1、中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment1第五章第五章 蒸发受热面蒸发受热面中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment2工质在锅内经历三种加热状态工质在锅内经历三种加热状态 水的加热水的加热 水的蒸发水的蒸发( (蒸汽干度由蒸汽干度由x=0到到1 ) ) 蒸汽的过热蒸汽的过热相应地，锅炉设置了三种受热面相应地，锅炉设置了三种受热面 省煤器：加热给水省煤器：加热给水 蒸发受热面（水冷壁）蒸发受热面（水冷壁） 过热器：蒸汽过热过热器：蒸汽过热随锅炉工质压力等级提高随锅炉工质压力等级提高，加热给水和过热蒸汽的热量比例增加，蒸，
2、加热给水和过热蒸汽的热量比例增加，蒸发吸热比例下降。发吸热比例下降。 现代大型锅炉的水冷壁承担水的加热和蒸发任务，直流锅炉的水冷壁还现代大型锅炉的水冷壁承担水的加热和蒸发任务，直流锅炉的水冷壁还承担部分过热的任务。承担部分过热的任务。第一节第一节 锅炉汽水工质吸热量的分配锅炉汽水工质吸热量的分配中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment3 汽包锅炉包括汽包锅炉包括 自然循环锅炉自然循环锅炉 强制（控制）循环锅炉强制（控制）循环锅炉一、自然循环锅炉一、自然循环锅炉 蒸发受热面系统蒸发受热面系统主要包括主要包括 水冷壁（及相应的集箱），水冷壁（及相应的集箱），
3、下降管（大直径集中下降管、分配器、供水管），下降管（大直径集中下降管、分配器、供水管）， 水冷壁（汽水混合物）引出管，水冷壁（汽水混合物）引出管， 汽包，等。汽包，等。 每一面炉墙的水冷壁又分成若干个基本上独立的每一面炉墙的水冷壁又分成若干个基本上独立的回路回路。锅炉的水循环为：锅炉的水循环为：汽包下降管水冷壁汽包下降管水冷壁(上升管上升管)汽包汽包。现代自然。现代自然循环锅炉的循环倍率大约为循环锅炉的循环倍率大约为K=510。 第二节第二节 汽包锅炉蒸发受热面系统汽包锅炉蒸发受热面系统中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment4二、控制循环锅炉二、控制循环
4、锅炉 蒸发受热面系统的特点蒸发受热面系统的特点（与自然循环锅炉的差异）（与自然循环锅炉的差异） 下降管下端设置了锅炉水的循环泵。循环倍率一般在下降管下端设置了锅炉水的循环泵。循环倍率一般在K25之间，有的还低于之间，有的还低于2。 循环系统回路简单。但加装循环系统回路简单。但加装节流圈节流圈。 循环泵的设置可使整个循环回路的设计有更多选择的循环泵的设置可使整个循环回路的设计有更多选择的余地。余地。 示例：示例：600MW控制循环锅炉蒸发受热面系统简图控制循环锅炉蒸发受热面系统简图 第二节第二节 汽包锅炉蒸发受热面系统汽包锅炉蒸发受热面系统中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy &
5、Environment5一、水冷壁的作用一、水冷壁的作用作为蒸发受热面，用于吸收炉内高温火焰的辐射作为蒸发受热面，用于吸收炉内高温火焰的辐射热，使进入管内的工质（水）产生蒸汽。热，使进入管内的工质（水）产生蒸汽。 二、二、水冷壁的结构形式水冷壁的结构形式 光管式水冷壁光管式水冷壁 膜式水冷壁膜式水冷壁：广泛采用的形式。：广泛采用的形式。 销钉式水冷壁：用于敷设卫燃带。销钉式水冷壁：用于敷设卫燃带。 内螺纹管水冷壁内螺纹管水冷壁：强化工质与水冷壁壁面的换热性能，防止传热：强化工质与水冷壁壁面的换热性能，防止传热恶化。广泛应用于超临界以上锅炉。恶化。广泛应用于超临界以上锅炉。第三节第三节 汽包锅炉
6、水冷壁汽包锅炉水冷壁中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment6 汽包结构汽包结构又称又称锅筒锅筒，是自然循环和控制循环锅炉最重的承压部件和最庞大的设，是自然循环和控制循环锅炉最重的承压部件和最庞大的设备。沿长度和周界方向开有许多管孔，并焊上管座。分别与给水管、备。沿长度和周界方向开有许多管孔，并焊上管座。分别与给水管、下降管、汽水混合物引入管、蒸汽引出管以及其他辅助管件连接。下降管、汽水混合物引入管、蒸汽引出管以及其他辅助管件连接。汽汽包内部包内部装有许多设备或部件，其中汽水分离设备最多。装有许多设备或部件，其中汽水分离设备最多。 汽包的作用汽包的作用 作
