鍋爐原理 第十二章 蒸汽凈化

1鍋爐原理

主講教師:陳琪2小測(cè)驗(yàn)1、簡(jiǎn)述燃煤電站鍋爐機(jī)組構(gòu)成及工作原理。2、分析降低發(fā)電廠供電煤耗和提高環(huán)保效果的技術(shù)措施。3、試著從鍋爐的角度分析，提高火電廠熱經(jīng)濟(jì)性的途徑有哪些？（提高題）4、分析某臺(tái)設(shè)計(jì)煤種為煙煤的鍋爐改燒貧煤后可能發(fā)生的故障。5、分析影響排煙溫度的升高的因素及對(duì)鍋爐效率的影響。6、分析固體不完全燃燒損失升高的影響因素及對(duì)鍋爐效率的影響。3鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)汽水混合物的流型與傳熱自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)自然循環(huán)的基本概念自然循環(huán)故障及其可靠性校驗(yàn)

強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐強(qiáng)制循環(huán)鍋爐直流鍋爐復(fù)合循環(huán)鍋爐第十二章鍋爐水動(dòng)力特性與傳熱4第一節(jié)鍋爐水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

5

彈狀結(jié)構(gòu)含汽率x增大，汽泡開始合并成彈狀大汽泡，形成阻力較小的汽彈兩相流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu)

泡狀結(jié)構(gòu)當(dāng)汽水混合物中含汽率x較小時(shí)，蒸汽呈細(xì)小的汽泡，主要在管子中心部分向上運(yùn)動(dòng)

汽水混合物在垂直管中作上升運(yùn)動(dòng)

汽、液兩相數(shù)量，即質(zhì)量含汽率x不斷變化；汽、液兩相間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)；產(chǎn)生汽泡趨中效應(yīng)6

霧狀結(jié)構(gòu)當(dāng)含汽率x再增大時(shí)，管壁上水膜變薄，汽流將水膜撕破成小水滴分布于蒸汽流中被帶走，汽與水形成霧狀混合物，稱為霧狀或液霧結(jié)構(gòu)兩相流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu)

柱狀(環(huán)狀）結(jié)構(gòu)含汽率x繼續(xù)增大，彈狀汽泡匯合成汽柱并沿著管子中心流動(dòng)，而水則成環(huán)狀沿著管壁流動(dòng)，形成汽柱狀或稱水膜環(huán)狀流動(dòng)結(jié)構(gòu)7兩相流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu)

汽水混合物在水平管中流動(dòng)

在浮力作用下，形成管子上部蒸汽偏多的不對(duì)稱流動(dòng)結(jié)構(gòu)。隨著流速減小，流動(dòng)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性增加。當(dāng)流速小到一定程度時(shí)，形成分層流動(dòng)。管子上部與蒸汽接觸，管壁溫度升高，可能過(guò)熱損壞；在汽水分層的交界面處，由于汽水波動(dòng)，可能產(chǎn)生疲勞損壞

汽水混合物流速愈小,含汽率愈大,管子的傾角愈小，汽水分層愈易發(fā)生。對(duì)自然循環(huán)鍋爐，管子傾角應(yīng)大于30，以防止發(fā)生分層流動(dòng)8

水冷壁管內(nèi)飽和沸騰可分為核態(tài)沸騰和沸騰傳熱惡化兩種工況

水冷壁管內(nèi)傳熱

核態(tài)沸騰

汽泡強(qiáng)烈擾動(dòng)，傳熱性能良好，管內(nèi)壁溫度接近于水的飽和溫度，得到良好的冷卻

沸騰傳熱惡化

第一類傳熱惡化（膜態(tài)沸騰）

熱負(fù)荷很高，管內(nèi)壁汽化核心急劇增加，形成連續(xù)的汽膜，對(duì)流放熱系數(shù)α2急劇下降，管壁得不到液體冷卻超溫破壞。特性參數(shù)為臨界熱負(fù)荷，對(duì)應(yīng)的x為臨界含汽率

第二類傳熱惡化（蒸干）

熱負(fù)荷比前者低、但含汽率很高時(shí)（出現(xiàn)液霧狀），汽流將水膜撕破或因蒸發(fā)使水膜部分或全部消失，管壁直接與蒸汽接觸而得不到液體的足夠冷卻，對(duì)流放熱系數(shù)α2急劇下降，金屬壁溫tb急劇增加造成管子過(guò)熱而燒壞，特性參數(shù)是工質(zhì)的界限含汽率9第二節(jié)自然循環(huán)鍋爐及其水循環(huán)10自然循環(huán)的基本概念

