水动力特性

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第九章-1 39-3
第九章-1
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水冷壁方面的特点: 水冷壁方面的特点: 1、管子直径较细,一般为φ42∼51mm,布置 管子直径较细,一般为φ42∼51mm, mm 自由,有的控制循环锅炉还把部分蒸发受热 自由, 面布置在烟道内,做成蛇型管蒸发器, 面布置在烟道内,做成蛇型管蒸发器,与水 冷壁并联连接。 冷壁并联连接。 2、水冷壁内工质质量流速较高,ρw =900 水冷壁内工质质量流速较高, s)。循环倍率较小,一般为3 ∼ 1500kg/(m2•s)。循环倍率较小,一般为3 水冷壁管压力降中流动阻力份额大, ∼ 4。水冷壁管压力降中流动阻力份额大, 具有强制流动特性,即质量流速随热负荷 升高而下降。 升高而下降。
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汽水分离器
螺旋管圈型直流锅炉在直流负荷以 下运行或启动的过程中, 下运行或启动的过程中,水冷壁的最低 质量流速是由汽水分离器及其疏水系统 来实现的。 来实现的。疏水系统是机组启动系统的 组成部分, 组成部分,它主要考虑在启动与停运过 程中对排放工质和热量的回收。 程中对排放工质和热量的回收。 螺旋管圈型直流锅炉采用内置式圆 筒形立式旋风分离器, 筒形立式旋风分离器,它在系统中位于 水冷壁与过热器之间, 水冷壁与过热器之间,锅炉运行时承受 锅炉运行压力。 锅炉运行压力。
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直流锅炉不用汽包,带来了以下特点 直流锅炉不用汽包,带来了以下特点: 锅炉给水品质要求高。 锅炉给水品质要求高。 锅炉蓄热量小, 锅炉蓄热量小,运行参数稳定性较 但无汽包热应力限制,可提高启动和 差 ,但无汽包热应力限制 可提高启动和 但无汽包热应力限制 停运速度; 停运速度; 锅炉钢耗低,制造、输送、 锅炉钢耗低,制造、输送、安装方 便; 直流锅炉在运行工况下, 直流锅炉在运行工况下,水、汽水 混合物、 混合物、过热汽的分界点在受热面上的 位置随不同工况而变化, 位置随不同工况而变化,从而使其运行 特性和汽包锅炉不同。 特性和汽包锅炉不同。
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螺旋管圈围绕炉膛圈数Z 螺旋管圈围绕炉膛圈数 Z决定于螺旋管圈水冷壁的高度 h 与管 决定于螺旋管圈水冷壁的高度h 决定于螺旋管圈水冷壁的高度 子的倾斜角θ,可由下式计算: 子的倾斜角 ,可由下式计算: Z=h/(Ltgθ) θ 一般情况Z=1.25~1.5圈 。 1900t/h锅炉为 一般情况 圈 锅炉为 Z=1.7圈。 圈
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下面对螺旋管圈形直流锅炉的水冷壁及 其系统进行分析: 其系统进行分析: 水冷壁的布置与支吊 螺旋管圈型直流锅炉的水冷壁一般都由螺旋 管圈和垂直管屏两部分组成。 管圈和垂直管屏两部分组成。炉膛下部热负荷高 布置螺旋管圈。炉膛上部分热负荷较低, ,布置螺旋管圈。炉膛上部分热负荷较低,布置 垂直管屏。 垂直管屏。 螺旋管与垂直管之间的连接方式有两种类型 一种是通过联箱连接,螺旋管出口接至联箱、 :一种是通过联箱连接,螺旋管出口接至联箱、 垂直管由联箱接出;另一种是分叉管连接。 垂直管由联箱接出;另一种是分叉管连接。见下 图。
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第一节 控 制 循 环 锅 炉
一、原理: 原理: 控制循环锅炉是由自然循环锅炉发 展而成, 展而成,它在循环回路的下降管上装置 循环泵,见图9 循环泵,见图9-1,因而其循环动力大 大提高了。 大提高了。 控制循环锅炉水循环回路的运动压 头由自然循环运动压头(0.05~0.1MPa) ~0.1MPa 头由自然循环运动压头(0.05~0.1MPa) 和循环泵提升压头( 0.50MPa MPa) 和循环泵提升压头(0.25 ~ 0.50MPa)两 部分组成。 部分组成。
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回带管圈型 的水冷壁是 由多行程迂 回管带形成。 回管带形成。 管带迂回方 式分上下迂 回和水平迂 回两种。 回两种。
