控制循環鍋爐特點管子直徑較細，一般為Φ42～51mm布置自由，有的控制循環鍋爐還把部分蒸發受熱面布置在煙道內，做成蛇型管蒸發器，與水冷壁并聯連接結構特點—水冷壁方面的特點裝置節流孔板，用以分配各并聯管工質流量，改善熱偏差結構特點—汽包方面的特點汽包內部裝置允許有較大的流動阻力，而且由于循環倍率低，循環水量小，汽包直徑、汽水分離器等尺寸可適當縮小汽包內裝有弧型襯板，與汽包內壁間形成一環形通道裝置節流孔板，用以分配各并聯管工質流量，改善熱偏差運行特點01強制流動，各受壓部件能得到均勻的冷卻汽包的熱應力小0203因此啟動及升降負荷的速度快循環倍率循環倍率K的大小與循環回路的經濟性和安全性有密切關系循環倍率↓，循環回路的循環水量↓，循環回路中的汽包尺寸、管道直徑以及爐水循環泵的容量等都相應↓，從而鍋爐鋼材的耗量↓，爐水循環泵的運行電耗↓，熱損失↓循環倍率K的大小對蒸發管的工作安全也有很大的影響當K值較小時質量流速ρw較小管子內壁的冷卻不夠管壁溫度會隨熱負荷的升高而顯著提高1一般控制循環鍋爐的水冷壁內工質質量流速要求較高，ρw約為1000～1500kg/(m2?s)23水冷壁管壓力降中流動阻力份額大，具有強制流動特性循環倍率較小，一般為3～4循環泵21循環泵是控制循環鍋爐的關鍵設備。它的運行可靠性直接影響鍋爐的安全工作循環泵都采用無軸封結構，以適應高溫高壓工作特點。泵與電動機都浸在水中，故又稱為“濕式定子”型循環泵的結構如圖熱屏將泵和電動機的熱量隔離開，電動機靠體外冷卻器冷卻，維持水穩在60℃以下泵的結構很容易導致爐水污垢進入電機腔室堵塞濾網，導致電機溫度異常升高，要經常對高壓冷卻器的濾網和電機腔室進行清洗循環泵在運行時必須防止泵汽蝕強制流動鍋爐及其水動力特性分析任務9.1控制循環鍋爐控制循環鍋爐原理01控制循環鍋爐特點02循環倍率03循環泵04控制循環鍋爐原理原理控制循環鍋爐是由自然循環鍋爐發展而成，它在循環回路的下降管上裝置循環泵，見圖（a），因而其循環動力大大提高了圖（b）還表示了控制鍋爐循環系統與自然循環鍋爐循環系統運動壓頭分配比較1自然循環運動壓頭（0.05～0.1MPa）2循環泵提升壓頭（0.25～0.50MPa）控制循環鍋爐水循環回路的運動壓頭直流鍋爐特點工作原理和特點加熱段01蒸發段02過熱段03直流鍋爐類型現代直流鍋爐的水冷壁形式有很大的發展主要有螺旋管圈型和垂直管屏型兩類①省煤器①去高壓缸去中壓缸來自高加來自高壓缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②爐膛③低過④屏過⑤末過⑥低再⑦高再⑧分離器⑨貯水罐過熱器一級減溫再熱器事故減溫過熱器二級減溫②螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈形直流鍋爐是70年代以來發展較快的一種類型，如圖水冷壁管組成管帶，沿爐膛周界傾斜螺旋上升螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈形水冷壁適用于滑壓運行，能適用超臨界和亞臨界壓力，平行管熱偏差小，燃料適應性廣泛，還可采用整體焊接模式水冷壁。它的缺點是水冷壁支吊結構較復雜，制造，安裝工藝要求高1.水冷壁布置及支吊螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈型直流鍋爐的水冷壁一般都由螺旋管圈和垂直管屏兩部分組成。爐膛下部熱負荷高，布置螺旋管圈。爐膛上部分熱負荷較低，布置垂直管屏螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管與垂直管之間的連接方式有兩種類型另一種是分叉管連接，較少用1一種是通過聯箱連接，螺旋管出口接至聯箱、垂直管由聯箱接出2螺旋管圈形直流鍋爐中間混合集箱連接有兩種方式中間混合集箱連接1螺旋管圈形直流鍋爐中間混合集箱連接有兩種方式中間混合集箱連接1螺旋管圈形直流鍋爐中間混合集箱連接有兩種方式中間混合集箱連接2螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管支吊采用均勻受載型支吊結構這種支吊方式，支吊點分散、均勻，避免了應力集中螺旋管圈形直流鍋爐水冷壁的工質質量流速是水冷壁安全工作的重要指標。水冷壁安全工作的最低質量流速稱為界限質量流速，它與水冷壁的結構、熱負荷大小等有關2.水冷壁的工質質量流速螺旋管圈形直流鍋爐在全負荷范圍內都要大于界限質量流速是不合理的。故在低負荷時要求鍋爐給水流量不低于25％~30％MCR螺旋管圈形直流鍋爐直流最低負荷25%～30%MCR負荷稱為直流最低負荷低于直流最低負荷時，應維持水冷壁中的質量流速在最低值不變，也就是說鍋爐給水流量不能低于25%～30%MCR螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈型直流鍋爐在直流負荷以下運行或啟動的過程中，水冷壁的最低質量流速是由汽水分離器及其疏水系統來實現的。汽水分離器如圖3.汽水分離器螺旋管圈形直流鍋爐疏水系統是機組啟動系統的組成部分，它主要考慮在啟動與停運過程中對排放工質和熱量的回收螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈型直流鍋爐采用內置式圓筒形立式旋風分離器，它在系統中位于水冷壁與過熱器之間，鍋爐運行時承受鍋爐運行壓力螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈形直流鍋爐主要設備：啟動分離器超臨界鍋爐的典型結構。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汽側封頭3水側封頭4管接頭5手孔管接頭6熱電偶插座螺旋管圈形直流鍋爐功能和特點在鍋爐啟停及低負荷運行期間，汽水分離器濕態運行，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螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈傾斜角θ螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈的傾斜角θ與爐膛周界并聯管數之間有如下關系n=L/s*sinθ

