《华北电力大学(北京)锅炉原理复试资料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华北电力大学(北京)锅炉原理复试资料.pdf（51页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、锅炉原理备课笔记 2第二章燃料2-1 锅炉用燃料1 电厂是消耗燃料的大户，越发达的国家电厂消耗的燃料越多。2 三种状态的燃料：固体、液体、气体。我国煤是主要燃料，占总燃料发热量的90%，其他的燃料很少。石油不到10%，天然气不到 10%（石油和天然气之和为 10%左右）。而美国的石油和天然气之和高达 50%，比我国的条件好。3 我国电站锅炉利用燃料的原则：电站锅炉尽量利用比较差的燃料，把好燃料让给其他的部门，因为电站对燃料的燃烧研究最好。4 我们这个锅炉原理课程介绍的是燃煤锅炉。2-2 煤的成分1 元素分析和工业分析元素分析定义：元素分析一般指分析燃料中的碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）
2、、硫（S）五种元素。这个方法、这个结果叫元素分析。1为什么要用元素分析：现有的分析方法中不能直接分析煤中有机物的各种化合物，很多物质在分析的过程中分解。所以一般用煤的元素分析表示煤的有机物特性。2为什么不是完全彻底的元素分析？有一些化合物在煤的燃烧前后没有改变，就是他们不参与燃烧。分析他们的元素组成对于锅炉燃烧没用。这里指的就是煤的水分和煤的灰分。3元素分析成分：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分、水分。4元素分析方法的简单介绍。有这个方面的国家标准，可以查阅。简单说来就是把煤制成煤样（磨成煤粉），在炉子里加热。先失去的是水分。紧接着燃烧煤粉。分析燃烧产物可以知道煤粉的元素
3、分析成分。最后剩下的是灰分。5为什么在定义中只有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种成分。因为这个五种成分和燃烧有关。其余的灰分和水分和燃烧无关（不参与燃烧）。但是灰分和水分是煤里面都有的，也占一定的百分比，因此元素分析成分包括七种成分。工业分析的定义：分析煤粉中的灰分、水分、挥发分和固定碳的分析。1为什么发电厂要用煤的工业分析。元素分析比较复杂，一般发电厂不能做。而煤又要进行快速分析，以指导运行。所以用比较简单的工业分析。2工业分析成分：灰分、水分、挥发分和固定碳。3工业分析简单介绍：和元素分析近似，也借助于燃烧。把煤样加热，先失去水分，然后隔绝空气继续加热，再失去的是挥发分
4、。剩下的是焦碳（固定碳和灰分之和）。把焦碳燃烧，失去的是固定碳，余下的是灰分。4发电厂每天都要对煤进行工业分析，让运行人员掌握煤种的变化情况，有利于锅炉运行。2 煤的成分 常将各个成分用百分比表示。1碳 是煤的各个成分中含量最多的元素，有的高达 90%，最少也有50%。是煤的发热量的主要来源。其中一部分与其他元素化合，其余是单质状态，称为固定碳。固定碳多了不容易着火。所以含碳多的煤不好着火。2氢 大部分含量在36%的范围内。一部分和氧结合成水；另一部分在有机物中我们在元素分析中的氢就是这一部分。在加热的时候形成氢气或各种碳氢化合物，容易着火和燃烧。氢的发热量很高。3氧 一部分和氢化合成水，不能
5、燃烧；另一部分和碳化合成碳氢化合物，可以燃烧。含量差距很大，最高达40%。随着煤化程度的提高，含量降低。4氮 煤中的氮的含量不多，只有 0.52.0%。在燃烧的时候有很少一部分与氧化合成氧化氮（xNO）。5硫 煤中的硫有三种形态存在：有机硫、黄铁矿硫（FeS2）和硫酸盐硫（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）。一般来说，硫酸盐是灰分，不参与燃烧。6水分 把煤样在 102105条件下干燥带恒重，失去的就是水分。一般地质年代增加，水分减少。还和运输、贮藏的方法有关。两个概念：内在水分（固有水分、分析水分）和外在水分（外部水分）。长期放在阴凉的地方，使水分的逸出和水分的吸收平衡时的水分叫内在水分。
