鍋爐原理-2010-12-自然循環(huán)

全書內(nèi)容第九章鍋爐爐膛換熱計算第十章對流受熱面的換熱計算第十一章電站鍋爐的受熱面布置和優(yōu)化設(shè)計第十二章自然循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)及安全運行第十三章強制循環(huán)鍋爐第十四章電站鍋爐蒸汽品質(zhì)及其污染防治第十五章電站鍋爐的運行與調(diào)節(jié)第十六章鍋爐動態(tài)特性[1]樊泉桂鍋爐原理[M].第一版.北京：中國電力出版社.2008年9月.第十二章

自然循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)及安全運行授課教師：王世昌2010年1月00300530鍋爐原理[1]樊泉桂鍋爐原理[M].第一版.北京：中國電力出版社.2008年9月.第十二章自然循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)及安全運行第一節(jié)自然循環(huán)原理與基本概念第二節(jié)自然循環(huán)鍋爐水冷壁的安全運行第三節(jié)蒸發(fā)管內(nèi)的汽液兩相流型與傳熱第四節(jié)汽液兩相流體的流動參數(shù)第五節(jié)汽液兩相流體的流動、重位壓降第六節(jié)簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)動力曲線第七節(jié)復(fù)雜回路的水循環(huán)計算00300530鍋爐原理第十二章自然循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)及安全運行第八節(jié)水循環(huán)全特性曲線和循環(huán)安全性檢查第九節(jié)蒸發(fā)管傳熱惡化工況的計算第十節(jié)提高循環(huán)安全性的措施第十一節(jié)水冷壁的高溫腐蝕00300530鍋爐原理§12.1自然循環(huán)原理與基本概念一、自然循環(huán)原理§12.1自然循環(huán)原理與基本概念一、自然循環(huán)原理(12-1)(12-2)(12-3)§12.1自然循環(huán)原理與基本概念二、自然循環(huán)的基本概念(12-4)(12-5)（1）循環(huán)流速（2）質(zhì)量含汽率（3）循環(huán)倍率(12-6)（4）名義循環(huán)倍率(12-7)§12.1自然循環(huán)原理與基本概念二、自然循環(huán)的基本概念(12-8)（5）鍋筒水室凝汽量(12-9)§12.2自然循環(huán)鍋爐水冷壁的安全運行一、影響水冷壁安全運行的主要因素1，水質(zhì)惡化； 2，水冷壁熱偏差；3，管內(nèi)流動阻力； 4，熱負荷過大；5，汽包水位太低； 6，高溫腐蝕；7，結(jié)渣、積灰； 8，磨損§12.2自然循環(huán)鍋爐水冷壁的安全運行二、蒸發(fā)管內(nèi)停滯、倒流、膜態(tài)沸騰 1，停滯：§12.2自然循環(huán)鍋爐水冷壁的安全運行二、蒸發(fā)管內(nèi)停滯、倒流、膜態(tài)沸騰 2，倒流： 3，膜態(tài)沸騰（1）流動：氣體“趨中效應(yīng)”；（2）容積比熱：蒸汽<水（蒸汽壓力低于臨界壓力時很明顯）§12.3蒸發(fā)管內(nèi)的汽液兩相流型及傳熱一、汽液兩相流的流型 （1）泡狀流； （2）彈狀流； （3）環(huán)狀流（柱狀流） （4）霧狀流§12.3蒸發(fā)管內(nèi)的汽液兩相流型及傳熱二、蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱1，蒸發(fā)管內(nèi)的流型與傳熱的關(guān)系；2，蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱惡化

§12.3蒸發(fā)管內(nèi)的汽液兩相流型及傳熱三、內(nèi)螺紋管抑制傳熱惡化的作用

§12.3蒸發(fā)管內(nèi)的汽液兩相流型及傳熱三、內(nèi)螺紋管抑制傳熱惡化的作用

§12.4汽液兩相流體的流動參數(shù)一、汽液兩相流體流動的均相模型1，均相模型2，蒸汽和水的折算流速

(12-10)(12-11)蒸汽水§12.4汽液兩相流體的流動參數(shù)一、汽液兩相流體流動的均相模型3，汽水混合物的流速

(12-13)(12-15)(12-17)§12.4汽液兩相流體的流動參數(shù)一、汽液兩相流體流動的均相模型3，汽水混合物的流速4，容積含汽率

(12-18)(12-20)§12.4汽液兩相流體的流動參數(shù)二、汽液兩相流體流動的分流模型 1，截面含汽率 2，蒸汽和水的真實速度

(12-21)(12-22)(12-23)蒸汽速度水速度§12.4汽液兩相流體的流動參數(shù)二、汽液兩相流體流動的分流模型3，汽水混合物的近似真實密度三、兩相流動參數(shù)與均相流動參數(shù)的關(guān)系

