1、強制流動鍋爐及其水動力特性12第1頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三強制流動鍋爐的類型： 1.控制循環(huán)鍋爐又稱多次強制循環(huán)鍋爐，也屬于汽包鍋爐。 2.直流鍋爐無汽包，工質(zhì)在水冷壁中一次蒸發(fā)成蒸汽。 3.復合循環(huán)鍋爐就是在負荷較低時部分工質(zhì)在水冷壁中進行再循環(huán)，高負荷時轉(zhuǎn)入與直流鍋爐相同的運行方式。22第2頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三第 一 節(jié) 控 制 循 環(huán) 鍋 爐 一、原理： 控制循環(huán)鍋爐是由自然循環(huán)鍋爐發(fā)展而成，它在循環(huán)回路的下降管上裝置循環(huán)泵，見圖91，因而其循環(huán)動力大大提高了。 控制循環(huán)鍋爐水循環(huán)回路的運動壓頭由自然循環(huán)運動壓頭（0.0

2、50.1MPa）和循環(huán)泵提升壓頭（0.25 0.50MPa）兩部分組成。32第3頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三42第4頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三水冷壁方面的特點： 1、管子直徑較細，一般為4251mm，布置自由，有的控制循環(huán)鍋爐還把部分蒸發(fā)受熱面布置在煙道內(nèi)，做成蛇型管蒸發(fā)器，與水冷壁并聯(lián)連接。 2、水冷壁內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速較高，w =900 1500kg/(m2s)。循環(huán)倍率較小，一般為3 4。水冷壁管壓力降中流動阻力份額大，具有強制流動特性，即質(zhì)量流速隨熱負荷升高而下降。52第5頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三3、

3、裝置節(jié)流孔板，用以分配各并聯(lián)管工質(zhì)流 量，改善熱偏差。62第6頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三汽包方面的特點： 1、汽包內(nèi)部裝置允許有較大的流動阻力，而且由于循環(huán)倍率低，循環(huán)水量小，汽包直徑、汽水分離器等尺寸可適當縮小。 2、汽包內(nèi)裝有弧型襯板，與汽包內(nèi)壁間形成一環(huán)形通道。72第7頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 二、 循環(huán)倍率K 循環(huán)倍率的大小與循環(huán)回路的經(jīng)濟性和安全性有密切關系： 循環(huán)倍率，循環(huán)回路的循環(huán)水量，循環(huán)回路中的汽包尺寸、管道直徑以及爐水循環(huán)泵的容量等都相應，從而鍋爐鋼材的耗量，爐水循環(huán)泵的運行電耗，熱損失。 限制循環(huán)倍率減小的因素

4、：水冷壁中汽水兩相流動不穩(wěn)定；沸騰傳熱惡化。 一般， K=3 4，最小為2。82第8頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 三、循環(huán)泵 循環(huán)泵是控制循環(huán)鍋爐的關鍵設備。它的運行可靠性直接影響鍋爐的安全工作。 循環(huán)泵都采用無軸封結(jié)構(gòu)，以適應高溫高壓工作特點。泵與電動機都浸在水中，故又稱為“濕式定子”型。92第9頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三右圖是循環(huán)泵的結(jié)構(gòu)圖。熱屏4將泵和電動機的熱量隔離開，電動機靠體外冷卻器12冷卻，維持水穩(wěn)在60以下。102第10頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 循環(huán)泵在運行時必須防止泵中水發(fā)生汽化，簡稱汽

5、蝕。 當有效汽蝕余量py（又稱有效凈正吸入水頭）大于必須的凈正吸入水頭 pr（防止發(fā)生汽蝕必須的最低吸入壓力比爐水飽和壓力高出的數(shù)值）時不發(fā)生汽蝕。安全流量區(qū)112第11頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三122第12頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三132第13頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三142第14頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三第 二 節(jié) 直 流 鍋 爐 一、工作原理和特點152第15頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三直流鍋爐有以下特點： 直流鍋爐給水泵壓頭比汽包鍋爐的高。

6、給水泵電耗相應也較大。但直流鍋爐工質(zhì)壓力可達到超臨界壓力。162第16頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 直流鍋爐水冷壁允許有較大的壓力降，因此 可選用較小直徑的水冷壁管，水冷壁在爐膛內(nèi)的布置有較多的自由度； 可提高水冷壁內(nèi)的工質(zhì)流速，這對水冷壁的安全工作創(chuàng)造了條件.172第17頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 直流鍋爐不用汽包，帶來了以下特點: 鍋爐給水品質(zhì)要求高。 鍋爐蓄熱量小，運行參數(shù)穩(wěn)定性較差,但無汽包熱應力限制,可提高啟動和停運速度； 鍋爐鋼耗低，制造、輸送、安裝方便； 直流鍋爐在運行工況下，水、汽水混合物、過熱汽的分界點在受熱面上的位置