自然循環(huán)的工作原理下降管中水與上升管中汽水混合物間的重位壓頭差使水在回路中產(chǎn)生環(huán)形流動(dòng)，又稱為水循環(huán)

簡(jiǎn)單循環(huán)回路壓差平衡式(取向下為正)式中H、Hi―下降管的高度（即循環(huán)回路的高度）及上升管各區(qū)段的高度，m；

―下降管中工質(zhì)及上升管各區(qū)段工質(zhì)的平均密度，kg/m3；

Pxj、Ps―下降管及上升管流動(dòng)阻力損失，Pa1112

自然循環(huán)特性

循環(huán)倍率K衡量鍋爐水循環(huán)可靠性的指標(biāo)之一

K過(guò)大（x過(guò)小)，可能出現(xiàn)循環(huán)停滯等水循環(huán)故障；

K過(guò)小（x過(guò)大），將失去自補(bǔ)償能力，造成管壁超溫

循環(huán)倍率K循環(huán)回路中水流量G與回路中產(chǎn)生的蒸汽量D之比，即1kg水全部變成蒸汽需在回路中循環(huán)多少次思考:循環(huán)倍率K過(guò)大或過(guò)小會(huì)造成什么樣的安全隱患?13

界限循環(huán)倍率Kjx

對(duì)應(yīng)自然循環(huán)失去自補(bǔ)償能力（最高循環(huán)流速）時(shí)的循環(huán)倍率思考:鍋爐的循環(huán)倍率是應(yīng)該大于還是小于界限循環(huán)倍率?14

鍋爐壓力(Mpa)3.92～5.8810.2～11.7613.73～15.6916.67～18.63鍋爐蒸發(fā)量(t/h)35～240160～420400～670≥800界限循環(huán)倍率Kjx1053>2.5推薦循環(huán)倍率15～257～154～84～6界限循環(huán)倍率和推薦循環(huán)倍率自然循環(huán)故障及安全性檢查

自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面金屬安全工作的條件是保證管子內(nèi)壁有連續(xù)水膜覆蓋

自然循環(huán)鍋爐在壓力低于11MPa或受熱管局部熱負(fù)荷低于400kw／m2時(shí)一般不會(huì)出現(xiàn)傳熱惡化。

自然循環(huán)鍋爐在超高壓以上，尤其在亞臨界壓力以上，因含汽率較高，（鍋爐容量增大，爐膛周界相對(duì)減小，水冷壁根數(shù)減少而長(zhǎng)度增加），循環(huán)倍率較低，可能出現(xiàn)第二類傳熱惡化，必須采取相應(yīng)措施.問(wèn)題一：傳熱惡化16并聯(lián)的上升管組在共同的壓差∑Δps下運(yùn)行。當(dāng)管組中各管受熱不均勻時(shí)，受熱弱的管中含汽率少，運(yùn)動(dòng)壓頭小，循環(huán)流速降低，可能發(fā)生循環(huán)異常問(wèn)題二：循環(huán)停滯、自由水面和倒流現(xiàn)象

上升管引入汽包水空間當(dāng)受熱弱的管中水流量等于蒸發(fā)量，即G=D時(shí)，將出現(xiàn)循環(huán)停滯現(xiàn)象

循環(huán)停滯

自由水面

上升管引入汽包水空間當(dāng)管組壓差Δp小于受熱弱管子液柱重Hsg時(shí)，受熱管中的水就自上往下流，稱為倒流17

循環(huán)停滯汽泡通過(guò)基本靜止的水面上浮，管子彎頭處蒸汽積累，出現(xiàn)自由水面時(shí)，水面以上管壁與蒸汽接觸，均使冷卻能力下降，管子易超溫爆管；自由水面上下波動(dòng)，還會(huì)引起疲勞破壞循環(huán)停滯、自由水面和倒流危害