當L、ｓ一定時，降低管子傾斜角θ就可減少并聯管數目螺旋管圈的幾何原理螺旋管圈形直流鍋爐性能優越、成熟可靠的水冷壁W＝P×(n-1)pppppppppppppppp管子數量n管數＝n／2螺旋管圈形直流鍋爐布置與選擇管徑靈活，易于獲得足夠的質量流速螺旋管圈水冷壁所需管子根數和管徑，可通過改變管子水平傾斜角度來調整，使之獲得合理的設計值，以確保鍋爐安全運行與水冷壁自身的剛性管子根數大大減少，而且這種減少水冷壁管子根數的辦法不加大管子之間的節距，使管子和肋片的金屬壁溫在任何工況下都安全12螺旋管圈形直流鍋爐特點螺旋管圈形直流鍋爐功能和特點在鍋爐啟停及低負荷運行期間，汽水分離器濕態運行，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螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈傾斜角θ螺旋管圈形直流鍋爐螺旋管圈的傾斜角θ與爐膛周界并聯管數之間有如下關系n=L/s*sinθ

當L、ｓ一定時，降低管子傾斜角θ就可減少并聯管數目螺旋管圈的幾何原理螺旋管圈形直流鍋爐性能優越、成熟可靠的水冷壁W＝P×(n-1)pppppppppppppppp管子數量n管數＝n／2螺旋管圈形直流鍋爐布置與選擇管徑靈活，易于獲得足夠的質量流速螺旋管圈水冷壁所需管子根數和管徑，可通過改變管子水平傾斜角度來調整，使之獲得合理的設計值，以確保鍋爐安全運行與水冷壁自身的剛性管子根數大大減少，而且這種減少水冷壁管子根數的辦法不加大管子之間的節距，使管子和肋片的金屬壁溫在任何工況下都安全12一次上升和上升－上升型（UP）直流鍋爐一次上升和上升－上升型（UP）直流鍋爐一次上升和上升型（UP）水冷壁是由傳統的本生型水冷壁發展形成的，它有以下各特點由多個垂直管屏組成全爐膛整體焊接膜式水冷壁亞臨界壓力UP型水冷壁的中、下輻射區一般都采用內螺紋管，防止在高熱負荷區發生傳熱惡化12一次上升和上升－上升型（UP）直流鍋爐內螺紋管結構一次上升和上升－上升型（UP）直流鍋爐一次上升和上升型（UP）水冷壁是由傳統的本生型水冷壁發展形成的，它有以下各特點并聯的水冷壁管屏沿爐膛高度設置兩級或三級中間混合，減小并聯管屏間的熱偏差水冷壁管徑細，外徑一般為22～31.7mm34一次上升和上升－上升型（UP）直流鍋爐一次上升和上升型（UP）水冷壁是由傳統的本生型水冷壁發展形成的，它有以下各特點下輻射區每個管屏進口聯箱的供水管上都裝置節流閥或節流圈，用來合理分配各屏的流量熱負荷較高的下輻射區，工質在水冷壁管屏中的流動方式有一次上升方式和上升-上升方式。