锅炉水冷壁喷涂技术

第一篇：锅炉水冷壁喷涂技术

一、超音速电弧喷涂的原理

电弧喷涂原理是利用两根连续送进的金属丝作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以超音速喷向工作件形成一种结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂层的热喷涂方法。其工作原理与普通电弧喷涂（亚音速雾化）一样，超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化－雾化－沉积的过程。

但在雾化方式上，超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂有根本的区别，其优点是： 雾化效果好，雾化后的粒子细小均匀，速度高，有利于获得高质量的涂层。超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，将气流的速度从亚音速提高到超音速，加强了气流对粒子的加速效果，从而提高了粒子速度。粒子速度对涂层的性能有很大的影响。粒子速度高，粒子沉积时对基体的撞击作用就强，粒子变形就充分。有利于粒子与基体、粒子与粒子之间的结合，从而提高涂层的结合强度和内聚强度；粒子速度高，粒子沉积前在空气中的飞行时间短，飞行中产生的氧化物就少，有利于粒子的结合，从而提高涂层的内聚强度，降低涂层的孔隙率。粒子速度越高，越有利于获得高质量的涂层。随着热喷涂设备的更新换代，粒子速度在不断提高，涂层的质量也不断得到改善。超音速雾化减小了粒子的粒度，降低了涂层的粗糙度。

粗糙度是涂层的一项重要性能指标，它取决于雾化后粒子的粒度。超音速雾化加强了气流对丝材端部熔化金属间的作用，雾化的粒子细小均匀，大大降低了涂层的粗糙度。同时，粒子粒度的减小，也降低了粒子扁平化过程中的飞溅，有利于降低涂层的孔隙率。超音速雾化是超音速电弧喷涂的出发点，是其与普通电弧喷涂的根本区别。

超音速电弧喷涂设备包括电源、喷枪、送丝机构及其附件，关键设备是超音速电弧喷枪。我公司采用进口喷嘴，并且喷涂电流稳定，能在保证丝材雾化效果、涂层质量的前提下，一天的喷涂面积达到20m2。电弧喷涂时，弧区的温度高达

5000－6000℃，用气冷的方式对喷嘴进行冷却。

二、超音速电弧喷涂在热电厂中的应用

在我国，“锅炉四管”的磨损腐蚀一直是困扰CFE锅炉电站的瓶颈问题。由此引起的锅炉 爆管、泄漏，腐蚀，停炉检修等造成的经济损失和社会影响是十分巨大的。

锅炉四管因长期处在硫化腐蚀、高温氧化和粒子冲刷的环境中，工作环境十分恶劣。为解决磨损腐蚀失效问题，在国外，采用电弧喷涂技术，例如美国、德国、前苏联、日本等国，在锅炉四管上，喷涂不同的合金材料，对减缓锅炉管子的磨损腐蚀，延长使用周期，是很有效果的。在国内超音速电弧喷涂技术也得到广泛应用，如我公司先后为国内几十家电厂对锅炉四管、外置式换热器、炉膛埋管受热面、冷渣器中的热交换器、水（汽）冷式旋风分离器膜式壁、炉膛水冷壁卫燃带及其炉顶出口四周易磨损部位进行了喷涂，都取得了明显效果。

三、超音速电弧喷涂的技术优点

超音速电弧喷涂与普通火焰喷涂相比，有以下技术优点：

1、热效率高。

火焰喷涂产生的大部分热量散失到大气和冷却系统中了，热能的利用率仅为8－15%。而电弧喷涂是直接用电能转化为热能来熔化丝材，热能利用率高达70－80%。

2、生产效率高。电弧喷涂的生产效率高，表现在单位时间内喷涂的金属丝材多。一般情况 下，其生产效率是火焰喷涂的8倍以上。

3、操作简单，安全可靠。电弧喷涂设备没有复杂的操纵机构，只要把工作电流、电压根据 喷涂材料的不同选在规定范围内，均可保证喷涂质量。现场仅使用电能和压缩空气，不用氧气和乙炔等易燃气体，安全可靠。

4、涂层结合强度高。

电弧喷涂可在不提高工作温度，不使用贵重金属的条件下获得较高的结合强度，一般可达20MPa,是火焰喷涂涂层强度的2.5 倍。而超音速电弧喷涂涂层的结合强度可达60MPa，与等离子的质量接近。

