1、2021/7/261(最新整理)锅炉原理第十二章蒸汽净化2021/7/262锅炉原理 主讲教师:陈琪2021/7/263小测验1、简述燃煤电站锅炉机组构成及工作原理。2、分析降低发电厂供电煤耗和提高环保效果的技术措施。3、试着从锅炉的角度分析，提高火电厂热经济性的途径有哪些？（提高题）4、分析某台设计煤种为烟煤的锅炉改烧贫煤后可能发生的故障。5、分析影响排烟温度的升高的因素及对锅炉效率的影响。6、分析固体不完全燃烧损失升高的影响因素及对锅炉效率的影响。2021/7/2642021/7/265第一节第一节 锅炉水动力学基础锅炉水动力学基础 2021/7/266 弹状结构弹状结构 含汽率含汽率x
2、增大，汽泡开始合并成弹状大汽泡，形成阻力增大，汽泡开始合并成弹状大汽泡，形成阻力较小的汽弹较小的汽弹 泡状结构泡状结构 当汽水混合物中含汽率当汽水混合物中含汽率x 较小时，蒸汽呈细小的汽泡，主较小时，蒸汽呈细小的汽泡，主要在管子中心部分向上运动要在管子中心部分向上运动 汽水混合物在垂直管中作上升运动汽水混合物在垂直管中作上升运动 汽、液两相数量，即质量含汽率汽、液两相数量，即质量含汽率x 不断变化；汽、液两相间存在相对不断变化；汽、液两相间存在相对运动；产生汽泡趋中效应运动；产生汽泡趋中效应2021/7/267 雾状结构雾状结构 当含汽率当含汽率x 再增大时，管壁上水膜变薄，汽流将水再增大时，
3、管壁上水膜变薄，汽流将水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被带走，汽与水形成雾状混合膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被带走，汽与水形成雾状混合物，称为雾状或液雾结构物，称为雾状或液雾结构 柱状柱状(环状）结构环状）结构 含汽率含汽率x 继续增大，弹状汽泡汇合成汽柱继续增大，弹状汽泡汇合成汽柱并沿着管子中心流动，而水则成环状沿着管壁流动，形成汽柱并沿着管子中心流动，而水则成环状沿着管壁流动，形成汽柱状或称水膜环状流动结构状或称水膜环状流动结构2021/7/268 汽水混合物在水平管中流动汽水混合物在水平管中流动 在浮力作用下，在浮力作用下，形成管子上部蒸汽偏多的不对称流动结构。形成管子上部蒸汽偏多的不对称
4、流动结构。随着流随着流速减小，流动结构的不对称性增加。当流速小到一定程度时，形成分速减小，流动结构的不对称性增加。当流速小到一定程度时，形成分层流动。管子上部与蒸汽接触，管壁温度升高，可能过热损坏；在汽层流动。管子上部与蒸汽接触，管壁温度升高，可能过热损坏；在汽水分层的交界面处，由于汽水波动，可能产生疲劳损坏水分层的交界面处，由于汽水波动，可能产生疲劳损坏 汽水混合物流速愈小汽水混合物流速愈小,含汽率愈大含汽率愈大,管子的倾角管子的倾角 愈小，汽水分层愈易愈小，汽水分层愈易发生。对自然循环锅炉，管子倾角应大于发生。对自然循环锅炉，管子倾角应大于3030，以防止发生分层流动，以防止发生分层流动2
5、021/7/269 水冷壁管内饱和沸腾可分为核态沸腾和沸腾传热恶化两种工况水冷壁管内饱和沸腾可分为核态沸腾和沸腾传热恶化两种工况 核态沸腾核态沸腾 汽泡强烈扰动，传热性能良好，管内壁温度接近于水的饱汽泡强烈扰动，传热性能良好，管内壁温度接近于水的饱和温度，得到良好的冷却和温度，得到良好的冷却 沸腾传热恶化沸腾传热恶化 第一类传热恶化第一类传热恶化（膜态沸腾）（膜态沸腾）热负荷很高，管内壁汽化核心急剧增热负荷很高，管内壁汽化核心急剧增加，形成连续的汽膜，对流放热系数加，形成连续的汽膜，对流放热系数2 急剧下降，管壁得不到液体冷却急剧下降，管壁得不到液体冷却超温破坏。特性参数为临界热负荷，对应的超
6、温破坏。特性参数为临界热负荷，对应的x 为临界含汽率为临界含汽率 第二类传热恶化第二类传热恶化（蒸干）（蒸干）热负荷比前者低、但含汽率很高时（出现液热负荷比前者低、但含汽率很高时（出现液雾状），汽流将水膜撕破或因蒸发使水膜部分或全部消失，管壁直接与雾状），汽流将水膜撕破或因蒸发使水膜部分或全部消失，管壁直接与蒸汽接触而得不到液体的足够冷却，对流放热系数蒸汽接触而得不到液体的足够冷却，对流放热系数2 急剧下降，金属壁急剧下降，金属壁温温tb 急剧增加造成管子过热而烧坏，特性参数是工质的界限含汽率急剧增加造成管子过热而烧坏，特性参数是工质的界限含汽率2021/7/2610第二节第二节 自然循环锅炉
