锅炉水循环原理
锅炉水循环
锅炉水循环锅炉水循环是指在蒸汽锅炉系统中的一种重要循环过程，它负责将水从锅炉中循环至加热区域，并将加热后的水转化为蒸汽，以供系统使用。
锅炉水循环是蒸汽锅炉正常运行的关键环节，其稳定性和效率直接影响整个系统的性能。
锅炉水循环的基本原理在蒸汽锅炉中，水循环过程主要包括给水加热、蒸发和汽水分离等步骤。
首先，给水经过加热器升温后进入锅炉，在加热的作用下渐渐转化为饱和水蒸汽。
随后，经过炉管蒸发过程，水蒸汽被加热转化为干饱和蒸汽，从而达到系统需要的温度和压力。
锅炉水循环是通过循环泵来实现的，它提供了必要的动力将水从锅炉中循环至加热区域。
在水循环的过程中，不同级别的泵负责不同的任务，包括给水泵、循环泵等，它们协同工作，确保水的顺畅流动和稳定循环。
锅炉水循环的分类根据不同的工作特点和结构形式，锅炉水循环可以分为自然循环和强制循环两种类型。
自然循环自然循环是利用水的密度和温度差异产生的循环动力进行水循环的一种方式。
在自然循环锅炉中，无需外部循环泵，水在锅炉内部自然上升、冷却、下降循环。
这种方式适用于小型、低压、低功率的蒸汽锅炉系统，具有结构简单、操作方便等优点。
强制循环强制循环是通过外部的循环泵提供动力，强制将水循环至加热区域的一种方式。
强制循环适用于大型、高效率的蒸汽锅炉系统，能够确保水的快速流动和加热效率。
这种方式通常用于高压、大功率、高速蒸汽锅炉系统中。
锅炉水循环的优化及注意事项为了提高锅炉水循环的效率和稳定性，需要注意以下几点优化和注意事项：•保持水质清洁：定期对锅炉水进行化学处理，防止水垢和腐蚀的产生，提高热传递效率。
•定期检查泵和管道：确保泵和管道的运行良好，无堵塞和漏水等现象，避免水循环不畅造成事故。
•调节水循环速度：根据锅炉运行情况和负荷变化，合理调节水循环速度，保持系统平衡。
•考虑节能问题：优化锅炉水循环系统，减少能耗和资源浪费，提高系统运行效率。
综上所述，锅炉水循环是蒸汽锅炉系统中不可或缺的重要环节，其稳定性和效率直接关系到整个系统的正常运行。
锅炉汽水循环流程
锅炉汽水循环流程一、锅炉汽水循环系统的组成锅炉汽水循环系统主要由锅炉本体、过热器、再热器、蒸汽分离器、空气预热器、冷凝器、给水泵、循环泵、膨胀缸、除氧器等组成。
其中，锅炉本体是蒸汽发生器，负责水的加热和产生蒸汽，过热器和再热器是通过对蒸汽进行加热，提高其温度和压力，以提高发电效率，蒸汽分离器用于分离水和蒸汽，减少水分的混入蒸汽中，空气预热器用于预热锅炉进气，减少热量损失，冷凝器用于将锅炉排出的烟气进行冷却，形成凝结水，给水泵用于将给水送入锅炉本体中，循环泵用于将水送入锅炉本体的加热区域，膨胀缸用于消除水在温度和压力变化下的膨胀和收缩，使锅炉在运行时保持系统的稳定性，除氧器用于除去锅炉水中的氧气，减少锅炉腐蚀。
二、锅炉汽水循环流程的基本运行原理锅炉汽水循环流程的基本运行原理是通过锅炉内部传热和流体流动来完成的。
具体来说，锅炉循环系统的基本流程是：1.给水系统：给水泵将冷却凝结水从除氧器送入给水加热器，对给水进行加热，然后送入锅炉本体；2.锅炉本体：锅炉内的加热器将给水加热成饱和蒸汽，然后送入过热器，再热器进一步对蒸汽进行加热，提高温度和压力；3.蒸汽系统：蒸汽进入蒸汽分离器，将水分离出去，成为干燥饱和蒸汽，然后通过主蒸汽管道输送至汽轮机，通过汽轮机驱动发电机产生电能；4.冷凝系统：汽轮机排出的低温蒸汽经过冷凝器冷却成为凝结水，然后通过再加热器送回给水再次循环；5.循环系统：循环泵将凝结水从冷凝器送回加热器，进行循环，直至形成闭合循环系统。
锅炉汽水循环流程的基本运行原理就是通过热量传递和流体的流动来实现的，可以实现能量的转化和传递，从而实现锅炉的正常运行，保障生产的需要。
三、锅炉汽水循环流程的工艺参数控制为了使锅炉汽水循环流程能够正常运行，保证锅炉工作效率和生产安全，需要对锅炉汽水循环系统中的关键参数进行严格控制。
主要控制的参数包括：给水流量、给水温度、给水压力、蒸汽温度、蒸汽压力、循环泵流量、蒸汽负荷等。
供热锅炉水循环
影响循环倍率的因素： •上升管热负荷 • P↗，汽化潜热r↘ ，k↘ • D↗ ，上升管受热长度H或上升管热负荷↗ ，k↘ 供热锅炉 K=50～200 某些油炉采用的双面爆光水冷壁回路：热负荷 ↗ k↘ 增大循环倍率的结构措施： 加大该回路的下降管总截面积、上升管受热长度与直径之比不宜太长 回路循环倍率与全炉循环倍率： •各回路由于结构不同，吸热量不同，K不尽相同 •全炉循环倍率是各回路倍率按吸热量比例的加权平均 •水循环安全要求每个回路的K值都不太小
（4）水循环稳定流动状态下的循环方程式 简化假设：1、回路中没有汽水分离器 2、Hs 区段加热水的密度等于下降管中水的密度 ≈锅内饱和水密度ρ’ 由集箱A－A截面两侧的力平衡：
p g H s H q ' g p xj p g H s ' g H q q g p ss
（2）上升管直接接入锅筒水空间或通过上集箱接入锅筒时：
