锅炉水循环及汽水分离
锅炉水循环及汽水分离）
在蒸汽锅炉中，给水进入汽锅后就按一定的循环路线流动不已。在循环不息的流动过程中，水通过蒸发受热面被加热、汽化，产生蒸汽；而受热面——金属壁则靠水循环及时将高温烟气传给的热量带走，使壁温保持在金属的允许工作温度范围内，从而保证蒸发受热面能长期可靠地工作。但是，如果水循环组织不好，循环流动不良，即便是热水锅炉，也将会造成种种事故。例如，当水冷壁正常的冷却水膜被破坏而直接与蒸汽相接触时，管壁壁温会显著增高，当温度超过金属允许极限时，会发生爆管事故。
由各蒸发受热面汇集于锅筒的汽水混合物，在锅筒的蒸汽空间中借重力或机械分离后，蒸汽引出。如果汽水分离效果不佳，蒸汽将严重带水，导致蒸汽过热器内壁沉积盐垢，恶化传热以致过热而被烧损。对于饱和蒸汽锅炉，蒸汽带水过多也难以满足用户需要，还会引起供汽管网的水击和腐蚀。
可见，锅炉水循环组织得好坏，汽水分离装置性能的优劣都直接关系着锅炉工作的可靠性。因此，对水循环的基本规律、汽水分离的原理以及影响因素应有所了解，以便在今后的专业实践中，指导锅炉的运行管理和技术改造工作。
第一节锅炉的水循环
水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环流动，称为锅炉的水循环。由于水的密度比汽水混合物的大，利用这种密度差所产生的水和汽水混合物的循环流动，叫做自然循环；借助水泵的压头使工质流动循环的叫强制循环。在供热锅炉中，除热水锅炉外，蒸汽锅炉几乎都采用自然循环。
一、自然循环的基本概念
图6-1自然循环回路示意图
1-上锅筒；2-下集箱；3-上升管；4-下降管
图6-1为蒸汽锅炉的蒸发受热面自然循环回路示意图，它由锅筒、集箱、下降管和上升管（水冷壁管）所组成。水自锅筒进入不受热的下降管，然后经下集箱进入布置于炉内的上升管；在上升管中受热后部分水汽化，汽水混合物则由于密度较小向上流动输回锅筒，如此形成了水的自然循环流动。任何一台蒸汽锅炉的蒸发受热面，都是由这样的若干个自然循环回路所组成。
由图可见，在循环回路中不同高度的工质，所受压力因水柱重量不同而不等。愈靠近下集箱的上升管管段，工质压力超过锅筒中的压力值愈大。也就是说，锅筒中的水即便是已达
到相应压力下的饱和温度，当流进上升管下端时，水温离该处压力下的饱和温度尚有一个差值，需要继续受热才能达到沸点，即需上升一段高度s H 后方会开始沸腾汽化。实际上，由锅筒进入下降管的水不一定达到饱和温度，也即锅水尚具有一定的欠焓，或叫欠热，所以上升管下端s H 这一区段加热水总是存在的。
上升管内的水在向上流动的过程中，一边受热一边减压，当到达汽化点Q 时，水温等于该点压力下的饱和温度，开始沸腾汽化。在Q 点以后，压力继续降低，汽化更烈，工质中含汽量随上升流动愈来愈多。因此，Q 点以后的这段q H ，便是上升管的含汽区段，也即汽水混合物区段。
如此，循环回路的总高度H 即为加热水区段s H 和含汽区段q H 之和，即
s q m H H H =+
在水循环稳定流动的状态下，作用于图6-1中集箱A A -截面两边的力平衡相等。假设此回路中没有装置汽水分离器；s H 区段加热水的密度和下降管中的水一样，都近似等于锅
筒中蒸汽压力g P 下的饱和密度ρ'，则
A A -截面两边作用力相等的表达式可写为 ()q g s q xj g s q ss a g g g P H H P P H H P ρρρ''++-?=+++?P (6-2)
式中 g P ——锅筒中蒸汽压力，a P ；
ρ'——下降管和加热水区段饱和水的密度，3kg/m ；
q ρ——上升管含汽区段汽水混合物的平均密度，3kg/m ；
g ——重力加速度，2m/s ；
xj P ?、ss P ?——分别为下降管系统和上升管系统的流动阻力，a P 。
经移项整理，便可得到下式：
()
q q xj ss a g H P P ρρ'-=?+?P （6-3）
上式左边是下降管和上升管中工质密度差引起的压头差，也就是自然循环回路的推动力，称为水循环的运动压头。等式的右边，恰好是循环回路的流动总阻力。这样，此式的物理意义十分明确：当回路中水循环处于稳定流动时，水循环的运动压头对于整个循环回路的流动阻力。
由式可见，自然循环的运动压头取决于上升管中含汽区段的高度和饱和水与汽水混合物的密度差。显热，增大循环回路的高度，含汽区段高度也增加；上升管吸热越多，可使其中含汽率越高，这些都会使运动压头增高。当锅炉压力增高时，水、汽密度差减小，组织稳定的自然循环就趋困难，所以高压锅炉总是设法提高循环回路的高度，以便获得必要的运动压头，或采用强制循环。
自然循环的运动压头，扣除上升管系统阻力后的剩余部分，称为循环回路的有效压头，以yx P 表示，它是用来克服下降管系统阻力的。在稳定流动工况下，有效压头应与下降管系统的阻力相等，即
()
q yx q ss xj a g P H P P ρρ'=--?=?P （6-4）
自然循环回路的有效压头愈大，可用以克服的下降管阻力的压头就愈大，也即工质循环的流速和水量愈大，水循环愈强烈和安全。
二、水循环的可靠性指标
1. 循环流速
锅炉水循环的可靠性是要求所有受热的上升管都毫无例外地保证得到足够的冷却。具体地说，必须保证上升管管内有连续的水膜冲刷管壁，并保持一定的循环流速，以防止管壁超温和结盐。
循环流速，通常指的是循环回路中水进入上升管时的速度，用符号0ω表示，其计算式为 0ss
m/s 3600G f ωρ=' （6-5） 式中 G ——进入上升管的水流量，即循环水质量流量，kg/h ；
ρ'——水进入上升管时的密度，近似取锅炉压力下的饱和水密度，3kg/m ；
ss f ——循环回路的上升管总截面积，2m 。
循环流速的大小，直接反映管内流动的水将管外传入的热量和管内产生的蒸汽泡带走的能力。循环流速愈大，工质放热系数愈大，带走的热量愈多，也即管壁的冷却条件愈好，管壁金属就不会超温。所以，循环流速是用以判断锅炉水循环可靠性的重要指标之一。
对于供热锅炉，由于工作压力低，汽、水的密度差大，对自然循环是有利的。水冷壁的循环流速，一般在0.4~2m/s ，锅炉对流管束的循环流速约为0.2~1.5m/s 。
2. 循环倍率
由循环流速的定义知道，它是按进入上升管的水流量G 进行计算的。但是，对于热负荷不同的上升管，即使循环流速相同，由于管内产汽量不同，在其出口处的汽水混合物中水的流量却不相同。上升管的热负荷愈大，产汽量愈多，到出口处时的水量就愈少，以致在管壁上有可能维持不住连续的水膜；另一方面，产汽量愈多，汽水混合物的流速愈大，也有可能在高速汽水流的冲刷下将水膜撕碎，从恶造成传热恶化，使管壁超温。因此，为了保证在上升管中有足够的水来冷却管壁，在每一循环回路中由下降管进入上升管的水流量G 常常是几倍、甚至上百倍地大于同一时间内在上升管中产生的蒸汽量D 。两者之比，称为循环回路的循环倍率，这是另一个用以说明水循环好坏的重要指标，常用符号K 表示，其表达式为
G K D
= （6-6） 不难看出，循环倍率K 的倒数即为上升管的含汽率，或汽水混合物的干度，以x 表示，则有
1D x G K
== （6-7） 循环倍率的物理意义是单位质量的水在此循环回路中全部变成蒸汽，需经循环流动的次数。循环倍率K 愈大，干度x 愈小，它表示上升管出口处汽水混合物中水的份额愈大，冷却条件愈好，水循环安全。
由于水的汽化潜热是随压力的增高而降低的，在上升管受热情况相同的条件下，压力愈高，K 值愈小。蒸发量大的锅炉，上升管受热长度一般都较长或者上升管的热负荷较高，则K 值也较小。基于供热锅炉的压力和容量都较小，上升管热负荷也不高，所以其循环倍率一般都很大，约在50~200这一范围内变动，无需多虑循环倍率过低的问题。对于某些燃油燃气锅炉所采用的双面曝光水冷壁回路，因其热负荷很高，应当注意不使该回路的K 值过小。增大循环倍率的结构措施，通常是加大该回路的下降管总截面积和使上升管受热长度与直径之比不宜过大。
对于自然循环热水锅炉的受热面，也有“循环倍率”的概念，但其含义不同于蒸汽锅炉。它是指受热面在吸热量和锅炉的循环水流量及供、回水温度相同的工作条件下，按自然循环工作时通过受热面的流量与按直流工作时通过的流量之比。一台热水锅炉有若干自然循环回路，它们有着共同的锅炉供、回水温度，但各自的吸热量和温升不同。所以，全炉循环倍率为各回路循环倍率按吸热量比例的加权平均值。
如前所述，蒸汽锅炉的自然循环回路中，循环倍率都大于1。但在热水锅炉中，不管是回路循环倍率，还是全炉循环倍率，都有可能大于1，也有可能小于1。这是热水锅炉自然循环的特点之一。如图5-20所示的这台热水锅炉，因有大量的自然循环对流（管束）受热面，其全炉循环倍率大于1，对流（管束）受热面的循环倍率也大于1，而水冷壁循环倍率则可能大于1，也可能小于1。
图5-20 DHL14-1.25/80AII 型热水锅炉
1—链条炉；2—下降管；3—辐射受热面（水冷壁）；4—锅筒；5—热水出口；
6—对流受热面（钢管省煤器）；7—回水入口；8—空气预热器
3. 循环回路的特性曲线
图6-2 水循环特性曲线
图6-2所示为循环回路的特性曲线，表示在一定的热负荷下，有效压头yx P 、阻力xj P ?和流量（或相应的循环流速）之间的关系。
