1、超超 临临 界界 锅锅 炉炉第五章第五章超临界锅炉工作原理及基超临界锅炉工作原理及基本型式本型式1基本工作原理基本工作原理一、工作原理及过程一、工作原理及过程工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、过热各受热面而加热成为过热蒸汽。过热各受热面而加热成为过热蒸汽。给水流量给水流量G 蒸发量蒸发量D给水泵给水泵省煤器省煤器水冷壁水冷壁过热器过热器管内三类受热面无固定分界点管内三类受热面无固定分界点G工质流量工质流量KgDi工质进口欠焓工质进口欠焓KJ/Kgq管子平均热负荷管子平均热负荷KW/m2r蒸发潜热蒸发潜热KJ/Kgd管内径管内径m沿直流锅炉管子工质的
2、状态和参数不断变化沿直流锅炉管子工质的状态和参数不断变化二、二、直流锅炉的特点直流锅炉的特点1.本质特点本质特点l无汽包无汽包l工质一次通过各受热面，强迫流动工质一次通过各受热面，强迫流动l受热面无固定界限受热面无固定界限2.水冷壁中工质流动特点水冷壁中工质流动特点l受热不均对流动影响受热不均对流动影响l水动力多值性水动力多值性l有脉动现象有脉动现象l给水泵压头大；给水泵压头大；3.传热过程特点传热过程特点在水冷壁中工质干度在水冷壁中工质干度x由由0 1，因此第二类传热恶因此第二类传热恶化一定出现化一定出现4.热化学过程特点热化学过程特点要求给水品质高要求给水品质高5.控制调节过程特点控制调节
3、过程特点直流锅炉对自动控制系统要求高，原因如下直流锅炉对自动控制系统要求高，原因如下负荷变动时，直流锅炉的蓄热能力较低，依靠自身炉水负荷变动时，直流锅炉的蓄热能力较低，依靠自身炉水和金属蓄热或放热来减缓汽压波动的能力较低和金属蓄热或放热来减缓汽压波动的能力较低直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量，以保证物质平直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量，以保证物质平衡和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以直流锅炉对衡和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以直流锅炉对燃料量和给水量的自动控制系统要求高。燃料量和给水量的自动控制系统要求高。6.启动过程特点启动过程特点设有启动旁路设有启动旁路启动速度快启动速度快在启
4、动过程中，有工质膨胀现象在启动过程中，有工质膨胀现象启动一开始，必须建立启动流量和启动压力启动一开始，必须建立启动流量和启动压力7.设计、制造、安装特点设计、制造、安装特点直流锅炉适用于任何压力直流锅炉适用于任何压力蒸发受热面可以任意布置蒸发受热面可以任意布置节省金属节省金属制造方便制造方便2蒸发受热面主要形式蒸发受热面主要形式一、早期采用的形式一、早期采用的形式本生型，即多次串联垂直上升管屏式本生型，即多次串联垂直上升管屏式苏尔寿式，即多行程迂回管屏式苏尔寿式，即多行程迂回管屏式拉姆辛型，即水平围绕上升管圈式式拉姆辛型，即水平围绕上升管圈式式垂直上升管屏式垂直上升管屏式1-垂直管屏；垂直管屏
5、；2-过热器；过热器；3-外置式过渡区；外置式过渡区；4-省煤器；省煤器；5-空气预热器；空气预热器；6-给水如口；给水如口；7-过热蒸汽出口；过热蒸汽出口；8-烟气出口烟气出口回带管屏式回带管屏式1-水平回带管屏；水平回带管屏；2-垂直回带管屏；垂直回带管屏；3-过热蒸汽出口；过热蒸汽出口；4-过热器；过热器；5-外置式过渡区；外置式过渡区；6-省煤器；省煤器；7-给水入口；给水入口；8-空气预热器；空气预热器；9-烟气出口烟气出口水平围绕管圈式水平围绕管圈式1-省煤器；省煤器；2-炉膛进水管；炉膛进水管；3-水分配集箱；水分配集箱；4-燃烧器；燃烧器；5-水平围绕管圈；水平围绕管圈；6-汽
6、水混合物出口集箱；汽水混合物出口集箱；7-对流过热器；对流过热器；8-壁上过热器；壁上过热器；9-外置式过渡区；外置式过渡区；10-空气空气预热器预热器二、现代直流锅炉采用的形式二、现代直流锅炉采用的形式由于锅炉向大容量、高参数发展；采用了膜式水冷由于锅炉向大容量、高参数发展；采用了膜式水冷壁；滑参数运行和给水处理技术发展。因此直流锅壁；滑参数运行和给水处理技术发展。因此直流锅炉形式有了很大的变化。炉形式有了很大的变化。一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（UP型）型）炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏式（炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏式（FW型）型）螺旋围绕上升管屏式螺旋围绕上
