第五章 蒸發(fā)受熱面

1、2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,1,第二篇 鍋爐受熱面第五章 蒸發(fā)受熱面本章主要內(nèi)容：1.不同壓力下工質(zhì)汽化過程？2.不同壓力下鍋爐蒸發(fā)受熱面組成？3.鍋爐蒸發(fā)受熱面各個組成設備的作用、類型。4.直流鍋爐水冷壁系統(tǒng)構(gòu)成。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,2,第五章 蒸發(fā)受熱面按照鍋爐是否有汽包可將鍋爐分為兩類：汽包爐—自然循環(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐直流鍋爐,2024/3/31,SI

2、E 王樹群 動本091-2,3,§5.1 鍋爐汽水工質(zhì)吸熱量的分配問題1：送入鍋爐汽水系統(tǒng)的工質(zhì)是什么狀態(tài)？送出鍋爐汽水系統(tǒng)的工質(zhì)是什么狀態(tài)？,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,4,給水（低于臨界壓力時為未飽和水；超臨界壓力下為水）；過熱蒸汽,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,5,水汽化過程,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,6,一、工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的三個加熱過程1.水

3、的加熱—水的預熱設備—省煤器2.水的汽化（水的蒸發(fā)）—水的蒸發(fā)（汽化）設備—蒸發(fā)設備汽包爐蒸發(fā)設備由汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱和連接管等組成；直流鍋爐蒸發(fā)設備即水冷壁。3. 蒸汽過熱—蒸汽過熱設備—過熱器、再熱器,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,7,1025t/h亞臨界參數(shù)鍋爐布置圖,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,8,高壓鍋爐受熱面布置圖,2024/3/31,SIE 王樹群

4、 動本091-2,9,冷灰斗,直流鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu),2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,10,直流鍋爐水冷壁過渡段,螺旋水冷壁剛性梁,垂直段水冷壁剛性梁,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,11,表5-1 不同參數(shù)等級下工質(zhì)吸熱比例,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,12,問題2：亞臨界參數(shù)鍋爐爐膛內(nèi)的屏式過熱器為什么遠多于高壓鍋爐？隨著壓力升高，過熱吸熱量比例增大，蒸發(fā)吸熱量比例減少

5、，過熱器布置量增大，水冷壁吸熱不能滿足維持爐膛出口煙溫的要求，故需要在爐膛內(nèi)增加屏式過熱器補充吸熱。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,13,二、不同參數(shù)等級下工質(zhì)吸熱比例壓力升高，蒸發(fā)吸熱比例減少、水的加熱吸熱比例減少、過熱吸熱比例增加。不同參數(shù)下鍋爐受熱面布置變化大。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,14,§5.2汽包鍋爐蒸發(fā)受熱面系統(tǒng)一、自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面系統(tǒng),2024/3

6、/31,SIE 王樹群 動本091-2,15,1.系統(tǒng)組成：水冷壁（布置在爐膛四周，在每面爐墻上分為多個并聯(lián)的回路，有聯(lián)箱和受熱面組成）下降管（大直徑，底部設有分配器）供水管水冷壁引出管（汽水混合物引出管）汽包。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,16,問題3：工質(zhì)離開水冷壁時為何種狀態(tài)？汽水混合物。含汽率（干度）：汽水混合物中，蒸汽流量占總流量的比例，以X表示。循環(huán)倍率：水冷壁上升管入口水的流量與水

7、冷壁上升管出口蒸汽流量的比值（含義可以理解為進入水冷壁的水經(jīng)過多少次循環(huán)才能全部蒸發(fā)為蒸汽）。以K表示。K=1/X〃,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,17,問題4：自然循環(huán)鍋爐中水冷壁內(nèi)工質(zhì)流動動力是什么？下降管內(nèi)水和水冷壁內(nèi)管內(nèi)汽水混合物的密度差。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,18,,,以穩(wěn)定的速度循環(huán)流動。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,19,2.水冷壁回路為

8、減輕熱偏差的影響，將每面墻水冷壁分為若干回路。圖5-2,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,20,二、控制循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面系統(tǒng)1.系統(tǒng)組成：汽包、下降管、循環(huán)泵、供水包（水冷壁環(huán)形下聯(lián)箱）、水冷壁、汽水引出管。問題5：控制循環(huán)鍋爐中水冷壁內(nèi)工質(zhì)流動動力是什么？循環(huán)泵提供的壓頭、系統(tǒng)中的汽水密度差。其中以循環(huán)泵提供的壓頭為主。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,21,2. 控制循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受

