直流锅炉水动力及其计算

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UP型直流锅炉水动力调整

１．２．２计算方法国产ＵＰ型直流锅炉的水冷壁系统是包括
节流阀及各管件在内的并联管组双炉膛的锅炉水冷壁流程如附图所示调整计算是根据管路串并联关系进行计算
原始工况下各节流阀阻力系数的计算各管屏压差的计算国产ＵＰ型直流炉的下辐射管屏有２９３１根管子中上辐射管屏有５９６１根管子如图１所示设某管屏有ｎ根管子
关键词ＵＰ型直流锅炉水动力调整
摘要分析了国产ＵＰ型直流炉水动力调整方面的几个问题讨论了水动力冷热态工况下调整计算的
不同方法
中图分类号ＴＫ２２．１
文章标识码Ａ
０前言
我国自７０年代以来自行设计并投产了一批３００ＭＷ机组ＵＰ型直流锅炉ＵＰ型直流锅炉具有结构简单投资小制造安装方便适应快速负荷变化等优点但对这种１０００ｔ／ｈ级别的ＵＰ炉而言由于不可避免地采用小口径厚壁水冷壁管因而具有较强的热敏感性也就是说ＵＰ型直流炉在炉内工况偏离设计工况时易产生较大的热偏差以致引起水冷壁爆管无论是早期型还是改进型ＵＰ炉水冷壁爆漏一直都是突出的问题该型锅炉水冷壁爆漏的主要原因是水冷壁的热偏差过大从根本上讲水冷壁的热偏差都是由于锅炉水动力工况与炉内热负荷不相适应而引起的当热负荷与管内水流量之比偏离平均值时便会引起热偏差因此保持锅炉水动力工况与热负荷相适应是ＵＰ型直流炉安全运行的重要条件保证水动力工况适应热负荷工况的关键是锅炉水动力的冷热态调整
示侧墙ｊ３表示后墙
Ｇｊ
ｊ墙上各回路总流量
Ｇ总流量
各回路目标流量计算步骤
第一步按调整顺序令排在第ｍ只调整节

直流锅炉的水动力特性

直流锅炉的水动力特性一. 直流锅炉的优缺点1.直流锅炉的主要优点是：1)原则上它可适用于任何压力，但从水动力稳定性考虑，一般在高压以上（更多是超高压以上）才采用。

2)节省钢材。

它没有汽包、并可采用小直径蒸发管，使钢材消耗量明显下降。

3)锅炉启、停时间短。

它没有厚壁的汽包，在启、停时，需要加热、冷却的时间短，从而缩短了启、停时间。

4)制造、运输、安装方便。

5)受热面布置灵活。

工质在管内强制流动，受热面可从有利于传热及适合炉膛形状而灵活布置。

2.直流锅炉的主要缺点是：1)给水品质要求高。

锅水在蒸发受热面要全部蒸发，没有排污，水中若有杂质要沉积于蒸发管内，或随蒸汽带入过热器与汽轮机。

2)要求有较高的自动调节水平。

直流锅炉运行时，一旦有扰动因素，参数变化比较快，需配备自动化高的控制系统，才能维持稳定的运行参数。

3)自用能量大。

工质在受热面中的流动，全靠给水泵压头，故给水泵的能耗高。

4)启动操作较复杂，且伴有工质与热量的损失。

5)水冷壁工作条件较差。

水冷壁出口工质全部汽化或微过热，沸腾换热恶化不可避免，且没有自补偿特性。

必须采取一定措施予以防止。

二. 超临界参数锅炉的水动力特性超临界参数锅炉的水动力特性不仅影响着水冷壁的传热特性和安全性，而且在很大程度上影响着汽温特性、调峰性能，甚至影响到燃烧调节性能。

超临界参数锅炉的水动力特性主要决定于水冷壁形式、工质的热物理特性、运行方式、水冷壁热流密度的大小及其分布等因素。

其中工质的热物理特性是指：超临界参数下，在拟临界温度左右的一定范围内，工质受到大比热特性的影响，比容、黏度、导热系数发生急剧变化的特性。

超临界压力下工质的热物理特性显著地影响着直流锅炉水动力的稳定性和下辐射区水冷壁出口工质的温度，进一步影响到自动调节性能。

超临界参数变压运行锅炉，当机组从额定负荷到低负荷时，炉膛水冷壁管圈的运行压力范围将从超临界压力降至亚临界压力，水冷壁管圈内工质将有两种工作状态，即单相流动和两相流动。

