蒸发系统及蒸发受热面课件.ppt

蒸发系统及蒸发受热面n第一节 概述n第二节 直流锅炉蒸发受热面的水动力特性n第三节 姚电600MW超临界锅炉蒸发系统n第四节 蒸发受热面工作的安全性第一节 概述n一、蒸发系统的组成及工作特点n二、蒸发系统的工作原理n三、蒸发系统的工作过程n四、蒸发系统的设计特点n五、炉内燃烧对蒸发系统工作的影响一、蒸发系统的组成及工作特点n1、组成n主省煤器 螺旋管圈水冷壁下联箱 （前、后、两侧及水平烟道侧、隔墙）n垂直管屏水冷壁 过渡集箱 螺旋管圈水冷壁n垂直管屏水冷壁上联箱 启动分离器一、蒸发系统的组成及工作特点n2.工作特点n1)蒸发受热面与水冷壁的关系nA 30%MCR以下 B 30%MCR以上n2)蒸发受热面的工作特点nA 传热特点 B 工质流动特点三、蒸发受热面的工作过程n1、水蒸汽状态参数的概念及其状态参数T、S的意义n2、T-S图上饱和线的意义n3、火电厂生产过程线及循环效率n4、压力参数对过程线的影响n5、超临界的意义及其在不同工况下所处的状态线及其特点n6、说明饱和过程线与水冷壁的联系、蒸发段变化的根源n7、直流锅炉区段变化的概念及工作过程典型工作过程图五、炉内燃烧对蒸发系统工作的影响n 汽包炉 直流炉n汽包水位控制、给水量 最低给水量 30%MCR n燃料量、蒸发量（出力）燃料量、给水量、出力n 燃料量、汽温n 结渣现象n 出力不足 汽温不足第二节 直流锅炉蒸发受热面的水动力特性n一、蒸发系统的流动阻力n二、平直蒸发管中水动力特性的多值性n三、立直蒸发管中水动力特性的多值性n四、蒸发受热面中流体的脉动水动力特性示意图二、平置蒸发管的水动力特性分析n 工质的进口水温对蒸发管中的流动特性起决定性的影响，当工质有欠焓时，蒸发管分为热水段和蒸发段；各段的长度取决于热负荷水流量的比值。当热负荷一定时，增大水流量，热水段加长，蒸发段缩短，蒸发管内的产汽量减少。蒸发管内的流动阻力也由两部分组成：nP=Plz+Pjs+Pzw=n对于平置蒸发管Pzw=0，Pjs=0，Pm Pjb nP=Pmrs+Pmzf进口水有欠焓时，受热管中工质参数的变化二、平置蒸发管的水动力特性分析水动力特性的曲线说明1.水动力特性曲线是压差P与质量流速(w)的关系曲线；2.由于是一三次方程,最一般的情况是有三个根,即同一个压差对应三个质量流速的情形;3.同一个压差对应多个质量流速的特性,称为水动力特性的多值性或者水动力特性的多值性;4.影响:同一根管中的流量忽大忽小;并列管中压差相同的情况下,流量不同,而且差别很大,造成蒸发受热面的流量偏差及热偏差。一）、水动力特性曲线分析n1.当(w)(w)q 时n管内实际已经不存在热水段和蒸发段，全部行程均为过热段；（极端情况之一）当工质流量相对于热负荷极小的情况下才会发生；n2.当(w)q(w)(w)s时n管内全部为热水段.(极端情况之一）当工质流量相对于热负荷极大的情况下才会发生；二）、水动力特性多值性的原因分析n当管子吸热量不变的情况下，随着质量流速的减少，加热区段的流速降低，热水段的动压头减少；与此同时，蒸发段的长度和汽水混合物的流速却急剧增加，蒸发段的动压头却急剧增加；两者之和呈增加的趋势。n后来，随着汽水混合物平均密度的减少，趋于平稳。n当质量流速减少到一定的程度时，总的动压头随着质量流速的减少而逐渐减少。n根本原因：热水段与蒸发段共存。n热水段阻力与蒸发段阻力三）、水动力特性多值性的影响因素 1、入口水温（入口水欠焓）2、压力 3、热负荷、4、热水段阻力n入口水温（入口水欠焓）对水动力特性的影响入口欠焓越小（进口水温越高）水动力特性越稳定三）、水动力特性多值性的影响因素 1、入口水温（入口水欠焓）2、压力 3、热负荷、4、热水段阻力n从左图中可看出:热负荷越高水动力特性趋于稳定;n热负荷变化时，并联管中工质的流量重新分配，各管中的流量不断变化，分配过程中有可能出现个别管中的流量过小的情况。热负荷对水动力特性的影响三）、水动力特性多值性的影响因素1、入口水温（入口水欠焓）2、压力 3、热负荷、4、热水段阻力n高负荷时压力、质量流速和热负荷都高，特性曲线较陡；n低负荷时压力、质量流速和热负荷都低，特性曲线有可能出现多值性。n锅炉设计及运行时，必须采取一定的措施和手段去消除水动力特性的多值性。三）、水动力特性多值性的影响因素1、入口水温（入口水欠焓）2、压力 3、热负荷、4、热水段阻力n增加热水段阻力，可以使水动力特性稳定。因为，由于热水段阻力增加，当质量流速增加时，蒸发段阻力变小时对整管阻力影响较小，因此水动力特性趋于稳定。增加热水段阻力，常采取的措施是：在加热区段采用小管径、内螺纹管及在加热区段进口加装节流圈。