6、用自然干燥法失去的水分为外在水分。两部分之和叫全水分。7灰分 把煤样加热到 80025，灼烧二小时，余下的就是灰分。最少为10%，最多可以达到50%以上。灰分由多种元素组成，和开采方法、运输、贮存方法有关。3 煤中某些成分对锅炉工作的影响1硫分 与氧气作用有一部分形成 SO3，进而形成硫酸，腐蚀尾部受热面；在炉膛里形成H2S对水冷壁产生高温腐蚀；形成的 SO2对环境造成危害；硫化铁很硬，造成严重的磨损。2灰分 挡住氧气和可燃成分接触，影响着火；造成结渣、积灰、磨损；污染大气环境。3水分 影响煤粉着火（使着火困难）；降低炉膛温度，增大未完全燃烧损失；排入大气，增加排烟损失；增加烟气体积，使吸风机
7、电耗增加；增加烟气的水蒸气分额，增加烟气的腐蚀；原煤水分多，制粉系统工作困难；磨煤机出力下降；原煤仓容易堵塞、给煤机粘结等。4挥发分 定义：在隔绝空气的条件下加热 85020，使得煤粉中的有机物分解而析出，称为挥发分。主要成分：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体；少量的氧气、二氧化碳、氮气等不可燃气体。释放挥发分的温度：煤化程度比较低的煤，1350炉内结渣的可能性不大，为了避免结渣炉膛出口烟气温度要留出 50100的余量。4灰分的烧结性指灰分在高温对流受热面生成高温烧结性积灰的能力。烧结性和熔化性没有直接的关系，但是和灰分的成分有关。碱性物质含量多，烧结性越强。2-4 煤的分类一煤
8、的分类方法 可以按照很多指标进行分类，分完大类再细分。1 通常把煤分成三个阶段：褐煤、烟煤和无烟煤。2 在无烟煤中根据挥发分的多少，分为 1号（6.510%）、2 号(3.56.5%)和 3 号(3.5%)。3 在烟煤中根据挥发分和粘结指数分类。分为贫煤、瘦煤、焦煤、亚焦煤、弱焦煤、不粘煤、肥煤、肥气煤、气煤和长焰煤。具体见 P15。4 褐煤用目视透光率来表征年轻煤的煤化程度的比较好的指标。二几种主要动力煤的特点1 无烟煤有光泽、机械强度高、焦结性差、含碳高、发热量高、难点燃、燃尽困难。2 贫煤是变质程度最高的烟煤、介于无烟煤和烟煤之间、挥发分少、燃烧接近无烟煤。3 烟煤挥发分多、水分和灰分少
9、、发热量高容易着火和燃尽。4 褐煤外表呈褐色，似木质、挥发分高、好着火、发热量低。*5 在两种煤的分界处，有的烟煤的挥发分比有的贫煤低，但是是烟煤。同时有的贫煤挥发分比有的烟煤高，但是是贫煤。这是因为这个贫煤的着火性质（着火和燃尽）是贫煤的，这个烟煤的着火性质（着火和燃尽）是烟煤的。2-5 和2-6同学们自己看。锅炉原理备课笔记 3第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡3-1 燃烧所需空气量和过量空气系数1理论空气量定义：1kg受到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在，此时所需的空气量称为理论空气量。2标准状态0、一个物理大气压。在标准状态下，1kmol 气体的容积为 22.41Nm3。31kg固体或
10、液体燃料完全燃烧所需的理论空气量为：ararararOHSCV0333.0265.0)375.0(0889.00+=（3-1）4过量空气系数的定义：实际供给的空气量与理论空气量的比值。5最佳过量空气系数的定义：不完全燃烧热损失最小，燃烧效率最高的过量空气系数。6漏风系数的定义：漏入的空气量与理论空气量的比值。排烟的过量空气系数等于炉膛出口的过量空气系数加上烟道漏风系数之和。7漏风的害处，炉膛漏风使得炉膛温度降低，增加机械未完全燃烧损失、增加烟气流量；烟道漏风，影响受热面的传热、排烟温度升高（具体要看什么地方漏风：离炉膛出口近的地方漏风往往使得排烟温度升高；远离炉膛出口的地方漏风使得排烟温度降低
11、）；排烟温度升高和排烟体积增大都增加排烟损失，增加风机电耗。3-2 燃烧产物（烟气量）的计算1 理论烟气容积1理论烟气容积的定义：如果燃烧时供给的是理论空气量（即1=），而且又达到完全燃烧，这时烟气所具有的容积称为理论烟气容积。2理论烟气容积的成分：二氧化碳 CO2、二氧化硫 SO2、氮气N2、水蒸气 H2O。（1）二氧化碳 CO2容积：100/866.12arCOCV=（3-5）（2）二氧化硫 SO2容积：100/7.02arSOSV=(3-6)100375.0866.12ararROSCV+=(3-7)(3)理论氮气容积：100/8.079.0002arNNVV+=（3-8）（4）理论水蒸
