第六章锅炉水循环及汽水分离.ppt

第六章锅炉水循环及汽水分离 概述 第一节锅炉水循环 第二节蒸汽品质与汽水分离 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。 第一节 锅炉水循环 锅炉水循环：水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环流动。 自然循环：利用水和汽水混合物的密度差，使水与汽水混合物产生循环流动，称为自然循环。蒸汽锅炉一般采用自然循环。 强制循环：与自然循环相比，如果是借助泵的压头使汽水混合物在炉内循环流动，则称为强制循环。 一、自然循环 给水从锅筒进入不受热的下降管，经过集箱分配到炉内受热上升管束；在上升管内水受热并部分汽化，汽水混合物由于密度较小向上流动回到锅筒；形成自然循环。 任何一台蒸汽锅炉都是由若干自然循环回路组成。 二、水循环的可靠性指标 1.循环流速 水循环的可靠性是要求所有的受热管都要保证管内具有连续水膜冲刷管壁以得到良好的冷却，防止管壁结盐和超温，因此必须保持一定的循环流速。 循环流速指整个回路中水进入上升管时候的速度 循环流速的大小直接反映管内水流将管外热量与管内蒸汽带走的能力；循环流速越大，工质放热系数越大，带走的热量越多，管壁冷却条件越好，金属超温的可能性越小。 对于供热锅炉，工作压力较低，汽水密度差较大，有利于实现自然循环，水冷壁循环流速一般0.4~2m/s;对流管束0.2~1.5m/s 二、水循环的可靠性指标 2.循环倍率 在循环流速相同的情况下，由于上升管在炉内所处的位置不同受热强度也不同，因此热负荷不同、产汽量也不同，造成在出口位置水量的差别，如果热负荷过大将导致连续水膜无法维持；另外产汽量越多流速越大，高速汽流也可能撕裂水膜。因此为了保证有足够的水冷却管壁，在循环管路中从下降管进入上升管的水量G往往是数十倍于上升管同时产生的蒸汽量D； 循环倍率定义：K=G/D；x=1/K是上升管含汽率也就是干度。 其物理意义是单位质量的水在循环回路中全部汽化所需要循环的次数。K越大，x越小，表示上升管出口汽水混合物中水的份额越大，冷却越好。 循环倍率随着压力的提高水的汽化潜热降低，因此在受热相同的情况下压力越高K越小；蒸发量大的锅炉，上升管受热长度较长且热负荷较大，因此K较小。供热锅炉压力一般较低，其循环倍率较大（50～200），一般无需考虑循环倍率低的问题。 增大循环倍率的措施通常是增大下降管总截面积和保证上升管受热长度与直径之比不过大。 自然循环热水锅炉的循环倍率概念有所不同，它指受热面在吸热量和锅炉循环水量以及供回水温度相同的条件下按照自然循环工作时受热面流量与直流工作时流量之比。热水炉有多个循环回路，尽管供回水温度相同，但各自的吸热量和温升不同，所以全炉的循环倍率是各回路循环倍率的加权平均。 蒸汽锅炉自然循环倍率全部大于1；热水锅炉自然循环则可能大于也可能小于1，这是热水锅炉的特点之一。 二、水循环的可靠性指标 3.循环回路特性曲线 该特性曲线表示在一定热负荷下有效压头Syx、阻力ΔPxj以及流量（或相应循环流速）之间的关系。 下降管阻力ΔPxj是循环流速w0的函数，后者增加引起前者的增大。对于上升管而言，热负荷一定时增大循环流速将使管内含汽率减小，汽水混合物密度增大，并使克服下降管阻力的有效压头下降。当有效压头与阻力平衡时，交点就是水循环工作点A。 三、自然循环的水循环故障 循环回路由并联于锅筒与集箱之间的许多根上升管和数根下降管组成；由于炉膛结构、管子受热长度以及积灰等情况的不同，产生受热不均匀性；如果个别上升管受热严重不良，则产生的有效压头将不足以克服公共下降管的阻力，从而使循环流速趋近于零，这种现象就是“循环停滞”。 若某根上升管受热极差并使有效运动压头小于阻力时，将产生“倒流”；此时该上升管变成了受热的下降管，如果倒流速度较小，导致气泡的聚集形成汽塞，引起管子烧坏。 对设置水冷壁管上集箱时，不论引出管引入锅筒汽空间还是水空间，受热极差的上升管在上、下集箱之间都有可能形成停滞或倒流现象。 2、汽水分层 一般情况下，随着蒸汽压力的增加、蒸发管直径的增大，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