1、七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 1七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 2七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 3 大容量鍋爐大容量鍋爐沿爐膛周界熱負(fù)荷分布不沿爐膛周界熱負(fù)荷分布不均均，水冷壁中間部位較兩邊高，燃燒器區(qū)，水冷壁中間部位較兩邊高，燃燒器區(qū)域附近熱負(fù)荷最大，爐膛四角和下部受熱域附近熱負(fù)荷最大，爐膛四角和下部受熱最弱，水冷壁吸熱不均，造成水循環(huán)故障。最弱，水冷壁吸熱不均，造成水循環(huán)故障。將水冷壁設(shè)計成若干個獨(dú)立的循環(huán)回路將水冷壁設(shè)計成若干個獨(dú)立的循環(huán)回路

2、 SG1025/18.1 SG1025/18.1鍋爐水冷壁根據(jù)爐膛水平鍋爐水冷壁根據(jù)爐膛水平截面熱負(fù)荷分布曲線共分為截面熱負(fù)荷分布曲線共分為3232個循環(huán)回路。個循環(huán)回路。前、后、兩側(cè)各前、后、兩側(cè)各6 6個回路，四個爐角各個回路，四個爐角各2 2個個回路回路 七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 4 后水冷壁上部后水冷壁上部作成一個作成一個折焰角折焰角，同時拉出部同時拉出部分管束作為分管束作為后墻懸吊管，后墻懸吊管，折焰角以一定的角度折焰角以一定的角度向后上方延伸形成水平煙道，然后垂直向上形向后上方延伸形成水平煙道，然后垂直向上形成成排管排管與上集箱

3、連接，可增加水平煙道長度，與上集箱連接，可增加水平煙道長度，改善爐膛出口煙氣的空氣動力特性，增長煙氣改善爐膛出口煙氣的空氣動力特性，增長煙氣流程，強(qiáng)化煙氣的混合流程，強(qiáng)化煙氣的混合 水冷壁上部通過水冷壁上部通過上集箱上集箱固定在支架上，下部固定在支架上，下部則懸掛著則懸掛著下集箱下集箱，可自由膨脹可自由膨脹 燃燒器區(qū)域布置燃燒器區(qū)域布置衛(wèi)燃帶衛(wèi)燃帶，以提高爐膛溫度，以提高爐膛溫度 在四面墻的高熱負(fù)荷區(qū)域在四面墻的高熱負(fù)荷區(qū)域采用了內(nèi)螺紋管，采用了內(nèi)螺紋管，以保證水冷壁工作的安全性以保證水冷壁工作的安全性七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 5 來自省煤

4、器的來自省煤器的給水給水經(jīng)經(jīng)汽包汽包分別進(jìn)入分別進(jìn)入4 4個大直個大直徑集中徑集中下降管下降管，其下端分別接一個，其下端分別接一個分配器分配器，并，并通過通過9696根根供水管供水管與與3232個個下集箱下集箱相連。然后經(jīng)相連。然后經(jīng)3232組組648648根根膜式水冷壁、折焰角、后墻水冷壁懸膜式水冷壁、折焰角、后墻水冷壁懸吊管、水平煙道底部、后墻排管吊管、水平煙道底部、后墻排管向上流動，水向上流動，水被逐漸加熱形成被逐漸加熱形成汽水混合物汽水混合物，通過，通過2626個個上集箱上集箱106106根根導(dǎo)汽管導(dǎo)汽管被引入汽包，進(jìn)行汽水分離被引入汽包，進(jìn)行汽水分離 飽和蒸汽飽和蒸汽由由1818根連

5、接管引入頂棚過熱器進(jìn)口根連接管引入頂棚過熱器進(jìn)口集箱；集箱； 飽和水飽和水留在汽包下部，連同不斷送入汽包的留在汽包下部，連同不斷送入汽包的給水一起進(jìn)入下降管給水一起進(jìn)入下降管七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 621TTwbbq影響水冷壁壁溫的因素：影響水冷壁壁溫的因素：管內(nèi)工質(zhì)溫度；管內(nèi)工質(zhì)溫度；水冷壁管外煙氣熱負(fù)荷；水冷壁管外煙氣熱負(fù)荷；水冷壁管的導(dǎo)熱系數(shù)；水冷壁管的導(dǎo)熱系數(shù)；管內(nèi)工質(zhì)的對流放熱系數(shù)。管內(nèi)工質(zhì)的對流放熱系數(shù)。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 7水冷壁水冷壁中是汽液兩相流動的，且沿著水冷

