新13 强制流动锅炉及其水动力特性- 蓝白
《锅炉原理》课件第8章锅炉水动力特性
锅炉设计因素
水循环方式
不同的水循环方式对水动力特性 有显著影响。例如，强制循环锅 炉需要设计循环泵，而自然循环 锅炉则依靠重力和热力差驱动。
受热面布置
受热面的布置，如蒸发管、过热 器、再热器等的位置和数量，会 影响水动力特性，如流动阻力、
流量分配等。
管径和管长
管径和管长对水动力特性有直接 影响，过小的管径可能导致流动 阻力增大，过长的管子可能增加
锅炉水动力特性的重要性
01
掌握锅炉水动力特性有助于提高锅炉运行效率，降低能 耗和减少环境污染。
02
了解锅炉水动力特性有助于预防和解决锅炉运行中的问 题，保障设备安全和稳定运行。
03
深入理解锅炉水动力特性对于培养专业人才和提高行业 水平具有重要意义。
锅炉水动力特水的密度和比热容
水循环的流动阻力
水循环的安全性
水循环的停滞或中断可能导致受热面 的损坏，影响锅炉的安全运行。
水在锅炉受热面中流动时受到阻力， 需要克服流动阻力以保证水循环的正 常进行。
03 锅炉水动力特性分析
流动特性
流动稳定性
描述水在锅炉内的流动是否能够 保持稳定，避免出现湍流和涡流 。
阻力特性
研究水在流动过程中受到的阻力 ，以及如何通过优化设计减少阻 力。
运行优化
负荷调整
根据实际运行负荷，调整 锅炉的运行工况，使水动 力特性达到最佳状态。
燃烧控制
优化燃烧控制策略，保持 合理的燃烧效率，减少对 水动力特性的影响。
定期维护
定期对锅炉进行维护和清 洗，保持锅炉内部的清洁 ，防止水垢和杂质的堆积 。
水质管理
水质标准
制定合理的水质管理标准，确保锅炉的给水水质 符合要求。
2024年【G2电站锅炉司炉】考试题及答案
2024年【G2电站锅炉司炉】考试题及答案1、【多选题】《中华人民共和国特种设备安全法》第七条规定，特种设备生产、经营、使用单位应当遵守本法和其他有关法律、法规，建立、健全特种设备（）和（）责任制度，加强特种设备安全和节能管理，确保特种设备生产、经营、使用安全，符合节能要求。
（AC）A、安全B、岗位管理制度C、节能2、【多选题】《特种设备安全监察条例》规定，下列（）设备应报废，并向原登记机关注销。
（CD）A、出现过多次事故的B、超过检验周期的C、存在严重事故隐患，无改造、维修价值的D、超过安全技术规范规定的使用年限的3、【多选题】下列属于燃料性质对受热面布置的影响的是（）。
（ABC）A、煤的灰分影响对受热面的磨损B、煤水分较大,引起炉内燃烧燃烧温度下降C、煤中的硫分影响烟气露点D、影响环境4、【多选题】减小热偏差的结构措施有（）。
（ABCDEFG）A、将受热面分级B、级间进行左右交叉流动C、采用合理的集箱连接形式D、采用定距装置E、按受热面热负荷分布情况划分管组F、适当减小外管圈管子长度G、加节流圈5、【多选题】在结构和运行方面，减小下降管和汽水导管阻力的措施有（）。
（ABCD）A、采用大直径下降管B、防止下降管带汽C、选择较大的下降管截面积D、选择较大的汽水引出管截面积比6、【多选题】对于二分仓空气预热器，圆筒形外壳的顶部和底部上下对应地分隔成（）。
（ABC）A、烟气流通区B、空气流通区C、密封区7、【多选题】废水处理方法有（）（ABC）A、物理处理法B、化学处理法C、生物处理法D、过滤8、【多选题】按水在其中的加热程度，省煤器可以分为（）。
（AB）A、非沸腾式省煤器B、沸腾式省煤器C、铸铁式D、钢管式9、【多选题】根据GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》，循环流化床锅炉烟尘最高允许初始排放浓度和烟气林格曼黑度为（）。
（BC）A、烟尘初始排放浓度12000mg∕m3B、烟尘初始排放浓度15000mg∕m3C、林格曼黑度1级D、格曼黑度1级10、【多选题】炉后脱硫有以下哪些方法？（）（ABC）A、湿法脱硫工艺B、半干法脱硫工艺C、干法脱硫工艺I1【多选题】炉墙材料的性能指标有（）。
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
13 强制流动锅炉PPT课件
9-烟气出口
14
