2 第九章   强制流动锅炉及其水动力特性 本章重点：         ? 控制循环锅炉和螺旋管圈型直流锅炉的结 构、工作原理和特点。         ?汽水两相强制流动。 强制流动锅炉的类型：              1.控制循环锅炉又称多次强制循环锅炉，也属于汽包锅炉。              2.直流锅炉无汽包，工质在水冷壁中一次蒸发成蒸汽。              3.复合循环锅炉就是在负荷较低时部分工质在水冷壁中进行再循环，高负荷时转入与直流锅炉相同的运行方式。 第 一 节    控  制  循  环   锅   炉                  一、原理：                  控制循环锅炉是由自然循环锅炉发展而成，它在循环回路的下降管上装置循环泵，见图9－1，因而其循环动力大大提高了。                 控制循环锅炉水循环回路的运动压头由自然循环运动压头（0.05~0.1MPa）和循环泵提升压头（0.25 ~  0.50MPa）两部分组成。 ?水冷壁方面的特点：           1、管子直径较细，一般为?42?51mm，布置自由，有的控制循环锅炉还把部分蒸发受热面布置在烟道内，做成蛇型管蒸发器，与水冷壁并联连接。           2、水冷壁内工质质量流速较高，?w =900 ? 1500kg/(m2?s)。循环倍率较小，一般为3 ? 4。水冷壁管压力降中流动阻力份额大，具有强制流动特性，即质量流速随热负荷升高而下降。 3、装置节流孔板，用以分配各并联管工质流      量，改善热偏差。 ?汽包方面的特点：     1、汽包内部装置允许有较大的流动阻力，而且由于循环倍率低，循环水量小，汽包直径、汽水分离器等尺寸可适当缩小。    2、汽包内装有弧型衬板，与汽包内壁间形成一环形通道。                  二、 循环倍率K                  循环倍率的大小与循环回路的经济性和安全性有密切关系：                  循环倍率↓，循环回路的循环水量↓，循环回路中的汽包尺寸、管道直径以及炉水循环泵的容量等都相应↓，从而锅炉钢材的耗量↓，炉水循环泵的运行电耗↓，热损失↓。                  限制循环倍率减小的因素：水冷壁中汽水两相流动不稳定；沸腾传热恶化。                  一般， K=3 ? 4，最小为2。                   三、循环泵                 循环泵是控制循环锅炉的关键设备。它的运行可靠性直接影响锅炉的安全工作。                 循环泵都采用无轴封结构，以适应高温高压工作特点。泵与电动机都浸在水中，故又称为“湿式定子”型。 右图是循环泵的结构图。 热屏4将泵和电动机的热量隔离开，电动机靠体外冷却器12冷却，维持水稳在60℃以下。                  循环泵在运行时必须防止泵中水发生汽化，简称汽蚀。                   当有效汽蚀余量?py（又称有效净正吸入水头）大于必须的净正吸入水头? pr（防止发生汽蚀必须的最低吸入压力比炉水饱和压力高出的数值）时不发生汽蚀。 第  二 节    直  流  锅  炉           一、工作原理和特点            ?直流锅炉水冷壁允许有较大的压力降，因此           ?可选用较小直径的水冷壁管，水冷壁在炉膛内的布置有较多的自由度；          ?可提高水冷壁内的工质流速，这对水冷壁的安全工作创造了条件. 二、直流锅炉类型 ?直流锅炉的类型主要是水冷壁的结构形式和其系统的不同.直流锅炉的水冷壁管由于布置自由,故其形式很多。 传统的水冷壁基本形式：水平围绕管圈型（拉姆辛型），垂直多管屏型（本生型）和带管圈型（苏尔寿型）。 ?回带管圈型的水冷壁是由多行程迂回管带形成。管带迂回方式分上下迂回和水平迂回两种。                 螺旋管支吊采用均匀受载型支吊结构。这种支吊方式，支吊点分散、均匀，避免了应力集中。                  但是在全负荷范围内都要大于界限质量流速是不合理的。故在低负荷时要求锅炉给水流量不低于25％~30％MCR。 ?汽水分离器                 螺旋管圈型直流锅炉在直流负荷以下运行或启动的过程中，水冷壁的最低质量流速是由汽水分离器及其疏水系统来实现的。疏水系统是机组启动系统的组成部分，它主要考虑在启动与停运过程中对排放工质和热量的回收。                 螺旋管圈型直流锅炉采用内置式圆筒形立式旋风分离器，它在系统中位于水冷壁与过热器之间，锅炉运行时承受锅炉运行压力。         ?螺旋管圈围绕炉膛圈数Z        Z决定于螺旋管圈水冷壁的高度ｈ与管子的倾斜角θ，可由下式计算：                         Z=h/(Ltg?)               一般情况Z=1.25~1.5圈。 1900t/h锅炉为Z=1.7圈。           四、一次上升和上升－上升型（UP）直流锅炉      一次上升和上升型（UP）水冷壁是由传统的本生型水冷壁发展形成的，它有以下各特点：       ? 由多个垂直管屏组成全炉膛整体焊接膜式水冷壁；      ?   亚临界压力UP型水冷壁的中、下辐射区一般都采用内螺纹管，防止在高热负荷区发生传热恶化；      ?并联的水冷壁管屏沿炉膛高度设置两级或三级中间混合，减小并联管屏间的热偏差；  ? 水冷壁管径细，外径一般为22～31.7mm。 ?下辐射区每个管屏进口联箱的供水管上都装置节流阀或节流圈，用来合理分配各屏的流量；   ?热负荷较高的下辐射区，工质在水冷壁管屏中的流动方式有一次上升方式和上升-上升方式，见图12-22。后者是为了提高水冷壁管内的工质质量流速。上辐射区的热负荷较低，采用一次上升流动方式。 第九章-1 * ?直流锅炉有以下特点：      ?直流锅炉给水泵压头比汽包锅炉的高。给水泵电耗相应也较大。但直流锅炉工质压力可达到超临界压力。 ? 直流锅炉不用汽包，带来了以下特点:       ?锅炉给水品质要求高。     ?锅炉蓄热量小，运行参数稳定性较差,但无汽包热应力限制,可提高启动和停运速度；     ?锅炉钢耗低，制造、输送、安装方便；     ?直流锅炉在运行工况下，水、汽水混合物、过热汽的分界点在受热面上的位置随不同工况而变化，从而使其运行特性和汽包锅炉不同。      ?水平围绕管圈型是由多根平行管子组成管带，沿炉膛四周围绕上升，三面水平一面倾斜。 ?垂直多管屏型是在炉膛四周布置多个垂直管屏，管屏之间由炉外管子连接。水冷壁管可串联成一组或几组，工质顺序流过一组内的各管屏。 ?         三、螺旋管圈形直流锅炉        水冷壁管组成管带，沿炉膛周界倾斜螺旋上升。        它无水平围绕管圈型中的水平段，管带中的并连管数也增多了。螺旋管圈形水冷壁适用于滑压运行，能适用超临界和亚临界压力，平行管热偏差小，燃料适应性广泛，还可采用整体焊接模式水冷壁。        它的缺点是水冷壁支吊结构较复杂，制造，安装工艺要求高。           ?下面对螺旋管圈形直流锅炉的水冷壁及其系统进行分析：
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