6、壁向中是汽液兩相流動的，且沿著水冷壁向上流動的過程中汽液混合是不均勻的。通常用上流動的過程中汽液混合是不均勻的。通常用汽液兩相流的質(zhì)量含汽率汽液兩相流的質(zhì)量含汽率 來表示：來表示：xDxGDG汽液兩相流的質(zhì)量含汽率：汽液兩相流的質(zhì)量含汽率：是指單位時間內(nèi)，流過通道某是指單位時間內(nèi)，流過通道某一截面的汽液兩相流體總質(zhì)量一截面的汽液兩相流體總質(zhì)量中，蒸汽所占的比例份額。中，蒸汽所占的比例份額。汽液兩相流體中蒸汽質(zhì)量；汽液兩相流體中蒸汽質(zhì)量；汽液兩相流體總質(zhì)量。汽液兩相流體總質(zhì)量。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 8 單相水單相水氣泡流氣泡流彈狀流彈狀流

7、環(huán)狀流環(huán)狀流 液環(huán)狀滴流液環(huán)狀滴流霧狀流霧狀流單相汽單相汽 霧狀流：汽流中雖仍有一些水滴，但霧狀流：汽流中雖仍有一些水滴，但冷卻作用不夠，所以導(dǎo)致冷卻作用不夠，所以導(dǎo)致傳熱惡化。傳熱惡化。垂直上升管中的汽液垂直上升管中的汽液兩相流的流型和傳熱兩相流的流型和傳熱 汽水混合物在垂直管中作上升運(yùn)動汽水混合物在垂直管中作上升運(yùn)動 汽、液兩相數(shù)量，即質(zhì)量含汽率汽、液兩相數(shù)量，即質(zhì)量含汽率x x 不斷變化；汽、液兩相間存在相對運(yùn)不斷變化；汽、液兩相間存在相對運(yùn)動；產(chǎn)生動；產(chǎn)生汽泡趨中效應(yīng)汽泡趨中效應(yīng)。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 9 汽汽彈狀結(jié)構(gòu)：彈狀結(jié)構(gòu)

8、：含汽率含汽率x x 增大，增大，汽泡汽泡開始合并成彈狀大汽泡開始合并成彈狀大汽泡，形成阻力，形成阻力較小的汽彈。較小的汽彈。 汽汽泡狀結(jié)構(gòu)：泡狀結(jié)構(gòu)：汽水混合物中含汽汽水混合物中含汽率率x x 較小時，蒸汽呈細(xì)小的汽泡，主較小時，蒸汽呈細(xì)小的汽泡，主要在要在管子中心部分管子中心部分向上運(yùn)動。向上運(yùn)動。 環(huán)狀環(huán)狀結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：含汽率含汽率x x 繼續(xù)增大，繼續(xù)增大，汽汽彈狀汽泡匯合成環(huán)狀彈狀汽泡匯合成環(huán)狀并沿著管子中并沿著管子中心流動，而水則成環(huán)狀沿著管壁流心流動，而水則成環(huán)狀沿著管壁流動，形成環(huán)狀或稱汽柱狀流動結(jié)構(gòu)。動，形成環(huán)狀或稱汽柱狀流動結(jié)構(gòu)。 霧狀結(jié)構(gòu)：霧狀結(jié)構(gòu)：含汽率再增大時，管壁上水

9、膜變薄，汽流將水膜撕破成含汽率再增大時，管壁上水膜變薄，汽流將水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被帶走，汽與水形成小水滴分布于蒸汽流中被帶走，汽與水形成霧狀混合物霧狀混合物，稱為霧狀或，稱為霧狀或液霧結(jié)構(gòu)。液霧結(jié)構(gòu)。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 10 汽水混合物在水平管中流動汽水混合物在水平管中流動 在浮力與重力作用下，在浮力與重力作用下，管子上部蒸汽多。管子上部蒸汽多。當(dāng)流速小到一定程度時，當(dāng)流速小到一定程度時，形成汽、水形成汽、水分層流動分層流動。管子上部與蒸汽接觸，管壁溫度升高，可能過。管子上部與蒸汽接觸，管壁溫度升高，可能過熱損壞；在汽水分

10、層的交界面處，由于汽水波動，產(chǎn)生疲勞損壞。熱損壞；在汽水分層的交界面處，由于汽水波動，產(chǎn)生疲勞損壞。 汽汽水混合物流速愈小；含汽率愈大；管子的傾角水混合物流速愈??；含汽率愈大；管子的傾角 愈小，汽水分層愈愈小，汽水分層愈易發(fā)生。易發(fā)生。對自然循環(huán)鍋爐，管子傾角應(yīng)大于對自然循環(huán)鍋爐，管子傾角應(yīng)大于3030 ，以防止發(fā)生分層流動。，以防止發(fā)生分層流動。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 11 水冷壁管內(nèi)飽和沸騰可分為水冷壁管內(nèi)飽和沸騰可分為核態(tài)沸騰核態(tài)沸騰和和沸騰傳熱惡化沸騰傳熱惡化兩種工況。兩種工況。 核態(tài)沸騰：核態(tài)沸騰： 汽泡強(qiáng)烈擾動，傳熱性能良好，