水平围绕管圈式
1-省煤器；2-炉膛进水管；3-水分配集箱；4-燃烧器；5-水平围绕管圈；
6-汽水混合物出口集箱；7-对流过热器；8-壁上过热器；9-外置式过渡区(低温过热
器) ；10-空气预热器
15
二、现代直流锅炉采用的形式 由于锅炉向大容量、高参数发展；采用了膜式水冷 壁；滑参数运行和给水处理技术发展。因此直流锅 炉形式有了很大的变化。
图1-12~图1-17
43
图1-12 某电厂600WM 超临界压力锅炉 图1-13 传力板、支撑 板和绑带结构
44
图1-14 包墙管 和水冷壁流程
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图1-16 HBC-1000MW 锅炉水冷壁分配器
图1-15 HBC-1000MW超超临界压力锅炉
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图1-15 800MW超临 界锅炉整体布置 （中国：辽宁：绥 中电厂）
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第三节 直流炉水动力特性
§1 受热面壁温及安全性
tb
tgz
q( 1
2
)
tgz
f(ig)f
ij
qH G103
48
二、超临界压力下管壁温度安全条件
➢管壁温度小于材料允许温度 ➢相邻管壁温度差小于50℃
三、安全原则
➢减小管壁温度 ：热流密度 质量流量 减轻和推迟
传热恶化等
➢减小相邻管壁温度差：减小吸热不均和流量不
6. 启动过程特点
① 设有启动旁路 ② 启动速度快 ③ 在启动过程中，有工质膨胀现象 ④ 启动一开始，必须建立启动流量和启动压力
10
7. 设计、制造、安装特点
① 直流锅炉适用于任何压力 ② 蒸发受热面可以任意布置 ③ 节省金属 ④ 制造方便
G2电站锅炉司炉考试题库含答案
G2电站锅炉司炉考试题库含答案1、【多选题】《国务院关于修改〈特种设备安全监察条例〉的决定》国务院549号令中，特种设备作业人员违反特种设备的操作规程和有关的安全规章制度操作，或者在作业过程中发现事故隐患或者其他不安全因素，未立即向现场安全管理人员和单位有关负责人报告的，应承担哪些法律责任？（）（ABC）A、由特种设备使用单位给予批评教育、处分B、情节严重的，撤销特种设备作业人员资格C、触犯刑律的，依照刑法关于重大责任事故罪或者其他罪的规定，依法追究刑事责任2、【多选题】下列为锅炉的性能指标的是（）。
（ABCD）A、经济性指标B、可靠性指标C、热效率D、成本3、【多选题】下列属于煤粉炉的组成部分是（）。
（ABC）A、炉膛B、燃烧器C、点火装置D、省煤器4、【多选题】关于《特种设备作业人员考核规则》下面说法正确是（）。
（ABC）A、考试成绩有效期为1年B、单项考试科目不合格者，1年内允许申请补考1次C、两项均不合格或者补考仍不合格者，应当重新申请考试D、《特种设备作业人员证》每4年复审一次5、【多选题】哪些燃料会影响到炉膛的设计（）。
（ABCD）A、灰分B、挥发分C、水分D、固定碳6、【多选题】在结构和运行方面，减小下降管和汽水导管阻力的措施有（）。
（ABCD）A、采用大直径下降管B、防止下降管带汽C、选择较大的下降管截面积D、选择较大的汽水引出管截面积比7、【多选题】在结构方面，减小热偏差可以（）。
（ABCD）A、将受热面分级，级间进行中间混合B、级间进行左右交叉流动，采用合理的集箱连接形式C、采用定距装置，按受热面热负荷分布情况划分管组D、适当减小外管圈管子长度加装节流圈8、【多选题】层燃炉可分为哪几类？（）（ABC）A、链条炉B、往复炉排炉C、抛煤机炉9、【多选题】影响循环流化床锅炉炉内传热（即传热系数）的主要因素主要有（）等。
（ABCD）A、床温B、物料浓度C、物料循环倍率D、流化速度10、【多选题】水冷壁是锅炉的主要（）。
第13章 强制流动锅炉
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
强制循环锅炉水动力特性
管长 l =300 m；管子外直径×壁厚 44.5 mm×5 mm； P =17.7 MPa；管子总吸热量 Q =1256 kW
