超临界锅炉本体及水动力特性详解.ppt

直流锅炉的水动力特性 水动力特性—研究强制流动时并列布置蒸发管的压力降与流量间的关系，关心蒸发受热面工作可靠性。 直流锅炉蒸发受热面内的水动力特性的三个问题 1）水动力多值性； 2）脉动； 3）热偏差。  一、水动力特性 1）各工况下，锅炉管内工质的流量分配； 2）蒸发受热面系统内，当热负荷一定时，工质流量与压降的关系，即 △P=f(ρw) A 单值性 压降△P 与质量流速(ρw) 一一对应；锅炉管两端的压降决定了质量流速，两端的压降（阻力）相同，流量相同。单相流体的流动特性是单值性的。 B 多值性 蒸发受热面中，两相流动，在一定的条件下：同样的压降△P 、受热条件下，对应多个流量(ρw)的情况；且流量值差别很大的情况。 水动力特性示意图 水动力特性的曲线说明 水动力特性曲线分析 1.当(ρw) (ρw)q 时 管内实际已经不存在热水段和蒸发段，全部行程均为过热段；（极端情况之一）当工质流量相对于热负荷极小的情况下才会发生； 2.当(ρw)q (ρw) (ρw)s 时 处在对值性的阶段,水动力特性不稳定； 3. (ρw)(ρw)s时 管内全部为热水段.(极端情况之一）当工质流量相对于热负荷极大的情况下才会发生； 水动力特性多值性的原因分析 当管子吸热量不变的情况下，随着质量流速的减少，加热区段的流速降低，热水段的动压头减少；与此同时，蒸发段的长度和汽水混合物的流速却急剧增加，蒸发段的动压头却急剧增加；两者之和呈增加的趋势。 后来，随着汽水混合物平均密度的减少，趋于平稳。 当质量流速减少到一定的程度时，总的动压头随着质量流速的减少而逐渐减少。 根本原因：热水段与蒸发段共存。 水动力特性多值性的影响因素 1、入口水温（入口水欠焓） 2、压力 3、热负荷、4、热水段阻力 入口水温（入口水欠焓 ）对水动力特性的影响 二）、水动力特性多值性的影响因素 1、入口水温（入口水欠焓） 2、压力 3、热负荷、4、热水段阻力 压力对阻力特性的影响 二）、水动力特性多值性的影响因素1、入口水温（入口水欠焓） 2、压力 3、热负荷、4、热水段阻力 高负荷时压力、质量流速和热负荷都高，特性曲线较陡； 低负荷时压力、质量流速和热负荷都低，特性曲线有可能出现多值性。 锅炉设计及运行时，必须采取一定的措施和手段去消除水动力特性的多值性。 三）、解决水动力特性稳定性的方法 1.提高水冷壁入口水温,减少欠焓; 2.增加热水段阻力; 3.提高压力P; （启动压力） 4.提高质量流速; （启动流量） 四、蒸发受热面中流体的脉动 脉动现象:在直流锅炉蒸发受热面中，管子两端压差相同的条件下，当给水量和蒸发量基本不变的情况下，管子流量随时间作周期性波动，这种现象称为管间脉动。 脉动的特点 （1）在蒸发管进出口集箱内压力基本不变的情况下，管屏间管子中的有些管子流量增加，而另外一些管子的流量减少。 （2）同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随时间作周期性波动，它们的波动相位差为180°。且给水量波幅比蒸汽波幅大。 （3）脉动是不衰减的。它一旦发生，就不停地波动下去。 （4）对于垂直上升管屏，当热水段高度的周期性波动时，重位压差也作周期性波动，并与流量的波动相差一个相位，对脉动更敏感，更加严重。 脉动有三种：全炉整体脉动、屏间（屏带或管屏）脉动和管间脉动。 最常见发生的是管间脉动。 脉动原因分析： 1.压力峰的形成：当外界负荷增大时，由于蒸发汽泡不断增大，这时汽泡阻碍水的进入，进水端压差（p1-p’）下降，流量G减少；当 p’ 大大增加时，可能引起水倒流，出口端压差（ p’-p2 ）增加，蒸发量D增大 2.压力峰消退：压力峰使得给水进来的少，排出的工质增多，根据物质平衡，经过一小段时间，开始蒸发点区域工质减少，压力自然下降，随后把汽泡排走。 进水端压差增加，流量G增加；出口端压差减小，D减小。 3.压力峰的再次形成：由内因造成的。在压力升高过程中，饱和水温度升高，管壁温度也升高，因而有一部分热量用来加热工质和金属，即金属和工质储存了一部分热量。在压力降低时，由于饱和水温度降低，管壁温度也在降低，因而原来储存在工质和金属中的热量又重新释放出来。释放出来的热量产生了附加蒸发量，而促使蒸汽泡重新形成，压力重新升高。 防止脉动的具体的技术措施 （1）增大管内质量流速。质量流速大，压力峰不易形成，可以消除脉动。 （2）增大热水段阻力。当热水段阻力增大时，入口压力与沸点处压力差 大，压力波动影响小，因而可以防止脉动。加一个节流圈，可提高入口压力，在压力波动时，给水流量变化小，且不易把工质压回到给水联箱。 ( 3 )减少蒸发段阻力。减少蒸发段阻力，可以加速把汽