强制流动锅炉及其水动力特性PPT讲稿.ppt

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1、强制流动锅炉及其水动力特性强制流动锅炉及其水动力特性12第1页，共39页，编辑于2022年，星期六强制流动锅炉的类型：强制流动锅炉的类型：1.1.控制循环锅炉又称多次强制循环锅控制循环锅炉又称多次强制循环锅炉，也属于汽包锅炉。炉，也属于汽包锅炉。2.2.直流锅炉无汽包，工质在水冷壁中直流锅炉无汽包，工质在水冷壁中一次蒸发成蒸汽。一次蒸发成蒸汽。3.3.复合循环锅炉就是在负荷较低时部复合循环锅炉就是在负荷较低时部分工质在水冷壁中进行再循环，高负荷分工质在水冷壁中进行再循环，高负荷时转入与直流锅炉相同的运行方式。时转入与直流锅炉相同的运行方式。22第2页，共39页，编辑于2022年，星期六第第 一

2、一 节节 控控 制制 循循 环环 锅锅 炉炉 一、一、原理：原理：控制循环锅炉是由自然循环锅炉发控制循环锅炉是由自然循环锅炉发展而成，它在循环回路的下降管上装置展而成，它在循环回路的下降管上装置循环泵，见图循环泵，见图9 91 1，因而其循环动力大，因而其循环动力大大提高了。大提高了。控制循环锅炉水循环回路的运动压控制循环锅炉水循环回路的运动压头由自然循环运动压头（头由自然循环运动压头（0.050.050.1MPa0.1MPa）和循环泵提升压头（和循环泵提升压头（0.25 0.25 0.50 0.50MPaMPa）两两部分组成部分组成。32第3页，共39页，编辑于2022年，星期六42第4页，

3、共39页，编辑于2022年，星期六水冷壁方面的特点：水冷壁方面的特点：1 1、管子直径较细，一般为、管子直径较细，一般为 4242 51mm51mm，布置自布置自由，有的控制循环锅炉还把部分蒸发受热面布由，有的控制循环锅炉还把部分蒸发受热面布置在烟道内，做成蛇型管蒸发器，与水冷壁并置在烟道内，做成蛇型管蒸发器，与水冷壁并联连接。联连接。2 2、水冷壁内工质质量流速较高，、水冷壁内工质质量流速较高，w=900 w=900 1500kg/1500kg/(m(m2 2 s)s)。循环倍率较小，一般为。循环倍率较小，一般为3 3 4 4。水冷壁管水冷壁管压力降中流动阻力份额大，具有压力降中流动阻力份额

4、大，具有强制流动特强制流动特性性，即质量流速随热负荷升高而下降。，即质量流速随热负荷升高而下降。52第5页，共39页，编辑于2022年，星期六3 3、装置节流孔板，用以分配各并联管工质流、装置节流孔板，用以分配各并联管工质流 量，改善热偏差。量，改善热偏差。62第6页，共39页，编辑于2022年，星期六汽包方面的特点：汽包方面的特点：1 1、汽包内部装置允许有、汽包内部装置允许有较大的流动阻力，而且较大的流动阻力，而且由于循环倍率低，循环由于循环倍率低，循环水量小，汽包直径、汽水量小，汽包直径、汽水分离器等尺寸可适当水分离器等尺寸可适当缩小。缩小。2 2、汽包内装有弧型衬板，、汽包内装有弧型衬

5、板，与汽包内壁间形成一环与汽包内壁间形成一环形通道。形通道。72第7页，共39页，编辑于2022年，星期六 二、二、循环倍率循环倍率K K 循环倍率的大小与循环回路的经济性和安全性有循环倍率的大小与循环回路的经济性和安全性有密切关系：密切关系：循环倍率循环倍率，循环回路的循环水量，循环回路的循环水量，循环回，循环回路中的汽包尺寸、管道直径以及炉水循环泵的容路中的汽包尺寸、管道直径以及炉水循环泵的容量等都相应量等都相应，从而锅炉钢材的耗量，从而锅炉钢材的耗量，炉水循环，炉水循环泵的运行电耗泵的运行电耗，热损失，热损失。限制循环倍率减小的因素：水冷壁中汽水两相流动限制循环倍率减小的因素：水冷壁中汽

