工业锅炉的水动力工况及蒸气净化装置.ppt

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1、第6章 工业锅炉的水动力工况及蒸气净化装置,6.1 工业锅炉的水动力工况,6.2 工业锅炉蒸汽净化装置,6.1.1 锅炉水循环6.1.2 自然循环回路6.1.3 自然循环锅炉的水循环系统6.1.4 自然循环锅炉的 水循环故障,6.2.0 蒸汽品质6.2.1 蒸汽带水的原因6.2.2 蒸汽带水的影响因素6.2.3 蒸汽净化原理6.2.4 汽水分离装置（1）粗分离装置（2）细分离装置,复习题,6.1.1 锅内水循环,工业锅炉的水动力系统一般包括加热系统（从过冷水到饱和水）、蒸发系统（从饱和水到饱和蒸汽）、过热系统（从饱和蒸汽到过热蒸汽）。加热系统和过热系统内流过的工质，一般是单相流体（水或蒸汽），

2、而蒸发系统中流过的工质为汽、水两相流体。蒸发系统按工质流动的方式可分为：自然循环和强制循环。依靠上升管和下降管内工质密度差作为水循环动力的蒸发系统，称为自然循环。自然循环的蒸发系统由锅筒、下降管、下集箱、上升管、上集箱及汽水引出管等部件组成。蒸发系统中工质的流动是依靠水泵的扬程使工质在受热面内流动，这种蒸发系统称为强制循环。,6.1.2 自然循环回路,（2）循环倍率 K=G/D,（3）基本方程式 Pyd Hq(h)g=Pxj Pss,（1）自然循环回路的基本组成,6-3 Flash,在自然循环锅炉的蒸发系统中，一根下降管（或几根几何结构基本相同的下降管）与一组结构特性相同的并行的上升管组及锅筒

3、，上下集箱、汽水引出管等形成一个封闭的汽水系统，称为回路。,自然循环蒸汽锅炉的循环倍率K等于循环流量与产汽量之比值；自然循环热水锅炉的循环倍率K等于锅炉各循环回路中的循环水质量流量之和与锅炉进水量之比值。,6.1.3 自然循环锅炉的水循环系统,1、角管式蒸汽锅炉自然循环回路简图,2、锅炉管束的水循环,6-6 FIG,对比 Flash,1下集箱 2上升管 3、8下降管 4上集箱 5汽水混合物引出管 6蒸汽引出管 7锅筒,概念：当在同一循环回路中，各上升管受热不均匀时，在受热弱的上升管中，汽水混合物的密度必然大于受热强的上升管中汽水混合物的密度。因此，受热弱的上升管中所产生的运动压头就比较小，甚至

4、不能维持最低的循环流速，而处于停止不动的状态，这种现象称为循环停滞。,6.1.4 自然循环锅炉的水循环故障水循环的停滞,危害：处于停滞状态的上升管内的蒸汽不能及时被带走，管壁冷却情况严重恶化。如果产生循环停滞的上升管直接接于锅筒的蒸汽空间，水将停留在上升管的某一部位，水面以上全是蒸汽，此现象称为“自由水面”。在自由水面以上的管段中仅有蒸汽缓慢流动，冷却情况很差，引起管壁温度急剧升高而烧坏。,对策：把上升管或上集箱的汽水引出管从锅筒水位面以下引入锅筒，避免形成自由水面。,概念：当上升管受热严重不均匀时，受热最弱的上升管中运动压头过小，受热最强的上升管中汽水混合物的流速过大，而产生抽吸作用，致使受

5、热最弱的上升管中的汽水混合物朝着与正常循环方向相反的方向流动，这种现象称为循环倒流。,6.1.4 自然循环锅炉的水循环故障水循环的倒流,危害：发生循环倒流时，如果汽水混合物沿着整个管子截面均匀地向下流动，不会发生事故；但当汽泡上升速度与水的下流速度相等时，便发生气泡停滞和积聚，形成“汽塞”。这时发生汽塞的管段会因得不到工质很好的冷却而过热烧坏。,产生停滞和倒流的根本原因：同一循环回路中并列工作的各上升管的受热不均匀。造成受热不均匀主要因素：一是锅炉本体设计制造所引起的；二是由于锅炉运行不良引起的，如炉膛火焰中心偏移或火焰分布不均匀，受热面挂渣积灰等。措施：增加水循环的运动压头（适当提高水冷壁管