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三、螺旋管圈形直流锅炉 水冷壁管组成管带, 水冷壁管组成管带 , 沿炉膛周界倾 斜螺旋上升。 斜螺旋上升。 它无水平围绕管圈型中的水平段, 它无水平围绕管圈型中的水平段 , 管带中的并连管数也增多了。 管带中的并连管数也增多了。 螺旋管圈 形水冷壁适用于滑压运行, 形水冷壁适用于滑压运行 ,能适用超临 界和亚临界压力,平行管热偏差小, 界和亚临界压力 , 平行管热偏差小, 燃 料适应性广泛, 料适应性广泛, 还可采用整体焊接模式 水冷壁。 水冷壁。 它的缺点是水冷壁支吊结构较复杂 制造,安装工艺要求高。 ,制造,安装工艺要求高。
第九章 强制流动锅炉及其水动力特性
本章重点: 本章重点: 控制循环锅炉和螺旋管圈型直 工作原理和特点。 流锅炉的结 构、工作原理和特点。 汽水两相强制流动。 汽水两相强制流动。
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强制流动锅炉的类型: 强制流动锅炉的类型: 1.控制循环锅炉又称多次强制循环锅 1.控制循环锅炉又称多次强制循环锅 也属于汽包锅炉。 炉,也属于汽包锅炉。 2.直流锅炉无汽包 直流锅炉无汽包, 2.直流锅炉无汽包,工质在水冷壁中 一次蒸发成蒸汽。 一次蒸发成蒸汽。 3.复合循环锅炉就是在负荷较低时部 3.复合循环锅炉就是在负荷较低时部 分工质在水冷壁中进行再循环, 分工质在水冷壁中进行再循环,高负荷 时转入与直流锅炉相同的运行方式。 时转入与直流锅炉相同的运行方式。
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水冷壁管径细,外径一般为 ∼ 水冷壁管径细,外径一般为22∼31.7mm。 。 下辐射区每个管屏进口联箱的供水管上都装 置节流阀或节流圈,用来合理分配各屏的流量; 置节流阀或节流圈,用来合理分配各屏的流量; 热负荷较高的下辐射区, 热负荷较高的下辐射区,工质在水冷壁管屏 中的流动方式有一次上升方式和上升-上升方式 中的流动方式有一次上升方式和上升 上升方式 见图12-22。后者是为了提高水冷壁管内的工 ,见图 。 质质量流速。上辐射区的热负荷较低, 质质量流速。上辐射区的热负荷较低,采用一 次上升流动方式。 次上升流动方式。
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二、直流锅炉类型
直流锅炉的类型主要是水冷壁的结构形 式和其系统的不同. 式和其系统的不同.直流锅炉的水冷壁管 由于布置自由,故其形式很多。 由于布置自由,故其形式很多。 传统的水冷壁基本形式:水平围绕管圈型 传统的水冷壁基本形式: 拉姆辛型),垂直多管屏型(本生型) ),垂直多管屏型 (拉姆辛型),垂直多管屏型(本生型) 和带管圈型(苏尔寿型)。 和带管圈型(苏尔寿型)。
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四、一次上升和上升-上升型(UP)直流 一次上升和上升-上升型( ) 锅炉 一次上升和上升型( ) 一次上升和上升型(UP)水冷壁是由传统的 本生型水冷壁发展形成的,它有以下各特点: 本生型水冷壁发展形成的,它有以下各特点: 由多个垂直管屏组成全炉膛整体焊接膜式 水冷壁; 水冷壁; 亚临界压力UP型水冷壁的中 型水冷壁的中、 亚临界压力 型水冷壁的中、下辐射区 一般都采用内螺纹管, 一般都采用内螺纹管 , 防止在高热负荷区发生 传热恶化; 传热恶化; 并联的水冷壁管屏沿炉膛高度设置两级或 三级中间混合,减小并联管屏间的热偏差; 三级中间混合,减小并联管屏间的热偏差;
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水平围绕管圈型是由多根平行管子组成管带, 水平围绕管圈型是由多根平行管子组成管带, 沿炉膛四周围绕上升,三面水平一面倾斜。 沿炉膛四周围绕上升,三面水平一面倾斜。 垂直多管屏型是在炉膛四周布置多个垂直管屏, 垂直多管屏型是在炉膛四周布置多个垂直管屏, 管屏之间由炉外管子连接。 管屏之间由炉外管子连接。水冷壁管可串联成一 组或几组,工质顺序流过一组内的各管屏。 组或几组,工质顺序流过一组内的各管屏。
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直流锅炉水冷壁允许有较大的压力 降,因此 可选用较小直径的水冷壁管, 可选用较小直径的水冷壁管,水冷 壁在炉膛内的布置有较多的自由度; 壁在炉膛内的布置有较多的自由度; 可提高水冷壁内的工质流速, 可提高水冷壁内的工质流速,这对 水冷壁的安全工作创造了条件.. 水冷壁的安全工作创造了条件
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但是在全负荷范围内都要大于界限质量流 速是不合理的。 速是不合理的。故在低负荷时要求锅炉给水流 量不低于25 ~30%MCR。 25% 量不低于25%~30%MCR。
