第6章工業(yè)鍋爐的水動(dòng)力工況及蒸氣凈化裝置§6.1工業(yè)鍋爐的水動(dòng)力工況§6.2工業(yè)鍋爐蒸汽凈化裝置6.1.1鍋爐水循環(huán)6.1.2自然循環(huán)回路6.1.3自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)系統(tǒng)6.1.4自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)故障6.2.0蒸汽品質(zhì)6.2.1蒸汽帶水的原因6.2.2蒸汽帶水的影響因素6.2.3蒸汽凈化原理6.2.4汽水分離裝置（1）粗分離裝置（2）細(xì)分離裝置復(fù)習(xí)題§6.1.1鍋內(nèi)水循環(huán)工業(yè)鍋爐的水動(dòng)力系統(tǒng)一般包括加熱系統(tǒng)（從過(guò)冷水到飽和水）、蒸發(fā)系統(tǒng)（從飽和水到飽和蒸汽）、過(guò)熱系統(tǒng)（從飽和蒸汽到過(guò)熱蒸汽）。加熱系統(tǒng)和過(guò)熱系統(tǒng)內(nèi)流過(guò)的工質(zhì)，一般是單相流體（水或蒸汽），而蒸發(fā)系統(tǒng)中流過(guò)的工質(zhì)為汽、水兩相流體。蒸發(fā)系統(tǒng)按工質(zhì)流動(dòng)的方式可分為：自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)。依靠上升管和下降管內(nèi)工質(zhì)密度差作為水循環(huán)動(dòng)力的蒸發(fā)系統(tǒng)，稱(chēng)為自然循環(huán)。自然循環(huán)的蒸發(fā)系統(tǒng)由鍋筒、下降管、下集箱、上升管、上集箱及汽水引出管等部件組成。蒸發(fā)系統(tǒng)中工質(zhì)的流動(dòng)是依靠水泵的揚(yáng)程使工質(zhì)在受熱面內(nèi)流動(dòng)，這種蒸發(fā)系統(tǒng)稱(chēng)為強(qiáng)制循環(huán)。§6.1.2自然循環(huán)回路（2）循環(huán)倍率K=G/D（3）基本方程式Pyd＝Hq(ρ＇－ρh)g=△Pxj＋△Pss（1）自然循環(huán)回路的基本組成6-3Flash在自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)系統(tǒng)中，一根下降管（或幾根幾何結(jié)構(gòu)基本相同的下降管）與一組結(jié)構(gòu)特性相同的并行的上升管組及鍋筒，上下集箱、汽水引出管等形成一個(gè)封閉的汽水系統(tǒng)，稱(chēng)為回路。自然循環(huán)蒸汽鍋爐的循環(huán)倍率K等于循環(huán)流量與產(chǎn)汽量之比值；自然循環(huán)熱水鍋爐的循環(huán)倍率K等于鍋爐各循環(huán)回路中的循環(huán)水質(zhì)量流量之和與鍋爐進(jìn)水量之比值。§6.1.3自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)系統(tǒng)1、角管式蒸汽鍋爐自然循環(huán)回路簡(jiǎn)圖2、鍋爐管束的水循環(huán)6-6FIG對(duì)比Flash1—下集箱2—上升管3、8—下降管4—上集箱5—汽水混合物引出管6—蒸汽引出管7—鍋筒概念：當(dāng)在同一循環(huán)回路中，各上升管受熱不均勻時(shí)，在受熱弱的上升管中，汽水混合物的密度必然大于受熱強(qiáng)的上升管中汽水混合物的密度。因此，受熱弱的上升管中所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)壓頭就比較小，甚至不能維持最低的循環(huán)流速，而處于停止不動(dòng)的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為循環(huán)停滯。§6.1.4自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)故障——水循環(huán)的停滯危害：處于停滯狀態(tài)的上升管內(nèi)的蒸汽不能及時(shí)被帶走，管壁冷卻情況嚴(yán)重惡化。如果產(chǎn)生循環(huán)停滯的上升管直接接于鍋筒的蒸汽空間，水將停留在上升管的某一部位，水面以上全是蒸汽，此現(xiàn)象稱(chēng)為“自由水面”。在自由水面以上的管段中僅有蒸汽緩慢流動(dòng)，冷卻情況很差，引起管壁溫度急劇升高而燒壞。對(duì)策：把上升管或上集箱的汽水引出管從鍋筒水位面以下引入鍋筒，避免形成自由水面。概念：當(dāng)上升管受熱嚴(yán)重不均勻時(shí)，受熱最弱的上升管中運(yùn)動(dòng)壓頭過(guò)小，受熱最強(qiáng)的上升管中汽水混合物的流速過(guò)大，而產(chǎn)生抽吸作用，致使受熱最弱的上升管中的汽水混合物朝著與正常循環(huán)方向相反的方向流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為循環(huán)倒流。