锅炉原理-10自然循环锅炉水动力学概述

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）
图10-3低循环倍率锅炉系统和循环流量曲线
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• 3．部分负荷复合循环锅炉
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.
气压）一般称为亚临界压力
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• 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 。
• 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。
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图10-4 部分负荷复合循环锅炉的工作原理
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1.省煤器2.混合器3.循环泵 4.分配器5.水冷壁6.过热器 7.循环限制阀8.循环旁路
图10-5 超临界压力复合循环锅炉
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• 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。
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• 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 ；直流锅炉不能连续排污，对给水品质的 要求很高；给水泵功率消耗大。
• 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 （再循环管路中无循环流量）。
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• 2．全负荷复合循环锅炉
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
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• 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
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。
（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，且循环泵要消耗电 能，致使机组远行费用增加。
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• 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 19.6MPa，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。
图10-2 复合循环锅炉再循环
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P C P A P b P lz
（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）
（7）复合循环不仅应用于超临界压力锅炉，而
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且还应用在亚临界压力锅炉。
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• 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 。
第10章 自然循环锅炉水动力特性
• 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 水的临界压力为227.98×105Pa 数采用自然循环锅炉。 ， 172.25×105Pa（170～210 大
• 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
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（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
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