• 停滞管中仍产生蒸汽
• 由停滞管上、下口向管内补水 K 1 水或上、或下缓流 • 不会形成稳定的自由水面 • 倾斜管段转弯及接头焊缝处会积聚汽 泡，沉积水垢
循环倒流的特点和危害：
• 在上升管直接接入锅筒水空间或通过上集箱接入锅筒时可能发生
H q g ' q p xj p ss
水循环运动压头
循环回路运动总阻力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
运动压头的影响因素： 1、H： H ↗ Hq ↗ 2、上升管受热：上升管受热强 含汽率高 ρq↘ 3、 p： p↗
' H↗ 或采用强制循环
q
（5）循环回路的有效压头
S yx H q g ' q pss pxj
• 一端不便布置下降管时，此端应有上升管引出
锅炉水循环
自然循环锅炉的原理与基本概念一、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。
具体地说，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，如图，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。
而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收炉膛内火焰的辐射热量后，进行蒸发，形成汽水混合物，使工质密度降低形成的。
下图表不了一个简单的自然循环原理的示意图。
自然循环的实质，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，从而推动工质在循环回路中流动而自然循环锅炉的“循环推动力”实际上是由“热”产生的，即由于水冷带管吸热，使水的密度改变成为汽水混合物的密度，并在高度一定的回路中形成了重位压差。
回路高度越高，且工质密度差越大，形成的循环推动力越大。
而密度差与水冷壁管吸热强度有关，在正常循环情况下，吸热越多，密度差越大、工质循环流动越快。
二、自然循环的基木概念设进人上升管的流量为G，水冷壁的实际蒸发量为D，从汽包引出的蒸汽流量为D0，水冷壁的流通截而为F，则用于描写自然循环的几个主要概念是：(1)循环流速：在饱和水状态下进入上升管入口的水的流速。
(2)循环信率K：上升管中实际产生1Kg蒸汽需要进入多少千克水。
自然循环锅炉水冷壁的安全运行一、影响水冷带安全运行的主要因素锅炉运行中，影响水冷带安全运行的因素很多，既有管内诸多因素的影响，也有管外复杂因素的影响管内的影响因素有：①水质不良导致的水冷带管内结垢与腐蚀；②水冷带受热偏差影响导致的个别或部分管子出现循环流动的停滞或倒流；③水冷带热负荷过人导致的管子内壁面附近出现膜态沸腾；④汽包水位过低引起水冷壁中循环流量不足，其至发生更为严重的“干锅”。
管外的影响因素有：①燃烧产生的腐蚀性气体对管壁的高温腐蚀；②结洁和积灰导致的对管壁的侵蚀；③煤粉气流或含灰气流对管壁的磨损。
工业锅炉水循环及其故障探析
工业锅炉水循环及其故障探析摘要：在工业锅炉检验发现的问题中，部分是由于锅炉水循环不良造成的，如爆管事故、水冷壁管变形、受热面鼓包、管板裂纹等，本文通过对发现问题进行综合分类后，对因水循环不良引起的故障进行了认真的分析，对工业锅炉水循环及其故障危害进行了探析，供大家参考。
关键词：工业锅炉水循环故障探析一、水循环的概念及其原理1、水循环的概念锅炉运行时，“锅”中的水实际上遵循着一定的路线不断地流动着，流动的路线构成周而复始的回路叫做循环回路。
水在锅炉循环回路中的流动称为锅炉的水循环。
2、水循环的原理锅炉的水循环分为自然循环和强制循环两类，自然循环是利用上升管中汽水混合物的密度较下降管中的水为小，形成压力差，使锅水循环。
强制循环则是依靠水泵的推动作用强迫锅水循环。
水循环流动压头：是指下降管内的水与上升管内的水汽混合物之间的重度差或压力差，用△P表示，单位Pa,△P=H混（ρˊ-ρ混）式中：H混---------上升管汽水混合物水柱的高度，m；ρˊ------下降管中水的重度，N/M3;ρ混----------上升管中汽水混合物的平均重度，N/M3；在自然循环过程中，每一循环回路都存在着流动阻力，既上升管和下降管的阻力之和。
流动压头是用来克服流动中的全部阻力损失。
有效压头是指上升管产生的运动压力除去本身的流动阻力损失后剩余的压头，是用来克服下降管阻力的。
有了足够的有效压力，才能保证工质不停地流动。
见下式：P有效= H混（ρˊ-ρ混）-△P上升管=△P下降管式中：P有效------有效压头，N/M3；△P上升管------上升管水流动阻力，N/M3；△P下降管------下升管水流动阻力，N/M3；二、水循环故障及其危害锅炉水循环对锅炉安全运行关系很大，要保证锅炉中水循环的正常进行，必需防止锅炉发生水循环故障。