§6.1.4自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)故障——水循環(huán)的倒流危害：發(fā)生循環(huán)倒流時(shí)，如果汽水混合物沿著整個(gè)管子截面均勻地向下流動(dòng)，不會(huì)發(fā)生事故；但當(dāng)汽泡上升速度與水的下流速度相等時(shí)，便發(fā)生氣泡停滯和積聚，形成“汽塞”。這時(shí)發(fā)生汽塞的管段會(huì)因得不到工質(zhì)很好的冷卻而過(guò)熱燒壞。產(chǎn)生停滯和倒流的根本原因：同一循環(huán)回路中并列工作的各上升管的受熱不均勻。造成受熱不均勻主要因素：一是鍋爐本體設(shè)計(jì)制造所引起的；二是由于鍋爐運(yùn)行不良引起的，如爐膛火焰中心偏移或火焰分布不均勻，受熱面掛渣積灰等。措施：增加水循環(huán)的運(yùn)動(dòng)壓頭（適當(dāng)提高水冷壁管的高度及兩鍋筒之間的中心距離）。減小循環(huán)回路的阻力，保持必要的循環(huán)流速（設(shè)置直徑較大的下降管；上升管均勻布置在集箱上，并應(yīng)盡量減少水冷壁管的彎頭；設(shè)置直徑較大的汽水引出管）。避免結(jié)渣和積灰；避免漏風(fēng)直接吹向水冷壁；及時(shí)進(jìn)行燃燒調(diào)整，使?fàn)t膛火焰分布均勻；一次排污量不宜過(guò)大，排污時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)等。§6.1.4自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)故障——水循環(huán)的停滯和倒流概念：在水平或傾斜度很小的上升管中，汽水混合物的流速很低時(shí)，便可能發(fā)生管子上部是汽，下部是水的流動(dòng)現(xiàn)象。危害：汽水分層的管段受熱時(shí)，管壁上、下溫度不相等，會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，使管子遭到破壞；汽水分界面由于水面波動(dòng)而產(chǎn)生交變應(yīng)力，使管子產(chǎn)生縱向裂紋而破壞；由于水滴不斷濺到上半部管壁上，當(dāng)水分蒸發(fā)后其中的鹽分在管壁上形成水垢，使上半部管壁的冷卻效果惡化，容易過(guò)熱燒壞。措施：汽水混合物的上升管或汽水引出管與水平線之間的傾角不宜小于15°。§6.1.4自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)故障——汽水分層§6.1.4自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)故障——下降管帶汽危害：使下降管內(nèi)工質(zhì)密度減小，從而使循環(huán)回路的運(yùn)動(dòng)壓頭降低，對(duì)水循環(huán)非常不利。原因：下降管入口阻力較大，產(chǎn)生較大的壓降，使下降管入口處水壓降低而發(fā)生汽化，造成下降管帶汽；下降管管口離鍋筒水位面太近，上方水面形成旋渦斗而將蒸汽吸入下降管。下降管受熱過(guò)強(qiáng)、上升管出口與下降管入口距離太近而又無(wú)良好的隔離裝置等情況，都會(huì)引起下降管帶汽。措施：下降管盡量設(shè)置在鍋筒底部，以保證管口上方有足夠的水位高度。蒸汽品質(zhì)：指蒸汽所含雜質(zhì)的多少，也即蒸汽的潔凈度（1）氣體雜質(zhì)：O2,N2,CO2（2）非氣體雜質(zhì)：蒸汽中的鹽分§6.2蒸汽品質(zhì)合格的蒸汽：出力應(yīng)達(dá)到額定蒸發(fā)量；要求的蒸汽參數(shù)（壓力和溫度）；符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的蒸汽品質(zhì)。蒸汽帶水的危害：（1）惡化過(guò)熱器傳熱；（2）增大阻力、閥門(mén)失靈；（3）汽輪機(jī)葉片流線改變。（1）氣空間的汽水引入管，汽水化合物沖擊汽水分界面（2）水空間的汽水引入管，汽水化合物沖出汽水分界面§6.2.1蒸汽帶水的原因a）由于汽水混合物撞擊水面而形成水滴b）由于汽泡在水面破裂而形成水滴§6.2.2蒸汽帶水的影響因素（1）蒸汽負(fù)荷的影響；（2）蒸汽壓力的影響；（3）汽空間高度的影響；（4）鍋水（爐水）含鹽量的影響蒸汽濕度與鍋爐負(fù)荷的關(guān)系

蒸汽濕度與蒸汽空間高度的關(guān)系§6.2.3蒸汽凈化原理（1）重力分離原理利用蒸汽和水的密度不同，從而使汽、水在鍋筒汽空間依靠重力進(jìn)行自然分離。（2）慣性力分離原理利用汽水兩相流體改變方向時(shí)，蒸汽和水滴的慣性力不同，從而使汽、水分離。（3）離心力分離原理利用汽水兩相流體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的離心力不同，從而使汽、水分離。（4）水膜分離原理利用汽水兩相流體中水和蒸汽粘度不同，水粘度大，易附著于金屬壁面形成水膜，并依靠本身的重力向下流入水空間，從而使汽、水分離。（一）粗分離裝置（1）旋風(fēng)分離器（2）進(jìn)口當(dāng)板（示意圖）（3）水下孔板（示意圖）（二）細(xì)分離裝置（1）均汽孔板（示意圖）（2）集汽管（示意圖）（3）百葉窗分離器/波形板分離器（示意圖，示意圖2）（4）鋼絲網(wǎng)分離器（示意圖）（5）蝸殼式分離器（示意圖）§6.2.4蒸汽凈化裝置復(fù)習(xí)題P1982、自然循環(huán)回路