对于结构已定的循环回路，下降管系统的阻力是水循环流速0ω的函数，0ω增大，xj P ?也增大。对上升管而言，在一定热负荷下，增大0ω时，使管内含汽率减小，上升管含汽区段中汽水混合物的平均密度q ρ增大。这样，用于克服下降管阻力的有效压头yx P 下降。只有在yx P 与xj P ?两者取得平衡时，
即两曲线的交点A 才是水循环的工作点。这与通风系统中，风机特性曲线与管路特性曲线相交而得出工作点的原理一样。在水循环回路工作点处可得出实际的循环流速0ω，可用以与一般的推荐值对照，并对水循环工作的可靠性进行校核，以检查个别管子有无可能发生水循环故障。
三、自然循环锅炉的水循环故障
自然循环的动力源于循环回路的运动压头。当回路高度一定时，锅炉压力愈低，运动压头愈大，有利于自然水循环。供热锅炉压力并不高，按理容易保证良好的水循环。但在实际运行中，发生水循环故障的却不乏其例，常见的除上升管产生循环停滞、倒流和汽水分层之外，还有下降管带汽，它们都将会严重影响锅炉工作的安全和正常运行。因而有必要对这些主要故障的产生原因进行分析，然后针对实际情况找出防止和消除这些故障的方法。
1. 循环停滞和倒流
一个循环回路，如水冷壁受热面，它总是由并联的许多上升管和几根下降管连接于锅筒和集箱而工作的。在同一循环回路中，每根上升管的受热强度并非相同，有时甚至相差十分悬殊。这种受热的不均匀性，主要是由于炉膛和燃烧设备的结构特性、管外挂渣积灰和管子受热段的长短不一等原因造成的。很明显，如果个别上升管的受热情况非常不良，则会因受热微弱产生的有效运动压头不足以克服公共下降管的阻力，以致可能该上升管的循环流速趋于零，这种现象称为循环停滞。
在停滞管中仍会产生蒸汽，汽泡因有浮力而上升进入锅筒；同时由该上升管上、下口向管内补水，其循环倍率接近于1。由于流速很小，在循环停滞管的倾斜管段及接头焊缝处，
将会积聚汽泡，并析出和沉积水垢。假若该上升管恰好处于高温烟气区段，管子还会有被烧坏的危险。
图6-3自由水面
1-受热强的上升管；2-受热弱的上升管；3-下降管
如果发生循环停滞的上升管接于锅筒的蒸汽空间，水将停留在上升管的某一部位，水面以上全为蒸汽，形成如图6-3所示的“自由水面”。在自由水面以上的管段中仅有蒸汽在缓缓流动，其冷却情况很差，易引起管壁过热而烧坏；同时又因水面微微波动，水面附近这段管子壁温也随之波动，产生温差应力，也易沉积盐垢，同样可能引起管子的损坏。
由图6-3可见，即便是没有发生循环停滞的上升管，当它连接于锅筒的汽空间时，于自然循环也是不利的。在上升管高出锅内水位的高度h的区段中，其内仍是水汽混合物，而与此管段相应的所谓“下降管”段内的工质不是水，而是锅筒水面以上空间中的饱和蒸汽。因此在h区段内产生的流动压头是一负值，也即等于上升管中增加了一个阻力。所以，上升管或水冷壁上集箱的汽水引出管要尽可能地接于锅筒的水空间；如果必须在汽空间引入时，也应尽量超过最高水位的这段高度降低，以减少对水循环不利的影响。
显然，当上升管接入锅筒水空间时，即使发生循环停滞现象也不会出现稳定的自由水面。这时，上升管中仍产生蒸汽，水从上升管的上端或下端流入以补充蒸发的需要。
如果接入锅筒水空间的某根上升管受热极差，其运动压头小于共同下降管阻力时，将会发生循环倒流现象。由式（6-4）可以看出，只有当上升管的流动阻力为负值时才能达到平衡，也即表示水的流向颠倒，该上升管变成了一根受热的下降管。此时，如倒流速度较大，上升管中产生的气泡将被带着向下流动，这不会发生什么危险；但是，如果倒流速度较小时，气泡会停滞积聚，在管内形成“汽塞”，会导致管子烧损。在供热锅炉中，有时水冷壁管有上集箱汇集，再用汽水引出管引入锅筒（图6-4）。在此情况下，不论引出管引入锅筒汽空间还是水空间，受热极差的上升管在上、下集箱之间都有可能形成停滞或倒流现象。
图6-4带上下集箱的水冷壁结构示意图
1-上锅筒；2-汽水引出管；3-水冷壁上集箱；4-水冷壁下集箱；5-下降管为防止循环的停滞和倒流，常采用加大下降管截面积和引出管截面积的办法，以减少循环回路的阻力。诚然，要从根本上消除这一弊病，那只有设法减少或避免并联的各上升管受热的不均匀性。
2. 汽水分层
在水平或微倾斜的上升管段，由于水、汽的密度不同，当流速低时会出现汽水分层流动。汽水分层的程度取决于流动工况，是否会造成危害则要看这管段的受热情况。当汽水分层管段受热时，会引起管壁上下温差应力和汽水交界面的交变应力；管壁上部会结盐垢，使热阻变大，壁温升高。所以在布置锅炉炉膛的顶棚管、前后拱上的水冷壁以及燃油炉冷炉底受热面时，需特别予以注意。
发生汽水分层的可能性，随着蒸汽压力的升高和蒸发部分管子直径的增大而增加。据研究，供热锅炉压力不高，只要循环流速不低于0.6~0.8m/s，就不会产生汽水分层现象。为进一步提高锅炉工作的可靠性，管子与水平线之间倾角不宜小于15°。但对此必须针对实际情况作具体分析，如管子上端（出口端）受高温，则要求倾斜角更大；反之，如在燃用低质煤时，炉子后拱的管子倾角有时仅8°~10°，但因后拱水冷壁管外包有耐火泥或耐火砖衬，受热较弱，又处于含汽量较少的管段，所以还是允许的。在链条炉中，两侧的防渣箱是水平布置的，但要尽量避免流动死角。下降管最好由防渣箱两头引入，假若一端实在不便布置下降管时，那么此端也应有上升管引出；而水冷壁管则须由防渣箱的顶部引出。
3. 下降管带汽
锅炉中的锅水虽都处于或接近饱和状态，由于水静压的作用，进入下降管的水一般不会沸腾汽化，也即在工况正常时，下降管入口的水不会汽化而使下降管带汽。但如果下降管入口阻力较大，产生压降，水则可能汽化造成下降管带汽，从而使其平均体积流量增大，阻力增加，对水循环不利。
造成下降管带汽的另一个原因，是下降管管口距锅筒水位面太近，上方水面形成漩涡斗而将蒸汽吸入下降管。因此，下降管应尽量接于锅筒底部或保证下降管上方有一定的水位高度。
此外，下降管受热过强、上升管出口和下降管入口距离太近而又无良好的隔离装置等情况，也会引起下降管带汽。不论何种原因引起的下降管带汽，所造成的后果是相同的。下降管带汽不仅自身阻力增大，还使循环回路的运动压头降低，减弱了水的循环流动，从而增大了出现循环停滞、倒流、自由水面等不正常流动现象的可能性。
四、自然循环回路的合理布置
通过上述对产生水循环故障原因的分析，在自然循环锅炉水循环回路的布置时，应以改善各上升管受热均匀性，提高循环回路运动压力，降低上升管、下降管和汽水引出管阻力以及防止汽水分层等为原则，采取相应的必要措施，以保证循环流动的良好、可靠。显然，这些都与锅炉结构和运行条件有关。
1. 循环回路的设计布置
上升管的受热不均匀是造成水循环故障的基本原因。因此，在设计布置水循环回路时，并联管子的总长度、受热管段长度、受热负荷以及几何形状等应尽可能地相近似，也即应按受热情况划分循环回路。譬如，图1-1所示的链条炉，其前、后和两侧的水冷壁的几何形状和受热强度等都有差别，所以设计时一般就将它们分别组成独立的循环回路，且每个循环回路都设置有自己独立的下降管和汽水引出管，以提高水循环的可靠性。
图1-1 SHL型锅炉
1—上锅筒；2—下锅筒；3—对流管束；4—炉膛；5—侧墙水冷壁；6—侧水冷壁上集箱；
7—侧水冷壁下集箱；8—前墙水冷壁；9—后墙水冷壁；10—前水冷壁下集箱；
11—后水冷壁下集箱；12—下降管；13—链条炉排；14—加煤斗；
15—风仓；16—蒸汽过热器；17—省煤器；18—空气预热器；
19—烟窗及防渣管；20—二次风管
如前所知，自然循环运动压头与回路的高度及汽、水密度差成正比。锅炉工作压力越高，汽、水密度差越小，则要求有较高的回路高度。对于供热锅炉，压力不高，如压力
P≥MP的锅炉，则要求回路高度为P 0.8a 4~6m。但对于诸如快装锅炉一类高度受到结构限值的锅炉，就采用设法降低循环回路的阻力，包括选用阻力较低的汽水分离装置等措施来保证正常的水循环。 2. 上升管的布置 为了避免产生自由水面和蒸汽带入下降管，上升管或来自水冷壁上集箱的汽水引出管，都应尽可能地在锅筒水空间接入，且需注意与下降管入口保持必要距离，或装设隔板加以有效的隔离。如果上升管和上集箱汽水引出管在锅筒蒸汽空间引入，也应尽量压低此管段最高点与水位间的距离。 上升管和上集箱汽水引出管不宜有过多或急剧转弯的弯头。汽水引出管可采用内径为80~150mm的管子，其截面积，供热锅炉一般控制在上升管截面积的35%左右，使之阻力不致过大。 循环回路中的各上升管，一般都不宜有水平布置的管段；上升管受热段的倾斜部分，其倾角不宜小于15°。 上升管采用的管径，一般需要根据水质、水循环的可靠性、管子强度及金属耗量等多种因素来选择。管径小，可以增大上升管单位流通截面蒸发量，即管内含汽率增高，使循环回 路的运动压头提高，对水循环有利。当然，管径过小也是不合理的，不仅阻力增大，对水质要求也将提高。根据不同压力和容量的锅炉，水冷壁管径有一定的推荐值，供热锅炉常用管径有51 2.5 mm φ?，63.53mm φ?和70 3 mm φ?等几种。 对于热水锅炉，自然循环流动压头小，除上述要求，水冷壁宜采用垂直上升结构，循环回路应尽量采用简单回路；水冷壁与对流受热面不宜共用一个下集箱，以防热负荷相差过大，造成水循环故障；上升管内径应不小于44mm 。