(优选)泰州二次再热锅炉汽水系统
1000MW二次再热π型锅炉汽温的协调控制策列研究
1000MW二次再热π型锅炉汽温的协调控制策列研究1.摘要本文主要通过对哈锅1000MW二次再热π型锅炉主汽温及一二次再热汽温的研究，分析超临界机组汽温系统的非线性、耦合性、级联传导性，以及多种因素间的关联性，掌握汽温变化的内部规律，辨识主汽温被控对象的数学模型，根据热力系统参数理论分析，最终得出主汽温控制系统控制策略的关键控制变量和控制方案，为同类型锅炉提供实际参考。
关键词:1000MW二次再热；Π型锅炉；主汽温；一二次再热汽温；控制；1.引言二次再热机组由于增加了一级再热系统，其控制水准关系到机组发电效率及负荷控制水平。
同时，系统具有延迟和惯性较大等特性，常规PID控制方法更难以取得满意的控制效果，具体表现在机组运行过程中主汽温波动大、管屏壁温超温多，锅炉减温水调门动作频繁、剧烈、磨损大，机组安全和经济性能得不到可靠保证。
常规汽温控制系统基本均采用传统的“串级控制”的控制策略，但未全面考虑机组动态变化时多个关键控制变量之间的关系。
1.锅炉设备概况某电厂“上大压小”2×1000MW新建工程燃煤锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司（简称“哈锅”）研制开发的1000MW二次中间再热、超超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流、单炉膛双切圆、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、露天布置的π型锅炉。
1.二次再热机组汽温的特性分析由于二次再热机组机组汽水流程长，在传统的汽温控制策略中，各级汽温控制相互独立，缺乏协调统一性，抗扰能力差。
通过对换热器传热机理的分析，利用换热器进口和出口蒸汽间的比热容、换热器多容特性两个重要物理特征，设计基于物理机理的减温喷水控制策略。
同时，通过解决汽温大惯性和非线性系统的过程控制问题，提升大范围负荷变化时过、再热器减温水控制稳定性。
如果仅仅通过烟气再循环和烟气挡板等调节手段很难保证过热汽温和一、二次再热汽温在合理范围内，所以这也是过热汽温和一、二次再热汽温控制的基础。
二次再热超临界机组热力系统的全方位线性分析法
ｇ
｛一 △
【 ｎ
ｈ． 一 ｉ
两 再热问的 缸 （ 次 高压 抽汽 ４ ）
二次再 热 后 的中低 压抽 汽
ｈ ＋△ ＋△ ｄ 一次 再热 前 的超 ＾ ＾ 高 压缸 抽汽
Ｎｏ １ ．
Ｎｏ ２ ．
Ｎｏ ３ Ｎｏ ４ Ｎｏ ５ Ｎｏ ６ ． ． ． ． Ｎｏ ７ Ｎｏ． ． ８
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第１卷（ 第９期） ７ 总 ９
热 能 动 力
工 程
２２ 月 ０ 年５ ０
文南编 号 ｌ０ 一 ０ 】 曲 ２０ ）３ ２ ８ ０ ０ ２０ ０５ — ３
二 次再 热 超临 界 机 组 热 力 系统 的全 方 位 线 性 分 析 法
通火电机组的基本特点， 致使二次再 热超临界 机组
的热 经 济性分 析 难 简单 套用 文 献 ： ～３ 中各种 普 １ ］ 通火 （ ） 核 电机 组 的计 算方 法 。
化为该级抽汽的吸热不足 ｑ 、 作功不足 ｈ和放热 ？
不足 口 ， ｃ 则它们 的大小为 口
ｒ ＾ｌ △ ＋△＾ 一次再 热前 的超高压 缸 抽汽 ｄ
法，
的线性模型 ， 并通过 分析 抽汽和各种 附加汽 水成分对热 力 系
统 质 量 厦 热 量 平 衡 的作 用 和 影 响 ， 出二 旋 再 热超 临 界 机 组 得
