强制流动锅炉及其水动力特性
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强制流动锅炉及其水动力特性ppt课件
五、三种锅炉任务压力范围及比较
1．自然循环锅炉 对于高压(9.8～12.74MPa)和超高压(13.72～15.68MPa)
水循环是可靠的，对于亚临界参数(16.66～18.62MPa)， 美、日、英和我国都已处理了亚临界自然循环锅炉的三 个问题：①水循环问题；②汽水分别问题；③汽包制造 和运输问题。汽包压力最高可到19.11MPa。
第 11 章 强迫流动锅炉及其水动力特性
第一节 强迫循环锅炉和直流锅炉任务原理及任务过程 特点
第二节 直流锅炉蒸发受热面热动力学
第一节强迫循环锅炉和直流锅炉任务原理 及任务过程特点
一、强迫循环锅炉、直流锅炉出现的缘由 二、强迫循环锅炉的任务原理和特点 三、直流锅炉的任务原理 四、直流锅炉的任务过程特点 五、三种锅炉任务压力范围及比较
①对于每根管子来说，它的流量有2-3个能够值。
②对于蒸发管屏来说，即使q一样、几何条件完全一样，管 子里的流量也是不同的，即水力不均。流量小的管子，换 热量小，冷却差，ig大，tg大，因此tb高，有能够烧坏管 子，因此应设法防止。
(2)减小相邻管壁温度差： ① 减少热力不均匀，经过组织炉内过程来实 现；
二、水动力特性不稳定性问题
(一) 程度管圈水动力特性:
水动力特性:指在一定热负荷情况下， 管屏压差与流量的关系，我们研讨的对 象为蒸发受热面管屏，热负荷均匀(平均 热负荷)，管子阻力系数一样。
出现哪种图形，取决于A、B、C数值。如出现图曲线 2 所示图形：在一个压差下，对应有2-3个流量，即水动力 特性呈多值性。
一、强迫循环锅炉、直流锅炉出现的缘由
1 P升高，汽水密度差下降，自然循环推进力下 降，所以需求采用强迫流动；
2 由于压力提高，汽包体积大，壁厚，存在厚 钢板供应困难，和制造工艺困难。
强制流动锅炉及其水动力特性
过热段温度不断上升． （４）比容不断上升．
四．直流锅炉工作过程特点
１．本质特点： （１）没有汽包．（２）工质一次通过，强迫流 动．（３） 受热面无固定界限．
２．蒸发受热面中工质流动工程特点． （１）强制流动锅炉没有自补偿能力，即受热强的 管子，流动速度小．
（２）在热负荷一定情况，蒸发受热面两端压差 p
1 由于有再循环流量，在额定负荷情况下，由给水量确定的 w 可以小于传热要求的临界质量流速，所以使给水泵压头和功 率大大减少。
2 当锅炉负荷变化时，由于再循环泵的作用，水冷壁管中质量
流速变化不大，因此 w变化小。
3 低循环倍率锅炉由于循环倍率低，循环水量少，可以用直径 较小的汽水分离器取代汽包。
4 低循环倍率锅炉由于循环倍率大于1，水冷壁平均出口干度在 左右，因此传热恶化比一次上升直流锅炉的传热恶化大为减 轻，因而一般可以不用螺纹管。
强制流动锅炉及其水动力特性
第一节 自然循环与强制流动锅炉
一 锅炉的分类
自然循环锅炉：只靠汽水密度差推动工质流动。 强制循环锅炉：利用水泵压头和汽水密度差推动工质流
动。 直流锅炉：工质不循环，一次通过各受热面的锅炉。
自然循环工作原理示意图
汽包
下降管
h
上升管
烟气
下联箱
由Y xj Yss可得： H g p xj H h g p ss 循环推动力（运动压头 ）： S yd H ( h ) g p xj p ss 有效压头： S yx p xj H ( h ) g p ss
比热达到最大值；温度不断升高，密度将逐 低循环倍率锅炉由于循环倍率低，循环水量少，可以用直径较小的汽水分离器取代汽包。
自然循环工作原理示意图
渐减小，导热系数及粘性系数先下降后略有 1 在垂直管圈中，由于重位压差
四．直流锅炉工作过程特点
１．本质特点： （１）没有汽包．（２）工质一次通过，强迫流 动．（３） 受热面无固定界限．
２．蒸发受热面中工质流动工程特点． （１）强制流动锅炉没有自补偿能力，即受热强的 管子，流动速度小．
（２）在热负荷一定情况，蒸发受热面两端压差 p
1 由于有再循环流量，在额定负荷情况下，由给水量确定的 w 可以小于传热要求的临界质量流速，所以使给水泵压头和功 率大大减少。
2 当锅炉负荷变化时，由于再循环泵的作用，水冷壁管中质量
流速变化不大，因此 w变化小。