常见的水循环故障有以下几种：1、循环停滞在同一循环回路中，并联的各根上升管的受热强度在实际上总有差别，受热强的上升管流速高，受热弱的流速低。
锅炉水循环及汽水分离
锅炉水循环及汽水分离）在蒸汽锅炉中，给水进入汽锅后就按一定的循环路线流动不已。
在循环不息的流动过程中，水通过蒸发受热面被加热、汽化，产生蒸汽；而受热面——金属壁则靠水循环及时将高温烟气传给的热量带走，使壁温保持在金属的允许工作温度范围内，从而保证蒸发受热面能长期可靠地工作。
但是，如果水循环组织不好，循环流动不良，即便是热水锅炉，也将会造成种种事故。
例如，当水冷壁正常的冷却水膜被破坏而直接与蒸汽相接触时，管壁壁温会显著增高，当温度超过金属允许极限时，会发生爆管事故。
由各蒸发受热面汇集于锅筒的汽水混合物，在锅筒的蒸汽空间中借重力或机械分离后，蒸汽引出。
如果汽水分离效果不佳，蒸汽将严重带水，导致蒸汽过热器内壁沉积盐垢，恶化传热以致过热而被烧损。
对于饱和蒸汽锅炉，蒸汽带水过多也难以满足用户需要，还会引起供汽管网的水击和腐蚀。
可见，锅炉水循环组织得好坏，汽水分离装置性能的优劣都直接关系着锅炉工作的可靠性。
因此，对水循环的基本规律、汽水分离的原理以及影响因素应有所了解，以便在今后的专业实践中，指导锅炉的运行管理和技术改造工作。
第一节锅炉的水循环水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环流动，称为锅炉的水循环。
由于水的密度比汽水混合物的大，利用这种密度差所产生的水和汽水混合物的循环流动，叫做自然循环；借助水泵的压头使工质流动循环的叫强制循环。
在供热锅炉中，除热水锅炉外，蒸汽锅炉几乎都采用自然循环。
一、自然循环的基本概念图6-1自然循环回路示意图1-上锅筒；2-下集箱；3-上升管；4-下降管图6-1为蒸汽锅炉的蒸发受热面自然循环回路示意图，它由锅筒、集箱、下降管和上升管（水冷壁管）所组成。
水自锅筒进入不受热的下降管，然后经下集箱进入布置于炉内的上升管；在上升管中受热后部分水汽化，汽水混合物则由于密度较小向上流动输回锅筒，如此形成了水的自然循环流动。
任何一台蒸汽锅炉的蒸发受热面，都是由这样的若干个自然循环回路所组成。
锅炉循环水系统原理
锅炉循环水系统原理锅炉循环水系统是指在锅炉运行过程中，通过一系列的管路和设备，将循环水循环供应给锅炉，实现热能的传递和利用的过程。
这一系统的主要原理包括水的循环、水质处理、水压控制和热能传递等。
首先，循环水系统需要保持水的循环。
循环水是指从锅炉中吸收热量后，通过水泵输送至锅炉的过程。
循环水系统中的水泵负责将冷却后的水送入锅炉，通过锅炉内部的管道和设备，水被加热转化为蒸汽或热水，然后再通过管道系统回到锅炉，重新进行循环。
这样循环水就能不断地吸收和释放热量，实现热能的传递。
其次，水质处理是循环水系统中的一个重要环节。
由于循环水在循环过程中会受到外界环境的影响，比如水中的杂质、氧气和硅酸盐等，会导致水质恶化并对锅炉产生不良影响。
因此，循环水系统需要加入水质处理设备，如软水器、除氧器等，以去除水中的杂质和氧气，保证水质的纯净度和稳定性，从而保护锅炉的正常运行。
另外，水压控制也是循环水系统的重要原理之一。
循环水系统中的水泵需要保证循环水的流量和压力，从而确保水能够顺畅地循环。
在循环水系统中，设置了水泵、调节阀、流量计等设备，通过调节这些设备的工作状态，可以实现对水泵的启停、流量的调节和水压的控制，从而保证循环水系统的正常运行。
最后，循环水系统的原理还涉及热能传递。
锅炉循环水系统通过水泵将循环水送入锅炉，在锅炉内部，燃料燃烧产生的热能通过烟气和水之间的热交换，将水加热转化为蒸汽或热水。
然后，通过管道系统将热能传递给需要热能的设备或场所，如供暖系统或工业生产中的热源。
总之，锅炉循环水系统的原理包括水的循环、水质处理、水压控制和热能传递等。
合理运用这些原理，可以实现循环水的高效利用，提高锅炉的工作效率，同时也能延长锅炉的使用寿命。
锅炉自然循环原理
锅炉自然循环原理
锅炉自然循环原理是指在锅炉加热过程中，由于水的密度变化所引起的水的自然循环运动。
首先，当锅炉内的水被加热后，水的温度上升，密度减小。
因为热量的传导是从高温到低温的方向，所以炉水温度升高后，周围的水也会热传导到锅炉所在区域，使锅炉内的水局部产生热胀冷缩的变化。
其次，由于局部水温升高，水的密度减小。
较冷的水会由外部环境自然进入锅炉，占据较热水所占的位置，形成自然循环。
进一步的，进入的较冷水在锅炉内受热后也会上升，造成锅炉内水的循环。
这种自然循环的过程可以使锅炉内部加热面上的水温均匀分布，从而提高锅炉的热效率。
同时，自然循环还可以保证锅炉内水的流动，避免局部温度升高过高，导致热力膨胀、破坏锅炉结构等不良后果。
总之，锅炉自然循环原理通过水的密度变化和热对流的效应，实现了锅炉内部水的自然循环运动，达到了热量均匀传递、高效供热的目的。
第六章锅炉水循环及汽水分离讲课稿
第一节 锅炉水循环
