直流锅炉的基础理论
锅炉基础知识(教材)
锅炉基础知识及水泥余热发电锅炉性能及结构特点第一章锅炉基础知识一、基本知识1、热传递的三种基本方式：传导、对流、辐射传导：热量从高温物体传递到低温物体或者从物体的高温部分传递到低温部分。
对流：温度不同的各部分物体之间发生宏观相对运动而引起的热量传递过程称为热对流。
辐射：热量的传递是通过电磁波的方式进行，物体之间不直接接触。
传热基本方程：Q=KFΔt W式中: K——传热系数F——传热面积 m2Δt——冷热物体表面温度之差℃2、换热器的类型通常将换热器分为表面式和混合式两种。
表面式：冷热两种流体不直接接触，通过金属壁面来实现换热。
如电厂中的凝汽器、高、低压加热器等。
按照冷热两种流体的流向，表面式换热器又分为：顺流式、逆流式和混合式三种。
顺流式是指热流体的流动方向与冷流体的流动方向自进至出方向相同；方向相反时则为逆流式；而部分方向相同，部分方向相反的称为混合式。
在顺流式热交换器中，首先是较高温度的热流体与较低温度的冷流体直接进行热交换，因此管壁温度较低，在热流体温度较高时不容易烧坏。
但由于热流体的温度逐渐降低，冷流体的温度逐渐升高，两者之间的温差越来越小，故传热效率较逆流式要低。
在一定温度下，要使两种型式的表面换热器达到同样的目的，则顺流式要比逆流式的面积要大。
混合式兼有两者的优点。
混合式：冷热两种流体直接接触，互相混合来实现换热。
这种换热器效率最高，但两种流体不容易分离。
如电厂中的冷却塔、热力除氧器等。
二、锅炉及其分类锅炉也称蒸汽发生器，是利用燃料或工业生产中余热的热能，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。
锅炉用途广泛，型式众多，一般可按下列方法分类：1、按用途分类电站锅炉：大多为大容量、高参数锅炉，火室燃烧，热效率高，出口工质为过热蒸汽。
工业锅炉：用于工业生产和采暖，大多为低压、低温、小容量锅炉，火床燃烧居多，热效率较低；出口工质为蒸汽的称为蒸汽工业锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉。
船用锅炉：用作船舶动力，一般采用低、中参数，大多燃油。
一、直流锅炉
两段垂直上升管屏型（FW型）
迂回管圈式（苏尔寿式）：
传统的水冷壁基本形式 （a）水平围绕管圈型；（b）垂直多管屏型；（c）回带管圈型
（二）螺旋管圈型水冷壁 水冷壁管组成管带，沿 炉膛周界四面倾斜螺旋上升 优点：平行管热偏差小， 可采用整体焊接膜式水冷壁。 燃料的适应性广，适用滑压 运行。
缺点：水冷壁支吊结构 较复杂，制造、安装工艺要 求较高，安装组合率低。
3.螺旋管圈围绕炉膛圈数Z
h Z Lt g
，一般情况下，Z=1.25~1.5圈
（三）垂直管屏型水冷壁
一次上升型（UP型） 、两段垂直上升型（FW型）
一次上升型垂直管屏结构示意图
两次垂直上升管屏结构示意图
螺旋管圈型水冷壁与冷灰斗 （a）螺旋管圈型冷灰斗； （b）螺旋管圈型水冷壁
1.水冷壁布置与支吊
ห้องสมุดไป่ตู้
螺旋管与垂直管之间的连接 （a）联箱连接方式；（b）分叉管连 接接方式
螺旋管圈的支吊方式 1—定位块；2—吊板；3—螺 旋管圈；4—垂直水冷壁管
2.螺旋管倾斜角
L n sin s
减小螺旋管圈的倾斜角 θ， 可提高 ρw 例如，对于垂直管 θ=90，sinθ=1； 螺旋管 θ=14~30，sinθ=0.242~0.5。 可见垂直管的管数是螺旋管数的4.13~2倍，即在相同的炉膛 周界与管子中心节距的情况下，螺旋管圈的并联管数可减少 1~3倍，亦即在管径不变的情况下，质量流速可提高1~3倍。
直流锅炉
一、直流锅炉的工作原理
给水泵给水→省煤器→水冷壁→过热器，蒸发 受热面的循环倍率K=1，无汽包。
直流锅炉的工质状态和参数的变化规律 p—工质压力；h—工质焓；v—工质比体积；t—工质温度
2直流锅炉控制整体介绍
给水
l
过热蒸汽
加热区 p h T
蒸发区
过热区
v
图3 直流锅炉原理示意图 p－压力；T－温度；h－焓；v－比容
• 当燃料量增加，给水流量不变时，由于蒸 当燃料量增加，给水流量不变时， 发所需的热量不变， 发所需的热量不变，因而加热和蒸发的受 热面缩短， 热面缩短，蒸发段与过热段之间的分界向 前移动，过热受热面增加， 前移动，过热受热面增加，所增加的燃烧 热量全部用于使蒸汽过热， 热量全部用于使蒸汽过热，过热汽温将急 剧上升。 剧上升。 • 当给水量增加，而燃料量不变时，由于加 当给水量增加，而燃料量不变时， 热及蒸发段的伸长，而增加了蒸发， 热及蒸发段的伸长，而增加了蒸发，而蒸 发段与过热段之间的分界则向后移动， 发段与过热段之间的分界则向后移动，由 于过热段的减少，从而使过热汽温下降。 于过热段的减少，从而使过热汽温下降。
汽包锅炉的特点
1. 自然循环 （也有靠循环泵的强制循环汽包锅炉）
由汽包将锅炉受热面分割为加热、蒸发和过热三段。 由汽包将锅炉受热面分割为加热、蒸发和过热三段。
过热器
过热蒸汽 给水流量W 省煤器 Q3 蒸 发 段 Q2