3 低循环倍率锅炉由于循环倍率低，循环水量少，可以用直径 较小的汽水分离器取代汽包。
4 低循环倍率锅炉由于循环倍率大于1，水冷壁平均出口干度在 左右，因此传热恶化比一次上升直流锅炉的传热恶化大为减 轻，因而一般可以不用螺纹管。
强制流动锅炉及其水动力特性
第一节 自然循环与强制流动锅炉
一 锅炉的分类
自然循环锅炉：只靠汽水密度差推动工质流动。 强制循环锅炉：利用水泵压头和汽水密度差推动工质流
动。 直流锅炉：工质不循环，一次通过各受热面的锅炉。
自然循环工作原理示意图
汽包
下降管
h
上升管
烟气
下联箱
由Y xj Yss可得： H g p xj H h g p ss 循环推动力（运动压头 ）： S yd H ( h ) g p xj p ss 有效压头： S yx p xj H ( h ) g p ss
比热达到最大值；温度不断升高，密度将逐 低循环倍率锅炉由于循环倍率低，循环水量少，可以用直径较小的汽水分离器取代汽包。
自然循环工作原理示意图
渐减小，导热系数及粘性系数先下降后略有 1 在垂直管圈中，由于重位压差
锅炉水动力特性课件
锅炉水动力的重要性
01
02
03
提高热效率
良好的锅炉水动力特性有 助于提高热效率，减少能 源浪费。
保障安全运行
合理的水动力特性可以防 止水垢的形成，降低锅炉 发生故障的风险，保障安 全运行。
提高供暖质量
良好的锅炉水动力特性能 够保证供暖系统的稳定运 行，提高供暖质量。
锅炉水动力的发展历程
初期阶段
智能化阶段
锅炉的热交换器设计
热交换器的设计影响水的流动路径和热交换效率，合理的热交换器设计可以提高 锅炉的热效率。
燃料与燃烧方式
燃料的种类
不同种类的燃料产生的热量和燃烧特性不同，对水动力特性 的影响也不同。
燃烧方式
燃烧方式的选择影响锅炉内的温度和压力分布，从而影响水 的流动特性和热效率。
03
锅炉水动力特性的测试与评估
THANKS
感谢观看
锅炉水动力特性课件
目录
• 锅炉水动力特性概述 • 锅炉水动力特性的影响因素 • 锅炉水动力特性的测试与评估 • 锅炉水动力特性的优化与改进 • 锅炉水动力特性研究的前沿与展望
01
锅炉水动力特性概述
定义与特性
定义
锅炉水动力特性是指锅炉内水流在加 热过程中产生的流动行为和传热性能 。
特性
锅炉水动力特性受到多种因素的影响 ，如水温、压力、流速、流动状态等 ，这些因素相互作用，决定了水流的 流动行为和传热效率。
02
锅炉水动力特性的影响因素
温度与压力
温度对水动力特性的影响
随着温度的升高，水的粘度减小，流动阻力降低，有利于提高锅炉的热效率。 但过高的温度会导致水汽化，影响锅炉的正常运行。
压力对水动力特性的影响
在高压下，水的密度增加，流动阻力增大。同时，压力的变化还会影响水的沸 腾点，进而影响锅炉的热效率。
锅炉原理名词解释
1、发热量：单位质量或容积的燃料完全燃烧时所放出的热量。
2、高位发热量：单位量燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部凝结成水时所放出的全部热量，称为燃料的高位发热量。
3、低位发热量：单位燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部保持蒸汽状态时所放出的全部热量。
4、折算成分：指燃料对应于每4190kJ/kg收到基低位发热量的成分5、标准煤：规定收到基低位发热量Qarnet=29270kJ/kg的煤。
6、煤的挥发分：失去水分的煤样在规定条件下加热时，煤中有机质分解而析出的气体。
7、油的闪点：在一定条件下加热液体燃料，液体表面上的蒸汽与空气的混合物在接触明火时发生短暂的闪火而又随即熄灭时的最低温度。
8、煤灰熔融性：在规定条件下随加热温度的变化灰的变形、软化、流动等物理状态的变化特性。
1、燃烧：燃料中可燃质与氧在高温条件下进行剧烈的发光放热的化学反应过程。
2、完全燃烧：燃烧产物中不再含有可燃物的燃烧。
3、不完全燃烧：燃烧产物中仍然含有可燃质的燃烧。
4、理论空气量：1kg收到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在时，燃烧所需要的空气量。
5、过量空气系数：燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比。