质热平衡 关系的快速 建模 方法厦各 种 附加 成分 的 线性 分析
方 法 ， 线性 方 法 实现 了 时 二 ’ 热 超 临 界 机 组 锅 炉 吸 热 用 支再
放热 量 的澎 响
记新 蒸 汽量 为 Ｄ ， ｎ假定 系统无任 何 附加 汽 水 成 分损 失 或 引入 ， 则此 理 想 状 态 下 的锅 炉吸 热 量 仇 、
锅炉汽水系统课件
采取有效的降噪措施，如安装消音器、隔声屏障等，降低锅炉运行过 程中产生的噪声对周围环境的影响。
灰渣处理
合理处理锅炉产生的灰渣，采用环保型除渣、脱硫等技术，减少对环 境的污染。
余热回收利用
利用锅炉排烟余热进行热能回收，提高能源利用效率，减少能源浪费 。
节能减排技术
高效燃烧技术 变频调速技术 热能梯级利用 智能化控制技术
安全附件与报警装置
应急预案与演练
配备齐全的安全附件，如安全阀、压力表 等，并确保其灵敏可靠。同时设置报警装 置，对异常情况及时发出警报。
制定针对锅炉汽水系统的应急预案，并定 期组织演练，提高应对突发事件的能力。
环保要求
降低污染物排放
通过改进燃烧技术、采用低氮燃烧器等措施，降低锅炉烟气中的氮氧 化物、硫氧化物等污染物排放。
优化目标与方法
优化目标
提高锅炉汽水系统的效率，降低能耗和污 染物排放，提升系统安全性和稳定性。
4. 人工智能技术
利用AI算法进行智能优化，实现系统的自 适应调整。
1. 数学建模
建立锅炉汽水系统的数学模型，为优化提 供理论支持。
3. 实验研究
通过实验测试，获取实际运行数据，验证 优化措施的有效性。
2. 仿真模拟
水冷壁
水冷壁是锅炉的主要受热面之一，其 作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的 辐射热量，加热工质并使其汽化。
水冷壁的管径、管数、布置方式等参 数需要根据锅炉容量、燃烧方式、蒸 汽参数等因素进行设计，以保证锅炉 的安全性和经济性。
水冷壁由多根并联的管子组成，管内 通入给水，管外被火焰或烟气加热， 水在管内吸收热量后变成饱和蒸汽。
05 锅炉汽水系统的设计与优 化
设计原则与依据
锅炉设备汽水流程(配图片)
锅炉设备及汽水流程锅炉设备介绍：1、钢结构：整个锅炉设备全部由钢结构支撑，悬吊在大板梁上，由于整个受热面系统的热胀冷缩，因此将水冷壁、过热器、再热器、省煤器等受热面设备通过吊挂装置全部悬挂在大板梁上，以保证整个锅炉能向上向下自然膨胀。
钢结构：一般材质为Q235A或Q235B，它是由几根大的钢柱和梁，还有斜撑构成。
钢结构设备到货为散件，钢结构到现场后由现场组合安装，钢结构的连接方式有焊接和螺栓连接，螺栓一般采用高强度螺栓。
采用螺栓连接的钢结构，在安装调整初期，要求每一层安装时需用临时普通螺栓初紧固，待调整和验收完毕，才能用高强度螺栓紧固，在钢架验收时候要对高强度螺栓的紧固度进行检查。
锅炉基础锅炉钢结构安装锅炉钢结构锅炉钢结构高强螺栓锅炉大板梁锅炉钢架锅炉钢架地面准备锅炉钢结构（注意剪力槽钢，与土建对应必须留有足够的剪力槽）锅炉吊挂装置，受热面设备全部吊挂在大板梁上2、水冷壁：炉膛四周由膜式管道密封组成，形成一个方体中空炉膛，由刚性梁连接形成方形整体，通过吊挂装置悬吊在大板梁上，保证向上和向下受热自然膨胀，前后左右膨胀由导向装置限制；接受炉膛火焰的直接辐射传热，水在水冷壁里经过加热至水沸腾，形成水与蒸汽的混合体，产生饱和蒸汽，最上端由上集箱连接，上端通过上集箱与锅筒连通，最下端由下集箱连接，最下端与下降管连通，同时也与锅筒连通。
水冷壁：一般材质为20G。