7、升管屏式一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（UP型）型）FW型型螺旋围绕上升管屏式螺旋围绕上升管屏式3本机组特点本机组特点一、结构与技术特性一、结构与技术特性本厂本厂600MW机组采用的是机组采用的是DG1950/25.4型直流锅炉型直流锅炉。是东。是东方锅炉（集团）股份有限公司与日本巴布科克方锅炉（集团）股份有限公司与日本巴布科克-日立公司及日立公司及东方东方-日立锅炉有限公司合作设计、联合制造的日立锅炉有限公司合作设计、联合制造的600MW超临超临界本生直流锅炉。该锅炉为超临界参数变压直流本生型锅界本生直流锅炉。该锅炉为超临界参数变压直流本生型锅炉，一次再热，前后墙对冲燃烧，单炉膛，尾
8、部双烟道结炉，一次再热，前后墙对冲燃烧，单炉膛，尾部双烟道结构，采用挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢构架，全悬构，采用挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天布置。吊结构，平衡通风，露天布置。水冷壁及水循环系统特性水冷壁及水循环系统特性启动旁路系统特性启动旁路系统特性二、设计考虑与布置特点二、设计考虑与布置特点设计指导原则设计指导原则布置特点布置特点三、变压运行优点三、变压运行优点第六章第六章超临界锅炉超临界锅炉的结构的结构总体特点：总体特点：总体特点：总体特点：uu锅炉布置采用单炉膛锅炉布置采用单炉膛锅炉布置采用单炉膛锅炉布置采用单炉膛 型布置方式。全钢架，全悬吊结型
9、布置方式。全钢架，全悬吊结型布置方式。全钢架，全悬吊结型布置方式。全钢架，全悬吊结构。构。构。构。uu炉膛采用螺旋管圈炉膛采用螺旋管圈炉膛采用螺旋管圈炉膛采用螺旋管圈+混合集箱混合集箱混合集箱混合集箱+垂直管水冷壁，采用垂直管水冷壁，采用垂直管水冷壁，采用垂直管水冷壁，采用BHKBHK成熟、安全可靠的超临界本生直流水循环系统。成熟、安全可靠的超临界本生直流水循环系统。成熟、安全可靠的超临界本生直流水循环系统。成熟、安全可靠的超临界本生直流水循环系统。uu过热器采用水过热器采用水过热器采用水过热器采用水-煤比和多级喷水调温，再热器采用尾部双煤比和多级喷水调温，再热器采用尾部双煤比和多级喷水调温，
10、再热器采用尾部双煤比和多级喷水调温，再热器采用尾部双烟道挡板加事故喷水调温烟道挡板加事故喷水调温烟道挡板加事故喷水调温烟道挡板加事故喷水调温uu采用对冲燃烧方式，采用对冲燃烧方式，采用对冲燃烧方式，采用对冲燃烧方式，2424只只只只HT-NRHT-NR低低低低NOxNOx燃烧器分三层布燃烧器分三层布燃烧器分三层布燃烧器分三层布置在前后墙。置在前后墙。置在前后墙。置在前后墙。uu采用经优化设计的采用经优化设计的采用经优化设计的采用经优化设计的CECE三分仓容克式空预器。三分仓容克式空预器。三分仓容克式空预器。三分仓容克式空预器。水汽流程水汽流程1蒸发受热面蒸发受热面一、水冷壁结构一、水冷壁结构水
11、冷壁结构特点水冷壁结构特点下部螺旋盘绕上升，下部螺旋盘绕上升，从水冷壁进口到折焰角下一定距从水冷壁进口到折焰角下一定距离（标高离（标高52608.9mm）处。）处。上部垂直上升上部垂直上升均为膜式壁结构均为膜式壁结构两者间由过渡水冷壁转换连接两者间由过渡水冷壁转换连接螺旋盘绕水冷壁管全部采用内螺纹管螺旋盘绕水冷壁管全部采用内螺纹管优点：优点：既适合于变压既适合于变压运行及锅炉调峰，又便于支吊和经济运行及锅炉调峰，又便于支吊和经济水冷壁总体结构水冷壁总体结构螺旋水冷壁管屏螺旋水冷壁管屏 螺旋水冷壁管均为六头、上升角螺旋水冷壁管均为六头、上升角60的内螺纹管，的内螺纹管，456根，根，管子规格管子
12、规格38.17.5，材料，材料SA-213T2。冷灰斗的倾斜角度为冷灰斗的倾斜角度为55，除渣喉口宽度为，除渣喉口宽度为1.2432米。米。冷灰斗处管子节距为冷灰斗处管子节距为50.8、49.827mm，中部螺旋管倾角为，中部螺旋管倾角为 19.471，管子节距，管子节距50.8mm。螺旋水冷壁管屏膜式采用双面坡口扁钢，厚度螺旋水冷壁管屏膜式采用双面坡口扁钢，厚度6.4，材，材料料15CrMo。冷灰斗结构冷灰斗结构过渡段水冷壁管屏过渡段水冷壁管屏从倾斜布置的水冷壁转换到垂直上升的水冷壁就需要过渡从倾斜布置的水冷壁转换到垂直上升的水冷壁就需要过渡结构，即过渡段水冷壁。结构，即过渡段水冷壁。l螺旋
