鍋爐原理課件第9章蒸發(fā)設(shè)備

1第九章蒸發(fā)設(shè)備1第九章蒸發(fā)設(shè)備21.自然循環(huán)第一節(jié)概述汽包下降管水冷壁（上升管）聯(lián)箱循環(huán)推動(dòng)力：兩側(cè)密度差亞臨界壓力以下組成特點(diǎn)21.自然循環(huán)第一節(jié)概述汽包循環(huán)推動(dòng)力：兩側(cè)密度差組成特32.控制循環(huán)汽包下降管循環(huán)泵水冷壁（上升管）聯(lián)箱循環(huán)推動(dòng)力：循環(huán)泵＋密度差亞臨界壓力組成特點(diǎn)第一節(jié)概述32.控制循環(huán)汽包循環(huán)推動(dòng)力：循環(huán)泵＋密度差組成特點(diǎn)第一節(jié)43.直流流動(dòng)推動(dòng)力：給水泵亞臨界及超臨界壓力節(jié)省鋼材啟動(dòng)快汽包下降管循環(huán)泵過熱器省煤器水冷壁（上升管）組成特點(diǎn)汽水分離器第一節(jié)概述43.直流流動(dòng)推動(dòng)力：給水泵汽包下降管循環(huán)泵過熱器省煤器水53.直流汽水分離器第一節(jié)概述啟動(dòng)低負(fù)荷53.直流汽水分離器第一節(jié)概述啟動(dòng)64.亞臨界和超臨界的區(qū)別Temperature焓溫度oC第一節(jié)概述

臨界點(diǎn)P=22.565MPat=374.15℃

h=2100kJ/kg64.亞臨界和超臨界的區(qū)別Temperature焓溫第一節(jié)7

汽包過熱器

省煤器

給水泵亞臨界汽包鍋爐

過熱器

省煤器

給水泵超臨界直流鍋爐第一節(jié)概述7汽包過熱器省煤器給水泵亞臨界汽包鍋爐過熱器8汽包省煤器蒸發(fā)段不變的飽和溫度過熱器焓在40％干度時(shí)進(jìn)入汽包進(jìn)行自然循環(huán)直流溫度不斷上升省煤器蒸發(fā)段過熱器溫度（F）第一節(jié)概述8汽包省煤器蒸發(fā)段不變的飽和溫度過熱器焓在40％干度時(shí)進(jìn)入汽91.作用第二節(jié)水冷壁