7、为给水加热、蒸发和蒸汽过热受热面的连接点；也是循环系统作为给水加热、蒸发和蒸汽过热受热面的连接点；也是循环系统的重要部件；实现汽水分离。保证循环回路的正常循环和获得优的重要部件；实现汽水分离。保证循环回路的正常循环和获得优良品质的蒸汽。良品质的蒸汽。 汽包容积大，储水多，有一定的蓄热能力，在锅炉负荷变动时具汽包容积大，储水多，有一定的蓄热能力，在锅炉负荷变动时具有一定的缓冲能力，在运行调节中起重要作用。后壁金属，影响有一定的缓冲能力，在运行调节中起重要作用。后壁金属，影响启动速度。启动速度。 汽包内装有多级汽水分离设备，对来自水冷壁的汽水混合物进行汽包内装有多级汽水分离设备，对来自水冷壁的汽水
8、混合物进行分离。分离。 对循环的锅炉水进行适当的化学处理；进行连续排污。对循环的锅炉水进行适当的化学处理；进行连续排污。 第四节第四节 汽包汽包中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment7一、蒸发受热面系统一、蒸发受热面系统 超临界、超超临界锅炉需要具有良好的变压运行能力，超临界、超超临界锅炉需要具有良好的变压运行能力，对水冷壁有较高的要求。对水冷壁有较高的要求。 为保证低负荷运行时水冷壁的安全，保证一定的最低为保证低负荷运行时水冷壁的安全，保证一定的最低直流负荷（一般为直流负荷（一般为25-35%BMCR），在最低直流负荷），在最低直流负荷以下采用带再循环
9、的以下采用带再循环的启动系统启动系统。 内置式汽水内置式汽水分离器分离器 在再循环运行（湿态运行）方式下，起汽水分离的作用；在再循环运行（湿态运行）方式下，起汽水分离的作用； 直流运行方式下作为通流部件，类似于联箱直流运行方式下作为通流部件，类似于联箱第六节第六节 直流锅炉蒸发受热面系统直流锅炉蒸发受热面系统中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment8二、水冷壁二、水冷壁现代变压运行直流锅炉的水冷壁有现代变压运行直流锅炉的水冷壁有两种型式两种型式： 螺旋管圈式水冷壁螺旋管圈式水冷壁 垂直管屏（圈）式水冷壁垂直管屏（圈）式水冷壁两种水冷壁均采用内螺纹管，垂直管
10、圈水冷壁入口处还两种水冷壁均采用内螺纹管，垂直管圈水冷壁入口处还加装节流圈。加装节流圈。上下水冷壁之间采用中间混合联箱过渡。上下水冷壁之间采用中间混合联箱过渡。第六节第六节 直流锅炉蒸发受热面系统直流锅炉蒸发受热面系统中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment91.锅炉受热面吸热比例及其随压力的变化。锅炉受热面吸热比例及其随压力的变化。2.自然循环和控制循环锅炉蒸发受热面系统的构自然循环和控制循环锅炉蒸发受热面系统的构成及二者的比较。成及二者的比较。3.汽包的作用。汽包的作用。4.直流锅炉蒸发受热面系统中再循环启动系统的直流锅炉蒸发受热面系统中再循环启动系统
11、的作用。作用。5.超临界直流锅炉水冷壁型式及其结构特点。超临界直流锅炉水冷壁型式及其结构特点。本章小结本章小结中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment10锅炉汽水工质吸热量的分配中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment11自然循环锅炉蒸发系统水循环示意图中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment12自然循环锅炉水的蒸发系统图图5-1 自然循环锅炉水和蒸发系统自然循环锅炉水和蒸发系统1省煤器；2前墙水冷壁；3右墙水冷壁；4后墙水冷壁；5-汽包；6供水管分配器；7左墙水冷壁；8省煤器再循
