第五章蒸发受热面
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蒸发受热面
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膜式水冷壁的优点
➢炉膛气密性好 ➢降低金属耗量 ➢不用耐火材料，只需轻型绝热材料，减少
炉墙重量。 ➢便于采用悬吊结构 ➢锅炉蓄热能力减小，炉膛升温快，缩短启
动和停炉时间。
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3、内螺纹管
大容量锅炉水冷壁高热负荷区域 应用广泛 抵抗膜态沸腾、推迟传热恶化的作用
内螺纹管: 在x=0.8时，壁温才开始飞升。充分说明 了内螺纹管具有显著的抵抗膜态沸腾、推迟传热恶化 的作用。
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4、销钉式水冷壁
无烟煤锅炉减小换热强化着火 液态排渣、旋风炉 渣 顺利流出 ➢ 方法：敷设卫燃带（销钉＋耐火材料）
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1.6水冷壁布置
作用； 3. 将炉膛出口烟气温度冷却到要求的允许值，
避免对流受热面结渣； 4. 强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金
属消耗量； 5. 悬吊炉墙。
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水冷壁材料
45~60mm的无缝钢管 或内螺纹管 Nhomakorabea(高热负荷区域,防止传热恶化) 亚临界：20号钢（便宜）
超临界：铁素体钢：T23(HCM2S)和T24(7CrMoVTiB10-10)
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水冷壁
45~60mm的无缝钢管或内螺纹管，20号优质 锅炉钢 炉内火焰与水冷壁为辐射传热 悬吊结构，向下膨胀
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1.2 水冷壁类型
1．光管水冷壁:由不带鳍片光管组成。 ➢ 小型锅炉广泛应用 ➢ 需要炉墙 ➢ 密封不易
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化工原理蒸发第五章
用以上两个式子进行计算时，必须预知溶液在一 定浓度和温度下的焓。对于大多数物料的蒸发，可 以不计溶液的浓缩热，而由比热求得其焓。习惯上 取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则有
h0 c0t0 0 c0t0
h1 c1t1 0 c1t1
hw cwT 0 cwT
代入前面的两式得：
• 自然循环：由于溶液在加热室不同位置上的受热程度不同，产 生密度差而引起的循环运动 • 强制循环：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动
•1
中央循环管式(标准式)
•优点： • 溶液循环好 • 传热效率高 • 结构紧凑、制造方便、操作 可靠 •缺点： • 循环速度低
• 溶液粘度大、沸点高
• 不易清洗 •适于处理结垢不严重、腐蚀性小 的溶液
•直接加热蒸发器
•将一定比例的燃烧气与空气直 接喷入溶液中，燃烧气的温度 可高达1200～1800℃，由于气、 液间的温度差大，且气体对溶 液产生强烈的鼓泡作用，使水 分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽 与烟道气一同由顶部排出。
•优点：结构简单，不需要固定 的传热面，热利用率高
•适于处理易结垢、易结晶或有 腐蚀性的溶液。 •不适于处理不能被燃烧气污染 及热敏性的溶液。
（1）溶液的沸点升高和杜林规则 在相当宽的压强范围内溶液的沸点与同压 强的下溶剂的沸点成线性关系：
tA t K tw t
0 A 0 w
t A t K (t w t )
0 A 0 w
不同浓度NaOH水溶液的 沸点与对应压强下纯水的 沸点的关系，由图可以看 出，当NaOH水溶液浓度 为零时，它的沸点线为一 条 45 对角线，即水的沸点 线，其它浓度下溶液的沸 点线大致为一组平行直线。
冷凝水
《化工原理》课件—05蒸发
也可以用同压强 下水蒸汽的温度 直接查图求得不 同浓度下溶液得 沸点。
图【5-8】
