锅炉原理-2010-12-自然循环

全书内容第九章锅炉炉膛换热计算第十章对流受热面的换热计算第十一章电站锅炉的受热面布置和优化设计第十二章自然循环蒸发系统及安全运行第十三章强制循环锅炉第十四章电站锅炉蒸汽品质及其污染防治第十五章电站锅炉的运行与调节第十六章锅炉动态特性[1]樊泉桂锅炉原理[M].第一版.北京：中国电力出版社.2008年9月.第十二章

自然循环蒸发系统及安全运行授课教师：王世昌2010年1月00300530锅炉原理[1]樊泉桂锅炉原理[M].第一版.北京：中国电力出版社.2008年9月.第十二章自然循环蒸发系统及安全运行第一节自然循环原理与基本概念第二节自然循环锅炉水冷壁的安全运行第三节蒸发管内的汽液两相流型与传热第四节汽液两相流体的流动参数第五节汽液两相流体的流动、重位压降第六节简单回路的水循环计算和水循环动力曲线第七节复杂回路的水循环计算00300530锅炉原理第十二章自然循环蒸发系统及安全运行第八节水循环全特性曲线和循环安全性检查第九节蒸发管传热恶化工况的计算第十节提高循环安全性的措施第十一节水冷壁的高温腐蚀00300530锅炉原理§12.1自然循环原理与基本概念一、自然循环原理§12.1自然循环原理与基本概念一、自然循环原理(12-1)(12-2)(12-3)§12.1自然循环原理与基本概念二、自然循环的基本概念(12-4)(12-5)（1）循环流速（2）质量含汽率（3）循环倍率(12-6)（4）名义循环倍率(12-7)§12.1自然循环原理与基本概念二、自然循环的基本概念(12-8)（5）锅筒水室凝汽量(12-9)§12.2自然循环锅炉水冷壁的安全运行一、影响水冷壁安全运行的主要因素1，水质恶化； 2，水冷壁热偏差；3，管内流动阻力； 4，热负荷过大；5，汽包水位太低； 6，高温腐蚀；7，结渣、积灰； 8，磨损§12.2自然循环锅炉水冷壁的安全运行二、蒸发管内停滞、倒流、膜态沸腾 1，停滞：§12.2自然循环锅炉水冷壁的安全运行二、蒸发管内停滞、倒流、膜态沸腾 2，倒流： 3，膜态沸腾（1）流动：气体“趋中效应”；（2）容积比热：蒸汽<水（蒸汽压力低于临界压力时很明显）§12.3蒸发管内的汽液两相流型及传热一、汽液两相流的流型 （1）泡状流； （2）弹状流； （3）环状流（柱状流） （4）雾状流§12.3蒸发管内的汽液两相流型及传热二、蒸发管内的传热1，蒸发管内的流型与传热的关系；2，蒸发管内的传热恶化

§12.3蒸发管内的汽液两相流型及传热三、内螺纹管抑制传热恶化的作用

§12.3蒸发管内的汽液两相流型及传热三、内螺纹管抑制传热恶化的作用

§12.4汽液两相流体的流动参数一、汽液两相流体流动的均相模型1，均相模型2，蒸汽和水的折算流速

(12-10)(12-11)蒸汽水§12.4汽液两相流体的流动参数一、汽液两相流体流动的均相模型3，汽水混合物的流速

(12-13)(12-15)(12-17)§12.4汽液两相流体的流动参数一、汽液两相流体流动的均相模型3，汽水混合物的流速4，容积含汽率

(12-18)(12-20)§12.4汽液两相流体的流动参数二、汽液两相流体流动的分流模型 1，截面含汽率 2，蒸汽和水的真实速度

(12-21)(12-22)(12-23)蒸汽速度水速度§12.4汽液两相流体的流动参数二、汽液两相流体流动的分流模型3，汽水混合物的近似真实密度三、两相流动参数与均相流动参数的关系

(12-25)(12-29)§12.4汽液两相流体的流动参数三、两相流动参数与均相流动参数的关系垂直上升管的滑动比S (12-30)(12-29)§12.5汽液两相流体的流动阻力、重位压降一、两相流体的流动阻力

(12-31)(12-35)§12.5汽液两相流体的流动阻力、重位压降一、两相流体的流动阻力Ψ的取值方法（1）ρw=1000kg/(m2•s)（2）ρw<1000kg/(m2•s)

(12-32)(12-33)§12.5汽液两相流体的流动阻力、重位压降一、两相流体的流动阻力Ψ的取值方法（3）ρw>1000kg/(m2•s)

(12-34)§12.5汽液两相流体的流动阻力、重位压降一、两相流体的流动阻力阻力的累计计算

(12-36)§12.5汽液两相流体的流动阻力、重位压降二、两相流体的重位压降

(12-37)§12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线一、简单回路和回路区段的划分

1，简单回路 2，上升管区段的划分

（1）热水段 （2）含汽段 （3）热后段 §12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线二、描写循环特性的方程组

(12-38)(12-39)(12-40)§12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线三、热水段高度的计算

(12-41)如果计算结果

Hrs>Hrq+H1(12-42)§12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线四、水冷壁各区段蒸发量的计算 第一区段