倒流當(dāng)水的倒流速度與汽泡上浮速度相等，即汽泡處于上、下波動(dòng)狀態(tài)而形成蒸汽塞時(shí)，會(huì)把管子燒壞18

汽包中的水進(jìn)入下降管時(shí)，因流阻和加速產(chǎn)生壓降使進(jìn)口處發(fā)生自汽化問(wèn)題三：下降管帶汽與汽化

下降管進(jìn)口截面上部形成渦漩漏斗狀，蒸汽被吸入下降管中

汽包水容積內(nèi)所含蒸汽被帶入下降管中

下降管受熱產(chǎn)生蒸汽

下降管帶汽或汽化，會(huì)使管中工質(zhì)密度減小，運(yùn)動(dòng)壓頭下降，影響回路水循環(huán)19提高自然循環(huán)安全性措施

減小并聯(lián)管子吸熱不均保持爐內(nèi)溫度場(chǎng)均勻設(shè)計(jì)時(shí)將整面水冷壁劃分為若干個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路；采用四角布置燃燒器；將爐膛四角上

1～2根管子取消或?qū)t膛設(shè)計(jì)成八角形運(yùn)行中避免火焰偏斜；防止水冷壁管積灰和結(jié)渣；限制最小負(fù)荷，避免因部分燃燒器停用造成更大的吸熱不均沿高度方向采用多個(gè)小功率燃燒器；減小爐內(nèi)熱偏差，避免局部熱負(fù)荷過(guò)高20提高自然循環(huán)安全性措施

水冷壁管采用適當(dāng)?shù)墓軓?減少管子的長(zhǎng)度和彎頭等,降低汽水導(dǎo)管和下降管中的流動(dòng)阻力，提高循環(huán)流速和循環(huán)倍率較小的管徑可以節(jié)省金屬耗量；但從水循環(huán)安全,方面考慮，應(yīng)維持足夠大的循環(huán)流速W和不太高的含汽率X，故大容量鍋爐不應(yīng)采用過(guò)小的管徑21提高自然循環(huán)安全性措施

防止下降管帶汽對(duì)高壓以上鍋爐，在下降管入口處加裝柵格板；采用大直徑集中下降管時(shí)，應(yīng)在入口處加裝十字板或柵格板

防止下降管進(jìn)口自汽化

式中

h—

為下降管進(jìn)口以上到正常水位的高度；wxj、i—

分別下降管中的水速和進(jìn)口阻力系數(shù)

下降管進(jìn)口之上應(yīng)保證一定的水柱高度，且水速不能過(guò)大

避免下降管帶汽或自汽化22提高自然循環(huán)安全性措施

使流體在管內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)或破壞汽膜邊界層，避免傳熱惡化

采用內(nèi)螺紋管

在管子內(nèi)壁上開出單頭或多頭螺旋形槽道，當(dāng)工質(zhì)在內(nèi)螺紋管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，發(fā)生強(qiáng)烈擾動(dòng)，將水壓向壁面并迫使汽泡脫離壁面被水帶走，破壞汽膜層的形成，使管內(nèi)壁溫度降低

加裝擾流子

擾流子是塞在管中的螺旋狀金屬薄片。在推遲傳熱惡化和降低壁溫方面，擾流子可起到與內(nèi)螺紋管類似的作用，在強(qiáng)化傳熱方面不及內(nèi)螺紋管23第三節(jié)強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐及其水動(dòng)力特性24強(qiáng)制循環(huán)鍋爐及特點(diǎn)強(qiáng)制循環(huán)鍋爐具有汽包，循環(huán)回路下降管系統(tǒng)增設(shè)循環(huán)泵，工質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)力為循環(huán)泵的壓頭和工質(zhì)重位差

可采用小直徑水冷壁，水冷壁可自由布置采用體積較小的高效分離器，可減小汽包直徑工質(zhì)質(zhì)量流速較高，循環(huán)倍率較自然循環(huán)小，一般為35；循環(huán)穩(wěn)定，不易出現(xiàn)循環(huán)異常，但可能出現(xiàn)流動(dòng)不穩(wěn)定、脈動(dòng)等工質(zhì)強(qiáng)制流動(dòng)，可使各承壓部件均勻受熱或冷卻，縮短鍋爐啟、仃時(shí)間.