2-2 液柱静压头引起的沸点变化
以前在计算沸点时均不考虑液柱深度的 影响。但在长管蒸发器中，液柱很高。 液体内部所受的压力大于液面所受的压 力，因此在计算沸点时应考虑这种影响 因素。
随着液柱高度的变化，液体内部的压强 在改变。通常取液柱中点的压强计算溶 液的沸点。
W F (1 xo ) 10000(1 68) 2440kg / h
x1
90
6atm的加热蒸汽的温度和潜热分别为
T=159°C, r=2091kJ/kg
0.2atm的二次蒸汽的潜热为
r´=2355kJ/kg
对于沸点进料，由式【5-9】得
D Wr 2440 2355 2748kg / h
2-1 溶质引起的沸点改变
一、经验公式计算 溶质引起的沸点改变值Δ΄主要与溶液的种类、溶 液中溶质的浓度和蒸发压力有关。
设操作压下溶液的沸点为tA和二次蒸汽温度为 T´，则
Δ΄ =tA- T´ =f Δ΄a 【5-1】
式中： f 为校正系数，无因次 Δ΄a可从手册中查取
Δ΄a是常压下溶液的沸点与纯水的沸点 的差值。
3-1 物料衡算
W,T´,I´
由于蒸发过程中，只有溶剂 蒸发而溶质不挥发。所以对 于稳态过程，对溶质作物料 衡算。图【5-9】
Fxo (F W )x1
【5-5】
因此，可求得蒸发水量W
W F (1 xo ) x1
【5-6】
F,xo,io 蒸发室
D,T,I 加热器
F-W,x1,i1
D,T,i
图【5-9】
1-3-2 降膜蒸发器
若蒸发浓度或粘度较 大的溶液，可用降膜 式蒸发器。原料液由 加热室的顶部进入， 通过分布器均匀地流 入加热管并在重力的 作用下形成下降的膜，
图【5-8】
2-2 液柱静压头引起的沸点变化
以前在计算沸点时均不考虑液柱深度的 影响。但在长管蒸发器中，液柱很高。 液体内部所受的压力大于液面所受的压 力，因此在计算沸点时应考虑这种影响 因素。
随着液柱高度的变化，液体内部的压强 在改变。通常取液柱中点的压强计算溶 液的沸点。
W F (1 xo ) 10000(1 68) 2440kg / h
x1
90
6atm的加热蒸汽的温度和潜热分别为
T=159°C, r=2091kJ/kg
0.2atm的二次蒸汽的潜热为
r´=2355kJ/kg
对于沸点进料，由式【5-9】得
D Wr 2440 2355 2748kg / h
2-1 溶质引起的沸点改变
一、经验公式计算 溶质引起的沸点改变值Δ΄主要与溶液的种类、溶 液中溶质的浓度和蒸发压力有关。
设操作压下溶液的沸点为tA和二次蒸汽温度为 T´，则
Δ΄ =tA- T´ =f Δ΄a 【5-1】
式中： f 为校正系数，无因次 Δ΄a可从手册中查取
Δ΄a是常压下溶液的沸点与纯水的沸点 的差值。
3-1 物料衡算
W,T´,I´
由于蒸发过程中，只有溶剂 蒸发而溶质不挥发。所以对 于稳态过程，对溶质作物料 衡算。图【5-9】
Fxo (F W )x1
【5-5】
因此，可求得蒸发水量W
W F (1 xo ) x1
【5-6】
F,xo,io 蒸发室
D,T,I 加热器
F-W,x1,i1
D,T,i
图【5-9】
1-3-2 降膜蒸发器
若蒸发浓度或粘度较 大的溶液，可用降膜 式蒸发器。原料液由 加热室的顶部进入， 通过分布器均匀地流 入加热管并在重力的 作用下形成下降的膜，
05化工原理[蒸发]
![05化工原理[蒸发]](https://img.taocdn.com/s3/m/650bea6583d049649b6658ff.png)
解：根据加热蒸汽压力和二次蒸汽压力，由蒸汽表查得： 294 kN/m2（ 即300KPa 绝压）时：蒸汽焓H=2728.5kJ/kg
冷凝水的焓hw=560.4kJ/kg 汽化热r=2168kJ/kg 温度T=133.3℃
2021/5/2
19.6 kN/m2（即20KPa，绝压）时： 二次蒸汽的焓H’=2606.4kJ/kg 饱和温度T′=60.1℃ 二次蒸汽的汽化热r=2355kJ/kg,
蒸发器的生产能力用单位时间内蒸发的水分量， 即蒸发量表示。其生产能力的大小取决于通过传热面 积的传热速率Q，因此也可以用蒸发器的传热速率来 衡量生产能力。 根据传热速率方程得单效蒸发时的传热速率为：
Q=KAΔt 或 Q=KA(T-t) （5-19）
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进料状况影响蒸发器的生产能力
(1)低于沸点进料时，需消耗部分热量将溶液加热 至沸点，因而降低了生产能力； (2)沸点进料时，通过传热面的热量全部用于蒸发 水分，其生产能力有所增加；
（5-1）
式中