Q1
图1 汽包锅炉汽水流程
2. 受热面的界限是固定的
汽包既是汽水分离容器，又是省煤器、水冷壁、 汽包既是汽水分离容器，又是省煤器、水冷壁、过热器的汇合 容器，它把锅炉各部分受热面，如加热段、 容器，它把锅炉各部分受热面，如加热段、蒸发段和过热段都明确地 分开，不论负荷、燃烧率如何变化，各受热面的大小是固定不变的。 分开，不论负荷、燃烧率如何变化，各受热面的大小是固定不变的。
二、直流锅炉负荷控制
动态特性可知：单独改变燃料量（ 动态特性可知：单独改变燃料量（燃烧 或给水流量对主蒸汽压力p 率）或给水流量对主蒸汽压力 T、机组功 蒸汽流量和过热汽温都有显著影响。 率PE、蒸汽流量和过热汽温都有显著影响。 所以， 所以，无论是改变燃烧率或是改变给水流 量都可以作为锅炉的负荷调节手段。 量都可以作为锅炉的负荷调节手段。 直流锅炉负荷控制时， 直流锅炉负荷控制时，需要给水控制系 统和燃料控制系统同时动作， 统和燃料控制系统同时动作，以保证给水 量和燃烧率两者同时比值变化
直流锅炉的结构特点及其工作原理
1直流锅炉得结构特点及其工作原理1、0 引言随着电力行业得发展,大机组、大容量、大电网得电力系统已经逐渐取戴了过去得小机组、小电网得电力生产朝流，而直流锅炉作为现代电力生产得主力设备，承载着为社会节约资源、为电力充分发挥作用得重大责任。
因此我们作为一名电厂热工人员就应该全面得去了解直流锅炉得结构特点及其工作原理，为今后得工作打下基础。
1、１直流锅炉得结构特点直流锅炉一般就是按通常称为蒸发受热面得水冷壁得结构与布置方式得不同来分类得，目前国内外直流锅炉主要分为三个类型,如图1—1所示.1) 水平围绕管图型(拉姆辛型)上海锅炉厂生产得22０t／ｈ高压直流锅炉与４０0吨／时超高压直流锅炉都属于水平围绕管圈型直流锅炉。
它得水冷壁就是内许多根平行并联得管子组成得管圈自下往上盘绕而成，为了稳定流动特性与减少各管得热偏差，在所有管子得入口处装有节流孔板。
水平围绕管圈型直流锅炉得水冷壁无下降管及小间联箱，金属消耗量少，疏水排气方便.同时，因管圈四壁围绕,且宽度较狭，能使受热不均匀性减少。
只有在锅炉容量增加较大而管圈变宽时。
才会造成沿高度方向较大得热偏差。
这种形式得直流锅炉，由于各排管子结构不同,难以将水冷壁预先组合.同时，水冷壁管多方向膨胀，因而不能应用简便得敷管式炉墙.采用框架炉墙则金属消耗量增加。
此外,为防止水平管子发生汽水分离，采用了较高得重量流速,加上管子又长，因此整体如阻力较大。
2) 垂直多次上升管屏型（本生型）这种直流锅炉得水冷壁由许多垂直管屏组成,每一管屏都有进出口联箱,各屏间用不受热得下降管联结。
垂直多次上升管屏型直流锅炉，管系简单，管屏能以组件出厂。
水冷壁采用膜式结构，可应用敷管炉墙。
水冷壁垂直向下膨胀，能采用悬吊结构.出于有较多得小间联箱，能起平衡各管因吸热不均而造成得热偏差与平衡产生管间脉动时压力峰得作用，因此这种型式得直流锅炉得水动力特性较其它型式稳定，但可能发生类似自然循环锅炉得停滞利例流现象.应引起足够得注意。
直流锅炉的结构特点及其工作原理
1直流锅炉的结构特点及其工作原理1.0 引言随着电力行业的发展,大机组、大容量、大电网的电力系统已经逐渐取戴了过去的小机组、小电网的电力生产朝流，而直流锅炉作为现代电力生产的主力设备，承载着为社会节约资源、为电力充分发挥作用的重大责任。
因此我们作为一名电厂热工人员就应该全面的去了解直流锅炉的结构特点及其工作原理，为今后的工作打下基础。
1.1 直流锅炉的结构特点直流锅炉一般是按通常称为蒸发受热面的水冷壁的结构和布置方式的不同来分类的，目前国内外直流锅炉主要分为三个类型，如图1—1所示。
1) 水平围绕管图型(拉姆辛型)上海锅炉厂生产的220t/h高压直流锅炉和400吨／时超高压直流锅炉都属于水平围绕管圈型直流锅炉。
它的水冷壁是内许多根平行并联的管子组成的管圈自下往上盘绕而成，为了稳定流动特性和减少各管的热偏差，在所有管子的入口处装有节流孔板。
水平围绕管圈型直流锅炉的水冷壁无下降管及小间联箱，金属消耗量少，疏水排气方便。
同时，因管圈四壁围绕，且宽度较狭，能使受热不均匀性减少。
只有在锅炉容量增加较大而管圈变宽时．才会造成沿高度方向较大的热偏差。
这种形式的直流锅炉，由于各排管子结构不同，难以将水冷壁预先组合。
同时，水冷壁管多方向膨胀，因而不能应用简便的敷管式炉墙．采用框架炉墙则金属消耗量增加。
此外，为防止水平管子发生汽水分离，采用了较高的重量流速，加上管子又长，因此整体如阻力较大。
2) 垂直多次上升管屏型(本生型)这种直流锅炉的水冷壁由许多垂直管屏组成，每一管屏都有进出口联箱，各屏间用不受热的下降管联结。
垂直多次上升管屏型直流锅炉，管系简单，管屏能以组件出厂。
水冷壁采用膜式结构，可应用敷管炉墙。
水冷壁垂直向下膨胀，能采用悬吊结构。
出于有较多的小间联箱，能起平衡各管因吸热不均而造成的热偏差和平衡产生管间脉动时压力峰的作用，因此这种型式的直流锅炉的水动力特性较其它型式稳定，但可能发生类似自然循环锅炉的停滞利例流现象．应引起足够的注意。
