强制流动锅炉11章

锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers第一章绪论

第二章燃料及燃料燃烧计算第三章锅炉机组热平衡

第四章煤粉制备系统及设备第五章燃烧原理及燃烧设备第六章蒸发设备第七章过热器和再热器第八章省煤器和空气预热器第九章自然循环原理及计算第十章蒸汽净化第十一章强制流动锅炉锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.1控制循环锅炉§11.2直流锅炉§11.3复合循环锅炉锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.1控制循环锅炉自然循环锅炉锅炉；

控制循环锅炉

11.1

强制循环锅炉直流型

11.2

复合循环

11.3一、控制循环汽包锅炉（一）工作原理

在自然循环锅炉中，靠密度差进行流动，它的工作特点是：在上升管组中，受热强的管子产汽多，密度下降，密度差升高，运动压头升高，因此，流过该管的循环水量多，可以保证受热管的足够冷却。随P↑，密度差↓，当P=19Mpa以上时，水的自然循环就不够可靠；随p↑，D↑，希望d↓，以提高质量流速，加强换热，但d↓，压损增加，所以，自然循环安全性就将进一步下降。为解决这一矛盾，在循环回路的下降管上装置循环泵，以增加循环推动，并可人为的控制锅炉中工质的流动——称为控制循环锅炉，分为控制循环汽包炉和低倍率循环锅炉。锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.1控制循环锅炉控制循环汽包锅炉水循环回路的运动压头由自然循环运动压头和循环泵提升压头两部分组成

=+pa=pa=0.05~0.1Mpa，=0.25~0.5Mpa，因此可见，控制循环汽包锅炉的运动压头比自然循环锅炉大5倍左右，因而控制循环锅炉能克服较大的流动阻力。

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boilers（二）控制循环汽包锅炉的特点控制循环汽包锅炉的主要技术是低压头循环泵+内螺纹管水冷壁→预防发生膜态沸腾。结构特点（1）水冷壁方面的特点：①d较细Φ42—51mm，布置自由，有的可把部分蒸发受热面布置在烟道中，与水冷壁并联。②σ薄，金属耗量下降。③水冷壁管进口装置节流孔板以分配各并联管工质流量，改善热偏差。（2）汽包方面的特点：①汽包分离器等汽包内部装置允许有较大的流动阻力，再由于K低，循环水量少，故汽包d，汽水分离器等尺寸应适当缩小。②汽包内装有弧形衬板，与汽包内壁间形成一个环形通道，汽水从上引入，自上而下流动，经旋风→波形板→顶部引出。§11.1控制循环锅炉锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.1控制循环锅炉二．低循环倍率锅炉（一）低循环倍率锅炉的工作原理（图11-5）定义：循环倍率K=1.5左右的控制循环锅炉称为低循环倍率锅炉。低循环倍率锅炉与控制循环汽包锅炉相比，工作原理基本相似，在结构上没有大直径的汽包，只有置于炉外的汽水分离器，且K低。（二）低循环倍率锅炉的特点（1）当锅炉负荷变化时，由于循环泵的特性，水冷壁管中工质流量变化不大，ρω变化也小。（2）蒸发受热面可以采用一次上升膜式水冷壁，而且不需要小d来保证ρω。（3）由于循环流量随锅炉负荷变化不大，因此在锅炉负荷下降时K上升，流动较稳定，管壁冷却较好。（4）水冷壁布置比较自由。锅炉原理。Ppt2009.3

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boilers§11.1控制循环锅炉（5）汽水分离器的直径小，所以压头高，K低，循环水量少。（6）循环水量少，D0对水位波动小，取消汽包成为可能，节省钢材和减轻了汽包制造，运输上的困难。（7）K>1与直径相比，膜态沸腾传热恶化的影响程度可大为减少。（8）不必在每根水冷壁中加装节流圈，只需按管屏装节流圈即可。锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.2直流锅炉一．直流锅炉工作原理直流锅炉没有汽包，整个锅炉是由许多管子并联，并用联箱连接而成。在给水泵压头的作用下，给水顺序一次通过加热、蒸发、过热各个受热面，即工质沿B汽水管道流过，依次完成水加热，汽化和蒸汽过热过程，最后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，所以在直流锅炉的所有受热面中工质都是强制流动的。自然B一次10%水被汽化，直流B中，工质仅一次通过蒸发受热面。所以水将全部蒸发完毕，成为干饱和蒸汽。K=1，即稳定流动时Dfw=Db二．直流锅炉的工作特点（1）由于没有汽包，也就是蒸发受热面和过热受热面之间没有中间分离器隔断，因此直流锅炉的加热，蒸发，和蒸汽过热的受热面并没有固定的界限eg：Dfw下降，加热的长度和蒸发的长度缩小，过热的长度增加，过热蒸汽温度上升。锅炉原理。Ppt2009.3