7、及其水循环自然循环锅炉及其水循环2021/7/2611 自然循环的工作原理自然循环的工作原理 下降管中水与上升下降管中水与上升管中汽水混合物间的重位压头差管中汽水混合物间的重位压头差 使使水在回路中产生环形流动，又称为水循环水在回路中产生环形流动，又称为水循环 ghh siixjxjpgHpgH 简单循环回路压差平衡式简单循环回路压差平衡式(取向下为正取向下为正)式中式中 H H、H Hi i 下降管的高度（即循环回路下降管的高度（即循环回路的高度）及上升管各区段的高度，的高度）及上升管各区段的高度，m m；下降管中工质及上升管各区下降管中工质及上升管各区段工质的平均密度，段工质的平均密度，k
8、g/mkg/m3 3；P Pxjxj、P Ps s下降管及上升管流动阻力损下降管及上升管流动阻力损失，失，Pa Pa ixj,2021/7/26122021/7/2613 循环倍率循环倍率K 衡量锅炉水循环可靠性的指标之一衡量锅炉水循环可靠性的指标之一 K过大（过大（x 过小过小)，可能出现循环停滞等水循环故障；，可能出现循环停滞等水循环故障；K过小（过小（x 过大），将失去自补偿能力，造成管壁超温过大），将失去自补偿能力，造成管壁超温 ）（398x1DGK 循环倍率循环倍率K 循环回路中水流量循环回路中水流量G G与回路中产生的蒸汽量与回路中产生的蒸汽量D之之比，即比，即1kg1kg水全部变
9、成蒸汽需在回路中循环多少次水全部变成蒸汽需在回路中循环多少次思考思考:循环倍率循环倍率K K 过大或过小会造成什么样的安全隐患过大或过小会造成什么样的安全隐患?2021/7/2614 界限循环倍率界限循环倍率Kjx 对应对应自然循环失去自然循环失去自补偿能力（最高循环流速）自补偿能力（最高循环流速）时的循环倍率时的循环倍率 思考:锅炉的循环倍率是应该大于还是小于界限循环倍率?2021/7/2615 锅炉压力锅炉压力(Mpa)(Mpa)3.92 3.925.88 10.25.88 10.211.76 13.7311.76 13.7315.69 16.6715.69 16.6718.6318.63
10、锅炉蒸发量锅炉蒸发量(t/h)(t/h)35 35240 160240 160420 400420 400670 800670 800界限循环倍率界限循环倍率Kjx 10 5 3 2.5 10 5 3 2.5推荐循环倍率推荐循环倍率 151525 725 715 415 48 48 46 6界限循环倍率和推荐循环倍率界限循环倍率和推荐循环倍率 自然循环锅炉自然循环锅炉蒸发受热面金属安全工作的条件是保证管子内壁有连续蒸发受热面金属安全工作的条件是保证管子内壁有连续水膜覆盖水膜覆盖 自然循环锅炉自然循环锅炉在压力低于在压力低于11MPa11MPa或或受热管局部热负荷低于受热管局部热负荷低于400k
11、w400kwm m2 2时时一般不会出现传热恶化。一般不会出现传热恶化。自然循环锅炉自然循环锅炉在超高压以上，尤其在亚临界压力以上，因含汽率较高，在超高压以上，尤其在亚临界压力以上，因含汽率较高，（锅炉容量增大，炉膛周界相对减小，水冷壁根数减少而长度增加），（锅炉容量增大，炉膛周界相对减小，水冷壁根数减少而长度增加），循环倍率较低，循环倍率较低，可能出现第二类传热恶化，可能出现第二类传热恶化，必须采取相应措施必须采取相应措施.问题一：传热恶化问题一：传热恶化2021/7/2617并联的上升管组在共同的压差并联的上升管组在共同的压差p ps s 下运行。当管组中各管受热不均匀下运行。当管组中各管
12、受热不均匀时，受热弱的管中含汽率少，运动压头小，循环流速降低，可能发生循时，受热弱的管中含汽率少，运动压头小，循环流速降低，可能发生循环异常环异常 上升管引入汽包水空间上升管引入汽包水空间 当受热弱的管中水流量等于蒸发量，即当受热弱的管中水流量等于蒸发量，即G=DG=D时，将出现时，将出现循环停滞循环停滞现象现象 循环停滞循环停滞 自由水面自由水面 上升管引入汽包水空间上升管引入汽包水空间 当管组压差当管组压差p p 小于受热弱管子液柱重小于受热弱管子液柱重 H H s sg g 时，受热管中的水就自上往下流，称为时，受热管中的水就自上往下流，称为倒流倒流2021/7/2618 循环停滞循环停