直流锅炉基础及调整
一、制粉系统
1、煤质参数
项目 1. 工业分析 接收基全水份 空气干燥基水份 Mt Mad ％ ％ 符号 单位 设计煤种
宁夏煤
校核煤种1
宁夏煤：广汇煤
校核煤种2
靖远煤：宁夏煤
15.2 11.05
17.1 7.87
8.3 5.63
接收基灰份 干燥无灰基挥发份
接收基低位发热量 2. 哈氏可磨指数
Aar Vdaf
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。
5.机座密封装置 机座密封装置由密封环壳体、碳精密封环和弹簧等组成。整个装置通过 密封环壳体安装在机座顶板上。密封环壳体、碳精密封环和传动盘形成 密封风室，由密封空气入口向内供气。碳精密封环内部的两圈石墨密封 环分为18个扇形段，靠弹簧箍紧在传动盘上形成浮动式密封，以防止 安装和运行中轴的偏心所引起的损坏。采用石墨材料制成的密封环，具 有密封效果好、耐磨损等优点。此外，采用石墨密封环有利于现场维修 更换，在一定范围内有自动补偿磨损的作用。 磨煤机正压运行时，为确保此处的密封作用，必须保证密封风室内密封 风压高于一次风室内一次风压△P≥2kPa，该压差值是受监控的。密封 风绝大部分经密封壳体上部间隙吹入一次风室，仅极少部分漏到大气中 ，这样就起到了防止一次风室中一次风和粉尘向外泄漏的作用，改善磨 煤机周围环境。
直流锅炉的基础理论教程文件
小型锅炉、中型锅炉、大型锅炉等。
与自然循环锅炉比较
直流锅炉没有汽包，依靠给水产生的压力和温度进行加热和蒸发；自然循环锅炉有汽包，通过汽水混合物的密度差进行循环。
分类与比较
02
CHAPTER
直流锅炉系统组成
燃烧器是直流锅炉的关键部件，负责将燃料和空气混合并点燃，产生热量。
燃烧器
燃烧室
燃料供应
传感器
执行器用于控制锅炉的各个部件，如燃烧器、阀门和泵等。
执行器
控制系统
03
CHAPTER
直流锅炉性能分析
影响因素
热效率受到多种因素的影响，包括燃料的种类和质量、锅炉的设计和制造工艺、运行和维护状况等。
热效率
直流锅炉的热效率是指锅炉输出的热量与输入的燃料热量的比值，是衡量锅炉效率的重要指标。提高热效率可以减少燃料的消耗，降低运行成本。
要点一
要点二
发展趋势
未来直流锅炉的发展将趋向于高效、环保、智能化。新型的直流锅炉将采用先进的燃烧技术和材料，提高热效率，降低污染物排放。同时，随着物联网和人工智能技术的发展，直流锅炉将实现远程监控和智能控制，提高运行效率和安全性。此外，针对不同应用领域的特殊需求，直流锅炉将不断进行定制化设计和优化，以更好地满足市场需求。
由于直流锅炉的结构较为复杂，制造成本相对较高。
制造成本高
缺点
05
CHAPTER
直流锅炉的应用与前景
直流锅炉在火电厂、核电厂等电力行业中广泛应用，用于产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电。
电力行业
化工行业
供热行业
其他领域
直流锅炉在化工行业中用于提供工艺所需的热源，如合成氨、尿素等生产过程中需要大量蒸汽。
实验指导书 直流锅炉工作原理模拟实验
直流锅炉工作原理测定实验一、实验目的1.观察直流锅炉的工作情况，加深对直流锅炉的感性认识。
2.测试直流锅炉的水动力特性，了解直流锅炉的水动力不稳定性。
二、实验原理直流锅炉蒸发受热面中工质的流动不是象自然循环锅炉那样的依靠密度差来推动，而是在泵的压头作用下来完成。
所谓水动力特性，是指在一定的热负荷下，直流锅炉受热面中工质流量G 与压降ΔP 之间的关系。
图 2 为简化了的水平布置直流锅炉蒸发受热面，当有流量流过时，在管图进出口之间存在一定的压力降ΔP ，这个压力降由三项组成，d P P P P 121∆+∆+∆=∆（1）式中：P ∆——管圈进出口压差，[Pa] 1P ∆——重位压差，[Pa]2P ∆——加速压降，[Pa]d P 1∆——流动阻力，[Pa]对于水平管或螺旋上升式管屏来说，管长相对于高度要大得多，也就是说，d P 1∆比1P ∆大得多，因此，1P ∆可以忽略不计，根据计算，加速压降2P ∆的值只占总压力降的3.5%，所以，也可以略去。
这样，式（1）就可简化为：νξλ2)1(21G d P P jd d ∑+=∆=∆（2） 式中：λ——摩擦阻力系数；d ——管圈管子的内径，[m] ；l ——管圈的长度，[m] ；jd ξ——局部阻力系数；G ——通过管圈的工质流量，[Kg/s] ；ν——工质的平均比容，[m3/Kg]。
对于结构一定的管图而言，式（2）中，)1(jd dξλ∑+可作为常数，用 KS2 表示，则有 ν222G K P s =∆（3） 从式（3）中可看出，ΔP 与G 之间的关系是二次曲线，对应于一个压差只存在一个流量，这就是直流锅炉水动力特性的单值性。
这种特性只存在于管圈中是单相流体的时候。
当管中存在水和蒸汽双相流体时，则水动力特性为三次曲线，对应于一个压差值就有可能有三个不同流量存在，这就是水动力特性的多值性，也就是常说的直流锅炉水动力特性的不稳定性。