即α=VK/V06、漏风系数：相对于1kg收到基燃料漏入的空气量ΔVK与理论空气量V0之比。
7、理论烟气量：按理论空气量供给空气，1kg燃料完全燃烧时生成的烟气量。
8、烟气焓：1kg固体或液体燃料所生成的烟气在等压下从0℃加热到θ℃所需要的热量。
9、烟气成分：烟气中某种气体的分容积占干烟气容积的百分数。
1、锅炉热平衡：在稳定工况下，输入锅炉的热量与锅炉输出热量的相平衡关系。
2、最佳过量空气系数：（q2+q3+q4）之和为最小时的过量空气系数。
3、排烟热损失q2：锅炉中排出烟气的显热所造成的热损失。
4、机械不完全燃烧损失q4：由于飞灰、炉渣和漏煤中的固体可燃物未放出其燃烧热所造成的损失。
5、化学未完全燃烧损失q3：锅炉排烟中含有残余的可燃气体未放出其燃烧热所造成的损失。
强制循环锅炉水动力特性
进如一果步发展，为衰减型脉动。
图13-11 脉动中参数的变化示意图管内总流动阻力ΔPlz增加，而
如果：
dPjr dPzf dG dD
ΔP0不变，故ΔPlz>ΔP0， G进一 步减小，管内流阻变化加强了扰
动，引发持续型脉动。
• 当加热水段缩短时，两个时刻始沸点之间的管段(Ljr- L′jr )， 由于局部压力增高和工质沸腾使该段的工质温度和管壁温度 升高，而加热水段的流量(流速)降低，对流放热系数减小也 使该段的壁温升高。因此，当加热水段的压力增高，始沸点 界面提前时，由炉内传给受热面的热量，将有部分储蓄在金 属和水之中。
• 随着进水量的下降，以及由于pjb的不断升高，相应的饱和 温度也高，蒸汽产量下降，蒸发段阻力Δpzf由增加逐渐转 为减小，使得流动阻力Δplz<Δp0，则G开始增加而D减小。 此时脉动开始反向变化，始沸点界面向出口移动，Δpjr增加 而Δpzf减小。随着始沸点界面向后移动，加热水段的压力 降低，沸腾温度下降，储蓄在金属和水中的热量又重新放出， 故蒸发量又开始增加而使局部压力升高，相当于回到初始扰 动状态。可见，扰动一旦发生后，即使该扰动已经消失，储 蓄热的变化能使工质的脉动自动持续下去。储蓄热愈大，则 脉动愈剧烈 。
尤其是始沸点附近的热负荷突然增大， 使管子该处蒸汽量增多，局部压力pjb升 高，相应使加热段的压力增高, 而p1并 未改变，故该部分管的G减小δG，则其 加的热界如段面果缩移短向，进口Δp端jr减,而小其了余δ管Δp子jr，中始的沸水点
流量增加；同时蒸发段的长度增加和压 差增大，使出口蒸汽量D增加δD，则 Δpzf增加了δΔpzf，此时管子中各参数 的如图(b)所示
第13章 强迫流动锅炉水动力特性
• 可以认为直流锅炉的循环倍率为1。 • 直流锅炉水冷壁中工质一次性通过，进口是具
第十一章：强制流动锅炉及其水动力特性
G——通过管圈的工质流量，（kg/s）
——工质的平均比容，（m3/kg）
——管路结构பைடு நூலகம்定时可看作常数
从式中可以看出，ΔP与G之间的关系是三次曲线，对应于一个压差只存在一个流量，这就是直流锅炉水动力特性的单值性。这种特性只存在与管圈中是单相流体的时候。当管中存在水和蒸汽双相流体时，则水动力特性为三次曲线，对应于一个压差值就有可能有三个不同流量存在，这就是水动力特性的多值行，也就是常说的直流锅炉水动力特性的不稳定性。水动力特性的不稳定性发生在同时只有蒸发段和热水段的管屏上，水动力多值性不会发生在只有蒸发段的管屏上，影响蒸发管水动力特性的主要因素是蒸汽和水的比容不同，直流锅炉原则上可以在任何压力下工作，但压力越高，水动力特性越稳定，压力越低，水动力特性越不稳定。即使在超临界参数下的直流锅炉，在启动时，也有升压过程，由于压力由低到高，在这过程中水动力特性也是不稳定的。
◆防止脉动的措施：
1、增加管圈进口工质的质量流速ρω。
2、增大热水段阻力。
3、减少蒸发段阻力。
◆用水泵压头推动工质流动的锅炉为强制流动锅炉，利用水泵压头和汽水密度差推动工质流动，循环的有汽包锅炉为强制循环锅炉。强制流动循环的特点：1、由于增加了水泵的推动力，工质流量可以人为控制，水流量可以小一些，即循环倍率可以小一些；2、可采用小直径水冷壁；3、可采用小直径的旋风分离器，因而可以减小汽包直径。
◆强制流动锅炉的水动力不稳定性：
◆热偏差——热偏差产生的原因是工质侧的流向不均和烟气侧的热力不均
◆造成受热面热偏差的原因是吸热不均、结构不均、流量不均。受热面结构不一致，对吸热量、流量均有影响，所以，通常把产生热偏差的主要原因归结为吸热不均和流量不均两个方面