当锅炉采用上集箱结构时，为减少引出管阻力，管径应尽量取大一些，长度尽量短，弯头数应少；上集箱的连接管与上升管截面比应大于0.8。 3. 下降管的布置 减少下降管阻力，是良好水循环的重要保证因素之一。为此，下降管应采用较大管径，同时在结构上要特别注重它的合理布置。 下降管的形状要力求简单，不设中间集箱，不用不同管径的管段串接，也不允许有水平管段和锐角弯头。每一独立回路的下降管数目要少，但又不宜少于两根，以防配水不均和偶然堵塞的事故。 下降管应尽可能由上锅筒的底部引出；下降管入口与锅筒最低水位间要保持有足够高度，一般不低于下降管径的4倍。下降管口与上升管或汽水引出管之间应保持有一定距离，或用隔板隔开，以防蒸汽被下降管吸入。 图6-5下降管与下集箱的连接 1-上升管；2-排污管；3-下降管 下降管与上升管的下集箱连接时，应与上升管之间有一接近90°的交角，且二者的轴线应不相重合（图6-5），以使上升管供水比较均匀。同样，下集箱的排污管也不应与任何一根上升管在同一轴线上，否则排污时，正对排污管孔的上升管会发生缺水现象而烧损。在结构上也有在排污管孔上方设置一隔板的措施。 下降管不宜受热，一般多置于炉外；但应包扎绝热材料，以减少散热损失，同时不使回路的加热水区段增长过多。 下降管管径一般选用80~140mm ，其截面积，一般不应小于上升管截面积的25%~30%。 对于自然循环的热水锅炉，不宜采用集中下降管，以免水力偏差引起水量分配不均。下降管与上升管截面比xj ss /f f ，根据循环高度的不同可由表6-1选取。 热水锅炉下降管与上升管的截面比 表6-1 4. 供热锅炉对流管束的水循环分析 图6-6所示为SHL10-1.3/350型锅炉的对流管束简图，现以此为例，来分析供热锅炉对流管束水循环的组织。 供热锅炉的对流管束部分，同一回路的并联上升管的吸热不均匀性一般都比较大。如图6-6中的第一管束，因处于炉膛出口，受热最强，第二管束次之，第三管束受热最弱。因此，在对流管束的水循环回路中，第一、第二管束基本上是上升管，第三管束是下降管。但在同一管束中，各排管子的吸热强度也存在着差异。第二管束的后几排及第三管束的前几排的循环工况是变化的。如在高负荷运行时，炉子出口烟气温度较高，第二、第三管束所受的热负荷就大，第三管束的前几排管子可能会变成上升管。反之，在低负荷时，第二管束的后几排管子会变成下降管，甚至个别管子会出现循环停滞。因此，布置循环回路时，要注意循环工况有变化的管子应与上锅筒的水空间相接，并尽可能接近锅筒底部，以免倒流时带进蒸汽；同时，将这几排管子尽可能布置于烟温不高区域，尤其是管子的上部宜置于烟气流程的末尾，以免在产生短时间的循环停滞时烧损管子，并尽量减少这几排管子的弯头，以减少流动阻力。 图6-6 对流管束的布置 1-第一管束；2-第二管束；3-第三管束 第三节汽水分离装置 从锅炉水的汽化过程及水循环中可以清楚地知道，各蒸发受热面产生的蒸汽是以汽水混合物的形态连续汇集于锅筒的。要引出蒸汽，尚需要有一个使蒸汽和水彼此分离的过程，锅筒中的蒸汽空间及汽水分离装置就是为此目的而设置的。 汽水分离装置的任务，就是使饱和蒸汽中带的水有效地分离出来，提高蒸汽干度，以保证锅炉运行的可靠和满足用户的需要。 一、汽水分离装置的设计原则 汽水分离装置的设计，根据对蒸汽带水原因及其影响因素的分析，应考虑以下一些原则： （1）应尽可能避免锅筒蒸发面和汽空间的局部负荷增高，使蒸汽均匀地穿出水面和引出。 （2）应能有效地削弱进入锅筒的汽水混合物的动能，缓和它对水面的冲击。 （3）使汽水混合物具有急转多折的流动路线，以充分利用离心和惯性的分离作用。此外，并应注意及时把分离下来的水导走，以免再次被蒸汽携带。 （4）创造大量的水膜表面积，以粘附更多的水滴，等等。 同时，在设计汽水分离装置时，也应考虑水循环工况的良好，使它的阻力不能过大，并应注意到便于制造、安装和检修。 二、汽水分离装置 汽水分离装置型式很多，按其分离的原理可分自然分离和机械分离两类。自然分离是利用汽水的密度差，在重力作用下使水、汽得以分离；机械分离则是依靠惯性力、离心力和附着力等使水从蒸汽中分离出来。按其工作过程，汽水分离装置又可分粗分离（一次分离）和细分离（二次分离）两种，在实际应用中也常有将它们分别组合使用的，以便获得更好的分离效果。 目前，供热锅炉常用的汽水分离装置有水下孔板、挡板、匀汽孔板、集汽管、蜗壳式分离器、波纹板及钢丝网分离器等多种。 1. 水下孔板 蒸汽锅炉的上升管或汽水引出管，一般都尽可能地引接于锅筒的水空间。为使蒸发面上各处的蒸汽发生量分配得均匀一些，常采用在水面以下装设开有许多孔的孔板（图6-8）。 图6-8 水下孔板 水下孔板的阻力越大，越易在孔板下形成稳定的汽垫，有效地削弱了汽水混合物的动能。这样，蒸汽就可比较均匀地通过孔板，锅筒中水面也较平稳，从而减少了飞溅的水滴细沫。但蒸汽穿孔的流速也不宜过大，否则阻力太大，形成过厚的汽垫容易引起下降管带汽。 水下孔板除能均匀分布蒸汽外，还可以减小水位的胀高，使蒸汽空间的高度较少受到影响。 水下孔板通常用3~4mm 的钢板制成，其上均布孔径为8~10mm 的小孔。孔径过小易于堵塞，过大则会造成汽流分布不匀。在供热锅炉中，通过孔板的蒸汽流速可按工作压力的不同，在3.5~8.5m/s 之间选取；压力低的锅炉取用较高值。 水下孔板一般应水平装置于锅筒最低水位下80mm 处，以保证在最低水位时仍能起到均匀蒸发面负荷的作用。水下孔板的长度不宜小于2/3的锅筒直段长度，应尽量使引入水空间的蒸汽全部通过水下孔板。同时，孔板与筒壁之间应留有150~200mm 的间隙，以便给水能畅快地流下。为防止蒸汽短路，在孔板边缘加装高为100~150mm 的水封栏板。而给水则均匀地在孔板上面送入，既有利于破沫又保证了对蒸汽的冲洗作用。 2. 挡板 当汽水混合物被引入锅筒汽空间时，在汽水引入管的管口可装设挡板（图6-9），以形成水膜和削减汽水流的动能；蒸汽在流经挡板间隙时因急剧转弯，又可从气流中分离出部分水滴，起着汽水的粗分离作用。 图6-9 挡板 汽水混合物的引入速度不宜过大，否则易把水膜冲碎成细小水滴，于分离不利。为减慢抵达挡板时流速，挡板与管口之间应保持有不小于两倍引入管管径的距离。两挡板间应有合适的空隙截面，以使此处蒸汽速度保持在1.5~4.5m/s 之间。此外，挡板与汽水流动方向的夹角α应小于45°，以平稳地消除动能；否则会使气流冲破水膜而形成水滴飞溅。 3. 匀汽孔板 匀汽孔板与水下孔板工作原理基本相似，是借小孔节流作用使锅筒汽空间各处负荷均匀。通常孔板均匀开孔（图6-10），孔径可取8~10mm ，孔间间距不宜大于50mm 。蒸汽穿孔流速为13~27m/s ，工作压力高时，流速可取低值。 图6-10 匀汽孔板 为了增加锅筒汽空间分离效果，孔板尽量装得高些，以增加蒸汽空间的有效分离高度；但要注意孔板顶上空间的纵向蒸汽流速1ω不宜过大，一般控制在低于穿孔流速k ω的一半。即1k 1ωω<2 。如果锅筒顶部蒸汽引出管数目很少，为使锅筒汽空间负荷分配均匀，则可采用不均匀开孔的孔板。显然，远离蒸汽引出管的部位应多开孔，靠近引出管的部位少开孔。 4. 集汽管 在小型锅炉中，蒸汽引出管有时只有一根，为了均匀汽流又简化结构，可采用集汽管（包 括缝隙式集汽管和抽汽孔管），以分离汽水。 图6-11 集汽管 图6-11所示为一缝隙式集汽管。它沿锅筒长度方向装置在汽空间的顶部，两端封闭，在集汽管的中间引出蒸汽。管侧开缝，缝宽沿管内汽流方向逐渐减小，以保证均匀集汽。缝隙中蒸汽流速一般在11~25m/s之间。 抽汽孔管与缝隙式集汽管一样，装于汽空间顶部，长度不宜小于锅筒长度的2/3，所开的小孔孔径一般取8~12mm。 集汽管可以单独使用，也可与蜗壳式汽水分离器配合使用。单独使用时，应在集汽管的最低处开1~2个孔径为5mm的小孔，或装设疏水管，以不断排除分离下来的水。蒸汽引出管最好接在集汽管中间位置，正对引出管的入口处不应开缝或开孔，以使抽汽均匀。 5. 蜗壳式分离器 为进一步提高汽水分离的效果，可在集汽管上加装蜗壳。饱和湿蒸汽切向进入蜗壳，靠离心力作用将汽、水分开，起到细分离的作用。此外，由于分离器内部还装有集汽管，所以还能起到沿锅筒长度方向均匀蒸汽空间负荷的作用。分离出来的水，流经装置底部的疏水管导入锅水中（图6-12）。 图6-12 蜗壳式分离器 ?，也即存在有阻力需要注意的是，由于蒸汽流经分离装置时发生节流而使压力下降P 损失。因此，集汽管内的蒸汽压力必然低于锅筒中压力，这就使得疏水管中的水位高于锅筒 ? 水位。如此，在使用此型汽水分离器时，其蒸汽进口速度不宜过大，否则会因阻力损失P 过大而导致疏水管中的水位上升至蜗壳内，疏水管反而变成了吸水管，造成蒸汽大量带水，这是不允许的。所以必须严格控制安装高度和满足使用条件，以限制疏水管内的水位，确保安全。 6. 波形板分离器 对于装有蒸汽过热器或对蒸汽品质要求较高的锅炉，可采用如图6-13所示的波形板汽水分离器。 图6-3 波形板分离器 （a）水平式波形板分离器；（b）竖立式波形分离器 波形板分离器由多块波形板相间排列组成，有水平式和竖立式两种。饱和蒸汽在波形板组成的曲折通道中通过时，水滴受惯心力的作用被甩到波形板上，靠重力下流而达到汽水分离的目的。 波形板用0.8~1.2mm的钢板压成，边框用2~3mm的钢板制作，每组波形板大小以能通过锅筒上的人孔为限。