第8章锅炉水动力特性与传热=锅炉原理 =华中科技大学

开始沸腾点A工质欠焓△hA为零在不考虑下降管受热和带汽的情况下
h A Q1 h h B H H' g 0 H 1G p
Q1 H H 1G
Δ H 段工质吸热引起的焓增
H1 为受热一段高度； Q1、 G 分别为受热一段吸热量和工质流量
Δ H 段工质因压力减少而引起饱和水焓的减少量 h H' g p
自然循环锅炉水循环计算的目的
确定各回路平均循环流速w0、工质流量G；循环倍率Kh
确定锅炉总的循环倍率Kg 检验水循环的可靠性
压差法水循环计算
p xj p s
p xj H xjg p xj
p s H i i g p s
H xjg p xj H i i g p s 8 40）（
6
两相流体的速度
折算速度假定蒸汽或水容积占据管子全部截面时的速度
D ,m / s F" w0"
w0'
式中：D为蒸汽质量流量混合物速度 w h
wh
(G D) ,m / s F'
V V V G D D w w 0 " , m / s (8 6) 0 F F F F
17
热水段高度Hrs的计算
Δ H 段高度
h qh H H H g p
rq xj
p rq
h p
Q1 h g H 1 G p
热水段高度 Hrs
H rs H rq H h qh H H rq g p xj p rq H rq Q1 h g H 1 G p
上升 → S 下降→ H（’-S）g 上升→ Syd 上升→ w0 上升

直流锅炉给水调节系统分析(1)

直流锅炉给水调节系统分析(1)文章出处：黑龙江省电力科学研究院发布时间：2006-03-210 前言直流锅炉给水调节系统的主要任务应是以最快的速度满足汽机所需要的蒸汽量，保持汽水行程某中间点的焓值为给定值，保持蒸汽的参数为给定值，对主蒸汽温度进行粗调，维持锅炉一定的燃水比［1］。

现以俄罗斯500MW超临界机组的给水调节系统为例分析直流锅炉给水调节系统的控制特点。

该机组锅炉炉膛为T型结构，具有两个给水流程，对锅炉给水的控制比较复杂，具有一定的代表性。

该直流锅炉流程给水流量调节，是通过控制两个汽泵调速汽门或者通过执行机构控制电泵的液力耦合器以及调节给水调节阀来实现的。

给水系统结构见图1。

图1 给水系统结构图直流锅炉给水调节系统包括调节器设定值形成系统、给水流量分配调节系统(该系统在运行工况允许的情况下，最大限度打开给水调节阀，以保证给水流程中最小程度的节流损失)、电动泵、汽动泵效率调节系统、热量信号形成系统、调节器逻辑信号形成系统和温度校正调节系统。

1 调节器设定值形成系统给水定值信号形成结构见图2，在远程或自动工况下，对积分模块ИHT1.2的控制来实现对Ⅰ流程给水流量设定值的形成。

在自动工况中，积分模块由比例脉冲调节模块ИДС1.1控制。

在汽动泵调节器、电动泵效率调节器和给水调节器处于手动时，相应的定值器转换到跟踪“自身”流程给水流量的随动工况。

微分控制程序：直流锅炉在机组切断高压加热器时，如果锅炉燃料量保持不变，则应减小给水定值。

给水温度降低会使直流锅炉汽水分离面前移，汽水行程某中点的焓值降低，应减小给水流量；反之，给水温度升高时，则应增加给水流量。

图2 Ⅰ流程给水流量定值的形成2 给水调节器给水调节器主要包括流量分配控制模块和调节阀位置调节模块。

如果汽动泵和电动泵的两个效率调节器都被切除，则系统中Ⅰ流程和Ⅱ流程给水调节模块(ΠΠΠ2.4、ΠΠΠ2.8)控制自己的调节阀，按“设定——流量”系统独立工作。

浅谈小容量中参数锅炉的水动力计算

浅谈小容量中参数锅炉的水动力计算锅炉是一种承压的特种设备，以水为介质，产生热能。

锅炉本身存在着一个能量的转换与动态的循环，这就需要对锅炉的汽相、液相循环进行计算，以保证锅炉的正常运行。

现在，锅炉的水力计算，已经不用手工，基本采用计算机，输入数据后，就可以得出结果。

因为锅炉的水力计算公式多、繁杂、且高次公式也多。

一、自然循环锅炉水动力的计算前的方法和步骤。

自然循环锅炉的水循环计算方法和步骤：（1）确定循环流量或流速，循环倍率，循环回路的各种压差，以及可靠性指标；（2）计算时的受热状况、工质流速、压差等参数为管组或回路的平均值，但在进行安全性校验时，需按条件最差的管子进行；（3）锅炉在通常的负荷变化范围内对水循环特性影响不大，通常只对额定参数进行计算；（4）对结构特性和受热状况基本相同的回路，可选其中一个回路进行计算。