强制循环锅炉水动力特性
结论
06
总结研究成果
强制循环锅炉水动力 特性研究已经取得了 一定的成果，主要表 现在以下几个方面
建立了较为完善的理 论体系，对强制循环 锅炉水动力特性的机 理进行了深入探讨， 为实际应用提供了理 论支持。
通过实验研究，对不 同工况下的强制循环 锅炉水动力特性进行 了详细观测和分析， 揭示了其内在规律和 变化趋势。
温度对水动力特性的影响
总结词
温度对水动力特性具有复杂影响
详细描述
随着温度的升高，水动力特性增强， 流动稳定性提高。但温度过高可能导 致水蒸气化，影响流动稳定性。
受热面布置对水动力特性的影响
总结词
受热面布置对水动力特性具有显著影响
VS
详细描述
合理的受热面布置可以增强水动力特性， 提高流动稳定性。不合理的受热面布置可 能导致流动死区或流动不均匀，影响水动 力特性。
强制循环锅炉水动力特 性
汇报人：可编辑 2024-01-11
目录
• 引言 • 强制循环锅炉的工作原理 • 强制循环锅炉的水动力特性 • 强制循环锅炉水动力特性的影响因素 • 强制循环锅炉水动力特性优化措施 • 结论
引言
01
目的和背景
研究目的
探讨强制循环锅炉水动力特性的影响因素和优化方法，以提高锅炉运行效率。
强制循环锅炉水动
05
力特性优化措施
优化受热面布置
总结词
优化受热面布置是提高强制循环锅炉水动力 特性的重要措施之一。
详细描述
通过合理布置受热面，可以改善锅炉内的热 量传递和流动特性，提高换热效率和减少流 动阻力。具体措施包括优化受热面的结构形 式、增加受热面的面积、调整受热面的角度 和方向等。
控制流量和压力
新13 强制流动锅炉及其水动力特性- 蓝白
6，启动过程特点
有启动旁路系统 建立启动流量和启动压力 启动速度快。汽包炉为了避免汽包较大的热应力，启动 速度慢。
7，设计、制造安装特点
适用于任何压力 蒸发受热面可以任意布置；
节省金属
制造方便；
1，主要体现在蒸发受热面上； 2，蒸发受热面工质流动方向布置比较自由； 水平布置、垂直布置、迂回布置 3，没有汽包，不能排污； 4，为了解决启动问题，设置了旁路系统回收 工质和热量；
第十三章
第一节
强制流动锅炉
直流锅炉的主要特点和水冷壁形式
一、工作原理： 在给水泵压头作用 下，给水依次经过预 热、蒸发、过热达到 被预热、蒸发、过热 所需要的温度。
工作过程中的参数变化
焓值 沿着受热面长度不断增加； 压力 由于克服流动阻力不断下降； 温度 预热段温度不断上升，蒸发段由于压力不断下 降，温度不断降低，过热段温度不断上升。 比容 不断上升
螺旋管圈水冷壁的优势 从理论上分析，螺旋管圈水冷壁具有下述优势：
(1)工作在下辐射区的水冷壁同步经过受热最强的区域 和受热最弱的区域。 (2)工质在下辐射区一次性沿着螺旋管圈上升，没有中 间联箱，在工质比容变化最大的阶段避免了再分配。
(3)不受炉膛周界的限制，可灵活选择并列工作的水冷 壁管子根数和管径，保证较大的质量流速。
二、直流锅炉工作过程特点
1，本质特点
没有汽包 ； 工质一次通过，工质受迫流动 受热面无固定界限
2，蒸发受热面中的工质流动过程特点
水动力多值性
水动力脉动性 直流锅炉消耗水泵压头大，水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵 来克服，这部分阻力约占全部阻力的25％～30％。所需的给水 泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电量。
第13章 强制流动锅炉
21
FW型垂直上升管屏水冷壁
22
13.2 直流锅炉蒸发受热面水动力特性
一、蒸发受热面安全工作问题 1.安全工作条件 （1）管壁温度小于材料允许温度 （2）相邻管壁温度差<50℃
二、水动力特性不稳定性
（一）水平管圈水动力特性 水动力特性：在一定的热负荷下，管屏压差与流量 的关系
23
第二节 直流锅炉的水动力特性
16
直流锅炉螺旋式水冷壁布置
在炉膛折焰角以上采用垂直上
升管屏，便于采用全悬吊结构； 炉膛上部热负荷较低，两相邻垂 直管屏外侧管子的管壁温差较小， 不至于造成膜式水冷壁损坏
在炉膛高热负荷区采用螺旋管 圈型水冷壁，以减小炉内热偏差
由于没有中间混合联箱，因此 非常适合于滑压运行。
17
2.