13、水冷壁出口管几乎每间隔螺旋水冷壁出口管几乎每间隔1根管子直接上升成为垂根管子直接上升成为垂直水冷壁，另直水冷壁，另1根抽出到炉外，进入螺旋水冷壁出口集根抽出到炉外，进入螺旋水冷壁出口集箱，再由连接管从螺旋水冷壁出口集箱引入到垂直水冷箱，再由连接管从螺旋水冷壁出口集箱引入到垂直水冷壁进口集箱，由垂直水冷壁进口集箱拉出两倍引入螺旋壁进口集箱，由垂直水冷壁进口集箱拉出两倍引入螺旋管数量的管子进入垂直水冷壁，螺旋管与垂直管的管数管数量的管子进入垂直水冷壁，螺旋管与垂直管的管数比为比为3：1。这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁。这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。的荷
14、载平稳地传递到上部水冷壁。l过渡段水冷壁管子规格过渡段水冷壁管子规格38.16.7，材料为，材料为SA-213T2。过渡段水冷壁结构简图过渡段水冷壁结构简图上部水冷壁管屏上部水冷壁管屏上部炉膛水冷壁与常规炉膛水冷壁没有差异上部炉膛水冷壁与常规炉膛水冷壁没有差异采用结构和制造较为简单的垂直管屏，垂直管屏管子规格采用结构和制造较为简单的垂直管屏，垂直管屏管子规格为为31.88.2，节距，节距50.8；l膜式扁钢厚膜式扁钢厚6，材料为，材料为SA-387Gr2l水冷壁出口工质汇入上部水冷壁出口集箱，后由连接管引水冷壁出口工质汇入上部水冷壁出口集箱，后由连接管引入水冷壁出口汇集集箱，再有连接管引入启动
15、分离器入水冷壁出口汇集集箱，再有连接管引入启动分离器二、螺旋管圈水冷壁的特点二、螺旋管圈水冷壁的特点在在定的炉膛周界情况下，如采用垂直布置的水冷壁定的炉膛周界情况下，如采用垂直布置的水冷壁管，其管子根数基本固定，管子直径不能过细，为了管，其管子根数基本固定，管子直径不能过细，为了保证水冷壁管子的安全，必须保证一定的工质流量，保证水冷壁管子的安全，必须保证一定的工质流量，所以所以垂直管圈的质量流速大小是受到严格限制的垂直管圈的质量流速大小是受到严格限制的。容量较小的直流锅炉水冷壁往往存在着单位容量炉膛容量较小的直流锅炉水冷壁往往存在着单位容量炉膛周界尺寸过大，周界尺寸过大，水冷壁管子内难以保证足
16、够的质量流水冷壁管子内难以保证足够的质量流速速解决炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有下述四种：解决炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有下述四种：（1）采用小管径和多次混合的水冷壁）采用小管径和多次混合的水冷壁（2）水冷壁采用工质再循环（低倍率和复合循环锅炉）水冷壁采用工质再循环（低倍率和复合循环锅炉）（3）采用多次上升垂直管圈型水冷壁）采用多次上升垂直管圈型水冷壁（4）采用螺旋管圈型水冷壁采用螺旋管圈型水冷壁。本机组采用螺旋管圈型水冷壁本机组采用螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁关键参数：螺旋管圈型水冷壁关键参数：管子根数管子根数式中：式中：N并列管子根数；并列管子根数；L炉膛周界炉膛周界
17、螺旋管上升角；螺旋管上升角；T水冷壁管子节距水冷壁管子节距螺旋管圈型水冷壁关键参数：螺旋管圈型水冷壁关键参数：上升角度上升角度盘旋圈数盘旋圈数1.52.5圈圈2过热器及再热器过热器及再热器一、系统及总体特点一、系统及总体特点过热器系统过热器系统分分5级：级：1.顶棚过热器顶棚过热器2.包墙过热器包墙过热器3.低温过热器低温过热器4.屏式过热器屏式过热器5.高温过热器高温过热器再热器系统再热器系统分分2级：级：低温再热器低温再热器高温再热器高温再热器二、汽温特性及调节二、汽温特性及调节1.过热汽温过热汽温影响因素影响因素煤水比、给水温度、过量空气系数、火焰中心位置、受热面煤水比、给水温度、过量空
18、气系数、火焰中心位置、受热面粘污粘污调节特点调节特点调节煤水比为主调节手段；辅以喷水减温调节煤水比为主调节手段；辅以喷水减温2.再热汽温再热汽温三、过热器运行问题（略）三、过热器运行问题（略）2尾部受热面尾部受热面省煤器省煤器后竖井后烟道低过下方，顺列布置。后竖井后烟道低过下方，顺列布置。给水单侧（炉右侧）引入，单根下水给水单侧（炉右侧）引入，单根下水连接管（炉右侧）引出。连接管（炉右侧）引出。蛇形管：蛇形管：50.87.1（SA-210C），），光管，光管，4管圈绕，横向节距管圈绕，横向节距114.3mm，168排，上下两组逆流布置。排，上下两组逆流布置。省煤器进口集箱：省煤器进口集箱：50
