汽包炉与直流炉区别解析

汽包锅炉

汽轮机主汽阀前的蒸汽压力成为（汽轮机的）新汽压力。这是机组运行状态的重要参数。当机组按地形方式运行时。这个压力应该保持额定值，汽轮机负荷（进气量是用汽轮机内部调节阀（常简称调门）的开度来控制；当机组按滑压运行方式运行时，汽轮机调门开度保持不变，汽轮机负荷则随新蒸汽压力而变动，

为了反映金属部件在锅炉动态过程中所起的作用，一种简化的办法是取用有效金属系数，并作为一个常数。亦即假定部分金属的温度与工质的温度同步变化，而其余金属的温度保持不变，对锅炉的动态是完全不起作用的，但这个系数实际上是变化的，与很多因素有关，如工质对金属的放热系数、构件的厚度、导热系数和温度变化速度或被动频率等。壁厚在4——8mm以下的管子放出90%的热量约在10s以内，这与蒸发区压力（或者饱和温度）变化的时间常数（约200s以上）相比要小的多。当厚为45mm是，放出90%的热量约180s。因此，对于水冷壁和汽水导管金属，取其有效金属系数为1是足够准确的。而对于壁厚为100mm 左右的汽包，其有效金属系数大约为0.5或者更小些，对于大直径下降管和集箱等，可以取以上两者之间的数值。

由上表可知，在蒸发区的热惯性中，金属部分只占较小的份额，而水冷壁和汽水导管又占了蒸发区金属质量的大部分。

自然循环锅炉的水位标准线一般定在汽包中心线以下100mm左右，在运行中，通常把水位的变动限制在+-50mm范围。

汽包锅炉的主要优点：(1)由于汽包内储有大量的水，有较大的储热能力，能缓冲负荷变化时引起的汽压变化；（2）汽包炉由于有固定的水、汽和过热汽分界线，故负荷变化时引起过热汽温变化小；（3）由于汽包内具有蒸汽清洗装置，故对给水品质要求低。

汽包炉主要缺点：（1）金属耗量大；（2）对调节反应滞后；（3）只能用在临界压力以下的工作压力。

直流锅炉

下图是直流锅炉在某一稳定工况下的简化模型。在正常运行中，省煤器和过热器的工质分别为水和蒸汽，在水冷壁内则有前段的水、中段的汽水混合物以及后段的微过热蒸汽，当锅炉工况变动时，蒸发段的长度和位置都会发生变化，但一般不至于月初水冷壁的范围。下图可见蒸发段长度或位置的变化均影响水冷壁内热水段和微过热蒸汽段的长度（lrs 和lwr）

直流锅炉的主要优点：（1）金属耗量小；（2）启停时间短，调节灵敏；（3）不受压力限制，既可用于亚临界压力锅炉，也可用于超临界压力锅炉。

直流锅炉的主要缺点：（1）对给水品质要求高；（2）给水泵电耗量大；（3）对自动控制系统要求高；（4）必须配备专用的启动旁路。

一、直流锅炉与汽包锅炉差异

1.直流锅炉蒸发受热面内工质的流动不像汽包炉那样依靠汽水的重度差而形成自然循环来

推动。而是与在省煤器、过热器中的工质流动一样完全依靠给水泵产生的压头工质在此压头的推动下顺次通过加热、蒸发、过热过程水被逐渐加热、蒸发、过热最后形成合格的过热蒸汽送往汽轮机。

2.锅炉在直流状态运行时汽水通道中的加热区、蒸发区、过热区三部分之间并没有固定的界线(可以把水在沸腾之前的受热面称为加热区水开始沸腾到全部变为干饱和蒸汽的受热面称为蒸发区蒸汽开始过热到全部被加热至额定温度压力的过热蒸汽的受热面称为过热区)。当给水量、空气量、燃料量和机组负荷有扰动时此三个区段就会发生移动。