水的蒸發(fā)受熱面（上升管）吸收高溫火焰輻射熱

水→蒸汽降低爐膛出口煙溫→防止結(jié)渣降低爐墻內(nèi)壁溫度2.位置：爐膛四周內(nèi)壁91.作用第二節(jié)水冷壁水的蒸發(fā)受熱面（上升管）水→蒸10第二節(jié)水冷壁3.結(jié)構(gòu)內(nèi)螺紋（擾流）管水冷壁光管膜式水冷壁銷釘式水冷壁銷釘水冷壁銷釘膜式水冷壁爐膛氣密性好輻射受熱面積大，降低金屬耗量爐墻重量輕，便于懸吊防止管壁超溫工質(zhì)在管內(nèi)強(qiáng)烈擾動(dòng)推遲膜態(tài)沸騰避免管壁超溫用于高負(fù)荷區(qū)域膜式水冷壁焊制鰭片膜式水冷壁軋制鰭片膜式水冷壁外徑50~60mm相對(duì)節(jié)距1.05~1外徑38~70mm相對(duì)節(jié)距1.2~1.5扁鋼厚度5~6mm10第二節(jié)水冷壁3.結(jié)構(gòu)內(nèi)螺紋（擾流）管水冷壁光管膜式水11第二節(jié)水冷壁3.結(jié)構(gòu)光管焊制鰭片膜式水冷壁軋制鰭片膜式水冷壁11第二節(jié)水冷壁3.結(jié)構(gòu)光管焊制鰭片膜式水冷壁12第二節(jié)水冷壁3.結(jié)構(gòu)膜式水冷壁12第二節(jié)水冷壁3.結(jié)構(gòu)膜式水冷壁13第二節(jié)水冷壁3.結(jié)構(gòu)銷釘13第二節(jié)水冷壁3.結(jié)構(gòu)銷釘14第二節(jié)水冷壁內(nèi)螺紋水冷壁管14第二節(jié)水冷壁內(nèi)螺紋水冷壁管15第二節(jié)水冷壁光管管內(nèi)壁溫度（oC）蒸汽干度流體內(nèi)螺紋管光管壓力：150bar，質(zhì)量流率：500kg/m2s，熱流率：300kW/m2內(nèi)螺紋管15第二節(jié)水冷壁光管管內(nèi)壁溫度（oC）蒸汽干度流體內(nèi)螺紋管16第二節(jié)水冷壁4.水冷壁系統(tǒng)（1）自然循環(huán)和控制循環(huán)鍋爐爐膛四周內(nèi)壁緊貼爐墻連續(xù)排列垂直布置多組獨(dú)立的循環(huán)回路防止水冷壁吸熱不均提高水循環(huán)的安全性水冷壁下聯(lián)箱下降管供水管爐膛底部?jī)A斜構(gòu)成冷灰斗少部分傾斜構(gòu)成折焰角16第二節(jié)水冷壁4.水冷壁系統(tǒng)（1）自然循環(huán)和控制循環(huán)鍋17第二節(jié)水冷壁自然循環(huán)折焰角延伸形成水平煙道水冷壁上部固定在支架（可自由膨脹）高熱負(fù)荷區(qū)域采用內(nèi)螺紋管（安全性）后墻水冷壁凝渣管部分管束作為后墻懸吊管4個(gè)集中下降管96根供水管32組648根膜式水冷壁26個(gè)上集箱106根導(dǎo)汽管18根連接管32個(gè)下集箱4.水冷壁系統(tǒng)17第二節(jié)水冷壁自然循環(huán)折焰角延伸形成水平煙道水冷壁上部固18第二節(jié)水冷壁自然循環(huán)4個(gè)集中下降管96根供水管32組648根膜式水冷壁26個(gè)上集箱106根導(dǎo)汽管32個(gè)下集箱4.水冷壁系統(tǒng)（1）上升管的含汽率較?。?0%）（2）上升管直徑稍大、布置限制多（3）質(zhì)量流速（1500～2500kg/m2s）18第二節(jié)水冷壁自然循環(huán)4個(gè)集中下降管96根供水管32組619第二節(jié)水冷壁強(qiáng)制循環(huán)4個(gè)集中下降管3臺(tái)循環(huán)泵（一臺(tái)備用）890根水冷壁管5個(gè)上集箱48根導(dǎo)氣管（1）上升管的含汽率高（>20%）（2）上升管直徑小、布置限制少

（4）汽水分離器→汽包直徑↓（5）高溫高壓循環(huán)泵可靠性要求高（3）質(zhì)量流速（1500～2500kg/m2s）19第二節(jié)水冷壁強(qiáng)制循環(huán)4個(gè)集中下降管3臺(tái)循環(huán)泵（一臺(tái)備用20第二節(jié)水冷壁直流鍋爐（1）水冷壁管出口含汽率高（100%）（2）上升管直徑小、布置自由（3）質(zhì)量流速（2500～3500kg/m2s）20第二節(jié)水冷壁直流鍋爐（1）水冷壁管出口含汽率高（10021第二節(jié)水冷壁螺旋管圈垂直管屏直流鍋爐一次上升（UP）多次上升（FW）水平圍繞管圈型（前蘇聯(lián)－拉姆辛式）垂直管屏型（德國(guó)－本生式）回帶管圈型（瑞士－蘇爾壽）傳統(tǒng)現(xiàn)代通用壓力福斯特·惠勒21第二節(jié)水冷壁螺旋管圈垂直管屏直流鍋爐一次上升（UP）多22管圈型結(jié)構(gòu)：平行管三面水平＋一面傾斜兩面水平＋兩面傾斜管帶四面傾斜（螺旋管圈）第二節(jié)水冷壁特點(diǎn)金屬用量少