UP型水冷壁
31
第二节
3) 热水段阻力
直流锅炉的水动力特性
增加热水段阻力，可以使水 动力特性稳定，因为ΔPrs增加， 当质量流速增加时，蒸发段阻力 变小时对ΔP影响减小。因而趋向 稳定。 质量流速越低，越容易发生水 动力多值性。流速越小，工质流 量分配越不均匀。
p prs pz f p A( w) B( w) C ( w)
技术特点：蒸发受热面结构和汽水系统。
5
直流锅炉的优点和缺点
1．优点 1) 适合于任何压力，压力越高，稳定性越好； 2)无锅筒，重量轻，管径小，支撑简单，钢材耗量少 20~25% 3) 蒸发受热面布置比较自由，不必要一定垂直布置； 4) 启动快，停炉时间短。
2．缺点 1）给水泵的耗电大； 2）给水品质要求高； 3）自动调节性能要求高； 6 4 ） 要用启动旁路系统（在锅炉点火启动的初期，
螺旋管圈型水冷壁的特点 沿炉膛四周热负荷不均匀影响小 管圈内工质可通过选择合适的管子根 数和管径以保证足够高的质量流速，以减 轻传热恶化的影响 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，对防止管壁超温 有利 大锅炉宽管带，各管间热偏差较大； 支吊困难
FW型垂直上升管屏水冷壁
22
13.2 直流锅炉蒸发受热面水动力特性
一、蒸发受热面安全工作问题 1.安全工作条件 （1）管壁温度小于材料允许温度 （2）相邻管壁温度差<50℃
二、水动力特性不稳定性
（一）水平管圈水动力特性 水动力特性：在一定的热负荷下，管屏压差与流量 的关系
23
第二节 直流锅炉的水动力特性
16
直流锅炉螺旋式水冷壁布置
在炉膛折焰角以上采用垂直上
升管屏，便于采用全悬吊结构； 炉膛上部热负荷较低，两相邻垂 直管屏外侧管子的管壁温差较小， 不至于造成膜式水冷壁损坏
在炉膛高热负荷区采用螺旋管 圈型水冷壁，以减小炉内热偏差
由于没有中间混合联箱，因此 非常适合于滑压运行。
17
2.
UP型水冷壁
31
第二节
3) 热水段阻力
直流锅炉的水动力特性
增加热水段阻力，可以使水 动力特性稳定，因为ΔPrs增加， 当质量流速增加时，蒸发段阻力 变小时对ΔP影响减小。因而趋向 稳定。 质量流速越低，越容易发生水 动力多值性。流速越小，工质流 量分配越不均匀。
p prs pz f p A( w) B( w) C ( w)
技术特点：蒸发受热面结构和汽水系统。
5
直流锅炉的优点和缺点
1．优点 1) 适合于任何压力，压力越高，稳定性越好； 2)无锅筒，重量轻，管径小，支撑简单，钢材耗量少 20~25% 3) 蒸发受热面布置比较自由，不必要一定垂直布置； 4) 启动快，停炉时间短。
2．缺点 1）给水泵的耗电大； 2）给水品质要求高； 3）自动调节性能要求高； 6 4 ） 要用启动旁路系统（在锅炉点火启动的初期，
螺旋管圈型水冷壁的特点 沿炉膛四周热负荷不均匀影响小 管圈内工质可通过选择合适的管子根 数和管径以保证足够高的质量流速，以减 轻传热恶化的影响 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，对防止管壁超温 有利 大锅炉宽管带，各管间热偏差较大； 支吊困难
《锅炉原理》4
锅炉原理第十三章强制流动锅炉及其水动力特性§13-1直流锅炉一．直流锅炉的工作原理和特点1．直流锅炉的工作原理：在给水泵的压头作用下，工质顺序一次通过加热、蒸发、过热受热面。
进口工质为水，出口工质为过热蒸汽。
在蒸发、过热受热面之间没有固定的分界线。
2．强制流动锅炉和自然循环锅炉结构上的不同主要是水冷壁的形式不同。
3．直流锅炉的优点：（1） 不用汽包，制造方便，降低制造成本，减少钢材消耗量。
（2） 没有汽包等厚壁元件，热应力小，惯性小，负荷变化速度快。
（3） 强制流动，安全有保障，受热面布置自由。
（4） 适合亚临界参数，也适合超临界参数。
4．需要解决的问题：（1） 对锅炉给水品质要求高。
因为不能排污，给水的全部盐分都进入蒸汽，70年代以后化学工业发展，化学处理水的树脂成本降低。
（2） 对自动控制系统要求高（工况参数变化太快，不好控制）。
（3） 要求有启动旁路系统。
启动的时候总要求有流动的水冷却水冷壁，否则水冷壁不安全。
在水冷壁的出口还是汽水混合物的时候，必须在启动旁路内进行汽水分离，把蒸汽送往过热器，水回到除氧器。
5．强制流动锅炉的分类强制流动锅炉⎪⎩⎪⎨⎧锅炉锅炉、部分负荷再循环强制流动锅炉：低倍率环锅炉强制循环锅炉：控制循直流锅炉 6．强制流动锅炉水冷壁的型式：水平围绕管圈式（拉母津式）、垂直管屏式（本生式）和回带式三种，见图13-2。