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boilers§11.2直流锅炉（2）由于没有汽包，直流锅炉的水容量及相应的蓄热能力大为降低（一般为同参数汽包锅炉的1/2~1/4）。因此，当Db变化时，P变化速度快（当D0门开大，P下降）。这就要求直流锅炉具有更灵敏的调节控制技术。（3）由于没有汽包和汽水分离器装置，不能排污，给水带盐一部分被汽带走，其余部分沉积在B的受热面中，所以对水质要求高。（4）在直流锅炉的蒸发受热面中，工质的流动有时会出现不稳定，脉动等问题。（5）汽包B由于循环倍率高，蒸发受热面出口的蒸汽含量是很低的，蒸发受热面管内的换热大多属于泡状沸腾，出现膜态沸腾传热恶化的可能性小，所以tb>t工质。在直B中，给水从开始沸腾到完全蒸发，在高热负荷，高含气率条件下，很容易出现传热恶化而处于膜态沸腾状态，这时受热面壁温会急剧升高，甚至超温烧坏，工作不安全说以防止恶化是直流B设计因注意的问题。锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.2直流锅炉（6）再直流B中蒸发受热面的进口和出口并不像汽包B那样是汇和在一个压力下，而是存在这压差，数值为工质的流动压降，因此直B需较高的给水泵汽ΔP=1~2Mpa，直3~5Mpa。（7）启动时自然B的蒸发受热面是靠锅炉给水的自然循环而得到冷却保护的，直B应有专门的系统，以便在启动时有足够的水量通过蒸发受热面，保护受热面改管壁不被烧坏。（8）直流B中不够成循环，因此无汽水分离网通，因此P增高，汽水密度差减小，直B仍能可靠工作。锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.3复合循环锅炉一．复合循环锅炉的工作特点复合循环锅炉是随着超临界压力的应用及炉膛热负荷的提高，由直流锅炉和控制循环锅炉联合发展起来的一种新型锅炉。直流锅炉在稳定工况下，水冷壁内的工质流量等于Db①随着锅炉热负荷的降低，水冷壁内的工质按比例减少，而炉膛热负荷下降缓慢。为保证水冷壁得到足够的冷却直流锅炉的最低负荷因此受到限制最低负荷一般为额定负荷的25-30%②如果要保证低负荷时水冷壁管内的质量流速和管壁的安全，则在额定负荷的水冷壁管内工质的质量流速必然很高，因此管内工质的质量流速与锅炉负荷成正比。这样汽水系统阻力大，给水泵消耗能量大，垂直一次上升管屏必将采用小直径管子，这都是我们不希望的。③另外，在锅炉启动时，为保护水冷壁，管内工质流量也要维持在额定负荷的25-35%，从而使得启动系统的管道和设备庞大复杂，工质热量损失也很大。锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.3复合循环锅炉为了克服纯直流锅炉以上不足及适应超临界压力的需要，上世60年代产生了复合循环锅炉。在省煤器和水冷壁之间串联了混合器，循环泵，逆止阀，分配器和在循环管。特点是在低负荷时进行在循环，在高负荷是转入直流运行。这种循环泵接在混合器后与省煤器前的给水泵形成串联的在循环系统称为串联复合循环，这也是超临界压力复合循环锅炉常采用的在循环方式。而将循环泵接在水冷壁出口，混合器之间的在循环管上与给水泵形成并联的系统叫并联式复合循环，较少采用。与纯直B相比，复合循环锅炉具有一下特点：1. 由于水冷壁温度工况由在循环得到可靠保证，可选有大D和采用垂直一次上升管屏而不必装中间混合联箱，也不需要在局部热负荷高的区域采用加工困难和Δp大的内螺纹管。2. 在循环使G水上升，因此额定负荷时的ρω可低些，以减少Δp和水泵能耗。锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.3复合循环锅炉3. B的最低负荷可降到5%额定，启动旁路系统可按5~10%额定设计，既减小投资有减少热损失。4. 再循环工质使水冷壁进口工质的h提高，工质在蒸发管内的焓增减少，有利于管内工质的流动稳定和减少热偏差。5. 循环泵长期在高温高压下工作，制造工艺复杂且技术性能要求高，消耗一定的电能，运行费用提高6. 由于启动负荷低，再热器前烟温便于控制，为简化保护再热器的旁路管道创造了条件。7. B在低负荷范围内运行时G工质变化小，T变化幅度小，热应力下降8. 由于负荷循环B能降低在额定负荷下工质的ρω，所以Δp下降，不仅用于超临界，也用于亚临界B锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.3复合循环锅炉二．复合循环锅炉的工作原理1.串联式复合循环锅炉的工作原理混合器A点出的压力PA=PC+(PA-PB)+(PB-PC)循环泵的提升压头ΔpBA=PB-PA水冷壁的流动阻力ΔpBC=PB-PCPA=PC-ΔpBA+ΔpBC由上式可知：1， 若ΔpBA>ΔpBC则PC-PA>0PC>PA。这时在循环管路中就会有在循环流量D2，通过水冷壁的工质流量D1.2等于给水量D1与在循环流量D2之和，即D1.2=D1+D22， 当循环泵的工作压头ΔpBA=ΔpBCPC=PA则无流量再循环管中无流量通过。D1.2=D1锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.3复合循环锅炉锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§11.3复合循环锅炉3， ΔpBA<ΔpBC

则PC<PA这时由于在循环管路上装有逆止阀，在逆