19、888，SA106C；省煤器出口集箱省煤器出口集箱50888，SA106C。省煤器系统重量由包墙系统引出的汽省煤器系统重量由包墙系统引出的汽吊管悬吊。吊管悬吊。省煤器管束与四周墙壁间设有阻流板，省煤器管束与四周墙壁间设有阻流板，每组上两排迎流面及边排和弯头区域每组上两排迎流面及边排和弯头区域设置防磨盖板。设置防磨盖板。空气预热器空气预热器l采用采用32#,VI型回转式空气预热器，每台锅炉配置两台三分型回转式空气预热器，每台锅炉配置两台三分仓空预器。仓空预器。l转子直径为转子直径为13506mm，正常转数为，正常转数为0.99r/min，预热器采，预热器采用反转方式，即一次风温低，二次风温高，用
20、反转方式，即一次风温低，二次风温高，受热面自上而受热面自上而下分为三层，其高度分别为下分为三层，其高度分别为300+800,800,300mm。l热端和中间段蓄热元件由定位板和波形板交替叠加而成，热端和中间段蓄热元件由定位板和波形板交替叠加而成，钢板厚度钢板厚度0.6mm，高度为，高度为300+800+800mm,材料为材料为Q215-A.F。冷端蓄热元件由。冷端蓄热元件由1.2mm厚垂直大波纹的定位板和平厚垂直大波纹的定位板和平板构成，高度为板构成，高度为300mm。（冷端蓄热元件采用低合金耐腐。（冷端蓄热元件采用低合金耐腐蚀钢板。）蚀钢板。）空气预热空气预热器分解图器分解图空气预热器空气预
21、热器第六章第六章超临界锅炉超临界锅炉的水动力特性的水动力特性压力到超临界压力以上时，工质特性发生较大的变化；汽压力到超临界压力以上时，工质特性发生较大的变化；汽压力到超临界压力以上时，工质特性发生较大的变化；汽压力到超临界压力以上时，工质特性发生较大的变化；汽水密度差趋于水密度差趋于水密度差趋于水密度差趋于0 0滑压运行时，压力为亚临界压力及以下滑压运行时，压力为亚临界压力及以下滑压运行时，压力为亚临界压力及以下滑压运行时，压力为亚临界压力及以下11受热面壁温及安全性受热面壁温及安全性受热面壁温及安全性受热面壁温及安全性一、壁温计算一、壁温计算一、壁温计算一、壁温计算理想情况理想情况理想情况理
22、想情况实际情况实际情况实际情况实际情况二、超临界压力下管壁温度二、超临界压力下管壁温度二、超临界压力下管壁温度二、超临界压力下管壁温度 2 2在一定情况下在一定情况下在一定情况下在一定情况下较较大大大大保保保保证证安全工作的原安全工作的原安全工作的原安全工作的原则则22水动力不稳定性水动力不稳定性水动力不稳定性水动力不稳定性一、超临界压力下工质的特性一、超临界压力下工质的特性一、超临界压力下工质的特性一、超临界压力下工质的特性 超临界指工质参数超临界指工质参数超临界指工质参数超临界指工质参数 临界参数临界参数临界参数临界参数临界压力临界压力临界压力临界压力P Pc c 22.129 MPa22
23、.129 MPa临界温度临界温度临界温度临界温度t t c c 374.15374.15 加加加加热过热过程程程程：未未未未饱饱和水和水和水和水干干干干饱饱和蒸汽和蒸汽和蒸汽和蒸汽 过热过热蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽 主要主要主要主要工质物性参数工质物性参数工质物性参数工质物性参数变化规律变化规律超临界压力下定压比热超临界压力下定压比热Cp具有最大值时的温度为具有最大值时的温度为拟临界温拟临界温度度或或类临界温度。类临界温度。在在临界温度临界温度和和类临界温度类临界温度附近，工质的各主要参数发生比附近，工质的各主要参数发生比较大的变化。见图较大的变化。见图二、管内汽液两相流型二、管内汽液两相流型二、管内
24、汽液两相流型二、管内汽液两相流型随着干度随着干度随着干度随着干度 x x 的增加，两相流型逐渐变化。的增加，两相流型逐渐变化。的增加，两相流型逐渐变化。的增加，两相流型逐渐变化。（a）泡状流；）泡状流；（b）弹状流；）弹状流；（c）环状流；）环状流；（d）雾状流）雾状流三、水动力不稳定性（多值性）三、水动力不稳定性（多值性）三、水动力不稳定性（多值性）三、水动力不稳定性（多值性）当蒸发受热面进出联箱两端压差一定的条件下，管内可能当蒸发受热面进出联箱两端压差一定的条件下，管内可能当蒸发受热面进出联箱两端压差一定的条件下，管内可能当蒸发受热面进出联箱两端压差一定的条件下，管内可能出现多种不同的流量
25、，即水动力特性出现多值性，这样的出现多种不同的流量，即水动力特性出现多值性，这样的出现多种不同的流量，即水动力特性出现多值性，这样的出现多种不同的流量，即水动力特性出现多值性，这样的流动特性就是不稳定的。流量小的管子，管内对流换热系流动特性就是不稳定的。流量小的管子，管内对流换热系流动特性就是不稳定的。流量小的管子，管内对流换热系流动特性就是不稳定的。流量小的管子，管内对流换热系数小，冷却差，管壁温度高，有可能造成炉管失效损坏。数小，冷却差，管壁温度高，有可能造成炉管失效损坏。数小，冷却差，管壁温度高，有可能造成炉管失效损坏。数小，冷却差，管壁温度高，有可能造成炉管失效损坏。1.1.水平管圈水