12、气容积：000161.0100/24.1100/1.112VWHVararOH+=（3-10）（5）理论烟气容积：000002222OHGYOHNROyVVVVVV+=+=（3-11）（6）理论干烟气容积：0022NROGYVVV+=2 实际烟气容积 实际烟气容积比理论烟气容积多过量空气中的氧气、氮气和水蒸气。公式除了下面的公式以外还有公式，见 P23。1过量空气中氧气的容积：0)1(21.02VVO=（3-14）2过量空气中氮气的容积：00)1(79.022VVVNN=（3-15）3过量空气中的水蒸气容积：00)1(0161.022VVVOHOH=（3-16）4实际烟气容积：000)1(01
13、61.0)1(VVVVYY+=（3-17）5还有按照重量计算的实际烟气容积的公式；二氧化碳、二氧化硫、水蒸气份额以及灰粒浓度的公式，在P24。进行锅炉热力计算的时候需要。3-3 烟气分析（不完全燃烧情况的公式或者说实际的公式）1 奥氏分析仪用的是吸收的方法，见 P25。2 干烟气容积的公式，见（3-33）。3-4 不完全燃烧方程式（烟气中一氧化碳含量计算）1不完全燃烧的时候烟气中的成分：二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氧气、氮气和水蒸气（只考虑一氧化碳）。2不完全燃烧方程式：arararararSCNOH375.0038.0837.2+=（3-40）3是燃料特性系数，见上式。4完全燃烧方程式：0
14、22121+=ORO 02max2121+=ORO （3-43）5由于烟气中或多或少含有氧气和一氧化碳，所以三原子气体的含量不可能达到它的最大值。3-5 锅炉运行状态下过量空气系数的确定1过量空气系数的计算公式：2max222121ROROO=（3-51）2由于后一个公式涉及到燃料成分，因而准确性比较差。3 现在应用的氧化锆氧量表（不错的）准确性不是很好。要精确（1）购买进口仪表，价格是国产仪表的510倍。（2）每半年要校正一次，价格几千元。3-6 空气和燃烧产物的焓的计算1理论空气和烟气的焓的定义：每公斤固体或液体燃料燃烧所需理论空气量和生成的烟气量在等压（通常为大气压力）下从 0加热到 所
15、需的热量。2理论空气和烟气的焓不是1kg物质的焓，而是 1kg燃料燃烧所需要的那么多理论空气量和生成的那么多烟气量的焓。3 从定义来看，计算理论空气和烟气的焓的时候是等压过程。4计算空气和燃烧产物的焓的公式：kkcVI)(00=（3-52）5。随着温度的升高，气体的定压比热是增大的。因此要通过查表来查出气体的定压比热，然后代入计算公式。6。在燃料含灰量很少的情况下，可以忽略飞灰的热焓。锅炉原理备课笔记3-23-7 锅炉机组的热平衡计算1 锅炉机组的热平衡是输入锅炉机组的热量与锅炉机组输出热量之间的平衡。2 锅炉机组的输入热量主要是燃料燃烧放出的热量。锅炉机组输出的热量是锅炉有效利用热量和锅炉机
16、组的各项热损失。3 热平衡式：654321QQQQQQQr+=（3-57）4 用百分比来表示的热平衡式：654321100qqqqqq+=（3-58）5 锅炉效率：)(1001006543211qqqqqQQqrgl+=（3-59）一输入热量rQ1输入热量包括几部分：燃料的低位发热量、燃料的物理显热、外来热量加热空气的热量、蒸汽雾化燃料油的热量。2输入热量的计算公式：whwrrardrQQiQQ+=(3-60)3.为什么要用低位发热量，因为排烟温度一般不低于 110120，烟气中的水蒸气不会凝结，所以用低位发热量。4燃料的物理显热的计算公式：rrrtci=（3-61）5上式中比热另有计算公式。
17、对于燃煤锅炉只有燃料水分很大的时候才计算。6 雾化燃料油热量的公式，只有锅炉低负荷运行，必须要煤油混烧的情况才计算。7 用外来蒸汽加热空气指的是在使用暖风器等前置式空气预热器的锅炉机组。二机械未完全燃烧热损失4Q1机械未完全燃烧热损失4Q指的是未燃尽的颗粒被烟气带出炉膛和排入冷灰斗而不能被燃烧利用。2灰平衡：进入炉膛燃料中的总灰量应当等于飞灰和灰渣中的灰量之和。3灰平衡式：)100100()100100(100hzhzfhfharCGCGAB+=（3-68）4解释公式中各个参数的意义。5一般飞灰系数在90%左右；其余是灰渣系数。6飞灰含碳量和灰渣含碳量指的是简单的重量比。同样还有漏煤系数和烟道
