强制流动锅炉及水动力特性分析2课时.pptx

电厂锅炉原理电厂锅炉原理第 八学习单元：强制流动锅炉及水动力特性分析任务1：强制流动锅炉工作原理、工作特性认知任务2：强制流动锅炉水动力特性认知学习目标：熟悉强制流动锅炉的工作原理、工作特性；了解 牵制流动锅炉常见问题及防止措施。本单元主要学习任务任务1：强制流动锅炉工作原理、工作特性认知强制流动锅炉有哪些型式？工作原理？主要的工作特点？一、一、直流锅炉直流锅炉图图11-1 11-1 直流锅炉的工质状态和参数的变化规律直流锅炉的工质状态和参数的变化规律p p工质压力；工质压力；h h工质焓；工质焓；v v工质比体积；工质比体积；t t工质温度工质温度 给水泵 省煤器 水冷壁 过热器 （一）直流锅炉的工作原理（重点）蒸发受热面的循环倍率K=1（1）没有汽包，节约2025%钢材。（2）没有汽包，蓄热能力降低，压力变化速度也比较快，调节控制系统灵敏度要求高。（3）由于没有汽包和汽水分离装置，不能连续排污，给水品质要求高。（4）启、停速度快。（5）适用于任何压力的锅炉。（6）受热面可自由布置。（7）给水泵功率消耗大。（二）直流锅炉的特点（二）直流锅炉的特点图图11-2 11-2 传统的水冷壁基本形式传统的水冷壁基本形式（a a）水平围绕管圈型；（）水平围绕管圈型；（b b）垂直多管屏型；（）垂直多管屏型；（c c）回带管圈型）回带管圈型（三）直流锅炉蒸发受热面的结构（重点）（三）直流锅炉蒸发受热面的结构（重点）1 1、直流锅炉的类型、直流锅炉的类型一次垂直上升管屏型（UP型）两段垂直上升管屏型（FW型）垂直管屏式 迂回管圈式（已淘汰）水平围绕管圈式螺旋管圈型u水冷壁管组成管带，沿炉膛周界四面倾斜螺旋上升u优点是：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u缺点是：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。11-3 螺旋管圈型水冷壁与冷灰斗螺旋管圈型水冷壁与冷灰斗（a）螺旋管圈型冷灰斗；）螺旋管圈型冷灰斗；（b）螺旋管圈型水冷壁）螺旋管圈型水冷壁2、螺旋管圈型水冷壁、螺旋管圈型水冷壁图图11-5 螺旋管与垂直管之间的连接螺旋管与垂直管之间的连接（a）联箱连接方式；（）联箱连接方式；（b）分叉管）分叉管连接接方式连接接方式(1)(1)水冷壁布置与支吊水冷壁布置与支吊图图11-6 螺旋管圈的支吊方式螺旋管圈的支吊方式1定位块；定位块；2吊板；吊板；3螺螺旋管圈；旋管圈；4垂直水冷壁管垂直水冷壁管(2)(2)螺旋管倾斜角螺旋管倾斜角 减小螺旋管圈的倾斜角减小螺旋管圈的倾斜角，可提高可提高 w 例如，对于垂直管例如，对于垂直管=90，sin=1；螺旋管螺旋管=14 30，sin=0.2420.5。可见垂直管的管数是螺旋管数的可见垂直管的管数是螺旋管数的4.132倍，即在相同的炉膛倍，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13倍，亦即在管径不变的情况下，质量流速可提高倍，亦即在管径不变的情况下，质量流速可提高13倍。倍。(3)(3)螺旋管圈围绕炉膛圈数螺旋管圈围绕炉膛圈数Z Z ，一般情况下，一般情况下，Z=1.251.5圈圈一次上升型（一次上升型（UPUP型）型）、两段垂直上升型（、两段垂直上升型（FWFW型）型）图图11-10 11-10 两两次次垂垂直直上上升升管管屏屏结结构示意图构示意图图图11-8 11-8 一一次次上上升升型型垂垂直管屏结构示意图直管屏结构示意图3 3、垂直管屏型水冷壁、垂直管屏型水冷壁图11-4 HG-1890/25.3-M型超临界压力螺旋管圈直流锅炉1-1-分隔屏过热器；分隔屏过热器；2-2-后屏过后屏过热器；热器；3-3-末级再热器；末级再热器；4-4-末级末级过热器；过热器；5-5-低温再热器；低温再热器；6-6-省省煤器；煤器；7-7-空气预热器；空气预热器；8-8-汽水汽水分离器；分离器；9-9-炉膛水冷壁；炉膛水冷壁；10-10-燃烧器风箱燃烧器风箱二、控制循环锅炉u循环泵提升压头为循环泵提升压头为0.250.5MPa 0.250.5MPa；u自然循环运动压头为自然循环运动压头为0.050.1MPa0.050.1MPa。图图11-12 控制循环锅炉的工作原理控制循环锅炉的工作原理（一）控制循环锅炉的工作原理（重点）循环压头循环压头=循环泵提升压头循环泵提升压头+自然循环运动压头自然循环运动压头黄台电厂黄台电厂#7#8号炉，号炉，石横电厂石横电厂6台台300MW锅炉锅炉（二）工作特点（了解）三、复合循环锅炉三、复合循环锅炉全负荷复合循环锅炉：0100%De，pbplz，都有工质再循环（一）复合循环锅炉的工作原理（重点）（一）复合循环锅炉的工作原理（重点）部分负荷循环锅炉：低负荷时pbplz，循环管路有再循环；高负荷时pbplz，循环管路无工质再循环，锅炉按直流原理工作。