锅炉原理水循环部分
锅炉原理 自然循环
简单循环回路和复杂循环回路
• 简单循环回路：由一根下降管（或一组结 构基本相同的下降管）与一个管屏（或一 组结构、位置、流动方向和热负荷基本相 同的管屏）连接而成的回路
• 区分独立循环回路。 • 具体计算回路的划分。受热最弱或阻力最
大、受热最强的上升管个别进行计算
上升管区段的划分
• 1。热水段要分开计算，下联箱到沸腾点是 热水段，采用单相流动计算公式
– 燃烧产生的腐蚀性气体对管壁的高温腐 蚀；
– 结渣和积灰导致的对管壁的侵蚀； – 煤粉气流或含灰气流对管壁的磨损。
• 管内的影响因素一般导致管子金属内壁 面上的连续水膜被破坏，出现传热恶化， 引起管壁工作温度超过金属材料的允许 温度。超温严重时管子强度下降，承压 能力下降。这时由于管内的工质压力的 作用，可导致管子局部“鼓包”、裂口， 以致发生爆管事故。
此时，管壁温度迅速上升，多数情况下管 壁过热而烧坏。 开始发生核态沸腾偏离时的热负荷称临界热负荷。
影响临界热负荷的因素分析：
（1）质量流速
质量流速对临界热负荷的 影响有两重性。质量含 汽率不变时，质量流速↑， 汽量↑，临界热负荷↓。 另一方面，质量流速↑， 携带蒸汽的速度↑，临界 热负荷↑。
高压时后者起主要作用。
• 2。热后段是否分出，热后段长度大于上升 管总长度10%，要分开进行计算
原因：汽水混 合物中含汽率 太高所致。
临界含汽率的影响因素：
（1）热负荷
热负荷与临界含汽率关系不大,但临界热 负荷↑，管壁温度↑。
（2）工质压力
工质压力较小时，压力↑，临界含汽率↑； 反之则相反。
（3）质量流速 质量流速，临界含汽率。 （4）管径 管径， 临界含汽率。
※对于超高压及以下的自然循环锅炉，在 循环正常时，由于热负荷和工质含汽率都较低， 不会发生传热恶化。
锅炉汽水循环流程
锅炉汽水循环流程一、锅炉汽水循环系统的组成锅炉汽水循环系统主要由锅炉本体、过热器、再热器、蒸汽分离器、空气预热器、冷凝器、给水泵、循环泵、膨胀缸、除氧器等组成。
其中，锅炉本体是蒸汽发生器，负责水的加热和产生蒸汽，过热器和再热器是通过对蒸汽进行加热，提高其温度和压力，以提高发电效率，蒸汽分离器用于分离水和蒸汽，减少水分的混入蒸汽中，空气预热器用于预热锅炉进气，减少热量损失，冷凝器用于将锅炉排出的烟气进行冷却，形成凝结水，给水泵用于将给水送入锅炉本体中，循环泵用于将水送入锅炉本体的加热区域，膨胀缸用于消除水在温度和压力变化下的膨胀和收缩，使锅炉在运行时保持系统的稳定性，除氧器用于除去锅炉水中的氧气，减少锅炉腐蚀。
二、锅炉汽水循环流程的基本运行原理锅炉汽水循环流程的基本运行原理是通过锅炉内部传热和流体流动来完成的。
具体来说，锅炉循环系统的基本流程是：1.给水系统：给水泵将冷却凝结水从除氧器送入给水加热器，对给水进行加热，然后送入锅炉本体；2.锅炉本体：锅炉内的加热器将给水加热成饱和蒸汽，然后送入过热器，再热器进一步对蒸汽进行加热，提高温度和压力；3.蒸汽系统：蒸汽进入蒸汽分离器，将水分离出去，成为干燥饱和蒸汽，然后通过主蒸汽管道输送至汽轮机，通过汽轮机驱动发电机产生电能；4.冷凝系统：汽轮机排出的低温蒸汽经过冷凝器冷却成为凝结水，然后通过再加热器送回给水再次循环；5.循环系统：循环泵将凝结水从冷凝器送回加热器，进行循环，直至形成闭合循环系统。
锅炉汽水循环流程的基本运行原理就是通过热量传递和流体的流动来实现的，可以实现能量的转化和传递，从而实现锅炉的正常运行，保障生产的需要。
三、锅炉汽水循环流程的工艺参数控制为了使锅炉汽水循环流程能够正常运行，保证锅炉工作效率和生产安全，需要对锅炉汽水循环系统中的关键参数进行严格控制。
主要控制的参数包括：给水流量、给水温度、给水压力、蒸汽温度、蒸汽压力、循环泵流量、蒸汽负荷等。
锅炉水循环
自然循环锅炉的原理与基本概念一、自然循环原理自然循环是指：在一个闭合的回路中，由于工质自身的密度差造成的重位压差，推动工质流动的现象。
具体地说，自然循环锅炉的循环回路是由汽包、下降管、分配水管、水冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽水分离器组成的，如图，重位压差是由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不同造成的。
而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收炉膛内火焰的辐射热量后，进行蒸发，形成汽水混合物，使工质密度降低形成的。
下图表不了一个简单的自然循环原理的示意图。
