第五章蒸發(fā)受熱面

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(shè)備的作用、類型。4.直流鍋爐水冷壁系統(tǒng)構(gòu)成。2/4/20231SIE王樹群動本091-2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2/4/20232SIE王樹群動本091-2§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)？2/4/20233SIE王樹群動本091-2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

2/4/20234SIE王樹群動本091-2水汽化過程2/4/20235SIE王樹群動本091-2一、工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的三個加熱過程1.水的加熱—水的預(yù)熱設(shè)備—省煤器2.水的汽化（水的蒸發(fā)）—水的蒸發(fā)（汽化）設(shè)備—蒸發(fā)設(shè)備汽包爐蒸發(fā)設(shè)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(shè)備即水冷壁。3.蒸汽過熱—蒸汽過熱設(shè)備—過熱器、再熱器2/4/20236SIE王樹群動本091-21025t/h亞臨界參數(shù)鍋爐布置圖2/4/20237SIE王樹群動本091-2高壓鍋爐受熱面布置圖2/4/20238SIE王樹群動本091-2冷灰斗直流鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)2/4/20239SIE王樹群動本091-2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2/4/202310SIE王樹群動本091-2表5-1不同參數(shù)等級下工質(zhì)吸熱比例

2/4/202311SIE王樹群動本091-2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，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。2/4/202312SIE王樹群動本091-2二、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。2/4/202313SIE王樹群動本091-2§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)2/4/202314SIE王樹群動本091-21.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(shè)有分配器）供水管水冷壁引出管（汽水混合物引出管）汽包。

2/4/202315SIE王樹群動本091-2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〃2/4/202316SIE王樹群動本091-2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。

2/4/202317SIE王樹群動本091-2以穩(wěn)定的速度循環(huán)流動。2/4/202318SIE王樹群動本091-22.水冷壁回路為減輕熱偏差的影響，將每面墻水冷壁分為若干回路。圖5-22/4/202319SIE王樹群動本091-2二、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。2/4/202320SIE王樹群動本091-22.控制循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面系統(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(shè)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。2/4/202321SIE王樹群動本091-2、圖5-3圖0-32/4/202322SIE王樹群動本091-22/4/202323SIE王樹群動本091-2三、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。2/4/202324SIE王樹群動本091-2內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu)

2/4/202325SIE王樹群動本091-22/4/202326SIE王樹群動本091-22/4/202327SIE王樹群動本091-22/4/202328SIE王樹群動本091-22/4/202329SIE王樹群動本091-22/4/202330SIE王樹群動本091-22/4/202331SIE王樹群動本091-22/4/202332SIE王樹群動本091-22/4/202333SIE王樹群動本091-2四、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(fù)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(xué)處理，保證了蒸汽的潔凈度。2/4/202334SIE王樹群動本091-22/4/202335SIE王樹群動本091-22/4/202336SIE王樹群動本091-2（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；2/4/202337SIE王樹群動本091-2（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(shè)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。

2/4/202338SIE王樹群動本091-22/4/202339SIE王樹群動本091-2五、循環(huán)泵（一）作用：提升水循環(huán)壓頭（當(dāng)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(shè)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。

2/4/202340SIE王樹群動本091-22/4/202341SIE王樹群動本091-2（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(shè)有熱屏，將電機與高溫爐水接觸的泵體隔開。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。2/4/202342SIE王樹群動本091-22/4/202343SIE王樹群動本091-22/4/202344SIE王樹群動本091-22/4/202345SIE王樹群動本091-2§5.6直流鍋爐蒸發(fā)受熱面系統(tǒng)一、蒸發(fā)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(fù)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。2/4/202346SIE王樹群動本091-21.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5-82/4/202347SIE王樹群動本091-22/4/202348SIE王樹群動本091-22/4/202349SIE王樹群動本091-23.主要設(shè)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(fù)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)。2/4/202350SIE王樹群動本091-2②型式：內(nèi)置式、外置式內(nèi)置式—鍋爐在任何負(fù)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(fù)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。2/4/202351SIE王樹群動本091-2啟動分離器功能和特點：在鍋爐啟停及低負(fù)荷運行期間，汽水分離器濕態(tài)運行，起汽水分離作用；在鍋爐正常運行期間，汽水分離器只作為蒸汽通道。在啟動時將蒸汽從水中分離出來收集的水排入儲水罐內(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。序號名稱1筒身2汽側(cè)封頭3水側(cè)封頭4管接頭5手孔管接頭6熱電偶插座2/4/202352SIE王樹群動本091-22/4/202353SIE王樹群動本091-2（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)。2/4/202354SIE王樹群動本091-22/4/202355SIE王樹群動本091-22/4/202356SIE王樹群動本091-22/4/202357SIE王樹群動本091-2二、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）2/4/202358SIE王樹群動本091-2三、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2/4/202359SIE王樹群動本091-22.多次上升型（上升-上升型）水冷壁分為上下兩部分，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。

2/4/202360SIE王樹群動本091-22/4/202361SIE王樹群動本091-2四、螺旋管圈型1.結(jié)構(gòu)：下部為螺旋管，上部為垂直管。2/4/202362SIE王樹群動本091-22/4/202363SIE王樹群動本091-2冷灰斗直流鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)2/4/202364SIE王樹群動本091-22.上部和下部水冷壁連接方式分叉管：過渡聯(lián)箱連接：2/4/202365SIE王樹群動本091-2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2/4/202366SIE王樹群動本091-22/4/202367SIE王樹群動本091-22/4/202368SIE王樹群動本091-2中間過渡水冷壁螺旋水冷壁垂直水冷壁混合集箱垂直水冷壁入口集箱半爐膛混合，減少吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運行2/4/202369SIE王樹群動本091-22/4/202370SIE王樹群動本091-22/4/202371SIE王樹群動本091-23.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)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