18、灰系数。但是主要的是飞灰系数和灰渣系数两个。7 飞灰含碳、灰渣含碳和烟道灰含碳应当是纯碳；漏煤应当是原煤。8 机械未完全燃烧热损失4Q的计算公式：100)100100100100(3274+=yhyhyhlmlmlmhzhzhzfhfhfhrarCCCCCCCCQAq这个公式是比较复杂的，其中主要是括号中的前两项，煤粉锅炉没有漏煤，烟道灰分很少。9机械未完全燃烧热损失是锅炉的主要损失之一，除了排烟热损失以外，就是机械未完全燃烧热损失数量大了。对于煤粉炉通常为 0.55%；对于链条炉为 715%；对于燃用气体与液体燃料的锅炉为0。10影响因素：主要是燃煤性质，挥发分的多少、灰分多少、煤粉粒度。还
19、有运行因素，例如热风温度、过量空气系数。至于设备因素主要是燃烧器、配风工况、炉膛结构等等。三化学未完全燃烧热损失3Q1 造成化学未完全燃烧热损失的成分依次是：一氧化碳、氢气、甲烷。一般在燃用固体燃料的时候只有一氧化碳。2 可以在烟气分析的基础上计算化学未完全燃烧热损失的数值。3 计算化学未完全燃烧热损失的公式：)1001)(2.3581084.126(4423qCHHCOVQGY+=（3-77）4 化学未完全燃烧热损失的数值一般不超过 0.5%；层燃炉可以达到 13%。5 影响因素和机械未完全燃烧热损失相同。四排烟热损失2Q1 排烟热损失的计算公式：rlkPYPYQqctVIq/)1001()
20、(402=（3-79）2 排烟热损失是锅炉热损失中最大的一个，一般为 512%。排烟温度变化 15，排烟热损失变化1%。3 排烟热损失的影响因素：排烟温度和排烟体积。4 最佳过量空气系数的定义：使 q2+q3+q4之和最小的过量空气虚数。五散热热损失Q51 定义：通过锅炉表面向周围散失热量叫散热损失。2 散热曲线 以前我们用苏联曲线；现在用西安热工院曲线，其拟和方程如下：379632.05861841.5=EEDq这个是锅炉额定容量时的拟和方程。这个公式的准确性很好，没有什么误差。3运行工况下的散热热损失公式：DDqqEE55=（3-81）4保热系数的定义：表示锅炉各个部分中烟气放出的热量有多
21、少被受热面吸收。5保热系数的实质和计算公式：551qqgl+=（3-83）六其他热损失6Q1 其他热损失6Q是指灰渣带走（从炉膛排渣口排出时）的物理热损失和冷却热损失。2 其他热损失的计算公式见 P40的（3-84）。冷却热损失公式（3-85）。七锅炉机组热效率和燃料消耗量1锅炉机组的有效利用热：BiiDiiDiiDQgspwzrzrzrgsgrgr)()()(1+=（3-87）2锅炉机组热效率公式见（3-88）。3 锅炉机组的燃料消耗量见（3-89）。4 计算燃料消耗量：)1001(4qBBj=考虑了 q4的修正。（3-90）3-8 锅炉机组热平衡试验1 正平衡方法 定义见P42；直接求锅炉
22、机组的有效利用热。2 反平衡方法 定义见P42；求各项热损失，再求锅炉机组效率。3 平衡方法的好处（1）准确，因为工质流量的测量不太准确；（2）可以求出各项热损失，有利于改进锅炉。（3）正平衡要求锅炉机组在比较长的时间内参数不变太难了。锅炉原理备课笔记 4第四章煤粉制备4-1 煤粉的性质1 煤粉细度1煤粉的细度公式：%100+=baaRx （4-1）2煤粉细度用两个筛子测量，90R和200R，通常无烟煤和烟煤用90R的 90号筛子；褐煤用200R的200号筛子。要求的煤粉细度对于无烟煤和烟煤为dafnVR5.0490+=。3煤粉细度高机械未完全燃烧热损失小，但是制粉系统要多消耗电能。4煤粉经济
23、细度指磨煤电耗和机械未完全燃烧热损失之和最小的煤粉细度。2 煤粉的颗粒组成特性1 Rosin-Rammler 方程：nbxxeR=100。2 两个系数：b 是细度系数，取决于对细度要求；n 是均匀性指数，取决于制粉设备钢球磨煤机的均匀性指数；中速磨煤机的均匀性指数最大。3 均匀性指数对燃烧的影响，均匀性指数越大，煤粉颗粒越均匀，就是颗粒特别大的煤粉颗粒越少，因此机械未完全燃烧热损失越少，提高了燃烧的经济性。4 判断均匀性指数的大小，要看在两次筛分之间煤粉被研磨的次数，研磨的次数越少，均匀性指数越大。因而中速磨煤机磨出的煤粉均匀性最大。3 煤粉的水分1煤粉的水分达到多少才算是合格的煤粉？对于烟煤