5、涂层孔隙率低。涂层表面的孔隙率普遍低于1%，提高了涂层的耐磨耐蚀性能。由于超音速电弧喷涂具有独特的优点，因此在材料防腐、耐磨，修旧利废以及电力生产领域得到广泛的应用，产生了很大的经济效益和社会效益。

超音速电弧喷涂的研制和应有成功，说明该技术具有高度的先进性和科学性。具体表现如下：

1、应用空气动力学原理和计算机设计以及拉伐尔喷嘴等手段，成功研制出超音速电弧喷枪，大幅度提高粒子速度，测得的粒子速度超过了当前国内外电弧喷涂粒子速度，其中铝离子最大速度为385.7m/s。

2、设计的超音速电弧喷涂电源，起弧可靠，还有拉伐尔喷嘴对气流的加速作用，拉长了电 弧并能保持电弧稳定，有效提高了丝材粒子的雾化效果和涂层的致密度、结合强度。

3、喷枪采用气冷式，解决了金属粒子与喷嘴内壁的粘接难题，提高了气流的质量，致使粒 子的速度和涂层质量都得到提高。

4、该技术具有较高的实用价值和推广价值。超音速电弧喷涂技术在当前电弧喷涂领域处于 国际领先水平。

四、喷涂工艺、涂层材料特性

1、喷涂工艺

喷涂工艺主要包括两部分：表面预处理和喷涂。先采用石英砂进行预处理，以除去管件表面的氧化物，使待喷涂的表面变得光洁，提高涂层的结合强度。涂层厚度厚度一般为 0.6－0.8mm，喷涂距离为150－200mm，喷涂角度90°。

2、涂层材料及其特性 涂层材料种类 a、镍铝合金

规格

Ф3.0mm Ф2.0mm b、镍铬钼锰防磨合金 规格

Ф3.0mm Ф2.0mm c、高铬镍钒锰基防磨合金

规格

Ф3.0mm Ф2.0mm Ф1.6mm 材料特性

▲ 在所有金属喷涂材料中具有最低摩擦系数0.08—0.12 ▲ 涂层具有超级结合强度>50Mpa ▲ 高耐磨性能使用寿命1—3年

▲ 耐高温

在950℃的高温下仍具有高强度的耐磨防腐性 ▲ 高硬度HV∽380（加载100ｋｇ）▲ 热传导性能极佳

▲ 热膨胀系数极小

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交流电话：***施工单位：山东泰安东山能源工程技术有限公司

第二篇：水冷壁喷涂服务报告

关于大修期间锅炉水冷壁喷涂服务的说明

各位领导好：

为使锅炉能够长时间的、持续的运作，为了尽可能的减少锅炉水冷壁因磨损而泄漏。我车间计划在大修期间对水冷壁采用预喷涂措施。在原喷涂的基础以上增加3米，折算面积约75平米。炉膛四角将喷涂至炉顶，折算面积约19平米。单台炉喷涂面积为94平米。两台炉喷涂面积为94×2=188平米。最终核算以实际面积为准。

另外，根据现在锅炉的运行情况及对原喷涂受热面的检查，曾为我公司做过喷涂服务的包头市通钢机械有限公司的喷涂部位磨损很小，售后服务能够做到随叫随到。为了缩短商务时间，以便在大修期间能进行喷涂，建议选用该公司继续为我厂锅炉做喷涂服务。请领导批复为盼，谢谢。

燃料动力车间

2011年9月6日

第三篇：一起锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

一起锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

1、前言

2012年8月24日，达钢SLG-75/9.8-QG燃高炉煤气高温高压过热蒸汽锅炉发生了一根水冷壁爆管事件，公司即派人前往现场处理。该燃煤高温高压过热蒸汽锅炉自安装后已经运行了10个多月，经过停炉检查，发现爆管位置发生在标高6.890高炉煤气燃烧器上方高度1米处，系后墙左边一侧第3根管，在标高8米左右的位置。