9、熱面系統(tǒng)與自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面系統(tǒng)區(qū)別。（1）控制循環(huán)設置有循環(huán)泵，提高了流動動力，提高了循環(huán)回路的可靠性。循環(huán)水泵電耗大，采用低循環(huán)倍率2-5，自然循環(huán)鍋爐循環(huán)倍率4-10。（2）循環(huán)泵壓頭大，可簡化循環(huán)系統(tǒng)，減少水冷壁回路數(shù)量，使用節(jié)流圈調(diào)節(jié)流量偏差。（3）循環(huán)泵可克服較大阻力，減小水冷壁管徑，節(jié)省金屬，汽包采用較小尺寸。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,22,、,圖5-3,圖0-3,2024/3/31,

10、SIE 王樹群 動本091-2,23,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,24,三、水冷壁（一）作用：吸收爐內(nèi)輻射熱量，將工質(zhì)蒸發(fā)為汽水混合物；降低煙氣溫度，保證爐膛出口煙氣溫度在合適的范圍。（二）布置方式：每面墻由多個水冷壁管屏并列構(gòu)成，其中的每個管屏由進口聯(lián)箱、受熱面管組、出口聯(lián)箱組成。（三）型式：1.光管：2.膜式：3.銷釘式：在水冷壁管子表面焊銷釘，固定并冷卻衛(wèi)燃帶。4.內(nèi)螺紋管：在水冷壁管內(nèi)壁形成

11、多道凹槽，可強化流體和壁面?zhèn)鳠?，降低管子壁溫，推遲傳熱惡化的發(fā)生。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,25,內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu),,,,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,26,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,27,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,28,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,29,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,30,20

12、24/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,31,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,32,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,33,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,34,四、汽包（一）作用：1.是加熱、蒸發(fā)、過熱過程的連接樞紐和分界。2.提高了鍋爐蓄熱能力，負荷變動時具有一定的緩沖能力。3.在汽包內(nèi)進行汽水分離。4.對鍋水進行化學處理，保證了蒸汽的潔凈度。,2024/3

13、/31,SIE 王樹群 動本091-2,35,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,36,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,37,（二）結(jié)構(gòu)：長度25-28米，直徑1.7-1.8米，厚度130-200mm；沿長度方向和周界方向開有許多管孔，焊上管座，分別連接飽和蒸汽引出管、給水管、下降管、汽水混合物引入管、加藥管、排污管、再循環(huán)管、事故防水管等管道；,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2

14、,38,（三）布置：布置在鍋爐前部最頂端。（四）汽包內(nèi)部裝置：內(nèi)部設置汽水分離裝置、蒸汽清洗裝置（超高壓以下鍋爐才有）、加藥裝置、排污裝置等。其中以汽水分離裝置為最多。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,39,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,40,五、循環(huán)泵（一）作用：提升水循環(huán)壓頭（當壓力升高到19-20MPa時，汽水密度接近，汽水密度差形成的自然循環(huán)壓頭不能保證水循環(huán)的安全工作），保證工

15、質(zhì)在水冷壁管內(nèi)的質(zhì)量流速，保證循環(huán)的安全。（二）布置位置：在下降管系統(tǒng)中部設置，采用控制循環(huán)方式的鍋爐，其下降管分為上段和下段兩部分，上段進入循環(huán)泵，循環(huán)泵出口接在下段入口；位置在鍋爐前部汽包下方。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,41,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,42,（三）型式：濕式定子型泵的電機浸沒在高壓冷卻水中，來冷卻電機；泵體和電機之間設有熱屏，將電機與高溫爐水接觸的泵體隔開

16、。六、下降管（一）作用：把汽包內(nèi)的水連續(xù)不斷地通過下聯(lián)箱供給水冷壁。（二）型式：大口徑集中型、小直徑分散型。普遍采用大口徑集中型，可降低流動阻力。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,43,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,44,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,45,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,46,§5.6 直流鍋爐蒸發(fā)受熱面系統(tǒng)一、蒸發(fā)

17、受熱面系統(tǒng)問題6：正常運行時的直流鍋爐水冷壁出口工質(zhì)是什么狀態(tài)？過熱蒸汽。問題7：直流負荷以下時，直流鍋爐水冷壁出口工質(zhì)是什么狀態(tài)？汽水混合物。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,47,1.系統(tǒng)組成：水冷壁、啟動分離器、儲水器、再循環(huán)泵。2.系統(tǒng)流程：啟動時：水冷壁→分離器（汽水分離出的蒸汽→過熱器）（汽水分離出的水→儲水器→再循環(huán)系統(tǒng)→鍋爐省煤器或水冷壁）正常運行時：水冷壁→分離器→過熱器圖5-8,2