图图11-18 亚临界压力低循环倍率锅炉系统和循环流量曲线亚临界压力低循环倍率锅炉系统和循环流量曲线（a）亚临界参数低循环倍率锅炉系统；（）亚临界参数低循环倍率锅炉系统；（b）循环流量曲线）循环流量曲线1省煤器；省煤器；2混合器；混合器；3过滤器；过滤器；4再循环泵；再循环泵；5分配器；分配器；6节流圈；节流圈；7水冷壁；水冷壁；8汽水分离器；汽水分离器；9备用管路备用管路（二（二）全负荷复合循环锅炉）全负荷复合循环锅炉（三）部分负荷复合循环锅炉（三）部分负荷复合循环锅炉图图11-20 部分负荷复合循环锅炉的循环系统部分负荷复合循环锅炉的循环系统（a）超临界压力的复合循环锅炉；）超临界压力的复合循环锅炉；（b）亚临界压力复合循环锅炉）亚临界压力复合循环锅炉1省煤器；省煤器；2混合器；混合器；3循环泵；循环泵；4分配器；分配器；5水冷壁；水冷壁；6过热器；过热器；7循环限制阀；循环限制阀；8循环循环旁路；旁路；9节流圈；节流圈；10汽水分离器；汽水分离器；11止回阀止回阀图图11-19 部分负荷复合循部分负荷复合循环锅炉的工作原理环锅炉的工作原理 任务2：强制流动锅炉水动力特性认知常见问题：流动多值性、脉动、热偏差、沸腾传热恶化1、强制流动蒸发受热面中的流动多值性（1）流动多值性的概念一、强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性流动多值性：水动力特性：水动力特性：p=f(G)或或流动单值性：一个压降对应 一个流速或流量；如果对应一个压降可能有二个甚至三个流量，则称为水动力不稳定性，或者多值性。当G很小时：管内为单相汽，V不变，单值性（B点之前）；当G很大时：管内为单相水，V不变，单值性（D点之后）；当G介于上述流量之间时：G增大，v减小，多值性。图图11-22 均匀受热的水平蒸发管圈均匀受热的水平蒸发管圈图图11-23 水平管圈的水动力特性曲线水平管圈的水动力特性曲线2.水平蒸发受热面中的水动力特性水平蒸发受热面中的水动力特性多值性根本原因：饱和水、饱和汽密度差在垂直上升管屏中，重位压头使稳定性增强；在下降流动的管屏中，重位压头使水动力不稳定性更严重。图图11-28垂直上升管水动力特性曲线垂直上升管水动力特性曲线 图图11-29 垂直下降管水动力特性曲线垂直下降管水动力特性曲线 3垂直布置蒸发管中的水动力特性（3）管圈热负荷和锅炉负荷 锅炉负荷及热负荷越高，水动力特性趋向于稳定图图11-24 压力对水动力特性的影响压力对水动力特性的影响图图11-26 进进口口工工质质温温度度对对水水动力特性的影响动力特性的影响图图11-27 超临界压力下超临界压力下水平管圈进口工质焓对水水平管圈进口工质焓对水动力特性的影响动力特性的影响4.影响水动力多值性的主要因素（1）工作压力：P升高，稳定性增强；（2）入口焓值：入口工质温度或焓值越高，水动力特性趋向越稳定 图图11-30 节流圈对水动力特性的影响节流圈对水动力特性的影响1节流圈阻力特性；节流圈阻力特性；2未加节流圈未加节流圈的水动力特性；的水动力特性；3加节流圈后的水加节流圈后的水动力特性动力特性图图11-31 节流圈孔径大小对蒸发管水动力特性的影响节流圈孔径大小对蒸发管水动力特性的影响1不受热管；不受热管；2无节流圈时的水动力特性；无节流圈时的水动力特性；3加装节流圈孔径加装节流圈孔径djl=10mm时的水动力特性；时的水动力特性；4加装节流圈孔径加装节流圈孔径djl=7.5mm时的水动力特性；时的水动力特性；5加装节流圈孔径加装节流圈孔径djl=5mm时的水动力特性时的水动力特性5消除或减轻水动力多值性的措施（1）提高工作压力（2）适当减小蒸发区段进口水的欠焓（3）管圈进口处加装节流圈1脉动现象概念：受热面中流量随时间发生周期性变化的现象 分类：管间脉动、屏间脉动、全炉脉动2发生脉动的原因外因：在蒸发开始区段受到外界热负荷变动的扰动；内因：该区段工质及金属的蓄热量发生周期性变化；根本原因：饱和水与饱和蒸汽的密度差图图11-32 管间脉动示意图管间脉动示意图（a）管屏中一部分管子内流量的变化；（）管屏中一部分管子内流量的变化；（b）管）管屏中另一部分管子内流量的变化屏中另一部分管子内流量的变化G进口水量；进口水量；D出口蒸汽量；出口蒸汽量；T变化周期变化周期二、强制流动蒸发受热面中的脉动二、强制流动蒸发受热面中的脉动（1）提高工作压力（2）增大加热段与蒸发段的阻力比值 管圈进口装节流圈、加热区段采用较小直径的管子、增加管圈进口工质欠焓（3）提高质量流速（4）在蒸发区段装中间联箱及呼吸联箱图图11-33 压力对脉动的影响压力对脉动的影响 3 3防止脉动的措施防止脉动的措施（5）锅炉启停和运行方面的措施四、强制流动蒸发受热面的沸腾传热恶化(直流锅炉，沸腾传热恶化不可避免)三、蒸发受热面中的热偏差（同过热器热偏差）三、蒸发受热面中的热偏差（同过热器热偏差）