锅炉水循环：水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环 流动。
自然循环：利用水和汽水混合物的密度差，使水与汽水混合物 产生循环流动，称为自然循环。蒸汽锅炉一般采用自然循环。
强制循环：与自然循环相比，如果是借助泵的压头使汽水混合 物在炉内循环流动，则称为强制循环。
增大循环倍率的措施通常是增大下降管总截面积和保证上 升管受热长度与直径之比不过大。
自然循环热水锅炉的循环倍率概念有所不同，它指受热面 在吸热量和锅炉循环水量以及供回水温度相同的条件下按 照自然循环工作时受热面流量与直流工作时流量之比。热 水炉有多个循环回路，尽管供回水温度相同，但各自的吸 热量和温升不同，所以全炉的循环倍率是各回路循环倍率 的加权平均。
越多，管壁冷却条件越好，金属超温的可能性越小。
对于供热锅炉，工作压力较低，汽水密度差较大，有利于实 现自然循环，水冷壁循环流速一般0.4~2m/s;对流管束
0.2~1.5m/s
二、水循环的可靠性指标
2.循环倍率
在循环流速相同的情况下，由于上升管在炉内所处的位置不 同受热强度也不同，因此热负荷不同、产汽量也不同，造成 在出口位置水量的差别，如果热负荷过大将导致连续水膜无 法维持；另外产汽量越多流速越大，高速汽流也可能撕裂水 膜。因此为了保证有足够的水冷却管壁，在循环管路中从下 降管进入上升管的水量G往往是数十倍于上升管同时产生的 蒸汽量D；
二、水循环的可靠性指标
1.循环流速
水循环的可靠性是要求所有的受热管都要保证管内具有连续 水膜冲刷管壁以得到良好的冷却，防止管壁结盐和超温，因 此必须保持一定的循环流速。
循环流速指整个回路中水进入上升管时候的速度
G
w0
锅炉自然循环的原理
锅炉自然循环的原理
锅炉自然循环是指在锅炉系统中，热水通过自然的密度差异产生对流，从而实现热量的传递和循环。
其基本原理可以概括为以下几个步骤：
1. 加热水：锅炉在燃烧燃料或其他加热方式下，将水加热到一定温度。
2. 密度差异：加热后的水因温度升高而密度减小，导致热水上浮，形成密度差异。
3. 上升对流：热水由于密度较小，会上升到锅炉的顶部或者热交换器的上部，同时，冷水由于密度较大，会下沉到锅炉的底部或者热交换器的下部。
4. 冷却释放热量：热水在上升过程中与锅炉或热交换器的表面接触，释放热量给周围环境或介质。
5. 冷水回流：冷水在下降过程中，通过管道重新进入锅炉的底部或者热交换器的下部，完成一个循环。
通过以上循环过程，热水源源不断地加热、上升、释放热量、下降和回流，从而形成了锅炉内的自然循环。
这种自然循环的特点是操作简单、无需额外能量投入，但循环速度较慢。
锅炉自然循环广泛应用于一些小型的加热系统，如家庭中的热水器以及一些低压小型蒸汽锅炉中。
自然循环锅炉工作原理
自然循环锅炉工作原理
自然循环锅炉是一种常见的供暖设备，其工作原理基于自然对流现象。
它利用水的密度变化，通过循环的方式将热量传递到需要加热的区域。
当锅炉被点火时，燃料在锅炉燃烧室内燃烧，产生高温烟气。
这些烟气通过热交换器，将热量传递给水。
由于高温烟气的传热效率较高，水很快被加热到沸点，并转化为水蒸气。
水蒸气在锅炉内部上升，形成一个热对流循环。
热对流是由于热水的密度较低，容易上升；而冷水的密度较高，容易下降。
因此，热水上升，冷水下降，形成一个自然的循环流动。
在循环的过程中，热水进入供暖系统，通过管道流向需要加热的房间或区域。
在供暖系统中，热水释放热量，将室内空气加热。
同时，冷水被引入锅炉，参与循环。
此外，自然循环锅炉还配备了一个膨胀水箱。
在循环过程中，水因蒸发而产生的蒸汽会通过管道进入膨胀水箱，此时水会凉却并凝结成水，然后返回锅炉参与循环。
这个膨胀水箱可以保持系统的水平，确保锅炉的正常运行。
需要注意的是，自然循环锅炉的加热效果会受到水的温差和流速的影响。
当水的温度高、流速快时，加热效果会更好。
因此，在设计和使用自然循环锅炉时，需要合理配置供水和回水管道，以实现最佳的循环效果。
总而言之，自然循环锅炉通过利用自然对流现象，将热量传递到需要加热的区域。
它是一种简单而有效的供暖设备，适用于一些小型的建筑物和住宅。
锅炉循环水系统原理
锅炉循环水系统原理
锅炉循环水系统是指用于锅炉热量传递的循环水系统。
该系统通过热交换器将锅炉内的热能传递给需要加热的介质，同时通过水泵将冷却后的水送回锅炉进行再加热。
锅炉循环水系统主要由锅炉、水泵、热交换器、管道和阀门等组成。
循环水系统的工作原理如下：
1. 锅炉工作时，燃料燃烧产生热能，通过加热器将水加热至一定温度，形成高温高压蒸汽。
2. 水泵开始工作，将冷却后的循环水从锅炉循环系统中抽出，通过管道输送至热交换器。
3. 在热交换器中，循环水与需要加热的介质进行热交换，使介质的温度升高。
4. 加热后的水通过管道送回锅炉，继续吸收热量并转化为蒸汽，循环往复进行。
