自然循环原理

一、蒸发设备
1、定义 自然循环锅炉是指蒸发受热面内的工质，依靠下降管 中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差进行循环的 锅炉。 自然循环锅炉的蒸发设备包括汽包、下降管、水冷壁、 联箱及连接管道等，如图1-6、1-7、1-8和1-9所示，由它 们组成的系统称为蒸发系统。 自然水循环的回路：由锅筒、下降管、下集箱、上升 管、上集箱、引出管组成的密闭回路。
ss
Pss Pg H s g H q q g Pss
因为： Pxj Pss
P 整理得：
xj
Pa
Pss
H q g ( q ) Pxj Pss
1、运动压头：由下降管和上升管中工质密度差引起的压头差。
S yd H q g ( q )
（二）下降管和联箱 1、下降管： 下降管的作用是将汽包中的水连续不断的送往下连箱供 给水冷壁，以维持正常的循环的。下降管布置在炉外不受热， 并加以保温。 下降管分为小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。 小直径分散下降管的管径一般为Φ 108、Φ 133和Φ 159；大 直径集中下降管的管径一般为Φ 325、Φ 426和Φ 508。 2、联箱： 联想的作用是汇集、混合和分配工质。它一般有无缝 钢管两端焊上弧形封头构成，出厂时联箱上带有管接座，在 现场将要连接的管子与管接座对焊起来。联想一般不受热， 材料常用20号碳钢。
4-1 自然循环原理
锅炉水力系统及循环方式 1、锅炉水力系统：工质(水)从进入锅炉到离开锅炉的流动 系统，其中包括： 1）加热系统——从过冷水到饱和水 2）蒸发系统——从饱和水到饱和蒸汽 3）过热系统——从饱和蒸汽到过热蒸汽 2、水循环方式 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。 根据工质流动的动力不同分为 自然水循环 强制水循环
(二)、自然循环工作的可靠性指标 1、循环流速w0：循环回路中水进入上升管时的速度。
w0
wk.baidu.com
G 3600 ss f
m/s
1）为避免上升管入口段沉积泥渣，w0不小于0.3 m/s； 2）供热锅炉水冷壁的w0=0.4~2m/s，对流管束 G w 3600 f w0 =0.2~1.5 m/s。 2、循环倍率K：由下降管进入上升管的水量G与同一时间在上 升管中产生的蒸汽量D之比。
0 ss
K=G/D
含汽率x ——或称汽水混合物的干度，是循环倍率K的 倒数，即 D 1
x G K
循环倍率物理意义是单位质量的水在此循环回路中全部 变成蒸汽，须经循环流动的次数。循环倍率 K 越大，干度 越小，水循环越安全。一般自然循环锅炉 K = 50～200。
影响运动压头的因素：饱和水密度、饱和蒸汽密度、汽水 混合物的含气率、环路高度。 2、有效压头：用于克服下降管阻力 Pxj 的压头
S yx H q g ( q ) Pss S yd Pss Pxj
3、影响回路水循环特性的因素 1）锅炉工作压力 2）上升管热负荷 3）回路的重位高度 4）循环回路的阻力
二、自然循环原理与可靠性指标
（一）自然循环原理 下集箱A-A面两边作用力相等
Pxj
Pxj Pg ( H s H q ) g Pxj Pa P ( H H ) g P P P H g H g P
g s q xj ss g s q q
（三）水冷壁 1、定义： 布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面，称为水冷 壁。它是电站锅炉的主要蒸发受热面。 2、水冷壁的作用： 1）吸收炉内辐射热，将水加热成饱和蒸汽； 2）保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，这主要是 由于水冷壁吸收炉内辐射热，使炉墙温度降低的缘故； 3）吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度， 这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的； 4）水冷壁在炉内高温下吸收辐射热，传热效果好，故能 降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价。
4-1 自然循环原理
图1-8
自然循环锅炉
图1-9 自然循环锅炉
2、特点： 自然循环锅炉的特点有：
有汽包，汽水流动特性简单；
水冷壁管径大、直； 水容量大，蓄热能力大，锅炉启动、停止速度受限； 对给水品质要求低； 金属耗量两大。 19MPa以下的锅炉压力可以采用。
（一）汽包 1、定义： 汽包（亦称锅筒）是自然循环锅炉中最重要的受压元件，主 要用于电力生产各类锅炉中，如图1-6所示。 2、汽包的作用： 1）是工质加热、蒸发、过热三过程的连接枢纽，保证锅炉正 常的水循环。 2）内部有汽水分离装置和连续排污装置，保证锅炉蒸汽品质。 3）有一定水量，具有一定蓄热能力，缓和汽压的变化速度。 4）汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀 等设备，保证锅炉安全运行。