经理论推导，两管端的压差与流量的关系为：CG BG AG P +-=∆23 (4)γννλe s dq f i A 22'''4)(∆-= ])([2''''2νννλ--∆=r i d f lB s dr f q lC 212'''4)(ννλ-=式中：v"，v'——蒸汽和水的比容，[m3/Kg] ；Δis ——进入管圈的水的欠焓，[KJ/Kg]；f ——管子的内截面积，[m2]；d ——管子的内直径，[m]；q1——每米管长热负荷，[KW/m] ；r ——汽化潜热欠热，[KJ/Kg]；从式（4）可以看出，影响蒸发管水动力特性的主要因素就是蒸汽和水的比容的不同。
直流炉进阶知识点总结
直流炉进阶知识点总结直流炉是一种利用直流电来进行金属熔炼和精炼的重要设备。
它具有熔炼温度高、操作简便、能耗低、环保等优点，在金属冶炼行业中有着广泛的应用。
随着科技的不断发展，直流炉的技术也在不断进步和完善。
在此，我们将对直流炉的一些进阶知识点进行总结，以便更深入地了解和掌握直流炉的相关技术和应用。
一、直流炉的基本原理直流炉是利用直流电来进行金属熔炼和精炼的设备。
它的基本原理是通过直流电的高温作用，使金属矿石、废旧金属等物料在炉内迅速熔化，然后通过不同密度的金属分离和晶粒选聚，最终得到所需的金属产品。
直流炉内的物料受到直流电的加热作用，温度逐渐升高，当达到熔点时开始熔化。
熔化后的金属在电场的作用下，通过电磁搅拌和电泳效应，形成对流运动，使金属内部温度均匀，有利于溶质的均匀分布和晶粒的生长。
同时，在熔化过程中，氧化物、硫化物等夹杂物质在高温下会被还原或挥发，从而实现炉渣和金属的有效分离。
除了基本的熔炼和精炼过程外，直流炉还可以通过控制电流、电压、炉温等参数，实现金属的温度控制、成分调整、晶粒控制等目的，从而得到理想的金属产品。
二、直流炉的结构与类型直流炉通常由炉体、炉底、电极、炉顶、电解液、电源系统等组成。
根据炉体结构和工作原理的不同，直流炉可以分为多种类型，主要包括：电阻加热直流炉、电弧加热直流炉、电渗透直流炉、电阻激励直流炉等。
1. 电阻加热直流炉电阻加热直流炉是利用电阻丝或电阻块等电热元件产生的热量，通过导热途径，将热量传递给炉内的金属物料，使其达到熔化温度的设备。
这种直流炉具有结构简单、操作方便、启动快速等优点，适用于少量金属的熔炼和精炼。
2. 电弧加热直流炉电弧加热直流炉是利用电弧的高温作用来进行金属熔炼和精炼的设备。
它的工作原理是通过两个电极之间的电弧放电产生的高温来加热金属物料，使其迅速熔化。
这种直流炉具有熔炼温度高、熔化速度快、能耗低等优点，适用于大规模的金属冶炼。
3. 电渗透直流炉电渗透直流炉是利用电场的作用将离子从一个电极迁移到另一个电极，并在迁移过程中产生热量来进行金属熔炼和精炼的设备。
第11章直流锅炉——锅炉原理课件
热化学过程特点
•
控制调节过程特点
• ①
直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量， 直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量，以保证物质平衡 和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。 和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以直流锅炉对燃料 量和给水量的自动控制系统要求高。 量和给水量的自动控制系统要求高 SCHOOL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING, SHANDONG UNIVERSITY 。
3 2 ∆P = A(ρω ) + B (ρω ) + C (ρω )
SCHOOL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING, SHANDONG UNIVERSITY
特性曲线
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G = ρw
产生原因 产生原因
∆ p rs
L rs ( ρ w ) 2 = λ d 2 ρ'
∆ p zf
L − ห้องสมุดไป่ตู้ rs ( ρ w ) 2 ρ'' [1 + x ( =Ψλ − 1 )] d 2 ρ' ρ'
在某区段（如曲线 的 段 随着ρw 增加， 增加， 在某区段（如曲线2的cd段），随着 增加，Lrs增加， Lzf减小，使得 减小，相应的 x 也减小；而且 减小影响程 减小，使得D减小 减小， 也减小；而且x减小影响程 度比ρw 增加影响程度大。因此，随着ρw 增加， 度比 增加影响程度大。因此，随着 增加， ∆P rs 增 减小的值少。 加的值比 ∆Pzf 减小的值少。
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直流锅炉的调节原理
直流锅炉的调节原理
直流锅炉是一种以直流电供电的电热锅炉，其调节原理主要包括温度控制、功率控制和水位控制。