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F—原料液流量，kg/h; W—蒸发量,kg/h; x0—原料液的质量组成,%; x1—完成液的组成,%
2 加热蒸汽消耗量D
蒸发操作中，加热蒸汽的热量一般用于将溶液加热至沸 点，将水分蒸发为蒸汽以及向周围散失的热量。
对于某些溶液，如CaCl2、NaOH、H2SO4等水溶液稀释 时释放出热量，则当其蒸发浓缩时应考虑供给和稀释热相当 的浓缩热。
（1）原料液流量、组成与温度；
（2）完成液组成；
（3）加热蒸汽压强或温度；
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（4）冷凝器的压强或温度。
F,x0,t0,h0
D,T,H
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W,T’,H’ 蒸发室
冷凝水的焓hw=560.4kJ/kg 汽化热r=2168kJ/kg 温度T=133.3℃
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19.6 kN/m2（即20KPa，绝压）时： 二次蒸汽的焓H’=2606.4kJ/kg 饱和温度T′=60.1℃ 二次蒸汽的汽化热r=2355kJ/kg,
蒸发器的生产能力用单位时间内蒸发的水分量， 即蒸发量表示。其生产能力的大小取决于通过传热面 积的传热速率Q，因此也可以用蒸发器的传热速率来 衡量生产能力。 根据传热速率方程得单效蒸发时的传热速率为：
Q=KAΔt 或 Q=KA(T-t) （5-19）
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进料状况影响蒸发器的生产能力
(1)低于沸点进料时，需消耗部分热量将溶液加热 至沸点，因而降低了生产能力； (2)沸点进料时，通过传热面的热量全部用于蒸发 水分，其生产能力有所增加；
（5-1）
式中
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F—原料液流量，kg/h; W—蒸发量,kg/h; x0—原料液的质量组成,%; x1—完成液的组成,%
2 加热蒸汽消耗量D
蒸发操作中，加热蒸汽的热量一般用于将溶液加热至沸 点，将水分蒸发为蒸汽以及向周围散失的热量。
对于某些溶液，如CaCl2、NaOH、H2SO4等水溶液稀释 时释放出热量，则当其蒸发浓缩时应考虑供给和稀释热相当 的浓缩热。
（1）原料液流量、组成与温度；
（2）完成液组成；
（3）加热蒸汽压强或温度；
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（4）冷凝器的压强或温度。
F,x0,t0,h0
D,T,H
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W,T’,H’ 蒸发室
05-锅炉蒸发受热面
第五章锅炉蒸发受热面概述•锅炉内工质状态变化过程1、水的加热：给水温度→饱和温度（压力不变）2、水的蒸发：饱和水→饱和蒸汽（温度不变）3、蒸汽过热：饱和蒸汽→额定参数下过热蒸汽•受热面类型1、省煤器2、蒸发受热面3、过热器概述概述自然循环锅炉蒸发受热面系统概述1-省煤器2-前墙水冷壁3-右墙水冷壁4-后墙水冷壁5-汽包6-供水管分配器7-左墙水冷壁8-省煤器再循环管9-后墙悬吊管10-集中下降管11-供水管12-汽水混合物引出管概述•省煤器再循环管的作用?•循环倍率1、自然循环锅炉：K=4~102、控制循环锅炉：K=2~5概述直流锅炉蒸发受热面系统1-给水泵2-省煤器3-水冷壁4-分离器5-再循环泵6-过热器概述•锅炉受热面由两大部分组成：炉膛受热面、对流受热面。
•炉膛受热面又称水冷壁，传热方式主要以辐射换热为主。
对于小型工业锅炉，还有部分锅筒表面参与换热。
•炉膛内，进入炉膛的燃料与空气混合后着火燃烧产生的高温火焰和烟气，通过辐射把热量传递给四周的水冷壁管，水在水冷壁管内受热蒸发产生饱和蒸汽。
概述•电站锅炉的对流受热面包括过热器、再热器、省煤器、空气预热器，通过烟气的对流换热（兼有辐射换热），将饱和蒸汽进一步加热为过热蒸汽或再热蒸汽。
•尾部对流受热面有两部分：¾省煤器：将给水在进入锅筒前预先加热到某一温度(通常低于饱和温度或达到饱和温度)。
¾空气预热器：空气在进入炉膛之前被加热到一定温度，以改善炉内的燃烧过程，同时降低排烟温度，提高锅炉的热效率。
一、锅筒•锅筒又称汽包，是用一定厚度的锅炉钢板焊接而成，两端焊有两个封头，形成的一个压力容器。