左图给出了加装节流圈对水动力特性的影响。加装节流圈对水动力特性的影响1.提高水冷壁入口水温,减少欠焓;1.提高水冷壁入口水温,减少欠焓;n以上方程获得单值性的条件是：n由于上式是在一定假设的前提下得到的结果，一般偏大。考虑一些被忽略因素的影响，一般在该式中加一修正系数，则该式成为：na:修正系数 三、立直蒸发管中水动力特性的多值性n垂直管屏的水动力特性，必须考虑重位压(头)的影响。n对于上升管,重位压头对水动力特性的影响有利于水动力特性趋向稳定。n随着质量流速的增加，垂直管中重位压差的影响减少，这时的水动力特性更接近于水平管圈的水动力特性.四、蒸发受热面中流体的脉动n脉动有三种：全炉整体脉动、屏间（屏带或管屏）脉动和管间脉动。n最常见发生的是管间脉动。n管间脉动现象:在直流锅炉蒸发受热面中，管屏两端压差相同的条件下，当给水量和蒸发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，这种现象称为管间脉动。主要有以下特点:n（1）在蒸发管进出口集箱内压力基本不变的情况下，管屏间管子中的有些管子流量增加，而另外一些管子的流量减少。n（2）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180。且给水量波幅比蒸汽波幅大。n（3）脉动是不衰减的。它一旦发生，就不停地波动下去。n（4）对于垂直上升管屏，当热水段高度的周期性波动时，重位压差也作周期性波动，并与流量的波动相差一个相位，对脉动更敏感，更加严重。四、蒸发受热面中流体的脉动n管屏脉动。脉动在一个管屏与另一个管屏之间发生。n整体脉动。整体脉动是指整个锅炉或个别部件受热面中工质流量的波动。这种脉动在燃煤量、给水量、蒸发量急剧波动时，以及给水泵给水管道给水调节系统不稳定时可能发生，当这些扰动消除后即消失。n影响脉动的重要因素有工质压力、热负荷、管圈入口欠焓、质量流速等。四、蒸发受热面中流体的脉动脉动原因分析：脉动现象是当流量G大时，蒸发量D小；流量G小时，蒸发量D大。n在管子中间某一点一定存在着一个压力波。当某点压力 p 高时，进水端压差（p1-p）下降，流量G减少；当 p 大大增加时，可能引起水倒流，出口端压差（p-p2）增加，蒸发量D增大。当某点压力 p 下降时，进水端压差增加，流量G增加；出口端压差减小，D减小。脉动的不衰减性表明：压力波是不衰减的。n压力峰的形成：当外界负荷增大时，由于蒸发汽泡不断增大，这时汽泡阻碍水的进入，进口水速更低，汽泡流动更慢。此时在开始蒸发点附近，压力剧增，即形成一个压力峰。这就是说压力峰的形成是由外部原因引起的（热负荷增大）。n压力峰消退：压力峰使得给水进来的少，排出的工质增多，根据物质平衡，经过一小段时间，开始蒸发点区域工质减少，压力自然下降，随后把汽泡排走。四、蒸发受热面中流体的脉动脉动原因分析：压力峰的再次形成：由内因造成的。在压力升高过程中，饱和水温度升高，管壁温度也升高，因而有一部分热量用来加热工质和金属，即金属和工质储存了一部分热量。在压力降低时，由于饱和水温度降低，管壁温度也在降低，因而原来储存在工质和金属中的热量又重新释放出来。释放出来的热量产生了附加蒸发量，而促使蒸汽泡重新形成，压力重新升高。n当压力升高时，将前后工质分别推向进出口端，这就使得热水段减少，将蒸发段推向过热段，使蒸发段增加，同时由于G减少，q增大，热水段进一步减少。由于开始沸腾点位置的移动，有一部分原来水占据的空间被汽占据了，即物质减少了 。这就是说：G小、D大时，工质来自沸点的向前移动，工质储量减少了 ；当压力下降时，G大，D小，由于沸点后移，管子里工质储量增加了 。四、蒸发受热面中流体的脉动防止脉动的措施:n（1）增大管内质量流速。质量流速大，压力峰不易形成，可以消除脉动。n（2）增大热水段阻力。当热水段阻力增大时，入口压力与沸点处压力差大，压力波动影响小，因而可以防止脉动。加一个节流圈，可提高入口压力，在压力波动时，给水流量变化小，且不易把工质压回到给水联箱。具体办法是：加节流圈；采用逐步扩大的管径（省煤器采用较小管径）；n(3）减少蒸发段阻力。减少蒸发段阻力，可以加速把汽泡后工质排向出口联箱，有利于压力峰很快地降低。加装中间联箱、呼吸联箱可使压力均衡，避免脉动发生。四、蒸发受热面中流体的脉动防止脉动的措施:n（4）压力和热负荷。锅炉工作压力高时，汽水的比容接近，局部压力升高现象不易发生，实践证明：压力14MPa时，不发生脉动现象。但直流锅炉应注意启动及低负荷时产生脉动现象。蒸发管附近热负荷高，易发生脉动。因此运行时，注意保持燃烧工况的稳定及炉内温度尽可能均匀。在启动时保持足够的启动流量和压力等。