11、管內(nèi)壁溫度接近于水的汽泡強(qiáng)烈擾動，傳熱性能良好，管內(nèi)壁溫度接近于水的飽和溫度，得到良好的冷卻飽和溫度，得到良好的冷卻 。 沸騰傳熱惡化：沸騰傳熱惡化：是指在某些情況下，如果水冷壁管子內(nèi)壁水膜冷卻條件破是指在某些情況下，如果水冷壁管子內(nèi)壁水膜冷卻條件破壞，管子內(nèi)壁直接與蒸汽接觸，導(dǎo)致工質(zhì)對管壁的對流放熱系數(shù)壞，管子內(nèi)壁直接與蒸汽接觸，導(dǎo)致工質(zhì)對管壁的對流放熱系數(shù) 急劇下降，急劇下降，管壁冷卻條件惡化，進(jìn)而導(dǎo)致管壁金屬溫度突然急劇升高的現(xiàn)象。管壁冷卻條件惡化，進(jìn)而導(dǎo)致管壁金屬溫度突然急劇升高的現(xiàn)象。 第一類傳熱惡化第一類傳熱惡化（膜態(tài)沸騰膜態(tài)沸騰）：）： 熱負(fù)荷很高，管內(nèi)壁汽化核心急劇熱負(fù)荷很高，

12、管內(nèi)壁汽化核心急劇增加，形成連續(xù)的汽膜，對流放熱系數(shù)增加，形成連續(xù)的汽膜，對流放熱系數(shù) 急劇下降，管壁得不到液體冷急劇下降，管壁得不到液體冷卻超溫破壞。特性參數(shù)為臨界熱負(fù)荷。卻超溫破壞。特性參數(shù)為臨界熱負(fù)荷。 第二類傳熱惡化（第二類傳熱惡化（蒸干蒸干）：熱負(fù)荷比前者低、但含汽率很高時（出現(xiàn)熱負(fù)荷比前者低、但含汽率很高時（出現(xiàn)液霧狀），汽流將水膜撕破或因蒸發(fā)使水膜部分或全部消失，管壁直接液霧狀），汽流將水膜撕破或因蒸發(fā)使水膜部分或全部消失，管壁直接與蒸汽接觸而得不到液體的足夠冷卻，對流放熱系數(shù)與蒸汽接觸而得不到液體的足夠冷卻，對流放熱系數(shù)2 2 急劇下降，金屬急劇下降，金屬壁溫壁溫t tb b

13、急劇增加，特性參數(shù)是工質(zhì)的臨界含汽率。急劇增加，特性參數(shù)是工質(zhì)的臨界含汽率。2七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 12 第二類傳熱惡化（第二類傳熱惡化（蒸干蒸干）的特點）的特點：熱負(fù)荷熱負(fù)荷比第一類傳熱惡化低，其比第一類傳熱惡化低，其傳熱方式傳熱方式為強(qiáng)迫對流，蒸汽為強(qiáng)迫對流，蒸汽流量大，流量大，流速快，流速快，又有又有水滴撞擊和冷卻管壁水滴撞擊和冷卻管壁，工質(zhì)的放熱系數(shù)工質(zhì)的放熱系數(shù)比比第一類傳熱惡第一類傳熱惡化時高，所以化時高，所以壁溫上升值壁溫上升值沒有第一類傳熱惡化時那樣大。沒有第一類傳熱惡化時那樣大。電廠鍋爐常見的傳熱惡化較多的屬于電廠鍋爐

14、常見的傳熱惡化較多的屬于第二類傳熱惡化第二類傳熱惡化。 兩類傳熱惡化示意見圖兩類傳熱惡化示意見圖7-5所示。所示。自然循環(huán)大型鍋爐在亞臨界壓力，自然循環(huán)大型鍋爐在亞臨界壓力，因含汽率較高，（鍋爐容量增大，因含汽率較高，（鍋爐容量增大，爐膛周界相對減小，水冷壁根數(shù)爐膛周界相對減小，水冷壁根數(shù)減少而長度增加），循環(huán)倍率較減少而長度增加），循環(huán)倍率較低，有可能出現(xiàn)第二類傳熱惡化。低，有可能出現(xiàn)第二類傳熱惡化。為此，必須采用雙面水冷壁或加為此，必須采用雙面水冷壁或加大水冷壁管徑。大水冷壁管徑。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 13 可設(shè)法提高發(fā)生傳熱惡化區(qū)