13、滞 汽泡通过基本静止的水面上浮，管子汽泡通过基本静止的水面上浮，管子弯头处蒸汽积累，出现弯头处蒸汽积累，出现自由水面自由水面时，水面以上管壁时，水面以上管壁与蒸汽接触，均使冷却能力下降，管子易超温爆管；与蒸汽接触，均使冷却能力下降，管子易超温爆管；自由水面上下波动，还会引起疲劳破坏自由水面上下波动，还会引起疲劳破坏 倒流倒流 当水的倒流速度与汽泡上浮速度相等，当水的倒流速度与汽泡上浮速度相等，即汽泡处于上、下波动状态而即汽泡处于上、下波动状态而形成蒸汽塞形成蒸汽塞时，会时，会把管子烧坏把管子烧坏2021/7/2619 汽包中的水进入下降管时，因流阻和加速产生汽包中的水进入下降管时，因流阻和加速
14、产生压降压降使进口处发生自汽化使进口处发生自汽化 下降管进口截面上部形成涡漩漏斗状，下降管进口截面上部形成涡漩漏斗状，蒸汽被蒸汽被吸入下降管中吸入下降管中 汽包水容积内所含蒸汽被带入下降管中汽包水容积内所含蒸汽被带入下降管中 下降管受热产生蒸汽下降管受热产生蒸汽 下降管带汽或汽化，会使管中工质密度减小，运动压下降管带汽或汽化，会使管中工质密度减小，运动压头下降，影响回路水循环头下降，影响回路水循环2021/7/2620 减小并联管子吸热不均减小并联管子吸热不均 保持炉内温度场均匀保持炉内温度场均匀 设计时将整面水冷壁设计时将整面水冷壁划分为若干个独立的循环回路；划分为若干个独立的循环回路；采用
15、四角布置采用四角布置燃烧器；将炉膛四角上燃烧器；将炉膛四角上 1 12 2根管子取消或将炉膛设计成八角形根管子取消或将炉膛设计成八角形 运行中运行中避免火焰偏斜；防止水冷壁管积灰和结渣；限制最小负荷，避免火焰偏斜；防止水冷壁管积灰和结渣；限制最小负荷，避免因部分燃烧器停用造成更大的吸热不均避免因部分燃烧器停用造成更大的吸热不均 沿高度方向采用多个小功率燃烧器；减小炉内热偏差，沿高度方向采用多个小功率燃烧器；减小炉内热偏差，避免局部热避免局部热负荷过高负荷过高2021/7/2621 水冷壁管水冷壁管采用适当的管径采用适当的管径,减少管子的长度和弯头等减少管子的长度和弯头等,降低汽水导管和下降降低
16、汽水导管和下降管中的流动阻力，提高循环流速和循环倍率管中的流动阻力，提高循环流速和循环倍率 较小的管径可以节省金属耗量；但从水循环安全较小的管径可以节省金属耗量；但从水循环安全,方面考虑，应维持足方面考虑，应维持足够大的循环流速够大的循环流速W W和不太高的含汽率和不太高的含汽率X X，故，故大容量锅炉不应采用过小的管大容量锅炉不应采用过小的管径径2021/7/2622 防止下降管带汽防止下降管带汽 对高压以上锅炉，在下降管入口处加装栅格板；采用大对高压以上锅炉，在下降管入口处加装栅格板；采用大直径集中下降管时，应在入口处加装十字板或栅格板直径集中下降管时，应在入口处加装十字板或栅格板 防止下
17、降管进口自汽化防止下降管进口自汽化 式中式中 h h 为为下降管进口以上到正常水位的高度；下降管进口以上到正常水位的高度；wxj、i i 分别下降管中的水速和分别下降管中的水速和进口阻力系数进口阻力系数 下降管进口之上应保证一定的水柱高度，且水速不能过大下降管进口之上应保证一定的水柱高度，且水速不能过大 )578(2w1hg2xjj )588(g2w5.1h2xj 避免下降管带汽或自汽化避免下降管带汽或自汽化2021/7/2623 使流体在管内产生旋转流动或破坏汽膜边界层，避免传热恶化使流体在管内产生旋转流动或破坏汽膜边界层，避免传热恶化 采用内螺纹管采用内螺纹管 在管子内壁上开出单头或多头螺
18、旋形槽道，当在管子内壁上开出单头或多头螺旋形槽道，当工质在内螺纹管内流动时，发生强烈扰动，将水压向壁面并迫使工质在内螺纹管内流动时，发生强烈扰动，将水压向壁面并迫使汽泡脱离壁面被水带走，破坏汽膜层的形成，使管内壁温度降低汽泡脱离壁面被水带走，破坏汽膜层的形成，使管内壁温度降低 加装扰流子加装扰流子 扰流子是塞在管中的螺旋状金属薄片。在推迟传扰流子是塞在管中的螺旋状金属薄片。在推迟传热恶化和降低壁温方面，扰流子可起到与内螺纹管类似的作用，热恶化和降低壁温方面，扰流子可起到与内螺纹管类似的作用，在强化传热方面不及内螺纹管在强化传热方面不及内螺纹管2021/7/2624第三节第三节 强制流动锅炉及其
19、水动力特性强制流动锅炉及其水动力特性2021/7/2625强制循环锅炉强制循环锅炉具有汽包，循环回路下降管系统增设循环泵，工质流动的具有汽包，循环回路下降管系统增设循环泵，工质流动的动力为循环泵的压头和工质重位差动力为循环泵的压头和工质重位差 可采用小直径水冷壁，水冷壁可自由布置可采用小直径水冷壁，水冷壁可自由布置 采用体积较小的高效分离器，可减小汽包直径采用体积较小的高效分离器，可减小汽包直径 工质质量流速较高，循环倍率较工质质量流速较高，循环倍率较自然循环自然循环小，小，一般为一般为3 5；循环稳定，不易出现循环异常，但可循环稳定，不易出现循环异常，但可能出现流动不稳定、脉动等能出现流动不