7、隨不同工況而變化，從而使其運行特性和汽包鍋爐不同。182第18頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三二、直流鍋爐類型直流鍋爐的類型主要是水冷壁的結(jié)構(gòu)形式和其系統(tǒng)的不同.直流鍋爐的水冷壁管由于布置自由,故其形式很多。傳統(tǒng)的水冷壁基本形式：水平圍繞管圈型（拉姆辛型），垂直多管屏型（本生型）和帶管圈型（蘇爾壽型）。192第19頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 水平圍繞管圈型是由多根平行管子組成管帶，沿爐膛四周圍繞上升，三面水平一面傾斜。垂直多管屏型是在爐膛四周布置多個垂直管屏，管屏之間由爐外管子連接。水冷壁管可串聯(lián)成一組或幾組，工質(zhì)順序流過一組內(nèi)的各管屏。2

8、02第20頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三回帶管圈型的水冷壁是由多行程迂回管帶形成。管帶迂回方式分上下迂回和水平迂回兩種。212第21頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 三、螺旋管圈形直流鍋爐 水冷壁管組成管帶，沿爐膛周界傾斜螺旋上升。 它無水平圍繞管圈型中的水平段，管帶中的并連管數(shù)也增多了。螺旋管圈形水冷壁適用于滑壓運行，能適用超臨界和亞臨界壓力，平行管熱偏差小，燃料適應性廣泛，還可采用整體焊接模式水冷壁。 它的缺點是水冷壁支吊結(jié)構(gòu)較復雜，制造，安裝工藝要求高。222第22頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三232第23頁，共

9、39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三242第24頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 下面對螺旋管圈形直流鍋爐的水冷壁及其系統(tǒng)進行分析： 水冷壁的布置與支吊 螺旋管圈型直流鍋爐的水冷壁一般都由螺旋管圈和垂直管屏兩部分組成。爐膛下部熱負荷高，布置螺旋管圈。爐膛上部分熱負荷較低，布置垂直管屏。 螺旋管與垂直管之間的連接方式有兩種類型：一種是通過聯(lián)箱連接，螺旋管出口接至聯(lián)箱、垂直管由聯(lián)箱接出；另一種是分叉管連接。見下圖。252第25頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三262第26頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 螺旋管支吊

10、采用均勻受載型支吊結(jié)構(gòu)。這種支吊方式，支吊點分散、均勻，避免了應力集中。272第27頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 水冷壁的工質(zhì)質(zhì)量流速 水冷壁的工質(zhì)質(zhì)量流速是水冷壁安全工作的重要指標。水冷壁安全工作的最低質(zhì)量流速稱為界限質(zhì)量流速，它與水冷壁的結(jié)構(gòu)、熱負荷大小等有關。 282第28頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 但是在全負荷范圍內(nèi)都要大于界限質(zhì)量流速是不合理的。故在低負荷時要求鍋爐給水流量不低于2530MCR。292第29頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 螺旋管圈傾斜角 螺旋管圈的傾斜角與爐膛周界并聯(lián)管數(shù)之間有如下關系

11、： n=L/ssin 當L、一定時，降低管子傾斜角就可減少并聯(lián)管數(shù)目，從而使質(zhì)量流速提高，并且效果十分明顯，這樣不采用內(nèi)螺紋管也能保證水冷壁安全工作。302第30頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 螺旋管圈圍繞爐膛圈數(shù)Z Z決定于螺旋管圈水冷壁的高度與管子的傾斜角，可由下式計算： Z=h/(Ltg) 一般情況Z=1.251.5圈。 1900t/h鍋爐為Z=1.7圈。 312第31頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三汽水分離器 螺旋管圈型直流鍋爐在直流負荷以下運行或啟動的過程中，水冷壁的最低質(zhì)量流速是由汽水分離器及其疏水系統(tǒng)來實現(xiàn)的。疏水系統(tǒng)是機組啟動系

12、統(tǒng)的組成部分，它主要考慮在啟動與停運過程中對排放工質(zhì)和熱量的回收。 螺旋管圈型直流鍋爐采用內(nèi)置式圓筒形立式旋風分離器，它在系統(tǒng)中位于水冷壁與過熱器之間，鍋爐運行時承受鍋爐運行壓力。322第32頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三332第33頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 四、一次上升和上升上升型（UP）直流鍋爐 一次上升和上升型（UP）水冷壁是由傳統(tǒng)的本生型水冷壁發(fā)展形成的，它有以下各特點： 由多個垂直管屏組成全爐膛整體焊接膜式水冷壁； 亞臨界壓力UP型水冷壁的中、下輻射區(qū)一般都采用內(nèi)螺紋管，防止在高熱負荷區(qū)發(fā)生傳熱惡化； 并聯(lián)的水冷壁管屏沿爐膛高度設置兩級或三級中間混合，減小并聯(lián)管屏間的熱偏差；342第34頁，共39頁，2022年，5月20日，9點44分，星期三 水冷壁管徑細，外徑一般為2231.7mm。下輻射區(qū)每個管屏進口聯(lián)箱的供水管上都裝置節(jié)流閥或節(jié)流圈，用來合理分配各屏的流量； 熱負荷較高的下輻射區(qū)，工質(zhì)在水冷壁管屏中的流動方式有一次上升方式和上升-上升方式，見圖12-22。后者是為了提高水冷壁管內(nèi)的