控制循环锅炉剖析

1、,七台河职业学院,第八章,控制循环锅炉及直流锅炉,1,控制循环锅炉,2,直流锅炉的工作原理及其水冷壁类型,3,直流锅炉的水动力特性及其热偏差,4,直流锅炉启动系统,Page 1,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,一、控制循环原理,二、控制循环锅炉的特点,三、炉水循环泵,根据锅炉蒸发系统工质流,动的工作原理，锅炉可分,为,自然循环锅炉,和,强制流,动锅炉,。,控制循环锅炉,和,直流锅炉,属,强制流动锅炉,。,直流锅炉,是靠给水泵压,头使水和汽水混合物在,水冷壁管内强制流动。,控制循环,是在下降,管侧装设炉水再循,环泵以推动工质在,循

2、环回路中循环流,动。,自然循环,是靠下降,管和上升管系统中,工质密度差所产生,的重位压差来推动,工质在循环回路中,流动。,控制循环锅炉和,自然循,Page 2,环锅炉,均属,汽包锅炉,。,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,1.,产生原因,循环安全性（,压力升高；亚临界；管径变小）；,2.,形式,主要依靠低压循环泵（垂直装在下降管的汇总管,道上）的压头进行循环。,优点：,运动压头可以达到,0.25,0.5MPa,（自然循环的是,0.05,0.1MPa,），可以采用小管径，管壁薄，金属消耗少；,可以任意布置蒸发受热面；,较高质量流速，

3、循环倍率低。,大容量,控制循环锅炉,一般装,3,4,台循环泵,，其中,1,台备,用。一般情况下循环泵消耗的功率相当于锅炉功率的,0.3%,0.4%,。,Page 3,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,一、控制循环的原理,控制循环锅炉,主要依靠,炉水循环泵使工质在蒸,发管中强制流动，并且,可以对锅炉中工质的流,动进行控制，故称为,控,制循环锅炉。,如图,8-1,所示。,Page 4,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,二、控制循环锅炉特点,循环可靠,循环泵强制循环,；,水

4、冷壁安全可靠性高,循环推动力大，管壁充分冷却，壁温,低，可减轻高温腐蚀；水冷壁管进口装置节流孔板以均流。,汽包壁温均匀，可以实现快速启动,循环泵强制循环允许有,较大的阻力，故采用,内夹套汽包，,汽包壁温均匀,；先水循环后点火。,停炉后冷却速度快,锅炉熄火后保持,1,台炉水循环泵运行，使,炉水继续循环，同时送、引风机也继续运行，使整台锅炉强制冷却，加,速停炉过程。,有利于锅炉的酸洗,循环泵使酸洗液在每根管子内强制循环。,可以预测水冷壁管内结垢程度,定期校核炉水循环泵进出口,压差（因为它与循环系统内阻力相关）。,可以采用小直径的水冷壁管,循环泵强制循环允许有较大的阻,Page 5,Principl

5、es of Boiler,力，故可采用小直径的水冷壁管，故其壁相应变薄。,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,三、炉水循环泵,结构特点,如图,8-2,所示。,泵悬臂式装在电动机轴上。,泵体与电动机由主螺栓和法,兰连接。,泵体内的电动机配有冷却水,系统。,Page 6,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,Page 7,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,三、炉水循环泵,炉水循环泵冷却水系统,炉水循环泵泵体及循环冷却回路，如,图,8-3,所示。,冷却水系统,作用：,消除因电

6、动机运,转时绕组的铜损和铁损发热、转动件,的摩擦生热，以及高温的泵壳侧传过,来的热量而造成的电动机温升的不安,全影响。,Page 8,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,三、炉水循环泵,炉水循环泵冷却水系统,充水管路清洗,分二个阶段：,充水阶段：,清洗阶段：静态清洗和动态清洗。,在锅炉启动阶段，炉水循环泵必须连续投入清洗,水，直至锅炉的炉水浊度小于,0.01mg/L,时才可停止。,Page 9,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,三、炉水循环泵,炉水循环泵冷却水系统,?,