采用吊箍方式悬吊在炉顶大梁上，横置布置。
•长25~28m，直径1700~1800mm，厚130~200mm。
125t/h干熄焦（中日联/水钢11B50）一、锅筒•工作原理¾锅筒对于一般锅炉来说是必不可少的，它是锅炉中蒸汽与水的汇集场所。
《化工原理》第5章 蒸发
1.真空蒸发装置
在真空蒸发装置中，除了蒸发器以 外，还应有冷凝器、真空泵等附属 设备。
2.真空蒸发的流程
图5-12为单效真空蒸发流程示意图。
1.蒸发器 2、4.分离器 3.混合冷凝器 5.缓冲罐 6.真空泵 7.真空贮存罐 图5-12 单效真空蒸发流程示意图
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第5章 蒸发
3.真空蒸发的优点 （1）真空蒸发的温度低，适用于处理在高温下易分解、聚 合、氧化或变性的热敏性物料。 （2）蒸发操作的热源可以采用低压蒸汽或废汽，提高了热 能的利用率。 （3）在减压下溶液的沸点降低，使蒸发器的传热推动力增 3 加，所以对一定的传热量，可以相应减小蒸发器的传热面积。 （4）真空蒸发的操作温度低，可减少蒸发器的热损失。 4.真空蒸发的缺点 （1）在减压下，溶液的沸点降低，其粘度则随之增大，从 而导致蒸发器总传热系数的下降。 （2）需要有一套真空系统，并消耗一定的能量，以保持蒸 发室的真空度。
4
第5章 蒸发
5.1.2 蒸发过程的特点
蒸发操作总是从溶液中分离出部分（或全部）溶剂。常见的蒸发过程实际上 是通过传热壁面的传热，使一侧的蒸汽冷凝而另一侧的溶液沸腾，溶剂的汽化速 率由传热速率控制，所以蒸发属于传热过程。但蒸发又有别于一般的传热过程， 具有下述特点： (1)传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽冷凝，另一侧为溶液沸腾，所以属于壁面 两侧流体均有相变化的恒温传热过程。 (2)溶液性质：在蒸发过程中溶液的黏度逐渐增大，腐蚀性逐渐加强。有些溶液在 蒸发过程中有晶体析出、易结垢、易产生泡沫，在高温下易分解或聚合。 (3)溶液沸点的改变：含有不挥发溶质的溶液，其蒸气压较同温度下溶剂的蒸气压 低。换句话说，在相同压强下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，所以当加热蒸汽 的压强一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发溶剂时的温度差。溶液浓度越 高这种现象越显著。 (4)泡沫夹带：溶剂蒸气中夹带大量泡沫，冷凝前必须设法除去，否则不但损失物 料，而且污染冷凝设备。 (5)能源利用：蒸发时产生大量溶剂蒸气，如何利用溶剂的汽化热，是蒸发操作中 要考虑的关键问题之一。
第五章 超临界锅炉工作原理及基本型式
第五章超临界锅炉工作原理及基本型式超临界锅炉的工作原理根据锅炉蒸发系统中汽水混合物流动工作原理进行分类，锅炉可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉三种。
若蒸发受热面内工质的流动是依靠下降管中水与上升管中汽水混合物之间的密度差所形成的压力差来推动，此种锅炉为自然循环锅炉；若蒸发受热面内工质的流动是依靠锅水循环泵压头和汽水密度差来推动，此种锅炉为强制循环锅炉；若工质一次性通过各受热面，此种锅炉为直流锅炉。
直流锅炉是由许多管子并联，然后再用联箱连接串联而成。
它可以适用于任何压力，通常用在工质压力≥16MPa的情况，且是超临界参数锅炉唯一可采用的炉型。
1.直流锅炉的工作原理直流锅炉依靠给水泵的压头将锅炉给水—次通过预热、蒸发、过热各受热面而变成过热蒸汽。
直流锅炉的工作原理如图5-1所示。
图5-1直流锅炉的工作原理示意图在直流锅炉蒸发受热面中，由于工质的流动不是依靠汽水密度差来推动，而是通过给水泵压头来实现，工质一次通过各受热面，蒸发量D等于给水量G，故可认为直流锅炉的循环倍率K＝G/D＝1。
直流锅炉没有汽包，在水的加热受热面和蒸发受热面间，及蒸发受热面和过热受热面间无固定的分界点，在工况变化时，各受热面长度会发生变化。
沿直流锅炉管子工质的状态和参数的变化情况示于图5-2：图5-2 直流锅炉管子工质的状态和参数的变化情况图5-2直流锅炉管子工质的状态和参数的变化阻力，工质的压力沿受热面长度不断降低；工质的焓值沿受热面长度不断增加；工质温度在预热段不断上升，而在蒸发段由于压力不断下降，工质温度不断降低，在过热段工质温度不断上升。
2.直流锅炉的特点2.1直流锅炉的结构特点直流锅炉无汽包，工质一次通过各受热面，且各受热面之间无固定界限。
