰粒状态的条件，炉膛出口受热面的结渣倾向。因此燃用灰熔点低煤种的锅炉，其炉膛出口温度总是设计得偏低的。
2）锅炉负荷。锅炉负荷通过增大炉内燃料量和受热面的静热流而得到提高，前者燃料量表征炉内的整体温度水平，后者意味着受热面的外壁温度。因此锅炉负荷增加就意味着炉内结渣可能性的增大。如发现锅炉结渣现象剧增时的主要处理措施之一是降低锅炉负荷。
3）燃烧器上部的炉膛高度。从煤粉的燃烧过程来说，需要有一定的炉膛高度来满足燃烧过程或者说火焰长度的需要。炉内温度分布是与这一高度密切相关的，温度只有在燃烧基本结束后，才会较迅速下降，灰粒才有被冷却固化的可能，如果这一高度（最上层燃烧器到屏式过热器底部）较小，那么屏式过热器结渣可能性就会增大，甚至引起较严重的结渣。在锅炉设计中这一高度与燃用煤种特性及灰的熔融特性是相对应的。
4）炉壁热负荷和燃烧器区域热负荷。炉壁热负荷即投入炉内热量与炉壁投影面积之比，表征水冷壁对投入炉内热量的吸收能力，亦即炉内的温度水平，尤其是近炉壁区域的，它直接影响对接近壁面灰粒的冷却能力。燃烧器区域热负荷是表征燃烧器布置的相对集中和分散。燃烧器区域是炉内速度和温度变化最激烈、梯度最大的区域，燃烧最强烈，区域温度水平最高，最容易产生结渣的区域。因此燃用结渣倾向性高煤种的锅炉，燃烧器区域热负荷值取低限。
5）燃烧的空气量及风粉配比。炉内空气量不足，容易产生一氧化碳，因而使灰熔点大为降低，会引起炉膛内结渣，特别燃用挥发分大的煤时，更容易出现这种现象。燃料与空气混合不充分，即使供应足够的空气量，也会造成有些局部区域空气多些，另一些区域空气少些，这样空气少的区域就会出现还原性气体，而使灰熔点降低，造成局部结渣。
6）火焰偏斜，煤粉气流贴壁。燃烧器的缺陷或炉内空气动力工况失常都会引起火焰偏斜或煤粉气流贴壁。火焰偏斜，使最高温的火焰层移至炉壁处，使水冷壁产生严重结渣。
7）煤粉细度。煤粉中的粗颗粒既容易从气流中分离出来与壁面碰撞，也需要较长的燃尽时间和火焰长度，更因热容量大，换热系数小而冷却固化不易。因此在燃用熔融温度特性值低的煤种时，更需控制煤粉中的粗粒重量份额（实际控制煤粉均匀度）。
8）吹灰操作。煤粉锅炉的结渣是在所难免的，问题是结渣的程度如何。受热面一旦产生结渣，表面温度随之升高，对于接近受热面的灰粒的冷却能力减弱，会由此导致恶性循环（结渣越来越严重）。锅炉是通过吹灰器对受热面吹扫来维持受热面清洁，或不致严重被污染。一旦结渣严重，吹灰器的清扫能力就减弱。因此吹灰器的布置和运行必须与燃用煤种的结渣倾向相应，使沉积灰渣能得到及时清扫。
针对影响结渣的因素，采取的防治措施有：
1）选取较小的炉膛热负荷，避免火焰冲刷受热面，同时降低整个炉膛温度，以减少结渣的可能性。 2）选取合理的燃烧区域化学反应当量比，不仅确保有一个低NOx排放出口烟温，同时也使结渣的可能性降到最低。
3）选取能够防止对流受热面出现任何结渣可能性的炉膛排烟温度。
4）采用膜式二级和末级过热器设计，从而防止部件管子出列、变形的同时抑制结渣。 5）穿过悬吊过热器中央的吹灰器与过热器的膜式设计面相结合保证了吹灰的有效性。
6）燃烧器喉口周围布置水冷壁弯管，与高导热性的碳化硅砖面相结合，从而降低了燃烧器喉口的表面温度，有效防止燃烧器区域出现结渣。
7）低NOx燃烧器产生较低的燃烧器区域峰值火焰温度。
8）控制燃烧器燃料和空气的分布，保证了沿整个炉膛宽度的均匀燃烧并防止还原区的形成。 9）保持合适的煤粉细度和均匀度。
10）在炉膛容易结渣的区域布置吹灰器，合理吹灰。
HG195225.4-YM1型锅炉炉膛水冷壁概况
