锅炉水循环原理
锅炉水循环
锅炉水循环锅炉水循环是指在蒸汽锅炉系统中的一种重要循环过程，它负责将水从锅炉中循环至加热区域，并将加热后的水转化为蒸汽，以供系统使用。
锅炉水循环是蒸汽锅炉正常运行的关键环节，其稳定性和效率直接影响整个系统的性能。
锅炉水循环的基本原理在蒸汽锅炉中，水循环过程主要包括给水加热、蒸发和汽水分离等步骤。
首先，给水经过加热器升温后进入锅炉，在加热的作用下渐渐转化为饱和水蒸汽。
随后，经过炉管蒸发过程，水蒸汽被加热转化为干饱和蒸汽，从而达到系统需要的温度和压力。
锅炉水循环是通过循环泵来实现的，它提供了必要的动力将水从锅炉中循环至加热区域。
在水循环的过程中，不同级别的泵负责不同的任务，包括给水泵、循环泵等，它们协同工作，确保水的顺畅流动和稳定循环。
锅炉水循环的分类根据不同的工作特点和结构形式，锅炉水循环可以分为自然循环和强制循环两种类型。
自然循环自然循环是利用水的密度和温度差异产生的循环动力进行水循环的一种方式。
在自然循环锅炉中，无需外部循环泵，水在锅炉内部自然上升、冷却、下降循环。
这种方式适用于小型、低压、低功率的蒸汽锅炉系统，具有结构简单、操作方便等优点。
强制循环强制循环是通过外部的循环泵提供动力，强制将水循环至加热区域的一种方式。
强制循环适用于大型、高效率的蒸汽锅炉系统，能够确保水的快速流动和加热效率。
这种方式通常用于高压、大功率、高速蒸汽锅炉系统中。
锅炉水循环的优化及注意事项为了提高锅炉水循环的效率和稳定性，需要注意以下几点优化和注意事项：•保持水质清洁：定期对锅炉水进行化学处理，防止水垢和腐蚀的产生，提高热传递效率。
•定期检查泵和管道：确保泵和管道的运行良好，无堵塞和漏水等现象，避免水循环不畅造成事故。
•调节水循环速度：根据锅炉运行情况和负荷变化，合理调节水循环速度，保持系统平衡。
•考虑节能问题：优化锅炉水循环系统，减少能耗和资源浪费，提高系统运行效率。
综上所述，锅炉水循环是蒸汽锅炉系统中不可或缺的重要环节，其稳定性和效率直接关系到整个系统的正常运行。
锅炉汽水循环流程
锅炉汽水循环流程一、锅炉汽水循环系统的组成锅炉汽水循环系统主要由锅炉本体、过热器、再热器、蒸汽分离器、空气预热器、冷凝器、给水泵、循环泵、膨胀缸、除氧器等组成。
其中，锅炉本体是蒸汽发生器，负责水的加热和产生蒸汽，过热器和再热器是通过对蒸汽进行加热，提高其温度和压力，以提高发电效率，蒸汽分离器用于分离水和蒸汽，减少水分的混入蒸汽中，空气预热器用于预热锅炉进气，减少热量损失，冷凝器用于将锅炉排出的烟气进行冷却，形成凝结水，给水泵用于将给水送入锅炉本体中，循环泵用于将水送入锅炉本体的加热区域，膨胀缸用于消除水在温度和压力变化下的膨胀和收缩，使锅炉在运行时保持系统的稳定性，除氧器用于除去锅炉水中的氧气，减少锅炉腐蚀。
二、锅炉汽水循环流程的基本运行原理锅炉汽水循环流程的基本运行原理是通过锅炉内部传热和流体流动来完成的。
具体来说，锅炉循环系统的基本流程是：1.给水系统：给水泵将冷却凝结水从除氧器送入给水加热器，对给水进行加热，然后送入锅炉本体；2.锅炉本体：锅炉内的加热器将给水加热成饱和蒸汽，然后送入过热器，再热器进一步对蒸汽进行加热，提高温度和压力；3.蒸汽系统：蒸汽进入蒸汽分离器，将水分离出去，成为干燥饱和蒸汽，然后通过主蒸汽管道输送至汽轮机，通过汽轮机驱动发电机产生电能；4.冷凝系统：汽轮机排出的低温蒸汽经过冷凝器冷却成为凝结水，然后通过再加热器送回给水再次循环；5.循环系统：循环泵将凝结水从冷凝器送回加热器，进行循环，直至形成闭合循环系统。
