[工学]第三章、锅炉的汽水系统及其设备.ppt

第三章、锅炉汽水系统及其设备 第一节、锅炉水循环 一、自然循环的基本原理: 自然循环原理 自然循环是指：在一个闭合的回路中，由于工质自身的密度差造成的重位压差，推动工质流动的现象。 自然循环锅炉的循环回路是由汽包、下降管、分配水管、水冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽水分离器组成的。 重位压差是由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不同造成的。 自然循环推动力的实质是由重位压差造成的循环推动力克服了上升系统和下降系统的流动阻力，推动工质在循环回路中流动。 压力越高，汽、水的密度差降低，工质循环流动速度越低。 二、竖直蒸发管汽水混合物流型与传热 当水冷壁管受热时，而管中心的水不断地向壁面补充，这时的管内沸腾被称为核态沸腾。 锅炉蒸发管内的流型主要分为四类，即泡状流、弹状流、环状流、雾状流。 如果管外的热负荷很高，汽泡就会在管子内壁面上聚集起来，形成完整稳定的气膜，热量通过气膜层传到液体再产生沸腾蒸发，此时管子壁面得不到水膜的直接冷却，就会导致管壁超温，这种现象就称为膜态沸腾。也称为第一类传热恶化。 泡状流动画 弹状流动画 环（柱）状流动画 膜态沸腾一般发生在亚临界参数锅炉水冷壁管内。 尽管亚临界参数锅炉水冷壁管出口汽水混合物的质量含汽率一般只达到0.3~0.4，但由于采用了内螺纹管水冷壁，抑制了膜态沸腾的发生。 环状流水膜被撕破或蒸干而产生膜态沸腾，形成液雾流（湿蒸汽），导致第二类传热恶化。 内螺纹管结构 三、自然循环工作可靠性主要指标 (1)循环流速ωo定义为：在饱和水状态下进入上升管入口的水的流速。即  (2)质量含汽率χ定义为：上升管中蒸汽所占循环流量的份额。或汽水混合物中蒸汽所占的份额。即 (3)循环倍率Ｋ定义为：上升管中实际产生一公斤蒸汽需要进入多少公斤水。 界限循环倍率Kjx， (4)自然循环的一个重要特性是吸热较多的管子中，工质循环流量自动增加，循环流速会自动提高，循环安全性越高，这就是自然循环特有的自补偿特性。 w0 X Xjx(Kjx) (5)上升管单位流通截面蒸发量 300MW亚临界自然循环锅炉Dss/Fss推荐值650～800t/(㎡·h)，界限值是1300t/(㎡·h)。 四、汽水循环系统 汽包、大直径下降管、分配水管、供水管、水冷壁下联箱、水冷壁管、后墙水冷壁吊挂管、后墙排管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管组成的。 五、水循环安全性分析 1、循环倍率 K大于界限循环倍率Kjx，K≥2.5 影响循环倍率主要因素 （1）上升管单位流通截面积蒸发量Dss/Fss; （2）导气管与上升管的截面比Fyc/Fss ； （3）其他影响因素 2、大量蒸汽在汽包内或下降管内凝结： 蒸发量需增加20%～25% 3、运动压头 （1）汽水密度差； （2）回路高度； （3）循环回路阻力； 4、亚临界压力下采用内螺纹管可提高循环可靠性 5、循环停滞 在受热弱的水冷壁管中，进入上升管的循环流量仅足以补充蒸发量时，称为循环停滞。 6、循环倒流 上升管接入汽包水容积时，循环停滞可能转成循环倒流。 7、下降管带汽 下降管入口阻力大、入口旋涡斗、汽包水欠焓、锅炉水带汽、汽包液面高度、下降管受热。 六、控制循环锅炉 1、产生原因：压力升高；亚临界； 2、形式：主要依靠低压循环泵和内螺纹管。 主要依靠循环泵的压头进行循环的锅炉，称为多次强制循环锅炉。 在水冷壁上升管入口处加装节流圈的多次强制循环锅炉，又称为控制循环锅炉。 控制循环锅炉的特点： （1）运动压头可以达到0.25～0.5MPa，可以采用小管径，管壁薄，金属消耗少； （2）可以任意布置蒸发受热面； （3）较高质量流速ρω，循环倍率低 K=3～5； （4）采用负荷高、阻力大的分离器，减少数量，采用较小直径汽包； （5）保持较高质量流速ρω，加装节流圈，防止水动力特性不稳定和热偏差； （6）循环泵3～4台，其中一台备用，功率消耗0.2%～0.25%； （7）调节系统比直流锅炉要求低； （8）缩短启动时间，100℃/h; （9）循环泵要求高，成本大； 第二节、 锅炉汽包与水冷壁 一、锅炉蒸发设备： （一）汽包 1、结构： 2、汽包的作用： （1）汽包是工质加热、蒸发、过热的过程的连接枢纽； （2）具有蓄热能力，缓和汽压变动速度，有利于调节； （3）装有汽水分离装置和排污装置，保证蒸汽品质； （4）汽包装设压力表、水位表、事故放水门、安全阀等附属设备，控制汽包压力，监视水位，保证安全