20、稳定、脉动等 工质强制流动，可使各承压部件均匀受热或冷工质强制流动，可使各承压部件均匀受热或冷却，缩短锅炉启、仃时间却，缩短锅炉启、仃时间.压力提高，机组热经济性提高；但压力提高，机组热经济性提高；但 压力增至一定值，汽水密度差压力增至一定值，汽水密度差-”下降，运动压头下降；汽水分离困难，必然取消汽包，强制流动锅炉是锅下降，运动压头下降；汽水分离困难，必然取消汽包，强制流动锅炉是锅炉发展的必然结果。主要有直流锅炉、强制循环锅炉和复合循环锅炉三种炉发展的必然结果。主要有直流锅炉、强制循环锅炉和复合循环锅炉三种2021/7/2626强制循环锅炉水循环系统强制循环锅炉水循环系统 4 4根根大直径集
21、中下降管大直径集中下降管从从汽包汽包底部引出并与底部引出并与汇集联箱汇集联箱连接，连接，3 3台台循环泵循环泵（一台备用）通过（一台备用）通过吸入短管与汇集联箱相连，每台循环泵通过吸入短管与汇集联箱相连，每台循环泵通过2 2根根出水管出水管与与环形下水包环形下水包（由前、后、左右四侧（由前、后、左右四侧水包组成）的水包组成）的前下水包前下水包连接。连接。经由经由890890根根水冷水冷壁管壁管、5 5个个上集箱上集箱和和4848根根导汽管导汽管，回到回到汽包。汽包。循环泵台数与下降管根数不等，下降管中的循环泵台数与下降管根数不等，下降管中的水通过汇集联箱分配到各循环泵，可均衡循环水通过汇集联箱
22、分配到各循环泵，可均衡循环泵的入口流量，有利于提高循环泵运行的可靠泵的入口流量，有利于提高循环泵运行的可靠性性.l-l-汽包；汽包；2-2-下降管；下降管；3-3-汇合联箱；汇合联箱；4-4-管环泵；管环泵；5-5-循环泵出口阀；循环泵出口阀；6-6-循环泵出口管；循环泵出口管；7-7-环形联环形联箱（下水包）；箱（下水包）；11-11-后墙延伸水冷壁；后墙延伸水冷壁；12-12-水冷水冷壁出口联箱；壁出口联箱；13-13-汽水引出管；汽水引出管；14-14-折焰角折焰角2021/7/2627 直流锅炉直流锅炉没有汽包，给水在给水泵压头的作用下，顺序流过热水没有汽包，给水在给水泵压头的作用下，
23、顺序流过热水段、蒸发段和过热段受热面一次将给水全部变成过热蒸汽，蒸发区段、蒸发段和过热段受热面一次将给水全部变成过热蒸汽，蒸发区循环倍率循环倍率K K=1=1 热水段热水段:水的焓和温度逐渐增高，水的焓和温度逐渐增高，比容略有加大，压力则由于流动阻比容略有加大，压力则由于流动阻力而有所降低力而有所降低 蒸发段蒸发段:汽水混合物的焓继续提高，汽水混合物的焓继续提高，比容急剧增加，压力降低较快，相应的比容急剧增加，压力降低较快，相应的饱和温度随着压力的降低亦降低一些饱和温度随着压力的降低亦降低一些沿管子长度方向工质参数变化情况沿管子长度方向工质参数变化情况 过热段过热段:蒸汽焓、温度和比容均增大，
24、蒸汽焓、温度和比容均增大，压力则由于流动阻力较大而下降更快压力则由于流动阻力较大而下降更快1/42021/7/2628 直流锅炉水冷壁直流锅炉水冷壁形式主要有形式主要有螺旋管螺旋管圈型圈型和和垂直上升管屏型垂直上升管屏型 螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁 螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁 由若干根水冷壁由若干根水冷壁组成管带，沿炉膛四面倾斜上升，无水组成管带，沿炉膛四面倾斜上升，无水平段，各管带均匀地分布在炉膛四壁，平段，各管带均匀地分布在炉膛四壁，任一高度上管带的受热几乎完全相同任一高度上管带的受热几乎完全相同 适用于超临界和适用于超临界和亚临界压力，燃亚临界压力，燃料适应性广料适应性广20
25、21/7/2629 螺旋管圈型水冷壁的特点螺旋管圈型水冷壁的特点 沿炉膛四周沿炉膛四周热负荷不均匀影响热负荷不均匀影响小小 管圈内工质可保证足够高的质管圈内工质可保证足够高的质量流速，以量流速，以减轻传热恶化减轻传热恶化的影响的影响 工质焓值较高的管带后段，可工质焓值较高的管带后段，可以布置在炉内热负荷较低区域，以布置在炉内热负荷较低区域，对对防止管壁超温防止管壁超温有利有利 大锅炉宽管带，各管间热偏差大锅炉宽管带，各管间热偏差较大；支吊困难较大；支吊困难2021/7/2630FWFW型垂直上升管屏水冷壁型垂直上升管屏水冷壁 多次垂直上升管屏多次垂直上升管屏 炉膛下部高热负荷区域减小管屏的宽度