管圈支吊困難熱偏差小

現(xiàn)場(chǎng)工作量大避免汽水分層

沒有中間聯(lián)箱沒有連接管管間熱負(fù)荷均勻四面傾斜22管圈型結(jié)構(gòu)：平行管三面水平＋一面傾斜兩面水平＋兩面傾23第二節(jié)水冷壁傾斜角14~30o23第二節(jié)水冷壁傾斜角14~30o24垂直管屏型——一次上升第二節(jié)水冷壁給水一次流經(jīng)全部四面墻水冷壁管屏沒有下降管系統(tǒng)簡(jiǎn)單全懸吊結(jié)構(gòu)整體焊接膜式水冷壁（膨脹方向一致）流動(dòng)阻力?。鞒潭蹋┧μ匦苑€(wěn)定金屬耗量小沿高度分上、中和下部三個(gè)輻射區(qū)混合器消除平行管子間的熱偏差特點(diǎn)系統(tǒng)24垂直管屏型——一次上升第二節(jié)水冷壁給水一次流經(jīng)全部四面25垂直管屏型——多次上升第二節(jié)水冷壁下部高熱負(fù)荷區(qū)域減小管屏的寬度，形成多次垂直上升下降管→工質(zhì)流程長(zhǎng)→系統(tǒng)阻力較大相鄰兩屏熱膨脹不同金屬耗量增加上部較低熱負(fù)荷區(qū)一次垂直上升管屏爐外加設(shè)下降管保證高熱負(fù)荷區(qū)有較高的質(zhì)量流速（充分冷卻）減少高負(fù)荷下水冷壁的流動(dòng)阻力（管徑較大）大直徑管剛度增強(qiáng)特點(diǎn)系統(tǒng)25垂直管屏型——多次上升第二節(jié)水冷壁下部高熱負(fù)荷區(qū)域減小26第二節(jié)水冷壁垂直管屏型——多次上升26第二節(jié)水冷壁垂直管屏型——多次上升27第二節(jié)水冷壁5.布置原則低熱負(fù)荷區(qū)域一次上升垂直管屏高熱負(fù)荷區(qū)域螺旋管圈（減小熱偏差）多次上升垂直管屏27第二節(jié)水冷壁5.布置原則低熱負(fù)荷區(qū)域高熱負(fù)荷區(qū)域281.作用第三節(jié)汽包與受熱面和管道連接增加蓄熱能力汽水分離改善蒸汽品質(zhì)安全附件保證鍋爐安全運(yùn)行下降管、水冷壁和過熱器連接中樞省煤器給水→進(jìn)入汽水混合物→引入飽和蒸汽→過熱器汽水分離、蒸汽清洗、排污等281.作用第三節(jié)汽包與受熱面和管道連接下降管、水冷壁29第三節(jié)汽包2.結(jié)構(gòu)圓筒形容器筒身：鋼板卷制封頭：鋼板模壓內(nèi)部上半部：蒸汽空間→蒸汽凈化裝置下半部：水容積→汽水分離裝置29第三節(jié)汽包2.結(jié)構(gòu)圓筒形容器筒身：鋼板卷制封頭：鋼30第三節(jié)汽包2.結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)25~28m（鍋爐容量、寬度）直徑1700~1800mm（鍋爐容量、汽水分離裝置）厚度130~200mm（汽包壓力、直徑）開孔沿長(zhǎng)度開孔，焊管座連接給水管、下降管、汽水混合物引入管、蒸汽引出管、排污管等封頭開孔橢圓或圓形人孔→安裝和檢修布置橫置爐外不受熱、保溫30第三節(jié)汽包2.結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)25~28m（鍋爐容量、寬度31高壓和超高壓鍋爐汽包第三節(jié)汽包（鍋筒）l-汽包2-內(nèi)置旋風(fēng)分離器3-清洗水配水裝置4-蒸汽清洗裝置5-波形板6-頂部孔板31高壓和超高壓鍋爐汽包第三節(jié)汽包（鍋筒）l-汽包32亞臨界自然循環(huán)鍋爐汽包l-旋風(fēng)分離器2-疏水管3-頂部孔板4-波形板分離器5-給水管6-排污管7-事故放水管8-汽水夾套9-下降管10-加藥管不設(shè)置蒸汽清洗裝置汽包下部設(shè)置汽水混合物夾層第三節(jié)汽包32亞臨界自然循環(huán)鍋爐汽包l-旋風(fēng)分離器不設(shè)置蒸汽清洗裝置第333.特點(diǎn)第三節(jié)汽包