5. 为了控制系统的稳定运行，循环水系统中还设置有各种阀门和控制设备。
通过调节阀门的开度和水流量，可以实现对循环水的控制和调节。
锅炉循环水系统的主要目的是提高能源利用率和热能传递效率。
通过循环水的循环使用，可以有效地节约能源，并减少对环境的污染。
同时，锅炉循环水系统也具有一定的安全性能，通过
各种安全措施，可以保证系统的稳定运行并避免事故发生。
总之，锅炉循环水系统是通过循环水的循环使用，将锅炉中的热能传递给需要加热的介质的系统。
它通过热交换器和水泵等设备实现热能的转移和循环利用，提高能源利用效率，并保证系统的安全稳定运行。
锅炉原理课件：锅炉水循环方式
二、直流鍋爐
1、工作原理
• 直流鍋爐與自然迴圈鍋爐的主要差別在鍋內過程，而 爐內過程基本相同。
• 直流鍋爐沒有汽包，給水在給水泵壓頭的作用下，順 序流過熱水段、蒸發段和過熱段受熱面一次將給水全 部變成過熱蒸汽，蒸發區循環倍率K=1。
• 直流鍋爐由於沒有汽包，在加熱水和蒸發受熱面之間， 以及在蒸發和過熱受熱面之間都沒有固定的分界線。
直流鍋爐工作原理
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二、直流鍋爐
2、水冷壁的結構形式
• 早期采用的形式： a. 拉姆辛式(水準圍繞管圈式) b. 蘇爾壽式(回帶管圈式) c. 本生式(垂直管屏式)
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直流鍋爐水冷壁的基本形式 a. 水準圍繞管圈式 b. 回帶管圈式 c. 垂直管屏式
二、直流鍋爐
• 現代直流鍋爐采用的形式： a. 螺旋圍繞上升管屏式 b.一次垂直上升管屏式(UP型) c.爐膛下部多次上升、爐膛上 部一次上升管屏式(FW型)
自然迴圈回路
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一、自然迴圈鍋爐
• 因此，可得壓差平衡方程式： ρxj − ρss gH = ∆pxj + ∆pss
式中： ▪ ρxj, ρss分別為下降管和上升管中工質的平均密度 ，kg/m3； ▪ ∆pxj, ∆pss分別為下降管和上升管中的工質流動阻 力，Pa； ▪ H為汽包液位面到下集箱中心高度，m；
當流量和重位壓頭時工質的比容改變造成的。 • 由於出現了水動力特性的多值性，就可能使並列工作
的蒸發管中產生流量偏差及熱偏差，嚴重時，使管子 燒壞。
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二、直流鍋爐
• 蒸發管內進口水溫對管子中的流動特性有決定性影響。 當進口水溫低於飽和溫度時，整根管子分為兩段：熱 水段和蒸發段。
《锅炉及锅炉房设备》锅炉水循环及汽水分离
第一节 通风的作用和方式
• 通风过程
q 锅炉的“呼吸” 器官，也是调整 锅炉出力的手段
• 通风方式
q 自然通风 q 机械通风
• 负压通风 • 平衡通风 • 正压通风
锅炉的水循环及汽水分离
第一节 锅炉的水循环
• 锅炉水循环
q 水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环流 动
• 自然循环
q 水和汽水混合物利用其密度差所产生循环流动
• 强制循环
q 借助水泵的压头使工质流动的循环
• 蒸汽锅炉基本采用自然循环
一、自然循环的基本概念
• 循环回路的总高度H 自然循环回路示意图
H=Hs+Hq
加热水区段
ห้องสมุดไป่ตู้
含汽区 段
Pg Hs Hq ' g Pxj Pg Hs ' g Hq q g Pss Pa
水循环的
运动压头
Hq g ' q Pxj Pss
循环回路的 Pa 流动总阻力
当回路中水循环处于稳定流动时， 水循环的运动压头等于整个循环回路的流动阻力
自然循环
Hq g ' q Pxj Pss
Pa
• 提高运动压头措施
q 增大循环回路的高度（高压锅炉） q 加强上升管的受热
Pyx Hq g ' q Pss
Pa
• 水循环回路的有效压头
运动压头和上升管阻力之差
• 自然循环回路的有效压头愈大，也即循环的水 量愈大，水循环愈强烈良好
二、水循环的可靠性指标
• 可靠性要求
q 所有受热的上升管得到足够的冷却——上升 管内有连续的水膜冲刷管壁，保持一定的流 速，以防止管壁结盐和超温
• 指标
锅炉自然水循环的工作原理
锅炉自然水循环的工作原理
锅炉自然水循环的工作原理是指通过自然力，利用水的密度变化和热量传递的方式，实现能源转化和热能传递过程的一种机制。
在锅炉中，燃料燃烧产生高温燃烧气体，将热能传递给锅炉水，在烟气温度和炉水温度的驱动下，使水在锅炉内部形成自然循环，实现热能的转移。
首先，燃料燃烧后释放的高温烟气通过锅炉的烟道排出，同时也将热能传递给锅炉水，使其吸热并升温。
烟气的温度逐渐降低，而锅炉水的温度则逐渐升高。