15、段的工質(zhì)的對流放熱系數(shù)；可設(shè)法提高發(fā)生傳熱惡化區(qū)段的工質(zhì)的對流放熱系數(shù)；設(shè)法推遲開始設(shè)法推遲開始發(fā)生傳熱惡化的地點，使之遠(yuǎn)離高熱負(fù)荷區(qū)域。發(fā)生傳熱惡化的地點，使之遠(yuǎn)離高熱負(fù)荷區(qū)域。 通常采用以下兩個措施：通常采用以下兩個措施：適當(dāng)提高管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量流速；適當(dāng)提高管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量流速；采用內(nèi)螺紋管，或加裝旋流子，采用內(nèi)螺紋管，或加裝旋流子，使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動或破壞汽膜使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動或破壞汽膜邊界層，避免傳熱惡化邊界層，避免傳熱惡化 采用內(nèi)螺紋管采用內(nèi)螺紋管 在管子內(nèi)壁上開出單頭或多頭螺旋形槽道，當(dāng)工質(zhì)在管子內(nèi)壁上開出單頭或多頭螺旋形槽道，當(dāng)工質(zhì)在內(nèi)螺紋管內(nèi)流動時，發(fā)生強(qiáng)烈擾動，將水

16、壓向壁面并迫使汽泡脫在內(nèi)螺紋管內(nèi)流動時，發(fā)生強(qiáng)烈擾動，將水壓向壁面并迫使汽泡脫離壁面被水帶走，破壞汽膜層的形成，使管內(nèi)壁溫度降低。離壁面被水帶走，破壞汽膜層的形成，使管內(nèi)壁溫度降低。 加裝擾流子加裝擾流子 擾流子是塞在管中的螺旋狀金屬薄片。在推遲傳熱惡擾流子是塞在管中的螺旋狀金屬薄片。在推遲傳熱惡化和降低壁溫方面，擾流子可起到與內(nèi)螺紋管類似的作用，在強(qiáng)化和降低壁溫方面，擾流子可起到與內(nèi)螺紋管類似的作用，在強(qiáng)化傳熱方面不及內(nèi)螺紋管?；瘋鳠岱矫娌患皟?nèi)螺紋管。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 14 質(zhì)量流速質(zhì)量流速 ：單位時間流經(jīng)單位流通截面的工質(zhì)質(zhì)量：

17、單位時間流經(jīng)單位流通截面的工質(zhì)質(zhì)量2/,/(. )wG F kgm s 循環(huán)流速循環(huán)流速ww0 0 上升管開始沸騰處的飽和水的質(zhì)量流速上升管開始沸騰處的飽和水的質(zhì)量流速式中： 上升管入口壓力下對應(yīng)的飽和水密度， ； 容積流量，0GwF一、自然循環(huán)的安全指標(biāo)一、自然循環(huán)的安全指標(biāo)wFG上升管入口工質(zhì)的質(zhì)量流量， ；上升管流通截面積， ；2m/kg s/VG3/kg mV3/ms七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 15自然循環(huán)的工作原理自然循環(huán)的工作原理 下降管中水與上升管下降管中水與上升管中汽水混合物間的重中汽水混合物間的重位壓頭差使水在回路位壓頭差使

18、水在回路中產(chǎn)生環(huán)形流動，稱中產(chǎn)生環(huán)形流動，稱為水循環(huán)。為水循環(huán)。 在自然循環(huán)鍋爐中，在自然循環(huán)鍋爐中，流動阻力是由下降管流動阻力是由下降管和上升管系統(tǒng)的重位和上升管系統(tǒng)的重位差來克服的。差來克服的。用來克服水循環(huán)回路用來克服水循環(huán)回路總阻力的壓頭，也就總阻力的壓頭，也就是自然循環(huán)的推動力是自然循環(huán)的推動力稱為自然循環(huán)的運(yùn)動稱為自然循環(huán)的運(yùn)動壓頭。壓頭。 七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 161GKDx 循環(huán)倍率循環(huán)倍率K K 循環(huán)回路中水流量循環(huán)回路中水流量G G與回路中產(chǎn)生的蒸汽量與回路中產(chǎn)生的蒸汽量D D之之比，即比，即1kg1kg水全部變成蒸

