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第六章 工业锅炉的水动力工况及蒸汽净化装置 6.1工业锅炉的水动力工况 6.2工业锅炉蒸汽净化装置 任务：了解工业锅炉的水动力工况；熟悉工业锅炉的蒸汽净化装置 §6.1工业锅炉的水动力工况 锅炉的工作过程：炉内过程和锅内过程。本章研究和分析工业锅炉的锅内过程。 如果由于某种原因致使工质和金属内表面间的放热系数降低，金属壁温升高，当金属壁温度超过金属的允许最高工作温度时，金属材料就会因超温而破坏，致使锅炉发生爆管或爆炸事故。 上升管内流动的工质，吸收高温烟气的热量，水被加热、蒸发，形成汽水混合物，密度减小;下降管不受热或受热较弱，工质的密度较大。 一、锅内水循环 工业锅炉水动力系统一般包括加热系统（水）、蒸发系统（汽水）、过热系统（汽）。 蒸发系统按工质流动的方式：自然循环和强制循环。 依靠下降管与上升管内工质密度差作为水循环动力的蒸发系统，称为自然循环。工业锅炉绝大部分属于自然循环锅炉。（自然循环热水锅炉） 如果蒸发系统中工质的流动依靠水泵的扬程使工质在受热面内流动，这种蒸发系统称为强制循环。 二、自然循环回路 自然循环回路：由锅筒、下降管、下集箱、上升管、上集箱及汽水引出管等部件组成，如图6-3所示。 1.自然循环回路的布置 简单回路：一根下降管与一组上升管组成的封闭的汽水系统。 复杂回路：一根下降管与几组上升管成的封闭的汽水系统。 循环流量：在锅炉的自然循环回路中，管内工质的质量流量。 循环倍率：循环流量与蒸发量之比值，K=G/D。循环倍率=f（循环回路的阻力、流动压头、锅炉额定工作压力、负荷的变化等）。 （1）工业自然循环蒸汽锅炉 　　工作压力比较低，循环倍率K≥20，在正常水动力工况下，上升管不致过热，水中的溶解盐也不会沉积在管内壁，不会发生爆管事故。 （2）自然循环热水锅炉 　　循环倍率K等于锅炉各循环回路中的循环水质量流量之和与锅炉进水量之比值，其循环倍率可以大于1，也可以等于或小于1。 　　　强制循环热水锅炉Ｋ=1。 2. 自然循环回路基本方程 如右图所示。 Hs—Q点前的高度为上升管的加热水段高度； Hq—Q点后的高度为上升管的含汽段高度。 在下集箱处取A-A截面，作用在该截面两侧的力应相等，即： 运动压头：运动压头用来克服下降管与上升管的阻力。 上升管、下降管压差： 有效压头：有效压头用来克服下降管的阻力。 利用在工作点Yxj=Yss原理来计算水循环的方法称为压差法；利用在工作点Syx=⊿Pxj的原理来计算水循环的方法称为有效压头法。 图6-4所示为自然循环回路的水动力特性曲线。 两曲线的交点A为水循环回路的工作点，该点所对应的流速，即为水循环的回路的循环流速。 三、自然循环锅炉水循环系统 1．角管式锅炉水循环 如图6-5所示。 2.锅炉管束的水循环 上、下锅筒与锅炉管束组成对流蒸发受热面循环回路，如图6-6所示。 根据烟气流动方向，将锅炉管束分成三部分：第一管束，因处于炉膛出口，烟气温度很高，受热最强，管内工质平均密度最小；第二管束次之；第三管束受热最弱。但这不是绝对的（管束里面的下降管与上升管）。 四、自然循环锅炉的水循环故障 当锅内水动力工况不正常时，水循环的安全性就会遭到破坏，产生各种水循环故障，严重影响锅炉的正常运行。 1．水循环的停滞和倒流 (1) 循环停滞 当在同一循环回路中，各上升管受热不均匀时，受热弱的上升管中所产生的运动压头就比较小，甚至不能维持最低的循环流速，而处于停止不动的状态，这种现象称为循环停滞。 自由水面 如果产生循环停滞的上升管直接接于锅筒的蒸汽空间，水将停留在上升管的某一部位，水面以上全是蒸汽，此现象称为“自由水面”。 危害：当自由水面的位置波动时，还会引起管子的疲劳应力损坏。 措施：把上升管或上集箱的汽水引出管从锅筒水位面以下引入锅筒，避免形成自由水面。 (2) 循环倒流 由于受热不均，有的管中工质向上流，有的管中工质向下流（流速大产生的抽吸作用），这种现象称为循环倒流。在倒流管中，水向下运动，汽泡向上运动。 当管内工质倒流速度很快时，管子仍能得到良好冷却，不出现局部超温。 危害：当Ws.d=Wq.s时，汽泡处于不上不下的状态，引起“汽塞” ，发生传热恶化，以至使管子出现局部过热超温。 停滞与循环倒流的根本原因是同一循环回路中并列工作的各上升管受热不均匀，其主要因素： 锅炉的结构特点 锅炉运行不良（炉膛火焰中心偏移或火焰分布不均，受热面挂渣积灰） 防止倒流、停滞的方法： 2. 汽水分层 在水平或倾斜度很小的上升管中，汽水混合物的流速很小时，可能发生管子上部是汽，下部是水的流动现象，称为汽水分层。 汽水分层的管段受热时，管壁上、下温度不相等，会产生温差应力，使管子遭到破坏； 汽水分界面处由于水面波动而产生交变应力，使