2、爆管情况及金相分析 2.1爆管破口及截断管口观察

爆管部位呈窗口形破裂（见图一），水冷壁管在爆裂之前，爆口有微弱鼓包现象；爆口边缘较钝并且减薄较多，爆口周围有与爆口相平行的细小的裂纹，窗口形长边沿水冷壁管轴线方向，爆口向火面表面有热负荷较高产生过热和火焰燎烧痕迹。这种状况属于长期过热造成的破坏，水冷壁管的爆破，正是管径在减薄处超过了极限的结果。

图一

现场割断水冷壁管后，发现发生爆管的管子保留部分管口内侧有氧化皮夹层（见图二），而且特别明显。

图二

该爆管位置处于炉膛热负荷较高区域，爆破管向火侧内壁也有明显的暗红色腐蚀

物（见图三）。

图三

2.2爆破管的管径变化情况

经查看切割下的爆管部位管子，发现向火面管壁减薄较为严重。经过测量，管壁减薄处厚度不到3mm，越接近燃烧器位置管壁厚度也变得越薄，最薄处管壁厚度只有2.8mm。爆管部位切割段上口测量尺寸外径由60mm变为61mm，内径为52.7mm；下口测量尺寸外径由60变为61mm，内径为53.1mm，证明水冷壁管内侧受到腐蚀，造成壁厚减薄。管径肉眼观察无明显胀粗，管段无明显塑性变形，且管子胀粗率为1.7%，低于水冷壁管的允许胀粗率3.5%。

2.3金相试验分析

我们在爆管管子上取了3个样，编号为#

1、#

2、#3，#1样为爆口处有过烧和微裂纹的管子，#2样为爆口附近壁厚明显减薄的管子，#3样为距离爆口150mm以上、背火侧的管子。

2.3.1 #1样情况：

①钢管外壁呈现全脱碳和氧化，组织为铁素体，且铁素体长大。有晶界烧化现象（即过烧），呈现鱼骨纹。有数条裂纹，裂纹源位于钢管外壁，开口宽，裂纹头部钝化，呈倒三角，裂缝中有氧化产物，裂纹附近无原始夹杂物缺陷；

②壁厚中间部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体；

③内壁部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体，无明显脱碳； ④晶粒度7～8级。2.3.2 #2样情况：

①钢管外壁呈现部分脱碳氧化，组织为铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体； ②壁厚中间部位组织为：铁素体+偏聚点状珠光体+球状珠光体；

③内壁部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+片状珠光体，无明显脱碳； ④晶粒度8级。

2.2.3 #3样情况：沿壁厚方向整体组织为：细小铁素体+片状珠光体，内外壁无明显脱碳，晶粒度8.5级。

金相分析：#3样是钢管正常的原始组织，表明钢管原始组织合格；#2样表明在壁厚减薄部位组织发生变化，原始片状珠光体分解、扩散、偏聚，成长为球状，即珠光体球化；#1样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧。

爆管机理：爆破部位经受高温，组织发生变化，珠光体球化、晶粒长大，基体高温性能明显下降，当低于屈服强度时发生变形，向火侧管径胀粗、壁厚减薄，同时向火侧外壁强烈氧化脱碳造成壁厚减薄（氧化作用）、强度降低（脱碳作用），珠光体球化和氧化脱碳进一步作用，使基体到达断裂极限，于是向火侧外壁出现微裂纹，裂纹长大，最后爆破，同时在壁厚减薄过程中造成过烧。

3、爆管主要原因分析

造成水冷壁管腐蚀爆管的原因是多方面的，有蒸汽腐蚀、碱性腐蚀、酸性腐蚀等，从以上情况综合分析: ①破裂的管子位于燃烧器上方1米左右的位置； ②图一中明显有过烧和火焰燎烧的痕迹；

③金相发现#1样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧；

④管子内壁向火侧有氧化物腐蚀，且呈现均匀腐蚀减薄状态。

因此，我们分析认为，这次爆管可能由于燃烧器安装角度不当造成了炉内火焰偏斜或由于燃烧器上方局部烧损漏气，造成该局部水冷壁热负荷的分布不均，局部热负荷变化幅度较大，使炉内某些管排的温度过高，造成金属管壁温度波动，破坏了水冷壁管内表面钝化膜的连续性，而钝化膜遭到破坏的地方，汽水具有很高的腐蚀活性，其反应式为3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2。