24、和褐煤（风扇磨磨制）的煤粉达到：adMFadWWW5.0。对于无烟煤和贫煤的煤粉要达到admfWWds，5.1/2yxcgtzSpS （12-71）四循环倒流及其校验1循环倒流的定义：上升管内的汽水混合物从上往下运动称为循环倒流。2用压差法解释循环倒流：由于管子受热比较弱，因而含汽率小，混合物密度大。上下联箱的压差托不住汽水混合物的柱重。同时上升管的上端和汽包的水空间连接，这时有水从汽包进入上升管，形成循环倒流。从受力来看，上下联箱的压差托不住汽水混合物的柱重，需要一个力量帮助托住柱重，汽水混合物倒流，流动阻力和运动方向相反，是向上的，帮助压差托住汽水混合物的柱重，形成稳定流动（动力等于阻力）
25、。3不发生循环倒流的条件：1.1yxdlSS （12-72）五临界干度的检查（传热恶化问题）前面已经叙述过了。12-8提高循环安全性的措施一减小并联管子的吸热不均 多分几个管屏；做成八角炉膛；运行时减少积灰、结渣。二关于下降管和汽水导管 尽量做得大一些，见推荐值。三关于蒸发管有一个管径变化趋势的公式和推荐值。锅炉原理备课笔记 13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
26、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
27、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
28、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。2公式的推导：（1）带热水段的蒸发管的压力损失包括热水段阻力和蒸发段阻力两部分，见（13-4）。（2）代入的方程有热水段平均比容方程（13-5）、蒸发段平均比容方程（13-6）、热水段长度方程（13-7）、蒸发段长度方程（13-8）。（3）代入后，把方程整理得到)()()(23wCwBwAp+=（13-9）其中各个系数是物性系数组成，在（13-10）（13-11）（13-12）中。（4）用求极值的方法，对方程求导数，令导数为 0。得到：0)(2)(32=+CwBwA （13 加-1）这时：032ACB 对应三个不同的实根，
29、多值性。032=ACB 对应三个相同的实根，单值性。032ACB 对应一个实根和两个虚根，单值性。水动力单值性的条件是：032ACB（5）把系数 A、B、C 代入方程，得到：)1(46.7 arqqr （13 加-2）本来把系数代入的时候，式子中的符号是小于等于号，但是理论计算不免有误差，于是把符号变成小于号，并且在分母上加一个系数 a，保持式子的正确性。这个式子说明：只要管子进口水的欠焓少，水动力特性就能单值。如果管子进口水的欠焓为零，水动力特性肯定单值。这一点从系数中也能看出来，如果管子进口水的欠焓为零，系数 A 为零，方程为二次方程，水动力特性是单值的。3多值性的主要原因是汽和水的比容不
30、同。4防止水动力特性多值性的措施的本质是增加热水段的阻力，具体方法：加装节流圈和采用梯形管径。5超临界压力下管子进口水焓比临界点的焓低很多的时候，就容易出现多值性。6应当说不稳定性包括多值性和脉动。但是教科书中只把多值性叫做不稳定性。三立置蒸发管中流动的不稳定性1上升流动中重位压头会改善阻力特性，但是在下降流动中则起到相反的作用。2在多行程的流动中，随着行程的增多，重位压头的影响减少。四蒸发管中的脉动1脉动的定义：工质流量呈现周期性时就是脉动。2脉动的表现形式：管间脉动、管屏间脉动和整体脉动。3脉动的周期：几十秒到几分钟。4 立置管屏的脉动比平置管圈要严重。5 脉动的危害：因为工质流量变动，管
31、子各区段管壁与不同工质接触，金属发生疲劳；容易引起金属管壁超温。6 脉动的形成原理不清楚。7 防止蒸发管中工质脉动的措施：（）1在热水段加装节流圈；（）2使用梯形管径；（）3采取高质量流速，有 的公式（13-20）、（13-21）（）4在含汽率为1015%的地方安装呼吸箱。（5）电站锅炉水动力计算方法中规定：大于 140kg/cm2的时候就没有脉动现象发生。五蒸发管中的热偏差1影响热偏差的因素 吸热不均、流量不均（1）节流圈的影响 在平置管圈中流量不均为（13-28）；相对于未加装节流圈的（13-29）流量不均系数有所增加，热偏差减少。（2）重位压头的影响 上升管屏中流量不均系数为（13-30