6、水两相流动不稳定；沸腾传热恶化。不稳定；沸腾传热恶化。一般，一般，K=3 K=3 4 4，最小为，最小为2 2。82第8页，共39页，编辑于2022年，星期六 三、循环泵三、循环泵 循环泵是控制循环锅炉的关键设备。循环泵是控制循环锅炉的关键设备。它的运行可靠性直接影响锅炉的安全工作。它的运行可靠性直接影响锅炉的安全工作。循环泵都采用无轴封结构，以适应高循环泵都采用无轴封结构，以适应高温高压工作特点。泵与电动机都浸在水中，温高压工作特点。泵与电动机都浸在水中，故又称为故又称为“湿式定子湿式定子”型。型。92第9页，共39页，编辑于2022年，星期六右图是循环右图是循环泵的结构图。泵的结构图。热屏

7、热屏4 4将泵和将泵和电动机的热电动机的热量隔离开，量隔离开，电动机靠体电动机靠体外冷却器外冷却器1212冷冷却，维持水稳却，维持水稳在在6060以下。以下。102第10页，共39页，编辑于2022年，星期六 循环泵在运行时必须防止泵中水发生汽化，简循环泵在运行时必须防止泵中水发生汽化，简称汽蚀。称汽蚀。当有效汽蚀余量当有效汽蚀余量 p py y（又称有效净正吸入水（又称有效净正吸入水头）头）大于大于必须的净正吸入水头必须的净正吸入水头 p pr r（防止发生汽蚀（防止发生汽蚀必须的最低吸入压力比炉水饱和压力高出的数值）必须的最低吸入压力比炉水饱和压力高出的数值）时不发生汽蚀。时不发生汽蚀。1

8、12第11页，共39页，编辑于2022年，星期六122第12页，共39页，编辑于2022年，星期六132第13页，共39页，编辑于2022年，星期六142第14页，共39页，编辑于2022年，星期六第第 二二 节节 直直 流流 锅锅 炉炉 一、工作原理和特点一、工作原理和特点152第15页，共39页，编辑于2022年，星期六直流锅炉有以下特点：直流锅炉有以下特点：直流锅炉给水泵压头比汽包锅炉的高。直流锅炉给水泵压头比汽包锅炉的高。给水泵电耗相应也较大。但直流锅炉工质压给水泵电耗相应也较大。但直流锅炉工质压力可达到超临界压力。力可达到超临界压力。162第16页，共39页，编辑于2022年，星期六

9、 直流锅炉水冷壁允许有较大的压力直流锅炉水冷壁允许有较大的压力降，因此降，因此 可选用较小直径的水冷壁管，水冷可选用较小直径的水冷壁管，水冷壁在炉膛内的布置有较多的自由度；壁在炉膛内的布置有较多的自由度；可提高水冷壁内的工质流速，这对水可提高水冷壁内的工质流速，这对水冷壁的安全工作创造了条件冷壁的安全工作创造了条件.172第17页，共39页，编辑于2022年，星期六 直流锅炉不用汽包，带来了以下特点直流锅炉不用汽包，带来了以下特点:锅炉给水品质要求高。锅炉给水品质要求高。锅锅炉炉蓄蓄热热量量小小，运运行行参参数数稳稳定定性性较较差差,但但无汽包热应力限制无汽包热应力限制,可提高启动和停运速度；

10、可提高启动和停运速度；锅炉钢耗低，制造、输送、安装方便；锅炉钢耗低，制造、输送、安装方便；直直流流锅锅炉炉在在运运行行工工况况下下，水水、汽汽水水混混合合物物、过过热热汽汽的的分分界界点点在在受受热热面面上上的的位位置置随随不不同同工工况况而而变变化化，从从而而使使其其运运行行特特性性和和汽包锅炉不同。汽包锅炉不同。182第18页，共39页，编辑于2022年，星期六二、直流锅炉类型二、直流锅炉类型直流锅炉的类型主要是水冷壁的结构形直流锅炉的类型主要是水冷壁的结构形式和其系统的不同式和其系统的不同.直流锅炉的水冷壁管直流锅炉的水冷壁管由于布置自由由于布置自由,故其形式很多。故其形式很多。传统的水