正常情况下，当钝化膜未被破坏时，管内铁和炉水产生的氢原子被循环的炉水带走，不会渗入钢中。而当运行的工作条件出现异常时，如热负荷过高，情况就会发生变化，如果产生的氢原子不能很快被炉水带走，就会在较高的温度作用下向向火侧管壁晶间扩散，氢原子通过晶格和晶界向钢内扩散，并与钢中的渗碳体、游离碳发生反应，继而造成氢腐蚀，生成氧化物，同时也会引起碱性腐蚀和氧腐蚀等共同作用，当腐蚀物产生后又会影响管壁传热，加剧管壁温度上升等反复作用，而管子迎火面内侧管壁存在较为均匀的减薄是由于内壁经受汽水腐蚀和热汽水的冲刷，由于氢腐蚀作用

下，靠近边沿的晶粒之间有着比较明显的晶间裂纹，当裂纹达到一定程度后，在高压汽水的冲刷下，晶粒可能脱离基体，长此以往造成管子内壁减薄。炉管在长期热腐蚀减薄和过烧下，导致水冷壁炉管中最脆弱的炉管首先发生爆裂。

4、防范措施

为确保锅炉安全稳定运行，建议采取如下整改防范措施：

4.1检查各燃烧器位置的正确性，特别是后部的燃烧器位置，避免燃烧器位置太靠近水冷壁，火力太大而烧损水冷壁管。

4.2可能的话，采用超声波测厚仪对水冷壁管，特别是对后水冷壁管直段部分进行检查，更换腐蚀严重的管子。施工前，需告知锅监所人员到现场进行监检。4.3加强锅炉给水处理和除氧、除盐及给水含氧量、含铁量等的在线检测手段，及时发现和处理问题，保证给水符合标准要求。

4.4严格执行国家关于锅炉特种设备管理适用的法律、法规及标准规范，强化对锅炉工艺、设备、安全上的管理，定期对锅炉实施检验与检查。

4.5要求业主加强管理和操作。对出现事故状态后，应该立即进行检查分析；对出现以上事故现象后，应立即进行停炉降温操作，而不是为了完成生产目标而继续维持生产导致事故恶化。

第四篇：水冷技术

水冷发展历史

说到CPU水冷那还要追溯到上个世纪，早在1998、1999年左右台湾就开始流行CPU水冷散热了，DIY利用自己的条件制作出各式各样的水冷系

统，但大多以开放式结构为主，在DIY看来，当时的CPU就已经是“发热量巨大”的怪物了。大陆水冷制作相对要晚些，也大多集中在个人的制作水平上，曾经出现像杭州中裕的CoolMax等数款个人制作并销售的水冷产品，其中CoolMax水冷已经具备像样的包装和配套件，在宣传上也曾经有过动作，但由于市场响应有限，这些产品犹如过眼云烟，没有多长时间就从市场上彻底消失了。

到2003年，水冷又开始在大陆市场上活跃起来，其中以正规厂家中的澳柯玛和个人制作中的水冷王为主流，从市场推广和论坛宣传两个方面展开了水冷制作的新篇章。

新一代水冷与旧水冷相比原理并没有变化，但制作工艺却大幅度提升，大多注重全密闭式的设计，而且内地与港台个人DIY作品间的差别也越来越少，这与互联网的推广不无关系，上个世纪的水冷主要集中在少数能上网的发烧友中，随着网络的普及，越来越多的能人异士纷纷出现，行业范围远远跨越了电脑及其相关行业，精通于金属加工的朋友不胜枚举，制作这种水冷散热器更加方便，而且更加美观、实用、可靠，此外，越来越多的喜欢水冷的朋友可以在各个论坛中各抒己见，这样也推动了水冷工艺的进步，显然是互联网促进了水冷产品的进步，同时也为产品的推广奠定了基础。

随着显卡技术的快速发展，显卡上的GPU已经能够发出与CPU相当的热量，因此水冷已经不再局限在CPU了，显卡、北桥、硬盘的水冷也不断涌出，彻底让大家进入水冷的新世界。

Lumia950/Lumia950 XL全球首创的“水冷散热”模式 三星S7采用“水冷散热”