19、汽需在回路中循環(huán)多少次水全部變成蒸汽需在回路中循環(huán)多少次一、自然循環(huán)的安全指標(biāo)一、自然循環(huán)的安全指標(biāo)00GKD 名義名義循環(huán)倍率循環(huán)倍率K Ko o 按按汽包引出汽包引出的飽和蒸汽量的飽和蒸汽量D Do o計算的循環(huán)倍計算的循環(huán)倍率，即率，即七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 17在在 一定時，鍋爐參數(shù)一定時，鍋爐參數(shù) ， ；在鍋爐參數(shù)一定時，在鍋爐參數(shù)一定時， （即鍋爐容量增大），（即鍋爐容量增大）， 。但但 值過小意味著上升管出口處質(zhì)量含汽率很大值過小意味著上升管出口處質(zhì)量含汽率很大 ，在爐膛熱負(fù)荷較高的條，在爐膛熱負(fù)荷較高的條件下，容易出現(xiàn)水冷

20、壁沸騰傳熱惡化，故應(yīng)保證合適的件下，容易出現(xiàn)水冷壁沸騰傳熱惡化，故應(yīng)保證合適的 值。值。一、自然循環(huán)的安全指標(biāo)一、自然循環(huán)的安全指標(biāo)ssDF 上升管單位流通截面蒸發(fā)量上升管單位流通截面蒸發(fā)量 是衡量循環(huán)倍率是衡量循環(huán)倍率 和循環(huán)流速和循環(huán)流速 值大小的主要指標(biāo)。由圖值大小的主要指標(biāo)。由圖7-7可以看出：可以看出：sDF上升管出口的產(chǎn)汽量上升管的流通截面積K0wssDFssDFKKssDFK對于亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐，在保持對于亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐，在保持 一定的條件下，增加一定的條件下，增加水冷壁水冷壁高度高度，使水冷壁的流通截面積減小，循環(huán)倍率會降低，比較有利。，使水冷壁的流通截面積減小，

21、循環(huán)倍率會降低，比較有利。ssDF七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 18汽包水室凝汽量的影響因素：汽包水室凝汽量的影響因素：受熱面布置；受熱面布置；熱量在不同受熱面中分配比例；熱量在不同受熱面中分配比例；水冷壁入口流量分配的均勻性。水冷壁入口流量分配的均勻性。省煤器進(jìn)入汽包的水具有一定的欠焓。省煤器進(jìn)入汽包的水具有一定的欠焓。一、自然循環(huán)的安全指標(biāo)一、自然循環(huán)的安全指標(biāo) 汽包水室凝汽量汽包水室凝汽量ssDFK將汽包水室中凝結(jié)下來的蒸汽量就稱為將汽包水室中凝結(jié)下來的蒸汽量就稱為汽包水室凝汽量。汽包水室凝汽量。在亞臨界壓力下，汽水密度差在亞臨界壓力下，

22、汽水密度差，汽包中汽水分離難度，汽包中汽水分離難度，汽包水室中有部分，汽包水室中有部分蒸汽無法脫離汽水分界面通過蒸汽空間進(jìn)入過熱器。因此，亞臨界壓力鍋爐蒸汽無法脫離汽水分界面通過蒸汽空間進(jìn)入過熱器。因此，亞臨界壓力鍋爐汽包水室中存在汽包水室中存在蒸汽的凝結(jié)過程蒸汽的凝結(jié)過程。進(jìn)而出現(xiàn)。進(jìn)而出現(xiàn)水冷壁的實際蒸發(fā)量大于從汽包水冷壁的實際蒸發(fā)量大于從汽包引出的飽和蒸汽量。引出的飽和蒸汽量。D七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 19對應(yīng)最大循環(huán)流速對應(yīng)最大循環(huán)流速 時的上時的上升管出口質(zhì)量含汽率稱為升管出口質(zhì)量含汽率稱為界限含界限含汽率汽率 。與界限含汽率相

23、對與界限含汽率相對應(yīng)的循環(huán)倍率稱為應(yīng)的循環(huán)倍率稱為界限循環(huán)倍界限循環(huán)倍率率 。它也是對應(yīng)自然循環(huán)它也是對應(yīng)自然循環(huán)失去自補(bǔ)償能力（最高循環(huán)流速）失去自補(bǔ)償能力（最高循環(huán)流速） 時的循環(huán)倍率。時的循環(huán)倍率。二、自然循環(huán)自補(bǔ)償能力二、自然循環(huán)自補(bǔ)償能力自然循環(huán)自補(bǔ)償能力：自然循環(huán)自補(bǔ)償能力： 是指自然循環(huán)鍋爐在一定循環(huán)倍率范圍內(nèi)，其循環(huán)是指自然循環(huán)鍋爐在一定循環(huán)倍率范圍內(nèi)，其循環(huán)流速（或循環(huán)水量）隨熱負(fù)荷增加而增大的特性。流速（或循環(huán)水量）隨熱負(fù)荷增加而增大的特性。循環(huán)流速循環(huán)流速 與鍋爐水冷壁的質(zhì)量含汽率與鍋爐水冷壁的質(zhì)量含汽率 的關(guān)系，如圖的關(guān)系，如圖7-8所示：所示：x0wmax0wjxxj