11、冷壁基本形式：水平围绕管圈型传统的水冷壁基本形式：水平围绕管圈型（拉姆辛型），垂直多管屏型（本生型）（拉姆辛型），垂直多管屏型（本生型）和带管圈型（苏尔寿型）。和带管圈型（苏尔寿型）。192第19页，共39页，编辑于2022年，星期六 水平围绕管圈型是由多根平行管子组成管带，沿炉膛水平围绕管圈型是由多根平行管子组成管带，沿炉膛四周围绕上升，三面水平一面倾斜。四周围绕上升，三面水平一面倾斜。垂直多管屏型是在炉膛四周布置多个垂直管屏，管屏垂直多管屏型是在炉膛四周布置多个垂直管屏，管屏之间由炉外管子连接。水冷壁管可串联成一组或几组，之间由炉外管子连接。水冷壁管可串联成一组或几组，工质顺序流过一组内的

12、各管屏。工质顺序流过一组内的各管屏。202第20页，共39页，编辑于2022年，星期六回带管圈型回带管圈型的水冷壁是的水冷壁是由多行程迂由多行程迂回管带形成。回管带形成。管带迂回方管带迂回方式分上下迂式分上下迂回和水平迂回和水平迂回两种。回两种。212第21页，共39页，编辑于2022年，星期六 三、三、螺旋管圈形直流锅炉螺旋管圈形直流锅炉 水水冷冷壁壁管管组组成成管管带带，沿沿炉炉膛膛周周界界倾倾斜斜螺螺旋旋上升。上升。它它无无水水平平围围绕绕管管圈圈型型中中的的水水平平段段，管管带带中中的的并并连连管管数数也也增增多多了了。螺螺旋旋管管圈圈形形水水冷冷壁壁适适用用于于滑滑压压运运行行，能能

13、适适用用超超临临界界和和亚亚临临界界压压力力，平平行行管管热热偏偏差差小小，燃燃料料适适应应性性广广泛泛，还还可可采采用整体焊接模式水冷壁。用整体焊接模式水冷壁。它它的的缺缺点点是是水水冷冷壁壁支支吊吊结结构构较较复复杂杂，制制造造，安装工艺要求高。安装工艺要求高。222第22页，共39页，编辑于2022年，星期六232第23页，共39页，编辑于2022年，星期六242第24页，共39页，编辑于2022年，星期六 下面对螺旋管圈形直流锅炉的水冷壁及其下面对螺旋管圈形直流锅炉的水冷壁及其系统进行分析：系统进行分析：水冷壁的布置与支吊水冷壁的布置与支吊 螺螺旋旋管管圈圈型型直直流流锅锅炉炉的的水水

14、冷冷壁壁一一般般都都由由螺螺旋旋管管圈圈和和垂垂直直管管屏屏两两部部分分组组成成。炉炉膛膛下下部部热热负负荷荷高高，布布置置螺螺旋旋管圈。炉膛上部分热负荷较低，布置垂直管屏。管圈。炉膛上部分热负荷较低，布置垂直管屏。螺螺旋旋管管与与垂垂直直管管之之间间的的连连接接方方式式有有两两种种类类型型：一一种种是是通通过过联联箱箱连连接接，螺螺旋旋管管出出口口接接至至联联箱箱、垂垂直直管管由由联箱接出；另一种是分叉管连接。见下图。联箱接出；另一种是分叉管连接。见下图。252第25页，共39页，编辑于2022年，星期六262第26页，共39页，编辑于2022年，星期六 螺旋管螺旋管支吊采用均支吊采用均匀受

15、载型支匀受载型支吊结构。这吊结构。这种支吊方式，种支吊方式，支吊点分散、支吊点分散、均匀，避免均匀，避免了应力集中。了应力集中。272第27页，共39页，编辑于2022年，星期六 水冷壁的工质质量流速水冷壁的工质质量流速 水冷壁的工质质量流速是水冷壁安全工作的重水冷壁的工质质量流速是水冷壁安全工作的重要指标。水冷壁安全工作的最低质量流速称为界要指标。水冷壁安全工作的最低质量流速称为界限质量流速，它与水冷壁的结构、热负荷大小等限质量流速，它与水冷壁的结构、热负荷大小等有关。有关。282第28页，共39页，编辑于2022年，星期六 但是在全负荷范围内都要大于界限质量流速是不但是在全负荷范围内都要大