（3）加热水段结构特性的影响
• 结构影响阻力。增大加热段的阻力可以减小水动力特性的多值性。 • 加热段阻力随流量增加是一单调升的曲线，总压降中蒸发段阻力的比例减小后，
• （2）增大加热水段的阻力
Pjl
jl
G2v 2f2
图13—7 加装节流圈消除水动力特性的多值性 (a)水动力特性曲线；(b)节流圈
3.水动力特性的稳定区 BC段是 不稳定 工作区
AB段虽然稳定，但流量 太小，无法保证冷却
ΔP0＞ΔPB ，流量大， 有稳定、单值
ΔPC＜ΔP0＜ΔPB，三 种流量。但CE段为相
• 直流锅炉中有垂直蒸发管和水平蒸发管
13.1 直流锅炉蒸发管的水动力特性 13.1.1水平蒸发管的水动力特性
• 1. 水平蒸发管的水动力特性多值性
任一蒸发管，总压差 P 由流动阻力 Plz 、重 位压差 Pzw 和加速压降 Pjs 等三项组成
P Plz Pzw Pjs
有时，重位压差和加速压降可以忽略不计。
减弱了混合物的比容的影响。 • 相当于叠加一个二次曲线。 • 特性曲线公式中系数变化，推导可看出。
（4）热负荷的影响
下图是 200t/h，14MPa 的直流锅 炉在启动压力 P＝3MPa、进口工
• 热负荷增加，三次项系数A减小，质焓一值次i ＝6项28k系J/k数g 时C增大，曲 线变陡，趋向稳定。
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，进口是具有 欠焓的过冷水，出口为含气率很高的汽水混合物， 因此直流锅炉水冷壁中工质的状态变化比较大， 容易发生水动力不稳定。
锅炉13强制流动锅炉及其水动力特性
Δp随G的变化规律，要具体看G与二者何者为大，Δp
可能随流量而增大，也可能在一定范围内下降。
由G与的不同组合可以得出相同的Δp，存在多值性是
必然的。
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性
(2) 理论推导（定性分析）
p f (G)
3 2 p A(w ) B(w ) C ( w )
重位压头可增大流量偏差
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性
加装节流圈对流量偏差的影响
G
Gp Go
Ro o Ro. jl o. jl R p p R p. jl p. jl
即选择好各管中节流圈，可使流量偏差系数接近于1。
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性
减轻热偏差的措施
大时,就可得到单调升曲线。
减小进口工质欠焓—— 减小了热水段长度。 减小受热偏差 控制下辐射区水冷壁出口温度。 控制水冷壁热负荷。
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性
蒸发管中的脉动
脉动—管中的工质流量呈周 期性变化，危害十分严重。但是， 脉动的机理还不十分清楚。
管间脉动 管屏间脉动 全炉脉动
避免局部压力的大幅度变化；热偏差的减小，可减小流量偏差；
(5) 防止脉动性燃烧：燃烧放热呈脉动时，热水段和蒸发段 也会呈现脉动性。 (6) 选用较陡水泵特性的给水泵，压力有所变化时，流量变 化不大。
第四节 强制流动锅炉蒸发受热面的水动力特性 直流锅炉的热偏差
热偏差定义
i p i0 q pH p Gp q0 H 0 q p H p 1 q H G0 q0 H 0 G p G G0
图3 13-4 进口水的欠焓对 阻力特性的影响（压力不变）
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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。
质量流速。
2.3.3.5 水冷壁管内的工质分配和受热应均匀，以保证沿
炉膛宽度均匀产汽。
2.3.3.6 锅炉水冷壁的设计，在任何工况下（尤其是低负
荷及起动工况），保证在水冷壁内有足够质量流速，以保