自然循环的实质，是由重位压差造成的循环推动力克服了上升系统和下降系统的流动阻力，从而推动工质在循环回路中流动而自然循环锅炉的“循环推动力”实际上是由“热”产生的，即由于水冷带管吸热，使水的密度改变成为汽水混合物的密度，并在高度一定的回路中形成了重位压差。
回路高度越高，且工质密度差越大，形成的循环推动力越大。
而密度差与水冷壁管吸热强度有关，在正常循环情况下，吸热越多，密度差越大、工质循环流动越快。
二、自然循环的基木概念设进人上升管的流量为G，水冷壁的实际蒸发量为D，从汽包引出的蒸汽流量为D0，水冷壁的流通截而为F，则用于描写自然循环的几个主要概念是：(1)循环流速：在饱和水状态下进入上升管入口的水的流速。
(2)循环信率K：上升管中实际产生1Kg蒸汽需要进入多少千克水。
自然循环锅炉水冷壁的安全运行一、影响水冷带安全运行的主要因素锅炉运行中，影响水冷带安全运行的因素很多，既有管内诸多因素的影响，也有管外复杂因素的影响管内的影响因素有：①水质不良导致的水冷带管内结垢与腐蚀；②水冷带受热偏差影响导致的个别或部分管子出现循环流动的停滞或倒流；③水冷带热负荷过人导致的管子内壁面附近出现膜态沸腾；④汽包水位过低引起水冷壁中循环流量不足，其至发生更为严重的“干锅”。
管外的影响因素有：①燃烧产生的腐蚀性气体对管壁的高温腐蚀；②结洁和积灰导致的对管壁的侵蚀；③煤粉气流或含灰气流对管壁的磨损。
第七章 锅炉水循环和汽水分离
危害
当这一管段受热时，会引起上下温差应力以及汽水界 面的交变应力；在上部会结盐垢使壁温升高甚至过热
预防措施
• 一般情况下，随着蒸汽压力的增加，发生汽水分层的可 能性增加。因此要保证循环流速不低于0.6～0.8m/s、 倾角不小于15度、尽量避免流动死角等。
3.下降管带汽
• 正常情况下，下降管入口水流纯粹靠静压进入， 不会汽化；但是如果入口处阻力过高，将产生压 降，则锅筒内的饱和水在进入下降管的时候因压 力降低而汽化产生汽泡，造成下降管带汽，从而 使阻力增加，对水循环不利。 • 另一个原因是下降管管口距离锅筒水面太近，由 于上方水面形成的漩涡而将蒸汽吸入下降管；因 此下降管要尽量连接在锅筒底部或保证入口上方 有一定水位。 • 下降管受热强烈、下降管出口与上升管入口距离 太近并且没有良好的隔离装置也可能造成下降管 带汽。
• 锅炉水循环组织得好坏，汽水分离装置性能的 优劣都直接关系着锅炉工作的可靠性。
• 给水在锅炉内部按照一定的循环路线流动不已。在 流动过程中，水通过蒸发受热面被加热、汽化、产 生蒸汽；而受热面则依靠水循环将高温烟气传递的 热量带走，并使壁面温度保持在金属能够承受的工 作温度范围内，以保证长期稳定的工作。 • 如果水循环组织不良，管内侧的冷却水膜被破坏并 直接与高温蒸气接触，将使换热系数显著降低，壁 面温度大幅度提高，将造成受热面局部过热甚至烧 蚀、严重的时候发生爆管事故。 • 锅筒内是汽水混合物，借助重力与机械分离装置将 蒸汽里面的小水滴分离出来；如果分离效果不佳， 将造成蒸汽带水，这一方面将导致蒸汽过热器内壁 结垢甚至过热烧毁；对于电站锅炉，蒸汽带水将影 响汽轮机的工作，以及蒸汽管网的水击与腐蚀。
– 循环回路的高度越高，产生的动力压头越大，对水循环越有利 – 循环管道的结构特性，即各部分的阻力系数，阻力越小，流动 越好
锅炉的工作原理
锅炉的工作原理引言概述：锅炉是一种将水加热转化为蒸汽或者热水的设备，广泛应用于工业、商业和家庭环境。
了解锅炉的工作原理对于正确使用和维护锅炉至关重要。
本文将详细介绍锅炉的工作原理，包括燃料燃烧、热能传递、水循环、蒸汽产生和蒸汽排放等五个部份。
一、燃料燃烧1.1 燃料供给：锅炉通常使用煤炭、天然气、石油或者生物质等作为燃料。
燃料通过供给系统进入锅炉燃烧室。
1.2 点火和燃烧控制：燃料在燃烧室内点火，同时通过燃烧控制系统调节燃料供给和空气进入，以保持适当的燃烧条件。
1.3 燃料燃烧过程：燃料在燃烧室内与空气混合燃烧，产生高温燃烧气体，释放出大量热能。
二、热能传递2.1 烟气传热：燃烧产生的烟气通过锅炉内的烟管或者烟道，与锅炉外壳内的水管或者水壁接触，传递热能给水。
2.2 辐射传热：燃烧室内的火焰和烟气通过辐射作用，将热能传递给锅炉内的水管或者水壁。
2.3 对流传热：烟气和水之间的对流传热是通过烟气和水之间的物质流动实现的，烟气中的热能转移到水中。
三、水循环3.1 上水系统：锅炉通过上水系统将水从水源中引入锅炉内，补充锅炉内的水量。
3.2 循环泵：循环泵将锅炉内的水经过加热后，通过水管系统回流到锅炉内，形成水循环。
3.3 冷却系统：冷却系统将锅炉内的水冷却，并排出冷却后的水，以保持水循环的稳定。