26、平管圈水平管圈水平管圈特性方程特性方程特性方程特性方程在一定的热负荷下，管屏的压差与质量流量的关系式。在一定的热负荷下，管屏的压差与质量流量的关系式。在一定的热负荷下，管屏的压差与质量流量的关系式。在一定的热负荷下，管屏的压差与质量流量的关系式。管内工质流动阻力管内工质流动阻力管内工质流动阻力管内工质流动阻力 P=P=P P lz lz=P P rs rs+P Pzf zf推推导导可可得得G=w特性曲线特性曲线产生原因产生原因产生原因产生原因产生原因产生原因产生原因产生原因在某区段（如曲线在某区段（如曲线在某区段（如曲线在某区段（如曲线2 2的的的的cdcd段），随着段），随着段），随着段），
27、随着w 增加，增加，Lrs增加，增加，Lzf减小，使得减小，使得D减小，相应的减小，相应的x也减小；而且也减小；而且x减小影响程减小影响程度比度比w 增加影响程度大。因此，增加影响程度大。因此，随着随着随着随着w 增加，增加，P P rs rs 增增增增加的值比加的值比加的值比加的值比 P Pzf zf 减小的值少。减小的值少。减小的值少。减小的值少。单值性条件单值性条件单值性条件单值性条件影响因素影响因素影响因素影响因素工质进口欠焓工质进口欠焓工质进口欠焓工质进口欠焓压力压力压力压力热负荷热负荷热负荷热负荷热水段阻力热水段阻力热水段阻力热水段阻力影响因素影响因素影响因素影响因素工质进口欠焓工
28、质进口欠焓工质进口欠焓工质进口欠焓压力压力压力压力热负荷热负荷热负荷热负荷热水段阻力热水段阻力热水段阻力热水段阻力解决办法解决办法解决办法解决办法减少蒸发受热面（水冷壁）入口欠焓减少蒸发受热面（水冷壁）入口欠焓减少蒸发受热面（水冷壁）入口欠焓减少蒸发受热面（水冷壁）入口欠焓提高蒸发受热面的压力提高蒸发受热面的压力水冷壁人口处装节流圈水冷壁人口处装节流圈提高水冷壁入口的质量流速提高水冷壁入口的质量流速 w (1.3-1.5)w*2.2.垂直管圈垂直管圈垂直管圈垂直管圈垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压差的影响垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压差的影响垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压差的影
29、响垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压差的影响重位压差的影响对水动力特性的影响有利于水动力特性位压差的影响对水动力特性的影响有利于水动力特性趋向稳定趋向稳定 P=P=P P lz lz+P Pzwzw P Pzwzw=H=Hrsrs rsrs g+HHzf zf zf zf g 当质量流速增加时，垂直管中重位压差的影响减少，这时当质量流速增加时，垂直管中重位压差的影响减少，这时的水动力特性趋向于水平管圈的水动力特性的水动力特性趋向于水平管圈的水动力特性;当质量流速当质量流速小时，垂直管中重位压差的影响大，这时的水动力特性趋小时，垂直管中重位压差的影响大，这时的水动力特性趋向于自然循环管子的水动
30、力特性向于自然循环管子的水动力特性。3.3.在超临界压力下在超临界压力下在超临界压力下在超临界压力下在大比热区在大比热区在大比热区在大比热区考虑到管内工质沿截面的不等温性；在大比热区温度的微考虑到管内工质沿截面的不等温性；在大比热区温度的微考虑到管内工质沿截面的不等温性；在大比热区温度的微考虑到管内工质沿截面的不等温性；在大比热区温度的微小变化会引起动力粘度较大的变化，从而引起摩擦阻力系小变化会引起动力粘度较大的变化，从而引起摩擦阻力系小变化会引起动力粘度较大的变化，从而引起摩擦阻力系小变化会引起动力粘度较大的变化，从而引起摩擦阻力系数较大的变化，也有可能出现水动力多值性的问题。数较大的变化，
31、也有可能出现水动力多值性的问题。数较大的变化，也有可能出现水动力多值性的问题。数较大的变化，也有可能出现水动力多值性的问题。33蒸发受热面中流体的脉动现象蒸发受热面中流体的脉动现象蒸发受热面中流体的脉动现象蒸发受热面中流体的脉动现象在两端管屏两端压差相同，当给水量和流出量总量基本不在两端管屏两端压差相同，当给水量和流出量总量基本不在两端管屏两端压差相同，当给水量和流出量总量基本不在两端管屏两端压差相同，当给水量和流出量总量基本不变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动，这种变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动，这种变的情况下，管屏里管子流量随时间作周期性波动，这种变的情况下，管屏里