二、自然循环锅炉的水动力基本方程的建立及形式（1）压差法：从锅炉液位面到下集箱中心高度之间，计算的上升管压差与下降管压差相等。

方程式为：，式中，——锅炉液位面到下集箱的中心高度；、——分别为上升管和下降管中工质的平均密度；、——分别为上升管和下降管中工质流动阻力。

（2）运动压头法：循环回路中产生的水循环动力，在稳定流动时，用于克服回路中工质流动的总阻力。

方程式为：（3）有效压头法：循环回路中运动压头克服上升管得流动阻力后剩余的部分水循环动力，在稳定流动时，用于克服回路中下降管的流动阻力。

方程式为：三、标准方法的水动力计算的简要步骤标准方法的水动力计算的简要步骤：（1）锅炉的形式确定结构特性与数据模型。

（2）各循环回路阻力计算；（3）各受热面吸热量分配；（4）各回路水循环计算，得出水循环回路特性曲线；（5）循环回路中最低、最高水速的计算；（6）回路中受热最弱、最强管各段吸热量计算：平均工况下管组两端压差确定；受热最弱管中两端压差计算；受热最强管中两端压差计算；受热最弱管中工作点时水速的确定；热最强管中工作点时水速的确定；过冷沸腾的校验；四、采用水动力回路分析法和标准方法的结果比较分析1、采用标准方法计算时，各组水冷壁管等效为一根上升管，相当于各水冷壁管的工况相同，多根下降管则等效为一根下降根，相当于每根下降管的工况相同；而采用水动力回路分析法计算时，则完全按照各单管的实际工况计算；2、采用水动力回路分析法计算时，考虑了集箱中摩擦阻力对流量的影响；3、由于水动力回路分析法是对各受热面中的各单管进行水动力计算，因此，可以在计算中准确地考虑受热面沿宽度和高度方向的吸热量不均匀分布；4、在计算对流管束回路时，标准方法是通过上升管组与下降管组的横截面积比来确定上升管和下降管的数量，然后把上升管组和下降管组分别等效为单管计算；而水动力回路分析方法是根据烟气冲刷形式分配每根单管的吸热量，通过数值方法直接求解水动力回路分析方程组，得到对流管束各单管的工质流速，并可确定下降管的数量及位置；5、采用水动力回路分析法和标准方法计算的各受热面回路平均工质流量或流速是一致的，但通过水动力回路分析法计算结果可知，对于各个受热面管最低工质流速与单管最高工质流速的相对偏差较大。

超临界直流锅炉说明书

国电电力庄河发电厂2×600MW机组HG-1950/25.4-YM3型超临界直流锅炉说明书编号: F0310BT001C051编写:校对:审核:审定：批准:哈尔滨锅炉厂有限责任公司前言本说明书对国电电力大连庄河发电厂2×600MW机组超临界直流锅炉主要设计参数、运行条件及各系统部件的规范进行了说明，并介绍了由英国三井巴布科克能源公司进行技术引进的超临界本生直流锅炉的技术特点。

本说明书应结合锅炉图纸，计算书等技术文件参考使用。

目录1. 锅炉容量及主要参数 12. 设计依据 22.1 燃料 22.2 点火及助燃油 32.3 自然条件 33 锅炉运行条件 44 锅炉设计规范和标准 45 锅炉性能计算数据表（设计煤种） 56 锅炉的特点 67 锅炉整体布置 88 汽水系统 99 热结构 1910 炉顶密封和包覆框架 2411 烟风系统 2912 钢结构（冷结构） 2913 吹灰系统和烟温探针 3214 锅炉疏水和放气（汽） 3315 水动力特性 34附图: 35国电庄河发电厂的2台600MW——HG-1950/25.4-YM3型锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进英国三井巴布科克能源公司（MB）的技术，进行设计、制造的。

锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生（Benson）直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置（见附图01-01～04）。