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螺旋管圈倾斜角θ 螺旋管圈倾斜角 螺旋管圈的倾斜角θ与炉膛周界并联管数 螺旋管圈的倾斜角 与炉膛周界并联管数 之间有如下关系: 之间有如下关系: n=L/s∗sinθ ∗ θ 当L、s一定时,降低管子倾斜角θ就 、 一定时,降低管子倾斜角θ 可减少并联管数目,从而使质量流速提高, 可减少并联管数目,从而使质量流速提高, 并且效果十分明显, 并且效果十分明显,这样不采用内螺纹管也 能保证水冷壁安全工作。 能保证水冷壁安全工作。
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螺旋管 支吊采用均 匀受载型支 吊结构。 吊结构。这 种支吊方式, 种支吊方式, 支吊点分散、 支吊点分散、 均匀, 均匀,避免 了应力集中。 了应力集中。
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水冷壁的工质质量流速 水冷壁的工质质量流速是水冷壁安全工作 的重要指标。水冷壁安全工作的最低质量流 的重要指标。 速称为界限质量流速,它与水冷壁的结构、 速称为界限质量流速,它与水冷壁的结构、 热负荷大小等有关。 热负荷大小等有关。
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• 右图是循环 泵的结构图。 泵的结构图。 • 热屏4将泵和 热屏4 电动机的热 量隔离开, 量隔离开, 电动机靠体 外冷却器12 外冷却器12 冷却, 冷却,维持 水稳在60 60℃ 水稳在60℃ 以下。 以下。
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循环泵在运行时必须防止泵中水发生汽 简称汽蚀。 化,简称汽蚀。 当有效汽蚀余量∆ 当有效汽蚀余量∆py(又称有效净正吸 入水头) 必须的净正吸入水头∆ 入水头)大于必须的净正吸入水头∆ pr(防 止发生汽蚀必须的最低吸入压力比炉水饱和 压力高出的数值)时不发生汽蚀。 压力高出的数值)时不发生汽蚀。
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三、循环泵 循环泵是控制循环锅炉的关键设备。 循环泵是控制循环锅炉的关键设备。 它的运行可靠性直接影响锅炉的安全工 作。 循环泵都采用无轴封结构, 循环泵都采用无轴封结构,以适应 高温高压工作特点。 高温高压工作特点。泵与电动机都浸在 水中,故又称为“湿式定子” 水中,故又称为“湿式定子”型。
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循环倍率K 二、 循环倍率K 循环倍率的大小与循环回路的经济性和安 全性有密切关系: 全性有密切关系: 循环倍率↓ 循环回路的循环水量↓ 循环倍率↓,循环回路的循环水量↓,循环 回路中的汽包尺寸、 回路中的汽包尺寸、管道直径以及炉水循环泵 的容量等都相应↓ 从而锅炉钢材的耗量↓ 的容量等都相应↓,从而锅炉钢材的耗量↓,炉 水循环泵的运行电耗↓ 热损失↓ 水循环泵的运行电耗↓,热损失↓。 限制循环倍率减小的因素: 限制循环倍率减小的因素:水冷壁中汽水 两相流动不稳定;沸腾传热恶化。 两相流动不稳定;沸腾传热恶化。 一般, 最小为2 一般, K=3 ∼ 4,最小为2。
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3、装置节流孔板,用以分配各并联管工质流 装置节流孔板, 量,改善热偏差。 改善热偏差。
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汽包方面的特点: 汽包方面的特点: 1、汽包内部装置允 许有较大的流动阻力, 许有较大的流动阻力, 而且由于循环倍率低, 而且由于循环倍率低, 循环水量小, 循环水量小,汽包直 径、汽水分离器等尺 寸可适当缩小。 寸可适当缩小。 2、汽包内装有弧型衬 板,与汽包内壁间形 成一环形通道。 成一环形通道。
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第九章-1Байду номын сангаас
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第 二节 直 流 锅 炉
一、工作原理和特点
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直流锅炉有以下特点: 直流锅炉有以下特点:
直流锅炉给水泵压头比汽包锅炉的高。 直流锅炉给水泵压头比汽包锅炉的高。 给水泵电耗相应也较大。 给水泵电耗相应也较大。但直流锅炉工质 压力可达到超临界压力。 压力可达到超临界压力。
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