锅炉原理自然循环锅炉水动力学演示文稿课件.ppt
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- 锅炉 原理 自然 循环 动力学 演示 文稿 课件
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1、锅炉原理自然循环锅炉水动力学演示文稿优选锅炉原理自然循环锅炉水动力学 10.1.1强制循环锅炉强制循环锅炉 随着锅炉容量提高,为了保证管内工质具有较高的质量流速,在循环回路上串接一个或多个专门的循环泵,用以控制水和汽水混合物的流动,则称为强制循环锅炉强制循环锅炉或控制循环锅炉控制循环锅炉。为了进一步提高锅炉水动力的安全可靠性,可以在蒸发受热面的进口设置节流圈节流圈,这种锅炉一般称为控制循环控制循环锅炉。自然循环的推动压力一般为0.050.1MPa,循环泵提升压力为0.250.5MPa(a)自然循环锅炉(b)强制循环锅炉;(c)控制循环锅炉;(d)直流锅炉图10-1 锅炉蒸发受热面内工质流动的几
2、种类型 自然循环锅炉工程应用的最高蒸汽压力是19.11MPa19.11MPa,单炉的最大容量为885MW885MW。只有当蒸汽压力超过16MPa时,且自然循环不可自然循环不可靠靠,才需要考虑采用强制循环锅炉。当压力超过19.6MPa,则适合采用直流锅炉直流锅炉。强制循环锅炉工程应用的最高蒸汽压力是19.6MPa,单炉的最大容量1000MW1000MW。当单炉容量超过600MW,一般应在较低的压力时就考虑采用强制循环锅炉或直流锅炉。10.1.3 直流锅炉直流锅炉 直流锅炉没有汽包,给水在给水泵的作用下,依次通过加热、蒸发和过热等各个受热面,完成水的加热、汽化和蒸汽过热过程,最后蒸汽过热到规定的温
3、度,各受热面之间并没有固定的界限,直流锅炉可以认为是循环水量为零的强制循环锅炉的一个特例。直流锅炉与强制循环锅炉相比,取消了汽包,且工质在给水泵压头的作用下一次性通过各受热面。直流锅炉特点是:受热面可自由布置;金属耗量少,启、停速度快;水容量及相应的蓄热能力较小,对外界负荷变化较敏感;直流锅炉不能连续排污,对给水品质的要求很高;给水泵功率消耗大。10.1.4 复合循环锅炉复合循环锅炉 1.复合循环锅炉的基本原理 为了克服纯直流锅炉的不足及适应超临界压力锅炉应用的需要,产生了复合循环锅炉 图10-2 复合循环锅炉再循环直流锅炉缺点是负荷降直流锅炉缺点是负荷降低时,水冷壁内工质流低时,水冷壁内工质
4、流量降低,炉内热量得不量降低,炉内热量得不到工质的冷却,水冷壁到工质的冷却,水冷壁管壁容易超温。管壁容易超温。lzbPPPPAC(10-1)如果循环泵的工作压头Pb大于水冷壁中工质的流动阻力Plz,则有PCPA,锅炉按强强制循环锅炉制循环锅炉原理工作。(流过水冷壁的工质流量为给水流量与再循环流量之和)如果循环泵的工作压头Pb小于等于水冷壁中工质的流动阻力Plz,则有PCPA,锅炉按直流原理直流原理工作 (再循环管路中无循环流量)。2全负荷复合循环锅炉图10-3低循环倍率锅炉系统和循环流量曲线在全负荷范围内均有在全负荷范围内均有Pb大于大于水冷壁中工质的流动阻力水冷壁中工质的流动阻力Plz(即在
5、全负荷范围内循环流量(即在全负荷范围内循环流量均不为零)均不为零)1.省煤器省煤器 2.混混合器合器3.过滤器过滤器4.再循环水泵再循环水泵5.分配器分配器6.节节流圈流圈7.水冷壁水冷壁8.汽水分离器汽水分离器9.备用管路备用管路 3部分负荷复合循环锅炉图10-4 部分负荷复合循环锅炉的工作原理 1.低负荷时,循环管路有循环流量,高负荷时,锅炉按直流锅炉原理工作;2.大多用于超临界压力机组;3.与低循环倍率锅炉的主要差别是在循环回路上装有循环限制阀.图10-5超临界压力复合循环锅炉1.省煤器2.混合器3.循环泵4.分配器5.水冷壁6.过热器7.循环限制阀8.循环旁路 3复合循环锅炉的特点(1
6、)结构简单可靠。(2)额定负荷时的质量流速可选得低 些,以减小流动阻力和水泵电耗。(3)锅炉最低负荷可降到额定负荷的5 左右,启动旁路系统可按5-10负荷设计,减小设备投资和启动时的工质及热量损失。(4)再循环工质使水冷壁进口工质的焓提高,工质在蒸发管内焓增减少,有利于减少热偏差和提高管内工质流动的稳定性。(5)锅炉在低负荷范围内运行时,工质流量和温度变化幅度小,减小了管壁热应力,有利于改善锅炉低负荷运行时的条件。(6)再循环泵长期在高温高压下工作,制造工艺复杂,技术性能要求高,且循环泵要消耗电能,致使机组远行费用增加。(7)复合循环不仅应用于超临界压力锅炉,而且还应用在亚临界压力锅炉。10.