1. 温度控制：直流锅炉的温度控制是通过不断监测锅炉内的水温，并通过调节加热器的电流来控制水温的变化。
当锅炉温度低于设定温度时，控制系统会增加加热器的电流，以提高水温；当锅炉温度高于设定温度时，控制系统会减小加热器的电流，以降低水温。
2. 功率控制：直流锅炉的功率控制是通过调节加热器的电流来控制锅炉的功率输出。
加热器的电流可通过调节器件（如可控硅）的导通角来控制，导通角越大，电流越大，功率输出越大；导通角越小，电流越小，功率输出越小。
通过控制加热器电流的大小，可以实现对锅炉功率的精确控制。
3. 水位控制：直流锅炉的水位控制是通过水位传感器来监测锅炉内的水位情况，并通过控制进水阀的开启和关闭来控制水位的变化。
当水位过低时，控制系统会打开进水阀，补充水分；当水位过高时，控制系统会关闭进水阀，减少水分进入。
通过精确控制进水阀的开启和关闭，可以确保锅炉内的水位保持在合适的范围内。
总之，直流锅炉的调节原理通过对温度、功率和水位进行监测和控制，实现对锅炉的稳定运行和性能调节。
直流锅炉
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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。
直流锅炉的基础理论
直流锅炉：工质依靠给水泵的压头一次通过 加热、蒸发、过热各受热面而加热成为具有 一定温度及压力的过热蒸汽。 给水流量 G ＝ 蒸发量 D
给水泵
省煤器
水冷壁
过热器
4
TS
1.2 超临界直流炉的特点
6
TS
1.2 超临界直流炉的特点
需要专门的启动系统 直流锅炉启动时约有30％额定流量的工质经过水冷壁并被加热， 为了回收启动过程的工质和热量并保证低负荷运行时水冷壁管内 有足够的重量流速，直流锅炉需要设置专门的启动系统，而且需 要设置过热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统。加上直 流锅炉的参数比较高，需要的金属材料档次相应要提高，其总成 本不低于自然循环锅炉。 需要汽水分离器 系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维持一定的水 位，在高负荷时切换为纯直流运行，汽水分离器作为通流承压部 件。 需要较高的质量流速 为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁。这样，不但 提高了传热能力而且节省了金属，减轻了炉墙重量，同时减小了 锅炉的热惯性。
加上省去了汽包的制造工艺使锅炉制造成本降低ts7712超临界直流炉的特点需要专门的启动系统直流锅炉启动时约有30额定流量的工质经过水冷壁并被加热为了回收启动过程的工质和热量并保证低负荷运行时水冷壁管内有足够的重量流速直流锅炉需要设置专门的启动系统而且需要设置过热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统
13
TS
2.1 蒸发受热面
螺旋管圈水冷壁炉管现有两种型式，一种是光管，另 一种是内螺纹管。后者是为了强化传热、防止传热恶 化。可使水冷壁运行更安全，更可靠。但是，内螺纹 管水冷壁的成本将增加10％一15％。 采用螺旋管水冷壁具有如下的优点： 1）蒸发受热面采用螺旋管圈时，管子数目可按设计要 求而选取，不受炉膛大小的影响，可选取较粗管径以 增加水冷壁的刚度； 2）螺旋管圈热偏差小，工质流速高，水动力特性比较 稳定，不易出现膜态沸腾，又可防止产生偏高的金属 壁温； 3）无中间混合联箱，不会产生汽水混合物不均匀分配 的问题； 4）可采用光管，不必有制造工艺较复杂的内螺纹管， 而可实现锅炉的变压运行和带中间负荷的要求。
直流锅炉原理
直流锅炉原理
直流锅炉是一种利用直流电能来加热水的设备，它的原理和传统的交流锅炉有所不同。
在直流锅炉中，电流只能在一个方向上流动，这使得它具有一些独特的特点和优势。
下面我们将详细介绍直流锅炉的原理。
首先，直流锅炉的核心部件是直流加热元件，它由导电材料制成，能够在通电时产生热量。
当直流电源接通时，电流通过加热元件，使其产生热量，进而加热锅炉内的水。
与交流锅炉不同，直流锅炉在加热过程中不会出现电流的方向变化，因此能够更加高效地将电能转化为热能。
其次，直流锅炉的控制系统也是其原理的重要组成部分。
通过控制系统，我们可以精确地调节直流锅炉的加热功率，以满足不同工况下的热水需求。
同时，控制系统还能够监测锅炉的运行状态，确保其安全稳定地工作。
另外，直流锅炉还具有快速响应的特点。
由于直流电能能够直接转化为热能，直流锅炉在接到加热信号后能够迅速产生热量，实现快速加热水的目的。
这使得直流锅炉在一些需要快速提供热水的场合具有明显的优势。
此外，直流锅炉还可以配合太阳能、风能等可再生能源进行联合利用。
这些可再生能源产生的直流电能可以直接供给直流锅炉使用，无需经过逆变器等设备进行转换，减少了能源的损耗，提高了能源利用效率。