§13-4强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性一．系统的流动阻力1． 在强制流动的受热面中有：流动阻力、重位压头损失、加速压力损失。
2． 在水平围绕管圈中流动阻力大，重位压头损失小；在垂直管屏中，流动阻力和重位压头损失不相上下。
3． 用总压力损失与质量流量的函数表示强制流动锅炉受热面的水动力特性。
二．平置蒸发管中流动的不稳定性1．水平围绕管圈是平置蒸发管。
在强制流动锅炉运行的时候，平置蒸发管的入口水总是有欠焓的。
因而平置蒸发管中有热水段和蒸发段。
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2
一、强制循环锅炉、直流锅炉出现的原因 强制循环锅炉、
1 P升高，汽水密度差下降，自然循环推动力下降，所 以需要采用强制流动； 2 由于压力提高，汽包体积大，壁厚，存在厚钢板供应 困难，和制造工艺困难。 3 给水处理技术落后，锅内腐蚀严重。
3
二、强制循环锅炉的工作原理和特点
1、增加了水泵推动力，工质流量可以人为地控制， K 一般为1.5～8，通常K为4左右； 2、可采用小直径水冷壁； 3 、可采用小直径旋风分离器，因而可减小汽包直径。 困难：高温高压循环泵的运行可靠性。
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二、水动力特性不稳定性问题
(一) 水平管圈水动力特性 一 水平管圈水动力特性:
水动力特性:指在一定热负荷情况下，管屏压差与 水动力特性 流量的关系，我们研究的对象为蒸发受热面管屏，热 负荷均匀(平均热负荷)，管子阻力系数相同。
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出现哪种图形，取决于A、B、C数值。如出现图曲线 2 所示图形：在一个压差下，对应有2-3个流量，即水动力 特性呈多值性。 ①对于每根管子来说，它的流量有2-3个可能值。 ②对于蒸发管屏来说，即使q相同、几何条件完全相同，管 子里的流量也是不同的，即水力不均。流量小的管子，换 热量小，冷却差，ig大，tg大，因而tb高，有可能烧坏管 子，因此应设法避免。
(1) 减小管壁温度： 减小管壁温度： ①热负荷q不要太高：受结渣条件限制 ②ρw大，冷却好，即α2大、tg小，可减轻传热恶化，但是ρw不 易太大，水泵压头高； ③减轻和推迟传热恶化。 (2)减小相邻管壁温度差 减小相邻管壁温度差： 减小相邻管壁温度差 ① 减少热力不均匀，通过组织炉内过程来实现； 减少流量不均，要研究引起流量不均的原因及办法。
5．调节过程特点： 调节过程特点： 参数调节和自动调节比汽包炉复杂，当负荷发生变化 时，必须同时调节给水量和燃煤量，以保持物质平衡和能 量平衡，才能稳住汽压和汽温。 启动过程特点： 6．启动过程特点： 启动旁路系统； ① 启动旁路系统； 启动速度快。 ② 启动速度快。 设计、制造安装特点： 7．设计、制造安装特点： 适用于任何压力； ① 适用于任何压力； 蒸发受热面可任意布置； ② 蒸发受热面可任意布置； 节省金属； ③ 节省金属； ④ 制造方便。 制造方便。
第 11 章 强制流动锅炉及其水动力特性
第一节 强制循环锅炉和直流锅炉工作原理及工作过程 特点 第二节 直流锅炉蒸发受热面热动力学
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第一节强制循环锅炉和直流锅炉工作原理 及工作过程特点
一、强制循环锅炉、直流锅炉出现的原因 强制循环锅炉、 二、强制循环锅炉的工作原理和特点 三、直流锅炉的工作原理 四、直流锅炉的工作过程特点 五、三种锅炉工作压力范围及比较
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第二节 直流锅炉蒸发受热面热动力学
一、蒸发受热面安全工作问题 二、水动力特性不稳定性问题
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一、蒸发受热面安全工作问题
1．安全工作条件： ．安全工作条件：
(1)管壁温度小于材料允许温度。 (2)相邻管壁温度之差<50℃。
2．影响安全工作因素 ．
受热情况 流动情况
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3．保证蒸发受热面安全工作原则： ．保证蒸发受热面安全工作原则：
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பைடு நூலகம்