为保证炉膛燃烧后的热量能完全被水冷壁管内的水吸收，因此必须将炉膛密封起来，在安装水冷壁时候将管屏与管屏之间密封焊接起来保证密封形成密闭炉膛。
在水冷壁的外面为了防止热量损失及防止烫伤所以在水冷壁的外面设置了保温棉及耐火砖，保证热量损失。
水冷壁地面组合检查水冷壁地面组合水冷壁地面组合检查后吊装锅炉水冷壁安装水冷壁对口焊接锅炉水冷壁焊接及刚性梁安装下部水冷壁及水冷壁刚性梁水冷壁上集箱安装3、锅筒(汽包)：圆筒形的筒体，通过吊挂装置悬挂安装在大板梁上，在炉膛的上部，与省煤器、过热器、水冷壁直接连通，在锅筒里起着汽水分离、沉淀、保证自然循环的压头、加药、排污等作用。
泰州二次再热锅炉汽水系统
受热面逆流、顺流布置
逆流式对流受热面具有最大的传热温压，节省金属耗量， 但是蒸汽出口处恰恰是受热面中烟气和蒸汽温度最高的区 域，金属壁温可能很高。
顺流式对流受热面则相反，蒸汽出口处烟气温度最低，金 属壁温比较的低，有利于受热面的安全，传热温压小，受 热面较多。
2023/10/12
主要优点：螺旋水冷壁间的吸热偏差小，由于同一根管以 相同的方式从下绕过炉膛的角隅部分和中间部分，吸热均 匀，管间热偏差小，因此对燃烧偏斜或局部结焦而造成的 热负荷不均匀，有很强的抗衡能力。
主要缺点：1、水冷壁阻力大，给水泵功率与垂直屏水冷 壁相比增加2%--3%。2、螺旋水冷壁比垂直水冷壁更容易 挂焦。
对辐射式受热面，当锅炉负荷增加时，由于炉膛火焰的平 均温度变化不大，辐射传热量增加不多，跟不上蒸汽流量 的增加，因而使蒸汽焓增减少，所以在锅炉负荷增加时， 辐射式受热面的汽温反而降低。
2023/10/12
低温过热器 高温过热器
过热器
位置
布置形式
炉膛出口断面前 顺流
高温过热器布置在 顺流 高温再热器冷段和 热段之间
2023/10/12
后烟道省煤器屏管
2023/10/12
省煤器进口
省煤器进口集箱 （114830mm）
省煤器 进口管道
2023/10/12
省煤器出口
底部疏 水管
省煤器出口集箱 （106380mm）
2023/10/12
省煤器常见存在的问题
一、积灰 1、积灰
在锅炉运行中，当含灰烟气在流经受热面时部分灰粒 沉积在受热面上的现象称为积灰。
2023/10/12
水冷壁的结构示意图
2023/10/12
2023/10/12
1000WM超超临界二次再热直流锅炉水冷壁超温分析及对策
1000WM超超临界二次再热直流锅炉水冷壁超温分析及对策摘要：大唐国际雷州发电有限责任公司一期1、2号锅炉型式为超超临界参数变压运行螺旋管圈+垂直管圈直流锅炉。
自 2019 年投产以来，在低负荷时锅炉水冷壁常有短时超温现象，长期超温存在四管泄露风险，严重威胁锅炉受热面的安全运行。
现对锅炉水冷壁超温原因及对策进行简要分析。
关键词：超超临界直流锅炉；水冷壁；超温引言雷州发电厂1、2号锅炉型号为HG-2764/33.5/605/623/623-YM2，为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的超超临界参数变压运行螺旋管圈+垂直管圈直流锅炉，单炉膛、二次再热、采用双切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置、π型锅炉。
从1号机组投产以来，锅炉前墙水冷壁发生大面积超温，而且管壁温升曲线基本与A侧过热汽温曲线一致570℃，水冷壁温度报警值为为515℃，此现象频繁发生在机组负荷波动期间，负荷刚开始波动时，水煤比短时失调，汽温、及水冷壁温超温频繁出现，当负荷开始稳定，水冷壁超温现象消失。
水冷壁超限不但严重威胁锅炉受热面的安全运行，而且影响了机组的调峰能力，特别是在广东省实行现货交易方式期间，严重威胁机组安全稳定运行。