7、高压冷却水系统,一次冷却水分别取自凝结水泵出口的低压水源和给水母管来的高压水源。来,自给水母管的高压水经过一次水冷却器冷却后，温度降至,45,以下，开启炉,水循环泵充水一次门向炉水循环泵电动机注入。,低压一次冷却水供管,路冲洗、电动机充水、清洗以及泵启动前的电动机注水用。,在炉水循环泵正常运行时，高压一次水在电动机、冷却器形成的回路中闭式,循环流动，不需要补充水。但一旦高压水系统中某处泄漏，而使电动机内循环,水量不足，导致高温高压炉水倒流入电动机，而使电动机温度升高时，应紧急,补充一次高压冷却水。,Page 10,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,

8、1,控制循环锅炉,三、炉水循环泵,炉水循环泵冷却水系统,低压冷却水系统,低压冷却水,又称,二次冷却水,，它取自机组公用的闭式冷却水系,统，能够实现恒定温度和进回水稳定差压的自动调节。,二次冷却水的用途是冷却高压一次水，它对炉水循环泵的安全,运行很重要，所以，必须保证其冷却水量，且,冷却水源,必须接有,保安电源，,确保在厂用电中断时冷却水能正常运行。,二次冷却水分二路,：,一路走向外置冷却器，以冷却电动机的高压水；另一路走向一,次水冷却器以冷却补充进入电动机的高压水，在正常运行时仅作,备用。,Page 11,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制

9、循环锅炉,三、炉水循环泵,炉水循环泵冷却水系统,过滤器,过滤杂质（沉淀物、腐蚀产物及金属微粒）,过滤器结构如图,8-4,所示。,一次冷却器出口高压冷却水管路,上装设粗过滤器（,3,台泵合用），,用来拦住高压给水可能带来的锈蚀,杂质；,在进入每台电动机的高压冷却水,管道入口也装设了带有差压监控装,置的过滤器。,Page 12,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,1,控制循环锅炉,三、炉水循环泵,炉水循环泵冷却水系统,监控仪表,温度监测装置,在电动机出口装有温度计和热电偶以检测高压冷却水的温度；,在循环泵壳体上装有热电偶，以测定泵壳与炉水的温差，若温差超

10、过,规定值，热电偶则报警。并将其作为泵的启动保护条件之一。,冷却器流量指示器,低压冷却水流量低于规定值时就发出报警。并将其作为泵的启动保护,条件之一。,差压变送器,泵运行一定时间，高压冷却水进口管道所装设的过滤器就会因过滤杂,物阻力增大，而使得高压冷却水进口管道差压增大。,泵的运转正常与否由差压表来指示，并由差压值进行报警。,Page 13,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,2,、强制循环锅炉水冷壁布置,?,4,根,大直径集中下降管,从,汽包,底部引出并与,汇集,联箱,连接，,3,台,循环泵,（一台备用）通过吸入短管,与汇集联箱相连，每台循环泵通过

11、,2,根,出水管,与,环,形下水包,（由前、后、左右四侧水包组成）的,前下,水包,连接。,经由,890,根,水冷壁管,、,5,个,上集箱,和,48,根,导汽管，,回到,汽包。,?,循环泵台数与下降管根数不等，下降管中的水通,过,汇集联箱,分配到各循环泵，可均衡循环泵的入口,流量，有利于提高循环泵运行的可靠性,l-,汽包；,2-,下降管；,3-,汇合联箱；,4-,管环泵；,5-,循环泵出口阀；,6-,循环泵出口管；,7-,环形联,箱（下水包）；,11-,后墙延伸水冷壁；,12-,水冷,壁出口联箱；,13-,汽水引出管；,14-,折焰角,4/4,Page 14,Principles of Boil

12、er,2019/11/17,七台河职业学院,水冷壁,Page 15,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,主,给,水,系,统,Page 16,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,2,直流锅炉的工作原理及其水冷壁类型,?,一、直流锅炉的工作原理,?,直流锅炉,是靠给水泵压头使水和汽水混合物在水冷,壁管内强制流动。无汽包，给水靠给水泵压头一次,通过受热面而产生蒸汽的锅炉称为,直流锅炉,。,?,当压力超过,18.62MPa,时，应采用直流锅炉。,Page 17,Principles of Boiler,2019/1