24、xK對應(yīng)的質(zhì)量含汽率對應(yīng)的質(zhì)量含汽率X應(yīng)小于臨界質(zhì)量合汽車應(yīng)小于臨界質(zhì)量合汽車Xlj 七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 20 界限循環(huán)倍率和推薦循環(huán)倍率界限循環(huán)倍率和推薦循環(huán)倍率鍋爐壓力鍋爐壓力(Mpa(Mpa) 3.92) 3.925.88 10.25.88 10.211.76 13.7311.76 13.7315.69 16.6715.69 16.6718.6318.63鍋爐蒸發(fā)量鍋爐蒸發(fā)量(t/h(t/h) 35) 35240 160240 160420 400420 400670 800670 800界限循環(huán)倍率界限循環(huán)倍率K Kjx jx

25、 10 5 3 2.5 10 5 3 2.5推薦循環(huán)倍率推薦循環(huán)倍率 151525 725 715 415 48 48 46 6 循環(huán)倍率循環(huán)倍率K K 衡量鍋爐水循環(huán)可靠性的指標(biāo)之一衡量鍋爐水循環(huán)可靠性的指標(biāo)之一 K K過大（過大（x x 過小過小) ) ，運(yùn)動壓頭太小，運(yùn)動壓頭太小，可能出現(xiàn)循環(huán)停滯等水循環(huán)故障；可能出現(xiàn)循環(huán)停滯等水循環(huán)故障； K K過?。ㄟ^小（x x 過大），將失去自補(bǔ)償能力，造成管壁超溫過大），將失去自補(bǔ)償能力，造成管壁超溫 。 回路循環(huán)倍率回路循環(huán)倍率K K 應(yīng)大于界限循環(huán)倍率應(yīng)大于界限循環(huán)倍率K Kjxjx，運(yùn)行中隨著負(fù)荷變化，自然，運(yùn)行中隨著負(fù)荷變化，自然水循環(huán)具

26、有自補(bǔ)償能力。若失去自補(bǔ)償能力，則隨著熱負(fù)荷增加，循水循環(huán)具有自補(bǔ)償能力。若失去自補(bǔ)償能力，則隨著熱負(fù)荷增加，循環(huán)流速反而減小，受熱的管子就有可能因為其中工質(zhì)流量低而得不到環(huán)流速反而減小，受熱的管子就有可能因為其中工質(zhì)流量低而得不到充分冷卻。充分冷卻。亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐具有相當(dāng)良好的自補(bǔ)償能力，對爐內(nèi)熱偏差能進(jìn)亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐具有相當(dāng)良好的自補(bǔ)償能力，對爐內(nèi)熱偏差能進(jìn)行有效補(bǔ)償，從而提高了水冷壁工作的可靠性。行有效補(bǔ)償，從而提高了水冷壁工作的可靠性。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 21下降管進(jìn)口截面上部形成下降管進(jìn)口截面上部形成渦漩漏斗

27、渦漩漏斗狀，蒸汽被吸入下降管中；狀，蒸汽被吸入下降管中；三、下降管帶汽三、下降管帶汽 下降管入口水自汽化：下降管入口水自汽化：汽包中的水進(jìn)入下降管時，因汽包中的水進(jìn)入下降管時，因流阻和加速流阻和加速產(chǎn)生壓降使進(jìn)口處發(fā)生自汽化；產(chǎn)生壓降使進(jìn)口處發(fā)生自汽化； 水室?guī)核規(guī)?下降管入口形成旋渦斗：下降管入口形成旋渦斗：下降管帶汽或汽化，工質(zhì)下降管帶汽或汽化，工質(zhì)密度減小，運(yùn)動壓頭下降密度減小，運(yùn)動壓頭下降汽包汽包水容積內(nèi)所含蒸汽水容積內(nèi)所含蒸汽被帶入下降管中；下降管被帶入下降管中；下降管受熱受熱產(chǎn)生蒸汽。產(chǎn)生蒸汽。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage

28、 22四、自然循環(huán)的主要故障四、自然循環(huán)的主要故障 受熱最弱上升管中出現(xiàn)循環(huán)停滯、倒流等水循環(huán)故障；受熱最弱上升管中出現(xiàn)循環(huán)停滯、倒流等水循環(huán)故障；受熱最強(qiáng)上升管中發(fā)生沸騰傳熱惡化；受熱最強(qiáng)上升管中發(fā)生沸騰傳熱惡化；水平管或傾斜管中循環(huán)流速太低而出現(xiàn)汽水分層；水平管或傾斜管中循環(huán)流速太低而出現(xiàn)汽水分層；下降管中出現(xiàn)帶汽或汽化現(xiàn)象。下降管中出現(xiàn)帶汽或汽化現(xiàn)象。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 23 自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面金屬安全工作的條件：自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面金屬安全工作的條件：是保證管子內(nèi)壁有是保證管子內(nèi)壁有連續(xù)水膜覆蓋，且不出現(xiàn)以下情況：連續(xù)水

29、膜覆蓋，且不出現(xiàn)以下情況： 受熱最弱上升管不出現(xiàn)流動停滯、倒流、汽水分層等水循環(huán)故障；受熱最弱上升管不出現(xiàn)流動停滯、倒流、汽水分層等水循環(huán)故障； 受熱最強(qiáng)上升管不發(fā)生沸騰傳熱惡化；受熱最強(qiáng)上升管不發(fā)生沸騰傳熱惡化； 下降管不出現(xiàn)帶汽或汽化現(xiàn)象。下降管不出現(xiàn)帶汽或汽化現(xiàn)象。 自然循環(huán)鍋爐在壓力低于自然循環(huán)鍋爐在壓力低于11MPa11MPa或受熱管局部熱負(fù)荷低于或受熱管局部熱負(fù)荷低于400kw/m400kw/m2 2時時, ,一般不會出現(xiàn)傳熱惡化，一般不會出現(xiàn)傳熱惡化，正常水力工況破壞正常水力工況破壞是蒸發(fā)管過熱的主要原因。是蒸發(fā)管過熱的主要原因。 自然循環(huán)大型鍋爐在亞臨界壓力，因含汽率較高，（鍋

30、爐容量增大，自然循環(huán)大型鍋爐在亞臨界壓力，因含汽率較高，（鍋爐容量增大，爐膛周界相對減小，水冷壁根數(shù)減少而長度增加），循環(huán)倍率較低，爐膛周界相對減小，水冷壁根數(shù)減少而長度增加），循環(huán)倍率較低，有可能出現(xiàn)第二類傳熱惡化。為此，必須采用雙面水冷壁或加大水冷有可能出現(xiàn)第二類傳熱惡化。為此，必須采用雙面水冷壁或加大水冷壁管徑。壁管徑。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 24四、自然循環(huán)的主要故障四、自然循環(huán)的主要故障汽水混合物在水平或傾斜管中流動時，當(dāng)流速小到一定程度時，就汽水混合物在水平或傾斜管中流動時，當(dāng)流速小到一定程度時，就會發(fā)生水在下面汽在上面流的現(xiàn)

31、象，嚴(yán)重時會出現(xiàn)一個清晰的分界面，會發(fā)生水在下面汽在上面流的現(xiàn)象，嚴(yán)重時會出現(xiàn)一個清晰的分界面，這種現(xiàn)象叫做這種現(xiàn)象叫做汽水分層汽水分層。汽水分層的危害：汽水分層的危害：出現(xiàn)汽水分層現(xiàn)象時，管壁上部溫度可能高于下部，上出現(xiàn)汽水分層現(xiàn)象時，管壁上部溫度可能高于下部，上下管壁之間存在溫差而產(chǎn)生大的熱應(yīng)力。同時，由于管內(nèi)水的起伏波動，在下管壁之間存在溫差而產(chǎn)生大的熱應(yīng)力。同時，由于管內(nèi)水的起伏波動，在汽水交界處產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，并破壞保護(hù)層，造成管壁腐蝕，這是檢修中判汽水交界處產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，并破壞保護(hù)層，造成管壁腐蝕，這是檢修中判斷汽水分層的重要特征。斷汽水分層的重要特征。汽水分層的影響因素汽水分層

32、的影響因素：流速越低，管子內(nèi)徑越大，蒸汽含量增加，越容易發(fā)流速越低，管子內(nèi)徑越大，蒸汽含量增加，越容易發(fā)生分層；壓力增加，汽水分層的范圍擴(kuò)大。生分層；壓力增加，汽水分層的范圍擴(kuò)大。 汽水分層的解決措施汽水分層的解決措施：在直流鍋爐中，提高流速來防止汽水分層；同時，增在直流鍋爐中，提高流速來防止汽水分層；同時，增大管子的傾角使分層流動的范圍縮小。在自然循環(huán)鍋爐中，則應(yīng)避免采用水大管子的傾角使分層流動的范圍縮小。在自然循環(huán)鍋爐中，則應(yīng)避免采用水平管。平管。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 25 并聯(lián)的上升管組在共同的壓差并聯(lián)的上升管組在共同的壓差p p