32、管子流量随时间作周期性波动，这种现象称为管间脉动现象称为管间脉动现象称为管间脉动现象称为管间脉动。动态动态不稳定水动力特性不稳定水动力特性不稳定水动力特性不稳定水动力特性：脉动脉动脉动脉动静态静态不稳定水动力特性不稳定水动力特性不稳定水动力特性不稳定水动力特性：多值性多值性多值性多值性一、脉动种类一、脉动种类一、脉动种类一、脉动种类 整体脉动整体脉动整体脉动整体脉动屏间（屏带或管屏）脉动屏间（屏带或管屏）脉动屏间（屏带或管屏）脉动屏间（屏带或管屏）脉动管间脉动管间脉动管间脉动管间脉动特点：特点：特点：特点：特点：特点：特点：特点：l l管屏两端压差相同的情况下，管屏间管子中的有些流量管屏两端压
33、差相同的情况下，管屏间管子中的有些流量管屏两端压差相同的情况下，管屏间管子中的有些流量管屏两端压差相同的情况下，管屏间管子中的有些流量在增加，另外一些管子的流量减少在增加，另外一些管子的流量减少在增加，另外一些管子的流量减少在增加，另外一些管子的流量减少l同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随同一根管子，给水量随时间作周期性波动，蒸发量也随时间作周期性波动，它们的波动相位差为时间作周期性波动，它们的波动相位差为180l脉动是不衰减的脉动是不衰减的l对于垂直上升管屏，也有管间脉动现象发生对于垂直上升管屏，也有管间脉动现象发生。且对脉动且对脉动更敏感，更加严重更敏感，更加严重二、管间脉动
34、分析二、管间脉动分析二、管间脉动分析二、管间脉动分析 脉动产生机理脉动产生机理脉动产生机理脉动产生机理l l脉动现象脉动现象脉动现象脉动现象是当流量是当流量是当流量是当流量GG大时，蒸发量大时，蒸发量大时，蒸发量大时，蒸发量D D小；流量小；流量小；流量小；流量GG小时，蒸发量小时，蒸发量小时，蒸发量小时，蒸发量D D大大大大l l脉动现象解释脉动现象解释脉动现象解释脉动现象解释在管子中间某一点一定存在着一个压力峰。当某点压力在管子中间某一点一定存在着一个压力峰。当某点压力在管子中间某一点一定存在着一个压力峰。当某点压力在管子中间某一点一定存在着一个压力峰。当某点压力PP高时，进水端压差高时，
35、进水端压差高时，进水端压差高时，进水端压差（P P1 1-P-P）下降，流量下降，流量下降，流量下降，流量G G减少，当减少，当减少，当减少，当PP大大大大大大大大增加时，可能引起水倒流；出口端压差增加时，可能引起水倒流；出口端压差增加时，可能引起水倒流；出口端压差增加时，可能引起水倒流；出口端压差（P-PP-P2 2 ）增加，增加，增加，增加，蒸发量蒸发量蒸发量蒸发量D D增大。增大。增大。增大。当某点压力下降时，进水端压差增加，流量当某点压力下降时，进水端压差增加，流量当某点压力下降时，进水端压差增加，流量当某点压力下降时，进水端压差增加，流量G G增加；出口增加；出口增加；出口增加；出口
36、端压差减小，端压差减小，端压差减小，端压差减小，D D减小。减小。减小。减小。l l压力峰压力峰压力峰压力峰压力峰形成压力峰形成压力峰形成压力峰形成压力峰下降压力峰下降压力峰下降压力峰下降压力重新形成压力重新形成压力重新形成压力重新形成l l脉动危害脉动危害脉动危害脉动危害发生这种管间脉动时发生这种管间脉动时发生这种管间脉动时发生这种管间脉动时，热水段、蒸发段、过热段都在作周热水段、蒸发段、过热段都在作周期性波动，在交界处附近壁温周期性变化，最大波动甚期性波动，在交界处附近壁温周期性变化，最大波动甚至达到至达到150，因而使管子产生疲劳破坏因而使管子产生疲劳破坏。并联各管会出现很大的热偏差，当
37、超过容许的热偏差值并联各管会出现很大的热偏差，当超过容许的热偏差值并联各管会出现很大的热偏差，当超过容许的热偏差值并联各管会出现很大的热偏差，当超过容许的热偏差值时，也将使管子超温过热而损坏时，也将使管子超温过热而损坏时，也将使管子超温过热而损坏时，也将使管子超温过热而损坏。l l消除脉动措施消除脉动措施消除脉动措施消除脉动措施增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量 w增大热水段阻力增大热水段阻力增大热水段阻力增大热水段阻力加节流圈；采用逐步扩大的管径（省煤加节流圈；采用逐步扩大的管径（省煤器采用较小管径）器采用较小管径）减少蒸发段阻力减少蒸发段阻力减