四、蒸汽产生4.1 饱和蒸汽：当水被加热到一定温度时，会产生饱和蒸汽，即水和蒸汽同时存在的状态。
4.2 过热蒸汽：通过进一步加热饱和蒸汽，可以使其温度超过饱和温度，产生过热蒸汽。
4.3 蒸汽质量控制：锅炉通过调节水的供给和热量的输入，控制蒸汽的温度和压力，确保蒸汽的质量和稳定性。
五、蒸汽排放5.1 排烟系统：锅炉燃烧产生的烟气通过排烟系统排出，以降低环境污染。
5.2 烟气净化：为了减少烟气中的污染物排放，锅炉通常配备烟气净化设备，如除尘器和脱硫装置。
5.3 热能回收：锅炉烟气中的热能可以通过烟气余热回收装置回收利用，提高能源利用效率。
锅炉原理与设计
锅炉原理与设计锅炉是一种将水变为蒸汽的设备，是工业生产中不可或缺的重要设备之一。
它的原理和设计对于提高热能利用效率、保证生产安全至关重要。
本文将围绕锅炉的原理和设计展开讨论，从燃烧系统、传热系统和水循环系统三个方面进行阐述。
一、燃烧系统燃烧系统是锅炉的关键部分，它主要由燃烧器、燃料供应装置和燃烧室组成。
燃烧器的作用是将燃料和空气混合并点燃，产生高温高压的燃烧气体。
燃料供应装置的作用是将燃料输送到燃烧器中，保证燃烧的连续进行。
燃烧室是燃烧过程的空间，其结构设计应保证燃料充分燃烧，并尽量减少烟气中的有害物质排放。
在燃烧过程中，燃料与空气经过混合后，形成可燃的燃气混合物。
燃料的选择应根据锅炉的不同要求进行，常见的燃料有煤、油、天然气等。
燃气混合物进入燃烧室后，在燃烧条件下发生燃烧反应，释放出大量的热能。
燃烧过程中产生的烟气通过锅炉的烟气通道排出，同时燃烧室的结构设计应保证燃烧的稳定和充分，提高热能利用效率。
二、传热系统传热系统是锅炉中的另一个重要组成部分，它主要由锅炉管道、烟气通道和换热器组成。
传热系统的主要作用是将燃烧室中释放的热能传递给水，使水变为蒸汽。
锅炉管道是传递热能的通道，通常采用钢管制作。
烟气通道则是将燃烧过程中产生的烟气引导到换热器中，以便进行热交换。
换热器是传热系统中的关键设备，它通过与烟气接触，将烟气中的热能传递给水，使水升温并蒸发为蒸汽。
换热器的设计应考虑热交换效率和结构强度两个方面。
在保证热交换效率的前提下，应尽量减小换热器的体积，降低锅炉的运行成本。
同时，换热器的结构应具有足够的强度和稳定性，能够承受高温高压的工作环境。
三、水循环系统水循环系统是锅炉中的另一个重要组成部分，它主要由给水系统和蒸汽系统组成。
水循环系统的主要作用是保证锅炉工作过程中的水平衡和蒸汽的产生。
给水系统主要包括给水泵、给水预热器和锅炉水容器等设备。
给水泵的作用是将水从给水水箱中抽取并送入锅炉，给水预热器则通过与烟气接触，将烟气中的热能传递给水，提高给水的温度。
涉及锅炉的知识点总结
涉及锅炉的知识点总结一、锅炉的工作原理1.锅炉的基本工作原理锅炉是通过燃料的燃烧产生热能，然后利用介质（如水或蒸汽）传递热能，以产生所需的蒸汽或热水。
通常情况下，锅炉根据燃料的不同分为燃煤锅炉、燃气锅炉、生物质锅炉等。
2.锅炉的热能转换过程锅炉的热能转换过程主要包括燃烧、传热和热能利用三个阶段。
燃料在燃烧时释放出燃烧热，并使锅炉内的介质温度升高，然后介质通过传热装置，将热能传递给水或蒸汽，最终产生蒸汽或热水，以供应工业生产或日常生活需要。
3.锅炉的热力循环锅炉的热力循环主要包括水循环和蒸汽循环两种。
水循环是指燃料燃烧后释放的热能使水被加热，并通过循环泵输送到锅炉各部位，完成传热和换热的过程。
蒸汽循环是指经过传热后的水汽化成蒸汽，然后被输送到使用地点，供工业生产或供暖使用。
4.锅炉的控制系统锅炉的控制系统主要包括燃料控制系统、风压控制系统、给水控制系统和蒸汽控制系统等。
这些控制系统通过自动控制设备，可以实现锅炉的自动启停、燃料供给、空气调节、给水控制和蒸汽排放等功能，以确保锅炉的正常运行。
二、锅炉的种类1.火-tube锅炉火-tube锅炉是一种常见的蒸汽锅炉，其特点是燃烧室和传热管在同一壳体内，燃料燃烧后的烟气通过传热管加热水，产生蒸汽。
火-tube锅炉结构简单，操作方便，适用于小型工业生产和日常生活供暖。
2.水-tube 锅炉水-tube 锅炉是一种以水为工质的蒸汽锅炉，其特点是传热管包裹在水中，燃料燃烧后的烟气通过传热管加热水，产生蒸汽。
水-tube 锅炉结构复杂，传热效率高，适用于大型工业生产和发电厂。
3.蒸汽锅炉蒸汽锅炉是一种用于产生蒸汽的锅炉，通常包括火-tube蒸汽锅炉和水-tube蒸汽锅炉两种。
蒸汽锅炉广泛应用于工业生产和发电厂，是重要的能源装置。
热水锅炉是一种用于产生热水的锅炉，通常包括燃气热水锅炉、燃煤热水锅炉和生物质热水锅炉等。