其次，由于水的密度随温度的变化而发生变化，热能的加热使得锅炉水的密度减小，从而使得热水上升，冷水下降。
这种密度变化引起了水的对流运动，即冷水从锅炉的较低部分流向较高部分，而热水则从较高部分流向较低部分，形成了自然循环。
同时，在锅炉内部设置的水冷壁和水管也起到了关键作用。
烟气通过水冷壁或水管的表面，将热量传递给锅炉水，使其进一步吸热，进一步升温。
这样，锅炉水中的温度差异增大，促进了自然循环的进行。
最后，锅炉自然水循环的工作原理还与锅炉的结构、尺寸、燃料种类等因素有关。
合理设计锅炉内部的空间布局和水流路径，选择适当的锅炉尺寸和类型，以及控制好燃料的燃烧过程，都能对锅炉自然水循环起到积极的促进作用。
总之，锅炉自然水循环的工作原理是通过自然力驱动，利用水的密度变化和热量传递，使锅炉水在锅炉内部形成自然循环，实现能源转化和热能传递。
这种机制在锅炉工作中起着重要的作用，确保了锅炉的高效、安全运行。
水管锅炉原理
水管锅炉原理
水管锅炉是一种常见的工业锅炉，它通过管道将水加热转化为
蒸汽，供给工业生产或者供暖使用。
水管锅炉原理主要包括水循环、燃烧系统和蒸汽循环三个方面。
首先，水管锅炉的水循环是其运行的基础。
水从给水系统进入
锅炉，经过加热后转化为蒸汽，然后再通过循环泵回到锅炉中进行
再次加热。
这个过程中，水的循环是持续不断的，确保了锅炉的稳
定运行。
同时，水循环还可以带走锅炉中的热量，保证了锅炉的安
全运行。
其次，水管锅炉的燃烧系统也是至关重要的。
燃烧系统通过燃
料的燃烧产生高温燃烧气体，然后将热量传递给锅炉中的水，使其
升温并转化为蒸汽。
燃烧系统的稳定性和燃烧效率直接影响着锅炉
的工作效果，因此需要严格控制燃料的供给和燃烧过程，确保燃烧
系统的正常运行。
最后，蒸汽循环是水管锅炉的另一个重要组成部分。
蒸汽循环
将锅炉中产生的蒸汽输送到需要的地方，进行工业生产或者供暖。
蒸汽循环中的阀门、管道和附件设备都需要精心设计和安装，以确
保蒸汽的安全输送和有效利用。
总的来说，水管锅炉的原理是一个复杂而又精密的系统工程，需要水循环、燃烧系统和蒸汽循环三个方面的协调配合。
只有这三个方面都能够正常运行，才能保证水管锅炉的高效、安全运行。
在实际的工程中，需要严格按照设计要求进行安装和调试，确保水管锅炉的正常运行和长期稳定性。
总之，水管锅炉的原理是一个综合性的系统工程，需要各个方面的协调配合才能够正常运行。
只有充分理解其原理，并严格按照要求进行设计、安装和调试，才能够确保水管锅炉的高效、安全运行。
锅炉水循环原理要点
京能集团运行人员培训教程BEIH Plant Course锅炉水循环The Water Cycle of BoilerMAJTD NO.100.2目录1电站锅炉汽水蒸发过程流动和吸热的一般特性和原理 (1)1.1蒸发系统的主要功能和要求 (1)1.2蒸发系统主要设计原则 (2)1.3蒸发系统换热性能的主要参数和特征 (4)1.4管内工质流动特性的基本原理和参数 (6)1.5水循环的主要类型 (10)2亚临界及以下状态汽水介质在垂直管中的流动和传热 (13)2.1垂直上升管内汽水流动和传热分析 (13)2.2垂直下降管内汽水流动和传热分析 (16)3亚临界及以下状态汽水介质在水平管中的流动和传热 (22)4超临界压力及以上状态汽水介质的管内流动和换热特点 (24)4.1存在临界点区域 (24)4.2存在拟临界温度 (24)4.3存在大比热区 (24)4.4超临界压力下的传热恶化类型 (24)4.5影响传热恶化的主要因素 (25)4.6超临界压力水蒸气的比容、比热和焓 (26)5自然循环锅炉的水循环原理 (27)5.1自然循环的原理 (27)5.2自然循环主要热力特征参数 (28)5.3自然循环主要结构特征 (30)5.4自然循环主要运行特征 (32)5.6不稳定工况对锅炉水循环的影响 (34)5.7自然循环锅炉水循环方面的控制逻辑 (35)6直流锅炉的水循环原理 (36)6.1强制流动蒸发受热面中的流动多值性 (36)6.2直流锅炉蒸发受热面中流体的脉动 (42)6.3直流锅炉的传热恶化 (46)6.4直流锅炉的特点 (46)6.5直流锅炉的启动系统 (47)6.6直流锅炉的基本型式 (55)6.7直流炉的运行特性 (59)6.8超临界直流锅炉水冷壁横向裂纹失效 (62)6.9直流锅炉水循环方面的控制逻辑 (63)7控制循环锅炉水循环原理 (66)7.1控制循环锅炉基本原理 (66)7.2控制循环锅炉一般设计原则 (67)7.3控制循环锅炉技术特点 (71)8锅炉缺水事故的预控 (78)8.1、汽包水位控制当前存在隐患 (78)8.2、锅炉缺水事故的控制 (80)8.3、锅炉缺水事故案例分析 (81)9设备附图 (86)10题库 (89)1电站锅炉汽水蒸发过程流动和吸热的一般特性和原理电站燃煤锅炉汽水系统，是汽水介质在炉内吸收燃煤燃烧所释放的热能，为汽轮机提供规定能级、品质和数量的蒸汽，将燃煤化学能转化为蒸汽热能的换热系统，包括吸收预热热、将给水加热为接近饱和状态的省煤器、吸收过热热和再热热的过热器和再热器，而蒸发设备系统（水冷壁，自然循环包括汽包、下降管，控制循环还包括炉水循环泵），就是吸收蒸发热，把接近饱和状态的给水加热蒸发成为饱和蒸汽的设备系统，同时它的表面以一定形状围成具有密闭性能的炉膛，为燃料着火、燃烧、放热提供空间。