后者是為了提高水冷壁管內的工質質量流速。上輻射區的熱負荷較低，采用一次上升流動方式56一次上升和上升－上升型（UP）直流鍋爐多次垂直上升下降管圈工質具有較高的質量流速，但由于相鄰管屏間工質溫度不一樣引起相鄰管屏外側兩根相鄰管子之間壁溫差大，只適用于定壓運行的鍋爐。對于變壓運行的超臨界鍋爐都采用一次上升的垂直管屏水冷壁7一次上升和上升型（UP）水冷壁是由傳統的本生型水冷壁發展形成的，它有以下各特點強制流動鍋爐及其水動力特性分析任務6.2直流鍋爐工作原理和特點01直流鍋爐類型02螺旋管圈形直流鍋爐03一次上升和上升－上升型（UP）直流鍋爐04工作原理過熱蒸汽過熱工作原理和特點加熱過熱器蒸發給水在給水泵壓頭的推動下，依次流過省煤器、水冷壁、過熱器受熱面，完成水加熱、汽化和蒸汽過熱過程，循環倍率K=1一、

直流鍋爐的工作原理給水水冷壁省煤器給水泵鍋爐的特點與直流鍋爐相比對于容量不大的機組，采用一次上升型水冷壁和較大的管徑也能保持安全質量流速01水冷壁質量流速在全負荷范圍內比較合理，高負荷時的電耗比直流鍋爐低了很多02循環泵要消耗一定的電能，一般大容量機組循環泵功率約為機組功率的0.2～0.3％03與直流鍋爐相比鍋爐最低負荷在額定負荷的5％左右，它由過熱器冷卻所需的最低流量決定。與直流鍋爐比較最低負荷大大降低了，啟動系統可按5％～10％MCR設計，使設備費用下降，又可減小啟動損失04在循環流量與給水流量在混合器混合后進入水冷壁，使水冷壁進口工質焓值提高，欠焓減小，工質在水冷壁內的焓增也減小，有利于水冷壁中工質流動和減小熱偏差05循環泵在高溫、高壓下長期工作，必須有安全可靠性。循環泵的流量-壓頭特性必須要與水冷壁系統壓力降特性匹配，符合設計要求06鍋爐的特點強制流動鍋爐及其水動力特性分析任務9.3復合循環鍋爐鍋爐基本工作原理01鍋爐的特點02鍋爐基本工作原理復合循環鍋爐的基本工作原理復合循環鍋爐是由直流鍋爐發展形成的。它在省煤器和水冷壁之間連接循環泵、混合器、分配器和再循環管，使部分工質在水冷壁中進行再循環復合循環鍋爐再循環1部分負荷再循環(稱為復合循環鍋爐)2全負荷再循環（稱為低循環倍率鍋爐）再循環的負荷范圍可分復合循環原則性系統1.省煤器2.水冷壁3.過熱器4.混合器5.循環泵6.分配器7.逆止閥8.再循環閥9.再循環管復合循環的循環泵在全負荷范圍內運行，循環泵的提升壓頭Δpba復合循環的循環泵在全負荷范圍內運行，循環泵的提升壓頭Δpba1當Δpba>Δpbc