锅炉岛为紧身密封布置。

锅炉设计煤种为双鸭山煤，校核煤种为双鸭山混煤。

30只低NOX轴向旋流燃烧器（LNASB）采用前后墙布置、对冲燃烧，6台ZGM113G中速磨煤机配正压直吹制粉系统。

锅炉以最大连续出力工况（BMCR）为设计参数。

在任何5磨煤机运行时，锅炉能长期带额定负荷（BRL）。

1. 锅炉容量及主要参数2.设计依据2.1 燃料2.2 点火及助燃油油种： #0轻柴油运动粘度(20℃时)： 3.0～8.0mm2/s凝固点：小于0℃闭口闪点：不低于65℃机械杂质：无含硫量：≤0.2%水份：痕迹灰份：≤0.02%密度： 0.825t/m3低位发热值Qnet,ar 41800 kJ/kg2.3 自然条件多年平均气压 1012.6hPa多年平均气温8.8℃多年平均最高气温13.9℃多年平均最低气温 4.4℃多年极端最高气温36.0℃多年极端最低气温 -26.6℃多年一日最大降水量 151.6mm多年最大积雪深度 280mm多年最大实测风速 27.0m/s（10分钟10m高）多年平均相对湿度 69%多年平均风速 2.8m/s多年平均降水量 796.2mm全年主导风向： NW、NE向频率为11%夏季主导风向： SE、S向频率为10%冬季主导风向： NW向频率为15%厂址所在的庄河地区地震烈度为VI度。

垂直管屏式直流锅炉水动力调整方法研究

［%， !］协调，就会引起某些管屏的水冷壁超温爆管。
图%
四角切圆燃烧锅炉水冷壁吸热分布
% + 低负荷时 ! + 高负荷时 * + 包络线
（!）很多情况下，各回路流量调整偏差，需到试验结束后整理数据时才能示出，调整时只能据测速管差压值进行估计，调节精度难以提高。（*）在调整各个回路时，无法确定回路之间流量影响量，不可避免地出现节流阀反复开大关小的操作，因而影响了调整进度。（)）流量的调整难于很好地兼顾节流阀或节流圈阻力，水动力的稳定性难以保证，这对锅炉安全运行产生威胁。鉴于以上分析，本文提出一种水动力调整的新方法— — —压降系数法
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" （上接第 ". 页） :)"%6* $)$3*#-# (1 ’(054$0"% ’"$0-)6 个重要结论：（"）不论采用何种调节方法，供热系统内水的平均温度都是相同的，且只和室外空气温度 0US 有关。各种调节方法由于温差造成的火用损失之和都是一样的。（#）从（""）式看出，既然各种调节方法的系统内水的平均温度相等，那么调节方法火用损失的大小，就只取决于实际流量 N ，而且 N 越小，火用损失之和就越小。对于质调节、量调节及分阶段改变流量的质调节三种方法，在保证采暖热负荷的前提下，只有量调节流量 N 最小，所以量调节的火用损失之和最小，量调节是供热系统的最佳调节方法。质调节最差，分阶段改变流量的质调节介于两者之间。所以，建议设计和运行管理时推广使用量调节方法。这样才能最大限度的节约能量。

锅炉机组水力计算标准方法_概述说明

锅炉机组水力计算标准方法概述说明1. 引言1.1 概述锅炉机组水力计算是指对锅炉系统中的水流进行分析和计算，以确定合理的水流参数，保证锅炉机组正常运行和安全操作。

在实际应用中，合理的水力计算方法对于提高能源利用率、减少运行成本以及保障设备可靠性至关重要。

1.2 文章结构本文将从以下几个方面对锅炉机组水力计算标准方法进行概述和说明。

首先，在第2部分中，我们将定义和背景进行介绍，并详细解释水力计算的整个过程。

在第3部分中，我们将讨论标准方法的应用场景和限制因素，并提出需要注意的问题。

接下来，在第4部分中，将通过一个实际案例进行分析，描述计算过程和结果，并验证结果并提出改进措施。

最后，在第5部分中，我们将总结文章主要观点、发现结果，并展望未来研究方向和挑战。

1.3 目的本文旨在全面介绍锅炉机组水力计算标准方法，包括其定义、背景、水力计算过程以及常用参数等内容。

同时，通过实际案例分析，验证标准方法的可行性，并提出改进措施。

通过本文的阐述，读者将获得对锅炉机组水力计算标准方法的深入了解，为实际工程应用提供参考依据。

2. 锅炉机组水力计算标准方法：2.1 定义和背景：锅炉机组水力计算是指根据一定的标准方法和公式，计算锅炉机组内部各管路、阀门和附件的水流量、压力损失等参数的过程。

在设计、运行和维护锅炉机组时，水力计算是非常重要的环节，能够确保系统正常运行，并优化布局设计。

2.2 水力计算过程：锅炉机组的水力计算包括以下步骤：- 确认计算所涉及的管路和元件：确定需要进行水力计算的管路系统以及相关阀门、泵站等元件。

- 收集必要的参数：收集所需计算的参数，包括流量、压力、温度等。

- 应用标准公式：根据所采用的标准方法，应用相应的公式进行水力计算。

常用的公式有达西公式、尼克尔逊公式等。

- 计算结果分析：通过利用公式和输入参数，得出相应的计算结果，如水流速度、压力损失等。

- 结果评估与优化：对于存在问题或不符合要求的情况，进行评估，并采取相应的优化措施，如调整管道尺寸、增加支撑等措施。

锅炉的水动力特性分析与介绍_(直流)