32、）；下降管屏中流量不均系数为（13-31），说明重位压头对上升流动有利，对下降流动不利。（3）图 13-39中给出不同焓增的情况下，受热不均对流量不均的影响。2减少热偏差的措施（1）在蒸发管进口加装节流圈；（2）采用比较高的质量流速；（3）分成若干并联管组；（4）减少管组中的工质的焓增，采用中间混合；（5）组织好炉内燃烧；六其他强制流动锅炉的水动力特性 总的结论是比直流锅炉好。13-1直流锅炉1返回来又讲解第一节，自然和前面讲解的不一样。2主要的不同是知道强制流动锅炉水动力特性以后，应当注意到质量流速的重要性：消除脉动要高的质量流速；减少热偏差要高的质量流速。这样看来高的质量流速很重要。但是蒸
33、发管里的质量流速也不能太高，否则要消耗太多的水泵压头，浪费电力。下面讲课以质量流速为重点，理解讲课内容。一水平围绕管圈式水冷壁（拉母辛式）1水平围绕单管带 见教科书图 13-3。水平围绕管圈水冷壁是苏联人拉母辛提出来的所以叫拉母辛式水冷壁。水平围绕单管带四面水冷壁三面水平、一面倾斜，盘旋上升。整个炉膛只有少数的水冷壁管子（最多几十根，因为只有一面引进管子，又是倾斜方向引进，所以管子数量不可能多），而每根管子很长达几百米。因为要有一个合适的质量流速，因为这种锅炉的水冷壁的并列运行的管子根数少，流通截面小（当然可以采用不同的水冷壁管径，大管径可以有大流通截面，但是再大的管径也不能太大，要在正常管径
34、的范围内），所以这种水冷壁只适合小容量的锅炉机组，大约在 200MW 以下（例如 SG-400-140 机组）。2水平围绕双管带 见教科书图 13-4。水平围绕双管带锅炉水冷壁的结构形式就是两面的水冷壁管子倾斜，另外两面是水平的，引进的管子根数比单管带的多，所以可以适应比较大的锅炉，达到200MW 以上。3螺旋式水冷壁 如果想把锅炉做得更大，让四个水冷壁都是倾斜的，都有管子引入那就是螺旋式水冷壁，见教科书图13-5。螺旋式水冷壁的锅炉因为并列工作的管子多，可以做成更大的容量的。例如300MW（元宝山电厂#1机组），甚至 600MW（元宝山电厂#2机组、上海石洞口电厂进口的美国CE 公司制造的机
35、组）。二垂直管屏式水冷壁1垂直管屏式水冷壁是德国人马克本生提出来的，垂直管屏式水冷壁是并列工作管子最多的水冷壁，所以锅炉容量可以做得很大。2多次上升的垂直管屏式水冷壁的锅炉 为了使得水冷壁管子里的水的质量流速足够高，除了采用比较小的管子直径（在合理的范围内）外，只能减少并列工作的管子的根数。于是就采用了多次上升，所谓就是水先经过一部分水冷壁管子上升然后用下降管引下来，再经过另外一部分水冷壁管子上升然后用下降管引下来，如此反复多次叫做多次上升。采用次数不同的多次上升系统，可以适合不同容量的锅炉机组。根据美国 FW 公司的经验：600MW 锅炉使用 3 次上升（见图 13-9的 FW 锅炉），80
36、0MW 锅炉使用2次上升。3一次垂直上升管屏 所谓一次垂直上升管屏就是只上升一次就全部蒸发完毕，不用再下来重新上升加热工质的管屏，是最好的管屏，（1）因为多次垂直上升管屏在再次上升之前从下降管进入上升管的时候要有工质流量重新分配，如果分配的是单相水没有什么问题；如果分配的是汽水混合物，很容易产生汽水分布不均，汽多水少的管子容易过热烧坏。（2）有下降管，钢材消耗量多，加工制造安装困难。而一次垂直上升管屏就没有这样的问题。一次垂直上升管屏应用到1000MW 及以上的锅炉上。4上海锅炉厂的 SG1000-170/555/555 型直流锅炉使用了一次垂直上升管屏。在300MW 锅炉机组上应用一次垂直上
37、升管屏，不符合美国FW 公司的经验数值，太冒险了。为了水冷壁的安全，采用小管径上升管，225.5 的管子，个别管子有积垢或焊瘤的时候容易出现比较大的热偏差。为了减少热偏差，上升管采用两次中间混合，有汽水混合物的再分配问题。因此这种锅炉的水冷壁的安全很成问题，经常爆管。几乎各种锅炉教科书上都批评这种锅炉。据说这种锅炉到2001 年底还有 12台，有计划尽快地把它改造掉。据说有这种锅炉的电厂组织了一个俱乐部，专门研究它的运行和改造，最后的结论是：这个锅炉只能扔。5两次上升水冷壁，见教科书图 13-7（c）。这是一种特殊的两次上升系统。6通用压力型，使用垂直上升管屏的锅炉就叫通用压力型，实际上不是可
38、以使用各种压力的锅炉。原来想象是什么压力都可以。三回带管圈式（苏尔寿式）1回带管圈式水冷壁首先在瑞士苏尔寿公司被采用。按照布置方式分为垂直回带式和水平回带式两种。（1）水冷壁无下降管，节约金属。（2）管子很长多达几百米，热偏差大。（3）不能自由膨胀，不适合做膜式水冷壁。（4）流动的稳定性比较差。（5）不易疏水和排汽。（6）容易出现停滞和倒流。2锅炉炉膛下辐射区没有用回带管圈式水冷壁的，但是在上辐射区和其它包墙管过热器区域因为那里的热强度低，很多锅炉采用回带管圈式水冷壁。这个结论来自300MW 以下锅炉样本。3据说70年代，前苏联曾经制造了一批（几台）回带管圈式水冷壁的锅炉，但是后来由于爆管特别