6、的高度及两锅筒之间的中心距离）。减小循环回路的阻力，保持必要的循环流速（设置直径较大的下降管；上升管均匀布置在集箱上，并应尽量减少水冷壁管的弯头；设置直径较大的汽水引出管）。避免结渣和积灰；避免漏风直接吹向水冷壁；及时进行燃烧调整，使炉膛火焰分布均匀；一次排污量不宜过大，排污时间不宜过长等。,6.1.4 自然循环锅炉的水循环故障水循环的停滞和倒流,概念：在水平或倾斜度很小的上升管中，汽水混合物的流速很低时，便可能发生管子上部是汽，下部是水的流动现象。危害：汽水分层的管段受热时，管壁上、下温度不相等，会产生温差应力，使管子遭到破坏；汽水分界面由于水面波动而产生交变应力，使管子产生纵向裂纹而破坏；

7、由于水滴不断溅到上半部管壁上，当水分蒸发后其中的盐分在管壁上形成水垢，使上半部管壁的冷却效果恶化，容易过热烧坏。措施：汽水混合物的上升管或汽水引出管与水平线之间的倾角不宜小于15。,6.1.4 自然循环锅炉的水循环故障汽水分层,6.1.4 自然循环锅炉的水循环故障下降管带汽,危害：使下降管内工质密度减小，从而使循环回路的运动压头降低，对水循环非常不利。原因：下降管入口阻力较大，产生较大的压降，使下降管入口处水压降低而发生汽化，造成下降管带汽；下降管管口离锅筒水位面太近，上方水面形成旋涡斗而将蒸汽吸入下降管。下降管受热过强、上升管出口与下降管入口距离太近而又无良好的隔离装置等情况，都会引起下降管

8、带汽。措施：下降管尽量设置在锅筒底部，以保证管口上方有足够的水位高度。,蒸汽品质：指蒸汽所含杂质的多少，也即蒸汽的洁净度（1）气体杂质：O2,N2,CO2（2）非气体杂质：蒸汽中的盐分,6.2 蒸汽品质,合格的蒸汽：出力应达到额定蒸发量；要求的蒸汽参数（压力和温度）；符合标准规定的蒸汽品质。,蒸汽带水的危害：（1）恶化过热器传热；（2）增大阻力、阀门失灵；（3）汽轮机叶片流线改变。,（1）气空间的汽水引入管，汽水化合物冲击汽水分界面（2）水空间的汽水引入管，汽水化合物冲出汽水分界面,6.2.1 蒸汽带水的原因,a）由于汽水混合物撞击水面而形成水滴 b）由于汽泡在水面破裂而形成水滴,6.2.2

9、蒸汽带水的影响因素,（1）蒸汽负荷的影响；（2）蒸汽压力的影响；（3）汽空间高度的影 响；（4）锅水（炉水）含盐量的影响,蒸汽湿度与锅炉负荷的关系,蒸汽湿度与蒸汽空间高度的关系,6.2.3 蒸汽净化原理,（1）重力分离原理 利用蒸汽和水的密度不同，从而使汽、水在锅筒汽空间依靠重力进行自然分离。（2）惯性力分离原理 利用汽水两相流体改变方向时，蒸汽和水滴的惯性力不同，从而使汽、水分离。（3）离心力分离原理 利用汽水两相流体旋转运动时，产生的离心力不同，从而使汽、水分离。（4）水膜分离原理 利用汽水两相流体中水和蒸汽粘度不同，水粘度大，易附着于金属壁面形成水膜，并依靠本身的重力向下流入水空间，从而

10、使汽、水分离。,（一）粗分离装置（1）旋风分离器（2）进口当板（示意图）（3）水下孔板（示意图）（二）细分离装置（1）均汽孔板（示意图）（2）集汽管（示意图）（3）百叶窗分离器/波形板分离器（示意图，示意图2）（4）钢丝网分离器（示意图）（5）蜗壳式分离器（示意图）,6.2.4 蒸汽净化装置,复习题P198,2、自然循环回路的流动压头是怎么产生的？流动压头与有效压头有何区别？5、自然循环蒸汽锅炉的水循环会出现哪些常见故障？6、自然循环蒸气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或过热？10、试述工业锅炉蒸汽净化的原理？,1第一管束 2第二管束 3第三管束,图66 锅炉管束水循环简图,