壓力提高，機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性提高；但壓力增至一定值，汽水密度差’-”下降，運(yùn)動(dòng)壓頭下降；汽水分離困難，必然取消汽包，強(qiáng)制流動(dòng)鍋爐是鍋爐發(fā)展的必然結(jié)果。主要有直流鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐三種25強(qiáng)制循環(huán)鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)4根大直徑集中下降管從汽包底部引出并與匯集聯(lián)箱連接，3臺(tái)循環(huán)泵（一臺(tái)備用）通過(guò)吸入短管與匯集聯(lián)箱相連，每臺(tái)循環(huán)泵通過(guò)2根出水管與環(huán)形下水包（由前、后、左右四側(cè)水包組成）的前下水包連接。經(jīng)由890根水冷壁管、5個(gè)上集箱和48根導(dǎo)汽管，回到汽包。循環(huán)泵臺(tái)數(shù)與下降管根數(shù)不等，下降管中的水通過(guò)匯集聯(lián)箱分配到各循環(huán)泵，可均衡循環(huán)泵的入口流量，有利于提高循環(huán)泵運(yùn)行的可靠性.l-汽包；2-下降管；3-匯合聯(lián)箱；4-管環(huán)泵；5-循環(huán)泵出口閥；6-循環(huán)泵出口管；7-環(huán)形聯(lián)箱（下水包）；11-后墻延伸水冷壁；12-水冷壁出口聯(lián)箱；13-汽水引出管；14-折焰角26直流鍋爐工作原理

直流鍋爐沒有汽包，給水在給水泵壓頭的作用下，順序流過(guò)熱水段、蒸發(fā)段和過(guò)熱段受熱面一次將給水全部變成過(guò)熱蒸汽，蒸發(fā)區(qū)循環(huán)倍率K=1

熱水段:

水的焓和溫度逐漸增高，比容略有加大，壓力則由于流動(dòng)阻力而有所降低

蒸發(fā)段:

汽水混合物的焓繼續(xù)提高，比容急劇增加，壓力降低較快，相應(yīng)的飽和溫度隨著壓力的降低亦降低一些沿管子長(zhǎng)度方向工質(zhì)參數(shù)變化情況

過(guò)熱段:蒸汽焓、溫度和比容均增大，壓力則由于流動(dòng)阻力較大而下降更快1/427

直流鍋爐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

螺旋管圈型水冷壁

由若干根水冷壁組成管帶，沿爐膛四面傾斜上升，無(wú)水平段，各管帶均勻地分布在爐膛四壁，任一高度上管帶的受熱幾乎完全相同

適用于超臨界和亞臨界壓力，燃料適應(yīng)性廣28

螺旋管圈型水冷壁的特點(diǎn)沿爐膛四周熱負(fù)荷不均勻影響小管圈內(nèi)工質(zhì)可保證足夠高的質(zhì)量流速，以減輕傳熱惡化的影響工質(zhì)焓值較高的管帶后段，可以布置在爐內(nèi)熱負(fù)荷較低區(qū)域，對(duì)防止管壁超溫有利大鍋爐寬管帶，各管間熱偏差較大；支吊困難29FW型垂直上升管屏水冷壁

多次垂直上升管屏爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域減小管屏的寬度，爐外加設(shè)下降管，形成多次垂直上升；在上部較低熱負(fù)荷區(qū)，仍采用一次垂直上升管屏

FW型垂直上升管屏為多次垂直上升管屏

多次垂直上升管屏的特點(diǎn)既可保證高熱負(fù)荷區(qū)有較高的質(zhì)量流速，達(dá)到充分冷卻的目的；又可減少高負(fù)荷下水冷壁的流動(dòng)阻力；同時(shí)可避免采用剛度差的小直徑管有不受熱的下降管，工質(zhì)流程長(zhǎng)，系統(tǒng)阻力較大；相鄰兩屏內(nèi)工質(zhì)的含汽率不同，管間壁溫差大，使各屏熱膨脹不同。應(yīng)盡量減少管屏串聯(lián)的次數(shù)30UP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）給水一次流經(jīng)全部四面墻水冷壁管屏，沒有下降管，管屏沿高度分為上、中和下部三個(gè)輻射區(qū)，各區(qū)段之間設(shè)有混合器，用以消除平行管子間的熱偏差特點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，流動(dòng)阻力小；相鄰管屏外側(cè)管間壁溫差較?。豢刹捎萌珣业踅Y(jié)構(gòu)；水力特性較為穩(wěn)定；但對(duì)鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性較差，金屬耗量大

上升-上升型（b）爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域布置兩個(gè)串聯(lián)回路，用于提高管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速以避免流動(dòng)異常和傳熱惡化

（a）（b）31

在爐膛折焰角以上采用垂直上升管屏，以便采用全懸吊結(jié)構(gòu)；爐膛上部熱負(fù)荷較低，兩相鄰垂直管屏外側(cè)管子的管壁溫差較小，不至于造成膜式水冷壁損壞在爐膛高熱負(fù)荷區(qū)采用螺旋管圈型水冷壁，以減小爐內(nèi)熱偏差直流鍋爐水冷壁布置32直流鍋爐工作特點(diǎn)