1 原因分析1.1 超温发生工况通过对现场试验及数据的汇总，总结超温主要发生在以下工况：（1）低负荷段超温一般发生在400 -500MW 之间，A、B、C三层底层磨煤机运行。
（2）变负荷时负荷频繁变化，且负荷涨降时间没有稳定时间，汽温及水冷壁温都会出现超限的现象。
（3）启停制粉系统时：因雷州电厂制粉系统CD层之间间隔较大且没有CD层大油枪稳燃，制粉系统倒换方式受限，容易造成热负荷过于集中，而且上下层制粉系统倒换过程中不同制粉系统对AB侧烟气温度影响程度不同。
（4）炉膛吹灰长期无法投入：根据实际情况，炉膛吹灰投入条件要求负荷550MW及以上，长期低负荷，为了稳定燃烧无法投入吹灰。
1.2 影响水冷壁超温的因素（1）水冷壁表面积灰和结渣不均以及灰渣脱落引起的热偏差。
锅炉汽水系统水压试验风险及管控措施
锅炉汽水系统水压试验风险及管控措施1、项目概述该项目所涉及的主要工作：锅炉上水升压；压力升到规定压力稳压检查；检查完毕消压。
适用于再热器汽水二次系统水压试验。
2、潜在风险2.1人身伤害方面外力高压水汽突然喷出伤人。
2.2设备损坏方面压力表不准或再热器未隔离，水位计、连排扩容器、安全阀未及时退出，造成设备损坏。
3、防范措施3.1防人身伤害方面的措施防外力防高压水汽突然喷出伤人措施⑴工作负责人在升压前须停止炉内所有工作，确认人员全部撤出，然后才可开始升压。
⑵进水前工作负责人必须再检查一遍汽包人孔门，确认已经严密关闭。
⑶水压试验进水时，空气门及给水门的监护人员不准擅自离开，以免高压水喷出伤及人员。
⑷升压过程中，只有在锅炉停止升压后，工作人员才可以进行受热面检查，检查人员不得靠近焊口、阀门及泄漏点或用工具敲打管子。
⑸锅炉进行超压试验时，在保持试验压力的时间内不准进行任何检查，应待压力降到工作压力后，才可进行检查。
【采取措施的核心就是防止高压水汽突然喷出伤人】。
3.2防设备损坏方面的措施防压力表不准或再热器未隔离，水位计、连排扩容器、安全阀未及时退出，造成设备损坏措施⑴水压试验时至少应有二个经校验合格的压力表（其中一只必须为标准压力表并安装于汽包上），以便对照。
在压力表试验压力刻度处划上临时红线，以示醒目。
⑵水压试验超压前应将水位计解列，水位计汽水侧一二次门关闭严密，疏水门开启。
⑶水压试验前，关严连排调节门、隔绝门及连排扩容器隔绝门，开启连排扩容器至定排扩容器阀门。
⑷水压试验前，将所有恒力吊架用插销或定位片临时固定，如果不能固定，可用手拉葫芦临时吊挂。
⑸水压试验前，安全阀用压板临时固定。
⑹水压试验时，关闭一级旁路隔绝门，开启二级旁路隔绝门和再热器疏水门。
【采取措施的核心是防止压力表失灵，无序升压，造成超压损坏承压部件】拆除集流器连接螺栓；用电动起重机将集流器吊走；对集流器进行检查挖补装复。
2、潜在风险2.1人身伤害方面⑴触电现场使用的电气工具造成人身触电。
锅炉汽轮机题库(附答案)
锅炉汽轮机题库（附答案）一、单选题（共100题，每题1分，共100分）1、锅炉下降管中的水是（）A、饱和汽B、凝结水C、饱和水D、除氧水正确答案：C2、汽轮发电机组负荷不变，循环水入口流量增加，真空（）A、降低B、升高C、可能降低也可能升高D、不变正确答案：B3、有效的总扬程与理论扬程之比称为离心泵的（）。
A、机械效率；B、容积效率；C、总效率。
D、水力效率；正确答案：D4、锅炉燃烧时，产生的火焰（）色为最好A、金黄B、黄C、暗红D、白正确答案：A5、以下几项属于锅炉蒸发设备的有（）A、辅助燃烧器B、烟风管道C、汽包D、炉排正确答案：C6、功频电液调节系统的输入信号是（）。
A、功率和频率；B、功率；C、频率。