波形板的线型要圆滑畅顺，相邻两块波形板的间距为10mm。水平式布置时，其长度要求超过锅筒直段长度的2/3；竖立式布置时，应尽可能使蒸汽在汽空间的行程长些。波形板组件应矮而长，以增加蒸汽空间的高度。 立式波形板的底部应加装疏水管，且应延伸到锅筒最低水位线以下。 波形板应与匀汽孔板配合使用，蒸汽先经波形板再经过匀汽孔板。为获得较好分离效果，波形板的上沿与匀汽孔板之间应保持一定距离，一般取30~40mm。 7. 钢丝网分离器 这是由一层或数层钢丝网和拉网钢板间隔排列而成的一种分离器（图6-14）。这种分离器与气流的接触面积很大，汽流中水滴易于吸附在钢丝网上，以达到汽水分离的目的。通过钢丝网分离器的空截面速度可取1~1.5m/s左右。分离器的疏水管如图中2所示。这种分离器结构简单，阻力较小。在无除氧设备的小型锅炉上，钢丝网宜用不锈钢丝制成，否则腐蚀较快，氧化物又易堵住网孔。 图6-14钢丝网分离器 1-钢丝网组件；2-疏水管 此外，也有利用许多小瓷环来替代钢丝网的，同样是利用大量接触面积的附着作用，以达到汽水分离的目的。 长期以来，供热锅炉锅内装置的设计无统一的计算方法和数据，情况比较混乱。随着供热锅炉的需求量日益增多，集中供热和热电联产也逐渐得到发展，对供热锅炉的蒸汽品质提出了一定的要求，为此我国统一制定了供热锅炉锅内装置设计导则。导则中，对不同类型锅炉生产的饱和蒸汽质量标准作了明确规定。 根据运行实践和一些测试数据，若采用水下孔板加匀汽孔板或水下孔板加蜗壳式分离 器，饱和蒸汽湿度为0.5%~1%，可满足装有蒸汽过热器锅炉的标准要求。对于无过热器的水管锅炉，如采用水下孔板加集汽管，其湿度一般不大于1.5%~2%；锅壳式锅炉常用集汽管作为汽水分离器装置，蒸汽湿度一般不大于5%~6%。 Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 锅炉水循环故障的种类正 式版 锅炉水循环故障的种类正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 锅炉水循环指水和汽水混台物在锅炉蒸发受热面中的循环流动，常分为自然循环和强制循环两种。依靠水和汽水混台物的重度差维持的循环叫自然循环。依靠回路中水泵的压头所维持的循环叫强制循环。目前锅炉一般都采用自然循环的方式。 锅炉的水循环一般在锅炉设计制造时已作过校正计算，因此锅炉在正常工作情况下，水循环是没问题的。但在锅炉负荷有剧烈变化或有其他原因时，水循环有时 会出故障，如上升管产生水流停滞、倒流和汽、水分层，下降管带汽，大容量超高参数自然循环锅炉的脉动，膜态沸腾及循环倍率过小等。 常见的水循环故障有：循环停滞、循环倒流及汽水分层。产生停滞和倒流的根本原因是同一循环回路的各根上升管受热不均匀。受热强的管子抽力大，受热弱的管子抽力小，这样可能使下降管供的水都被受热强的管子吸去，而受热弱的上升管就会因循环压力不足而发生汽水“停滞”，这种现象就叫循环停滞。循环倒流是由于在受热最强的上升管中，工质流速很大。往往产生抽吸作用，使受热最弱的 河北艺能锅炉有限责任公司 锅炉水循环指水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面中的循环流动，分为自然循环和强制循环两种。自然循环指依靠水和汽水混合物的密度差维持的循环；强制循环指依靠回路中水泵的压头维持的循环。正常的水循环可以保证锅炉蒸发受热面及时可靠的冷却，是锅炉安全运行的基本条件之一。 锅炉水循环故障 自然循环的锅炉，当水循环工况不正常时，会产生循环停滞与倒流、汽水分层、下降管带汽等故障。 1、循环停滞与倒流 在同一循环回路中，当并联的各上升管受热不均匀时，受热弱的管中汽水混合物的密度，必然大于受热强的管中汽水混合物的密度。在下降管供水有限的情况下，受热弱的管内可能流速降低，甚至处于停止不动的状态，这种现象称为循环停滞。这时，上升管内的蒸汽不能及时被携带走，管壁冷却情况严重恶化，可能造成管壁过热爆破事故。 当并联的各上升管受热严重不均匀时，受热最强的管中的汽水混合物上升力强，流速过大而产生抽吸作用，致使受热最弱的管中汽水混合物朝着正常循环方向相反的方向流动，这种现象称为水循环倒流。这时，如果汽水混合物沿着整个管子截面均匀向下流动，可能还不会发生事故；但当汽泡的上升速度与水的向下流动速度相等时，便会造成汽泡停滞，形成“汽塞”。发生汽塞的管段会因得不到有效的冷却而过热烧坏。 为了避免发生循环停滞和倒流故障，除了锅炉结构合理外，在运行操作上尽量使各上升管受热均匀。例如，要避免在水冷壁上局部严重结渣和积灰；避免炉墙局部有较大的漏风吹到水冷壁管上；保持燃烧稳定，尽可能使炉中火焰分布均匀；定期排污数量不要过多，排污时间不要过长等。 2、汽水分层 当受热管接近水平布置，管中介质流速不高时，由于蒸汽密度小于水的密度，蒸汽便在管子上部流动，水在管子下部流动，这种现象称为汽水分层。这时，由于蒸汽的导热性能差，就可能使管子上部的壁温过高而烧坏。在汽水分界处，由于水面波动，壁温时高时低，同时又与含盐量较高的锅水接触，因此，容易引起疲劳裂纹和腐蚀。此外，由于水波动，不断有水滴溅到上部管壁，当水分蒸发后，水中的盐分就沉枳下来形成水垢，更加促使管子过热烧坏。 第二章锅炉的汽水流程 第一节锅炉的水循环回路及蒸发受热面锅炉炉膛为矩形，宽14442mm，深12430mm。四周布置膜式水冷壁结构，以保证炉膛严密性。在炉膛的高热负荷区使用了抑制膜态沸腾性能优异的内螺纹管，内螺纹管为单螺纹,高度约为1mm,宽度约为4mm,升角约为24°，节距约32mm 。炉膛后墙布置有折焰角。 锅炉水循环的设计采用了控制循环锅炉技术，三台炉水循环泵由日本TORISHIMA（酉岛）公司采用KSB技术制造，泵的流量2050 m3/h，两台泵运行可带100％BMCR。水循环系统采用集中供水，分散引入、引出方式。蒸发受热面采用无缝钢管和内螺纹管，炉膛四壁的管子外径均为φ45.0mm。水包代替全部下联箱，前后水冷壁下部组成内80度的V型炉底。水冷壁上联箱由40根φ168.3mm的导汽管与汽包相联，4根φ406.4mm的集中下降管,在14米处汇集于φ508mm的炉水泵入口联箱。三台炉水泵并列布置,正常运行时2台运行1台备用。炉水在泵内提高压头后进入炉底环形水冷壁下联箱(水包)。为了控制每根水冷壁管的流量以及相应的出口含汽率和膜态沸腾的裕度，确保水冷壁的安全，炉水经过下联箱管座附近设置的节流孔圈到达各水冷壁管中，节流圈孔径从10mm到16.5mm不等。在水冷壁上开有燃烧器孔、窥视孔、人孔及吹灰孔等。 汽包筒体长15.84m，总长度18.04m，上半部分内径为1669mm，下半部内径为1675mm。由于采用炉水泵后循环系统各部分允许有较高的阻力，汽包采用内夹层结构,便于快速启动停止变负荷。66只汽水分离装置，第一级是旋风分离器，第二级为顶部波纹板分离器。汽包上部没有布置均汽或洗汽多孔板。汽包整个筒体的直筒部分由三段六块钢板卷制后焊接。由于上筒体壁厚173mm下筒体壁厚167mm, 因此纵缝无法错缝焊接。汽包设计压力为20.1MPa,上部设有4个DRESSER公司生产的弹簧全启式安全阀。汽包正常水位为中心线下110mm,端部引出有连排管与事故放水管。汽包水位显示控制有就地光学双色云母水位计、电接点水位计以及远传差压式水位计。就地光学双色云母水位计水侧连接管下部有热补偿平衡管路与下降管连接，使得测量筒内液位接近真实水位。汽包用U型吊杆悬吊, 吊杆上部垫片角度与热膨胀方向一致，筒体下部有外伸导柱插入导向框架内引导膨胀。 炉水由4根下降管引到炉水循环泵，炉水升压后进入水冷壁下水包，经过890根水冷壁管加热成汽水混合物进入水冷壁上集箱，再由40根引出管导入汽包内外壁夹层并分配到每个旋风分离器。 第二节过热器的汽水流程 锅炉设备及汽水流程 锅炉设备介绍： 1、钢结构：整个锅炉设备全部由钢结构支撑，悬吊在大板梁上，由于整个受热面系统的热胀冷缩，因此将水冷壁、过热器、再热器、省煤器等受热面设备通过吊挂装置全部悬挂在大板梁上，以保证整个锅炉能向上向下自然膨胀。 钢结构：一般材质为Q235A或Q235B，它是由几根大的钢柱和梁，还有斜撑构成。钢结构设备到货为散件，钢结构到现场后由现场组合安装，钢结构的连接方式有焊接和螺栓连接，螺栓一般采用高强度螺栓。采用螺栓连接的钢结构，在安装调整初期，要求每一层安装时需用临时普通螺栓初紧固，待调整和验收完毕，才能用高强度螺栓紧固，在钢架验收时候要对高强度螺栓的紧固度进行检查。 锅炉基础 锅炉钢结构安装锅炉钢结构 锅炉钢结构高强螺栓 锅炉大板梁 锅炉钢架 锅炉钢架地面准备 锅炉钢结构（注意剪力槽钢，与土建对应必须留有足够的剪力槽） 锅炉吊挂装置，受热面设备全部吊挂在大板梁上 2、水冷壁：炉膛四周由膜式管道密封组成，形成一个方体中空炉膛，由刚性梁连接形成方形整体，通过吊挂装置悬吊在大板梁上，保证向上和向下受热自然膨胀，前后左右膨胀由导向装置限制；接受炉膛火焰的直接辐射传热，水在水冷壁里经过加热至水沸腾，形成水与蒸汽的混合体，产生饱和蒸汽，最上端由上集箱连接，上端通过上集箱与锅筒连通，最下端由下集箱连接，最下端与下降管连通，同时也与锅筒连通。水冷壁：一般材质为20G。