加熱、蒸發(fā)和過(guò)熱受熱面沒有固定的界限，汽溫變化大如減小給水量，開始沸騰點(diǎn)前移，加熱水段長(zhǎng)度L1縮小，蒸發(fā)段長(zhǎng)度L2也縮小，鍋爐受熱管總長(zhǎng)度不變，故過(guò)熱段長(zhǎng)度L3相對(duì)增大，過(guò)熱汽溫上升

無(wú)汽包，無(wú)下降管，水冷壁可采用小管徑，耗鋼少；但電耗相對(duì)較大；水冷壁可自由布置，適用于任何壓力2/433

設(shè)有專門的啟動(dòng)系統(tǒng)以便在啟動(dòng)時(shí)有足夠的水量通過(guò)蒸發(fā)受熱面，保護(hù)管壁不致被燒壞直流鍋爐工作特點(diǎn)

對(duì)燃料、給水和空氣的自動(dòng)控制及調(diào)節(jié)要求較高直流鍋爐的水容積及相應(yīng)蓄熱能力小，對(duì)負(fù)荷變動(dòng)較敏感；工質(zhì)預(yù)熱、蒸發(fā)和過(guò)熱段間無(wú)固定界限，若燃料、給水比例失調(diào)，不能保證供給合格蒸汽

起動(dòng)和停爐速度比較快直流鍋爐沒有厚壁的汽包，起動(dòng)和停爐過(guò)程中鍋爐各部分加熱和冷卻均勻3/434直流鍋爐工作特點(diǎn)

無(wú)自補(bǔ)償能力蒸發(fā)受熱面可能出現(xiàn)流動(dòng)不穩(wěn)定、脈動(dòng)、熱偏差，危及鍋爐安全運(yùn)行，可采用在蒸發(fā)管進(jìn)口加裝節(jié)流圈等措施

管內(nèi)換熱處于膜態(tài)沸騰狀態(tài)下，管壁可能超溫破壞直流鍋爐蒸發(fā)受熱面中，水要從開始沸騰一直到完全蒸發(fā)汽包鍋爐中由于循環(huán)倍率高，蒸發(fā)受熱面出口的蒸汽含量X較低，管內(nèi)換熱屬于泡狀沸騰，壁溫可得到充分冷卻

對(duì)給水品質(zhì)的要求很高無(wú)汽包，不能進(jìn)行連續(xù)排污4/435復(fù)合循環(huán)工作原理1/3

復(fù)合循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)的區(qū)別沒有汽包，代之以簡(jiǎn)單的汽水分離器

復(fù)合循環(huán)與直流鍋爐的區(qū)別在省煤器和水冷壁之間裝設(shè)循環(huán)泵、混合器和分配器等，依靠鍋水循環(huán)泵壓頭將蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質(zhì)進(jìn)行再循環(huán)，蒸發(fā)系統(tǒng)中除直流流量外，還有循環(huán)泵提供的循環(huán)流量

復(fù)合循環(huán)包括低循環(huán)倍率復(fù)合循環(huán)和部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)兩種36低倍率復(fù)合循環(huán)鍋爐

低倍率復(fù)合循環(huán)鍋爐又稱全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐

控制閥只起節(jié)流作用，在整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)，投入循環(huán)泵運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)再循環(huán)。水冷壁工質(zhì)出口平均干度小于1，循環(huán)倍率約為1.21.41-省煤器；2-混合器；3-循環(huán)泵；4-控制閥；5-節(jié)流圈；6-水冷壁；7-汽水分離器

2/3低倍率復(fù)合循環(huán)鍋爐多用于亞臨界參數(shù)371-省煤器；2-混合器；3-循環(huán)泵；4-控制閥；5-節(jié)流圈；6-水冷壁；7-汽水分離器部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐

部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐用控制閥進(jìn)行循環(huán)方式的切換在一定負(fù)范圍內(nèi)開啟控制閥，按再循環(huán)方式運(yùn)行當(dāng)鍋爐負(fù)荷達(dá)一定值（3070%額定負(fù)荷）后，關(guān)閉控制閥，循環(huán)泵作為給水泵起增壓作用，按直流鍋爐方式運(yùn)行即保證了低負(fù)荷下必須的工質(zhì)質(zhì)量流速；又降低了高負(fù)荷下的流動(dòng)阻力

3/3部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐適用于亞臨界及超臨界參數(shù)38第七章汽包及蒸汽凈化

