直流锅炉的结构特点及其工作原理

1、精选文档1直流锅炉的结构特点及其工作原理1.0 引言随着电力行业的进展,大机组、大容量、大电网的电力系统已经渐渐取戴了过去的小机组、小电网的电力生产朝流，而直流锅炉作为现代电力生产的主力设备，承载着为社会节省资源、为电力充分发挥作用的重大责任。因此我们作为一名电厂热工人员就应当全面的去了解直流锅炉的结构特点及其工作原理，为今后的工作打下基础。1.1 直流锅炉的结构特点直流锅炉一般是按通常称为蒸发受热面的水冷壁的结构和布置方式的不同来分类的，目前国内外直流锅炉主要分为三个类型，如图11所示。1) 水平围绕管图型(拉姆辛型)上海锅炉厂生产的220t/h高压直流锅炉和400吨时超高压直流锅炉都属于水

2、平围绕管圈型直流锅炉。它的水冷壁是内很多根平行并联的管子组成的管圈自下往上盘绕而成，为了稳定流淌特性和削减各管的热偏差，在全部管子的入口处装有节流孔板。 水平围绕管圈型直流锅炉的水冷壁无下降管及小间联箱，金属消耗量少，疏水排气便利。同时，因管圈四壁围绕，且宽度较狭，能使受热不均匀性削减。只有在锅炉容量增加较大而管圈变宽时才会造成沿高度方向较大的热偏差。 这种形式的直流锅炉，由于各排管子结构不同，难以将水冷壁预先组合。同时，水冷壁管多方向膨胀，因而不能应用简便的敷管式炉墙接受框架炉墙则金属消耗量增加。此外，为防止水平管子发生汽水分别，接受了较高的重量流速，加上管子又长，因此整体如阻力较大。2)

3、垂直多次上升管屏型(本生型) 这种直流锅炉的水冷壁由很多垂直管屏组成，每一管屏都有进出口联箱，各屏间用不受热的下降管联结。 垂直多次上升管屏型直流锅炉，管系简洁，管屏能以组件出厂。水冷壁接受膜式结构，可应用敷管炉墙。水冷壁垂直向下膨胀，能接受悬吊结构。出于有较多的小间联箱，能起平衡各管因吸热不均而造成的热偏差和平衡产生管间脉动时压力峰的作用，因此这种型式的直流锅炉的水动力特性较其它型式稳定，但可能发生类似自然循环锅炉的停滞利例流现象应引起足够的留意。 这种型式的直流锅炉需炉外下降管，联箱数量也多，所以金届消耗最大。由于各管屏在炉内所处的位置不同，辐射传热的差界引起热偏差较大。此外联箱小双相流体

4、的均匀安排问题也较为重要。3) 多弯道垂直升降型或多弯道水平弯曲管带型(苏尔寿型)这种直流锅炉的水冷壁是有很多根平行并列的管子组成管带围绕炉膛连续而成，一般在单相工质区是水平管带，在双相工质区为交直管带。这种型式的直流锅炉不用中间混合联箱和炉外下降管，金属消耗量较少。其缺点处：因无小间联箱，使最终出口热偏差较大。 上升下降管带，流水排气不便利，特殊是间于它的交叉管子在低负荷时因流速低，可能造成蒸汽停滞现象，使管子过热烧坏。此外，管子的受热膨胀也较简单。目前这种型式的直流锅炉的应用并不广泛。4) 本生型直流锅炉的进展随着生产实践和科学争辩工作的深化进展，直流锅炉的型式还在不断地增加和变化。目前，

5、国内外除水平围绕管圈型电流锅炉仍在连续制造和接受外，单纯的垂直多次上升管屏型直流锅炉和多弯道垂直升降型或多弯道水平弯曲管带型直流锅炉的生产和使用已经为数不多了。其中后者弯道升降管如N型、U型和型等多种型式代替。前者进展为一次上升或两次上升管屏型式，国外常称的“UF锅炉”即通用压力锅炉，就是指这种一次或二次上升的管屏型直流锅炉。这种锅炉结构上的主要特点是：接受小管径膜式水冷壁垂直管屏，悬吊结构燃烧器布置在炉膛四角或前后墙，接受烟气再循环等。1.2 直流锅炉的工作原理直流锅炉没有汽包,整个锅炉是由很多管子并联,并用联箱连接而成的.在给水泵压头 的作用下,给水挨次一次通过加热、蒸发、过热各个受热面，

6、即工质沿锅炉汽水管道流过，依次完成水加热、汽化和蒸汽过热全过程，最终蒸汽过热到所给定的温度，由于工质的运动是靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉的全部受热面中工质都是强制流淌的。在高压自然循环汽包锅炉的蒸发受热面中，循环一次大约只有10%左右的水被汽化为蒸汽。但在下流锅炉的蒸发受热面中，由于工质仅一次通过，因此水将一次全部（100%）蒸蒸发完毕，成为于包和蒸汽。所以，依据循环倍率的定义，直流锅炉的循环倍率，即在稳定流淌时给水量应等于蒸发量。在低度于临界压力的直流锅炉中，工质的状态和参数变化大致如图12所示。由于流淌阻力，沿受热管子长度工质的焓渐渐降低；由于工质不断吸热，工质的焓渐渐增大、比容