26、，炉外加设炉膛下部高热负荷区域减小管屏的宽度，炉外加设下降管，形成多次垂直上升；在上部较低热负荷区，仍采用一次垂直上升下降管，形成多次垂直上升；在上部较低热负荷区，仍采用一次垂直上升管屏管屏 FWFW型垂直上升管屏型垂直上升管屏为多次垂直上升管屏为多次垂直上升管屏 多次垂直上升管屏的特点多次垂直上升管屏的特点 既可保证高热负荷区有较高的质量流速，达到充分冷却的目的；又可既可保证高热负荷区有较高的质量流速，达到充分冷却的目的；又可减少高负荷下水冷壁的流动阻力；同时可避免采用刚度差的小直径管减少高负荷下水冷壁的流动阻力；同时可避免采用刚度差的小直径管 有不受热的下降管，工质流程长，系统阻力较大；有
27、不受热的下降管，工质流程长，系统阻力较大；相邻两屏内工质的含汽率不同，管间壁温差大，使各屏热膨胀不同。相邻两屏内工质的含汽率不同，管间壁温差大，使各屏热膨胀不同。应尽量减少管屏串联的次数应尽量减少管屏串联的次数2021/7/2631UPUP型垂直上升管屏水冷壁型垂直上升管屏水冷壁 UPUP型垂直上升管屏型垂直上升管屏包括一次上升和上升包括一次上升和上升-上升上升 一次上升型（一次上升型（a a）给水一次流经全部四面墙水冷壁管屏，给水一次流经全部四面墙水冷壁管屏，没有下降管，管屏沿高度分为上、中和下部三个辐射区，没有下降管，管屏沿高度分为上、中和下部三个辐射区，各区段之间设有混合器，用以消除平行
28、管子间的热偏差各区段之间设有混合器，用以消除平行管子间的热偏差 特点：系统简单，流动阻力小；相邻管屏外侧管间壁温特点：系统简单，流动阻力小；相邻管屏外侧管间壁温差较小；可采用全悬吊结构；水力特性较为稳定；但对锅差较小；可采用全悬吊结构；水力特性较为稳定；但对锅炉负荷适应性较差，金属耗量大炉负荷适应性较差，金属耗量大 上升上升-上升型（上升型（b b）炉膛下部高热负荷区域布置两个串炉膛下部高热负荷区域布置两个串联回路，用于提高管内工质质量流速以避免流动异常和传联回路，用于提高管内工质质量流速以避免流动异常和传热恶化热恶化 （a a）（b b）2021/7/2632 在炉膛折焰角以上采在炉膛折焰角
29、以上采用垂直上升管屏，以便用垂直上升管屏，以便采用全悬吊结构；炉膛采用全悬吊结构；炉膛上部热负荷较低，两相上部热负荷较低，两相邻垂直管屏外侧管子的邻垂直管屏外侧管子的管壁温差较小，不至于管壁温差较小，不至于造成膜式水冷壁损坏造成膜式水冷壁损坏 在炉膛高热负荷区采在炉膛高热负荷区采用螺旋管圈型水冷壁，用螺旋管圈型水冷壁，以减小炉内热偏差以减小炉内热偏差直流锅炉水冷壁布置直流锅炉水冷壁布置2021/7/2633 加热、蒸发和过热受热面没加热、蒸发和过热受热面没有固定的界限，汽温变化大有固定的界限，汽温变化大 如减小给水量，开始沸腾点如减小给水量，开始沸腾点前移，加热水段长度前移，加热水段长度L1
30、1缩小，缩小，蒸发段长度蒸发段长度L2 2也缩小，锅炉受也缩小，锅炉受热管总长度不变，故过热段长热管总长度不变，故过热段长度度L3 3相对增大，过热汽温上升相对增大，过热汽温上升 无汽包，无下降管，水冷无汽包，无下降管，水冷壁可采用小管径，壁可采用小管径，耗钢少；耗钢少；但电耗相对较大；水冷壁可但电耗相对较大；水冷壁可自由布置，适用于任何压力自由布置，适用于任何压力2/42021/7/2634 设有专门的启动系统设有专门的启动系统 以便在启动时有足够的水量通过蒸发受热面，以便在启动时有足够的水量通过蒸发受热面，保护管壁不致被烧坏保护管壁不致被烧坏 对燃料、给水和空气的自动控制及调节要求较高对燃
31、料、给水和空气的自动控制及调节要求较高 直流锅炉的水容积直流锅炉的水容积及相应蓄热能力小，对负荷变动较敏感；工质预热、蒸发和过热段间无及相应蓄热能力小，对负荷变动较敏感；工质预热、蒸发和过热段间无固定界限，若燃料、给水比例失调，不能保证供给合格蒸汽固定界限，若燃料、给水比例失调，不能保证供给合格蒸汽 起动和停炉速度比较快起动和停炉速度比较快 直流锅炉没有厚壁的汽包，起动和停炉过直流锅炉没有厚壁的汽包，起动和停炉过程中锅炉各部分加热和冷却均匀程中锅炉各部分加热和冷却均匀3/42021/7/2635 无自补偿能力无自补偿能力 蒸发受热面可能出现流动不稳定、脉动、热偏差，危及锅炉安全运蒸发受热面可能