为保证炉膛燃烧后的热量能完全被水冷壁管的水吸收，因此必须将炉膛密封起来，在安装水冷壁时候将管屏与管屏之间密封焊接起来保证密封形成密闭炉膛。 在水冷壁的外面为了防止热量损失及防止烫伤所以在水冷壁的外面设置了保温棉及耐火砖，保证热量损失。 锅炉水循环故障的种类 锅炉水循环指水和汽水混台物在锅炉蒸发受热面中的循环流动，常分为自然循环和强制循环两种。依靠水和汽水混台物的重度差维持的循环叫自然循环。依靠回路中水泵的压头所维持的循环叫强制循环。目前锅炉一般都采用自然循环的方式。 锅炉的水循环一般在锅炉设计制造时已作过校正计算，因此锅炉在正常工作情况下，水循环是没问题的。但在锅炉负荷有剧烈变化或有其他原因时，水循环有时会出故障，如上升管产生水流停滞、倒流和汽、水分层，下降管带汽，大容量超高参数自然循环锅炉的脉动，膜态沸腾及循环倍率过小等。 常见的水循环故障有：循环停滞、循环倒流及汽水分层。产生停滞和倒流的根本原因是同一循环回路的各根上升管受热不均匀。受热强的管子抽力大，受热弱的管子抽力小，这样可能使下降管供的水都被受热强的管子吸去，而受热弱的上升管就会因循环压力不足而发生汽水停滞，这种现象就叫循环停滞。循环倒流是由于在受热最强的上升管中，工质流速很大。往往产生抽吸作用，使受热最弱的上升管中的工质朝着与正常循环回路相反的方向流动。一旦发生循环倒流，就会在受热最弱的上升管中形成汽塞。停滞和倒流都会使管壁传热情况大火恶化而烧环。防止产生停滞和倒流的措施是：改进燃烧工况，尽可能使炉膛中火焰分布均匀；防止受热面结渣；把受热情况相差较大的管组分成几个互不相关的部分，每一部分组成一个独立的循环回路；采取其他结构上的措施来防止受热不均匀。例如保证足够的下降管截面积，取消不必要的弯曲管段，减少局部阻力，避免各管间的阻力有较大的差异等等。 在水平或倾斜度很小的上升管中，当汽水混台物的流速很低时(上升管进口的速度低于0。3～0．5m／s)，便可能产生汽水分层现象。由于蒸汽在管子的上部流动而水在下部流动，管子的上部就会因得不到足够的冷却而烧环。因此，上升管不能水平布置，必须与水平线起码有10度～15度的倾斜角。 京能集团运行人员培训教程BEIH Plant Course 锅炉水循环 The Water Cycle of Boiler MAJ TD NO.100.2 目录 1电站锅炉汽水蒸发过程流动和吸热的一般特性和原理 (1) 1.1蒸发系统的主要功能和要求 (1) 1.2蒸发系统主要设计原则 (2) 1.3蒸发系统换热性能的主要参数和特征 (4) 1.4管内工质流动特性的基本原理和参数 (6) 1.5水循环的主要类型 (10) 2亚临界及以下状态汽水介质在垂直管中的流动和传热 (13) 2.1垂直上升管内汽水流动和传热分析 (13) 2.2垂直下降管内汽水流动和传热分析 (16) 3亚临界及以下状态汽水介质在水平管中的流动和传热 (22) 4超临界压力及以上状态汽水介质的管内流动和换热特点 (24) 4.1存在临界点区域 (24) 4.2存在拟临界温度 (24) 4.3存在大比热区 (24) 4.4超临界压力下的传热恶化类型 (24) 4.5影响传热恶化的主要因素 (25) 4.6超临界压力水蒸气的比容、比热和焓 (26) 5自然循环锅炉的水循环原理 (27) 5.1自然循环的原理 (27) 5.2自然循环主要热力特征参数 (28) 5.3自然循环主要结构特征 (30) 5.4自然循环主要运行特征 (32) 5.6不稳定工况对锅炉水循环的影响 (34) 5.7自然循环锅炉水循环方面的控制逻辑 (35) 6直流锅炉的水循环原理 (37) 6.1强制流动蒸发受热面中的流动多值性 (37) 6.2直流锅炉蒸发受热面中流体的脉动 (43) 6.3直流锅炉的传热恶化 (47) 6.4直流锅炉的特点 (47) 6.5直流锅炉的启动系统 (48) 6.6直流锅炉的基本型式 (56) 6.7直流炉的运行特性 (60) 6.8超临界直流锅炉水冷壁横向裂纹失效 (63) 6.9直流锅炉水循环方面的控制逻辑 (64) 7控制循环锅炉水循环原理 (69) 7.1控制循环锅炉基本原理 (70) 7.2控制循环锅炉一般设计原则 (71) 7.3控制循环锅炉技术特点 (75) 8锅炉缺水事故的预控 (81) 8.1、汽包水位控制当前存在隐患 (82) 8.2、锅炉缺水事故的控制 (84) 汽包锅炉给水自动调节系统 第一节给水调节任务与给水调节对象动态特性 一、给水调节的任务 汽包锅炉给水调节的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围内。 汽包水位反映了汽包锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系，是锅炉运行中一个非常重要的监控参数，保持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离器的正常工作，造成出口蒸汽湿度过大（蒸汽带水）而使过热器管壁结垢，容易导致过热器烧坏。同时，汽包出口蒸汽湿度过大（蒸汽带水）也会使过热汽温产生急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性。汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。 二、给水调节对象动态特性 汽包水位是由汽包中的储水量和水面下的气泡容积所决定的，因此凡是引起汽包中储水量变化和水面下的气泡容积变化的各种因素都是给水调节的扰动。 （1）给水流量扰动。这个扰动来自给水调节门的开度变化、省煤器可动喷嘴开关动作、给水压力变化、给水泵转速波动等引起锅炉给水量改变的一切因素。 （2）蒸汽负荷扰动。这个扰动是指汽轮机负荷变化而引起的蒸汽流量的改变，它使水位发生变化。 （3）锅炉炉膛热负荷扰动。这个扰动主要是由锅炉燃烧率的变化改变了蒸发强度而引起的，它影响锅炉的输出蒸汽流量和汽水容积中的气泡体积。 给水调节对象的动态特性是指由上述引起水位变化的扰动与汽包水位间的动态关系。当给水流量扰动时，水位调节对象的动态特性表现为有惯性的无自平衡能力特征，也就是说，当给水流量改变后水位并不会立即变化。给水流量增加，一方面使进入锅炉汽包的给水量增加；另一方面使温度较低的给水进入省煤器、汽包及水循环系统，吸收了原有饱和水中的一部分热量，致使水面下气泡体积减小。 当蒸汽流量扰动时，汽包水位将出现“虚假水位”现象。原因是在蒸汽负荷突然增加时， 锅炉复习题 概念题 1、锅炉热效率 2、硬度 3、循环流速 4、平衡通风1、蒸发量2、碱度 5、锅炉热平衡1、产热量3、烟管锅炉 6、正压通风3、水管锅炉5、锅炉排烟热损失 自然循环有效压头：运动压头减去下降管阻力。 保热系数：考虑锅炉散热损失的系数（可以用公式表达）。 烟气露点：烟气中有液体物质凝结的最高温度称为烟气露点 锅炉反平衡效率：通过计算锅炉各种损失的方法计算锅炉出的热效率 计算燃煤量：考虑有些燃煤没有参与燃烧不会产生烟气也不需要供给空气的燃煤量 10、折算水分：对应煤1000大卡热量的煤中水分称为折算水分 漏风系数：漏入空气量与理论空气量的比值。 炉膛断面热强度：单位时间内，把锅炉全部发热量折算到锅炉横断面上的假想热强度。 填空题：（每空1分， 1、锅炉房辅助系统包括、、、。 2、锅炉的工作包括三个同时进行的过程，分别是、、。 3、固体不完全燃烧热损失包括、、。 4、锅炉辅助受热面包括、、。 5、锅炉典型水循环故障有、、。 6、在锅炉通风计算中，介质流动阻力包括、、。 7、锅炉给水除氧方法有、、、。 1、影响蒸汽带水的主要因素有、、、。 2、锅炉的工作包括三个同时进行的过程，分别是、、。 3、固体不完全燃烧热损失包括、、。 4、锅炉辅助受热面包括、、。 5、锅炉典型水循环故障有、、。 6、在锅炉通风计算中，介质流动阻力包括、、。 7、锅炉给水除氧方法有、、、。 5.影响排烟热损失的主要因素：，。 １、煤中对锅炉运行危害最大的三种成份分别是（硫）、（灰）和（水）。２、自然循环运动压头的大小取决于（压力）、（回路高度）和（热负荷）。 ３、只有送风机，没有引风机的通风方式，称为（正压）通风。 8、煤中可以燃烧的三种成份分别是（碳）、（氢）和（硫）。 11、燃煤锅炉在运行时产生的主要气体污染物质是（so x ）和（no x ）。 13、燃油锅炉烟气中飞灰粒径小且浓度低，因此，尾部受热面（容易）积灰。 16、实际空气量与理论空气量之比称为（过量空气系数）。 21、自然循环锅炉水循环计算校验安全性时，应选择受热最（弱）得水冷壁管。 24、随着锅炉容量的增大，q5损失会（减小）。 30、燃烧过程在扩散燃烧区时，强化燃烧的措施是（加强混合）。 34、当燃煤含硫量较高时，为防止低温腐蚀，应使锅炉排烟温度（升高）。 属于锅炉三大安全附件的是--------- --------- -------- 28、安全阀的开启压力为锅炉设计压力的（）。 36. 锅炉的尾部受热面是指( ). 37、随着锅炉容量增大，散热损失相对增大还是减小？（减小。） 三、简答题：（每题6分， 简述锅炉房工艺系统的组成。 锅炉的辅助受热面有哪几种？ 简述锅炉的工作过程。 简述自然水循环原理，自然水循环常见故障。 