直流锅炉的结构特点主要表现在蒸发受热面和汽水系统上。
直流锅炉的省煤器、过热器、再热器、空气预热器及燃烧器等与自然循环锅炉相似。
2.2直流锅炉适用于压力等级较高的锅炉根据直流锅炉的工作原理，任何压力的锅炉在理论上都可采用直流锅炉。
化工原理第5章 蒸发
三、几个基本概念：
1.生蒸汽：即新鲜加热蒸汽。 生蒸汽： 生蒸汽 2.二次蒸汽：蒸出的蒸汽。 二次蒸汽： 二次蒸汽 3.单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操 单效蒸发： 单效蒸发 作。 4.多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，作 多效蒸发： 多效蒸发 为加热蒸汽以利用其冷凝热，这种串联蒸发操作称为多效 蒸发。 。 5.生产能力：单位时间内蒸发的水分量，即蒸发量。 生产能力： 生产能力 6.生产强度：单位传热面积的蒸发量，即单位时间、单位传 生产强度： 生产强度 热面积蒸发的水份量 [ kg ]
最常用的为杜林法则 杜林法则，即一定浓度的某种溶液的沸点为相 杜林法则 同压强下标准液体的沸点的线性函数。由于不同压强下水的 沸点可水蒸汽表查得，故一般取纯水为标准液体。根据杜林 法则，以溶液的沸点tA 纵坐标，以同压强下水的沸点tW为横 坐标，只要已知某溶液在两个压强下的沸点值，并查出这两 个压强下纯水的沸点，即可作图得一直线，其直线方程为：
DH + Fh0 = ( F − W )h + WH '+ Dhw + Q损
（1） （2）
Q = D( H − hw) = F (h − h0 ) + W ( H '−h) + Q损
D：加热蒸气的消耗量，kg/s H：加热蒸气的焓，J/kg h0 ：料液的质量焓，J/kg hw：冷凝水的质量焓，J/kg h ：完成液的质量焓，J/kg H’ ：二次蒸气的质量焓，J/kg Q损 ：蒸发器的热损失，W Q ：蒸发器的热流量，W
（四）按操作方式 1．间歇蒸发：它又可分为一次进料、一次出料和连续进 料、一次出料两种方式。排出的蒸浓液通常称为完成液。在整 个操作过程中，蒸发器内的溶液浓度和沸点均随时间而变化， 因此传热的温度差、传热系数等各参数均随时间而变，达到一 定溶液浓度后将完成液排出。 2．连续蒸发：连续进料、完成液连续排出。一般大规模 生产中多采用连续蒸发。
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下段结构分类：螺旋管圈型、垂直管屏型 （一次上升型、多次上升型）
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三、垂直管屏型 1.一次上升 • 水冷壁沿高度方向分为几部分，工质从下至上依
次流过串联的各个水冷壁管屏。 •图
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2.多次上升型（上升-上升型）
分别连接饱和蒸汽引出管、给水管、下降管、汽 水混合物引入管、加药管、排污管、再循环管、 事故防水管等管道；
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（三）布置：
• 布置在锅炉前部最顶端。 （四）汽包内部装置：
• 内部设置汽水分离装置、蒸汽清洗装置（超高压 以下锅炉才有）、加药装置、排污装置等。其中 以汽水分离装置为最多。
冲能力。 3.在汽包内进行汽水分离。 4.对锅水进行化学处理，保证了蒸汽的洁净度。
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（二）结构： • 长度25-28米，直径1.7-1.8米，厚度130-200mm； • 沿长度方向和周界方向开有许多管孔，焊上管座，
在启动时将蒸汽从水中分离出
来
收集的水排入储水罐
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（2）再循环泵：将分离出的锅炉水送回水冷 壁或省煤器中。
（3）储水器（蓄水器）：在分离器下部，与 分离器相连，收集分离器分离下来的水，送 回再循环系统。
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为多个并联的回路，有联箱和受热面组成） • 下降管（大直径，底部设有分配器） • 供水管 • 水冷壁引出管（汽水混合物引出管） • 汽包。