39、频繁，都进行了彻底的改造，换成别的水冷壁。13-2多次强制循环锅炉工作原理1什么是多次强制循环锅炉：有汽包，在下降管上安装有炉水循环泵，整个负荷内有循环，循环倍率比较低的锅炉。2“多次强制循环锅炉”这个名称只是以前教科书中使用（我们这本书太老了）的名称，而电厂和锅炉制造厂却叫做控制循环锅炉。控制循环锅炉是说，这种锅炉的循环是受控制的，受给水泵的控制。3制造控制循环锅炉的目的是在 300MW、600MW 机组上使用一次上升管屏。4控制循环锅炉结构上的特点：（1）在下降管的下部的管子上安装炉水循环泵，一般讲是 3台，6 根下降管延伸到标高30米左右的地方进入一个炉水循环泵入口联箱。联箱上接出 3
40、根管子分别安装 3台炉水循环泵。从炉水循环泵出来的水进入炉水循环泵出口联箱。在炉水循环泵出口联箱上连接一小段下降管引入水冷壁下联箱。（2）整个控制循环锅炉的水冷壁下联箱是一个整体。燃煤的控制循环锅炉的水冷壁下联箱做成字形。两个横道代表的是侧墙水冷壁下联箱，两个竖道代表的是前后墙水冷壁下联箱，两个竖道之间代表出渣口。下联箱的尺寸比较大，是 900毫米内径。壁厚 45毫米。燃油的控制循环锅炉的水冷壁下联箱做成“工”字形。两个横道代表的是侧墙水冷壁下联箱，一个竖道是前后墙水冷壁下联箱，因为燃油锅炉没有灰，不要出渣口，所以是一个下联箱。下联箱的尺寸和燃煤锅炉的一样。（3）控制循环锅炉的汽包比自然循环锅
41、炉的汽包小。300MW 控制循环锅炉的汽包比200MW 自然循环锅炉的汽包都小。（4）在每一个上升管进口附近都安装有节流圈，整个锅炉安装有几十种大小不等的节流圈，例如大港电厂的燃油控制循环锅炉水冷壁上安装有 13种节流圈。5控制循环锅炉的炉水循环泵的特性是在各种流量下炉水循环泵的压头变化不大。6控制循环锅炉的炉水循环泵的电动机里面用循环水冷却，用水润滑。转子和定子之间有水通过。靠近泵的部分有隔热层。炉水循环泵很难制造，使用的是外国的制造技术。一种是屏蔽法，用金属薄板把电动机的转子和定子包上，隔绝水的伤害。另一种是浸没法，在电动机浸漆的时候用很好的漆，不怕水的伤害。7控制循环锅炉的炉水循环泵的功
42、率一般为机组功率的 0.2%左右。8控制循环锅炉运行的时候，70%额定负荷的时候喷水量最大，100%额定负荷的时候喷水量反而小，这是因为饱和蒸汽带水的缘故。70%额定负荷以下饱和蒸汽的带水量与自然循环锅炉差不多，都是%1.0以下，随着负荷的升高带水量增加。但是在大于 70%额定负荷的时候，这种锅炉的带水量大增。到额定负荷的时候，带水量达到 9%以上（有的到11%），由于饱和蒸汽带水量增加了，就不是饱和蒸汽进入过热器，而是汽水混合物进入过热器，汽水混合物的焓大大小于饱和蒸汽焓，虽然过热器吸热量增加，但是由于蒸汽带水量增加太多，所以喷水量减少了。8 在控制循环锅炉的系统图上有一个过滤器，的确需要一
43、个过滤器。因为由于水冷壁管子里的循环水量大，把很多脱落的管子的氧化皮带到汽水分离器里面。如果让这些氧化皮进入过热器，甚至汽轮机。那里的蒸汽流速特别快，氧化皮很硬，会损伤管子的。因此要安装过滤器。在元宝山发电厂，每次检修的时候能从过滤器中清除一土篮的氧化皮粉沫。13-3复合循环锅炉一复合循环锅炉的特点1什么是复合循环锅炉 有两个意思：一是循环水和直流水的复合，在水冷壁内有循环水，还有等于蒸发量的直流水。二是运行时有循环和无循环（按直流方式工作）的复合。2制造复合循环锅炉的目的：（1）在 300MW 和 600MW 的机组上使用一次垂直上升管屏。（2）在直流锅炉上，低负荷的时候水冷壁需要比较大的水
44、流量（超过给水流量）保护，高负荷的时候水冷壁的给水水流量就够用了。为了锅炉的安全，必须把质量流速提高，低负荷的时候安全了，高负荷的时候嫌质量流速太高，浪费了给水泵的压头，浪费电功率。如果让锅炉低负荷有循环，高负荷直流，锅炉安全了，电功率也节约了。3制造复合循环锅炉的关键是炉水再循环泵的制造。4复合循环锅炉是美国CE 公司主张制造的。二全负荷再循环锅炉 是复合循环锅炉的一种。1什么是全负荷再循环锅炉？没有汽包，在亚临界压力下有汽水分离器，全负荷有再循环，循环倍率低。2全负荷再循环锅炉的系统特点：见教科书图 13-12，从省煤器来的水进入混合器，出来后经过过滤器、炉水循环泵进入水冷壁。从水冷壁出来