13、1/17,七台河职业学院,一、直流锅炉的工作原理,直流锅炉的工作原理，,如图,8-5,所示。由于流动阻力，工质的压力,p,沿受热管长度逐渐减少；由于工质不断吸热，工质的焓值,h,、比体,积,v,和温度,t,沿受热管长度逐渐增加（蒸发段,t,略有下降,）。,在给水泵压头的作用下，工质顺序一次通过加热、蒸发和过热受热,面，进口工质为水，出口工质为过热蒸汽。,按照循环倍率的定义，直流锅炉的循环倍率,K,=1,，即在稳定流动时,给水流量应等于蒸发量。,Page 18,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,2,直流锅炉的工作原理及其水冷壁类型,?,一、直流锅炉的

14、工作原理,二、直流锅炉的特点,汽水密度差不影响工作，超高压以上更能显示出其优越性，在超临界压,力（大于,22.1MPa,）时，只能采用直流锅炉；,由给水泵提供工质流动的动力，所以，水冷壁允许有较大的阻力，其特,点是：较小的水冷壁管径，水冷壁在炉膛中的布置较自由；较高的,水冷壁管内工质质量流速，为水冷壁的安全工作创造了条件。,无汽包，其好处是：金属耗量少（节省钢材,20%,30%,），制造、,安装及运输方便；水容量及相应的蓄热能力大为降低（为同参数汽包,锅炉的,25%,50%,），因此，当负荷发生变化时，其压力变化速度较,快，对外界负荷变化较敏感，对控制系统要求高；启、停炉速度快。,没有汽包进行

15、汽水分离，不能连续排污，对给水品质要求高；水的,加热、蒸发和过热的受热面没有固定的分界，过热汽温往往随负荷的变,动而波动较大，过渡段的积盐、超温成为密切关注的重点。,应有专门的启动旁路系统，以便在启动时有足够的水量通过蒸发受热面，,保护受热面管壁不被烧坏。,消耗较多的水泵功率。,Page 19,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,2,直流锅炉的工作原理及其水冷壁类型,三,.,直流锅炉水冷壁常见类型,直流锅炉水冷壁常见类型，如图,8-6,所,示。,(a),水平围绕管圈型；,(b),垂直管屏型；,(c),(f),回带管圈型。,水平围绕管圈形（拉姆辛型）是

16、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，或两,对面水平两对面倾斜。,在水平围绕管圈型的基础上，出现,了螺旋管圈型。超临界压力直流锅炉,的水冷壁系统，主要为螺旋管圈型水,冷壁和由内螺纹管组成的垂直管屏型,水冷壁两种型式。,Page 20,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,2,直流锅炉的工作原理及其水冷壁类型,三,.,直流锅炉水冷壁常见类型,直流锅炉水冷壁常见类型，如图,8-6,所示。,(a),水平围绕管圈型；,(b),垂直管屏型；,(c),(f),回带管圈型。,回带管圈型（苏尔寿型）,由若干平行的管子组成管,带，沿炉膛内壁上

17、下迂回。,因其安全性较差，已逐渐,被淘汰。,Page 21,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,2,直流锅炉的工作原理及其水冷壁类型,三,.,直流锅炉水冷壁常见类型,螺旋管圈型,多根平行的水冷壁管组成管带，沿炉膛周界倾斜螺旋上升。水平管屏吸,热均匀，可不设中间混合联箱。,此种水冷壁的特点是：在滑压运行时没有汽水混合不均的问题，故能,变压运行、快速启停，适应电网负荷的频繁变化，调速性能好；螺旋,管圈适宜采用膜式水冷壁，不易出现膜态沸腾，且管子数目可按设计要,求选取，不受炉膛大小的影响，也可选取较粗管径以增加水冷壁刚度；,对煤种适应性强，可燃用挥发分低、