D、转速；正确答案：A7、对于凝汽式汽轮机的压力级，下列叙述正确的是（）。
A、流量增加时，中间各压力级的级前压力成正比地增加，但焓降、速比、反动度、效率均近似不变；B、流量增加反动度减小；C、流量增加时焓降减小；D、流量增加反动度增加。
正确答案：A8、热工仪表的质量好坏通常用（）等三项主要指标评定。
A、精确度、稳定性、时滞。
B、准确度、灵敏度、时滞；C、稳定性、准确性、快速性；D、灵敏度、稳定性、时滞；正确答案：B9、轴与轴承配合部分称为（）A、轴颈B、轴尾C、轴肩D、轴头正确答案：A10、主机润滑油低油压保护逻辑采用（）。
A、二取二；B、二取一；C、三取二；D、三取一。
正确答案：C11、锅炉省煤器出口水温达到其出口压力下的饱和温度，并产生（）的饱和蒸汽的省煤器称为沸腾式省煤器。
A、10～15%B、2～5%C、20～25%D、30～35%正确答案：A12、蒸汽与金属间的传热量越大，金属部件内部引起的温差就（）A、不变B、越小C、越大D、稍有变化正确答案：C13、抽气器从工作原理上可分为两大类：（）A、射汽式和射水式B、主抽气器与启动抽气器C、液环泵与射流式D、射流式和容积式真空泵正确答案：D14、现场中的离心泵叶片型式大都采用（）。
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1、利用尾部烟气热量预热给水 2、降低烟气温度 3、减少蒸发受热面（以价格较低的省煤器代替价格较高的 水冷壁）
2020/8/14
后烟道省煤器屏管
2020/8/14
省煤器进口
省煤器进口集箱 （114830mm）
省煤器 进口管道
2020/8/14
省煤器出口
底部疏 水管
省煤器出口集箱 （106380mm）
3、省煤器积灰特性
（1）与烟气流动方向无关; （2）与管子排列方式 顺列积灰严重 错列积灰较轻 （3）飞灰浓度只影响积灰形成的时间; （4）管径减小-背风面涡流区减小-积灰减轻 （5）省煤器飞灰粒度：粗颗粒↑，积灰↓。
2020/8/14
二、磨损
烟气在通过膜片管束的时候，被分成多条绕 流，并且各个流动之间不发生调整和相互窜动， 这样就会发生局部烟速过高或者过低，造成局部 磨损。一定的时间后，管壁被磨损后会变薄，强 度会降低，会发生管子泄露甚至爆管。
2、汽水系统设备组成
下降管 集箱 汽水分离器 水冷壁 过再热器
2020/8/14
下降管
来自省煤器的水通过下降管到锅炉底部， 经过四根水冷壁进口引入管进入水冷壁进 口集箱。
位于炉外，不受热 小直径
2020/8/14
省煤器 下降管
汽水分 离器疏 水箱
2020/8/14
省煤器 进口管
2020/8/14
三、积灰和磨损的影响：
1、传烟能力下降，排烟热损失上升 2、堵塞烟道，阻力上升，风机电耗上升 3、管壁变薄，可能发生管子泄露甚至爆管
四、积灰和磨损的应对措施：
1、足够高的烟速 2、采用小管径和错列布置 3、合理吹灰 4、防止省煤器泄露 5、管束上加装防磨装置 6、减少锅炉漏风
2020/8/14
（优选）泰州二次再热锅炉汽 水系统
一、汽水流程（一次系统）
2020/8/14
二、汽水系统组成
锅炉汽水系统由省煤器系统、水冷壁汽水 系统和过热、一次再热、二次再热蒸汽系 统等组成。是从给水进入省煤器至产生额 定参数过热及再热蒸汽的整个流程。
1、省煤器系统
省煤器受热面位于锅炉上部第一烟道出口处，前烟道和后 烟道各布置一部分，两者并联。水流方向是从上向下流动， 省煤器进口集箱布置在上面，省煤器出口集箱在下面，沿 着炉膛宽度方向从左到右布置有 178 排管屏，每片管屏是 8 根套，其中4 根套在前烟道，4 根套在后烟道