IBM水冷技术历史回顾

如今数据中心越来越追求高能效，降低运维成本和TCO，但是空调制冷成本却依旧高居不下，据统计，数据中心大约25%的能耗和碳排放量都是由制冷系统产生，如果能够降低空调制冷成本，数据中心运维成本将得以整体下降。水冷是数据中心散热的一个好办法，在水冷上，IBM进行了多年研究，其最早的水冷技术可以追溯到1966年，如今，IBM的背板换热器技术为Power System和System x用户带来了巨大的好处，能够为数据中心降低超过50%的空调需求。本文将带您回顾过去几十年中IBM的水冷技术。

1996：IBM开启水冷之旅

IBM首次在计算机上应用水冷要追溯到1966年，当时IBM推出了System/360 Model 91计算机，是当时速度最快、最强大的计算机。它主要为处理科学应用中的高速数据处理而设计，比如太空探索、理论天文学、亚原子物理学和全球气象预报。为了避免计算机过热，IBM设计了一个专门的水冷系统。

1980：芯片散热

IBM在1980年11月12日发布了IBM Model 3081 Processor Complex主机系统，它包含了两项提高效能的特性，将能耗从68千瓦降低到23千瓦，并且内置了水冷技术，直接对芯片散热，效果大大超越了传统的空气散热。

1990:8款水冷主机

1990年，IBM推出了ES/9000家族主机系统，包含8个型号，330、340、500、580、620、720、820和900，全部采用水冷技术。

2006：全新水冷方法

在2006年伦敦召开的电源及冷却高峰论坛(Power and Cooling Summit)上，IBM研究人员展示了用于提高计算机芯片冷却能力的最新结果，这是一种被称作“直接射流冲击”的全新水冷方法，在一个完全封闭的系统中将水直接喷射到芯片背部，再将水吸出。这是一套复杂的架构，采用了多组高达5万个细小喷嘴和树枝状返回结构。

2008：零排放数据中心

在2008年的CeBIT展会上，IBM展示了零排放数据中心，并公布正在开发智能的芯片水冷回路。相比传统的空气制冷数据中心，只能水冷回路不仅能降低40%的能耗，同时也能将余热再利用，比如用于家庭取暖。据报告，IBM首个原型系统已经能够将数据中心运营的四分之三能耗再利用。

2008：IBM首个水冷Unix服务器，Power 57

5在2008年4月，IBM发布了Power 575服务器，包含14个服务器节点，水管穿过机架直接进入服务器，处理器散热器上包含了水冷铜座。

2009：水冷QPACE超级计算机Green500夺冠

2009年11月的Green500榜单上，由IBM为于利希研究中心、雷根斯堡大学和乌珀塔尔大学建造的三台同样的水冷QPACE超级计算机夺冠，成为世界上最具能效的超级计算机。

2010：IBM热水冷却超级计算机Aquasar

2010年7月，IBM为瑞士联邦理工学院建设了同类别首个热水冷却超级计算机Aquasar，标志着一个新的“能源感知”计算时代的到来。这套被称作Aquasar的系统相比同等的空气冷却系统能够节省40%能耗，碳排放量降低了85%。

2012：第一台商业热水冷却计算机SuperMUC

2012年6月，IBM表示为德国巴伐利亚科学院的莱布尼茨超级计算中心(LRZ)建设的SuperMUC超级计算机将采用革命性的温水冷却方式。系统的活动组件，如CPU和内存，可以直接用最高45摄氏度的温水进行散热，以削减系统的能耗。2012年及以后：打开自来水

在温水和热水散热技术之后，IBM水冷技术还在继续创新。IBM在纽约波基普西实验室的研究人员开发出了一项新的技术，可以用自来水为计算机来散热，这样，数据中心不必再冷却水，直接采用自来水能够节省更多的能源和成本。