热水锅炉适用于供暖系统、城市供热和热水生产等领域。
锅炉部分第三章汽水系统
一般流程： 给水→澄清和过滤→阳离子交换器→排气器→阴 离子交换器→一级除盐→阴阳离子混合交换器→二 级除盐→储水箱→除氧气除氧→锅炉 三、直流锅炉的水质工况 比汽包炉要求高 1、给水品质指标 2、水处理一般方法
以一台蒸发量为1000吨／时的直流锅炉为例：每 千克给水所含的盐分不超过0.05毫克，即为干净自 来水（每千克约含盐0.1～0.7克）所含盐分的万分 之一左右，甚至比医用蒸馏水的含盐量还少。即使 这样，在一年运行期中还会有几百公斤的盐分进入 锅炉。当然，最终留在锅炉中的仅是一部分。许多 国家都制订有各类锅炉的给水质量标准。
布置在高烟温区的过热器和再热器一般易产生 粘结性积灰，为便于蒸汽吹灰器清除积灰，及支 吊方便，都以顺列方式布置。 在尾部竖井中，烟温较低，为增强传热，布置 在其中的低温过热器和低温再热器一般采用错列 布置。
锅炉受热面结构动画
吊挂受热面
2、辐射式过热器
辐射式过热器布置在炉膛壁面上或炉膛上方， 直接吸收炉膛辐射热；
2、循环倍率Ｋ 上升管中循环水量G与产生的蒸汽 量D之比。每kg水经过Ｋ次循环才能完全变成蒸 汽
G K D
K值越大，上升管出口段水含量越高，冷却效 果好，但导致产汽率太小。高压锅炉在8~15； 超高压5~8；
锅炉压力↑汽化潜热↓循环倍率↓
（五）自然循环常见故障
水循环故障 因水循环不正常导致炉管损坏的现象 1、循环停滞 在受热弱的水冷壁管中，进入上升管 的循环流量仅足以补充蒸发量时。 2、循环倒流 上升管接入汽包水容积时，循环停滞 可能转成循环倒流。 3、下降管带汽 下降管的流动阻力↑，密度差↓ 原因：下降管受热产汽、下降管入口带汽、自汽化、 锅炉压力突降引起的自汽化等。
（2）顺流 传热温压小，传热效果较差，需要的受 热面积大，消耗金属多。但蒸汽温度低的管段处于 烟气的低温区域，管子出口端金属壁温较低； （3）混流 集中了逆流和顺流布置的优点，既安全， 又经济，多用于高温级受热面。
锅炉循环泵的工作原理
锅炉循环泵的工作原理锅炉循环泵是锅炉系统中的重要设备，它的工作原理是将锅炉内的水送入锅炉，实现水的循环利用，从而保证锅炉的正常运行。
下面将详细介绍锅炉循环泵的工作原理。
一、锅炉循环泵的作用锅炉循环泵主要用于锅炉系统中的循环水路。
当锅炉运行时，锅炉内的水经过加热后会产生蒸汽，而蒸汽会通过锅炉出口进入蒸汽管道，为工业生产提供热能。
而锅炉循环泵的作用就是将锅炉内的水泵送到锅炉中，使水能够被加热并产生蒸汽，从而实现水的循环利用。
锅炉循环泵一般由电动机、泵体和控制系统组成。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1. 电动机启动：当锅炉系统需要循环水时，先启动锅炉循环泵的电动机。
电动机启动后，会带动泵体内的叶轮旋转。
2. 水的进入：当锅炉循环泵的电动机启动后，泵体内的叶轮开始旋转，此时水通过进水口进入泵体，并被叶轮的旋转力推动。
3. 水的加压：随着叶轮的旋转，水会被迫通过泵体的吸入管道进入泵体，并随后被推出泵体的出水口。
在这个过程中，水会受到泵体内的叶轮旋转产生的离心力的作用，从而增加水的压力。
4. 水的输送：经过加压后的水会通过出水口流入锅炉内，从而实现水的输送。
同时，锅炉内的水会经过加热并产生蒸汽，而这些蒸汽会通过锅炉出口进入蒸汽管道，为工业生产提供热能。
5. 控制系统：锅炉循环泵通常会配备控制系统，用于控制泵的启停、调节水流量等。
通过控制系统的设置，可以根据实际需要调整锅炉循环泵的工作状态，从而满足不同的使用要求。
三、锅炉循环泵的优势锅炉循环泵在锅炉系统中起到了至关重要的作用，它具有以下几个优势：1. 提高热效率：锅炉循环泵能够将锅炉内的水循环使用，从而提高热效率。
通过循环泵的工作，可以使锅炉内的水得到充分加热，提高能量利用效率。
2. 保护锅炉安全：锅炉循环泵能够保证锅炉内水的循环，避免锅炉内水温过高或过低造成的安全隐患。
同时，循环泵还能够通过调节水流量，保持锅炉内压力的平衡，避免压力过高或过低对锅炉造成的损坏。
锅炉水循环实验
*锅炉水循环实验一、实验目的1．了解、熟悉自然循环锅炉中水循环的形成过程和在循环回路中正常的水循环流动状况。
2．观察上升管中汽水双相流的各种结构（流型）。
3．通过对停滞、倒流、自由水面、气塞以及下降管带汽等常见水循环故障的观察，学会分析并掌握其产生的原因，进而学习在锅炉结构设计、燃烧工况以及操作运行诸方面需求避免发生水循环故障的对策。
二、实验原理自然循环锅炉中的循环动力，是靠上升管与下降管之间压力差来维持的，其简单回路如图1所示，它由汽包、下集箱、下降管和上升管组成。