锅炉汽水循环流程的基本运行原理就是通过热量传递和流体的流动来实现的，可以实现能量的转化和传递，从而实现锅炉的正常运行，保障生产的需要。
三、锅炉汽水循环流程的工艺参数控制为了使锅炉汽水循环流程能够正常运行，保证锅炉工作效率和生产安全，需要对锅炉汽水循环系统中的关键参数进行严格控制。
主要控制的参数包括：给水流量、给水温度、给水压力、蒸汽温度、蒸汽压力、循环泵流量、蒸汽负荷等。
供热锅炉水循环
影响循环倍率的因素： •上升管热负荷 • P↗，汽化潜热r↘ ，k↘ • D↗ ，上升管受热长度H或上升管热负荷↗ ，k↘ 供热锅炉 K=50～200 某些油炉采用的双面爆光水冷壁回路：热负荷 ↗ k↘ 增大循环倍率的结构措施： 加大该回路的下降管总截面积、上升管受热长度与直径之比不宜太长 回路循环倍率与全炉循环倍率： •各回路由于结构不同，吸热量不同，K不尽相同 •全炉循环倍率是各回路倍率按吸热量比例的加权平均 •水循环安全要求每个回路的K值都不太小
（4）水循环稳定流动状态下的循环方程式 简化假设：1、回路中没有汽水分离器 2、Hs 区段加热水的密度等于下降管中水的密度 ≈锅内饱和水密度ρ’ 由集箱A－A截面两侧的力平衡：
p g H s H q ' g p xj p g H s ' g H q q g p ss
（2）上升管直接接入锅筒水空间或通过上集箱接入锅筒时：
• 停滞管中仍产生蒸汽
• 由停滞管上、下口向管内补水 K 1 水或上、或下缓流 • 不会形成稳定的自由水面 • 倾斜管段转弯及接头焊缝处会积聚汽 泡，沉积水垢
循环倒流的特点和危害：
• 在上升管直接接入锅筒水空间或通过上集箱接入锅筒时可能发生
H q g ' q p xj p ss
水循环运动压头
循环回路运动总阻力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
运动压头的影响因素： 1、H： H ↗ Hq ↗ 2、上升管受热：上升管受热强 含汽率高 ρq↘ 3、 p： p↗
' H↗ 或采用强制循环
q
（5）循环回路的有效压头
S yx H q g ' q pss pxj
• 一端不便布置下降管时，此端应有上升管引出
锅炉水循环
自然循环锅炉的原理与基本概念一、自然循环原理自然循环是指：在一个闭合的回路中，由于工质自身的密度差造成的重位压差，推动工质流动的现象。
具体地说，自然循环锅炉的循环回路是由汽包、下降管、分配水管、水冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽水分离器组成的，如图，重位压差是由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不同造成的。
而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收炉膛内火焰的辐射热量后，进行蒸发，形成汽水混合物，使工质密度降低形成的。
下图表不了一个简单的自然循环原理的示意图。
自然循环的实质，是由重位压差造成的循环推动力克服了上升系统和下降系统的流动阻力，从而推动工质在循环回路中流动而自然循环锅炉的“循环推动力”实际上是由“热”产生的，即由于水冷带管吸热，使水的密度改变成为汽水混合物的密度，并在高度一定的回路中形成了重位压差。
回路高度越高，且工质密度差越大，形成的循环推动力越大。