32、出现流动不稳定、脉动、热偏差，危及锅炉安全运行，可采用在蒸发管进口加装节流圈等措施行，可采用在蒸发管进口加装节流圈等措施 管内换热处于膜态沸腾状态下，管壁可能超温破坏管内换热处于膜态沸腾状态下，管壁可能超温破坏 直流锅炉蒸发直流锅炉蒸发受热面中，水要从开始沸腾一直到完全蒸发受热面中，水要从开始沸腾一直到完全蒸发 汽包锅炉中由于循环倍率高，蒸发受热面出口的蒸汽含量汽包锅炉中由于循环倍率高，蒸发受热面出口的蒸汽含量X X 较较低，低，管内换热属于泡状沸腾，壁温可得到充分冷却管内换热属于泡状沸腾，壁温可得到充分冷却 对给水品质的要求很高对给水品质的要求很高 无无汽包，不能进行连续排污汽包，不能进行连
33、续排污4/42021/7/26361/3 复合循环与强制循环的区别复合循环与强制循环的区别 没有汽包，代之以简单的汽水分离没有汽包，代之以简单的汽水分离器器 复合循环与直流锅炉的区别复合循环与直流锅炉的区别 在省煤器和水冷壁之间装设循环泵、在省煤器和水冷壁之间装设循环泵、混合器和分配器等，依靠锅水循环泵压混合器和分配器等，依靠锅水循环泵压头将蒸发受热面出口的部分或全部工质头将蒸发受热面出口的部分或全部工质进行再循环，蒸发系统中除直流流量外，进行再循环，蒸发系统中除直流流量外，还有循环泵提供的循环流量还有循环泵提供的循环流量 复合循环包括低循环倍率复合循环和复合循环包括低循环倍率复合循环和部分负
34、荷复合循环两种部分负荷复合循环两种2021/7/2637 低倍率复合循环锅炉又称全负荷复低倍率复合循环锅炉又称全负荷复合循环锅炉合循环锅炉 控制阀只起节流作用，在整个负荷控制阀只起节流作用，在整个负荷范围内，投入循环泵运行，实现再循范围内，投入循环泵运行，实现再循环。水冷壁工质出口平均干度小于环。水冷壁工质出口平均干度小于1 1，循环倍率约为循环倍率约为1.21.2 1.41.41-1-省煤器；省煤器；2-2-混合器；混合器；3-3-循环泵；循环泵；4-4-控制控制阀；阀；5-5-节流圈；节流圈；6-6-水冷壁；水冷壁；7-7-汽水分离器汽水分离器 2/3低倍率复合循环低倍率复合循环锅炉多用于
35、亚临锅炉多用于亚临界参数界参数2021/7/26381-1-省煤器；省煤器；2-2-混合器；混合器；3-3-循环泵；循环泵；4-4-控制阀；控制阀；5-5-节流圈；节流圈；6-6-水冷壁；水冷壁；7-7-汽水分离器汽水分离器 部分负荷复合循环锅炉部分负荷复合循环锅炉 用控制用控制阀进行循环方式的切换阀进行循环方式的切换 在一定负范围内开启控制在一定负范围内开启控制阀，阀，按再循环方式运行按再循环方式运行 当 锅 炉 负 荷 达 一 定 值当 锅 炉 负 荷 达 一 定 值（3030 70%70%额定负荷）后，关额定负荷）后，关闭控制阀，循环泵作为给水泵闭控制阀，循环泵作为给水泵起增压作用，起增
36、压作用，按直流锅炉方式按直流锅炉方式运行运行 即保证了低负荷下必须的即保证了低负荷下必须的工质质量流速；又降低了高负工质质量流速；又降低了高负荷下的流动阻力荷下的流动阻力 3/3部分负荷复合循环部分负荷复合循环锅炉适用于亚临界锅炉适用于亚临界及超临界参数及超临界参数2021/7/26392021/7/2640 蒸汽的品质是指蒸汽中钠盐、硅酸、蒸汽的品质是指蒸汽中钠盐、硅酸、COCO2 2、和、和NHNH3 3等杂质含量的多少等杂质含量的多少 过热器过热器 杂质沉积在管子内壁形成盐垢，使蒸汽流通截面变小，杂质沉积在管子内壁形成盐垢，使蒸汽流通截面变小，流阻增加；传热减弱流阻增加；传热减弱,管壁温
37、度升高管壁温度升高1/5 蒸汽管道阀门蒸汽管道阀门 可能引起阀门动作失灵、漏汽可能引起阀门动作失灵、漏汽 汽轮机通流部分汽轮机通流部分 改变叶片型线，减少蒸汽流通面积，增加阻力，改变叶片型线，减少蒸汽流通面积，增加阻力，出力及效率降低；严重时，可造成调速机构卡涩、轴向力增大，破坏出力及效率降低；严重时，可造成调速机构卡涩、轴向力增大，破坏转子止推轴承；叶片结盐垢严重，还可能影响转子的平衡而造成重大转子止推轴承；叶片结盐垢严重，还可能影响转子的平衡而造成重大事故事故2021/7/2641 电站锅炉蒸汽品质按水利电力部颁发的电站锅炉蒸汽品质按水利电力部颁发的火力发电厂水汽化学监火力发电厂水汽化学监
38、督导则督导则中规定的蒸汽质量标准执行中规定的蒸汽质量标准执行 表表9-1 9-1 电站锅炉饱和蒸汽和过热蒸汽质量监督标准电站锅炉饱和蒸汽和过热蒸汽质量监督标准蒸汽压力蒸汽压力（MPaMPa）含 盐 量（以 含 钠 量 表 示含 盐 量（以 含 钠 量 表 示 N a+N a+）（g/kgg/kg）二氧化硅二氧化硅SiOSiO2 2(g/kg)(g/kg)凝汽式电厂凝汽式电厂热电厂热电厂 6 6 6101020202/52021/7/2642机械携带机械携带 饱和蒸汽携带含盐浓度较大的锅水水滴饱和蒸汽携带含盐浓度较大的锅水水滴 由于机械携带，蒸汽的含盐量由于机械携带，蒸汽的含盐量 式中式中 为锅