7、2自然循环基本原理自然循环基本原理 10.2.1 概述概述 水冷壁上升管在炉内吸收炉膛火焰和烟气的辐射热量,管内部分水蒸发,形成汽水混合物;而下降管在炉外不受热,管内为饱和水或未饱和水。因此,下降管中水的密度大于上升管中汽水混合物的密度,在下联箱中心A-A截面两侧将产生液柱的重位压差,此压差推动汽水混合物沿上升管向上流动,水沿下降管向下流动。图10-6 循环回路 10.2.2自然循环的参数自然循环的参数 1物理量的定义 (1)循环流速w0:(2)质量含汽率x:0w,/Gm sADxG(10-2)(10-3)(3)循环倍率K:GKD(10-4)2物理量的定义ghPPxj01(10-5)ghPPs
8、s02(10-6)12,PxjssP所以假设工质不流动:上升系统基本压差上升系统基本压差Yss下降系统基本压差下降系统基本压差Yxj运动压差运动压差Syd系统总阻力系统总阻力简单回路水循环基本方程简单回路水循环基本方程,以此方程为基础建立的,以此方程为基础建立的计算方法称为压差法计算方法称为压差法Syd是水循环产生的动力是水循环产生的动力,以此方程为基础建立的,以此方程为基础建立的计算方法称为运动压头法计算方法称为运动压头法有效压头有效压头Syx下降管总阻力下降管总阻力有效压头法有效压头法 10.3两相流体参数与计算两相流体参数与计算 10.3.1 汽水两相流的基本参数汽水两相流的基本参数 1
9、.蒸汽含量 质量含汽率x:容积含汽率:GGxGGG(10-14)QQQQQ (10-15)截面含汽率:/11/1(1)GGGX(10-16)AA1AAAAA(10-17)(10-18)水的流通截面积A所占的流通截面积份额:2蒸汽和水的折算速度及真实速度 蒸汽折算速度w0假定汽水混合物中的蒸汽单独流过整个管道截面时的蒸汽速度:水的折算速度w0:0/Gwm sA 0/Gwm sA(10-19)(10-20)蒸汽的真实速度w:水的真实速度w:滑移比s:0/1Gwwm sA 1s()()()1wGAxwGAx (10-21)(10-22)(10-23)0/Gwwm sA 通过试验,可确定s,则截面含汽
10、率:循环流速(假设质量流量相同的饱和水流过整个管道截面所具有的流速:11(1)111()xssx000()/GGGwwwm sFFF(10-24)(10-25)表明质量(容积)含气表明质量(容积)含气率)与截面含气率之间率)与截面含气率之间的关系的关系 3汽水混合物的密度和速度 3h(1)(1)/A LA Lkg mA L 00000(1)1(1)/hQQwwwwwwxm sA(10-27)(10-26)汽水混合物的速度为:10.3.2 10.3.2 汽水两相流的流型和传热汽水两相流的流型和传热 1.垂直上升管内的流型(1)泡状流(2)气泡向管中心聚集,形成弹状流。(压力很高时,不会形成)(3
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