而密度差与水冷壁管吸热强度有关，在正常循环情况下，吸热越多，密度差越大、工质循环流动越快。
二、自然循环的基木概念设进人上升管的流量为G，水冷壁的实际蒸发量为D，从汽包引出的蒸汽流量为D0，水冷壁的流通截而为F，则用于描写自然循环的几个主要概念是：(1)循环流速：在饱和水状态下进入上升管入口的水的流速。
(2)循环信率K：上升管中实际产生1Kg蒸汽需要进入多少千克水。
自然循环锅炉水冷壁的安全运行一、影响水冷带安全运行的主要因素锅炉运行中，影响水冷带安全运行的因素很多，既有管内诸多因素的影响，也有管外复杂因素的影响管内的影响因素有：①水质不良导致的水冷带管内结垢与腐蚀；②水冷带受热偏差影响导致的个别或部分管子出现循环流动的停滞或倒流；③水冷带热负荷过人导致的管子内壁面附近出现膜态沸腾；④汽包水位过低引起水冷壁中循环流量不足，其至发生更为严重的“干锅”。
管外的影响因素有：①燃烧产生的腐蚀性气体对管壁的高温腐蚀；②结洁和积灰导致的对管壁的侵蚀；③煤粉气流或含灰气流对管壁的磨损。
工业锅炉水循环及其故障探析
工业锅炉水循环及其故障探析摘要：在工业锅炉检验发现的问题中，部分是由于锅炉水循环不良造成的，如爆管事故、水冷壁管变形、受热面鼓包、管板裂纹等，本文通过对发现问题进行综合分类后，对因水循环不良引起的故障进行了认真的分析，对工业锅炉水循环及其故障危害进行了探析，供大家参考。
关键词：工业锅炉水循环故障探析一、水循环的概念及其原理1、水循环的概念锅炉运行时，“锅”中的水实际上遵循着一定的路线不断地流动着，流动的路线构成周而复始的回路叫做循环回路。
水在锅炉循环回路中的流动称为锅炉的水循环。
2、水循环的原理锅炉的水循环分为自然循环和强制循环两类，自然循环是利用上升管中汽水混合物的密度较下降管中的水为小，形成压力差，使锅水循环。
强制循环则是依靠水泵的推动作用强迫锅水循环。
水循环流动压头：是指下降管内的水与上升管内的水汽混合物之间的重度差或压力差，用△P表示，单位Pa,△P=H混（ρˊ-ρ混）式中：H混---------上升管汽水混合物水柱的高度，m；ρˊ------下降管中水的重度，N/M3;ρ混----------上升管中汽水混合物的平均重度，N/M3；在自然循环过程中，每一循环回路都存在着流动阻力，既上升管和下降管的阻力之和。
流动压头是用来克服流动中的全部阻力损失。
有效压头是指上升管产生的运动压力除去本身的流动阻力损失后剩余的压头，是用来克服下降管阻力的。
有了足够的有效压力，才能保证工质不停地流动。
见下式：P有效= H混（ρˊ-ρ混）-△P上升管=△P下降管式中：P有效------有效压头，N/M3；△P上升管------上升管水流动阻力，N/M3；△P下降管------下升管水流动阻力，N/M3；二、水循环故障及其危害锅炉水循环对锅炉安全运行关系很大，要保证锅炉中水循环的正常进行，必需防止锅炉发生水循环故障。
常见的水循环故障有以下几种：1、循环停滞在同一循环回路中，并联的各根上升管的受热强度在实际上总有差别，受热强的上升管流速高，受热弱的流速低。
锅炉水循环及汽水分离
锅炉水循环及汽水分离）在蒸汽锅炉中，给水进入汽锅后就按一定的循环路线流动不已。
在循环不息的流动过程中，水通过蒸发受热面被加热、汽化，产生蒸汽；而受热面——金属壁则靠水循环及时将高温烟气传给的热量带走，使壁温保持在金属的允许工作温度范围内，从而保证蒸发受热面能长期可靠地工作。
但是，如果水循环组织不好，循环流动不良，即便是热水锅炉，也将会造成种种事故。