18、灰分高的煤；螺旋布置管屏的,加工与安装复杂，而且费用高。,直流锅炉水冷壁常见,类型，如图,8-6,所示。,(a),水平围绕管圈型,(b),垂直管屏型,Page 22,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,螺旋管圈型水冷壁,直流锅炉水冷壁,形式主要有,螺旋管圈型,和,垂直上升管屏型,螺旋管圈型水冷壁,由若干根水冷壁组成管带，沿炉膛四面倾斜上升，,无水平段，各管带均匀地分布在炉膛四壁，任一高度上管带的受热几乎完,全相同,螺旋管圈型水冷壁的特点,?,沿炉膛四周热负荷不均匀影响小,?,管圈内工质可保证足够高的质量流速，以减轻,传热恶化的影响。,?,工质焓值较高

19、的管带后段，可以布置在炉内热,负荷较低区域，对防止管壁超温有利。,?,大锅炉宽管带，各管间热偏差较大；支吊困难,适用于超临界和亚临界压力，燃料适应性广。,Page 23,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,2,直流锅炉的工作原理及其水冷壁类型,三,.,直流锅炉水冷壁常见类型,螺旋管圈型,也可把螺旋围绕上升管屏水冷壁上部设计成全悬吊垂直上,升管屏，管圈中的每根管子均同样绕过炉膛和各个壁面，,因而每根管子吸热相同，管间的热偏差最小。此种水冷壁,的特点是：适用于变压运行；螺旋管圈的制造安装支,撑等工艺较为复杂及流动阻力大；被国内超临界压力机,组采用较多。,

20、直流锅炉水冷壁常见,类型，如图,8-6,所示。,(a),水平围绕管圈型,(b),垂直管屏型,Page 24,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,2,直流锅炉的工作原理及其水冷壁类型,三,.,直流锅炉水冷壁常见类型,垂直管屏型,垂直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，整台锅炉的水冷壁可串联,成一组或几组，工质顺序流过一组内的各管屏，组,与组之间并联连接。,直流锅炉水冷壁常见,类型，如图,8-6,所示。,(a),水平围绕管圈型,(b),垂直管屏型,Page 25,Principles of Boiler,2019/11/17,七

21、台河职业学院,UP,型垂直上升管屏水冷壁,UP,型垂直上升管屏,包括,一次上升,和,上升,-,上升,一次上升型（,a,）,给水一次流经全部四面墙水冷壁管屏，,没有下降管，管屏沿高度分为上、中和下部三个辐射区，各,区段之间设有混合器，用以消除平行管子间的热偏差。,特点：系统简单，流动阻力小；相邻管屏外侧管间壁温差较,小；可采用全悬吊结构；水力特性较为稳定；但对锅炉负荷,适应性较差，金属耗量大。,上升,-,上升型（,b,）,炉膛下部高热负荷区域布置两个串联回,路，用于提高管内工质质量流速以避免流动异常和传热恶化,（,a,）（,b,）,Page 26,Principles of Boiler,201

22、9/11/17,七台河职业学院,FW,型垂直上升管屏水冷壁,FW,型垂直上升管屏为多次垂直上升管屏,多次垂直上升管屏,炉膛下部高热负荷区域减小管屏的宽度，炉外加设,下降管，形成多次垂直上升；在上部较低热负荷区，仍采用一次垂直上升,管屏,多次垂直上升管屏的特点,?,既可保证高热负荷区有较高的质量流速，达到充分冷却的目的；又可,减少高负荷下水冷壁的流动阻力；同时可避免采用刚度差的小直径管。,?,有不受热的下降管，工质流程长，系统阻力较大；,?,相邻两屏内工质的含汽率不同，管间壁温差大，使各屏热膨胀不同。,应尽量减少管屏串联的次数,Page 27,Principles of Boiler,2019/11/17,七台河职业学院,3,、直流锅炉水冷壁布置,在炉膛折焰角,以上采用垂直上升管,屏,，以便采用全悬吊结构；炉膛上部,热负荷较低，两相邻垂直管屏外侧管,子的管壁温差较小，不至于造成膜式,水冷壁损坏。,在炉膛,高热负荷区采用螺旋管圈型,水冷壁，以减小炉内热偏差。,P