39、水含盐量，为锅水含盐量，mgmgkg kg ）（，19kg/mgS100Sgssq gsSsqS 机械携带量机械携带量的多少取决于的多少取决于蒸汽的带水量蒸汽的带水量及及锅水含盐浓度锅水含盐浓度。前者以蒸汽。前者以蒸汽湿度湿度表示，即蒸汽含水量占湿蒸汽重量的百分比表示，即蒸汽含水量占湿蒸汽重量的百分比 影响蒸汽带水的主要因素影响蒸汽带水的主要因素为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空为锅炉负荷、锅炉工作压力、汽包蒸汽空间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等间高度、锅水含盐量及汽包内部装置等 3/52021/7/2643 选择性携带选择性携带 饱和蒸汽具有直接溶解盐分的能力，即蒸汽溶盐，蒸饱和蒸汽具有
40、直接溶解盐分的能力，即蒸汽溶盐，蒸汽对不同盐分的溶解能力不同，蒸汽的溶盐具有选择性汽对不同盐分的溶解能力不同，蒸汽的溶盐具有选择性 蒸汽对某种物质的溶解量用分配系数蒸汽对某种物质的溶解量用分配系数a a来表示，来表示，分配系数分配系数a a是指某是指某物质溶解于蒸汽的量（物质溶解于蒸汽的量（mgmgkgkg）与该物质溶解于锅水中的量（）与该物质溶解于锅水中的量（mgmgkgkg）之比，即之比，即)49(%100SSagsmq )59(kg/mg,S100aSgsmq 蒸汽的溶盐能力随压力升高而增大蒸汽的溶盐能力随压力升高而增大 蒸汽对不同盐类的溶解有选择性，蒸汽对不同盐类的溶解有选择性，硅酸（
41、硅酸（H H2 2SiOSiO3 3）分配系数最大；硅酸）分配系数最大；硅酸盐等分配系数最小盐等分配系数最小4/52021/7/2644 对高压和超高压以上的锅炉，对高压和超高压以上的锅炉，蒸汽污染是由蒸汽带水和溶盐两蒸汽污染是由蒸汽带水和溶盐两种原因引起的，种原因引起的，即蒸汽既携带锅水又溶解盐类，此时，蒸汽中所即蒸汽既携带锅水又溶解盐类，此时，蒸汽中所含某物质的总量为含某物质的总量为 )69(kg/mg,S100aSSSgsmqsqq )79(kg/mg,S100KSgsq 式中式中 K K为蒸汽的携带系数，为蒸汽的携带系数，K=K=a a，。，。5/52021/7/2645 蒸汽清洗蒸汽
42、清洗 使蒸汽通过洁净的清洗水（一般为给水），使蒸汽通过洁净的清洗水（一般为给水），利用清洗水利用清洗水与锅水含盐浓度差来降低蒸汽溶解携带的盐分与锅水含盐浓度差来降低蒸汽溶解携带的盐分 蒸汽清洗蒸汽清洗 主要用于减少溶解性携带，主要用于减少溶解性携带，也可减少蒸汽机械携带的盐也可减少蒸汽机械携带的盐分，因为经清洗的蒸汽带出的水为含盐浓度较低的清洁水，而不是锅水分，因为经清洗的蒸汽带出的水为含盐浓度较低的清洁水，而不是锅水 大机组汽包的相对长度减少，加装清洗装置有困难；由于蒸汽溶解硅大机组汽包的相对长度减少，加装清洗装置有困难；由于蒸汽溶解硅酸的分配系数随之增大，清洗装置效率明显下降酸的分配系数随
43、之增大，清洗装置效率明显下降 亚临界压力汽包炉，主要靠改善给水条件来保证蒸汽品质，可不采用亚临界压力汽包炉，主要靠改善给水条件来保证蒸汽品质，可不采用蒸汽清洗装置蒸汽清洗装置 4/52021/7/2646 连续排污连续排污 连续不断地连续不断地从汽包中排出因水蒸发从汽包中排出因水蒸发含盐量不断增大的部分锅水含盐量不断增大的部分锅水，代之以，代之以比较纯净的给水，以获得符合品质要求（含盐量和碱度保持在规定值内）比较纯净的给水，以获得符合品质要求（含盐量和碱度保持在规定值内）的蒸汽的蒸汽 连续排污应从锅水含盐量最大的部位（通常是连续排污应从锅水含盐量最大的部位（通常是汽包水容积靠近蒸发面处）汽包水
44、容积靠近蒸发面处）引出引出 定期排污定期排污 用以排除水中的沉渣、铁锈，用以排除水中的沉渣、铁锈，以防这些杂质在水冷壁管中结垢和堵塞以防这些杂质在水冷壁管中结垢和堵塞 定期排污应从定期排污应从循环回路的最低位置，循环回路的最低位置，即沉淀物积聚最多的地方（如水即沉淀物积聚最多的地方（如水冷壁下部联箱或大直径下降管底部）引出，冷壁下部联箱或大直径下降管底部）引出，间断进行间断进行5/52021/7/2647 汽水分离装置汽水分离装置的主要工作原理是的主要工作原理是利用水和汽的密度差利用水和汽的密度差和和离心力作用离心力作用 1/5 汽水分离装置汽水分离装置包括包括挡板、孔板（有水下孔板和集汽孔板