時，Δpca

＞0(即pc>pa),使再循環管中再循環流量由c點流向a點，此時水冷壁中工質流量Gsb為：Gsb=Ggs+Gz2當Δpba≤Δpbc時，pc≤pa,由于逆止門7的作用Gz=0，此時水冷壁中工質流量Gsb為：Gsb=Ggs水冷壁轉入直流運行3如果在全負荷范圍內都是Δpba>Δpbc，Gz＞0，就形成了低循環倍率鍋爐鍋爐基本工作原理強制流動多值性設有一均勻受熱的管道，單位長度的熱負荷為ql(kW/m)，進入管道的工質為欠熱的水，在L1段內被加熱至飽和水，在L2段內水逐漸蒸發形成汽水混合物。總管長（L1+L2

）的壓力降Δp可表示為：Δp=Δplz

·1+Δplz·2特性方程1L1段內單相水的流動阻力壓力降為：L2段為汽水混合物，分析中假定為均相流體,其流動阻力可表示為：特性方程1根據飽和水和汽水混合物的密度計算方法，對以上兩式整理后可得:式中為一元三次方程，其解可能有三個實根、兩個實根一個虛根、一個實根兩個虛根等三種結果，Δp=f(ρw)曲線及解的三種結果示于圖單值函數單值段當入口水流量很大時，D點后管子的吸熱量只能使水溫提高而不產生蒸汽，故從管子流出的仍是單相水當入口水流量很少時（B點前），水進入管子后很快被汽化成蒸汽，管內主要是單相蒸汽的流動水動力多值性的物理分析2B點開始，在質量流速逐步上升，熱水段長度增長，蒸發段長度縮短，蒸發段中平均質量含汽率減小，使總管段的平均密度增大強制流動多值性水動力多值性的物理分析2A點以前，質量流速起主要作用，故管壓力降隨著質量流速上升而增大；A－C段，管中平均密度的增大起主要作用，故管路壓力降隨著質量流速上升而下降；C－D段，蒸汽含量很少，工質質量流速又起主要作用，故管路壓力降又上升強制流動多值性水動力多值性的物理分析2當進入管子的水是飽和水時，熱水段L1=0，管子全部是蒸發段，管中產汽量不變，故只有質量流速的變化起作用，質量流速上升，壓力降增大，特性函數是單值的汽水密度差別是造成水動力多值性的根本原因影響水動力多值性的因素有：管子熱負荷q工質壓力p管子進口水的欠焓影響因素3熱負荷增大，水動力不穩定加劇01壓力增高，水、汽密度差減小，水動力特性趨于穩定02壓力蒸發管入口欠焓減小，熱水段長度縮短，當入口水達到飽和溫度時L1=0，水動力多值性消失03管子進口欠焓影響因素3超臨界壓力鍋爐，提高蒸發管入口水焓值也能使水動力特性趨向穩定影響因素3防止水動力特性多值性的方法4蒸發管進口端加裝節流圈02減小蒸發管進口欠焓01節流圈原理節流圈應裝在熱水段進口，保證流過節流圈的為單相水如圖所示，蒸發端進口加裝節流圈后，管路特性曲線陡度上升、使水動力特性曲線趨向穩定1—節流圈的水動力2—原管路特性曲線3—加節流圈后管路的特性曲線節流圈使水動力穩定強制流動工質脈動定義：在強制流動蒸發管中，工質壓力、溫度、流量發生周期性變化，稱為脈動脈動使管壁產生周期性熱應力，導致金屬疲勞損傷甚至破壞脈動現象與原因脈動的原因可能與個別管子的吸熱量突然增大有關水冷壁的脈動有三種類型0102管間脈動屏間脈動03整體脈動（1）管間脈動在蒸發管進、出口聯箱的壓力和總流量基本不變的情況下，管中流量發生周期性變化，其進出口有180度的相位差在并聯管屏之間也會出現與管間脈動相似的脈動現象（2）管屏間脈動在發生脈動時，進出口總流量和總壓頭并無明顯變化，只是各管屏間的流量發生變化（3）鍋爐整體脈動發生整體脈動時不但入口水流量、蒸汽流量產生周期性波動，同時汽壓、汽溫也產生波動（1）壓力脈動是由工質的汽水密度差引起的。提高工質壓力可使管內脈動壓力增值減小，脈動減輕脈動的影