总之，直流锅炉以其独特的工作原理和优势，在一些特定的场合得到了广泛的应用。
通过对其原理的深入了解，我们可以更好地掌握直流锅炉的工作特点，为其合理使用和维护提供理论支持。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
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。
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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。
锅炉基础知识
1、锅炉额定蒸发量：蒸汽锅炉在额定蒸汽参数,额定给水温度,使用设计燃料并保证效率时所规定的蒸汽产量。
2、锅炉最大连续蒸发量：蒸汽锅炉在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料长期连续运行时所能达到的最大蒸发量。
3、锅炉额定蒸汽参数：过热器出口处额定蒸汽压力和额定蒸汽温度。
4、锅炉事故率:锅炉事故率=［事故停用小时数/（运行小时数+事故停用小时数)］×100％5、锅炉可用率：锅炉可用率=[(运行总小时数+备用总小时数)/统计期间总时数]×100％6、锅炉热效率：锅炉每小时的有效利用热量占输入锅炉全部输入热量的百分数。
7、锅炉钢材消耗率:锅炉单位蒸发量所用钢材的吨数。
8、连续运行小时数:两次检修之间运行的小时数。
1、发热量:单位质量或容积的燃料完全燃烧时所放出的热量。
2、高位发热量：单位量燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部凝结成水时所放出的全部热量，称为燃料的高位发热量。
3、低位发热量：单位燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部保持蒸汽状态时所放出的全部热量.4、折算成分：指燃料对应于每4190kJ/kg收到基低位发热量的成分5、标准煤：规定收到基低位发热量Qarnet=29270kJ/kg的煤。
6、煤的挥发分:失去水分的煤样在规定条件下加热时,煤中有机质分解而析出的气体。
7、油的闪点：在一定条件下加热液体燃料,液体表面上的蒸汽与空气的混合物在接触明火时发生短暂的闪火而又随即熄灭时的最低温度.8、煤灰熔融性：在规定条件下随加热温度的变化灰的变形、软化、流动等物理状态的变化特性。
1、燃烧：燃料中可燃质与氧在高温条件下进行剧烈的发光放热的化学反应过程。
2、完全燃烧：燃烧产物中不再含有可燃物的燃烧.3、不完全燃烧:燃烧产物中仍然含有可燃质的燃烧。
4、理论空气量：1kg收到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在时,燃烧所需要的空气量.5、过量空气系数：燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比.即α=VK/V06、漏风系数：相对于1kg收到基燃料漏入的空气量ΔVK与理论空气量V0之比。
直流炉
兆光运行部网站>> 培训园地>> 技术论坛>> 文章正文第十三期发布时间：2008-8-25 16:25:48二期锅炉的启动过程简述马冲霄一、几个概念1、水的临界状态：水的临界状态点的参数为22MPa、374℃。
（小数点后各资料略有不同，这里取整数。
）理论上认为，在水的状态参数达到临界点时，水完全汽化会在一瞬间完成，即在临界点时，在饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相区存在，二者的参数不再有区别。
在临界压力以下时，从水被加热到过热蒸汽的形成，整个过程可以分为三个阶段：加热、蒸发和过热。
因此在直流锅炉中，相应的受热面常称之为加热段、蒸发段和过热段。
工质状态由未饱和水→饱和水→湿蒸汽→干饱和蒸汽→过热蒸汽。
超临界压力和临界压力以下时情况不同，当水被加热到相应压力下的变相点温度时，即全部汽化。
因此，超临界压力下水变成蒸汽不再存在两相区。
由此可知，超临界压力直流锅炉中，有水变成过热蒸汽经历了两个阶段，即加热和过热。
而工质状态由未饱和水→干饱和蒸汽→过热蒸汽。
2、一期、二期锅炉工作原理比较一期自然循环汽包炉简图1一期自然循环汽包炉的工作原理是工质的流动靠汽水密度差。
保证了汽包水位就可以保证水冷壁中有可靠的工质流动。
从而保证了水冷壁的安全。
二期超临界直流炉简图2二期锅炉超临界直流炉水冷壁中工质的流动靠水泵的压头来实现。
工质一次通过各个受热面。
二期锅炉为了保证水冷壁的安全，设置了以下保护①为了使水冷壁中有一定的工质流量，设最低流量触发MFT保护。
②设置了水冷壁的壁温高触发MFT保护。
二、二期超临界锅炉的启动系统启动系统是为解决直流锅炉启动和低负荷运行而设置的功能组合单元，它包括启动分离器及其它汽侧和水侧连接管、阀门等。