简述钠离子交换原理，水经钠离子交换后发生哪些变化？ 简述氢离子交换原理，水经钠离子交换后发生哪些变化？ 特种设备安全作业 1002104219 赵春锋 题目：讨论锅炉水循环，水循环的影响因素以及如何避免故障的发生。 讨论：锅炉水循环有自然循环和强制循环两种，依靠水以及水蒸气混合物的密度差维持循的循环称作自然循环，依靠回路中水泵的摇头维持的循环叫做强制循环，其中，自然循环是锅炉水循环最常见的循环方式。 一，下面主要讨论自然循环的影响因素： （1）锅炉工作压力，压力虽然不作为自然循环的直接动力，但是影响自然循环的根本因素，压力不同导致水和蒸汽的密度差不同，压力大，密度差小，压力小，密度差大。所以低压锅炉普遍采用自然循环。 （2）循环回路高度，运动压头与贿赂的高度成正比，回路高度高，压头大，如果回路短矮，或者与水平面夹角小，甚至水平布置，运动压头就越小，甚至为零。 （3）上升管受热强弱，一般来讲，上升管受热越强，其中产生的水蒸气就越多，从而压头就越大，对于同用一个下降管的许多上升管来说，受热强的上升管其产生水蒸气多，流量也大，反之亦然，同一上升管中，手热量增加，其水量也随之增加，这叫做自然循环的“ 自补偿能力”。 （4）下降管的含汽情况，倘若下降管中只有水，没有水蒸气，则下降管中的水与上升管中的水蒸气形成一定的压头，若是下降管中含有一定的水蒸气，则减少了混合物的密度差，此时会影响自然循环，对循环不力。由此，下降管中的水蒸气越多，对自然循环影响越大，反之或者不含亦然。 （5）循环回路的阻力特征，运动压头用以客服回路阻力，如果回路阻力系数大，并且管径过小而管子过长，循环中的流苏会越小，反之亦然。 二，防止水循环故障的措施： 1，设计方面： ①，保证回路的一定高度 ②，将水循环系统合理分组，减小吸热不均匀。 ③，保证下降管和汽水引出管有适当的流速截面积。 ④，下降管、上升管在上锅筒的接管位置要适当。 ⑤，下降管形状尽量简单，以竖直向下为最佳，不应有水平管段以及锐角弯头，入口截面应该尽量平滑。 ⑥，为防止汽水分层，上升管和水平面的夹角不应该小雨15度。 ⑦，在下集箱上，下降管的位置应该能较均匀的向个上升管供水。上升管，下降管以及排污管的排污口一年相互错开，以减少排污对水循环的影响。 2，运行方面： ①，注意保持炉膛内的燃烧和火焰分布均匀，以减少上升管之间的吸热不均。 ②，放置在水冷壁上积灰或者结渣。 ③，防止炉强开裂、保温层脱落造成炉膛热量的散失以及水冷壁管的吸热不均。 ④，防止下降管的保温层或者绝热层脱落，避免下降管受热产汽或者散热降温。 ⑥，防止上升管以及下降管结垢，造成流阻增大以及上身管吸热减少。 ⑤，防止对流管束的挡火墙或者隔烟强损坏造成烟气短路，从而较少吸热和影像水循环。 锅炉汽水系统识图纪要 1、锅炉汽水系统工艺流程： 高加来给水————→省煤器———— →水冷壁进口机箱————→螺旋水冷 壁————→锅炉疏水联箱————→ 炉顶混合联箱（炉顶混合联箱疏水） ————→顶棚过热器（顶棚出口联箱疏 水）————→吊挂管（后包墙出口联箱 疏水）————→（低温过热器入口疏水）低温过热器————→（屏式过热器入口 疏水）屏式过热器————→（高温过热 器入口疏水）高温过热器————→汽轮 机高压缸————→低温再热器 ————→高温再热器————→汽轮 机中压缸————→（循环） 2、主要设备与作用 （1）、省煤器：利用锅炉尾部烟气的热 量来加热给水的设备，起作用是降低排 水温度，提高热效率，节约燃料。提高 给水温度，减小因温差而引起的的锅筒 壁的热应力，延长锅筒的使用寿命。 （2）、水冷壁进口集箱：它是锅炉的主 要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。 （3）、螺旋水冷壁：是水冷壁的一种，这样的设计会更好促进热交换。（4）、锅炉输水联箱：在锅炉中，把许多作用一致、平行排列的管子连在一起的筒形压力容器称为联箱或集箱。它在系统中主要起汇集、混合、再分配工质的作用。锅炉的水冷壁、省煤器、过热器、再热器等受热面，要用大量的联箱。联箱多大数是用较大直径的、与受热面材质一样的无缝钢管制成。通过一些管子把工质引进联箱，即起汇集工质的作用；工质在联箱内相互混合，起到质的和温度的均匀作用，消除或减小前段受热厕所形成的热偏差；由联箱通过管子把工质引出去，起到再分配工质的作用。（5）、低温过热器：低温过热器位于水平烟道，将一定压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的受热 锅炉水循环及汽水分离） 在蒸汽锅炉中，给水进入汽锅后就按一定的循环路线流动不已。在循环不息的流动过程中，水通过蒸发受热面被加热、汽化，产生蒸汽；而受热面——金属壁则靠水循环及时将高温烟气传给的热量带走，使壁温保持在金属的允许工作温度范围内，从而保证蒸发受热面能长期可靠地工作。但是，如果水循环组织不好，循环流动不良，即便是热水锅炉，也将会造成种种事故。例如，当水冷壁正常的冷却水膜被破坏而直接与蒸汽相接触时，管壁壁温会显著增高，当温度超过金属允许极限时，会发生爆管事故。 由各蒸发受热面汇集于锅筒的汽水混合物，在锅筒的蒸汽空间中借重力或机械分离后，蒸汽引出。如果汽水分离效果不佳，蒸汽将严重带水，导致蒸汽过热器内壁沉积盐垢，恶化传热以致过热而被烧损。对于饱和蒸汽锅炉，蒸汽带水过多也难以满足用户需要，还会引起供汽管网的水击和腐蚀。 可见，锅炉水循环组织得好坏，汽水分离装置性能的优劣都直接关系着锅炉工作的可靠性。因此，对水循环的基本规律、汽水分离的原理以及影响因素应有所了解，以便在今后的专业实践中，指导锅炉的运行管理和技术改造工作。 第一节锅炉的水循环 水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面回路中的循环流动，称为锅炉的水循环。由于水的密度比汽水混合物的大，利用这种密度差所产生的水和汽水混合物的循环流动，叫做自然循环；借助水泵的压头使工质流动循环的叫强制循环。在供热锅炉中，除热水锅炉外，蒸汽锅炉几乎都采用自然循环。 一、自然循环的基本概念 图6-1自然循环回路示意图 1-上锅筒；2-下集箱；3-上升管；4-下降管 图6-1为蒸汽锅炉的蒸发受热面自然循环回路示意图，它由锅筒、集箱、下降管和上升管（水冷壁管）所组成。水自锅筒进入不受热的下降管，然后经下集箱进入布置于炉内的上升管；在上升管中受热后部分水汽化，汽水混合物则由于密度较小向上流动输回锅筒，如此形成了水的自然循环流动。任何一台蒸汽锅炉的蒸发受热面，都是由这样的若干个自然循环回路所组成。 由图可见，在循环回路中不同高度的工质，所受压力因水柱重量不同而不等。愈靠近下集箱的上升管管段，工质压力超过锅筒中的压力值愈大。也就是说，锅筒中的水即便是已达 工业锅炉水循环及其故障探析 摘要：在工业锅炉检验发现的问题中，部分是由于锅炉水循环不良造成的，如爆管事故、水冷壁管变形、受热面鼓包、管板裂纹等，本文通过对发现问题进行综合分类后，对因水循环不良引起的故障进行了认真的分析，对工业锅炉水循环及其故障危害进行了探析，供大家参考。 关键词：工业锅炉水循环故障探析 一、水循环的概念及其原理 1、水循环的概念 锅炉运行时，“锅”中的水实际上遵循着一定的路线不断地流动着，流动的路线构成周而复始的回路叫做循环回路。水在锅炉循环回路中的流动称为锅炉的水循环。 2、水循环的原理 锅炉的水循环分为自然循环和强制循环两类，自然循环是利用上升管中汽水混合物的密度较下降管中的水为小，形成压力差，使锅水循环。强制循环则是依靠水泵的推动作用 强迫锅水循环。 水循环流动压头：是指下降管内的水与上升管内的水汽混合物之间的重度差或压力差，用△P表示，单位Pa, △P=H混（ρˊ-ρ混） 式中：H混---------上升管汽水混合物水柱的高度，m； ρˊ------下降管中水的重度，N/M3; ρ混----------上升管中汽水混合物的平均重度，N/M3； 在自然循环过程中，每一循环回路都存在着流动阻力，既上升管和下降管的阻力之和。流动压头是用来克服流动中的全部阻力损失。 有效压头是指上升管产生的运动压力除去本身的流动阻力损失后剩余的压头，是用来克服下降管阻力的。有了足够的有效压力，才能保证工质不停地流动。见下式：P有效= H混（ρˊ-ρ混）-△P上升管=△P下降管 式中：P有效------有效压头，N/M3； △P上升管------上升管水流动阻力，N/M3； △P下降管------下升管水流动阻力，N/M3； 二、水循环故障及其危害 锅炉水循环对锅炉安全运行关系很大，要保证锅炉中水循环的正常进行，必需防止锅炉发生水循环故障。常见的水循环故障有以下几种： 1、循环停滞 在同一循环回路中，并联的各根上升管的受热强度在实际上总有差别，受热强的上升管流速高，受热弱的流速低。如果并联的上升管中大多数受热较强，只有个别管子受热特别弱，则受热最弱的有效压头可能小到不能克服下降管的阻力，因而在这些管内的循环水速可能小到接近于零，称为循环停滞。 2、倒流 上升管受热极差而无蒸汽产生，在相邻上升管的向上流动作用下，这根上升管就如下降管一样会被“倒抽”形成“倒流”。 3、气水分层 在水管锅炉中，如果受热管水平放置或倾斜布置，而流速不高时，则由于此时气与水的密度不同，蒸汽偏于管子的上部流动，水在下部流动，形成气水分层。 