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第十一章 控制流动锅炉 第一节 控制循环锅炉 一、控制循环汽包锅炉 （一）控制循环汽包锅炉的工作原理 在循环回路中串接一个专门的循环泵，以增加循环回路中的循环推动力，并可人为地控制锅炉中工质的流动，因此称这种锅炉为控制循环锅炉。控制循环锅炉有控制循环汽包锅炉和低倍率循环锅炉两种。控制循环汽包锅炉有时也称为多次强制循环锅炉，其原理如图11-1所示。 循环倍率K的大小对蒸发管的工作安全有很大的影响。目前大容量控制循环汽包锅炉的循环倍率K值在3～8之间，一般为4左右；质量流速约为1000～1500/。 控制循环汽包锅炉与自然循环锅炉在结构上的最大差异就是控制循环锅炉在循环回路中装置了循环泵。大容量控制循环汽包锅炉一般装有3～4台循环泵，其中1台备用。循环泵通常垂直装置在下降管的汇总管道上。由于循环回路中装置了循环泵，控制循环汽包锅炉与自然循环锅炉相比具有许多特点。 （二）控制循环汽包锅炉的特点 1、结构特点 （1）水冷壁方面：可以采用较小管径的蒸发受热面，而强制流动又使管壁得到足够的冷却，壁温较低，可减轻水冷壁的高温腐蚀；管壁也可减薄，因此锅炉的金属耗量减少。另外，可更灵活自由地设计布置蒸发受热面，锅炉的形状和蒸发受热面都能采用较好的布置方案，不必受到垂直布置的限制。水冷壁管进口一般装置节流孔板，用以分配各并联管屏的工质流量，改善工质流动的水动力特性和热偏差。 （2）汽包方面：在保持同样分离效果的条件下，能提高单个分离器的蒸汽负荷，因此可减少汽水分离器的个数。这样使得汽包直径可缩小、壁厚减薄。而且整个汽包的结构和布置与自然循环锅炉相比也有很大的差异。与超高压锅炉相比，亚临界压力控制循环汽包锅炉汽包内部装置的主要特点为：除可以采用轴流式旋风分离器和不用蒸汽清洗装置外，汽包内装有弧形衬板，与汽包内壁间形成一环形通道，构成汽水混合物汇流箱。汽水混合物从汽包上部引入，沿环形通道自上而下流动，最后进入旋风分离器。这种结构的汽包内壁只与汽水混合物接触，避免了汽包壁受锅水和给水的冲击，减小了汽包上、下壁温差和壁温波动幅度，从而使汽包热应力减小，对汽包起到了较好的保护作用。 2、运行特点 （1）可以大大提高启动和升降负荷的速度。 （2）可提高启动和变负荷速度，以适应机组调峰的需要，并节省启动燃料。在事故停炉后，可利用锅水循环泵和送、引风机联合运行，快速冷却炉膛和水冷壁，使停炉速度加快，缩短检修时间。 （3）增加了设备的制造费用，锅炉的运行及维护费用也相应增加。 二、低倍率循环锅炉 （一）低倍率循环锅炉的工作原理 循环倍率K=1.5左右的控制循环锅炉称为低倍率循环锅炉。低倍率循环锅炉与控制循环汽包锅炉相比，工作原理基本相似，但在结构上它没有大直径的汽包，只有置于炉外的汽水分离器，而且循环倍率较低。 其工质的流程为：给水经省煤器1与从汽水分离器8分离出来的饱和水在混合物2内混合后，再经过过滤器3，进入循环泵4，升压后再将水送入分离器5，由分配器用连接管分别引到水冷壁7各回路的下联箱。每个回路接一根连接管，连接管的入口都装有节流圈6。水经过蒸发受热面引入汽水分离器，分离出来的水引到混合器，进行再循环，而分离出来的蒸汽引向过热器系统进行过热。 （二）低倍率循环锅炉的特点 在这种锅炉中，当锅炉负荷变化时，由于循环泵的特性，水冷壁管中工质流量变化不大，如图11-6曲线3所示，因此质量流量变化亦小。蒸发受热面可以采用一次上升膜式水冷壁，而且不需要用很小管径的水冷壁管来保证质量流速。由于循环流量随锅炉负荷变化不大，因此在锅炉负荷降低时循环倍率增加，流动较稳定，管壁也得到了较好的冷却。另外，水冷壁布置比较自由。 低倍率循环锅炉存在着如下两个方面的问题：一是汽水分离器的分离效率低于自然循环锅炉和控制循环汽包锅炉，其出口蒸汽有一定湿度，对受热面的布置影响较大，而且水位及汽温调节较为复杂；二是需要解决长期在高温高压下运行的循环泵的安全问题。 第二节 直流锅炉 一、直流锅炉的工作原理 直流锅炉没有汽包，整个锅炉是由许多管子并联，并用联箱连接而成的。在给水泵压头的作用下，给水顺序一次通过加热、蒸发、过热各个受热在，即工质沿锅炉汽水管道流过，依次完成水加热、汽化和蒸汽过热过程，最后蒸汽过热到所给定的温度。 按照循环倍率的定义，直流锅炉的循环倍率K=1，即在稳定流动时给水流量应等于蒸发量。 在低于临界压力的直流锅炉中，工质的状态和参数变化：沿受热管子长度工质的压力P逐渐降低；由于工质不断吸热，工质的焓h逐渐增大、比容在逐渐增加、温度t在加热段和过热段也逐渐升高。只有在蒸发段，工质的温度等于该处压力下的饱和温度，但由于压力是逐渐降低的，所以饱和温度在这个区段略有下降。 二、直流锅炉的工作特点 在直流锅炉中，由于取消了汽包且工质一次性通过各受热面，因此其工作过