自然循环的常见问题.ppt

Principles of Boiler §1 锅炉水动力学基础 1、两相流体的流动结构 2、水冷壁管内传热 3、两相流体的速度 4、两相流体的含汽率 5、两相流体的密度 自然循环 §2 自然循环锅炉的水循环及计算 1、自然循环的基本概念 2、简单回路水循环计算 3、自然循环故障及安全性检查 自然循环 3、自然循环故障及安全性检查 (1)自然循环特性 (2)自然循环故障及安全性检查 (3)循环停滞、自由水面和倒流现象 (4)下降管带汽与汽化 (5)提高自然循环安全性措施 问题与思考题 1、什么是运动压头，有效压头，循环流速，循环倍率。 2、什么是自然循环的自补偿能力？ 3、什么是循环停滞、倒流、自由水位？有何危害？ 4、什么是两类传热恶化，试述其防止措施？ 5、在锅炉设计与运行中，可以采用哪些措施以提高自然循环提高水循环的安全性？ (2)自然循环故障及安全性检查 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水膜覆盖 受热最弱上升管不出现流动的停滞、倒流、汽水分层等水循环故障； 受热最强上升管不发生沸腾传热恶化 下降管不出现带汽或汽化 自然循环锅炉在压力低于11MPa或受热管局部热负荷低于400kw／m2时一般不会出现传热恶化，正常水力工况破坏是蒸发管过热的主要原因。 自然循环大型锅炉在亚临界压力，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），循环倍率较低，有可能出现第二类传热恶化 1/3 并联的上升管组在共同的压差∑Δps 下运行。当管组中各管受热不均匀时，受热弱的管中含汽率少，运动压头小，可能发生水循环故障。 循环停滞、自由水面和倒流现象 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G=D时，将出现循环停滞现象 上升管引入汽包汽空间 发生循环停滞时管中工质无法到达上升管的最高点，出现自由水面。自由水面以下区域，产生少量蒸汽，以上的区域为缓慢流动的蒸汽 上升管引入汽包水空间 当管组压差Δp 小于受热弱管子液柱重 H?sg 时，受热弱的管中的水就自上往下流，称为倒流。 2/3 循环停滞 汽泡通过基本静止的水面上浮，管子弯头处蒸汽积累，出现自由水面时，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；自由水面上下波动，还会引起疲劳破坏 循环停滞、自由水面和倒流危害 倒流 当水的倒流速度与汽泡上浮速度相等，即汽泡处于上、下波动状态而形成蒸汽塞时，管子超温。 3/3 汽包中的水进入下降管时，因流阻和加速产生压降使进口处发生自汽化 (3)下降管带汽与汽化 下降管进口截面上部形成涡漩漏斗状，蒸汽被吸入下降管中 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 1/1 下降管带汽或汽化，工质密度减小，运动压头下降。 (4)提高自然循环安全性措施 减小并联管子吸热不均 保持炉内温度场均匀 设计时将整面水冷壁划分为若干个独立的循环回路；采用四角布置燃烧器；将炉膛四角上 1～2根管子取消或将炉膛设计成八角形 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，避免局部热负荷过高 降低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 可采用增加管子的流通截面、采用大直径的管子、减少管子的长度和弯头等措施 1/4 提高自然循环安全性措施 水冷壁管采用适当的管径 较小的管径可以节省金属耗量；但从水循环安全方面考虑，应维持足够大的循环流速W。和不太高的含汽率X，故大容量锅炉不应采用过小的管径 在一定负荷和工作压力下，随着 的增大， W 0X 值升高 大容量锅炉炉膛周界的相对长度减小，水冷壁管数量减少，但高度增加，即每根管产生的蒸汽量增加，水冷壁管出口含汽率X 和循环流速W。都比较高 2/4 提高自然循环安全性措施 防止下降管带汽 下降管入口处加装十字板或栅格板 防止下降管进口自汽化 式中 h — 为下降管进口以上到正常水位的高度； wxj、 ?i — 分别下降管中的水速和进口阻力系数 下降管进口之上应保证一定的水柱高度，且水速不能过大 3/4 避免下降管带汽或自汽化 提高自然循环安全性措施 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 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