33、s s 下運(yùn)行。當(dāng)管組中各管受熱不均下運(yùn)行。當(dāng)管組中各管受熱不均勻時，受熱弱的管中含汽率少，運(yùn)動壓頭小，可能發(fā)生水循環(huán)故障：勻時，受熱弱的管中含汽率少，運(yùn)動壓頭小，可能發(fā)生水循環(huán)故障：上升管引入汽包水空間：上升管引入汽包水空間：當(dāng)受熱弱的管中水流量等于蒸發(fā)量（即當(dāng)受熱弱的管中水流量等于蒸發(fā)量（即G=DG=D）時，將出現(xiàn)時，將出現(xiàn)循環(huán)停滯循環(huán)停滯現(xiàn)象?，F(xiàn)象。上升管引入汽包汽空間：上升管引入汽包汽空間：發(fā)生循環(huán)停滯時管中工質(zhì)無法到達(dá)上升管的最發(fā)生循環(huán)停滯時管中工質(zhì)無法到達(dá)上升管的最高點，出現(xiàn)高點，出現(xiàn)自由水面自由水面。自由水面以下區(qū)域，產(chǎn)生少量蒸汽，以上的區(qū)域為。自由水面以下區(qū)域，產(chǎn)生少量蒸汽，以

34、上的區(qū)域為里是緩慢流動的蒸汽。里是緩慢流動的蒸汽。上升管引入汽包水空間上升管引入汽包水空間 ：當(dāng)管組壓差當(dāng)管組壓差p 小于受熱弱管子液柱重小于受熱弱管子液柱重 H sg 時，受熱時，受熱弱的管中的水就自上往下流，稱為弱的管中的水就自上往下流，稱為倒流。倒流。 循環(huán)停滯及自由水面的危害：循環(huán)停滯及自由水面的危害：汽泡通過基本靜止的水面上浮，管子彎頭汽泡通過基本靜止的水面上浮，管子彎頭處蒸汽積累，出現(xiàn)處蒸汽積累，出現(xiàn)自由水面自由水面時，水面以上管壁與蒸汽接觸，均使冷卻能力時，水面以上管壁與蒸汽接觸，均使冷卻能力下降，管子易超溫爆管；下降，管子易超溫爆管；自由水面自由水面上下波動，還會引起疲勞破壞。

35、上下波動，還會引起疲勞破壞。倒流的危害：倒流的危害：當(dāng)水的倒流速度與汽泡上浮速度相等，即汽泡處于上、下當(dāng)水的倒流速度與汽泡上浮速度相等，即汽泡處于上、下波動狀態(tài)波動狀態(tài)而形成而形成蒸汽塞蒸汽塞時，管子超溫。時，管子超溫。七臺河職業(yè)學(xué)院2022-5-7Principles of BoilerPage 26 減小并聯(lián)管子吸熱不均減小并聯(lián)管子吸熱不均，保持爐內(nèi)溫度場均勻保持爐內(nèi)溫度場均勻 設(shè)計時將整面水冷壁設(shè)計時將整面水冷壁劃分為若干個獨(dú)立的循環(huán)回路；劃分為若干個獨(dú)立的循環(huán)回路；采用四角布置采用四角布置燃燒器；將爐膛四角上燃燒器；將爐膛四角上 1 12 2根管子取消或?qū)t膛設(shè)計成八角形根管子取消或?qū)t膛設(shè)計成八角形 運(yùn)行中運(yùn)行中避免火焰偏斜；防止水冷壁管積灰和結(jié)渣；限制最小負(fù)荷，避免火焰偏斜；防止水冷壁管積灰和結(jié)渣；限制最小負(fù)荷，避免因部分燃燒器停用造成更大的吸熱不均避免因部分燃燒器停用造成更大的吸熱不均 沿高度方向采用多個小功率燃燒器；減小爐內(nèi)熱偏差，沿高度方向采用多個小功率燃燒器；減小爐內(nèi)熱偏差，避免局部避免局部熱負(fù)荷過高熱負(fù)荷過高 降低汽水導(dǎo)管和下降管中的流動阻力，提高循環(huán)流速和循降低汽水導(dǎo)管和下降管中的流動阻力，提高循環(huán)流速和循環(huán)倍率環(huán)倍率 可采用增加管子的