NCEPU
热负荷大小、运行工况及水冷壁入口水的欠焓对流动稳定性都有影响。
超临界压力直流锅炉在启动和低负荷时，其压力低，因此仍有流动稳定性的问题。即使是超临界压力下，当水平布置的蒸发受热面沿管圈长度方向热焓变化时，工质的比容也随之发生变化，尤其在最大比热区，其变化更大，因此仍有流动多值性的问题。
NCEPU 四、蒸发管内的汽液两相流型与传热
（一）、汽液两相流的流型
1、泡状流在连续的液相中，分散存在着小汽泡。 2、弹状流
泡状流中，汽泡浓度增大时，受趋中效应的作用，小汽泡聚合成大汽泡，直径逐渐增大。汽泡直径接近于管子内径时，形成弹状流。
3、环状流由于汽泡的内压力增大，当汽泡的内压力大于汽泡的表面张力时，汽泡破裂，液相沿管壁流动，形成一层液膜；汽相在管子中心流动，夹带着小液滴。
i 8q
1 i 1 1 2 r
L i 1 1 2d r
L2 q C 2 1 d r
NCEPU 三、直流锅炉蒸发受热面的脉动性流动
定义：在管屏两端压差相同，当给水量和流出量基本不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动的现象，叫脉动现象。脉动种类
管间脉动
屏间(屏带或管屏间)脉动
整体脉动(全炉脉动)
NCEPU
管间脉动
并联工作的管子之间，某些管子的进口水流量时大时小。对于一根管子，进口的水量最大时，出口蒸汽量最小；一部分管子的水流量增大时，另一部分水流量却在减小；与此同时，出口蒸汽量也在进行周期性变化。整个管组的进水量和蒸汽量变化不大。
Δp= f (G) 直流锅炉水动力不稳定的表现为：流量与压差的关系不是单值性的，而是多值性的，即对应一个压差，出现一个或两个以上的流量。

直流锅炉热态水动力调整方法研究

收稿日期:20010918作者简介:张志正(1971),男,内蒙古人,长春工程大学能源动力系讲师,东北电力学院硕士,从事锅炉技术方面的教学与科研工作,发表论文6篇。

文章编号:　CN311508(2003)01002004直流锅炉热态水动力调整方法研究张志正1,　周云龙2(1.长春工程学院,吉林长春130000;　2.东北电力学院,吉林吉林132012)关键词:　直流锅炉;水动力;调整摘　要:　针对现场实际情况,在研究大量文献基础上,提出了一种水动力调整的新方法———压降系数法。

压降系数法能把阻力系数对流量和压降的影响进行综合考虑,通过压降系数法的数学模型来求解各个回路节流压降系数或阻力系数,进而确定各节流阀开度或节流阀板的孔径,实现水动力调整的一次到位。

在Mi 2crosoft Visual Basic 6.0环境下开发标准的Windows 直流锅炉水动力调整优化程序,并在实际电站直流锅炉上进行应用。

中图分类号:　T K 229.5 文献标识码:　A0　前言随着电力工业的发展,越来越多的大容量锅炉参与调峰。

直流锅炉具有负荷快速变化的特点,非常适用于调峰。

直流锅炉在负荷变动过程中,经常出现炉内热负荷分布与水冷壁流量分配不匹配现象,从而引起水冷壁超温爆管现象发生,直接威胁水冷壁的安全运行[1]。

通常现场请有经验的工程技术人员负责水动力调整,但存在许多问题。

水动力系统是由各回路水冷壁管、引出管、联箱和混合器等组成的复杂管系,某一回路的调整,不仅调节该回路本身的阻力,同时也调节流量,而且影响其余回路的流量和阻力,引起流量重新分配。