其作用是在水冷壁中建立足够高的质量流量，实现点火前循环清洗，保护蒸发受热面点火后不过热，保持水动力稳定，还能回收热量，减少工质损失。
启动系统按正常运行时须切除和不切除分为两类，即外置式和内置式。
带你认识直流锅炉收藏！
带你认识直流锅炉收藏！【知识讲解】汽包锅炉和直流锅炉有何主要区别？各有何优缺点？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。
汽包锅炉主要缺点：（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。
直流锅炉的特点：水的临界点22.15MPa、374.15℃，大于这个压力，超临界机组。
蒸汽压力超过27MPa，超超临界火电机组。
由于超临界压力下无法维持自然循环即不能采用汽包锅炉，直流锅炉成为唯一型式。
超临界机组不仅煤耗大大降低，污染物排污量也相应减少，经济效益十分明显。
超临界机组与亚临界汽包锅炉结构和工艺过程有着显著不同，其特点：1、超临界直流炉没有汽包环节，给水经加热、蒸发和变成过热蒸汽时一次性连续完成，随着运行工况不同，锅炉将运行在亚临界或超临界压力下，蒸发点会自发的在一个或多个加热区段内移动，汽水之间没有一个明确的分界点。
这要求更为严格保持各种比值的关系（如给水量/蒸汽量、燃料量/给水量及喷水量/给水量等）。
对直流锅炉来说，热水段、蒸发段和过热段受热面之间是没有固定界限的。
这是直流炉的运行特性与汽包炉有较大区别的基本原因。
2、由于没有储能作用的汽包环节，锅炉的蓄能显著减小，负荷调节的灵敏性好，可实现快速启停和调节负荷，适合变压运行。
但汽压对负荷变动反映灵敏，变负荷性能差，汽压维持比较困难。
3、直流炉由于汽水是一次完成，因而不象汽包炉那样。
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体会处于一种介乎于液态和气态的中间态，称为超临界态。 对锅炉 来说,主蒸汽压力超过（大于）临界点压力（22.12MPa)的工况
直流锅炉：工质依靠给水泵的压头一次通过 加热、蒸发、过热各受热面而加热成为具有 一定温度及压力的过热蒸汽。 给水流量 G ＝ 蒸发量 D
给水泵
省煤器
水冷壁
过热器
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1.2 超临界直流炉的特点
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1.2 超临界直流炉的特点
汽温调节 汽温调节的主要方式是调节燃料量与给水量之比，辅助手段是喷水 减温或烟气侧调节。由于没有固定的汽水分界面，随着给水流量和 燃料量的变化，受热面的省煤段、蒸发段和过热段长度发生变化， 汽温随着发生变化，汽温调节比较困难。
容易发生水动力不稳定 低负荷运行时，给水流量和压力降低，受热面入口的工质欠焓增大 ，容易发生水动力不稳定。由于给水流量降低，水冷壁流量分配不 均匀性增大；压力降低，汽水比容变化增大；工质欠焓增大，会使 蒸发段和省煤段的阻力比值发生变化。
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1.2 超临界直流炉的特点
√取消汽包，能快速启停 与自然循环锅炉相比，直流炉从冷态启动到满负荷运行，变负荷 速度可提高一倍左右。 水泵压头高 水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克服，这部分阻力约占全部 阻力的25％～30％。所需的给水泵压头高，既提高了制造成本， 又增加了运行耗电量。 金属耗量少 锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻。一台300MW自然循环锅 炉的金属重量约为5500t～7200t，相同等级的直流炉的金属重量仅 有4500t～5680t，一台直流锅炉大约可节省金属2000t。加上省去 了汽包的制造工艺，使锅炉制造成本降低
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④
⑤
⑦ ③
⑨ ⑥
来自高加 来自高压缸
①
②
①省煤器 ②炉膛 ③低过 ④屏过 ⑤末过 ⑥低再 ⑦高再 ⑧分离器 ⑨贮水罐
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2.1 蒸发受热面
早期直流锅炉蒸发受热面的形式:
本生型 : 蒸发受热面型式为多次垂直上升管屏 苏尔寿型: 蒸发受热面型式为多行程迂回管屏 拉姆辛型: 蒸发受热面型式为水平围绕管屏
超临界直流炉的主要特点
热效率高，节约燃料 朗肯循环热效率随主蒸汽压力、温度的升高而提高，超临界压力机 组比亚临界机组热效率提高2—3%，而超超临界机组的热效率比常规 超临界机组的高4％左右。 在超超临界机组参数范围的条件下主蒸汽压力提高1MPa，机组的 热耗率就可下降0.13％～0.15%; 主蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗 率就可下降0.25％～0.3O％；再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗 率就可下降0.15％～0.20％；在一定的范围内，如果增加再热次数， 采用二次再热，则其热耗率可较采用一次再热的机组下降正1.4％～ 1.6％。