38、少蒸发段阻力减少蒸发段阻力增加呼吸联箱，呼吸联箱处使压力均衡增加呼吸联箱，呼吸联箱处使压力均衡合适的压力和热负荷合适的压力和热负荷44蒸发受热面中热偏差蒸发受热面中热偏差蒸发受热面中热偏差蒸发受热面中热偏差一、一、一、一、热偏差热偏差热偏差热偏差定义定义并列管组中各管，因为各管子的结构尺寸、内部阻力系并列管组中各管，因为各管子的结构尺寸、内部阻力系并列管组中各管，因为各管子的结构尺寸、内部阻力系并列管组中各管，因为各管子的结构尺寸、内部阻力系数和热负荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增数和热负荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增数和热负荷可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增数和热负荷
39、可能各不相同，因此每根管子中蒸汽的焓增也就不同，这种现象叫做热偏差。也就不同，这种现象叫做热偏差。也就不同，这种现象叫做热偏差。也就不同，这种现象叫做热偏差。热偏差系数热偏差系数热偏差系数热偏差系数二、特点二、特点二、特点二、特点直流锅炉工质在水冷壁中全部蒸发，热偏差会对传热恶直流锅炉工质在水冷壁中全部蒸发，热偏差会对传热恶直流锅炉工质在水冷壁中全部蒸发，热偏差会对传热恶直流锅炉工质在水冷壁中全部蒸发，热偏差会对传热恶化造成很大的影响，且水冷壁出口工质温度已过热，所化造成很大的影响，且水冷壁出口工质温度已过热，所化造成很大的影响，且水冷壁出口工质温度已过热，所化造成很大的影响，且水冷壁出口工质
40、温度已过热，所以水冷壁热偏差对水冷壁管子安全有很大的影响，不可以水冷壁热偏差对水冷壁管子安全有很大的影响，不可以水冷壁热偏差对水冷壁管子安全有很大的影响，不可以水冷壁热偏差对水冷壁管子安全有很大的影响，不可忽视。超临界压力时，工质不存在恒定的饱和温度，偏忽视。超临界压力时，工质不存在恒定的饱和温度，偏忽视。超临界压力时，工质不存在恒定的饱和温度，偏忽视。超临界压力时，工质不存在恒定的饱和温度，偏差管工质温度差别更高。差管工质温度差别更高。差管工质温度差别更高。差管工质温度差别更高。三、影响因素三、影响因素三、影响因素三、影响因素热力不均匀热力不均匀热力不均匀热力不均匀热负荷分布不均匀。锅炉炉膛
41、中沿宽度方向烟气的速度热负荷分布不均匀。锅炉炉膛中沿宽度方向烟气的速度场、温度场和热流的分布不均匀是造成水冷壁并联管组吸场、温度场和热流的分布不均匀是造成水冷壁并联管组吸热不均匀的主要原因热不均匀的主要原因。和机组容量，炉内燃烧、流动工和机组容量，炉内燃烧、流动工况，燃烧器布置和运行方式，负荷变化，煤种变化等有况，燃烧器布置和运行方式，负荷变化，煤种变化等有关。关。水力不均匀水力不均匀水力不均匀水力不均匀l水平管圈水平管圈热负荷的影响热负荷的影响结构的影响结构的影响工质在受热面进口处的焓值的影响工质在受热面进口处的焓值的影响压力的影响压力的影响水力不均匀水力不均匀水力不均匀水力不均匀l垂直管圈
42、垂直管圈重位压差的影响类似于自然循环自补偿作用的影响，使重位压差的影响类似于自然循环自补偿作用的影响，使重位压差的影响类似于自然循环自补偿作用的影响，使重位压差的影响类似于自然循环自补偿作用的影响，使重位压差有减轻或改善流量不均的作用；重位压差占流重位压差有减轻或改善流量不均的作用；重位压差占流重位压差有减轻或改善流量不均的作用；重位压差占流重位压差有减轻或改善流量不均的作用；重位压差占流动阻力比例愈大，其影响愈大，流量不均愈小。决定重动阻力比例愈大，其影响愈大，流量不均愈小。决定重动阻力比例愈大，其影响愈大，流量不均愈小。决定重动阻力比例愈大，其影响愈大，流量不均愈小。决定重位压差占总流动阻
43、力比例的因素是质量流速，它取决于位压差占总流动阻力比例的因素是质量流速，它取决于位压差占总流动阻力比例的因素是质量流速，它取决于位压差占总流动阻力比例的因素是质量流速，它取决于锅炉的负荷。负荷增加，重位压差在总阻力中所占份额锅炉的负荷。负荷增加，重位压差在总阻力中所占份额锅炉的负荷。负荷增加，重位压差在总阻力中所占份额锅炉的负荷。负荷增加，重位压差在总阻力中所占份额减少，即锅炉在高负荷时，重位压差作用减小，流动特减少，即锅炉在高负荷时，重位压差作用减小，流动特减少，即锅炉在高负荷时，重位压差作用减小，流动特减少，即锅炉在高负荷时，重位压差作用减小，流动特性表现出强迫流动特性。当锅炉在低负荷时，
