水冷壁是超(超)临界直流锅炉中最重要的部件,其结构型式主要分为螺旋管圈和垂直管圈两种。螺旋管圈水冷壁具有管间热偏差小、管径选择灵活、燃料适应性好、能够满足较大质量流速等优点。本文工作的重点为基于管网计算理论,对600 MW超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁水动力特性进行了研究,开发计算程序。首先,建立水动力计算模型并对其数学计算方法进行了研究。由流体管网计算理论,将水冷壁系统划分为由流量回路、压力节点和连接管构成的水冷壁流动网络系统。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒三大定律,建立水冷壁流量和壁温计算数学模型。其次,针对水动力计算管网模型和流体管网理论,由“节点的质量守恒定律”和“回路的能量平衡定律”建立求解水冷壁流量分配和压力分布的非线性方程组,并采用拟牛顿法进行求解。并对受热较强水冷壁单管沿管长方向的金属壁温分布进行计算。最后,对600 MW超临界锅炉螺旋管圈水冷壁水动力进行了计算分析并开发计算程序。利用本文开发的计算程序,计算了600 MW超临界直流锅炉水冷壁系统在最大连续蒸发量(BMCR)、75%BMCR、50%BMCR和30%BMCR负荷下的水动力特性。结果表明,炉膛下部螺旋管圈水冷壁较上部垂直管圈水冷壁能承受更大的质量流速,流量偏差也较小;不同负荷下各水冷壁管出口工质温度热偏差小,最大温度偏差约为6℃;受辐射热负荷分布影响,下炉膛螺旋管圈水冷壁中出现最大金属壁温467.8℃,不超过管材的许用温度,能够满足锅炉的安全运行。采集了600 MW超临界直流锅炉现场运行数据,针对影响直流锅炉水动力不稳定性的主要因素,对水冷壁系统总压降、壁温及水动力特性曲线进行了校验。将计算结果与现场运行数据进行了对比,发现数据符合较好,趋势一致,不会发生脉动、传热恶化和水冷壁爆管等现象。