随着超超临界机组容量的增大,锅炉在运行过程中暴露的问题也越来越多。因锅炉受热面水动力特性不良引起的水冷壁金属超温现象时有发生,长期的壁温波动还会使得水冷壁出现横向裂纹,导致水冷壁泄漏,严重危害锅炉的安全有效运行。锅炉蒸发区的水动力特性对炉膛水冷壁的安全性有重要影响,本文针对超超临界锅炉垂直管圈水冷壁的横向裂纹问题,重点研究水动力特性对金属壁温的影响。研究中以某660MW超超临界直流锅炉为对象,首先依据水冷壁系统结构特征,划分水冷壁流动网络,同时确定合适的水动力计算方法,建立超临界压力下单相流体阻力计算模型、炉膛热负荷计算模型以及金属壁温计算模型,编制了完整的计算程序。其中,热负荷模型是根据现场壁温测点数据,通过计算各管屏流量分配和热量分配得到的。然后,在验证热负荷模型正确性的基础上,着重对目前该锅炉下炉膛水冷壁在BMCR工况下的运行特征进行了分析,包括水冷壁管内流量分布、炉膛热负荷分布、水冷壁管出口温度分布和工质相变点高度分布以及这些分布与节流圈孔径大小的关系。其后,利用模型计算了下炉膛水冷壁在不同运行工况、进口流量、进口温度、进口压力条件下的金属壁温分布、金属壁温变化量、相变点高度分布以及相变点高度变化量等,确定这些因素变化对水冷壁管出口金属壁温和管内工质相变点高度的影响,并进一步分析了这些因素变化对横向裂纹产生的可能影响。结果表明,水冷壁管内工质在标高36m到51m之间发生相变,同时在各墙40号管到190号管之间的区域,水冷壁管金属壁温高且变化幅度大,容易发生横向裂纹,这与现场横向裂纹产生的位置基本一致。最后,针对水冷壁中间集箱附近的异形区域建立了数值计算模型,计算了局部金属温度分布,分析了变工况运行对金属温度分布的影响,确定了异形区域温度最高的位置以及温度梯度最大的位置,为后续分析横向裂纹提供了重要的依据。本文研究结果可以用于预测水冷壁横向裂纹容易产生的位置,也可以为节流圈的改造提供理论依据,对提高炉膛水冷壁运行的安全性具有重要意义。