45、后就成为汽水混合物了，进入汽水分离器。分离出来的蒸汽进入过热器；分离出来的水进入混合器，与来自省煤器的水汇合。3全负荷再循环锅炉只有300MW 和 600MW 容量的锅炉，制造全负荷再循环锅炉的目的是应用一次上升管屏。4全负荷再循环锅炉有亚临界和超临界两种，超临界的系统见图 13-13。5全负荷再循环锅炉又叫低倍率锅炉。6亚临界的全负荷再循环锅炉的汽水分离器每台锅炉有 2 个。长 30不到米，内径 900毫米，壁厚45毫米，是一个空筒子。汽水混合物从上端附近斜向下切向进入汽水分离器，蒸汽从上面正中间引出，水从下端引出。运行时汽水分离器里有很多水，水位变化的幅度为好几米。7低倍率锅炉有一个特点：
46、在负荷为 70%的时候过热器喷水最多，从负荷 70%到100%的时候，喷水量减少。这个特点的原因是在低于 70%的时候，饱和蒸汽机械携带与自然循环锅炉差不多，在1以下。但是随着负荷的上升，饱和蒸汽的机械携带大增，到额定负荷达到9%（我见过的两台低倍率锅炉：元宝山电厂#1炉、太原第一热电厂波兰 300MW机组都如此）左右。8由于在水冷壁里水的质量流速比较高，管子金属的腐蚀产物比较多，所以在水冷壁进口处安装有过滤器，据说检修时从中清理出很多金属氧化皮。9 倍率锅炉与直流锅炉的质量流速比较在图 13-14上。10图13-15上的锅炉就是元宝山#1锅炉机组。三部分负荷再循环锅炉1什么是部分负荷再循环锅
47、炉？没有汽包，亚临界时有汽水分离器，有炉水循环泵，低负荷的时候有再循环，高负荷按直流锅炉的方式工作。2部分负荷再循环锅炉的工作原理：见图 13-16，来自省煤器的水进入混合器与循环水混合，经过再循环泵和分配球进入水冷壁。从水冷壁出来的汽水混合物进入汽水分离器，如果是超临界锅炉就是超临界工质（汽水不分），不用分离器。这个系统图上有一个循环限止阀，在低负荷的时候，再循环泵的压头大于水冷壁的阻力，于是循环限止阀的左边压力大于右边压力，循环限止阀打开；在高负荷的时候，再循环泵的压头小于水冷壁的阻力，于是循环限止阀的左边压力小于右边压力，循环限止阀关闭。形成部分负荷再循环。3部分负荷再循环锅炉的优点：（
48、1）低负荷有再循环，水冷壁安全。（2）高负荷按照直流锅炉的方式工作，省电。4部分负荷再循环锅炉与直流锅炉的水冷壁进口工质质量流速的比较见图 13-18。5部分负荷再循环锅炉的切换负荷为 3540%，见教科书图 13-17。13-5沸腾传热恶化及其预防措施1沸腾传热恶化的危害是把管子烧坏。2沸腾传热恶化及其预防措施（1）保持一定的质量流速；质量流速高自然带走的热量多。（2）使流体在管子内旋转流动或破坏边界层；采用内螺纹管、加装扰流子（3）降低受热面的热负荷；只能使热负荷不集中，不能减少。锅炉原理备课笔记 14第十四章蒸汽净化和锅炉水质工况14-1蒸汽品质及其污染的原因1 蒸汽品质1 蒸汽品质的定
49、义：蒸汽的杂质含量，即蒸汽的清洁程度。2 蒸汽中的杂质有气体杂质和非气体杂质。气体杂质包括：O2、N2、CO2、NH3等；非气体杂质有各种化合物。化合物统称为盐。不管是酸、碱、盐都叫盐。3 蒸汽污染的危害如果沉积在过热器里造成爆管；沉积在阀门上引起动作失灵；沉积在叶片上增大阻力，降低效率。4 蒸汽品质的标准国家有蒸汽品质标准（类似表 14-1）另外还有锅炉水的水质标准、锅炉的给水标准、凝结水标准、精处理后的凝结水标准。2 蒸汽污染的原因1机械携带：蒸汽携带锅炉水叫机械携带。是蒸汽污染的第一个原因，是中压和低压锅炉蒸汽污染的主要原因。机械携带是因为汽水分离不好。2选择性携带：蒸汽对各种盐类有溶解
50、能力，这个溶解能力是有选择性的。3机械携带的计算公式：lssqSS100=（14-1）4选择性携带的计算公式：lsRqSaS100=（14-2）5蒸汽总携带盐量：lsqSaS100+=（14-3）6蒸汽湿度是指蒸汽携带的水分与蒸汽量之比。7分配系数a是每公斤蒸汽中溶解的某种盐分量与这种盐分在每公斤锅炉水中溶解的总盐分之比。这个分配系数只是一个比值，不代表这种盐分在蒸汽中已经达到饱和。一般来讲蒸汽中某种盐分没有达到饱和，是饱和量的几分之一。分配系数叫做溶解系数不合适。8携带系数：aK+=14-2饱和蒸汽的机械携带1 所谓的机械携带是指水滴在运动的蒸汽中受到推动力被带走的现象。2 飞逸直径：在上升