44、重位压差性表现出强迫流动特性。当锅炉在低负荷时，重位压差性表现出强迫流动特性。当锅炉在低负荷时，重位压差性表现出强迫流动特性。当锅炉在低负荷时，重位压差在总阻力中所占份额增大，重位压头作用增大，流动更在总阻力中所占份额增大，重位压头作用增大，流动更在总阻力中所占份额增大，重位压头作用增大，流动更在总阻力中所占份额增大，重位压头作用增大，流动更多地表现出自然循环特性。在负荷较低时，有可能导致多地表现出自然循环特性。在负荷较低时，有可能导致多地表现出自然循环特性。在负荷较低时，有可能导致多地表现出自然循环特性。在负荷较低时，有可能导致出现流动的停滞和倒流。出现流动的停滞和倒流。出现流动的停滞和倒流
45、。出现流动的停滞和倒流。四、消除及减轻措施四、消除及减轻措施四、消除及减轻措施四、消除及减轻措施 减小受热不均匀减小受热不均匀减小受热不均匀减小受热不均匀 减小结构不均匀减小结构不均匀减小结构不均匀减小结构不均匀 减小受热不均对热偏差的影响减小受热不均对热偏差的影响减小受热不均对热偏差的影响减小受热不均对热偏差的影响加节流圈加节流圈 增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量增大管内工质质量流量 w55蒸发受热面中传热恶化现象蒸发受热面中传热恶化现象蒸发受热面中传热恶化现象蒸发受热面中传热恶化现象管内工质沿着长度方向吸热并且含汽率的增加，工质的流管内工质沿着长度方向吸热并且含
46、汽率的增加，工质的流动结构也相应发生变化。由于流动结构不同，传热特性不动结构也相应发生变化。由于流动结构不同，传热特性不同，以及管内工质温度的变化，则管壁温度也随之变化同，以及管内工质温度的变化，则管壁温度也随之变化。管内工质流动沸腾传热工况管内工质流动沸腾传热工况局部出现膜态沸腾或出现蒸干，使得管内换热减弱，在蒸局部出现膜态沸腾或出现蒸干，使得管内换热减弱，在蒸局部出现膜态沸腾或出现蒸干，使得管内换热减弱，在蒸局部出现膜态沸腾或出现蒸干，使得管内换热减弱，在蒸发受热面管段某一处会出现壁温的峰值，甚至使管子烧发受热面管段某一处会出现壁温的峰值，甚至使管子烧发受热面管段某一处会出现壁温的峰值，甚
47、至使管子烧发受热面管段某一处会出现壁温的峰值，甚至使管子烧坏。这两种现象统称为传热恶化。坏。这两种现象统称为传热恶化。坏。这两种现象统称为传热恶化。坏。这两种现象统称为传热恶化。一、临界压力以下传热恶化类型一、临界压力以下传热恶化类型一、临界压力以下传热恶化类型一、临界压力以下传热恶化类型第一类传热第一类传热恶化恶化恶化恶化当热负荷较高（大于某个值）时，可能出现核态沸腾直接当热负荷较高（大于某个值）时，可能出现核态沸腾直接当热负荷较高（大于某个值）时，可能出现核态沸腾直接当热负荷较高（大于某个值）时，可能出现核态沸腾直接过渡到膜态沸腾的现象，称为偏离核沸腾，或用过渡到膜态沸腾的现象，称为偏离核
48、沸腾，或用过渡到膜态沸腾的现象，称为偏离核沸腾，或用过渡到膜态沸腾的现象，称为偏离核沸腾，或用DNBDNB（DeparturefromNucleateBoilingDeparturefromNucleateBoiling）来表示）来表示）来表示）来表示。管内。管内2 2减减小，壁温升高。小，壁温升高。特征参数特征参数特征参数特征参数 临临界界界界热负热负荷荷荷荷 qqlj lj影响影响影响影响qqlj lj的因素：的因素：的因素：的因素：质量流速质量流速质量流速质量流速、含汽率含汽率含汽率含汽率、压力压力压力压力、管子内径管子内径管子内径管子内径和和和和管子长度与内径的管子长度与内径的管子长度
49、与内径的管子长度与内径的比值比值比值比值第二类传热第二类传热恶化恶化恶化恶化所谓第二类传热恶化是发生在环状流动或者汽雾状流动情所谓第二类传热恶化是发生在环状流动或者汽雾状流动情所谓第二类传热恶化是发生在环状流动或者汽雾状流动情所谓第二类传热恶化是发生在环状流动或者汽雾状流动情况下，因水膜撕破或况下，因水膜撕破或况下，因水膜撕破或况下，因水膜撕破或“蒸干蒸干蒸干蒸干”所造成的所造成的所造成的所造成的管内管内2减小，壁温升高减小，壁温升高的传热的传热恶化现象。恶化现象。恶化现象。恶化现象。特征参数特征参数特征参数特征参数 界限干度（质量含汽率）界限干度（质量含汽率）界限干度（质量含汽率）界限干度（
50、质量含汽率）x xjxjx汽流中的水滴还湿润管壁汽流中的水滴还湿润管壁汽流中的水滴还湿润管壁汽流中的水滴还湿润管壁时，时，x xjxjx与热负荷有关。与热负荷有关。汽流中的水滴没有润湿管壁汽流中的水滴没有润湿管壁汽流中的水滴没有润湿管壁汽流中的水滴没有润湿管壁时，时，x xjxjx与压力、质量流速和管径与压力、质量流速和管径有关有关二、超临界直流锅炉传热恶化特点二、超临界直流锅炉传热恶化特点二、超临界直流锅炉传热恶化特点二、超临界直流锅炉传热恶化特点第一类传热第一类传热恶化可能出现恶化可能出现恶化可能出现恶化可能出现第二类传热第二类传热恶化一定出现恶化一定出现恶化一定出现恶化一定出现在在在在大