強(qiáng)度計(jì)算選擇汽包材料和壁厚安全閥→限制汽包的工作壓力限制汽包上下壁和內(nèi)外壁溫差（≯40~50℃）重量和體積大工作壓力高筒壁溫度場(chǎng)不均勻→產(chǎn)生熱應(yīng)力333.特點(diǎn)第三節(jié)汽包強(qiáng)度計(jì)算選擇汽包材料和壁厚重量341.作用第四節(jié)下降管和聯(lián)箱下降管將汽包中的水送往下聯(lián)箱維持正常的水循環(huán)2.分類小直徑分散下降管大直徑集中下降管108~159mm流動(dòng)阻力大數(shù)量多（40根以上）325~428mm流動(dòng)阻力小數(shù)量少（6根左右）節(jié)省鋼材聯(lián)箱：工質(zhì)集中混合（匯集）＋均勻分配（分配）341.作用第四節(jié)下降管和聯(lián)箱下降管將汽包中351.作用：推動(dòng)工質(zhì)的流動(dòng)第五節(jié)循環(huán)泵3.分類濕式電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)（泵和電機(jī)浸入水中）屏蔽電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)2.特點(diǎn)：介質(zhì)是高溫高壓水→泵的軸封密封性能351.作用：推動(dòng)工質(zhì)的流動(dòng)第五節(jié)循環(huán)泵3.分類濕式電361.蒸汽品質(zhì)第六節(jié)蒸汽凈化（1）含義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量蒸汽含有的雜質(zhì)，μg/kg鹽類：鈉鹽＋SiO2（主要雜質(zhì)）氣體：O2、N2、CO2、NH3（少量）（2）雜質(zhì)類型鹽類（3）雜質(zhì)危害過熱器：流動(dòng)阻力增加，超溫閥門：失靈，漏汽汽輪機(jī)：噴嘴和葉片粗糙氣體腐蝕CO2參與沉積361.蒸汽品質(zhì)第六節(jié)蒸汽凈化（1）含義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量蒸汽含371.蒸汽品質(zhì)第六節(jié)蒸汽凈化（4）蒸汽品質(zhì)要求《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》GB/T12145-2008蒸汽壓力（MPa）含鹽量（Na+）（μg/kg）二氧化硅SiO2（μg/kg）5.9~15.6≤5≤2015.7~18.3≤5≤20>18.3≤3≤10參數(shù)：壓力↑→比容↓→汽輪機(jī)流通截面積↓371.蒸汽品質(zhì)第六節(jié)蒸汽凈化（4）蒸汽品質(zhì)要求《火力發(fā)381.蒸汽品質(zhì)第六節(jié)蒸汽凈化（4）蒸汽品質(zhì)要求《火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則》DL/T805.1-2004蒸汽壓力（MPa）含鹽量（含鈉量Na+）（μg/kg）二氧化硅SiO2（μg/kg）凝汽式電廠熱電廠<6≯15≯20≯25>6≯10≯20參數(shù)：壓力↑→比容↓→汽輪機(jī)流通截面積↓381.蒸汽品質(zhì)第六節(jié)蒸汽凈化（4）蒸汽品質(zhì)要求《火電廠392.蒸汽污染的原因（1）雜質(zhì)來源給水含雜質(zhì)蒸發(fā)爐水雜質(zhì)↑（2）污染原因機(jī)械攜帶選擇性攜帶飽和蒸汽帶水蒸汽溶鹽第六節(jié)蒸汽凈化飽和蒸汽攜帶含鹽濃度較大的鍋水水滴飽和蒸汽具有直接溶解鹽的能力蒸汽對(duì)不同鹽分的溶解能力不同汽包爐SiO2<20μg/L直流爐SiO2<15μg/L392.蒸汽污染的原因（1）雜質(zhì)來源給水含雜質(zhì)蒸發(fā)爐水雜質(zhì)40（3）污染機(jī)理第六節(jié)蒸汽凈化機(jī)械攜帶選擇性攜帶總帶鹽量ω：蒸汽比濕度a：分配系數(shù)K：攜帶系數(shù)（4）凈化措施汽水分離→降低飽和蒸汽帶水（機(jī)械攜帶）蒸汽清洗→降低蒸汽溶鹽（選擇性攜帶）排污→降低爐水含鹽量水處理→提高給水品質(zhì)分配定律：在一定壓力和溫度下，如果某物質(zhì)在兩種互不相溶的介質(zhì)（蒸汽和爐水）里均能溶解，則這兩種介質(zhì)中的溶解度之比為常數(shù)（分配系數(shù)）Sw：鍋水含鹽量40（3）污染機(jī)理第六節(jié)蒸汽凈化機(jī)械攜帶選擇性攜帶總帶鹽量413.機(jī)械攜帶（1）原因第六節(jié)蒸汽凈化汽水混合物進(jìn)入汽空間沖擊水面沖擊部件相互沖擊水滴飛濺進(jìn)入汽空間飽和蒸汽帶水汽水混合物進(jìn)入水容積汽泡穿層濺出水滴進(jìn)入汽空間汽泡破裂413.機(jī)械攜帶（1）原因第六節(jié)蒸汽凈化汽水混合物沖擊水42負(fù)荷↑→產(chǎn)汽量↑→汽水混合物速度↑→水滴量↑汽空間蒸汽速度↑鍋爐負(fù)荷蒸汽濕度ω第六節(jié)蒸汽凈化（2）影響因素n=0.5~1.5lgωlgDD2n=3~4n=7~20D1蒸發(fā)面負(fù)荷：蒸汽上升速度蒸汽空間負(fù)荷：蒸汽停留時(shí)間臨界蒸汽熱負(fù)荷42負(fù)荷↑→產(chǎn)汽量↑→汽水混合物速度↑→水滴量↑汽空間蒸汽速43汽包壓力第六節(jié)蒸汽凈化（2）影響因素P↑→汽水分離困難↑→帶水量↑→蒸汽品質(zhì)↓P↑→