上升管由于受热，工质随温度升高而密度变小；或在一定的受热强度及时间下，上升管会产生部分蒸汽，形成汽水混合物，从而也使上升管工质密度大为降低。
这样，不受热的下降管工质密度与上升管工质密度存在一个差值，依靠这个密度差产生的压差，上升管的工质向上流动， 1. 汽包 2. 上升管下降管的工质向下流动进行补足，这便形成了循环回 3. 下降管 4. 下集箱路。
只要上升管的受热足以产生密度差，循环便不止。
图1自然循环锅炉循环回路循环回路是否正常，将影响到锅炉的安全运行。
如果是简单循环回路（只有一根上升管和下降管），由上升管上升至汽包的工质将由下降管中完全得到补充，使上升管得到足够的冷却，因而循环是正常的。
但锅炉的水冷却并非由简单的回路各自独立而组成，而是由上升管并排组成受热管组，享有共同的汽包、下降管、下集箱。
如图2所示，这样组成的自然循环比简单循环具有更大的复杂性，各平行管之间的循环相互影响，在各管受热不均匀的情况下，一些管子将出现停滞、倒流现象。
图2 自然循环锅炉循环回路循环停滞是指在受热弱的上升管中，其有效压 1. 汽包 2.下降管头不足以克服下降管的阻力，使汽水混合物处于 3. 下集箱 4. 上升管停滞的状态，或流动得很慢，此时只有气泡缓慢上升，在管子弯头等部位容易产生气泡的积累使管壁得不到足够的水膜来冷却，而导致高温破坏。
循环倒流是指原来工质向上流的上升管，变成了工质自上而下流动的下降管。
锅炉原理 10自然循环锅炉水动力学
发电厂：用于 发电，提供电
力
供暖系统：用 于供暖，提供
热能
海水淡化：用 于海水淡化， 提供淡水资源
化工行业：用 于化学反应， 提供热量和压
力
食品加工：用 于食品加工，
提供热能
PRT THREE
蒸发受热面：锅炉内壁，用于吸收热量，使水蒸发 水循环：水在锅炉内循环流动，将热量传递到蒸发受热面 水循环的动力：自然循环，依靠水的密度差和重力作用 水循环的稳定性：影响锅炉的运行效率和安全性
汇报人：XX
流体阻力：流体在流动过程中产生的阻力 管壁粗糙度：影响流体阻力的重要因素 流体密度：影响流体阻力的重要因素 流体粘度：影响流体阻力的重要因素 流体温度：影响流体阻力的重要因素 流体流速：影响流体阻力的重要因素
流动稳定性：保证锅炉水在自然循环过程中的稳定性，避免出 现波动或中断
安全性：确保锅炉水在自然循环过程中的安全性，避免出现泄 漏、爆炸等事故
设计合理的水力模型，确保水流的稳定性 采用先进的水力控制技术，提高水流的稳定性 定期检查和维护锅炉设备，确保水流的稳定性 加强锅炉操作人员的培训，提高水流的稳定性
提高传热性能：通过优化锅炉 结构、传热管设计等提高传热 效率，降低能耗
提高水循环效率：通过优化水 泵、管道设计等提高水循环速 度，降低能耗
水循环不畅：检查水泵、阀门、 管道等设备是否正常工作
水质恶化：检查水处理设备是 否正常工作，定期进行水质检
测
设备损坏：检查设备是否正常 工作，定期进行设备维护和保
养
定期检查锅炉水循环系统，确保设备运行正常 定期清洗锅炉水循环系统，防止水垢堆积 定期更换锅炉水循环系统中的易损件，保证设备使用寿命 定期对锅炉水循环系统进行安全检查，确保设备安全运行
锅炉自然水循环的工作原理
锅炉自然水循环的工作原理
锅炉自然水循环的工作原理是指通过自然力，利用水的密度变化和热量传递的方式，实现能源转化和热能传递过程的一种机制。
在锅炉中，燃料燃烧产生高温燃烧气体，将热能传递给锅炉水，在烟气温度和炉水温度的驱动下，使水在锅炉内部形成自然循环，实现热能的转移。
首先，燃料燃烧后释放的高温烟气通过锅炉的烟道排出，同时也将热能传递给锅炉水，使其吸热并升温。
烟气的温度逐渐降低，而锅炉水的温度则逐渐升高。
其次，由于水的密度随温度的变化而发生变化，热能的加热使得锅炉水的密度减小，从而使得热水上升，冷水下降。
这种密度变化引起了水的对流运动，即冷水从锅炉的较低部分流向较高部分，而热水则从较高部分流向较低部分，形成了自然循环。
同时，在锅炉内部设置的水冷壁和水管也起到了关键作用。
烟气通过水冷壁或水管的表面，将热量传递给锅炉水，使其进一步吸热，进一步升温。
这样，锅炉水中的温度差异增大，促进了自然循环的进行。
最后，锅炉自然水循环的工作原理还与锅炉的结构、尺寸、燃料种类等因素有关。
合理设计锅炉内部的空间布局和水流路径，选择适当的锅炉尺寸和类型，以及控制好燃料的燃烧过程，都能对锅炉自然水循环起到积极的促进作用。
总之，锅炉自然水循环的工作原理是通过自然力驱动，利用水的密度变化和热量传递，使锅炉水在锅炉内部形成自然循环，实现能源转化和热能传递。