4、下降管带气 是指锅筒内水面上形成漩涡，蒸汽被漩涡吸入下降管中或下降管与上升管间距不远时，从上升管来的蒸汽很可能直接进入下降管中或下降管受热，使下降管内水沸腾汽化产生蒸汽。 三、水循环故障的危害 编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 锅炉水循环故障的种类 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑 文件编号：KG-AO-6751-29 锅炉水循环故障的种类 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 锅炉水循环指水和汽水混台物在锅炉蒸发受热面中的循环流动，常分为自然循环和强制循环两种。依靠水和汽水混台物的重度差维持的循环叫自然循环。依靠回路中水泵的压头所维持的循环叫强制循环。目前锅炉一般都采用自然循环的方式。 锅炉的水循环一般在锅炉设计制造时已作过校正计算，因此锅炉在正常工作情况下，水循环是没问题的。但在锅炉负荷有剧烈变化或有其他原因时，水循环有时会出故障，如上升管产生水流停滞、倒流和汽、水分层，下降管带汽，大容量超高参数自然循环锅炉的脉动，膜态沸腾及循环倍率过小等。 常见的水循环故障有：循环停滞、循环倒流及汽 水分层。产生停滞和倒流的根本原因是同一循环回路的各根上升管受热不均匀。受热强的管子抽力大，受热弱的管子抽力小，这样可能使下降管供的水都被受热强的管子吸去，而受热弱的上升管就会因循环压力不足而发生汽水“停滞”，这种现象就叫循环停滞。循环倒流是由于在受热最强的上升管中，工质流速很大。往往产生抽吸作用，使受热最弱的上升管中的工质朝着与正常循环回路相反的方向流动。一旦发生循环倒流，就会在受热最弱的上升管中形成“汽塞”。停滞和倒流都会使管壁传热情况大火恶化而烧环。防止产生停滞和倒流的措施是：改进燃烧工况，尽可能使炉膛中火焰分布均匀；防止受热面结渣；把受热情况相差较大的管组分成几个互不相关的部分，每一部分组成一个独立的循环回路；采取其他结构上的措施来防止受热不均匀。例如保证足够的下降管截面积，取消不必要的弯曲管段，减少局部阻力，避免各管间的阻力有较大的差异等等。 自然循环锅炉的原理与基本概念 一、自然循环原理 自然循环是指：在一个闭合的回路中，由于工质自身的密度差造成的重位压差，推动工质流动的现象。具体地说，自然循环锅炉的循环回路是由汽包、下降管、分配水管、水冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽水分离器组成的，如图，重位压差是 由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不同造成的。而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收炉膛内火焰的辐射热量后，进行蒸发，形成汽水混合物，使工质密度降低形成的。下图表不了一个简单的自然循环原理的示意图。 自然循环的实质，是由重位压差造成的循环推动力克服了上升系统和下降系统的流动阻力，从而推动工质在循环回路中流动而自然循环锅炉的“循环推动力”实际上是由“热”产生的，即由于水冷带管吸热，使水的密度改变成为汽水混合物的密度，并在高度一定的回路中形成了重位压差。回路高度越高，且工质密度差越大，形成的循环推动力越大。而密度差与水冷壁管吸热强度有关，在正常循 环情况下，吸热越多，密度差越大、工质循环流动越快。 二、自然循环的基木概念 设进人上升管的流量为G，水冷壁的实际蒸发量为D，从汽包引出的蒸汽流量为 D0，水冷壁的流通截而为F，则用于描写自然循环的几个主要概念是： (1)循环流速：在饱和水状态下进入上升管入口的水的流速。 (2)循环信率K：上升管中实际产生1Kg蒸汽需要进入多少千克水。 自然循环锅炉水冷壁的安全运行 一、影响水冷带安全运行的主要因素 锅炉运行中，影响水冷带安全运行的因素很多，既有管内诸多因素的影响，也有管外复杂因素的影响 管内的影响因素有：①水质不良导致的水冷带管内结垢与腐蚀；②水冷带受热偏差影响导致的个别或部分管子出现循环流动的停滞或倒流；③水冷带热负荷过人导致的管子内壁面附近出现膜态沸腾；④汽包水位过低引起水冷壁中循环流量不足，其至发生更为严重的“干锅”。 管外的影响因素有：①燃烧产生的腐蚀性气体对管壁的高温腐蚀；②结洁和积灰导致的对管壁的侵蚀；③煤粉气流或含灰气流对管壁的磨损。 管内的影响因素一般导致管子金属内壁面上的连续水膜被破坏，即由水的冷却变为汽的冷却，冷却能力急剧下降，从而出现传热恶化，引起管壁工作温度超过金属材料的允许温度。超温严重时，管子强度下降，承压能力下降。这时，由于管内工质压力的作用，可导致管子局部“鼓包”、裂口，以至发生爆管事故。管外的因素则一般直接导致管子的管壁减薄或金属管壁超温，同样使管子承压能力下降，引起爆管或泄漏。 二、蒸发管内的停滞、倒流和膜态沸腾 1.停滞 水冷壁是将几百根管子并联组合成几个独立的循环回路，由于炉膛中温度场分布不均，随燃料和燃烧调蔡以及锅炉负荷(锅炉蒸发量)变化等因素变化，温度场分布也发生变化这样，水冷壁管屏之问或管子之间的吸热强度就会存在偏差，加上上升系统的结构偏差和流量分配偏差，将导致每根管子和管屏间的受热强度 工业锅炉的水循环过程及其对安全运行的影响摘要：对工业锅炉的水循环概念、过程及自然水循环原理进行了简要介绍。论述了常见的工业锅炉水循环故障的现象、发生的原因及对安全运行的影响。最后就一个锅炉水循环事故案例进行原因分析，提出处理措施。 关键字：工业锅炉；水循环；故障 一、前言 根据太原理工大学节能技术研究所历年来工业锅炉的测试数据统计, 大约80%的工业热水锅炉在使用到第二、三个供热期时便开始发生不同程度的水冷壁结垢、变形、爆管等水循环故障, 损坏的部位和特征具有明显的规律性。工业热水锅炉的水循环故障严重影响着它的安全运行和正常供热,同时还会造成很大的经济损失。 二、水循环的概念及过程 锅炉水循环指水和汽水混合物在锅炉蒸发受热面中的循环流动，分为自然循环和强制循环两种。依靠水和汽水混合物的密度差维持的循环是自然循环；依靠回路中水泵的压头维持的循环是强制循环。正常的水循环可以保证锅炉蒸发受热面及时可靠的冷却，是锅炉安全运行的基本条件之一。 自然水循环过程：锅筒内的水经下降管束到下集箱，在受热面被炉膛内的高温烟气加热，汽水混合物经上升管束再回到锅筒内，产生的饱和蒸汽从引出管经过热器被高温烟气的再次加热形成过热蒸汽，输出备用；锅筒内的水经下降管束再次到下集箱，进行再次循环。 高温烟气：炉膛内产生的高温烟气初次加热上升管束的水后经凝渣管束，到过热器加热产生的饱和蒸汽至过热蒸汽，再到省煤器加热给水，加热后的给水进入锅筒参加水循环；烟气继续被利用，到空气预热器加热即将进入炉膛的空气，最后烟气经出口排出。 三、自然水循环的原理 在锅筒和集箱之间，受热管通常是水冷壁管(上升管)；不受热的管子叫下降管。上升管中一部分水因受热汽化，则管内汽水混合物的密度要比下降管中水的密度小。这样就在上升管与下降管中因密度差而产生了一个压差。这个压差推动上升管中的汽水混合物向上运动，下降管中的水向下运动。由于锅水在上升管中 《锅炉及锅炉房设备》自学指导书及习题集 《锅炉及锅炉房设备》自学大纲 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 本课程是建筑环境与设备专业的专业课之一，主要研究以供热为主的工业锅炉，它系统的阐述了工业锅炉及锅炉房设备的基本知识。 二、课程目标与基本要求 通过本课程的学习，使学生了解工业锅炉的基本构造、工作过程、燃料及其燃烧计算原理、锅炉热效率和燃料消耗量及各项热损失的计算、水质判断及水处理设备选择、锅炉设备的通风方法及选择等。 通过本课程的教学，使学生具有锅炉房工艺设计的初步能力，并为今后节能技术研究等工作打下良好的理论基础 第二部分自学内容与考核目标 第一章锅炉及锅炉房设备的基本知识 一、学习目的与要求 通过本章的学习，掌握锅炉的基本构造和工作过程，学会锅炉型号的表示方法，同时了解锅炉本体的基本组成成分。 二、自学内容 （一）锅炉的工作过程（次重点） 理解：锅炉的工作过程以及锅炉型号的表示方法等。 （二）锅炉房设备的组成（次重点） 识记：锅炉本体的组成，以及锅炉房的辅助设备。【识记读音（zhì jì ）理解为：认识并记住】 第二章燃料与燃烧计算 一、学习目的与要求 通过本章的学习，了解燃料特性及其对燃烧的影响，掌握成分中各“基”的概念以及各“基”之间的换算关系。掌握理论空气量、烟气量的概念，并理解其计算方法， 二、自学内容 （一）燃料的化学成分（重点） 识记：燃料的元素成分与工业分析成分。 （二）燃料成分分析数据的基准与换算（重点） 理解：燃料的各种分析基准。 应用：各种分析基准之间的换算。 （三）煤的燃烧特性（次重点） 识记：煤的发热量、挥发分、焦结性、灰熔点。 （四）燃料的燃烧计算（重点） 识记：理论空气量、过量空气系数、理论烟气量、实际烟气量、烟气和空气的焓。理解：理论空气量、理论烟气量的计算方法及组成。 第五章供热锅炉 1. 为什么采用水管锅炉代替火筒锅炉？