这就使调整工作变得极其复杂,要迅速而准确地将回路流量、阻力调整到要求的数值仅靠人工是非常困难的,而且需要反复多次,浪费大量的人力和物力[2]。

因此非常有必要开发一套直流锅炉水动力调整优化方法软件,使水动力调整一次到位。

1　压降系数法因为节流调节阀既能改变流量又能改变压降,而压降又影响流量分配,为综合考虑流量和压降的相互影响,本文特引入压降系数的概念。

600MW机组塔式直流锅炉水冷壁水动力特性计算

则进入后墙以及右侧墙的下炉膛螺旋管圈中.对锅
炉结构的准确分析以及回路节点的准确划分可确保
水动力计算结果的准确性,为锅炉的安全可靠运行
提供依据.
图３上炉膛垂直管圈回路划分示意
Fig．
３ Circuits distribution of the upper furnace vertical tube coils
炉下部结构示意如图１所示.
图２下炉膛螺旋管圈回路划分示意
Fi g ．２ Circuits distribution of the lower furnace sp iral tube coils
图１锅炉下部示意
Fi g ．１ Schematic diagram of the lower p art of the furnace
６００ MW机组塔式直流锅炉水冷壁流量分配计算程
２０１５年
２数学模型
２．１回路划分
将元宝山电厂２号机组复杂的水冷壁流动系统
结构抽象为由不同节点、不同回路连接的串并联网
络系统,其流动规律可以通过对各节点质量守恒方
Fi g ．４ Schematic diagram of the flow network system
线)处最低;传热系数的变化规律与壁温的变化相
反,在顶点处最小,底点处最大.故采用螺旋管顶部
量守恒方程组的方法求解流量和压力.
传热系数计算管壁整体壁温较安全可行. 另外,在
的锅炉水冷壁结构特点及炉内热负荷分布特点,将水冷壁划分为由流量回路、压力节点和连

第11章自然循环锅炉水动力(全)

运动压头是循环回路中产生的水循环动力，运动压头是循环回路中产生的水循环动力，稳定流动时克服回路中工质流动的总阻力。
有效压头法
S yx = (ρ xj − ρ ss )gh − ∆pss = ∆pxj
有效压头是循环回路中的部分水循环动力，有效压头是循环回路中的部分水循环动力，稳定流动时克服回路中下降管的流动阻力。稳定流动时克服回路中下降管的流动阻力。
3. 直流锅炉
流动动力：流动动力：给水泵特征：①无锅筒，工质一次性通过特征：锅筒，水冷壁。水冷壁。 ②水冷壁布置自由，金属耗水冷壁布置自由，量少，制造方便。量少，制造方便。 ③启停速度比较快，适应电启停速度比较快，网负荷变化，适用压力范围广，网负荷变化，适用压力范围广，尤其是超临界参数的锅炉。其是超临界参数的锅炉。
3. 两相流体的流动模型均相流模型假定两相流体流动时和非常均匀，看作是假定两相流体流动时和非常均匀，具有平均流体特性的均质单相流体，具有平均流体特性的均质单相流体，汽液两相之间没有相对速度且处于热力学平衡状态。之间没有相对速度且处于热力学平衡状态。该模型可以应用单相流体的各种方程式，模型可以应用单相流体的各种方程式，必要时借助于试验系数对方程式进行修正。借助于试验系数对方程式进行修正。适用于泡状流型。适用于泡状流型。
第十一章自然循环锅炉水动力特性
§11—1锅炉水动力学基础锅炉水动力学基础一、锅炉水循环方式
循环—工质流经蒸发受热面的流动方式循环工质流经蒸发受热面的流动方式划分—依据流动动力划分依据流动动力自然循环锅炉强迫循环锅炉：强迫循环锅炉：多次强制循环锅炉直流锅炉复合循环锅炉自然循环和多次强制循环方式适用于低于临界压力的锅炉

直流锅炉

Page 2
Principles of Boiler
2015-7-16
七台河职业学院
§3 直流锅炉的水动力特性
一、水动力特性
（一）水动力特性的基本概念
强制流动蒸发受热面管屏中，一定热负荷条件下，管内工质流量G （或）与管屏进出口压差 p 之间的关系，称为水动力特
性曲线。如图8-9所示。
一个 p 对应一个 q ——水动力特性稳定，如曲线1；
p plz ZG2
G ——管内工质质量流量，kg/s；
——管内工质平均比体积， m3/s 。
（8—2）
Z ——结构特性系数，与管子内径、长度、管子内壁粗糙度等有关；