(12-25)(12-29)§12.4汽液兩相流體的流動參數(shù)三、兩相流動參數(shù)與均相流動參數(shù)的關(guān)系垂直上升管的滑動比S (12-30)(12-29)§12.5汽液兩相流體的流動阻力、重位壓降一、兩相流體的流動阻力

(12-31)(12-35)§12.5汽液兩相流體的流動阻力、重位壓降一、兩相流體的流動阻力Ψ的取值方法（1）ρw=1000kg/(m2?s)（2）ρw<1000kg/(m2?s)

(12-32)(12-33)§12.5汽液兩相流體的流動阻力、重位壓降一、兩相流體的流動阻力Ψ的取值方法（3）ρw>1000kg/(m2?s)

(12-34)§12.5汽液兩相流體的流動阻力、重位壓降一、兩相流體的流動阻力阻力的累計計算

(12-36)§12.5汽液兩相流體的流動阻力、重位壓降二、兩相流體的重位壓降

(12-37)§12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線一、簡單回路和回路區(qū)段的劃分

1，簡單回路 2，上升管區(qū)段的劃分

（1）熱水段 （2）含汽段 （3）熱后段 §12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線二、描寫循環(huán)特性的方程組

(12-38)(12-39)(12-40)§12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線三、熱水段高度的計算

(12-41)如果計算結(jié)果

Hrs>Hrq+H1(12-42)§12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線四、水冷壁各區(qū)段蒸發(fā)量的計算 第一區(qū)段

第二區(qū)段

(12-43)(12-44)§12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線四、水冷壁各區(qū)段蒸發(fā)量的計算 第i區(qū)段

五、鍋水欠焓的計算(12-45)§12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線五、鍋水欠焓的計算清洗裝置上部的熱平衡清洗裝置下部的熱平衡關(guān)系(12-46)(12-47)§12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線五、鍋水欠焓的計算(12-48)(12-49)§12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線五、鍋水欠焓的計算(12-50)§12.6簡單回路的水循環(huán)計算和水循環(huán)特性曲線六、導(dǎo)汽管欠焓的計算 七、水循環(huán)特性曲線和循 環(huán)回路的工作點(12-54)§12.7復(fù)雜回路的水循環(huán)計算一、復(fù)雜回路二、復(fù)雜回路的水循環(huán)特性曲線§12.8水循環(huán)特性曲線和循環(huán)安全性檢查一、水循環(huán)全特性曲線二、循環(huán)安全性檢查1，不停滯條件(12-55)§12.8水循環(huán)特性曲線和循環(huán)安全性檢查一、水循環(huán)全特性曲線二、循環(huán)安全性檢查2，不倒流條件(12-56)§12.9蒸發(fā)管傳熱惡化工況的計算一、沿周向均勻受熱的垂直管計算§12.9蒸發(fā)管傳熱惡化工況的計算一、沿周向均勻受熱的垂直管計算區(qū)域I

區(qū)域II(12-57)(12-58)§12.9蒸發(fā)管傳熱惡化工況的計算一、沿周向均勻受熱的垂直管計算區(qū)域III

區(qū)域IV(12-59)(12-60)§12.9蒸發(fā)管傳熱惡化工況的計算二、單面受熱水冷壁管的計算最高值：(12-57)~(12-60)中的qn

按(12-57)求得xlj再乘以1.5按(12-58)~(12-60)求得xlj再加0.1§12.10提高循環(huán)安全性的措施一、影響循環(huán)安全性的主要因素1，水冷壁受熱不均或受熱強度過高2，下降管帶汽或自汽化