锅炉部分第三章汽水系统(分析“锅炉”文档)共95张PPT
布置在高烟温区的过热器和再热器一般易产生 粘结性积灰，为便于蒸汽吹灰器清除积灰，及支 吊方便，都以顺列方式布置。
在尾部竖井中，烟温较低，为增强传热，布置 在其中的低温过热器和低温再热器一般采用错列 布置。
汽温特性介于对流和辐射之间，略偏向与对流。具 有较高的热负荷。特别是外圈管子，受热最强，长度 最长，因此阻力大，工质流量小，易发生超温爆管， 为保证其工作安全，可采取如图所示的各项措施。
(二)再热器 汽机高压缸排汽→ 再热→中、低压缸做功，汽轮机末
几级干度↑和电厂循环热效率↑ （6~8%），布置在过热
器后的烟道内。 特点：
1、放热系数小，质量流速ρω小；
2、压力低，对热偏差敏感； 3、进口汽温随负荷变化，调节幅度大； 4、需要安装旁路；
5、阻力对机组热效率影响大；
(三) 蒸汽温度调节
过热蒸汽温度和再热蒸汽温度对机组的安全性与经济
性有直接影响。
研究表明：过热器超温10~20℃的状态下长期运行，会使
2、汽包的作用 （1）工质加热—蒸发—过热的连接枢纽； （2）蓄水、蓄汽容积，及一定蓄热能力，适应负荷骤
变能力； （3）汽水分离和排污装置，保证蒸汽品质；
（4）压力表、水位表、事故放水门、安全阀等附件， 控制汽包压力，监视水位，保证安全运行。
（二）水冷壁
蒸发受热面（辐射式） 1、水冷壁主要作用 (1) 吸收热量，将水变成汽水混合物； (2) 烟温降低到灰的软化温度以下，保护炉墙并防止结渣，
膜式水冷壁主要优点 A 严密性，减少漏风； B 辐射受热面积增加，节约钢材；
锅炉循环原理
锅炉循环原理
锅炉循环是指锅炉内水的循环流动，通过这种循环，锅炉可以将燃料燃烧产生的热量传递给水，最终产生蒸汽。
在锅炉循环中，水和蒸汽的流动是由自然力和机械力共同驱动的，它们在锅炉内不断循环，完成热量的传递和能量的转化。
首先，水从给水系统进入锅炉，经过加热后变成饱和水。
在锅炉内，燃料燃烧产生的热量通过炉排和燃烧室传递给锅炉水，使其温度升高，从而产生蒸汽。
这一过程中，自然对流和强制对流共同作用，促使水和蒸汽在锅炉内形成循环。
其次，热量传递完成后的水和蒸汽通过循环泵被抽出锅炉，进入汽水分离器。
在汽水分离器中，水和蒸汽被分离开来，水被送回锅炉继续循环，而蒸汽则被送至汽轮机进行功率输出。
最后，在汽轮机中，蒸汽的能量被转化为机械能，推动汽轮机转动，同时产生功率。
蒸汽在汽轮机中的功率输出完成后，被送至凝汽器进行冷凝，冷凝后的水再次被泵送至锅炉进行循环，如此不断循环。
总的来说，锅炉循环原理是通过热量传递和能量转化完成的。
在这一过程中，水和蒸汽不断循环，完成热量的传递和能量的转化，最终实现能源的高效利用。
锅炉循环原理的合理运用，不仅可以提高锅炉的热效率，还可以降低能源消耗，实现节能环保的目的。
总结一下，锅炉循环原理是锅炉内水和蒸汽不断循环，通过热量传递和能量转化实现热能的利用。
这一原理的运用，对于提高能源利用效率，实现节能环保具有重要意义。
希望通过对锅炉循环原理的深入了解，可以更好地应用于实际生产中，实现经济效益和社会效益的双重收益。
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1.2.3选择合理的水循环方式、蒸发设备结构和工质参数，确保从烟气侧到管壁的热负荷与管壁到管内全截面汽水的综合换热系数相适应。
1.2.4水冷壁的设计特点和安全裕度
水冷壁设计最关键的设计参数在于水冷壁管内质量流速的选取。选取较高的质量流速，
可保证在任何工况下其质量流速都大于相应热负荷下的最低界限质量流速，保证水冷壁管有
足够的冷却能力。提高工质质量流速是改善传热工况，降低管壁温度，推迟、抑制、防止传
热发生恶化的最有效方法。
超临界和超超临界锅炉设计的一个重要原则是要使介质的大比热区远炉内热负荷最高的区域。
为了保证锅炉水冷壁ຫໍສະໝຸດ 安全，要求水冷壁在任何工况情况下管壁温度都不能超温，并且管子之间（特别是相邻管子之间）的管壁温度相差不能太大，以避免产生太大的热应力而造成破坏。
锅炉炉膛周界尺寸的增加与锅炉容量的增加是不成正比例的。容量较小的直流锅炉水冷壁往往单位容量炉膛周界尺寸过大，水冷壁管子内难以保证足够的质量流速。300MW容量的锅炉水冷壁不能设计成一次垂直上升型管圈；600MW容量的锅炉在负荷低于60%左右时质量流速也显得不足（这里指的是采用较粗的管子且无多次上升垂直全，即采用UP型一次上升水冷壁结构）。根据国外经验，燃煤锅炉水冷壁设计成一次垂直水冷壁管圈的极限容量最小应该在为700MW以上。