由式8-2可知，流动阻力
p
不仅与工质的流量有关，还与流体的比体积有关。
当热负荷一定时，随着流量增加，蒸汽量减少，汽水混合物比容下降，故
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七台河职业学院
§4 直流锅炉启动系统
二、直流锅炉启动系统的分类
⒈内置式分离器启动系统内置式分离器启动系统的特点：
①从根本上消除了分离器解列或投运操作所带来的汽温波动问题，因为该系统的启动分离器与蒸发段、过热器之间没有任何阀门。 ②在锅炉启停及低负荷运行期间，启动分离器处于湿态运行，分离器如同汽包一样，起汽水分离作用，避免了过热器带水运行。 ③系统简单，操作方便，对自动控制要求较低，同时有利于设备维修。 ④由于分离器强度要求很高，同时对启动分离器的热应力控制较严，将影响升负荷率，但其疏水系统相对比较复杂。
§3 直流锅炉的水动力特性
二、强制流动蒸发受热面中的脉动
㈠脉动现象
脉动现象是指在强制流动的蒸发管中，蒸发管的工质流量随时间发生周期性变化的现象，它是一种动态水动力特性不稳定。由于流量脉动，引起管子出口处蒸汽温度或热力状态的周期性波动，使同受热面交界处的管壁交变地与不同状态的工质接触，致使该处的金属温度周期性变化，导致金属的疲劳损伤，其变化规律，如图8-15所示。

直流锅炉的运行特性04

一、静态特性（一）汽温静态特性稳定工况下，以给水为基准的过热蒸汽总焓升可按下式计算式中——锅炉输入热量，kJ/kg;——锅炉效率；、——给水焓、过热器出口焓，kJ/kg;——再热器相对吸量，；——再热器吸热量，kJ/kg。

1. 煤水比B/G保持式中、、和不变，则当锅炉给水量从变化到，对应的燃料量变化到时，过热器出口焓值的变化量可写为式中、——工况变动前、后的过热器出口焓，kJ/kg;、——工况变动前、后的煤水比，对于亚临界锅炉，。

若保持给水流量不变，燃料量增加10%（），则过热蒸汽出口焓将增加216kJ/kg，相应的温升约为；如果热负荷不变，而工质流量减少10%（），则过热蒸汽焓增为247kJ/kg，相应的温升约。

2．给水温度当给水温度降低时，若保持煤水比不变，则由上式可知，过热器出口焓（汽温）将随之降低。

只有调大煤水比，使之与增大了的过热蒸汽总焓升相对应，才能保持汽温稳定。

3．过量空气系数炉内过量空气系数主要是通过再热器相对吸热量的变化而影响过热汽温的。

当炉内送风量增大时，对流式再热器的吸热量因烟气流量的增大而增加，而辐射式再热器的吸热量则基本不变，因此再热器总吸热量及相对吸热量增大，在煤水比未变动的情况下，根据上式过热器出口汽温将降低。

运行中也需要改变设定的煤水比。

4．锅炉效率当锅炉效率降低时，过热汽温将下降。

运行中炉膛结焦、过热器结焦、风量偏大，都会使排烟损失增大，效率降低；燃烧不完全也是锅炉效率下降的一个因素。

上述情况出现时均会使煤水比发生变化。

5.变压运行变压运行时的主蒸汽压力是锅炉负荷函数。

当负荷降低时主蒸汽压力下降，与之相应的工质理论热量（从给水加热至额定出口汽温所必须吸收的热量）增大，如煤水比不变，则汽温将下降。

如保持汽温，则煤水比按比例增加。

再热汽温稳定工况下，再热器出口焓值(kJ/kg)按下式计算式中——再热器进口焓值，kJ/kg；d ——再热汽流量份额。

保持式中、、和不变，则当锅炉给水量从变化到，对应的燃料量变化到时，再热器出口焓值的变化量可写为在任何负荷下，当燃料量与给水量成比例变化是时（m1=m0）即可保证再热汽温为额定值。

直流锅炉及其水动力特性 (1)

二、部分负荷复合循环锅炉
（一）部分负荷复合循环锅炉的构成原理
• • 在启动和低负荷运行时，采用再循环流量而不是只用给水量来冷却水冷壁。在高负荷运行时，只采用直流的给水量而又不使用再循环流量来冷却水冷壁。
（二）部分负荷复合循环锅炉的工作特点
• 水冷壁的工质流速：由于在低负荷时有再循环流量，当高负荷按直流方式运行时，可以选用较低的 w ，而在低负荷是则利用再循环来得到足够的 w 。循环倍率水冷壁结构旁路系统。适用于超临界大容量锅炉（600MW）
对于超临界压力的水冷壁，虽然没有汽水共存区，但由于在拟临界温度附近工质比体积变化极大，因此水平管圈水冷壁（重位压差在总流阻中的比例小）也有流动多值性的问题。要保持特性曲线有足够陡度，必须使水冷壁进口工质焓小于1256kJ/kg。但在低负荷或高压加热器切除时，水冷壁的进口工质焓仍会下降，当水冷壁的进口工质焓小于837kJ/kg时，仍会有流动多值性的问题。
以上两式表明:循环推动力即运动压头用于克服上升系统和下降系统的阻力; 有效压头, 在数值上等于循环推动力与上升系统阻力之差,用来克服下降管阻力.
二强制循环锅炉的工作原理和特点
（一）工作原理
省煤器过热器
上联箱
水冷壁
循环泵
（二）强制循环锅炉的特点
1. 由于增加了水泵的推动力,工质流量可以人为地控制,水流量可以小些,即循环倍率K可以小一些。
5
6
7 8 9
由于水冷壁中工质比较稳定地处于饱和温度，各管屏及管子的管壁温度比较平均，因此膜式水冷壁的鳍片热应力小，工作可靠性增加。启动流量小，启动系统简化，启动损失小，速度快。苏尔寿罐固定了受热面界限，在调节上可以分成若干区域。适用于亚临界参数，容量300~600MW的机组。需要解决长期在高温高压下再循环泵的运行问题。

