1、第六章 工業鍋爐的水動力(dngl)工況及蒸汽凈化裝置6.1工業鍋爐的水動力工況6.2工業鍋爐蒸汽凈化裝置任務(rn wu)：了解工業鍋爐的水動力工況；熟悉工業鍋爐的蒸汽凈化裝置共三十九頁6.1工業鍋爐的水動力(dngl)工況鍋爐的工作過程：爐內過程和鍋內過程。本章研究和分析工業鍋爐的鍋內過程。 如果由于某種原因致使工質和金屬內表面間的放熱系數降低，金屬壁溫升高，當金屬壁溫度超過金屬的允許最高工作溫度時，金屬材料就會因超溫而破壞(phui)，致使鍋爐發生爆管或爆炸事故。上升管內流動的工質，吸收高溫煙氣的熱量，水被加熱、蒸發，形成汽水混合物，密度減小；下降管不受熱或受熱較弱，工質的密度較大。共三

2、十九頁一、鍋內水循環工業鍋爐水動力系統一般包括加熱系統（水）、蒸發系統（汽水）、過熱系統（汽）。蒸發系統按工質流動的方式：自然(zrn)循環和強制循環。依靠下降管與上升管內工質密度差作為水循環動力的蒸發系統，稱為自然循環。工業鍋爐絕大部分屬于自然循環鍋爐。（自然循環熱水鍋爐）如果蒸發系統中工質的流動依靠水泵的揚程使工質在受熱面內流動，這種蒸發系統稱為強制循環。共三十九頁自然(zrn)循環回路：由鍋筒、下降管、下集箱、上升管、上集箱及汽水引出管等部件組成，如圖6-3所示。二、自然循環(xnhun)回路共三十九頁1.自然循環回路的布置簡單回路：一根(y n)下降管與一組上升管組成的封閉的汽水系統。

3、復雜回路：一根下降管與幾組上升管成的封閉的汽水系統。循環流量：在鍋爐的自然循環回路中，管內工質的質量流量。循環倍率：循環流量與蒸發量之比值，K=G/D。循環倍率=f（循環回路的阻力、流動壓頭、鍋爐額定工作壓力、負荷的變化等）。共三十九頁（1）工業自然循環蒸汽鍋爐 工作壓力比較低，循環倍率K20，在正常水動力(dngl)工況下，上升管不致過熱，水中的溶解鹽也不會沉積在管內壁，不會發生爆管事故。（2）自然循環熱水鍋爐 循環倍率K等于鍋爐各循環回路中的循環水質量流量之和與鍋爐進水量之比值，其循環倍率可以大于1，也可以等于或小于1。強制循環熱水鍋爐=1。共三十九頁2. 自然循環回路基本方程 如右圖所示

4、。HsQ點前的高度(god)為上升管的加熱水段高度；HqQ點后的高度為上升管的含汽段高度。在下集箱處取A-A截面，作用在該截面兩側的力應相等，即： 共三十九頁運動壓頭：運動壓頭用來克服下降管與上升管的阻力。上升管、下降管壓差(y ch)：有效壓頭：有效壓頭用來克服下降管的阻力。共三十九頁利用在工作點Yxj=Yss原理來計算水循環的方法(fngf)稱為壓差法；利用在工作點Syx=Pxj的原理來計算水循環的方法稱為有效壓頭法。圖6-4所示為自然循環回路的水動力特性曲線。兩曲線的交點A為水循環回路的工作點，該點所對應的流速，即為水循環的回路的循環流速。循環(xnhun)流速Syx共三十九頁三、自然循

5、環(xnhun)鍋爐水循環(xnhun)系統 1角管式鍋爐(gul)水循環 如圖6-5所示。共三十九頁2.鍋爐管束(gunsh)的水循環上、下鍋筒與鍋爐管束組成對流蒸發受熱面循環回路，如圖6-6所示。根據煙氣流動方向，將鍋爐管束分成三部分：第一管束，因處于爐膛出口，煙氣溫度很高，受熱最強，管內工質平均密度最小；第二管束次之；第三管束受熱最弱。但這不是絕對的（管束里面的下降管與上升管）。共三十九頁四、自然循環鍋爐(gul)的水循環故障 當鍋內水動力工況不正常時，水循環的安全性就會遭到破壞，產生各種水循環故障，嚴重影響鍋爐(gul)的正常運行。 1水循環的停滯和倒流(1) 循環停滯當在同一循環回路