16、于界限质量流速是不合理的。故在低负荷时要求锅炉给水流量不低于合理的。故在低负荷时要求锅炉给水流量不低于25253030MCRMCR。292第29页，共39页，编辑于2022年，星期六 螺旋管圈倾斜角螺旋管圈倾斜角 螺螺旋旋管管圈圈的的倾倾斜斜角角与与炉炉膛膛周周界界并并联联管管数数之之间有如下关系：间有如下关系：n=L/s sin 当当L、一定时，降低管子倾斜角一定时，降低管子倾斜角 就可减就可减少并联管数目，从而使质量流速提高，并且效果少并联管数目，从而使质量流速提高，并且效果十分明显，这样不采用内螺纹管也能保证水冷壁十分明显，这样不采用内螺纹管也能保证水冷壁安全工作。安全工作。302第30

17、页，共39页，编辑于2022年，星期六 螺旋管圈围绕炉膛圈数螺旋管圈围绕炉膛圈数Z Z决决定定于于螺螺旋旋管管圈圈水水冷冷壁壁的的高高度度与与管管子子的的倾倾斜斜角角，可由下式计算：可由下式计算：Z=h/(Ltg)一一 般般 情情 况况 Z=1.251.5圈圈。1900t/h锅锅 炉炉 为为Z=1.7圈。圈。312第31页，共39页，编辑于2022年，星期六汽水分离器 螺旋管圈型直流锅炉在直流负荷以螺旋管圈型直流锅炉在直流负荷以下运行或启动的过程中，水冷壁的最低下运行或启动的过程中，水冷壁的最低质量流速是由汽水分离器及其疏水系统质量流速是由汽水分离器及其疏水系统来实现的。疏水系统是机组启动系统

18、的来实现的。疏水系统是机组启动系统的组成部分，它主要考虑在启动与停运过组成部分，它主要考虑在启动与停运过程中对排放工质和热量的回收。程中对排放工质和热量的回收。螺旋管圈型直流锅炉采用内置式圆螺旋管圈型直流锅炉采用内置式圆筒形立式旋风分离器，它在系统中位于筒形立式旋风分离器，它在系统中位于水冷壁与过热器之间，锅炉运行时承受水冷壁与过热器之间，锅炉运行时承受锅炉运行压力。锅炉运行压力。322第32页，共39页，编辑于2022年，星期六332第33页，共39页，编辑于2022年，星期六 四、四、一次上升和上升上升型（一次上升和上升上升型（UP）直流锅炉直流锅炉 一一次次上上升升和和上上升升型型（UP

19、）水水冷冷壁壁是是由由传传统统的的本本生生型水冷壁发展形成的，它有以下各特点：型水冷壁发展形成的，它有以下各特点：由多个垂直管屏组成全炉膛整体焊接膜式水冷壁；由多个垂直管屏组成全炉膛整体焊接膜式水冷壁；亚亚临临界界压压力力UP型型水水冷冷壁壁的的中中、下下辐辐射射区区一一般般都都采采用用内内螺螺纹纹管管，防防止止在在高高热热负负荷荷区区发发生生传传热热恶恶化；化；并并联联的的水水冷冷壁壁管管屏屏沿沿炉炉膛膛高高度度设设置置两两级级或或三三级级中间混合，减小并联管屏间的热偏差；中间混合，减小并联管屏间的热偏差；342第34页，共39页，编辑于2022年，星期六 水冷壁管径细，外径一般为水冷壁管径

20、细，外径一般为22 31.7mm。下辐射区每个管屏进口联箱的供水管上都装置节流下辐射区每个管屏进口联箱的供水管上都装置节流阀或节流圈，用来合理分配各屏的流量；阀或节流圈，用来合理分配各屏的流量；热负荷较高的下辐射区，工质在水冷壁管屏中的流热负荷较高的下辐射区，工质在水冷壁管屏中的流动方式有一次上升方式和上升动方式有一次上升方式和上升-上升方式，见图上升方式，见图12-22。后者是为了提高水冷壁管内的工质质量流速。上辐。后者是为了提高水冷壁管内的工质质量流速。上辐射区的热负荷较低，采用一次上升流动方式。射区的热负荷较低，采用一次上升流动方式。352第35页，共39页，编辑于2022年，星期六362第36页，共39页，编辑于2022年，星期六372第37页，共39页，编辑于2022年，星期六382第38页，共39页，编辑于2022年，星期六392第39页，共39页，编辑于2022年，星期六