蒸汽的品質(zhì)與污染

蒸汽的凈化

亞臨界參數(shù)鍋爐汽包與內(nèi)部裝置39蒸汽品質(zhì)及

對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)工作的影響

蒸汽的品質(zhì)是指蒸汽中鈉鹽、硅酸、CO2、和NH3等雜質(zhì)含量的多少

過(guò)熱器雜質(zhì)沉積在管子內(nèi)壁形成鹽垢，使蒸汽流通截面變小，流阻增加；傳熱減弱,管壁溫度升高1/5

蒸汽管道閥門可能引起閥門動(dòng)作失靈、漏汽

汽輪機(jī)通流部分改變?nèi)~片型線，減少蒸汽流通面積，增加阻力，出力及效率降低；嚴(yán)重時(shí)，可造成調(diào)速機(jī)構(gòu)卡澀、軸向力增大，破壞轉(zhuǎn)子止推軸承；葉片結(jié)鹽垢嚴(yán)重，還可能影響轉(zhuǎn)子的平衡而造成重大事故40蒸汽質(zhì)量監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)

電站鍋爐蒸汽品質(zhì)按水利電力部頒發(fā)的《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》中規(guī)定的蒸汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行

表9-1電站鍋爐飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽質(zhì)量監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)蒸汽壓力（MPa）含鹽量（以含鈉量表示Na+）（μg/kg）二氧化硅SiO2(μg/kg)凝汽式電廠熱電廠<6≯15≯20≯25>6≯10≯202/541飽和蒸汽的機(jī)械攜帶機(jī)械攜帶飽和蒸汽攜帶含鹽濃度較大的鍋水水滴

由于機(jī)械攜帶，蒸汽的含鹽量

式中為鍋水含鹽量，mg／kg

機(jī)械攜帶量的多少取決于蒸汽的帶水量及鍋水含鹽濃度。前者以蒸汽濕度ω表示，即蒸汽含水量占濕蒸汽重量的百分比

影響蒸汽帶水的主要因素為鍋爐負(fù)荷、鍋爐工作壓力、汽包蒸汽空間高度、鍋水含鹽量及汽包內(nèi)部裝置等3/542蒸汽的選擇性攜帶

選擇性攜帶飽和蒸汽具有直接溶解鹽分的能力，即蒸汽溶鹽，蒸汽對(duì)不同鹽分的溶解能力不同，蒸汽的溶鹽具有選擇性

蒸汽對(duì)某種物質(zhì)的溶解量用分配系數(shù)a來(lái)表示，分配系數(shù)a是指某物質(zhì)溶解于蒸汽的量（mg／kg）與該物質(zhì)溶解于鍋水中的量（mg／kg）之比，即

蒸汽的溶鹽能力隨壓力升高而增大

蒸汽對(duì)不同鹽類的溶解有選擇性，硅酸（H2SiO3）分配系數(shù)最大；硅酸鹽等分配系數(shù)最小4/543

對(duì)高壓和超高壓以上的鍋爐，蒸汽污染是由蒸汽帶水和溶鹽兩種原因引起的，即蒸汽既攜帶鍋水又溶解鹽類，此時(shí)，蒸汽中所含某物質(zhì)的總量為式中K為蒸汽的攜帶系數(shù)，K=ω＋a，％。大容量鍋爐蒸汽的污染5/544蒸汽清洗

蒸汽清洗使蒸汽通過(guò)潔凈的清洗水（一般為給水），利用清洗水與鍋水含鹽濃度差來(lái)降低蒸汽溶解攜帶的鹽分

蒸汽清洗主要用于減少溶解性攜帶，也可減少蒸汽機(jī)械攜帶的鹽分，因?yàn)榻?jīng)清洗的蒸汽帶出的水為含鹽濃度較低的清潔水，而不是鍋水

大機(jī)組汽包的相對(duì)長(zhǎng)度減少，加裝清洗裝置有困難；由于蒸汽溶解硅酸的分配系數(shù)隨之增大，清洗裝置效率明顯下降亞臨界壓力汽包爐，主要靠改善給水條件來(lái)保證蒸汽品質(zhì)，可不采用蒸汽清洗裝置4/545排污

連續(xù)排污

連續(xù)不斷地從汽包中排出因水蒸發(fā)含鹽量不斷增大的部分鍋水，代之以比較純凈的給水，以獲得符合品質(zhì)要求（含鹽量和堿度保持在規(guī)定值內(nèi)）的蒸汽連續(xù)排污應(yīng)從鍋水含鹽量最大的部位（通常是汽包水容積靠近蒸發(fā)面處）引出

