第13章 强制流动锅炉(高等教学)

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三、直流锅炉工作原理
直流锅炉没有汽包，给水在给水泵压头的作用下， 顺序流过热水段、蒸发段和过热段受热面一次将给
水全部变成过热蒸汽，蒸发区循环倍率K=1
技术特点：蒸发受热面结构和汽水系统。
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直流锅炉的优点和缺点
1．优点 1) 适合于任何压力，压力越高，稳定性越好； 2)无锅筒，重量轻，管径小，支撑简单，钢材耗量少 20~25% 3) 蒸发受热面布置比较自由，不必要一定垂直布置； 4) 启动快，停炉时间短。 2．缺点 1）给水泵的耗电大； 2）给水品质要求高； 3）自动调节性能要求高； 4 ） 要用启动旁路系统高（级教在育 锅炉点火启动的初期， 6
对于亚临界参数，三种类型分不出优劣；
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三、直流锅炉水冷壁的结构形式（图示）
热偏差最小、布置灵活， 水动力稳定性最好。
螺旋式优点：
现代直流锅炉的管圈形 式
一 次 上 升 式 （ UP 型 ） 多次上升式
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直流锅炉水冷壁形式主要有螺旋管圈型和垂直上升管屏 型 是德国、瑞士等国为适应变负荷运行研发而成。
直流锅炉工作原理
加热、蒸发和过热受热 面没有固定的界限，汽温变 化大
如减小给水量，开始沸腾
点前移，加热水段长度L1缩 小，蒸发段长度L2也缩小， 锅炉受热管总长度不变，故
过热段长度L3相对增大，过高级教育
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热汽温上升。
直流锅炉工作过程特点
起动和停炉速度比较快 直流锅炉没有厚壁的 汽包，起动和停炉过程中锅炉各部分加热和冷却 均匀
（3）不受炉膛周界的限制，灵活
选择并联工作的管子根数和管径，
保证较大的质量流速。 高级教育
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直流锅炉螺旋管圈型水冷壁
螺旋管圈型水冷壁的特点
➢ 沿炉膛四周热负荷不均匀影响小
➢ 管圈内工质可通过选择合适的管子根 数和管径以保证足够高的质量流速，以减 轻传热恶化的影响
➢ 工质焓值较高的管带后段，可以布置 在炉内热负荷较低区域，对防止管壁超温 有利
蒸发受热面中工质流动过程特点
蒸发受热面可能出现流动不稳定、脉动、热偏差， 危及锅炉安全运行，可采用在蒸发管进口加装节流 圈等措施
热化学过程特点
对给水品质的要求很高 无汽包，不能进行连 续排污
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直流锅炉工作过程特点
传热过程特点：
管内换热处于膜态沸腾状态下，管壁可能超 温破坏.
直流锅炉蒸发受热面中，水要从开始沸腾一直 到完全蒸发，X由0 1
直流锅炉工作过程
沿管子长度方向工质参数变化情况
➢ 热水段: 水的焓和温度逐 渐增高，比容略有加大，压力 则由于流动阻力而有所降低
➢ 蒸发段: 汽水混合物的焓继续 提高，比容急剧增加，压力降低 较快，相应的饱和温度随着压力 的降低亦降低一些 ➢ 过热段: 蒸汽焓、温度和高比级容教育均增大，压力则由于流动阻力7 较大而下降更快
设有专门的启动系统 以便在启动时有足够的 水量通过蒸发受热面，保护管壁不致被烧坏
对燃料、给水和空气的自动控制及调节要求较 高 直流锅炉的水容积及相应蓄热能力小，对负荷 变动较敏感；工质预热、蒸发和过热段间无固定界 限，若燃料、给水比例失高级调教育，不能保证供给合格蒸 9 汽
直流锅炉工作过程特点
特点：系统简单，容易实现膜式壁结构，流动阻
力小；相邻管屏外侧管间壁温差较小；可采用全
悬吊结构；水力特性较为稳定；但对锅炉负荷适
应性较差，金属耗量大
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(a) (b)
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UP型垂直上升管屏水冷壁
二、强制循环锅炉工作原理和特点
➢ 可采用小直径水冷壁，水冷壁可自由布置
➢ 采用体积较小的高效分离器，可减小汽包 直径
➢ 工质质量流速较高，循环倍率较自然循环 小K=35；循环稳定，不易出现循环异常， 但可能出现流动不稳定、脉动等
➢ 工质强制流动，可使各承压部件均匀受热
或冷却，缩短锅炉启、停时间
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强制流动锅炉
直流锅炉 复合循环锅炉 强制循环锅炉
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13.1 强制循环锅炉和直流锅炉工作原理
一、强制循环锅炉、直流锅炉出现原因 （1）压力提高，密度差减小，循环推动 力下降。 （2）汽包体积大，壁厚，制造加工困难。 （3）给水处理技术落后和锅内腐蚀严重
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第一节 强制循环锅炉和直流锅炉工作原理
螺旋管圈型水冷壁 由若干根水 冷壁组成管带，沿炉膛四面倾斜上 升，无水平段，各管带均匀地分布 在炉膛四壁，任一高度上管带的受 热几乎完全相同
适用于超临界和亚临界压力，高级燃教育料适应性广
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1. 螺旋式水冷壁
优点：
（1）同步经过炉膛内受热最强的 区域和受热最弱的区域。
（2）没有中间联箱，工质在比体 积变化最大的阶段避免了再分配。
➢ 大锅炉宽管带，各管间热偏差较大； 支吊困难
适用于超临界和亚临界压力高，级教燃育料适应性广
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直流锅炉螺旋式水冷壁布置
在炉膛折焰角以上采用垂直上 升管屏，便于采用全悬吊结构； 炉膛上部热负荷较低，两相邻垂 直管屏外侧管子的管壁温差较小， 不至于造成膜式水冷壁损坏
在炉膛高热负荷区采用螺旋管 圈型水冷壁，以减小炉内热偏差
汽包锅炉中由于循环倍率高，蒸发受热面出口
的蒸汽含量X 较低，管内换热属于泡状沸腾，壁温
可得到充分冷却
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三种类型锅炉工作压力范围及比较
自然循环锅炉
强制循环锅炉
直流锅炉
9.8≤P≤15.68安全 可靠，最高至 19.1MPa 高压、超高压
15.68<P<19.6MPa
适用任何压力，低 压没有优势， P>16MPa,临界以上 唯一可用
由 于 没 有 中 间 混 合 联 箱 ， 因 此 非常适合于滑压运行。
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2. UP型水冷壁
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UP型垂直上升管屏水冷壁
UP型垂直上升管屏包括一次上升和上升-上升
一次上升型（a） 给水一次流经全部四面墙 水冷壁管屏，没有下降管，管屏沿高度分为上、 中和下部三个辐射区，各区段之间设有混合器， 用以消除平行管子间的热偏差
13 超临界参数直流锅炉与亚临界参数强制 流动锅炉
•强制流动锅炉原理及工作特点 •直流锅炉蒸发受热面水动力学 •直流锅炉蒸发受热面的传热恶化 •低循环倍率锅炉 •部分负荷复合循环锅炉
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13.1 强制循环锅炉和直流锅炉工作原理
锅炉按工质在 蒸发部分的流 动方式分为
自然循环锅炉，最高达18.5MPa，有锅筒