飽和溫度↑→水的表面張力↓→水易破碎→帶水量↑P急劇↓→飽和溫度↓→水容積產(chǎn)生附加蒸汽↑水位↑汽量↑→帶水量↑蒸汽品質(zhì)↓43汽包壓力第六節(jié)蒸汽凈化（2）影響因素P↑→汽水分離困難44爐水含鹽量Sw↑→表面張力↓→汽泡直徑↓→上升速度↓→水容積中含汽量↑蒸汽品質(zhì)↓←帶水量↑←水位↑第六節(jié)蒸汽凈化汽包水位↑→蒸汽空間高度↓→帶水量↑汽包水位↓→水循環(huán)安全性↓蒸汽空間高度：大于0.6m正常水位：中心線以下100~200mm汽包水位（2）影響因素44爐水含鹽量Sw↑→表面張力↓→汽泡直徑↓→上升速度↓→水45第六節(jié)蒸汽凈化（3）汽水分離基本思路消除汽水混合物的動(dòng)能（防止水滴粉碎）蒸汽沿空間水平截面均勻分布（降低蒸汽上升速度）從蒸汽中分離細(xì)微水滴（利用密度差）分離原理重力分離慣性分離離心分離45第六節(jié)蒸汽凈化（3）汽水分離基本思路消除汽水混合物的動(dòng)46第六節(jié)蒸汽凈化（3）汽水分離分離裝置擋板：慣性分離水下孔板：重力分離旋風(fēng)分離器：離心分離和重力分離波形板：水膜分離、離心分離和重力分離頂部均汽板：重力分離粗分（一次分離）：汽水混合物分離細(xì)分（二次分離）：蒸汽攜帶的細(xì)微水滴分離46第六節(jié)蒸汽凈化（3）汽水分離分離裝置擋板：慣性分離水下47第六節(jié)蒸汽凈化（3）汽水分離旋風(fēng)分離器原理

汽水混合物切向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)水滴拋向筒壁并沿筒壁流下蒸汽由中心上升防止貼筒水膜被撕破水穩(wěn)定地流入汽包水容積中防止水向下排出時(shí)將蒸汽帶出47第六節(jié)蒸汽凈化（3）汽水分離旋風(fēng)分離器原理汽水混合48第六節(jié)蒸汽凈化（3）汽水分離頂部孔板波形板（百葉窗）48第六節(jié)蒸汽凈化（3）汽水分離頂部孔板波形板（百葉窗）49第六節(jié)蒸汽凈化4.選擇性攜帶（1）原因：蒸汽具有直接溶解鹽分的能力（2）特點(diǎn)選擇性：不同鹽分在蒸汽中的溶解能力不同壓力相關(guān)：壓力增加→溶解能力增加蒸汽狀態(tài)：飽和蒸汽和過熱蒸汽均可溶鹽49第六節(jié)蒸汽凈化4.選擇性攜帶（1）原因：蒸汽具有直接50（3）鹽的分類第六節(jié)蒸汽凈化壓力（MPa）SiO2分配系數(shù)（％）壓力（MPa）NaCl分配系數(shù)（％）壓力（MPa）Na2SO4分配系數(shù)（％）80.5～0.6110.0006142.8150.06188.018.50.3200.02第一類：分配系數(shù)最大→SiO2、H2SiO3第三類：分配系數(shù)最小→Na2SO4、CaSO4、MgSO4第二類：分配系數(shù)較大→Na