3.直流锅炉的另一个特点是蓄热能力小。而汽包锅炉则相反降压速度不能过快因为压力减小的过快可能会使下降管中工质发生汽化而破坏水循环。由于直流锅炉的蓄热能力小在受到外部扰动时自行保持负荷及参数的能力就较差对扰动较敏感因此对调节系统提出更高的要求。但是在主动调整锅炉负荷时由于其蓄热能力小且允许的压力降速度快可以使其蒸汽参数迅速地跟上工况的需要所以能较好的适应机组调峰的要求。

4.直流锅炉在纯直流状态下工作时蒸发区的循环倍率等于1而自然循环的汽包锅炉的循环倍率为3——5。低倍率强制循环锅炉的循环倍率为 1.5 左右。

5.直流锅炉的金属消耗量小。与同参数的汽包锅炉相比直流锅炉可节约20%——30%的钢材。

6.直流锅炉的设计不受工质压力的限制可以做成亚临界超临界甚至是超临界。因此制造、安装和运输方便。

7.直流锅炉启炉、停炉较快。机组启动停止一般都受限于壁厚部件的热应力。自然循环锅炉因为有厚壁汽包启动时内外壁温差、上下壁温差大应力和汽包内压力所产生的应力组合成复合应力。因此上水升压速度均受到限制。

8.直流锅炉给水品质要求高因为在蒸发区不排污除了能溶于蒸汽的盐分被蒸汽带走外

给水中所含杂质将全部沉积在管壁上因此要求水处理严格。

9.直流锅炉工质流动阻力较大。在自然循环锅炉中只有省煤器和过热器内工质为强迫流动

要消耗给水泵压头蒸发受热面内的自然循环不消耗水泵压头。但是直流锅炉蒸发受热面内的工质也是强迫流动且管径较小流速较高以便得到较大的质量流速来冷却水冷壁故

要消耗额外的较多的水泵功率。

10.直流锅炉控制及调节复杂。由于直流锅炉受热面的金属重量较轻工质储存量较小。故金属及工质的蓄热能力一般只为汽包锅炉的1/41/2。因此在外界负荷变化时自适应能力差汽压波动幅度较大压力波动速度往往超过汽包锅炉一倍以上。另外由于工况变动引起热水段、蒸发段和过热段之间的调节互相影响因此直流炉的自动调节系统较复杂控制技术也较高。

11.直流炉水冷壁的安全性存在一定的问题。自然锅炉因其循环倍率高蒸发管中发生第一类传热危机和第二类传热危机的可能性小。直流锅炉蒸发管出口往往是接近饱和甚至是微过热蒸汽故管内发生膜态沸腾和结垢的可能性较大。强迫流动的特性常导致并列蒸发管中吸热越多的管子其工质流量反而越小。目前的的螺旋水冷壁采用整焊膜式水冷壁各个管带均匀地分布于炉膛四周在同一高度上的管带受热几乎一样相邻管带之间外侧管管壁

温差较小(30℃)。由于各管带皆为倾斜上升从而避免了拉姆辛管圈水平部分的较易发生的汽水分层的现象。同时低负荷时采用炉水循环泵建立炉水再循环水冷壁质量流速的提高也避免了发生膜态沸腾可能。从而有效的降低了水冷壁管的金属温度保证了安全可靠运行。

12.直流锅炉设置分离器的目的是为了适应低负荷运行和低负荷运行时的热损失另一目的

是可使过热器干态启动从而缩短启动时间。

13.当外界负荷变化汽门开度发生变化时锅炉汽压变动很快波动的幅度也远比汽包炉

大;给水量变化时汽温、汽压、蒸汽量的变化趋势都和汽包锅炉相反而且影响程度也要大得多。即给水量增大汽压、汽量明显增大汽温则显著降低;当燃料量变化时直流锅炉主要变化的是汽温故直流锅炉运行特点之一就是必须保持燃水比一定否则汽温将无

法保持正常。

汽包炉工作原理：