这种机制在锅炉工作中起着重要的作用，确保了锅炉的高效、安全运行。
锅炉水循环原理要点
京能集团运行人员培训教程BEIH Plant Course锅炉水循环The Water Cycle of BoilerMAJTD NO.100.2目录1电站锅炉汽水蒸发过程流动和吸热的一般特性和原理 (1)1.1蒸发系统的主要功能和要求 (1)1.2蒸发系统主要设计原则 (2)1.3蒸发系统换热性能的主要参数和特征 (4)1.4管内工质流动特性的基本原理和参数 (6)1.5水循环的主要类型 (10)2亚临界及以下状态汽水介质在垂直管中的流动和传热 (13)2.1垂直上升管内汽水流动和传热分析 (13)2.2垂直下降管内汽水流动和传热分析 (16)3亚临界及以下状态汽水介质在水平管中的流动和传热 (22)4超临界压力及以上状态汽水介质的管内流动和换热特点 (24)4.1存在临界点区域 (24)4.2存在拟临界温度 (24)4.3存在大比热区 (24)4.4超临界压力下的传热恶化类型 (24)4.5影响传热恶化的主要因素 (25)4.6超临界压力水蒸气的比容、比热和焓 (26)5自然循环锅炉的水循环原理 (27)5.1自然循环的原理 (27)5.2自然循环主要热力特征参数 (28)5.3自然循环主要结构特征 (30)5.4自然循环主要运行特征 (32)5.6不稳定工况对锅炉水循环的影响 (34)5.7自然循环锅炉水循环方面的控制逻辑 (35)6直流锅炉的水循环原理 (36)6.1强制流动蒸发受热面中的流动多值性 (36)6.2直流锅炉蒸发受热面中流体的脉动 (42)6.3直流锅炉的传热恶化 (46)6.4直流锅炉的特点 (46)6.5直流锅炉的启动系统 (47)6.6直流锅炉的基本型式 (55)6.7直流炉的运行特性 (59)6.8超临界直流锅炉水冷壁横向裂纹失效 (62)6.9直流锅炉水循环方面的控制逻辑 (63)7控制循环锅炉水循环原理 (66)7.1控制循环锅炉基本原理 (66)7.2控制循环锅炉一般设计原则 (67)7.3控制循环锅炉技术特点 (71)8锅炉缺水事故的预控 (78)8.1、汽包水位控制当前存在隐患 (78)8.2、锅炉缺水事故的控制 (80)8.3、锅炉缺水事故案例分析 (81)9设备附图 (86)10题库 (89)1电站锅炉汽水蒸发过程流动和吸热的一般特性和原理电站燃煤锅炉汽水系统，是汽水介质在炉内吸收燃煤燃烧所释放的热能，为汽轮机提供规定能级、品质和数量的蒸汽，将燃煤化学能转化为蒸汽热能的换热系统，包括吸收预热热、将给水加热为接近饱和状态的省煤器、吸收过热热和再热热的过热器和再热器，而蒸发设备系统（水冷壁，自然循环包括汽包、下降管，控制循环还包括炉水循环泵），就是吸收蒸发热，把接近饱和状态的给水加热蒸发成为饱和蒸汽的设备系统，同时它的表面以一定形状围成具有密闭性能的炉膛，为燃料着火、燃烧、放热提供空间。
力聚燃气热水锅炉原理
力聚燃气热水锅炉原理一、燃烧原理力聚燃气热水锅炉采用天然气或液化石油气作为燃料，通过高效的燃烧器进行燃烧。
燃料在燃烧器内与适量的空气混合，经过点火和火焰稳定后进行燃烧。
燃烧产生的热量通过辐射和热对流的方式传递给锅炉内部的受热面，包括炉膛、水冷壁、烟气侧等，将热量传递给锅炉内的水，使其加热至所需的温度。
二、传热原理在力聚燃气热水锅炉中，传热主要通过热传导、热对流和热辐射三种方式进行。
热传导主要发生在受热面与工质之间，如水与锅炉管内壁之间的传热；热对流主要发生在受热面与流动的工质之间，如水在锅炉管内的流动；热辐射则通过辐射的方式传递热量，如炉膛内的火焰向周围受热面的辐射传热。
通过这些传热方式，锅炉能够高效地将燃料燃烧产生的热量传递给水，使其加热至所需的温度。
三、控制系统力聚燃气热水锅炉的控制系统是实现自动化运行的关键部分。
控制系统主要通过温度传感器、压力传感器等传感器实时监测锅炉的运行状态，如水温、水压等。
根据实际运行状态与设定值的比较，控制系统自动调节燃烧器的工作状态，如燃料量、空气量等，以保持锅炉运行参数的稳定。
此外，控制系统还包括安全保护功能，如超温报警、超压报警等，以确保锅炉安全运行。
四、水循环原理在力聚燃气热水锅炉中，水循环系统是实现水加热的关键部分。
水循环系统包括水泵、膨胀水箱、锅炉管路等部分。
水泵将水从膨胀水箱中抽出，通过锅炉管路送入锅炉内部进行加热。
加热后的热水通过循环泵再次送回锅炉进行加热，如此循环往复。
在循环过程中，热水不断吸收燃料燃烧产生的热量，温度逐渐升高，最终达到设定的出水温度。
五、安全保护装置为了确保力聚燃气热水锅炉的安全运行，设置了多种安全保护装置。
