直流锅炉的结构特点及其工作原理

直流锅炉的结构特点及其

工作原理

Last revision on 21 December 2020

1直流锅炉的结构特点及其工作原理引言

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。

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。

这种型式的直流锅炉需炉外下降管，联箱数量也多，所以金届消耗最大。由于各管屏在炉内所处的位置不同，辐射传热的差界引起热偏差较大。此外联箱小双相流体的均匀分配问题也较为重要。

3) 多弯道垂直升降型或多弯道水平弯曲管带型(苏尔寿型)

这种直流锅炉的水冷壁是有许多根平行并列的管子组成管带围绕炉膛连续而成，一般在单相工质区是水平管带，在双相工质区为交直管带。

这种型式的直流锅炉不用中间混合联箱和炉外下降管，金属消耗量较少。其缺点处：因无小间联箱，使最后出口热偏差较大。上升下降管带，流水排气不方便，特别是间于它的交叉管子在低负荷时因流速低，可能造成蒸汽停滞现象，使管子过热烧坏。此外，管子的受热膨胀也较复杂。目前这种型式的直流锅炉的应用并不广泛。

4) 本生型直流锅炉的发展

随着生产实践和科学研究工作的深入发展，直流锅炉的型式还在不断地增加和变化。目前，国内外除水平围绕管圈型电流锅炉仍在继续制造和采用外，单纯的垂直多次

上升管屏型直流锅炉和多弯道垂直升降型或多弯道水平弯曲管带型直流锅炉的生产和使用已经为数不多了。其中后者弯道升降管如N型、U型和Ⅱ型等多种型式代替。前者发展为一次上升或两次上升管屏型式，国外常称的“UF锅炉”即通用压力锅炉，就是指这种一次或二次上升的管屏型直流锅炉。这种锅炉结构上的主要特点是：采用小管径膜式水冷壁垂直管屏，悬吊结构．燃烧器布置在炉膛四角或前后墙，采用烟气再循环等。

直流锅炉的工作原理

直流锅炉没有汽包,整个锅炉是由许多管

子并联,并用联箱连接而成的.在给水泵压头

的作用下,给水顺序一次通过加热、蒸发、过

热各个受热面，即工质沿锅炉汽水管道流

过，依次完成水加热、汽化和蒸汽过热全过

程，最后蒸汽过热到所给定的温度，由于工质的运动是靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉的所有受热面中工质都是强制流动的。

在高压自然循环汽包锅炉的蒸发受热面中，循环一次大约只有10%左右的水被汽化为蒸汽。但在下流锅炉的蒸发受热面中，由于工质仅一次通过，因此水将一次全部（100%）蒸蒸发完毕，成为于包和蒸汽。所以，按照循环倍率的定义，直流锅炉的循环倍率Ｋ＝１，即在稳定流动时给水量应等于蒸发量。

在低度于临界压力的直流锅炉中，工质的状态和参数变化大致如图1－2所示。由于流动阻力，沿受热管子长度工质的焓逐渐降低；由于工质不断吸热，工质的焓逐渐增大、比容在逐渐增大、温度在加热段和过热段也逐渐升高。只有在蒸发段，工质的温度等于该处压力下的饱和温度但由于压力是逐渐降低的，所以和温度在这个区段略有下降。

直流锅炉的工作特点

在直流锅炉中，由于取消了汽包且工质一次性通过各受热面，因此其工作过程具有如下特点：

(1)由于没有汽包，也就是蒸发受热面和过热器之间没有中间分离容器隔断，因此直流

锅炉水的加热、蒸发和蒸汽过热的受热面并没有固定的界限。如锅炉吸热和其他条件都不变时，若减小给水量，则只需吸收较少热量就可使水达到沸点，故开始沸腾点前移，即加热水段(省煤器)的长度缩小,蒸发段长度也会缩小.但锅炉受热管的总长度是不变的,所以过热段的长度势必增大时,过热蒸汽温度将下降.

(2) 由于没有汽包,直流锅炉的水容量及相应的蓄热能力大为降低,一般约为同参数汽

包锅炉的1/2～1/4.因此,当负荷发生变化时,直流锅炉压力变化速度也比较快,这就要求直流锅炉具有更灵敏的调节控制技术.

(3) 由于没有汽包和汽水分离装置,直流锅炉不能连续排污,给水带来入锅炉的盐类除

了蒸汽带走一部分外,其余的部分都不能将沉积在锅炉的受热面中.因此,直流锅炉对给

水品质的要求很高.

1)直流锅炉的蒸发受热面中,工质的流动有时会出现一些如流动不稳定、脉动等问

题。这些直流锅炉所特有的流动现象牙塔直接影响到锅炉的安全运行。

2)汽包锅炉中由于循环倍率高，蒸发受热面出口的蒸汽含量是很低度的，蒸发受热面管内的换热大多属于泡状沸腾（或称核态沸腾），出现膜态沸腾传热恶化的可能性较小，因而受热面的管壁温度只略高于工质温度。在直流锅炉的蒸发受热面中，给水从开始沸腾一直到完全蒸发，在高热负荷、高含汽率条件下，就必定出现传热恶化而处于膜态沸腾状态，这时受热面的壁温会急剧升高，甚至超温烧坏，工作不安全。因此，防止传热恶化是直流锅炉设计和运行中必须注意的问题。

3)在直流锅炉中，蒸发受热面的进口和出口并不像汽包锅炉中那样是汇合在一个压力下，而是存在着压差，其数值为蒸发受热面中工质的流动压降，因此直流锅炉要有较高