谷歌数据中心采用水冷技术

采用水冷服务器的主要好处是就近带走热量，可以有很高的节能效果，同时大大提高功率密度来缩小服务器的尺寸，减少风扇噪音，以及容易实现热能回收等等好处。基于这些好处，谷歌早在2006年之前就开始研究此技术，并于2009年得到其水冷服务器的专利。谷歌水冷服务器专利的主要技术特点是服务器主板两两成对安装在散热片的两个外侧，由散热片内流过温度较低的冷冻水来带走热量。其中高发热的元件，比如CPU和南北桥芯片组等靠近散热片内的冷冻水来安装，从而发出的热量被散热片内的冷冻水就近带走；而一些发热量不高的器件，比如内存和硬盘等则直接安装在稍远离三明治散热片中心的位置，部分案例中还有服务器风扇或电源风扇安装在某侧的服务器主板上，用于将内存和硬盘等的热量带走。

俄勒冈州达拉斯，进出谷歌数据中心的水管。蓝色管道供应冷水，红色管道送回

温水，以进行冷却。

图2 谷歌水冷服务器侧视图

如图2是谷歌水冷服务器的侧视图，其中中间的三明治结构部分为水冷散热片114，散热片的上下表面分别安装了两个服务器主板112a和112b以及CPU、内存等发热元件。由铝锭加工压叠压而成的散热片114的内部有多个如122这样的冷冻水通孔，用于带走散热片吸收的服务器热量。散热片114的表面则根据服务器器件的发热程度还专门刻蚀出不同深浅的平台，用于安装发热量不同的器件，比如标识为116的CPU和标识为118的芯片组等高发热量器件，置于靠近冷冻水供水通道的平台，而标识为120的内存、标识为124网络和标识为130的低发热量器件则可置于稍远离冷冻水通道的平台，部分设计中标识为126的服务器风扇等还仍然会用于给服务器表面的器件散热，下面会更为详细介绍。

采用水冷服务器来散热有很多好处，比如发热量大的器件可以高效就近在本地很快被散热片冷却，而不像传统服务器发出的热量散发到机房级，需要通过机房级大风扇、冷水机组、大功率水泵等较高能耗的传统制冷方式来实现，还不用额外冷却机房级大空间环境内的空气等。由于采用了就近散热方式，冷冻水就可以不再采用传统的7/12度供水，而供水温度可以提升到21摄氏度以上，基本就不再需要冷水机组了，大大节能还可节省设备投资。同样服务器释放出来的发热量大大减少，气流循环的风扇126也仅仅可以以较低的速度运转，大大节省服务器风扇的能耗。

图3是谷歌水冷服务器的俯视图，主板201上有6个标识为202的CPU及标识为206的芯片组，中间横向虚线部分为多根内存阵列，以及冷通道侧的网络控制器208和网络RJ45接口214等。服务器的进风从右侧进入，流经内存及周边器件，然后被标识为204的服务器电源吸入，服务器电源的风扇203既作了电源的散热风扇，同时还兼做了服务器的气流循环风扇，进入服务器的风还可以被导风板205导入到风扇内，防止冷气流短路直通。

图3 谷歌水冷服务器的俯视图

图4（a）是服务器散热片114的内部结构图，包括302和304这样的冷冻水通孔，内部流经的冷媒除了普通冷冻水外，还可以是氟化剂、食用油、乙二醇、液氮等等非导电物质。冷冻水从靠近大发热量CPU侧的306口进入，带走大部分热量后，再从小发热量的内存等附近308口流出。实际应用中，服务器机架内的水泵及阀门等提供冷冻水给到每套服务器，比如机柜内的冷冻水配水竖管（类似供电的配电PDU），通过快速连接软管（类似于供电的电源线）以及每个服务器接入水阀门（类似于供电的空开）接到每套服务器的散热片内。冷冻水竖管上级还有配水单元及供水阀门（类似于供电的配电柜及上级空开）。图4（b）是散热片的更详细侧视图，可以看到散热片400表面上有三个不同的散热平台层，用于不同发热量的器件。散热片400实际由三层铝锭402、404和406压叠而成，其中中间层的404可以为导热好的金属材料，也可以采用导热不好的塑料材料等，甚至可以不用404层，直接由导热性好的402和406压叠而成。此外412作为冷冻水输入口，而414作为冷冻水流出孔。