18、024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,48,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,49,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,50,3.主要設備作用（1）啟動分離器：①作用：在鍋爐啟動過程中，進行汽水分離。在鍋爐啟動過程中，水冷壁在直流負荷以下工作時，水冷壁出口為汽水混合物，汽水混合物進入分離器分離，分離后的蒸汽送入過熱器，分離的水經(jīng)啟動分離系統(tǒng)送回給水系統(tǒng)。,2024/3/31,SIE 王

19、樹群 動本091-2,51,②型式：內(nèi)置式、外置式內(nèi)置式—鍋爐在任何負荷下，水冷壁出口工質(zhì)都流經(jīng)分離器再進入過熱器；外置式—分離器只在直流負荷以下時才有工質(zhì)流入，在鍋爐正常運行時，水冷壁出口工質(zhì)不流經(jīng)分離器，經(jīng)由管道直接送至過熱器。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,52,,,,,,,,啟動分離器,,內(nèi)置式典型結(jié)構(gòu).在鍋爐啟停及正常運行過程中，汽水分離器均投入運行。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-

20、2,53,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,54,（2）再循環(huán)泵：將分離出的鍋爐水送回水冷壁或省煤器中。（3）儲水器（蓄水器）：在分離器下部，與分離器相連，收集分離器分離下來的水，送回再循環(huán)系統(tǒng)。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,55,,,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,56,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,57,2024/3/31,SIE 王樹群 動本09

21、1-2,58,二、水冷壁型式傳統(tǒng)：水平圍繞管圈、回帶管圈、垂直多管屏現(xiàn)代水冷壁由上段和下段兩部分組成，按照下段結(jié)構(gòu)分類：螺旋管圈型、垂直管屏型（一次上升型、多次上升型）,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,59,三、垂直管屏型1.一次上升水冷壁沿高度方向分為幾部分，工質(zhì)從下至上依次流過串聯(lián)的各個水冷壁管屏。圖,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,60,2.多次上升型（上升-上升型）水冷壁分

22、為上下兩部分，下部水冷壁并列布置，但是在工質(zhì)流程中，并列布置的管屏串聯(lián)在系統(tǒng)中，工質(zhì)依次流過串聯(lián)的受熱面。具體見圖5-14.上部和下部水冷壁采用聯(lián)箱過渡連接。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,61,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,62,四、螺旋管圈型1.結(jié)構(gòu)：下部為螺旋管，上部為垂直管。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,63,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-

23、2,64,冷灰斗,直流鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu),2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,65,2.上部和下部水冷壁連接方式分叉管：過渡聯(lián)箱連接：,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,66,直流鍋爐水冷壁過渡段,螺旋水冷壁剛性梁,垂直段水冷壁剛性梁,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,67,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,68,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,6

24、9,中間過渡水冷壁,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,70,,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,71,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,72,3.螺旋管圈型水冷壁特點：（1）上輻射區(qū)為立管，下輻射區(qū)為螺旋管或立管；（2）提高管內(nèi)質(zhì)量流速、采用內(nèi)螺紋管，減輕傳熱惡化影響；（3）采用節(jié)流圈，減輕熱偏差影響；（4）上下段（上下輻射區(qū)）分界點工質(zhì)溫度為微過熱；（5）下輻射區(qū)管內(nèi)工質(zhì)

25、質(zhì)量流速為2500-3500Kg/(m2s），上輻射區(qū)工質(zhì)質(zhì)量流速為下輻射區(qū)的一半；（6）上下輻射區(qū)水冷壁管的數(shù)目、管徑、水冷壁型式可采用不同的設計；,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,73,五、垂直管水冷壁一次上升;上升上升兩種。見右圖所示,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,74,六、螺旋管和垂直管水冷壁特點比較： （一）垂直管水冷壁特點：1.制造工藝簡單，支吊簡單；2.不同管子之

26、間以及管屏之間熱偏差大；3.水冷壁進口設置節(jié)流圈，減輕熱偏差、傳熱惡化和水動力不穩(wěn)定性；,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,75,（二）螺旋管水冷壁特點：1.制造工藝復雜，支吊系統(tǒng)復雜，安裝檢修難度大；2.由于每根管子都圍繞四面水冷壁，熱偏差小，不用在水冷壁進口設置節(jié)流圈；3.可根據(jù)要求設計管子數(shù)目，合理控制流速；4.比垂直管更適合變壓運行。,2024/3/31,SIE 王樹群 動本091-2,76,復習思考