这些装置包括：熄火保护装置、超温保护装置、超压保护装置、防爆门装置等。
熄火保护装置能够在燃烧器熄火时自动切断燃料供应，防止爆炸事故的发生；超温保护装置能够在水温过高时自动切断加热电源，防止烫伤事故的发生；超压保护装置能够在水压过高时自动泄压，防止爆管事故的发生；防爆门装置能够在炉膛内压力过高时自动开启泄压，防止炉膛爆炸事故的发生。
第11章 自然循环锅炉水动力(全)PPT课件
Qs (m/s) f
2. 速度参数
（1）混合流速
w hQ fhQ s fQ qw o ' w o ''(m/s)
由质量流速定义 wh wowo"(1"' )(m/s)
（2）实际流速
w '' sj
Qq f
（3）相对速度与滑移比
wxd ws"j ws'j
w s j
Qs f
S
w '' sj
w
' sj
3. 含汽率
面的工作可靠性，提出提高可靠性的措施。
内容和原则： ①确定循环流量或流速，循环倍率，压差，可靠性指标； ②计算时按平均参数计算，并对条件最差管子进行校验； ③只对锅炉额定参数进行计算； 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、压降（阻力）计算
总阻力
p p m c p jb p z w p js
1. 摩擦阻力 pmcdln2wo21x1
摩擦阻力系数
1
4lg3.7dn
/k2
摩擦阻力校正系数ψ，双相摩擦阻力与按均相模 型计算的摩擦阻力之比。试验值，与质量含汽率 x、压力p及质量流速ρw有关。
2. 局部阻力 pjbjb2wo21xjb1
3. 重位压降 p z w h s jg h -- g h
管
下集箱
流动动力：不受热的下降管与受 热的上升管（水冷壁）之间的密
度差 。
全部由受热管束组成的回路也 可形成自然循环。
特征：①有锅筒，具有较大的畜热 和蓄水能力，易于调节。
②水动力特性稳定，运行可 靠，能耗小。
③p↓， ↑，循环可靠。
锅炉原理自然循环锅炉水动力学
且还应用在亚临界压力锅炉。
• 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 。
图10-6 循环回路
• 10.2.2自然循环的参数
• 1．物理量的定义
（1）循环流速w0：
w0
G ,m
A
/
s
（2）质量含汽率x：
x D G
（3）循环倍率K：
KG D
（10-2） （10-3） （10-4）
• 2．物理量的定义
假设工质不流动：
P1 P0 xj gh P2 P0 ss gh xj ss ,所以P1 P2
汽单独流过整个管道截面时的蒸汽速度：
w0
G
A
m/s
（10-19）
• 水的折算速度w0′：
w0
G
A
m/s
（10-20）
• 蒸汽的真实速度w″：
w G w0 m / s
A"
（10-21）
• 水的真实速度w′：
w G w0
m/s
A' 1
（10-22）
• 滑移比s： s w GA' ( x )( )(1 ) w GA" 1 x
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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简单回路水循环计算
简单回路水循环计算程序（图解法）
假定三个循环流速 w0i ➢ 计算热水段高度 Hrsi ➢ 计算密度 w0i→Gi、Di→Xi →βi→φi→ρi
➢ 计算重位压头 hiρig
➢ 计算上升管流动阻力 pssi
确定上升管系统压差
Yssi ( Hi i g pssi )
➢ 计算下降管流动阻力 p xji
K 1qx
h hsm h h
当xnq 0,qx 0时，
hqh
h hsm K
简单回路水循环计算
上升管进入炉膛处（B点）工质欠焓
➢ B点工质欠焓 不考虑下降管受热和带 p为饱和水的焓值随 压 力 增 大 而 增 大 的 梯 度 kJ/
（kg·Pa）
简单回路水循环计算
确定下降管系统压差 Yxji (Hxj g pxji )
第九章 锅炉水动力特性
锅炉水动力学基础 ❖ 汽水混合物的流型与传热 ❖ 两相流体的基本参数
自然循环锅炉的水循环及计算 ❖ 自然循环的基本概念 ❖ 简单回路及复杂回路水循环计算 ❖ 自然循环故障及其可靠性校验
强制流动锅炉 ❖ 控制循环锅炉 ❖ 直流锅炉 ❖ 低倍率与复合循环锅炉
自然循环的基本概念
基本概念
x―j 下, h降u 管及上升管中工质的密度， kg/m3；
Pxj、 Pss―下降管及上升管流动阻力 损失，Pa
3
自然循环的基本概念
简单循环回路压差平衡式推导过程