7、在渐渐增大、温度在加热段和过热段也渐渐上升。只有在蒸发段，工质的温度等于该处压力下的饱和温度但由于压力是渐渐降低的，所以和温度在这个区段略有下降。1.3直流锅炉的工作特点在直流锅炉中，由于取消了汽包且工质一次性通过各受热面，因此其工作过程具有如下特点：(1)由于没有汽包，也就是蒸发受热面和过热器之间没有中间分别容器隔断，因此直流锅炉水的加热、蒸发和蒸汽过热的受热面并没有固定的界限。如锅炉吸热和其他条件都不变时，若减小给水量，则只需吸取较少热量就可使水达到沸点，故开头沸腾点前移，即加热水段(省煤器)的长度缩小,蒸发段长度也会缩小.但锅炉受热管的总长度是不变的,所以过热段的长度势必增大时,过热蒸汽

8、温度将下降.(2) 由于没有汽包,直流锅炉的水容量及相应的蓄热力量大为降低,一般约为同参数汽包锅炉的1/21/4.因此,当负荷发生变化时,直流锅炉压力变化速度也比较快,这就要求直流锅炉具有更灵敏的调整把握技术.(3) 由于没有汽包和汽水分别装置,直流锅炉不能连续排污,给水带来入锅炉的盐类除了蒸汽带走一部格外,其余的部分都不能将沉积在锅炉的受热面中.因此,直流锅炉对给水品质的要求很高.1)直流锅炉的蒸发受热面中,工质的流淌有时会消灭一些如流淌不稳定、脉动等问题。这些直流锅炉所特有的流淌现象牙塔直接影响到锅炉的平安运行。2)汽包锅炉中由于循环倍率高，蒸发受热面出口的蒸汽含量是很低度的，蒸发受热面管

9、内的换热大多属于泡状沸腾（或称核态沸腾），消灭膜态沸腾传热恶化的可能性较小，因而受热面的管壁温度只略高于工质温度。在直流锅炉的蒸发受热面中，给水从开头沸腾始终到完全蒸发，在高热负荷、高含汽率条件下，就必定消灭传热恶化而处于膜态沸腾状态，这时受热面的壁温会急剧上升，甚至超温烧坏，工作担忧全。因此，防止传热恶化是直流锅炉设计和运行中必需留意的问题。3)在直流锅炉中，蒸发受热面的进口和出口并不像汽包锅炉中那样是汇合在一个压力下，而是存在着压差，其数值为蒸发受热面中工质的流淌压降，因此直流锅炉要有较高的给水泵压头。在一般电厂汽包锅炉中汽水侧阻力约为12MPa，直流锅炉中则约为35 MPa。4)启动时自

10、然循环锅炉的蒸发受热面是靠锅炉水的自然循环而得到冷却爱护的。在直流锅炉中则应有特地的系统，以便在启动时有足够的水量通过蒸发受热面，爱护受热面管壁不致被烧坏。5)在直流锅炉中蒸发受热面不构成循环，无汽水分别问题。因此，当压力增高，汽水密度差减小，以致于超临界压力时，直流锅炉仍能牢靠地工作。对汽包锅炉来说，自然循环锅炉的压力不宜超过16MPa。即使是把握循环汽包锅炉也不应超过19MPa。1.4 直流锅炉的优点与汽包锅炉相比，直流锅炉具有一系列的优缺点，其主要优点为：(1)适用于任何压力的锅炉直流锅炉原则上适用于任何压力的锅炉，但在超高压以上的锅炉更能显示出其优越性，而且在锅炉压力接近或超过临界压力

11、（22.1MPa）时，由于汽水密度差很小或完全无差别，则不能产生自然循环，只能接受直流锅炉。(2)金属耗量少直流锅炉无沉重的汽包，又不接受或少用下降管，受热面全部由管每根为2550的管子构成，而且也可接受轻型的构架。所以，与汽包锅炉相比，同容量同参数的直流锅炉一般可节省20%25%的钢材。压力愈高，节省的金属愈多。(3)制造、安装及运输便利由于直流锅炉没有汽包，给制造、运输和安装带来了极大的便利。如一台配600MW机组的1815t/h自然循环汽包锅炉的汽包长约40m、直径1.9m 、壁厚115mm ，重约235t 。这样大的汽包不仅制造工艺简单，而且运输和安装都有较困难，汽包分数段出厂，到安装

12、工地后再行焊接。(4)热面可自由布置由于直流锅炉各受热面内工质的流淌全部是强制流淌，因而蒸发受热面可以较自由布置，不必受自然循环所必需的上升管、下降管直立布置的限制，因而简洁满足炉膛结构的要求。(5)启、停速度快由于直流锅炉没有厚壁的汽包，在启动和停炉的过程中，锅炉各部分的加热和冷却都简洁达到均匀，所以启动和停炉快。冷却点火约4045min即可供应额定温度和压力的蒸汽；停炉时间约需25min左右。一般汽包锅炉的启动需要25h；停炉则需1824.1.5直流锅炉也存在下列缺点(1) 对给水品质要求高 直流锅炉无法像汽包锅炉那样进行连续排污，因此给水中的盐分不是沉积在锅炉受热面内就是被蒸汽带入汽轮机中，影响锅炉及汽轮机的经济和平安运行。目前化学除盐水的品质已超过了一般分散水的质量，保证直流锅炉所要求的给水品质已不成问题，但水处理系统的投资和运行费用仍较高。(2) 给水泵功率消耗大 由于直流锅炉内的工质完全是依靠给水泵压头的作用来流经全部受热面的，并且具有较大的质量流速，所以给水泵压头高、消耗功率大。如SG400/14055