例如，当水冷壁正常的冷却水膜被破坏而直接与蒸汽相接触时，管壁壁温会显著增高，当温度超过金属允许极限时，会发生爆管事故。
由各蒸发受热面汇集于锅筒的汽水混合物，在锅筒的蒸汽空间中借重力或机械分离后，蒸汽引出。
如果汽水分离效果不佳，蒸汽将严重带水，导致蒸汽过热器内壁沉积盐垢，恶化传热以致过热而被烧损。
对于饱和蒸汽锅炉，蒸汽带水过多也难以满足用户需要，还会引起供汽管网的水击和腐蚀。
可见，锅炉水循环组织得好坏，汽水分离装置性能的优劣都直接关系着锅炉工作的可靠性。
因此，对水循环的基本规律、汽水分离的原理以及影响因素应有所了解，以便在今后的专业实践中，指导锅炉的运行管理和技术改造工作。
第一节锅炉的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，称为锅炉的水循环。
由于水的密度比汽水混合物的大，利用这种密度差所产生的水和汽水混合物的循环流动，叫做自然循环；借助水泵的压头使工质流动循环的叫强制循环。
在供热锅炉中，除热水锅炉外，蒸汽锅炉几乎都采用自然循环。
一、自然循环的基本概念图6-1自然循环回路示意图1-上锅筒；2-下集箱；3-上升管；4-下降管图6-1为蒸汽锅炉的蒸发受热面自然循环回路示意图，它由锅筒、集箱、下降管和上升管（水冷壁管）所组成。
水自锅筒进入不受热的下降管，然后经下集箱进入布置于炉内的上升管；在上升管中受热后部分水汽化，汽水混合物则由于密度较小向上流动输回锅筒，如此形成了水的自然循环流动。
任何一台蒸汽锅炉的蒸发受热面，都是由这样的若干个自然循环回路所组成。
锅炉循环水系统原理
锅炉循环水系统原理锅炉循环水系统是指在锅炉运行过程中，通过一系列的管路和设备，将循环水循环供应给锅炉，实现热能的传递和利用的过程。
这一系统的主要原理包括水的循环、水质处理、水压控制和热能传递等。
首先，循环水系统需要保持水的循环。
循环水是指从锅炉中吸收热量后，通过水泵输送至锅炉的过程。
循环水系统中的水泵负责将冷却后的水送入锅炉，通过锅炉内部的管道和设备，水被加热转化为蒸汽或热水，然后再通过管道系统回到锅炉，重新进行循环。
这样循环水就能不断地吸收和释放热量，实现热能的传递。
其次，水质处理是循环水系统中的一个重要环节。
由于循环水在循环过程中会受到外界环境的影响，比如水中的杂质、氧气和硅酸盐等，会导致水质恶化并对锅炉产生不良影响。
因此，循环水系统需要加入水质处理设备，如软水器、除氧器等，以去除水中的杂质和氧气，保证水质的纯净度和稳定性，从而保护锅炉的正常运行。
另外，水压控制也是循环水系统的重要原理之一。
循环水系统中的水泵需要保证循环水的流量和压力，从而确保水能够顺畅地循环。
在循环水系统中，设置了水泵、调节阀、流量计等设备，通过调节这些设备的工作状态，可以实现对水泵的启停、流量的调节和水压的控制，从而保证循环水系统的正常运行。
最后，循环水系统的原理还涉及热能传递。
锅炉循环水系统通过水泵将循环水送入锅炉，在锅炉内部，燃料燃烧产生的热能通过烟气和水之间的热交换，将水加热转化为蒸汽或热水。
然后，通过管道系统将热能传递给需要热能的设备或场所，如供暖系统或工业生产中的热源。
总之，锅炉循环水系统的原理包括水的循环、水质处理、水压控制和热能传递等。
合理运用这些原理，可以实现循环水的高效利用，提高锅炉的工作效率，同时也能延长锅炉的使用寿命。
锅炉自然循环原理
锅炉自然循环原理
锅炉自然循环原理是指在锅炉加热过程中，由于水的密度变化所引起的水的自然循环运动。