由右图，设锅筒内静压为p1，下 降管下部的静压为p2，则对于下 降管和上升管分别有：
下降管侧 Yxj p2 p1 H xj g pxj
自然循环的工作原理 下降管中水与上升管中汽 水混合物间的重位压头差
H '使hu 水g 在 回 路 中 产 生 环
形流动，又称为水循环
2
自然循环的基本概念
基本概念
简单循环回路压差平衡式 (取向下为正)
H xj g pxj Hhu g pss 推导过程
式中 H―下降管的高度（即循环回路的高 度），m；
影响运动压头的主要因素 ➢ 回路高度 ➢ 工质密度差：压力（压力越高，汽水密度差越 低）；水冷壁吸热强度（吸热越多，密度差越大）
5
自然循环的基本概念
基本概念
循环倍率K 循环回路中水流量G与回路中产生的
蒸汽量D之比，即1kg水全部变成蒸汽需在回路中
循环多少次
KG1 Dx
名义循环倍率K0 按锅筒引出的饱和蒸汽量计
➢ ΔH 段工质因压力减少而引起
饱和水焓的减少量
H' g h
p
➢ ΔH 段高度
hqh
H
H H rq g pxj prq Q1 h g
h p
H1G p
热水段高度 Hrs
H rs H rq H
简单回路水循环计算
简单回路水循环计算程序（图解法）
结构数据 按锅炉有关图纸查取 热力数据 按锅炉热力计算书查取 画出蒸发受热面汽水系统图 划分循环回路 管屏分组（划分计算回路），上升 管分段 确定上升系统与下降系统的分界点 分配热负荷 根据炉内热负荷分布曲线，确定每个 回路各区段的热负荷及蒸发量Di 选择整台锅炉循环倍率假设值Kg，算出锅水欠焓 假设值△hqh
导汽管不受热，含汽率不变
对引入汽包汽空间的导汽管，导 汽管最高点到超过水位那一段高度 为 提 升 段 高 度 Hcq ， 应 与 导 汽 管 分 开计算
简单回路水循环计算
上升管进入炉膛处（B点）工质欠焓
开始加热点B工质欠焓△hB ➢ 锅水欠焓
hqh
1 xnq K
h hsm qx h hsm h h
含汽段Hhq 热水段以外的上升管 管段均为含汽段，采用两相流体 公式进行计算
➢ 当热负荷、管径或管倾斜角度 变化较大、 水冷壁敷设卫燃带时 含汽段应再分段
简单回路水循环计算
上升管区段的划分
➢ 热后段Hrh 上升管离开炉膛到上 联箱间管段，该管段不受热，若 >10 ％ 上 升 管 总 长 ， 则 分 开 单 独 计 算
上升管侧 Yss p2 p1 Hhu g pss
即
H xj g Hhu g pxj pss
也即
H（ xj hu）g pxj pss
4
自然循环的基本概念
基本概念
运动压头Syd 下降管与上升管中工质重位差，维 持回路自然循环的动力，用以克服下降管与上升 管中工质的流动阻力
H（ xj hu）g pss pxj S yd
上升管进入炉膛处（B点）工质欠焓
➢ 静压变化 p
p1 Hg p xj p 2 H rqg p rq
p p 2 p1 H H rq g p xj prq
式中 p1、p2 — 分别为汽包压力及炉膛
入口B处压力，Pa
➢ B点工质欠焓△hB
hB hqh
H H rq g pxj prq
各截面两相流动参数不同，应分 区段进行计算，把结构、受热相 同的划为一段。A是上升管开始沸 腾点
热水段Hrs 从下联箱到A点是热 水段，其中Hrq为热前段。采用单 相流动计算公式
简单回路水循环计算
上升管区段的划分
热水段Hrs 上升管进入炉膛（B 点），水具有一定欠焓，开始沸腾 点A的位置需计算确定
范围：额定负荷、额定压力和最差回路 （受热不均、热负荷低、结构复杂）
简单回路水循环计算
水循环特性的方程组
压差方程
Yxj Yss
Hxj g pxj Hi i g pss
流量方程 Gxj Gss
水冷壁吸热方程 Q Dr Ghqh
简单回路水循环计算
上升管区段的划分
上升管受热, 含汽率x不断增加，
算的循环倍率
K0
G D0
自然循环的基本概念
基本概念
锅筒水室凝汽量Dnq 在锅筒水室中被凝结的 蒸汽量
Dnq D D0
凝汽率xnq 凝汽量与循环流量的比值
D xnq G
简单回路水循环计算
水循环计算目的和方法
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
h p
简单回路水循环计算
热水段高度Hrs的计算
ΔH 段高度
开始沸腾点A工质欠焓△hA为零 不考虑下降管受热和带汽
hA
hB
Q1 H1G
H
H' g
h p
0
➢ ΔH 段工质吸热引起的焓增
Q1 H H1G
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
简单回路水循环计算
热水段高度Hrs的计算