2020/8/14
2、水冷壁中间集箱
螺旋段水冷壁经水冷壁过渡连接管引至水冷 壁中间集箱，经中间集箱混合后再由连接管引出
水冷壁中 间集箱
2020/8/14
螺旋水冷壁与垂直水冷壁过渡示 意图
2020/8/14
Y形三通
下部垂直管圈管径为φ38×8.5 ，材料为 12Cr1MoVG, 节距为 60mm，共有 1432根；其中标 高 72780mm 至 83325mm（侧 墙）/83600mm（前后墙）管 径为φ38×8.5，材料为 SA213T23。上部垂直管圈管径为 φ44.5×9.0，材料为 12Cr1MoVG, 节距为120mm， 共有 716 根。上部和下部垂直 管圈的分界面标高为 94350mm （侧墙）/95650mm（前后墙 ）。上部和下部垂直管圈的连 接直接由 Y 型三通过渡连接， 二合一形式，上部和下部垂直 管圈的根数刚好相差一倍。
2020/8/14
省煤器常见存在的问题
一、积灰 1、积灰
在锅炉运行中，当含灰烟气在流经受热面时部分灰粒 沉积在受热面上的现象称为积灰。
2、省煤器积灰成因
(1)分子间的吸引力 (2)重力沉降 (3)机械网罗的作用-管壁粗糙度 (4)热泳力作用烟温高-壁温低 (5)静电吸引力作用灰粒带电
2020/8/14
主要缺点：1、水冷壁阻力大，给水泵功率与垂直屏水冷 壁相比增加2%--3%。2、螺旋水冷壁比垂直水冷壁更容易 挂焦。
2020/8/14
水冷壁螺旋管
2020/8/14
螺旋管圈水冷壁悬吊结构
螺旋管圈的四周管屏 的受力由从上到下的 吊带承担，每面墙有 7 条吊带，每条分成 2 块连接板，通过中间 过渡段连接水冷壁吊 带，将螺旋管圈水冷 壁重量传递到水冷壁 垂直管圈之上。如所 示。
2020/8/14
垂直管圈水冷壁悬吊结构
水冷壁垂直管圈上部通过 三通盲管将载荷传递到无 任何工作介质的管子膜式 壁，这些管子的两端都是 封闭的，不流通的。如图 所示。有工作介质的一端 流向水冷壁出口集箱，通 过连接管道送到汽水分离
器。
2020/8/14
炉外悬吊管
水冷壁中间集箱上分出 了 16 根前后墙的炉外悬 吊管，引到了四根水冷 壁出口汇合集箱上，这 些悬吊管作为锅炉炉前 集箱和炉后集箱的支吊 梁的支座。省煤器、过 热器、再热器等集箱布 置在锅炉上部前后墙， 其支架一端在前后墙水 冷壁，另一端在炉前、 后悬吊管上，这些悬吊 管与水冷壁温度相近， 可以随水冷壁一起膨胀
2020/8/14
2020/8/14
1、螺旋管圈水冷壁
螺旋管圈的管子根数为 716 根，倾斜角度是 26.2103°， 在标高 70480mm 处，螺旋管圈通过炉外中间过渡集箱转 换成垂直管圈，从冷灰斗拐点算至螺旋管圈出口，螺旋管 圈共绕了约 1.2 圈。
主要优点：螺旋水冷壁间的吸热偏差小，由于同一根管以 相同的方式从下绕过炉膛的角隅部分和中间部分，吸热均 匀，管间热偏差小，因此对燃烧偏斜或局部结焦而造成的 热负荷不均匀，有很强的抗衡能力。
2020/8/14
汽水分离器
（前墙左右各 3个）
集箱
将工质汇集/将工质重新分配到其他管道 不受热 圆形
2020/8/14
水冷壁
水冷壁系统水冷系统采用下部螺旋管圈和 上部垂直管圈的型式，螺旋管圈分为灰斗 部分和螺旋管上部，垂直管圈分为垂直管 下部和垂直管上部。
2020/8/14
水冷壁的结构示意图
炉外悬吊管
2020/8/14
3、水冷壁出口
水冷壁垂直管圈上部通过 三通盲管将载荷传递到无 任何工作介质的管子膜式 壁，这些管子的两端都是 封闭的，不流通的。如图 所示。有工作介质的一端 流向水冷壁出口集箱，通 过连接管道送到汽水分离 器。
20208/14