12、环管；9后墙悬吊管；10集中下降管；11供水管；12汽水混合物引出管。 中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment13自然循环锅炉水冷壁回路图图5-2 锅炉水冷壁回路划分示意图锅炉水冷壁回路划分示意图1集中下降管；2供水管；3水冷壁下集箱；4水冷壁管中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment14控制循环和自然循环锅炉的比较(示意图)中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment15控制循环锅炉蒸发受热面系统控制循环锅炉蒸发受热面系统 图图5-3 600MW5-3 600MW控制循环锅炉蒸发受
13、热面系统简图控制循环锅炉蒸发受热面系统简图1省煤器进口集箱；2省煤器；3省煤器中间集箱；4悬吊管；5-省煤器出口集箱； 6省煤器出水管；7汽包；8下降管；9循环泵进口集箱；10循环泵进水管；11循环泵； 12循环泵出口截止/逆止阀；13循环泵供水管；1417环形下集箱（水冷壁供水包）； 18、19前墙水冷壁；20、21后墙水冷壁；22折扇角水冷壁；23、25-悬吊管；24由水冷壁延伸的水平烟道侧墙包覆管； 26炉膛侧墙水冷壁；2731水冷壁出口集箱；3235水冷壁（汽水混合物）引出管； 36省煤器再循环阀。 中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment16水冷
14、壁形式图图5-4 水冷壁结构图水冷壁结构图(a)光管水冷壁；(b)管子扁钢焊制膜式水冷壁；(c)鳍片管膜式水冷壁；(d)销钉水冷壁卫燃带； (e)销钉膜式水冷壁卫燃带1管子；2耐火材料；3绝缘材料；4炉墙护板；5-扁钢；6轧制鳍片管；7销钉；8耐火填料；9铬矿砂材料中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment17膜式水冷壁中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment18内螺纹管中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment19锅炉汽包中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Env
15、ironment20汽包内部装置中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment21直流锅炉蒸发受热面系统及启动系统中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment22分离器及储水箱中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment23分离器布置中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment24水冷壁型式中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment25水冷壁型式比较特特 性性螺旋管圈螺旋管圈垂直管圈垂直管圈管子布置、管子布置、质量流速质量流速
16、选择选择螺旋管圈倾角设计和水冷壁管子数量较灵活，可采用较大的管径和较大水冷壁管内质量流速（ 24002600 kg/m2s ）。管子根数由炉膛周界确定，管径较小，质量流速较小（ 14001600 kg/m2s ）。水冷壁出水冷壁出口介质口介质温度均匀温度均匀性性各管通过炉内不同热负荷区域，能保证吸热均匀，出口介质温度均匀性好。高低热负荷区域，管间吸热存在很大差异，须通过进口节流圈调节以达到一定的均匀性制造、安制造、安装装螺旋管圈制造难度相对较大，现场安装较复杂，支吊复杂。结构简单、便于安装，易于支吊。节流圈需现场调整，所需时间也较长。中国 南京能源与环境学院能源与环境学院Energy & Environment26管子的数量和尺寸及质量流速管子的数量和尺寸及质量流速