第二区段

(12-43)(12-44)§12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线四、水冷壁各区段蒸发量的计算 第i区段

五、锅水欠焓的计算(12-45)§12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线五、锅水欠焓的计算清洗装置上部的热平衡清洗装置下部的热平衡关系(12-46)(12-47)§12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线五、锅水欠焓的计算(12-48)(12-49)§12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线五、锅水欠焓的计算(12-50)§12.6简单回路的水循环计算和水循环特性曲线六、导汽管欠焓的计算 七、水循环特性曲线和循 环回路的工作点(12-54)§12.7复杂回路的水循环计算一、复杂回路二、复杂回路的水循环特性曲线§12.8水循环特性曲线和循环安全性检查一、水循环全特性曲线二、循环安全性检查1，不停滞条件(12-55)§12.8水循环特性曲线和循环安全性检查一、水循环全特性曲线二、循环安全性检查2，不倒流条件(12-56)§12.9蒸发管传热恶化工况的计算一、沿周向均匀受热的垂直管计算§12.9蒸发管传热恶化工况的计算一、沿周向均匀受热的垂直管计算区域I

区域II(12-57)(12-58)§12.9蒸发管传热恶化工况的计算一、沿周向均匀受热的垂直管计算区域III

区域IV(12-59)(12-60)§12.9蒸发管传热恶化工况的计算二、单面受热水冷壁管的计算最高值：(12-57)~(12-60)中的qn

按(12-57)求得xlj再乘以1.5按(12-58)~(12-60)求得xlj再加0.1§12.10提高循环安全性的措施一、影响循环安全性的主要因素1，水冷壁受热不均或受热强度过高2，下降管带汽或自汽化

§12.10提高循环安全性的措施一、影响循环安全性的主要因素3，水冷壁管内结垢 4，上升管系统流动 阻力

5，变负荷速度过快 或低负荷运行§12.10提高循环安全性的措施二、亚临界自然循环锅炉的循环特性1，质量含汽率与结构参数与循环特性参数的关系

(12-61)§12.10提高循环安全性的措施二、亚临界自然循环锅炉的循环特性2，水冷壁热负荷与结构参数、循环特性参数的关系

(12-62)(12-63)§12.10提高循环安全性的措施二、压力阶自然循环锅炉的循环特性3，炉膛周界与循环特性、结构参数的关系

(12-64)§12.10提高循环安全性的措施三、提高循环安全性的措施1，足够高的质量流速；2，减小流量、结构、热偏差；3，减小循环回路流动阻力4，合适的质量含汽率；5，锅炉水位正常； §12.10提高循环安全性的措施三、提高循环安全性的措施6，变负荷时，压力变化速度正常；7，保证给水品质合格；8，减轻高温腐蚀和磨损；9，各管组有合适的热负荷；

§12.11水冷壁的高温腐蚀一、水冷壁高温腐蚀机理1，硫酸盐型腐蚀（1）水冷壁表面形成氧化层；（2）钠、钾的氧化物与二氧化硫生成硫酸盐；§12.11水冷壁的高温腐蚀一、水冷壁高温腐蚀机理（3）硫酸盐熔化形成三氧化硫，内外两个方向扩散；（4）钠、钾的硫酸盐与三氧化硫、氧化铁反应生成铁和钠、钾的配合硫酸盐；（5）铁和钠、钾的配合硫酸盐因为清灰或者灰渣层脱落而分解成钠、钾的硫酸盐和三氧化硫。 §12.11水冷壁的高温腐蚀一、水冷壁高温腐蚀机理2，硫化物型腐蚀（1）黄铁矿分解生成自由基硫（2）自由基硫与铁反应生成硫化亚铁（3）硫化亚铁与氧气反应生成四氧化三铁3，SO2,SO3的生成和腐蚀（1）二氧化硫与自由基氧生成三氧化硫 §12.11水冷壁的高温腐蚀一、水冷壁高温腐蚀机理3，SO2,SO3的生成和腐蚀（2）V2O5催化生成三氧化硫（3）硫酸热解生成三氧化硫三氧化硫与三氧化二铁反应生成硫酸铁。二、防止高温腐蚀的措施（1）喷涂耐腐蚀材料；§12.11水冷壁的高温腐蚀二、防止高温腐蚀的措施（2）低氧燃烧技术降低SO2，SO3含量；（3）合理配风，调整燃烧，避免出现还原性气氛。（4）同一层各燃烧器的煤粉流量均匀、燃烧器自身横截面上的煤粉浓度均匀；（5）避免出现水冷壁温度过高的现象；§12.11水冷壁的高温腐蚀二、防止高温腐蚀的措施（6）烟气再循环降低烟气中SO3浓度；（7）采用贴壁风技术，在水冷壁壁面附近形成氧化气氛的空气保护膜，避免高温腐蚀。（8）在燃料中加入添加剂，改善煤灰结渣特性；第十二章授课内容结束请同学们提问。锅炉原理延伸阅读01

第十二章基本要求1，自然循环锅炉的自补偿特性2，掌握简单回路的水循环计算方法3，掌握减轻自然循环传热恶化的原理和技术措施4，掌握炉膛高温腐蚀的成因和