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• 问题3：工质离开水冷壁时为何种状态？ • 汽水混合物。
• 含汽率（干度）：汽水混合物中，蒸汽流量 占总流量的比例，以X表示。
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• 问题2：亚临界参数锅炉炉膛内的屏式过热器为什 么远多于高压锅炉？
• 随着压力升高，过热吸热量比例增大，蒸发吸热 量比例减少，过热器布置量增大，水冷壁吸热不 能满足维持炉膛出口烟温的要求，故需要在炉膛 内增加屏式过热器补充吸热。
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二、不同参数等级下工质吸热比例
触的泵体隔开。 六、下降管 （一）作用：把汽包内的水连续不断地通过下联箱
供给水冷壁。 （二）型式：大口径集中型、小直径分散型。 • 普遍采用大口径集中型，可降低流动阻力。
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②型式：内置式、外置式
• 内置式—锅炉在任何负荷下，水冷壁出口工 质都流经分离器再进入过热器；
• 外置式—分离器只在直流负荷以下时才有工 质流入，在锅炉正常运行时，水冷壁出口工 质不流经分离器，经由管道直接送至过热器。
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五、循环泵
（一）作用：提升水循环压头（当压力升高到1920MPa时，汽水密度接近，汽水密度差形成的自然 循环压头不能保证水循环的安全工作），保证工 质在水冷壁管内的质量流速，保证循环的安全。
（二）布置位置：
上部垂直水冷壁
直流锅炉水冷 壁过渡段
螺旋水冷壁出口集箱
垂直水冷壁进口集箱 螺旋水冷壁出口集箱
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垂直水冷壁进口集箱 下部螺旋水冷壁
垂直段 水冷壁 刚性梁
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螺旋水冷壁刚性 梁
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表5-1 不同参数等级下工质吸热比例
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第二篇 锅炉受热面
第五章 蒸发受热面
本章主要内容： 1.不同压力下工质汽化过程？ 2.不同压力下锅炉蒸发受热面组成？ 3.锅炉蒸发受热面各个组成设备的作用、类型。 4.直流锅炉水冷壁系统构成。
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第五章 蒸发受热面
按照锅炉是否有汽包可将锅炉分为两类： • 汽包炉—自然循环锅炉、控制循环锅炉 • 直流锅炉
• 循环倍率：水冷壁上升管入口水的流量与水 冷壁上升管出口蒸汽流量的比值（含义可以 理解为进入水冷壁的水经过多少次循环才能 全部蒸发为蒸汽）。以K表示。
• K=1/X〃
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• 问题4：自然循环锅炉中水冷壁内工质流动 动力是什么？
• 下降管内水和水冷壁内管内汽水混合物的密 度差。
• 压力升高，蒸发吸热比例减少、水的加热吸 热比例减少、过热吸热比例增加。
• 不同参数下锅炉受热面布置变化大。
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§5.2汽包锅炉蒸发受热面系统 一、自然循环锅炉蒸发受热面系统
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1.系统组成： • 水冷壁（布置在炉膛四周，在每面炉墙上分
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§5.6 直流锅炉蒸发受热面系统 一、蒸发受热面系统
• 问题6：正常运行时的直流锅炉水冷壁出口 工质是什么状态？
• 过热蒸汽。 • 问题7：直流负荷以下时，直流锅炉水冷壁
出口工质是什么状态？
• 汽水混合物。
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• 水冷壁分为上下两部分，下部水冷壁并列布置， 但是在工质流程中，并列布置的管屏串联在系统 中，工质依次流过串联的受热面。具体见图5-14.