首先，当锅炉内的水被加热后，水的温度上升，密度减小。
因为热量的传导是从高温到低温的方向，所以炉水温度升高后，周围的水也会热传导到锅炉所在区域，使锅炉内的水局部产生热胀冷缩的变化。
其次，由于局部水温升高，水的密度减小。
较冷的水会由外部环境自然进入锅炉，占据较热水所占的位置，形成自然循环。
进一步的，进入的较冷水在锅炉内受热后也会上升，造成锅炉内水的循环。
这种自然循环的过程可以使锅炉内部加热面上的水温均匀分布，从而提高锅炉的热效率。
同时，自然循环还可以保证锅炉内水的流动，避免局部温度升高过高，导致热力膨胀、破坏锅炉结构等不良后果。
总之，锅炉自然循环原理通过水的密度变化和热对流的效应，实现了锅炉内部水的自然循环运动，达到了热量均匀传递、高效供热的目的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.2.3选择合理的水循环方式、蒸发设备结构和工质参数，确保从烟气侧到管壁的热负荷与管壁到管内全截面汽水的综合换热系数相适应。
1.2.4水冷壁的设计特点和安全裕度
水冷壁设计最关键的设计参数在于水冷壁管内质量流速的选取。选取较高的质量流速，
可保证在任何工况下其质量流速都大于相应热负荷下的最低界限质量流速，保证水冷壁管有
足够的冷却能力。提高工质质量流速是改善传热工况，降低管壁温度，推迟、抑制、防止传
热发生恶化的最有效方法。
超临界和超超临界锅炉设计的一个重要原则是要使介质的大比热区远炉内热负荷最高的区域。
为了保证锅炉水冷壁ຫໍສະໝຸດ 安全，要求水冷壁在任何工况情况下管壁温度都不能超温，并且管子之间（特别是相邻管子之间）的管壁温度相差不能太大，以避免产生太大的热应力而造成破坏。
锅炉炉膛周界尺寸的增加与锅炉容量的增加是不成正比例的。容量较小的直流锅炉水冷壁往往单位容量炉膛周界尺寸过大，水冷壁管子内难以保证足够的质量流速。300MW容量的锅炉水冷壁不能设计成一次垂直上升型管圈；600MW容量的锅炉在负荷低于60%左右时质量流速也显得不足（这里指的是采用较粗的管子且无多次上升垂直全，即采用UP型一次上升水冷壁结构）。根据国外经验，燃煤锅炉水冷壁设计成一次垂直水冷壁管圈的极限容量最小应该在为700MW以上。
螺旋管圈的一大特点就是能够在蒸汽锅炉炉膛周界尺寸一定的条件下，通过改变螺旋升角来调整平行管的数量，保证燃料较小的锅炉并列管束数量较小，从而获得足够的工质质量流速，使管壁得到足够的冷却，消除传热恶化对水冷壁管子安全的威胁。这样水冷壁的设计就可避免采用热敏感性太大的直径过细的管子。
设计螺旋管圈水冷壁的另一个要素就是螺旋管圈盘绕的圈数。这与螺旋角和蒸汽锅炉炉膛高度有关。圈数太少会部分丧失螺旋管圈在减少吸热偏差方面的效益；圈数太多增加水冷壁的阻力从而增加水泵功耗，而且在减少吸热偏差的效益方面增益不大，合理的盘绕圈数的推荐值是1.5~2.5圈左右。
京能集团运行人员培训教程
BEIH Plant Course
锅炉水循环
The Water Cycle of Boiler
MAJ
TD NO.100.2
1