图4散热片俯视图

图5是两个服务器机柜502a和502b的简化图，两层导轨的两套服务器之间的部分存在一定空隙，用于机柜级气流流通，这个气流循环由每套服务器上安装的风扇来带走。由于服务器上的大部分热量都被散热片内的冷冻水带走，风扇只用于循环内存和硬盘等低发热器件的部分散热气流，因此风扇运行转速很低功耗也很少。每个散热器表面的两个服务器上器件经过精心设计，以至于服务器密集堆叠部署时，相邻两套服务器上的器件也不会互相干涉。比如上一套服务器的底部主板上的器件不会和下一套服务器的顶部主板上的器件发生干涉。同时每套服务器顶部主板上的风扇可以巧妙地同时用于本服务器顶部主板以及上面一套服务器的底部主板上的器件散热，即一套服务器的风扇可以同时用于上下两个服务器主板的散热。此外，如前面所述，这里的服务器风扇可能会单独安装较大的散热风扇，但在谷歌的水冷服务器应用中，因为内存和硬盘等需要的散热功率不大，这些风扇很可能只是服务器电源内的散热风扇。通过这些电源风扇的运转以及导风板设计，将内存、硬盘等器件的热量带走，同时兼做服务器电源的散热，最后再送到热通道内降温。由于采用了双U高的大电源风扇，可以得到更大的风量，在降低了风扇转速和风扇能耗的同时，还可以大大降低机房的噪音，提供更好的现场人员工作环境，谷歌的机房也因为冷通道维护环境舒适和机房低噪声大空间等考虑和设计，也于前几年通过了OHS职业健康安全管理体系认证。

图5 谷歌水冷服务器机柜

如前面所述，除了被冷冻水带走的热量外，主板上内存硬盘等由电源风扇循环的热量，在热通道内被热通道顶部的制冷盘管重新制冷后，再被机房级的大风扇引导重新循环回服务器的冷通道侧以及现场人员操作通道内，最后被服务器吸入重新开始新一轮循环。通过适当控制机房级热通道内的服务器出风温度以及冷冻水供水温度，或者控制IT设备级的水冷服务器进水流量，以及服务器上气流循环的风扇转速，使得整个系统高效运转在最佳节能状态。

比如控制服务器的出风温度，将散发出来的热量有效控制在较小的热通道内，得到较高的置顶空调盘管的delta T温差，温差越大盘管热交换效率就更高。且热气流不会和冷气流混合，就近被冷却盘管散热，风扇的功耗也更低。同时通过盘管顶部的机房级循环大风扇将冷却后的空气重新循环回机房的冷通道内，整个机房环境作为大的冷通道，不仅提供一个凉爽的现场运维人员工作环境，同时还兼作为整个大冷池，用于众多服务器的风扇故障备份。

图6是机房某个剖面示意图，如前面介绍，整个机房环境是个大的冷通道，用于如下图515的工作人员操作空间，兼做服务器的进风侧，实际图6右侧机柜的右边也是有类似冷通道用于服务器的进风，这里没画出来。两排机柜间的通道516作为热通道，用于汇集两侧所有服务器发出的热量（当然主要发热部分由服务器内部散热片内的冷冻水带走），热通道顶部安装着标识为514的置顶盘管，由风扇512和盘管514将热通道516内的热量制冷后再释放到整个机房大环境冷通道内。虽然下图的512风扇没有和514盘管放在一起，专门做了个热吊顶510，实际在谷歌的很多案例中512风扇会直接安装在514盘管顶部，不再建设吊顶层来减少工程的复杂度。当然盘管514也可以不用直接安装在热通道的顶部，比如安装在机柜底部等，减少盘管漏水或者冷凝水等对服务器的运行风险，总之，可以灵活安装盘管和风扇的位置，满足不同的应用和风险需求。

图6 水冷服务器机房截面图

和谷歌的微模块技术一样，谷歌的水冷服务器机房沿用了地板下供水的方案，由于需要保持水冷服务器的水质，因此主要通过板式换热器528来隔离冷冻水内循环和冷却水外循环。513a和513b是机房级主供回水管路（类似于供电主母排），而515a和515b为机柜级配水供回水管路（类似于机柜供电PDU），524a和524b为到每个服务器的供回水支管（类似于电源线），非常类似供电系统的供电路径设计。其中524a和524b为快接软管，考虑服务器故障检修和搬迁等经常性维护操作，用于和服务器散热片的快速插接。整个管路上还有很多的阀门用于防止漏水，比如竖管上的球阀527和支管自动截至阀等。而流到每个服务器的冷冻水流量则由流量计525a和温度传感器525b来控制，比如当监测到服务器温度偏高的时候，可以加大水流量或者调低冷冻水供水温度等。