• 上部和下部水冷壁采用联箱过渡连接。
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四、螺旋管圈型 1.结构：下部为螺旋管，上部为垂直管。
• 在下降管系统中部设置，采用控制循环方式的锅 炉，其下降管分为上段和下段两部分，上段进入 循环泵，循环泵出口接在下段入口；位置在锅炉 前部汽包下方。
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（三）型式：湿式定子型 • 泵的电机浸没在高压冷却水中，来冷却电机； • 泵体和电机之间设有热屏，将电机与高温炉水接
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水汽化过程
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一、工质在锅炉内的三个加热过程 1.水的加热—水的预热设备—省煤器 2.水的汽化（水的蒸发）—水的蒸发（汽化）设
备—蒸发设备 • 汽包炉蒸发设备由汽包、下降管、水冷壁、联箱
和连接管等组成； • 直流锅炉蒸发设备即水冷壁。 3. 蒸汽过热—蒸汽过热设备—过热器、再热器
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§5.1 锅炉汽水工质吸热量的分配 • 问题1：送入锅炉汽水系统的工质是什么状
态？送出锅炉汽水系统的工质是什么状态？
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• 给水（低于临界压力时为未饱和水；超临界 压力下为水）；
• 过热蒸汽
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1025t/h 亚临界参 数锅炉布 置图
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高压 锅炉 受热 面布 置图
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冷灰斗
直流锅炉水 冷壁结构
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内螺纹管结构
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二、水冷壁
型式 • 传统：水平围绕管圈、回带管圈、垂直多管
屏 • 现代水冷壁由上段和下段两部分组成，按照
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、
图0-3
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图5-3
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三、水冷壁 （一）作用：吸收炉内辐射热量，将工质蒸发为汽水混合
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三、垂直管屏型 1.一次上升 • 水冷壁沿高度方向分为几部分，工质从下至上依
次流过串联的各个水冷壁管屏。 •图
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2.多次上升型（上升-上升型）
分别连接饱和蒸汽引出管、给水管、下降管、汽 水混合物引入管、加药管、排污管、再循环管、 事故防水管等管道；
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（三）布置：
• 布置在锅炉前部最顶端。 （四）汽包内部装置：
• 内部设置汽水分离装置、蒸汽清洗装置（超高压 以下锅炉才有）、加药装置、排污装置等。其中 以汽水分离装置为最多。
冲能力。 3.在汽包内进行汽水分离。 4.对锅水进行化学处理，保证了蒸汽的洁净度。
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（二）结构： • 长度25-28米，直径1.7-1.8米，厚度130-200mm； • 沿长度方向和周界方向开有许多管孔，焊上管座，
在启动时将蒸汽从水中分离出
来
收集的水排入储水罐
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（2）再循环泵：将分离出的锅炉水送回水冷 壁或省煤器中。
（3）储水器（蓄水器）：在分离器下部，与 分离器相连，收集分离器分离下来的水，送 回再循环系统。
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为多个并联的回路，有联箱和受热面组成） • 下降管（大直径，底部设有分配器） • 供水管 • 水冷壁引出管（汽水混合物引出管） • 汽包。
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• 问题3：工质离开水冷壁时为何种状态？ • 汽水混合物。
• 含汽率（干度）：汽水混合物中，蒸汽流量 占总流量的比例，以X表示。
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• 问题2：亚临界参数锅炉炉膛内的屏式过热器为什 么远多于高压锅炉？
• 随着压力升高，过热吸热量比例增大，蒸发吸热 量比例减少，过热器布置量增大，水冷壁吸热不 能满足维持炉膛出口烟温的要求，故需要在炉膛 内增加屏式过热器补充吸热。
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二、不同参数等级下工质吸热比例
触的泵体隔开。 六、下降管 （一）作用：把汽包内的水连续不断地通过下联箱
供给水冷壁。 （二）型式：大口径集中型、小直径分散型。 • 普遍采用大口径集中型，可降低流动阻力。
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②型式：内置式、外置式