6、中，各上升管受熱不均勻時，受熱弱的上升管中所產生的運動壓頭就比較小，甚至不能維持最低的循環流速，而處于停止不動的狀態，這種現象稱為循環停滯。共三十九頁自由水面如果產生循環停滯的上升管直接接于鍋筒的蒸汽空間，水將停留在上升管的某一部位，水面以上(yshng)全是蒸汽，此現象稱為“自由水面”。危害：當自由水面的位置波動時，還會引起管子的疲勞應力損壞。措施：把上升管或上集箱的汽水引出管從鍋筒水位面以下引入鍋筒，避免形成自由水面。共三十九頁(2) 循環倒流由于(yuy)受熱不均，有的管中工質向上流，有的管中工質向下流（流速大產生的抽吸作用），這種現象稱為循環倒流。在倒流管中，水向下運動，汽泡向上運動。

7、當管內工質倒流速度很快時，管子仍能得到良好冷卻，不出現局部超溫。危害：當Ws.d=Wq.s時，汽泡處于不上不下的狀態，引起“汽塞” ，發生傳熱惡化，以至使管子出現局部過熱超溫。共三十九頁停滯與循環倒流(doli)的根本原因是同一循環回路中并列工作的各上升管受熱不均勻，其主要因素：鍋爐的結構特點鍋爐運行不良（爐膛火焰中心偏移或火焰分布不均，受熱面掛渣積灰）共三十九頁防止(fngzh)倒流、停滯的方法：共三十九頁2. 汽水(qshu)分層在水平或傾斜度很小的上升管中，汽水混合物的流速很小時，可能發生管子上部是汽，下部是水的流動現象，稱為汽水分層。汽水分層的管段受熱時，管壁上、下溫度不相等，會產生溫

8、差應力，使管子遭到破壞；汽水分界面(jimin)處由于水面波動而產生交變應力，使管子產生縱向裂紋而破壞；水滴不斷濺到上半部管壁上，當水分蒸發后，其中的鹽分在管壁上形成水垢，使上半部管壁的冷卻效果惡化，容易過熱燒壞。避免發生汽水分層的方法：w0不小于0.60.8m/s；汽水混合物的上升管或汽水引出管與水平線之間的傾角不宜小于15（燃用無煙煤的層燃爐，后拱角度8-10？） 。共三十九頁3. 下降(xijing)管帶汽下降管帶汽原因（鍋表面(biomin)水為飽和水）下降管入口阻力較大，產生較大的壓降，使下降管入口處水壓降低而發生汽化，造成下降管帶汽。下降管入口離鍋筒水位面太近，上方水面形成旋渦斗，

9、將蒸汽吸入下降管。下降管受熱強、上升管出口與下降管入口距離近而又無良好的隔離裝置。共三十九頁下降管帶汽對水循環的影響下降管帶汽，使下降管內工質密度減小，從而使循環回路的運動壓頭降低，對水循環非常不利。解決的辦法(bnf)下降管盡量設置在鍋筒底部，以保證管口上方有足夠的水位高度。共三十九頁6.2工業鍋爐蒸汽(zhn q)凈化裝置一、蒸汽（數量與質量）污染原因及影響因素(yn s)鍋爐蒸汽污染的原因：蒸汽帶水和蒸汽溶鹽。工業鍋爐壓力低，蒸汽污染的原因：蒸汽帶水。蒸汽帶水的危害：蒸汽的熱焓減小；進入過熱器，其中鹽分在表面結垢，惡化傳熱；鹽分沉積在閥門處，使其關閉不嚴；影響產品質量。共三十九頁蒸汽進入

10、鍋筒的途徑：鍋筒水位面以上進入，撞擊產生的水滴；水位面以下進入，依靠(yko)自身動能，穿越水位面引起的鍋水飛濺。蒸汽與水是混合在一起的，所以為了使蒸汽凈化，需要安裝汽水分離裝置。共三十九頁蒸汽污染(wrn)的影響因素鍋爐負荷在一定的運行工況下，鍋爐負荷增加，蒸發面負荷增加，汽水(qshu)混合物流速增加，鍋水飛濺量增大，因此蒸汽濕度增加。蒸汽空間高度蒸汽空間高度小，汽水重力分離效果差，因此濕度大，隨著高度增加，明顯減小，但是到一定高度之后變化不明顯。共三十九頁鍋水含鹽量含鹽量高，鍋水粘度及表面張力大，小氣泡不易形成大氣泡，且上升速度慢，鍋筒水位膨脹，不利于重力分離，因此蒸汽濕度增大。含鹽量到