优势

因为减少了风扇的数量，所以也减少了风扇所产生的振动及噪音。散热效果比风冷系统高出许多。

劣势

水冷散热器所需的用具非常庞大，占用了一定的空间。价钱比风冷系统较高。

因为结构比风冷系统复杂，还多加了一级的工质，所以可靠性也较差。

第五篇：2号锅炉燃烧器喷口两侧水冷壁整改措施

2号炉燃烧器喷口两侧水冷壁易磨损爆管整改措施

我厂1、2号炉燃烧器喷口两侧水冷壁管由于运行中一方面煤粉气流冲刷较严重，另一方面所加装的防磨护瓦在使用一段时间后烧损变形脱落起不到防护作用，2013年两台炉子该区域都发生过泄漏，针对这个问题，在2014年1月3日召开的2013年锅炉四管防磨防爆管理总结会上，与会人员做了充分讨论，决定采取以下措施来整改：

1、在锅炉检修结束后，通过做炉膛冷态空气动力场试验，对燃烧器喷口进行校正，可以采取在喷口加装挡板来有效防止煤粉气流冲刷侧墙水冷壁管，从根源上解决燃烧器喷口两侧水冷壁管受煤粉气流冲刷磨损变薄泄漏的难题。

2、针对目前所加装的防磨护瓦长时间使用后烧损变形脱落的问题，由设备部锅炉专业负责拿出方案并在2014年锅炉检修过程中实行。目前大致有两种方案：

方案

一、采用浇筑法来解决，此方案在连城电厂老机组有过成功先例，具体工艺为:

(1)将喷口两侧水冷壁管清理干净，原防磨护板割除，磨损管子测厚鉴定(补焊的管子及减薄的管子更换)。管壁除锈清焦。

(2)在该区域管子上焊接鳍片，在鳍片上根据设计钢板尺寸及开孔尺寸焊耐热圆钢抓钉∮6-8mm，水平方向可80mm 焊一个(实际作业时必须与水冷壁管子之间中心距相等)，抓钉长度50 毫米。抓钉头部磨尖，以利后面钢板穿孔方便。

(3)涂沥青于抓钉上。(4)铺设一层耐热钢丝网，网格∮2.5-3mm，网格间距15-40mm，高度方向500mm 长断开，钢丝网与抓钉用铁丝扎好，涂沥青。浇灌20-25 毫米厚的耐火混凝土。

(5)按照比例配置耐火混凝土用钢玉砼，原则是既坚固又耐磨。浇灌20-25 毫米厚的耐火混凝土。

(6)耐火混凝土高度方向每 500mm 留一膨胀缝，(嵌一条σ=10mm 硅酸铝板或 2 层σ=3mm 石棉纸柏条)。

(7)3 毫米厚的不锈钢板切成 250mm 宽一块，长度根据水冷壁压火管与喷口的尺寸现场决定后下料。

(8)不锈钢板打孔∮10 毫米。

(9)因考虑上下不锈钢板的膨胀问题，钢板不能紧靠着安装，须留有膨胀缝。故在耐火混凝土未彻底凝固之前取掉模板，在上下不锈钢板之间连接的耐火混凝土中压入 3 毫米厚、20 毫米宽的不锈钢板。灌好耐火混凝土后，待基本凝固后，可适当从上往下钻一些∮5-6mm 小孔，以利水蒸气逸出。

(10)安装不锈钢板，每块不锈钢板之间留3-5mm 膨胀间隙。(11)将不锈钢板与混凝土贴紧，抓钉与钢板焊接。长出部分抓钉割去。

方案二：对该区域的水冷壁管采用超音速电弧热喷涂技术来局部喷涂，相关于给水冷壁管加装了防磨层，据初步了解该技术成熟、可靠、耐磨性能好，目前正在咨询其他已经实施过改造的兄弟单位。