• 内置式—锅炉在任何负荷下，水冷壁出口工 质都流经分离器再进入过热器；
• 外置式—分离器只在直流负荷以下时才有工 质流入，在锅炉正常运行时，水冷壁出口工 质不流经分离器，经由管道直接送至过热器。
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五、循环泵
（一）作用：提升水循环压头（当压力升高到1920MPa时，汽水密度接近，汽水密度差形成的自然 循环压头不能保证水循环的安全工作），保证工 质在水冷壁管内的质量流速，保证循环的安全。
（二）布置位置：
上部垂直水冷壁
直流锅炉水冷 壁过渡段
螺旋水冷壁出口集箱
垂直水冷壁进口集箱 螺旋水冷壁出口集箱
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垂直水冷壁进口集箱 下部螺旋水冷壁
垂直段 水冷壁 刚性梁
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螺旋水冷壁刚性 梁
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表5-1 不同参数等级下工质吸热比例
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第五章 蒸发受热面
本章主要内容： 1.不同压力下工质汽化过程？ 2.不同压力下锅炉蒸发受热面组成？ 3.锅炉蒸发受热面各个组成设备的作用、类型。 4.直流锅炉水冷壁系统构成。
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第五章 蒸发受热面
按照锅炉是否有汽包可将锅炉分为两类： • 汽包炉—自然循环锅炉、控制循环锅炉 • 直流锅炉
• 循环倍率：水冷壁上升管入口水的流量与水 冷壁上升管出口蒸汽流量的比值（含义可以 理解为进入水冷壁的水经过多少次循环才能 全部蒸发为蒸汽）。以K表示。
• K=1/X〃
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• 问题4：自然循环锅炉中水冷壁内工质流动 动力是什么？
• 下降管内水和水冷壁内管内汽水混合物的密 度差。
• 压力升高，蒸发吸热比例减少、水的加热吸 热比例减少、过热吸热比例增加。
• 不同参数下锅炉受热面布置变化大。
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§5.2汽包锅炉蒸发受热面系统 一、自然循环锅炉蒸发受热面系统
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1.系统组成： • 水冷壁（布置在炉膛四周，在每面炉墙上分
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§5.6 直流锅炉蒸发受热面系统 一、蒸发受热面系统
• 问题6：正常运行时的直流锅炉水冷壁出口 工质是什么状态？
• 过热蒸汽。 • 问题7：直流负荷以下时，直流锅炉水冷壁
出口工质是什么状态？
• 汽水混合物。
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• 水冷壁分为上下两部分，下部水冷壁并列布置， 但是在工质流程中，并列布置的管屏串联在系统 中，工质依次流过串联的受热面。具体见图5-14.
• 上部和下部水冷壁采用联箱过渡连接。
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四、螺旋管圈型 1.结构：下部为螺旋管，上部为垂直管。
• 在下降管系统中部设置，采用控制循环方式的锅 炉，其下降管分为上段和下段两部分，上段进入 循环泵，循环泵出口接在下段入口；位置在锅炉 前部汽包下方。
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（三）型式：湿式定子型 • 泵的电机浸没在高压冷却水中，来冷却电机； • 泵体和电机之间设有热屏，将电机与高温炉水接
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水汽化过程
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一、工质在锅炉内的三个加热过程 1.水的加热—水的预热设备—省煤器 2.水的汽化（水的蒸发）—水的蒸发（汽化）设
备—蒸发设备 • 汽包炉蒸发设备由汽包、下降管、水冷壁、联箱
和连接管等组成； • 直流锅炉蒸发设备即水冷壁。 3. 蒸汽过热—蒸汽过热设备—过热器、再热器
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§5.1 锅炉汽水工质吸热量的分配 • 问题1：送入锅炉汽水系统的工质是什么状
态？送出锅炉汽水系统的工质是什么状态？
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• 给水（低于临界压力时为未饱和水；超临界 压力下为水）；
• 过热蒸汽
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高压 锅炉 受热 面布 置图
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冷灰斗
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内螺纹管结构
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二、水冷壁
型式 • 传统：水平围绕管圈、回带管圈、垂直多管
屏 • 现代水冷壁由上段和下段两部分组成，按照
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图0-3
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三、水冷壁 （一）作用：吸收炉内辐射热量，将工质蒸发为汽水混合