锅炉原理-10自然循环锅炉水动力学.ppt

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1、10.1锅炉水循环过程10.1.1自然循环锅炉工质循环流动完全是由于蒸发受热面受热产生的密度差而自然形成，故称自然循环;自然循环锅炉的特征是有一个直径较大的汽包。自然循环锅炉结构比较简单、运行容易掌握而且比较安全可靠，我国亚临界压力以下的锅炉，多数采用自然循环锅炉。第10章自然循环锅炉水动力特性水的临界压力为227.98×105Pa，172.25×105Pa（170～210大气压）一般称为亚临界压力10.1.1强制循环锅炉随着锅炉容量提高，为了保证管内工质具有较高的质量流速，在循环回路上串接一个或多个专门的循环泵，用以控制水和汽水混合物的流动，则称为强制循环锅炉

2、或控制循环锅炉。为了进一步提高锅炉水动力的安全可靠性，可以在蒸发受热面的进口设置节流圈，这种锅炉一般称为控制循环锅炉。自然循环的推动压力一般为0.05~0.1MPa,循环泵提升压力为0.25~0.5MPa（a）自然循环锅炉（b）强制循环锅炉；（c）控制循环锅炉；（d）直流锅炉图10-1锅炉蒸发受热面内工质流动的几种类型自然循环锅炉工程应用的最高蒸汽压力是19.11MPa，单炉的最大容量为885MW。只有当蒸汽压力超过16MPa时，且自然循环不可靠，才需要考虑采用强制循环锅炉。当压力超过19.6MPa，则适合采用直流锅炉。强制循环锅炉工程应用的最高蒸汽压力是19.

3、6MPa，单炉的最大容量1000MW。当单炉容量超过600MW，一般应在较低的压力时就考虑采用强制循环锅炉或直流锅炉。10.1.3直流锅炉直流锅炉没有汽包，给水在给水泵的作用下，依次通过加热、蒸发和过热等各个受热面，完成水的加热、汽化和蒸汽过热过程，最后蒸汽过热到规定的温度，各受热面之间并没有固定的界限，直流锅炉可以认为是循环水量为零的强制循环锅炉的一个特例。直流锅炉与强制循环锅炉相比，取消了汽包，且工质在给水泵压头的作用下一次性通过各受热面。直流锅炉特点是：受热面可自由布置；金属耗量少，启、停速度快；水容量及相应的蓄热能力较小，对外界负荷变化较敏感；直流锅炉不

4、能连续排污，对给水品质的要求很高；给水泵功率消耗大。10.1.4复合循环锅炉1.复合循环锅炉的基本原理为了克服纯直流锅炉的不足及适应超临界压力锅炉应用的需要，产生了复合循环锅炉图10-2复合循环锅炉再循环直流锅炉缺点是负荷降低时，水冷壁内工质流量降低，炉内热量得不到工质的冷却，水冷壁管壁容易超温。（10-1）如果循环泵的工作压头△Pb大于水冷壁中工质的流动阻力△Plz，则有PC＞PA，锅炉按强制循环锅炉原理工作。（流过水冷壁的工质流量为给水流量与再循环流量之和）如果循环泵的工作压头△Pb小于等于水冷壁中工质的流动阻力△Plz，则有PC≤PA，锅炉按直流原理工作（

5、再循环管路中无循环流量）。2．全负荷复合循环锅炉图10-3低循环倍率锅炉系统和循环流量曲线在全负荷范围内均有△Pb大于水冷壁中工质的流动阻力△Plz（即在全负荷范围内循环流量均不为零）1.省煤器2.混合器3.过滤器4.再循环水泵5.分配器6.节流圈7.水冷壁8.汽水分离器9.备用管路3．部分负荷复合循环锅炉图10-4部分负荷复合循环锅炉的工作原理1.低负荷时，循环管路有循环流量，高负荷时，锅炉按直流锅炉原理工作；2.大多用于超临界压力机组；3.与低循环倍率锅炉的主要差别是在循环回路上装有循环限制阀.图10-5超临界压力复合循环锅炉1.省煤器2.混合器3.循环泵4

6、.分配器5.水冷壁6.过热器7.循环限制阀8.循环旁路3．复合循环锅炉的特点（1）结构简单可靠。（2）额定负荷时的质量流速可选得低些，以减小流动阻力和水泵电耗。（3）锅炉最低负荷可降到额定负荷的5％左右，启动旁路系统可按5％-10％负荷设计，减小设备投资和启动时的工质及热量损失。（4）再循环工质使水冷壁进口工质的焓提高，工质在蒸发管内焓增减少，有利于减少热偏差和提高管内工质流动的稳定性。（5）锅炉在低负荷范围内运行时，工质流量和温度变化幅度小，减小了管壁热应力，有利于改善锅炉低负荷运行时的条件。（6）再循环泵长期在高温高压下工作，制造工艺复杂，技术性能要求高，且

7、循环泵要消耗电能，致使机组远行费用增加。（7）复合循环不仅应用于超临界压力锅炉，而且还应用在亚临界压力锅炉。10.2自然循环基本原理10.2.1概述水冷壁上升管在炉内吸收炉膛火焰和烟气的辐射热量，管内部分水蒸发，形成汽水混合物；而下降管在炉外不受热，管内为饱和水或未饱和水。因此，下降管中水的密度大于上升管中汽水混合物的密度，在下联箱中心A-A截面两侧将产生液柱的重位压差，此压差推动汽水混合物沿上升管向上流动，水沿下降管向下流动。图10-6循环回路10.2.2自然循环的参数1．物理量的定义（1）循环流速w0：（2）质量含汽率x：（10-2）（10-3）（3）循环倍

8、率K：（10-4）2．物