四、直流锅炉的工作过程特点
1．本质特点 ． ①没有汽包； ②工质一次通过，强迫流动； ③受热面无固定界限。 2．蒸发受热面中的工质流动过程特点： ．蒸发受热面中的工质流动过程特点： 受热不均对流动过程影响： ① 受热不均对流动过程影响：没有自补偿能力，即 受热强的管子，流动速度小； 多值性； ② 水动力特性呈多值性 多值性 脉动现象； ③ 有脉动现象 脉动现象 水泵压头大。直流炉一般为3～5MPa， ④ 流锅炉消耗水泵压头大 水泵压头大 汽包炉一般为1～2MPa。 3．传热过程特点： ．传热过程特点： 第二类传热恶化现象一定要出现。 4．热化学过程特点： ．热化学过程特点： 7 要求给水品质高。
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三、直流锅炉的工作原理
1．工作原理： 工作原理： 工作原理 在给水泵压头作用下，工质顺 次通过预热、蒸发、过热各受热面， 而被预热、蒸发、过热到所需要的 温度。
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2 工作过程
(1)工质一次通过受热面，蒸发量D等于给水量G。借用循 环倍率的概念，直流锅炉循环倍率K=G／D＝1。 (2)因没有汽包 没有汽包，所以不能把受热面固定下来，在工况变 没有汽包 化时，受热面长度发生变化； (3)工作过程中的参数变化： 工作过程中的参数变化： 工作过程中的参数变化 ① 工质焓值、沿受热面长度不断增加； ② 压力由于克服流动阻力不断下降； ③ 温度：预热段温度不断上升，蒸发段由于压力不 断降低，温度不断降低，过热段温度不断上升； ④ 比容不断上升；
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五、三种锅炉工作压力范围及比较
1．自然循环锅炉 ． 对于高压(9.8～12.74MPa)和超高压(13.72～15.68MPa) 水循环是可靠的，对于亚临界参数(16.66～18.62MPa)， 美、日、英和我国都已解决了亚临界自然循环锅炉的三 个问题：①水循环问题；②汽水分离问题；③汽包制造 和运输问题。汽包压力最高可到19.11MPa。 2．强制循环锅炉： ．强制循环锅炉： 由于有循环泵，压力可用到19.6MPa，压力再高，由于汽 水分离困难，显然就不合适了， 3.直流锅炉： 直流锅炉： 直流锅炉 直流锅炉可以适用于任何压力，用在≥16MPa。对于超 临界参数，直流锅炉是唯一可以采用的一种炉型
一、强制循环锅炉、直流锅炉出现的原因 强制循环锅炉、
1 P升高，汽水密度差下降，自然循环推动力下降，所 以需要采用强制流动； 2 由于压力提高，汽包体积大，壁厚，存在厚钢板供应 困难，和制造工艺困难。 3 给水处理技术落后，锅内腐蚀严重。
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二、强制循环锅炉的工作原理和特点
1、增加了水泵推动力，工质流量可以人为地控制， K 一般为1.5～8，通常K为4左右； 2、可采用小直径水冷壁； 3 、可采用小直径旋风分离器，因而可减小汽包直径。 困难：高温高压循环泵的运行可靠性。
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二、水动力特性不稳定性问题
(一) 水平管圈水动力特性 一 水平管圈水动力特性:
水动力特性:指在一定热负荷情况下，管屏压差与 水动力特性 流量的关系，我们研究的对象为蒸发受热面管屏，热 负荷均匀(平均热负荷)，管子阻力系数相同。
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出现哪种图形，取决于A、B、C数值。如出现图曲线 2 所示图形：在一个压差下，对应有2-3个流量，即水动力 特性呈多值性。 ①对于每根管子来说，它的流量有2-3个可能值。 ②对于蒸发管屏来说，即使q相同、几何条件完全相同，管 子里的流量也是不同的，即水力不均。流量小的管子，换 热量小，冷却差，ig大，tg大，因而tb高，有可能烧坏管 子，因此应设法避免。
(1) 减小管壁温度： 减小管壁温度： ①热负荷q不要太高：受结渣条件限制 ②ρw大，冷却好，即α2大、tg小，可减轻传热恶化，但是ρw不 易太大，水泵压头高； ③减轻和推迟传热恶化。 (2)减小相邻管壁温度差 减小相邻管壁温度差： 减小相邻管壁温度差 ① 减少热力不均匀，通过组织炉内过程来实现； 减少流量不均，要研究引起流量不均的原因及办法。