小型锅炉仍采用烟管、烟水组合形式原因？ 答：（1）水管锅炉特点是在高温烟气在管外冲刷流动而放出热量，汽水在管内流动而吸热蒸发，从而摆脱了火筒锅炉、烟管锅炉受锅炉尺寸制约而热效率低的缺点，无论在燃烧条件、传热效果和受热面布置方面都有根本性改善，为提高锅炉容量、参数和热效率都创造了良好条件，金属耗量也大为下降 （2）这类锅炉结构简单维修方便；水容积大，能较好适应负荷变化，水质要求低，所以在一些固定场合广泛使用 2. 锅炉受热面采用小管径原因？ 答：对流换热面积是按管子外表面积计算的，工质流量是定值，管径小的话，相同流通截面积的总外表面积较大，所以用小管径比大管径更经济，而且小管径的对流传热效果比大管径的传热效果高 3. 省煤器进出口应装置哪些不可少的仪表、附件，各自什么作用？ 答：在进口处装置压力表、安全阀及温度计，出口处设置安全阀、温度计、放气阀。进口安全阀能够减弱给水管路中可能发生的水击的影响；出口安全阀能在省煤器汽化、超压等运行不正常时泄压，以保护省煤器。放气阀，用以排除启动时省煤器的大量空气。 4. 为什么说热水锅炉要比蒸汽锅炉节能？ 答：热水锅炉最大特点是锅内介质不发生相变始终为水，因此无需蒸发受热面和汽水分离装置，有的连锅筒也没有，结构比较简单。除此之外，热水锅炉传热温差大，受热面一般不结水垢，热阻小，传热情况良好，热效率高，既节约燃料，又节省材料，钢耗量比同容量蒸汽锅炉节约30%。再则，对水质要求低，一般不发生因结水垢而热损受热面的事故，可靠性高。 5. 强制循环热水锅炉与自然循环热水锅炉有哪些区别，怎样选用？ 答：区别：强制循环热水锅炉意思是水在循环水泵提供的动力作用下，在锅炉各受热面中流动换热的，在锅炉内部没有“循环”的过程。强制循环锅炉的锅筒不再是必需的，可以有锅筒，可以没有锅筒。要求水泵扬程较高，耗电也较多。当水泵停止运行时，锅内的水流动也停止了。需要有可靠的办法防止锅水汽化水击。而自然循环热水锅炉意思是水在锅炉内部，靠不同温度的水的密度差进行循环流动吸热。自然循环热水锅炉一定有锅筒，在水泵停止的情况下水在热网中停止流动了，但仍旧在锅炉内循环，锅内不容易出现汽化水击现象。但是锅筒的钢材耗量较大。 选用：电力负荷不能保证，自来水压力经常不足等情况选自然循环的。若需求锅炉体积小价格低，电力负荷能保证，可以选强制循环热水锅炉 第六章锅炉水循环及汽水分离 1. 自然水循环流动压头怎样产生？水循环流动压头与循环回路有效流动压头有无区别？计算？ 答：（1）自然水循环流动压头取决于上升管中含气区段的高度和饱和水与汽水混合物的密度差。 （2）有区别，循环回路有效压头为运动压头扣除上升管系统阻力后的剩余部分。 （3）计算公式'()q q ss xj H g p P P ρ--?=?，'()yx q g ss xj P H g P P ρρ=--?=? 2. 为什么说循环倍率和循环流速是锅炉水循环重要特性指标？他们大小决定于什么？对锅炉工作有何影响 答：为保证在上升管中有足够的水来冷却管壁，在每一循环回路中由下降管进入上升管的水流量G 常常是几倍、甚至上百倍的大于同一时间内在上升管中产生的蒸汽量D ，两者之比为循环回路循环倍率K=G\D ，循环倍率K 越大，干度越小，表示上升管出口处汽水混合物中的水份额越大，冷却条件越好，水循环越安全。 循环流速指循环回路中水进入上升管时候的速度，0'3600ss G f ωρ=，G 循环水质量流量，ρ锅炉压力下饱和水密度，f 循环回路上升管总截面积，其大小直接反应管内流动的水将管外传入的热量和管内产生的蒸汽泡带走的能力，循环流速越大，工质放热系数越大，带走热量最多，管壁冷却条件越好，管壁金属就不会超温，因此是锅炉水循环可靠性重要依据 3. 常见水循环故障有哪些？自然循环蒸汽锅炉中水循环发生故障时，为什么一般是受热弱的上升管而不是受热强 的上升管容易烧坏？ 答：常见故障：循环的停滞和倒流、汽水分层、下降管带汽； 受热弱的上升管，因受热微弱，产生的有效压头更小，不足以克服公共下降管的阻力，更容易产生循环停滞和倒流现象，导致气泡停滞聚积，在管内形成“气塞”导致管子烧损 4. 每个水循环回路要有数根单独的下降管，而不是若干个水循环回路共用树根下降管，而且，下降管一般不宜受 锅炉基本知识及水循环 01 常见锅炉 锅炉按其供热介质（热载体）来分，有蒸汽锅炉、热水锅炉及有机热载体（热载体为有机物）锅炉。 02 主要参数 1、额定热功率：热水锅炉在额定回水温度、回水压力和额定循环水量下长期连续运行时，每小时出水的有效带热量。用符号“Q”表示，单位是兆瓦（MW），即百万瓦特。（我站2.8MW） 2、额定出水压力：热水锅炉在额定循环水量条件下，为了克服锅炉以及热力系统的流阻力，由循环泵在锅炉出口所维持的压力。（我站1.0MPa） 3、额定出口水温：指热水锅炉在额定回水温度、额定回水压力和额定循环水量的条件下，长期连续运行时应保证的出口热水温度。（我站为95℃，属低温热水锅炉） 03 锅炉型号表示方法 WNS2.8-1.0/95/70-YQ 卧式内燃室内燃炉额定热功率2.8MW、允许工作压力1.0MPa、出水温度95℃、进水温度70℃。燃料为油或气。 04 燃油锅炉的工作过程 燃料（油）的燃烧过程、火焰和烟气向水的传热过程以及水被加热、汽化过程。 05 锅炉水循环 锅炉运行时，水和汽水混合物在闭合的回路中持续而有规律地循环流动，受热面从火焰和高温烟气中吸收的热量，不断地被流动的水或汽水混合物带走，保证受热面金属得到冷却。（锅炉中的水或汽水混合物在循环回路中的流动） 06 锅炉水处理 锅炉用水的控制指标： 1、悬浮物：指经过滤后分离出来的不溶于水的固体混合物的含量。（悬浮物如直接进入锅内，会使炉水中有机物增加，造成汽水共腾。） 2、总硬度：通常指钙、镁离子的总含量，是防止锅炉结垢的一项重要指标。对锅炉来说，水中硬度越小越好，控制给水硬度就能控制锅炉结垢速度。 3、总碱度：指每升水中所含有的碳酸根、重碳酸根、氢氧根等酸根物质的总含量。 4、PH值：即氢离子浓度的负对数，是表示溶解酸碱性的一项指标。PH值过低或过高都不利于锅炉的防垢和防腐。可用PH试纸来测定，PH 锅炉水循环 自然循环锅炉的原理与基本概念 一、自然循环原理 自然循环是指：在一个闭合的回路中，由于工质自身的密度差造成的重位压差，推动工质流动的现象。具体地说，自然循环锅炉的循环回路是由汽包、下降管、分配水管、水冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽水分离器组成的，如图，重位压差是 由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不同造成的。而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收炉膛内火焰的辐射热量后，进行蒸发，形成汽水混合物，使工质密度降低形成的。下图表不了一个简单的自然循环原理的示意图。 自然循环的实质，是由重位压差造成的循环推动力克服了上升系统和下降系统的流动阻力，从而推动工质在循环回路中流动而自然循环锅炉的“循环推动 力”实际上是由“热”产生的，即由于水冷带管吸热，使水的密度改变成为汽水混合物的密度，并在高度一定的回路中形成了重位压差。回路高度越高，且工质密度差越大，形成的循环推动力越大。而密度差与水冷壁管吸热强度有关，在正常循环情况下，吸热越多，密度差越大、工质循环流动越快。 二、自然循环的基木概念 设进人上升管的流量为G，水冷壁的实际蒸发量为D，从汽包引出的蒸汽流量为 D0，水冷壁的流通截而为F，则用于描写自然循环的几个主要概念是： (1)循环流速：在饱和水状态下进入上升管入口的水的流速。 (2)循环信率K：上升管中实际产生1Kg蒸汽需要进入多少千克水。 自然循环锅炉水冷壁的安全运行 一、影响水冷带安全运行的主要因素 锅炉运行中，影响水冷带安全运行的因素很多，既有管内诸多因素的影响，也有管外复杂因素的影响 管内的影响因素有：①水质不良导致的水冷带管内结垢与腐蚀；②水冷带受热偏差影响导致的个别或部分管子出现循环流动的停滞或倒流；③水冷带热负荷过人导致的管子内壁面附近出现膜态沸腾；④汽包水位过低引起水冷壁中循环流量不足，其至发生更为严重的“干锅”。 管外的影响因素有：①燃烧产生的腐蚀性气体对管壁的高温腐蚀；②结洁和积灰导致的对管壁的侵蚀；③煤粉气流或含灰气流对管壁的磨损。 管内的影响因素一般导致管子金属内壁面上的连续水膜被破坏，即由水的冷却变为汽的冷却，冷却能力急剧下降，从而出现传热恶化，引起管壁工作温锅炉水循环故障的种类正式版
锅炉的水循环故障
锅炉的水循环回路及蒸发受热面
锅炉设备及汽水流程(配图片)
锅炉水循环故障的种类
锅炉水循环原理
锅炉给水调节系统
锅炉复习题
锅炉水循环的影响因素以及如何避免故障的发生
锅炉汽水系统识图纪要
锅炉水循环及汽水分离
工业锅炉水循环及其故障探析
锅炉水循环故障的种类
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锅炉及锅炉房设备(第四版)第5,6章思考题
锅炉基本知识及水循环
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