定期排污

用以排除水中的沉渣、鐵銹，以防這些雜質(zhì)在水冷壁管中結(jié)垢和堵塞定期排污應(yīng)從循環(huán)回路的最低位置，即沉淀物積聚最多的地方（如水冷壁下部聯(lián)箱或大直徑下降管底部）引出，間斷進(jìn)行5/546汽水分離裝置

汽水分離裝置的主要工作原理是利用水和汽的密度差和離心力作用

1/5

汽水分離裝置包括擋板、孔板（有水下孔板和集汽孔板）、百葉窗分離器（波形板分離器）、旋風(fēng)分離器

百葉窗分離器由很多平行波紋板組成，可臥式或立式布置，蒸汽與水平行反向或互相垂直流動(dòng)47

柱形筒式旋風(fēng)分離器

汽水混合物以一定的速度沿切線方向進(jìn)入筒體，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，水滴由于離力作用被拋向筒壁，并沿筒壁流下，蒸汽則由中心上升柱形筒體旋風(fēng)分離器

溢流環(huán)裝在圓筒頂部，以防貼筒水膜被上升汽流撕破重新使蒸汽帶水

圓形底板位于筒底中心，底板周圍的環(huán)形通道內(nèi)裝有傾斜導(dǎo)葉，使水穩(wěn)定地流入汽包水容積中，以防止水向下排出時(shí)將蒸汽帶出

波形板頂帽裝在分離器的頂部，再次使汽水分離2/548

渦輪式分離器

汽水混合物由分離器底部軸向進(jìn)入，固定式導(dǎo)向葉片產(chǎn)生的離心力使工質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)而分離，水被拋到內(nèi)筒壁向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)集汽短管與內(nèi)筒之間的環(huán)形截面流入疏水夾層，然后折向下流，進(jìn)入汽包水容積；蒸汽則由筒體的中心部分上升經(jīng)波形板分離器進(jìn)入汽包蒸汽空間.1-梯形頂帽；2-百葉窗板；3-集汽短管；4-鉤頭；5-固定式導(dǎo)向葉片；6-芯子；7-外筒；8-內(nèi)筒；9-疏水夾層；10-支撐螺栓渦輪式旋風(fēng)分離器

渦輪式分離器分離高效高，體積?。坏枇^大，常用于強(qiáng)制循環(huán)鍋爐3/51/2亞臨界參數(shù)鍋爐汽包與內(nèi)部裝置

汽包采用上、下不等壁厚結(jié)構(gòu)，汽包內(nèi)壁設(shè)置弧形襯套5，由沿汽包長(zhǎng)度延伸的擋板構(gòu)成。汽水混合物由上部進(jìn)入汽包，沿弧形襯套向下流動(dòng)，均勻加熱汽包壁，可減少汽包上下壁溫差及相應(yīng)的熱應(yīng)力

下降管管座位于汽包底部，保證下降管入口上部有最大的水層高度，以防下降管進(jìn)口處工質(zhì)汽化；下降管入口處裝有十字架8，以消除大直徑下降管進(jìn)口產(chǎn)生漏斗形水面，防止蒸汽進(jìn)入下降管，保證鍋爐水循環(huán)的安全。

汽包筒體上部有飽和蒸汽引出管管座1，汽水混合物引入管管座2；汽包筒體下部有給水管管座，連續(xù)排污管管座12和給水調(diào)節(jié)器管座50亞臨界參數(shù)鍋爐汽包與內(nèi)部裝置

渦輪式旋風(fēng)分離器6沿汽包長(zhǎng)度方向分兩排對(duì)稱布置，對(duì)汽水混合物進(jìn)行第一次粗分離

波形板干燥器3

在汽包頂部沿長(zhǎng)度方向分前后兩組（每組兩排，對(duì)稱布置）呈鳥翼狀傾斜的立式“V”形，進(jìn)行第三次分離

立式波形板（又稱頂帽）布置在分離器的頂部，進(jìn)行第二次分離

汽水混合物經(jīng)三次分離，水經(jīng)疏水管4引至汽包水容積，蒸汽通過(guò)頂部布置的多孔板進(jìn)行均流，經(jīng)飽和蒸汽引出管將蒸汽引至爐頂過(guò)熱器51第八章電站鍋爐本體的設(shè)計(jì)與布置