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本课件主要内容
1 概述
1.1 名词定义 1.2 超临界直流炉的特点
ห้องสมุดไป่ตู้
2 超临界直流锅炉的典型结构
2.1 蒸发受热面
2.2 启动系统
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1.1 名词定义
临界点、超临界、直流炉的定义
临界点：水在加热过程中存在一个状态 点。
临界点
（1）低于临界点压力，从低温下的水加热 到过热蒸汽的过程中要经过汽化过程， 即经过水和水蒸汽共存的状态；
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（2）如果压力在临界压力或临界压力以上 时，水在加热的过程中就没有汽水共存 状态而直接从水转变为蒸汽。
临界点的主要影响参数是压力，水的临 界点压力为22.115MPa,对应的温度 374.15℃。
饱和水线
饱和汽线
S 水的临界点
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1.1 名词定义
超临界：当流体的压力和温度超过一定的值（临界点）时，流
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超临界直流锅炉的典型结构
去中压缸 再热器事故减温 过热器一级减温 去高压缸 过热器二级减温
锅炉典型结构
大型超临界煤粉锅炉的整体 布置主要采用Π型布置和塔 式布置，也有T型布置方式。 П型布置是传统普遍采用的 方式，烟气由炉膛经水平烟 道进入尾部烟道，在尾部烟 道通过各受热面后排出。其 主要优点是锅炉高度较低， 尾部烟道烟气向下流动有自 生吹灰作用，各受热面易于 布置成逆流形式，对传热有 利等。
水冷壁可灵活布置 水冷壁可灵活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋 管圈水冷壁有利于实现变压运行。
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1.2 超临界直流炉的特点
热偏差影响大 超临界压力直流锅炉水冷壁管内工质温度随吸热量而变，即管壁温 度随吸热量而变。因此，热偏差对水冷壁管壁温度的影响作用显著 增大。 存在传热恶化的可能 变压运行的超临界参数直流炉，在亚临界压力范围和超临界压力范 围内工作时，都存在工质的热膨胀现象。在亚临界压力范围内可能 出现膜态沸腾；在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。
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1.2 超临界直流炉的特点
需要专门的启动系统 直流锅炉启动时约有30％额定流量的工质经过水冷壁并被加热， 为了回收启动过程的工质和热量并保证低负荷运行时水冷壁管内 有足够的重量流速，直流锅炉需要设置专门的启动系统，而且需 要设置过热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统。加上直 流锅炉的参数比较高，需要的金属材料档次相应要提高，其总成 本不低于自然循环锅炉。 需要汽水分离器 系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维持一定的水 位，在高负荷时切换为纯直流运行，汽水分离器作为通流承压部 件。 需要较高的质量流速 为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁。这样，不但 提高了传热能力而且节省了金属，减轻了炉墙重量，同时减小了 锅炉的热惯性。
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1.2 超临界直流炉的特点
热惯性小 水冷壁的金属储热量和工质储热量最小，即热惯性最小，使快速启 停的能力进一步提高，适用机组调峰的要求。 但热惯性小也会带来问题，它使水冷壁对热偏差的敏感性增强。当 煤质变化或炉内火焰偏斜时，各管屏的热偏差增大，由此引起各管 屏出口工质参数产生较大偏差，进而导致工质流动不稳定或管子超 温。 流动阻力大 为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多值性以及脉动 ，水冷壁管内工质的重量流速在MCR负荷时提高到2000㎏/（㎡· s） 以上。加上管径减小的影响，使直流锅炉的流动阻力显著提高。