11、一定(ydng)數值，蒸汽濕度急劇增加，此時為臨界含鹽量（定期排污&連續排污）。共三十九頁二、蒸汽凈化原理（1）重力(zhngl)分離；（2）慣性力分離原理；（3）離心力分離原理；（4）水膜分離原理。共三十九頁三、蒸汽凈化(jnghu)裝置1粗分離裝置(1)旋風分離器結構形式：由筒體、波形板頂帽、開式溢流(y li)環、圓形底板和導向葉片等組成，如下圖6-10所示。分離原理：離心力分離、重力分離和水膜分離。共三十九頁共三十九頁(2)進口擋板(dn bn)進口擋板安裝在汽水混合物引入管的進口處，擋板沿鍋筒長度縱向布置，兩端空出，如圖6-11所示。分離原理：消除動能，慣性力。汽水混合物的引入速度不

12、宜過大，否則易把水膜沖碎成細小水滴，不利于分離。為減慢抵達擋板時的流速，擋板與管口之間應保持有不小于兩倍引入管管徑的距離。兩擋板間應有合適的空隙截面，以便此處蒸汽速度保持在1.54.5m/s。此外，擋板與汽水流動方向的夾角應小于45，以平穩地消除動能，否則會使汽沖破水膜而成水滴飛濺。共三十九頁水下(shu xi)孔板 進口(jn ku)擋板 共三十九頁(3)水下孔板水下孔板是布置在鍋筒水空間中的平孔板，如圖6-12所示。分離原理：節流、均流、消除動能，防止沖擊水面，減少汽水混合物穿過水面時形成的細小水滴；均勻(jnyn)蒸發面負荷。共三十九頁2細分離(fnl)裝置(1)均汽孔板裝在鍋筒頂部的多

13、孔板，如圖6-13所示。分離原理：節流，均勻負荷，降低蒸汽上升速度，重力分離；阻擋細小水滴。勻汽孔板與水下孔板工作原理基本相似，是借小孔節流作用使鍋筒汽空間各處負荷均勻。通常孔板均勻開孔，孔徑可取(kq)810mm，孔間間距不宜大于50mm，蒸汽穿孔流速為1327m/s。為了增加鍋筒汽空間重力分離效果，孔板盡量裝得高些，以增加蒸汽空間的有效分離高度。共三十九頁勻汽孔板共三十九頁(2)集汽管在工業鍋爐中，為了均勻蒸汽空間負荷，防止蒸汽帶水，常采用(ciyng)集汽管，如圖6-14所示。集汽管形式：縫隙式和多孔式。(a)抽汽孔集汽管；(b)縫隙(fngx)式集汽管共三十九頁(3)波形板分離器（百葉

14、窗）結構形式由許多塊波形板相間排列組成，水平(shupng)布置在鍋筒頂部，如圖6-15（a）和圖6-15（b）所示。分離原理慣性力，水膜，重力。共三十九頁波形板用0.81.2mm的鋼板壓成，邊框用23mm的鋼板制作，每組波形板大小以能通過鍋筒上的人孔為限。相鄰兩塊波形板的間距為10mm，水平布置時，其長度要求超過鍋筒直段長度的2/3。波形板的底部應加裝疏水管，且應延伸至鍋筒最低水位(shuwi)以下。波形板應與勻汽孔板配合使用，蒸汽先經波形板再經勻汽孔板，為獲得較好的分離效果，波形板的上沿與勻汽孔板之間應保持一定距離，一般取3040mm。共三十九頁（a）水平式波形板分離器 （b）豎立(shl)式波形板分離器共三十九頁(4)鋼絲網分離器由兩片拉網鋼板內夾數層鋼絲網組合而成，工藝簡單，流動阻力小，應用廣泛，見圖6-16。(5)蝸殼式分離器由縫隙式集汽管及其外加的蝸殼組成，如圖6-17所示，在離心力的作用將汽水(qshu)分離。共三十九頁鋼絲網分離器蝸殼(w k)式分離器共三十九頁習題(xt)2，3，5，7，8，10共三十九頁內容摘要第六章 工業鍋爐的水動力工況及蒸汽凈化(jnghu)裝置。鍋爐的工作過程：爐內過程和鍋內過程。下降管不受熱或受熱較弱，工質的密度較大。復雜回路：一根