鍋爐本體的典型布置

Π型布置鍋爐

塔型、半塔型布置鍋爐鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇

爐膛熱強(qiáng)度

爐膛出口煙氣溫度

排煙溫度

熱空氣溫度

工質(zhì)與煙氣速度52Π型布置鍋爐

Π型布置（a）應(yīng)用范圍最廣。由垂直柱體爐膛、水平煙道和下行對(duì)流煙道組成

Π型布置鍋爐高度較低，安裝方便；煙氣在豎井中向下流動(dòng)，受熱面易于布置成逆流傳熱方式；燃料進(jìn)給設(shè)備和排煙口都在鍋爐底層，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、除塵器等笨重設(shè)備可布置在地面，減輕了廠房和鍋爐構(gòu)架的負(fù)載，可以采用簡(jiǎn)便的懸吊結(jié)構(gòu)

Π型布置鍋爐占地較大；煙道轉(zhuǎn)彎易引起飛灰對(duì)受熱面的局部磨損53塔型、半塔型布置鍋爐

塔型布置鍋爐（e）對(duì)流煙道布置在爐膛的上方，鍋爐筆直向上發(fā)展，取消了不宜布置受熱面的轉(zhuǎn)彎室塔型布置鍋爐占地面積?。粚?duì)流煙道有自身通風(fēng)作用，煙氣阻力??；煙氣在對(duì)流受熱面中不改變流動(dòng)方向，煙氣中的飛灰不會(huì)因離心力而集中造成受熱面的磨損，對(duì)于多灰燃料非常有利。適用于燃用煙煤以及正壓燃燒的燃油、燃?xì)忮仩t。

半塔型布置鍋爐（f）空氣預(yù)熱器，送、引風(fēng)機(jī)，除塵器等笨重設(shè)備布置在地面，以減輕鍋爐構(gòu)架和廠房的負(fù)載，避免汽、水管道過(guò)長(zhǎng)54爐膛容積熱強(qiáng)度qv

表明在爐膛單位容積內(nèi)每小時(shí)燃料燃燒所釋放的熱量

式中

—爐膛容積，m3

過(guò)大

過(guò)小，Hf過(guò)小，鍋爐達(dá)不到出力

爐膛及爐膛出口煙氣溫度偏高，易結(jié)渣；偏高，q2增大；煤粉氣流在爐膛停留的時(shí)間τ過(guò)小，（q3、q4）增大，均使減小的選取與鍋爐容量、燃燒方式、燃料特性等有關(guān)55爐膛容積熱強(qiáng)度qv

過(guò)?。?/p>

過(guò)大，偏低，著火困難，燃燒不穩(wěn)定；造價(jià)高

爐膛容積熱強(qiáng)度的大小應(yīng)能保證燃料燃燒完全（燃料在爐膛內(nèi)有足夠的停留時(shí)間），并使煙氣在爐膛內(nèi)冷卻到不使?fàn)t膛出口對(duì)流受熱面結(jié)渣的程度（爐膛內(nèi)布置足夠的受熱面）鍋爐容量增大，爐膛壁面面積的增加落后于容量的增加。為保證鍋爐安全運(yùn)行，避免對(duì)流受熱面結(jié)渣，應(yīng)以煙氣的冷卻條件來(lái)選取，故大容量鍋爐的要比中、小容量鍋爐選得小一些

推薦值見P24756爐膛截面熱強(qiáng)度qa

的選取與燃料性質(zhì)、燃燒方式和排渣方式等有關(guān)，推薦范圍見P248

表示燃燒器區(qū)域爐膛單位截面上每小時(shí)燃料的釋熱強(qiáng)度

式中A、n-燃燒器區(qū)域爐膛截面積及燃燒器層數(shù)

鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)選用的、確定爐膛容積和截面積，并由此決定爐膛寬度、深度及高度

無(wú)煙煤值小，而值大，爐膛呈瘦高形，以保證煤粉氣流及時(shí)著火，完全燃燒57燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度qr

愈大，說(shuō)明火焰愈集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平就愈高，對(duì)燃料的穩(wěn)定著火有利，但易造成燃燒器區(qū)域的壁面結(jié)渣

表示燃燒器區(qū)域單位爐壁面積上燃料每小時(shí)釋放的熱量

式中—燃燒器區(qū)域的爐壁面積，m2a、b—爐膛寬度和深度，mn—燃燒器的層數(shù)

—各層燃燒器的間距，m

推薦值見P24858爐膛出口煙氣溫度

爐膛出口煙氣溫度凝渣管或