持水冷壁水动力稳定和传热不发生恶化，特别是防止发生 在亚临界压力下的偏离核态沸腾和超临界压力下的类膜态 沸腾现象。 卖方在水冷壁的设计中通过控制螺旋炉膛的螺旋角 保证水冷壁管内的最小质量流速来防止发生偏离核态沸腾 和膜态沸腾。
焊口对接 需双向调整
水冷壁结渣比较
容易掉落
粘附在膜式 鳍片上
第二节
直流锅炉的水动力特性
一、直流锅炉的水动力多值性
3，传热过程特点
自然循环锅炉蒸发受热面出口工质质量含汽率Xmax=0.286, K≥3.5，一般不会出现第二类传热恶化现象。
直流锅炉：X=1,第二类传热恶化现象一定会出现。
4，热化学过程特点
给水品质要求高
5，调节过程特点
汽包炉：调节给煤量，稳住汽压；调节给水量，使得给水量 等于蒸发量；自然循环锅炉储热能力大，当扰动发生时，有 自补偿能力，参数变化速度小。 直流锅炉：同时调节给煤量和给水量，才能稳住汽压和汽温
★ 2，螺旋式水冷壁管屏
是西德、瑞士等国为适应变负荷运行的需要而 发展起来的 水冷壁四面倾斜上升，由于水平管屏吸热比 较均匀，因此可以在生成蒸汽途中没有混合联箱， 在滑参数运行时，也就没有汽水混合物分配不均 的问题了，因而特别适合于滑压运行 由于水平管圈承受荷重的能力差，因此有的 锅炉在上部使用垂直上升管屏，也就可以采用全 悬吊结构
数
量
24（前7/后7/侧5*2） 20（前7/侧5*2/折焰角3） 7 23（前5/侧4*2/后5/中隔墙5） 2 2 7 16 7 14
高过出口
汽水分离器筒体 高过出口集箱筒体
7
4（内外壁各2） 4（内外壁各2）
3、内螺纹管垂直管屏水冷壁
垂直水冷壁
螺旋管水冷壁
（内螺纹管）
（光管）
垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁相比的优点 —对高可靠性所作的贡献—
螺旋管圈+内螺纹管
漩涡效果 > 重力作用 管子内表面充满了液体
举例：
石洞口第二发电厂的600MW超临界参数锅炉 即采用螺旋管圈水冷壁，管子规格为 φ385.6mm，材料为13CrMo44，由316根管盘 旋至炉膛折焰角下部，盘旋圈数为1.74圈，螺 旋管倾角为13.95°。l00%MCR工况时的质量 流速为2800kg/(m2· s)，螺旋管出口处的工质温 度控制在413℃，水冷壁出口处的工质温度控 制在433℃。直流运行工况的最小质量流速为 980kg/(m2· s)。
可门技术协议 2.2.20在锅炉启动、停炉或当负荷低于最小直流负
荷时进行汽水分离，保证运行安全可靠。最低直流
负荷为30% BMCR。
2.2.21 随着锅炉负荷降低，水冷壁中质量流速按比 例下降，水冷壁工作条件极为恶劣。在直流方式下， 工质流动的稳定性受到影响，为了防止出现流动的 多值性不稳定现象，应限定最低直流运行负荷时的
(1) 结构简单 —易于制造和安装 —安装周期较短 —热应力较小 (2) 水冷壁阻力较低 —优良的流动稳定性，导致较小的温度偏差 —降低了厂用电 (3) 结渣较少 —易于用吹灰器清除结渣 —不会产生局部堆渣
安装中的垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁 可靠性比较
高可靠性
焊口对接 只需单向调整
较复杂
（有时可靠性较低）
水冷壁系统的保护
温度监测保护：水冷壁系统温度测点是锅 炉在启停、运行时对管子金属壁温进行监 视和保护的重要手段。 水冷壁系统温度的监视是通过设置系统管 道上不同位置的热电偶来实现的，管子金 属壁温的监视是通过装设在水冷壁的壁温 测点来实现的。
DG600MW壁温测点
壁 温 测 点 位 置
螺旋水冷壁出口 上部水冷壁出口 顶棚管出口 尾部包墙出口 水平烟道（前）出口 水平烟道（后）出口 水平烟道（底部）出口 尾部包墙汽吊管出口 低温过热器出口 屏过出口
现代直流锅炉蒸发受热面的主要型式 1，垂直管屏光管
(a)一次上升型 适用于大容量亚临界压力及超临界 压力锅炉 (b)上升-上升型 适用于较小容量的超临界锅炉
(c)双回路上升型 适合于较小容量亚临界压力锅炉
造价低，抵抗膜态沸腾能力差
为保证质量 流速 炉膛下部多次 上升、上部一 次上升管屏 （FW型） 有中间联相 变压运行时 的分配问题