§12.10提高循環(huán)安全性的措施一、影響循環(huán)安全性的主要因素3，水冷壁管內(nèi)結(jié)垢 4，上升管系統(tǒng)流動 阻力

5，變負荷速度過快 或低負荷運行§12.10提高循環(huán)安全性的措施二、亞臨界自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)特性1，質(zhì)量含汽率與結(jié)構(gòu)參數(shù)與循環(huán)特性參數(shù)的關(guān)系

(12-61)§12.10提高循環(huán)安全性的措施二、亞臨界自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)特性2，水冷壁熱負荷與結(jié)構(gòu)參數(shù)、循環(huán)特性參數(shù)的關(guān)系

(12-62)(12-63)§12.10提高循環(huán)安全性的措施二、壓力階自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)特性3，爐膛周界與循環(huán)特性、結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系

(12-64)§12.10提高循環(huán)安全性的措施三、提高循環(huán)安全性的措施1，足夠高的質(zhì)量流速；2，減小流量、結(jié)構(gòu)、熱偏差；3，減小循環(huán)回路流動阻力4，合適的質(zhì)量含汽率；5，鍋爐水位正常； §12.10提高循環(huán)安全性的措施三、提高循環(huán)安全性的措施6，變負荷時，壓力變化速度正常；7，保證給水品質(zhì)合格；8，減輕高溫腐蝕和磨損；9，各管組有合適的熱負荷；

§12.11水冷壁的高溫腐蝕一、水冷壁高溫腐蝕機理1，硫酸鹽型腐蝕（1）水冷壁表面形成氧化層；（2）鈉、鉀的氧化物與二氧化硫生成硫酸鹽；§12.11水冷壁的高溫腐蝕一、水冷壁高溫腐蝕機理（3）硫酸鹽熔化形成三氧化硫，內(nèi)外兩個方向擴散；（4）鈉、鉀的硫酸鹽與三氧化硫、氧化鐵反應(yīng)生成鐵和鈉、鉀的配合硫酸鹽；（5）鐵和鈉、鉀的配合硫酸鹽因為清灰或者灰渣層脫落而分解成鈉、鉀的硫酸鹽和三氧化硫。 §12.11水冷壁的高溫腐蝕一、水冷壁高溫腐蝕機理2，硫化物型腐蝕（1）黃鐵礦分解生成自由基硫（2）自由基硫與鐵反應(yīng)生成硫化亞鐵（3）硫化亞鐵與氧氣反應(yīng)生成四氧化三鐵3，SO2,SO3的生成和腐蝕（1）二氧化硫與自由基氧生成三氧化硫 §12.11水冷壁的高溫腐蝕一、水冷壁高溫腐蝕機理3，SO2,SO3的生成和腐蝕（2）V2O5催化生成三氧化硫（3）硫酸熱解生成三氧化硫三氧化硫與三氧化二鐵反應(yīng)生成硫酸鐵。二、防止高溫腐蝕的措施（1）噴涂耐腐蝕材料；§12.11水冷壁的高溫腐蝕二、防止高溫腐蝕的措施（2）低氧燃燒技術(shù)降低SO2，SO3含量；（3）合理配風(fēng)，調(diào)整燃燒，避免出現(xiàn)還原性氣氛。（4）同一層各燃燒器的煤粉流量均勻、燃燒器自身橫截面上的煤粉濃度均勻；（5）避免出現(xiàn)水冷壁溫度過高的現(xiàn)象；§12.11水冷壁的高溫腐蝕二、防止高溫腐蝕的措施（6）煙氣再循環(huán)降低煙氣中SO3濃度；（7）采用貼壁風(fēng)技術(shù)，在水冷壁壁面附近形成氧化氣氛的空氣保護膜，避免高溫腐蝕。（8）在燃料中加入添加劑，改善煤灰結(jié)渣特性；第十二章授課內(nèi)容結(jié)束請同學(xué)們提問。鍋爐原理延伸閱讀01

第十二章基本要求1，自然循環(huán)鍋爐的自補償特性2，掌握簡單回路的水循環(huán)計算方法3，掌握減輕自然循環(huán)傳熱惡化的原理和技術(shù)措施4，掌握爐膛高溫腐蝕的成因和