45、）、百叶挡板、孔板（有水下孔板和集汽孔板）、百叶窗分离器（波形板分离器）、旋风分离器窗分离器（波形板分离器）、旋风分离器 百叶窗分离器百叶窗分离器由很多平行波纹板组成，可卧式或立式布置，蒸汽由很多平行波纹板组成，可卧式或立式布置，蒸汽与水平行反向或互相垂直流动与水平行反向或互相垂直流动 2021/7/2648 柱形筒式旋风分离器柱形筒式旋风分离器 汽水混合物以一定的速度沿切线方向进入筒汽水混合物以一定的速度沿切线方向进入筒体，体，产生旋转，水滴由于离力作用被抛向筒壁，产生旋转，水滴由于离力作用被抛向筒壁，并沿筒壁流下，蒸汽则由中心上升并沿筒壁流下，蒸汽则由中心上升 溢流环溢流环 装在圆筒顶部，
46、以防贴筒水膜被装在圆筒顶部，以防贴筒水膜被上升汽流撕破重新使蒸汽带水上升汽流撕破重新使蒸汽带水 圆形底板圆形底板 位于筒底中心，底板周围的环位于筒底中心，底板周围的环形通道内装有倾斜导叶，使水稳定地流入汽包形通道内装有倾斜导叶，使水稳定地流入汽包水容积中，以防止水向下排出时将蒸汽带出水容积中，以防止水向下排出时将蒸汽带出 波形板顶帽波形板顶帽 装在分离器的顶部，再次装在分离器的顶部，再次使汽水分离使汽水分离2/52021/7/2649 涡轮式分离器涡轮式分离器 汽水混合物由分离器底部轴向汽水混合物由分离器底部轴向进入，进入，固定式导向叶片产生的离固定式导向叶片产生的离心力使工质产生强烈旋转而分
47、离，心力使工质产生强烈旋转而分离，水被抛到内筒壁向上运动，通过水被抛到内筒壁向上运动，通过集汽短管与内筒之间的环形截面集汽短管与内筒之间的环形截面流入疏水夹层，然后折向下流，流入疏水夹层，然后折向下流，进入汽包水容积；蒸汽则由筒体进入汽包水容积；蒸汽则由筒体的中心部分上升经波形板分离器的中心部分上升经波形板分离器进入汽包蒸汽空间进入汽包蒸汽空间.1-1-梯形顶帽；梯形顶帽；2-2-百叶窗板；百叶窗板；3-3-集汽短管；集汽短管；4-4-钩头；钩头；5-5-固定式导向叶片；固定式导向叶片；6-6-芯子；芯子；7-7-外筒；外筒；8-8-内筒；内筒；9-9-疏水夹层；疏水夹层；10-10-支撑螺栓
48、支撑螺栓 涡轮式分离器涡轮式分离器分离高效高，体分离高效高，体积小；但阻力较大，常用于强制积小；但阻力较大，常用于强制循环锅炉循环锅炉3/52021/7/26501/2 汽包汽包采用采用上、下不等壁厚结构，上、下不等壁厚结构，汽包内壁设置汽包内壁设置弧形衬套弧形衬套5 5，由沿汽包长由沿汽包长度延伸的挡板构成。汽水混合物由上部进入汽包，沿弧形衬套向下流动，度延伸的挡板构成。汽水混合物由上部进入汽包，沿弧形衬套向下流动，下降管下降管管座管座位于汽包底部，位于汽包底部，保证下保证下降管入口上部有最大的水层高度，以降管入口上部有最大的水层高度，以防下降管进口处工质汽化；防下降管进口处工质汽化；下降管
49、入下降管入口处装有十字架口处装有十字架8 8，以消除大直径下降，以消除大直径下降管进口产生漏斗形水面，防止蒸汽进管进口产生漏斗形水面，防止蒸汽进入下降管，保证锅炉水循环的安全。入下降管，保证锅炉水循环的安全。汽包筒体上部汽包筒体上部有有饱和蒸汽引出管管饱和蒸汽引出管管座座1 1，汽水混合物引入管管座汽水混合物引入管管座2 2；汽包汽包筒体下部筒体下部有有给水管管座给水管管座，连续排污管连续排污管管座管座1212和和给水调节器管座给水调节器管座2021/7/2651 涡轮式旋风分离器涡轮式旋风分离器6 6沿汽包长度方向分两排对称布置，对汽水混合物沿汽包长度方向分两排对称布置，对汽水混合物进进行第
50、一次粗分离行第一次粗分离 波形板干燥器波形板干燥器3 3 在汽包顶部沿长在汽包顶部沿长度方向分前后两组（每组两排，对度方向分前后两组（每组两排，对称布置）呈鸟翼状倾斜的立式称布置）呈鸟翼状倾斜的立式“V V”形，形，进行进行第三次分离第三次分离 立式波形板立式波形板（又称顶帽）布置在（又称顶帽）布置在分离器的顶部，分离器的顶部，进行第二次分离进行第二次分离 汽水混合物汽水混合物经三次分离，水经经三次分离，水经疏疏水管水管4 4引至汽包水容积，蒸汽通过顶引至汽包水容积，蒸汽通过顶部布置的多孔板进行均流，经部布置的多孔板进行均流，经饱和饱和蒸汽引出管蒸汽引出管将蒸汽引至炉顶过热器将蒸汽引至炉顶过热