电站燃煤锅炉汽水系统，是汽水介质在炉内吸收燃煤燃烧所释放的热能，为汽轮机提供规定能级、品质和数量的蒸汽，将燃煤化学能转化为蒸汽热能的换热系统，包括吸收预热热、将给水加热为接近饱和状态的省煤器、吸收过热热和再热热的过热器和再热器，而蒸发设备系统（水冷壁，自然循环包括汽包、下降管，控制循环还包括炉水循环泵），就是吸收蒸发热，把接近饱和状态的给水加热蒸发成为饱和蒸汽的设备系统，同时它的表面以一定形状围成具有密闭性能的炉膛，为燃料着火、燃烧、放热提供空间。其主要热力过程近视为燃煤发电厂整个热力循环（如下图）中的5点至6点的水平段。汽水介质在锅炉蒸发系统工作过程属于管内吸热沸腾、汽液两相流动过程，从内因方面看，其流动特性和吸热特性相互影响且随着工质状态的变化而发生明显变化；从外部条件看，其受管系结构特性和烟气侧传热特性的影响。
(5)炉膛出口烟气温度满足后部受热面不结焦、不超温条件。
1.2蒸发系统主要设计原则
在锅炉设计过程中，以控制最危险部位的烟气温度和管壁温度为目标，确保水循环相关参数和结构能够适应由燃料特性决定的锅炉热负荷要求。
1.2.1首先根据煤种、机组容量和主要参数，设计和规定锅炉容积热负荷、截面热负荷和壁面热负荷，在确定了炉膛截面尺寸、高度和燃烧器分布形式等水冷壁总的边界条件后，再从烟气侧和汽水侧，计算壁面各部位的热负荷分布情况。
解决蒸汽锅炉炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有如下几种：采用小管径和多次混合的水冷壁（如上锅300MW的UP型锅炉，采用内径11mm的管子）；水冷壁采用工质再循环（低倍率和复合循环锅炉）；采用多次上升管圈型水冷壁（FW型锅炉）；在高热负荷区或汽化率高的水冷壁管段采用内螺纹管；采用螺旋管圈型水冷壁。得到广泛采用的是螺旋管圈水冷壁。例如，国产600MW超临界压力直流锅炉采用的就是螺旋管圈水冷壁。
对垂直布置的水冷壁而言，炉膛周界长度、管子直径、管间节距决定了它的质量流速的大小。而管子直径和节距的选择都有一定的限制，例如管子的直径过细会造成水冷壁管热敏感性高，管子内壁上的结垢和热负荷的变化，使某些管子产生过大的管间流量偏差而使管子超温。因此管子内径的选择不宜过小。同时为了防止管间鳍片过热烧损，管间节距不能太宽，一般以鳍端温度与管子正面顶点温度相等作为鳍片宽度选择的原则。这样一来，在一定的炉膛周界情况下，如果直流锅炉采用垂直布置的水冷壁管，管子直径不能过细，其管子根数基本固定，而为了保证水冷壁管子的安全，必须保证一定的工质流量，所以垂直管圈的质量流速大小是受到严格限制的。
1.1.2要求
(1)蒸发量及其焓值满足机组容量和负荷需求。
(2)炉水和蒸汽品质满足锅炉、汽轮机设备系统要求，控制管内化学腐蚀和结垢现象。
(3)蒸发受热面管子金属不发生因超温、温差过大、膨胀受阻、水动力不稳定等异常工况而引起的热应力以及交变应力损伤现象。
(4)蒸发受热面管子外部不发生高温腐蚀和严重结焦现象。
1.1蒸发系统的主要功能和要求
1.1.1主要功能
汽水介质沿设定的汽水流程，以一定的流速和物理状态流过蒸发系统的管道、容器和设备，在水冷壁中其作为冷源，以管壁向火界面作为换热面，以燃烧的燃料为热源，以汽水物理状态和流速为主要因素决定的管内换热系数，壁厚、材质和内外清洁度决定的管壁导热系数和由烟气温度决定的火焰辐射换热系数的共同作用为综合换热系数，进行热量交换，使管内汽水总焓值平稳升高、管外烟气温度稳定下降、管壁温度在允许范围内；同时管内流动截面上的介质不因其与换热壁面（热源）的距离不同而产生物性、流速剧烈偏离的层流、热阻升高现象，直至在蒸发设备出口，都有与外部烟气温度相当的综合换热系数，确保整个蒸发过程都处于安全状态，并将吸收了烟气热量、焓值升高的饱和蒸汽输给过热器系统；在蒸发设备出口，烟气温度可以满足换热系数相对较低的过热段受热面的安全。