5．调节过程特点： 调节过程特点： 参数调节和自动调节比汽包炉复杂，当负荷发生变化 时，必须同时调节给水量和燃煤量，以保持物质平衡和能 量平衡，才能稳住汽压和汽温。 启动过程特点： 6．启动过程特点： 启动旁路系统； ① 启动旁路系统； 启动速度快。 ② 启动速度快。 设计、制造安装特点： 7．设计、制造安装特点： 适用于任何压力； ① 适用于任何压力； 蒸发受热面可任意布置； ② 蒸发受热面可任意布置； 节省金属； ③ 节省金属； ④ 制造方便。 制造方便。
第 11 章 强制流动锅炉及其水动力特性
第一节 强制循环锅炉和直流锅炉工作原理及工作过程 特点 第二节 直流锅炉蒸发受热面热动力学
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第一节强制循环锅炉和直流锅炉工作原理 及工作过程特点
一、强制循环锅炉、直流锅炉出现的原因 强制循环锅炉、 二、强制循环锅炉的工作原理和特点 三、直流锅炉的工作原理 四、直流锅炉的工作过程特点 五、三种锅炉工作压力范围及比较
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第二节 直流锅炉蒸发受热面热动力学
一、蒸发受热面安全工作问题 二、水动力特性不稳定性问题
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一、蒸发受热面安全工作问题
1．安全工作条件： ．安全工作条件：
(1)管壁温度小于材料允许温度。 (2)相邻管壁温度之差<50℃。
2．影响安全工作因素 ．
受热情况 流动情况
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3．保证蒸发受热面安全工作原则： ．保证蒸发受热面安全工作原则：
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பைடு நூலகம்
四、直流锅炉的工作过程特点
1．本质特点 ． ①没有汽包； ②工质一次通过，强迫流动； ③受热面无固定界限。 2．蒸发受热面中的工质流动过程特点： ．蒸发受热面中的工质流动过程特点： 受热不均对流动过程影响： ① 受热不均对流动过程影响：没有自补偿能力，即 受热强的管子，流动速度小； 多值性； ② 水动力特性呈多值性 多值性 脉动现象； ③ 有脉动现象 脉动现象 水泵压头大。直流炉一般为3～5MPa， ④ 流锅炉消耗水泵压头大 水泵压头大 汽包炉一般为1～2MPa。 3．传热过程特点： ．传热过程特点： 第二类传热恶化现象一定要出现。 4．热化学过程特点： ．热化学过程特点： 7 要求给水品质高。
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三、直流锅炉的工作原理
1．工作原理： 工作原理： 工作原理 在给水泵压头作用下，工质顺 次通过预热、蒸发、过热各受热面， 而被预热、蒸发、过热到所需要的 温度。
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2 工作过程
(1)工质一次通过受热面，蒸发量D等于给水量G。借用循 环倍率的概念，直流锅炉循环倍率K=G／D＝1。 (2)因没有汽包 没有汽包，所以不能把受热面固定下来，在工况变 没有汽包 化时，受热面长度发生变化； (3)工作过程中的参数变化： 工作过程中的参数变化： 工作过程中的参数变化 ① 工质焓值、沿受热面长度不断增加； ② 压力由于克服流动阻力不断下降； ③ 温度：预热段温度不断上升，蒸发段由于压力不 断降低，温度不断降低，过热段温度不断上升； ④ 比容不断上升；
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五、三种锅炉工作压力范围及比较
1．自然循环锅炉 ． 对于高压(9.8～12.74MPa)和超高压(13.72～15.68MPa) 水循环是可靠的，对于亚临界参数(16.66～18.62MPa)， 美、日、英和我国都已解决了亚临界自然循环锅炉的三 个问题：①水循环问题；②汽水分离问题；③汽包制造 和运输问题。汽包压力最高可到19.11MPa。 2．强制循环锅炉： ．强制循环锅炉： 由于有循环泵，压力可用到19.6MPa，压力再高，由于汽 水分离困难，显然就不合适了， 3.直流锅炉： 直流锅炉： 直流锅炉 直流锅炉可以适用于任何压力，用在≥16MPa。对于超 临界参数，直流锅炉是唯一可以采用的一种炉型