锅炉原理第10章强制流动锅炉及水动力特性

第十章强制流动锅炉及水动力特性
热能与动力工程
强制循环锅炉、直流锅炉出现的原因 1 P升高，汽水密度差下降，自然循环推动力下降，
所以需要采用强制流动； 2 由于压力提高，汽包体积大，壁厚，存在厚钢板
供应困难，和制造工艺困难。 3 给水处理技术落后，锅内腐蚀严重。
热能与动力工程
直流锅炉也是大容量锅炉发展方向之一。特别是采用超临界参数的锅炉，直流锅炉是唯一能采用的锅炉型式。
推荐值：1.5~2.5圈
热能与动力工程
采用螺旋管圈水冷壁的优点
• 能根据需要获得足够的质量流速，保证水冷壁的安全运行； • 管间吸热偏差小； • 抗燃烧干扰能力强； • 可以不设水冷壁进口的分配节流环； • 适应于锅炉变压运行的要求。
热能与动力工程
第二节控制循环锅炉
• 工质在蒸发管中做多次强制循环流动，仍然用于亚临界压力范围内，故又称为多次强制循环锅炉。
数小，冷却差，管壁温度高，有可能造成炉管失效损坏。
水平管圈特性方程
热能与动力工程
管内工质流动阻力ΔP = ΔP lz = ΔP rs + ΔPzf
推导可得
P A 3 B 2 C
A

i 8q
1

1＋
i
2r

1
热能与动力工程
第一节直流锅炉
一、直流锅炉工作原理及过程工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、
过热各受热面而加热成为过热蒸汽。给水流量 G ＝蒸发量 D
给水泵省煤器
水冷壁
过热器
热能与动力工程
热能与动力工程
热能与动力工程
二、直流锅炉的特点 1. 本质特点

华北电力大学锅炉原理13强制流动锅炉及水动力特性

第三节超临界压力下水冷壁管内传热
二、超临界压力锅炉管内传热恶化判别方法
用参数 A
a2 作为判据。 a0
q 0.42kJ/kg时,A>1，处于传热强化； w
q w
0.84kJ/kg时，A<1，处于传热恶化；
有时传热恶化。
q 0.42～0.84时，有可能A<1或 w
A>1，即有时传热强化，
1. 螺旋式水冷壁
第一节直流锅炉概述
2. UP型水冷壁
第一节直流锅炉概述
3. 多次上升式
第十三章强制流动锅炉
第一节直流锅炉概述第二节直流锅炉的水动力特性第三节超临界压力下水冷壁管内传热第四节低倍率和复合循环锅炉第五节强制循环锅炉第六节直流锅炉的启动系统
第二节直流锅炉的水动力特性
p B( w ) 2 C ( w )
可知：二次曲线为单值性，总是稳定的
第二节直流锅炉的水动力特性
推导极值不存在的条件
dp 3 A( w ) 2 2 B( w ) C 0 d ( w )
B B 2 3 AC w 3A
2 如果， B 3 AC 0 ，则不存在实根，即没有极值存在，
第二节直流锅炉的水动力特性
3）加大加热水段的阻力（加装节流圈），则水回流的阻力增大，不易发生脉动。 4）降低蒸发点的热负荷和热偏差：蒸发点的热负荷减小，可避免局部压力的大幅度变化；热偏差的减小，可减小流量偏差。 5）防止脉动性燃烧：燃烧放热呈脉动时，热水段和蒸发段也会呈现脉动性。 6）选用较陡水泵特性的给水泵：压力有所变化时，流量变化不大。
第二节直流锅炉的水动力特性
4) 热负荷q的影响
热负荷越低，越容易发生水动力多值性。