华科大电站锅炉原理课件10自然循环

第一节自然循环原理与第一节自然循环原理与基本概念工质依靠上升管受热所产生的密度差形成闭合的路线运动。需要指出的是蒸汽走的路线不是闭和路线，在回路里，只有水在循环流动，所以又称水循环。表达式为:2—→ρhgh>ρ′gh粘性流体的伯努利方程为p1/2=p2对于下降系统：12/2=p222/2+Δpxj=p2xj12)对于上升管系统：22)/2二、自然循环的基本概念1、循环流速：饱和水状态进入上升管入口的水的流速2、质量含汽率x：3、循环倍率K:上升管产生一kg蒸汽需要进入多少千克水 自然循环工作原理示意图hhρxj循环推动力（运动压头xjssh)gss运动压头:即循环推动力,用于克服上升系统和下降系统的阻力;有效压头:在数值上等于循环推动力与上升系统阻力之差,用来克服下降管阻力.4、名义循环倍率K4、名义循环倍率K0:按汽包引出的饱和蒸汽量计算的循环倍率5、汽包水室凝汽率给水欠焓导致?02、影响水冷壁安全运行的因素：管内＋管外o管内：结垢与腐蚀、停滞与倒流、传热恶化、汽包水位过低。o管外：结渣和积灰、高温腐蚀、磨损。安全问题循环故障传热恶化第二节自然循环锅炉水冷壁的安全运行一、蒸发受热面安全工作的重要性及影响水冷壁安全运行的因素1、重要性：蒸发受热面担负着产生蒸汽、保护墙壁、防止结渣的任务,他的外部工作条件在所有受热面中是最恶劣的,烟气温度高达1000-1600度,因此蒸发受热面安全工作是个十分重要的问题。受热面金属安全工作的条件：管壁温度小于金属材料允许使用的温度g2+δ/λ)水冷壁是将几百根管子并联组合成几个独立的循环回路为何有这么多回循环回路循环回路并列管屏的受热不均常是造成自然循环锅炉的循受热弱的管子有可能出现循环停滞或倒流；受热强的管子又可能会出现传热恶化而导致超由于炉内热负荷沿着锅炉宽度和深度的分布是不均匀的，故水冷壁各部位的吸热量也就有大有为减少水冷壁受热不均而导致水冷壁管的不安全，采用把水冷壁受热面按其受热情况不同而划二、循环故障炉膛中温度场分布不均炉膛中温度场分布不均水冷壁管屏之间或管子之间的吸热强度存在偏差上升系统的结构偏差和流量分配偏差每根管子和管屏间的受热强度不同，阻力不同，循环推动力就不同位压头接近于管屏的压差时，管屏的压差只能托住液柱，而不能推动液柱的运动。这时，管内就蒸汽塞管子局部超温2、倒流在并联工作的水冷壁管子之间，由于受热不均，上升管之间形成了自然循环回路本来应该是工质向上流的上升管，变成了工质向下流的下降管循环特性：倒流管的压差大于同一片管屏或同一回路的平均压差，从而迫使工质向下流动当倒流速度较慢引起汽塞当倒流速度很快时，良好的冷却，不会超温当汽水混合物引出管从汽包汽空间引人时，不会出现倒流上半部超温自由水面波动疲劳应力3、下降管带汽由于各种原因使下降管带汽，这将使循环推动力减小，易出现停滞、倒流三、两相流型和传热恶化自然循环锅炉中限制质量含汽率小于0.4，防止蒸干三、两相流型和传热恶化自然循环锅炉中限制质量含汽率小于0.4，防止蒸干壁温工质温度传热区域质量含汽率放热系数雾状流蒸干放热系数急剧减小一、汽液两相流的流型汽泡趋中效应:蒸汽密度比水小，在上升管中，在相同压力的作用下，汽的速度比水快，水在管中流动的速度分布是中间大，两边小。如果汽在靠近管边处，汽水相对速度大，阻力大；汽在管中间，阻力小。汽泡总是往阻力小的地方运动，所以汽泡都往中间运动二、蒸发管内的传热垂直管中的流型和传热工况的关系传热恶化第二类传热恶化这时管中连续的水膜被撕破，对流放热系数a2大大下降，管壁温度大大升高，这个现象称为第二类传热恶化现象。其另一个特点是：管壁温度发生周期性波动，波动值可达60---150度。直流锅炉一定会出现第一类传热恶化管内流动的沸腾状态与大容积沸腾过程的沸腾第一类传热恶化管内流动的沸腾状态与大容积沸腾过程的沸腾状态一样，有核态沸腾和膜态沸腾两种。当热负荷很高时，管子内壁汽化核心数积聚增加，汽泡形成速度超过汽泡脱离速度，使管子壁面形成一个连续的蒸汽膜，a2急剧下降，壁温积聚上升，这种由核态沸腾转化为膜态沸腾的传热恶化称为第一类传热恶化。在x=0.3左右，壁温开时，壁温达到第一个高峰点;此后壁温略有下降(由于汽水混合物的流速增大)。大约在x=0.8左右，由于出现蒸干，管壁温度再次出内螺纹管:在x=0.8时，壁温才开始飞升。充分说明了内螺纹管具有显著的抵抗膜态沸腾、推迟传热恶化亚临界参数自然循环锅炉采用内螺纹管水冷壁是具有相当大的安全裕度的。三、内螺纹管抵抗传热恶化的作用四头鳍片内螺纹管内螺纹管抵抗膜态沸腾、推迟传热恶化的机理由于工质受到螺纹的作用产生旋转，增强了管子内壁面附近的扰动，使水冷壁管内壁面上产生的汽泡可以被旋转向上运动的液体及时带走，水流受到旋转力的作用，紧贴内螺纹槽壁面流动，从而避免了汽泡在管子内壁面上的积聚所形成的"汽膜提高自然循环安全性措施一、安全性指标2）受热最强管不发生传热恶化；3）回路循环倍率大于界限循环倍率，使循环具有自4）下降管入口不形成旋涡漏斗；5）各循环回路流速和循环倍率都在推荐范围之内。二、提高循环安全性措施二、提高循环安全性措施1）减少受热不均、局部超温；2）确定合适的上升管吸热量；6）减少下降管阻力7）防止水冷壁管内结垢8）避免变负荷速度过快或低负荷运行第六节汽包的工作过程工质加热、蒸发、过热的连接枢纽，把下降管、饱和蒸汽管、汽水导管等数量众多的管子连接在一汽包中安装有汽水分离装置和连续排污装置，用来储存有一定数量的水和汽，因而具有蓄热能力。在锅炉工况变动时，可以缓解汽压的变化速度，有利汽包上装有压力表、水位计、事故放水门、安全阀等附属设备，用来监测汽包压力和汽包水位，用以(2)在汽包的设计上采用环行夹套结构。美国CE公司的控制循环锅炉通常采用这种形式。这样极大地减少了汽包的上下壁温差，但是对至关重要的内外壁温差没有能整个汽包壁只与汽水混合物一种工质相接2、保证锅炉安全运行的措施由于汽包壁很厚，在锅炉启动时，汽包壁上、下壁温度差别很大。这一点在大型锅炉上特别突出(1)严格控制汽包壁温差，防止由于壁温差过大引起过大的热应力。为此，在锅炉上水时，进水温度一般小于