螺旋管圈的一大特点就是能够在蒸汽锅炉炉膛周界尺寸一定的条件下，通过改变螺旋升角来调整平行管的数量，保证燃料较小的锅炉并列管束数量较小，从而获得足够的工质质量流速，使管壁得到足够的冷却，消除传热恶化对水冷壁管子安全的威胁。这样水冷壁的设计就可避免采用热敏感性太大的直径过细的管子。
设计螺旋管圈水冷壁的另一个要素就是螺旋管圈盘绕的圈数。这与螺旋角和蒸汽锅炉炉膛高度有关。圈数太少会部分丧失螺旋管圈在减少吸热偏差方面的效益；圈数太多增加水冷壁的阻力从而增加水泵功耗，而且在减少吸热偏差的效益方面增益不大，合理的盘绕圈数的推荐值是1.5~2.5圈左右。
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BEIH Plant Course
锅炉水循环
The Water Cycle of Boiler
MAJ
TD NO.100.2
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电站燃煤锅炉汽水系统，是汽水介质在炉内吸收燃煤燃烧所释放的热能，为汽轮机提供规定能级、品质和数量的蒸汽，将燃煤化学能转化为蒸汽热能的换热系统，包括吸收预热热、将给水加热为接近饱和状态的省煤器、吸收过热热和再热热的过热器和再热器，而蒸发设备系统（水冷壁，自然循环包括汽包、下降管，控制循环还包括炉水循环泵），就是吸收蒸发热，把接近饱和状态的给水加热蒸发成为饱和蒸汽的设备系统，同时它的表面以一定形状围成具有密闭性能的炉膛，为燃料着火、燃烧、放热提供空间。其主要热力过程近视为燃煤发电厂整个热力循环（如下图）中的5点至6点的水平段。汽水介质在锅炉蒸发系统工作过程属于管内吸热沸腾、汽液两相流动过程，从内因方面看，其流动特性和吸热特性相互影响且随着工质状态的变化而发生明显变化；从外部条件看，其受管系结构特性和烟气侧传热特性的影响。
(5)炉膛出口烟气温度满足后部受热面不结焦、不超温条件。
1.2蒸发系统主要设计原则
在锅炉设计过程中，以控制最危险部位的烟气温度和管壁温度为目标，确保水循环相关参数和结构能够适应由燃料特性决定的锅炉热负荷要求。
1.2.1首先根据煤种、机组容量和主要参数，设计和规定锅炉容积热负荷、截面热负荷和壁面热负荷，在确定了炉膛截面尺寸、高度和燃烧器分布形式等水冷壁总的边界条件后，再从烟气侧和汽水侧，计算壁面各部位的热负荷分布情况。
解决蒸汽锅炉炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有如下几种：采用小管径和多次混合的水冷壁（如上锅300MW的UP型锅炉，采用内径11mm的管子）；水冷壁采用工质再循环（低倍率和复合循环锅炉）；采用多次上升管圈型水冷壁（FW型锅炉）；在高热负荷区或汽化率高的水冷壁管段采用内螺纹管；采用螺旋管圈型水冷壁。得到广泛采用的是螺旋管圈水冷壁。例如，国产600MW超临界压力直流锅炉采用的就是螺旋管圈水冷壁。
对垂直布置的水冷壁而言，炉膛周界长度、管子直径、管间节距决定了它的质量流速的大小。而管子直径和节距的选择都有一定的限制，例如管子的直径过细会造成水冷壁管热敏感性高，管子内壁上的结垢和热负荷的变化，使某些管子产生过大的管间流量偏差而使管子超温。因此管子内径的选择不宜过小。同时为了防止管间鳍片过热烧损，管间节距不能太宽，一般以鳍端温度与管子正面顶点温度相等作为鳍片宽度选择的原则。这样一来，在一定的炉膛周界情况下，如果直流锅炉采用垂直布置的水冷壁管，管子直径不能过细，其管子根数基本固定，而为了保证水冷壁管子的安全，必须保证一定的工质流量，所以垂直管圈的质量流速大小是受到严格限制的。
1.1.2要求
(1)蒸发量及其焓值满足机组容量和负荷需求。
(2)炉水和蒸汽品质满足锅炉、汽轮机设备系统要求，控制管内化学腐蚀和结垢现象。
(3)蒸发受热面管子金属不发生因超温、温差过大、膨胀受阻、水动力不稳定等异常工况而引起的热应力以及交变应力损伤现象。
(4)蒸发受热面管子外部不发生高温腐蚀和严重结焦现象。
1.1蒸发系统的主要功能和要求
1.1.1主要功能
汽水介质沿设定的汽水流程，以一定的流速和物理状态流过蒸发系统的管道、容器和设备，在水冷壁中其作为冷源，以管壁向火界面作为换热面，以燃烧的燃料为热源，以汽水物理状态和流速为主要因素决定的管内换热系数，壁厚、材质和内外清洁度决定的管壁导热系数和由烟气温度决定的火焰辐射换热系数的共同作用为综合换热系数，进行热量交换，使管内汽水总焓值平稳升高、管外烟气温度稳定下降、管壁温度在允许范围内；同时管内流动截面上的介质不因其与换热壁面（热源）的距离不同而产生物性、流速剧烈偏离的层流、热阻升高现象，直至在蒸发设备出口，都有与外部烟气温度相当的综合换热系数，确保整个蒸发过程都处于安全状态，并将吸收了烟气热量、焓值升高的饱和蒸汽输给过热器系统；在蒸发设备出口，烟气温度可以满足换热系数相对较低的过热段受热面的安全。