什么叫鍋爐的循環(huán)回路?
由鍋爐的汽包、下降管、聯(lián)箱、水冷壁、汽水導(dǎo)管組成的閉合回路,稱為鍋爐的循環(huán)回路。
自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐和低循環(huán)倍率鍋爐中,由下降管、上升管、鍋筒(對低循環(huán)倍率鍋爐為汽水分離器)和集箱(或下鍋筒)所組成的工質(zhì)循環(huán)流動的閉合蒸發(fā)系統(tǒng)。
自然循環(huán)鍋爐:是指蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)僅依靠蒸汽和水的密度差的作用,自然形成工質(zhì)循環(huán)流動的鍋爐。
在自然循環(huán)鍋爐中,汽包、下降管、下聯(lián)箱、蒸發(fā)受熱面(有的還包括上聯(lián)箱和汽水導(dǎo)管)構(gòu)成水循環(huán)回路。下降管布置在爐外,不受熱。蒸發(fā)受熱面由布置在爐內(nèi)的水冷壁管組成,也稱之為上升管。上升管內(nèi)汽水混合物的密度比下降管內(nèi)水的密度小得多,工質(zhì)正是依靠這種密度差而產(chǎn)生的動力保持流動的,不需消耗任何外力,所以這種鍋爐叫做自然循環(huán)鍋爐。汽水混合物進(jìn)入汽包進(jìn)行分離,未汽化的水與水混合后繼續(xù)參加水循環(huán)。自然循環(huán)鍋爐除了給水泵的功率消耗較小之外,由于汽包使蒸發(fā)受熱面和過熱器之間有了固定的分界點(diǎn),并且蓄熱和蓄水能力大,故對自動調(diào)節(jié)的要求比直流鍋爐低,給水帶入的鹽分可用排污方式除掉,對水處理的要求也比直流鍋爐低,所以自然循環(huán)鍋爐成為目前世界各國最為廣泛應(yīng)用的一種鍋爐。
強(qiáng)制循環(huán)鍋爐:在給水泵壓頭作用下,工質(zhì)順次通過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面,而被預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱到所需的溫度。
兩種類型工作原理
自然循環(huán)原理:工質(zhì)依靠上升管受熱所產(chǎn)生的密度差沿著閉合的路線運(yùn)動。
強(qiáng)制循環(huán)原理:在給水泵壓頭作用下,工質(zhì)順次通過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面,而被預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱到所需的溫度。
兩種類型鍋爐優(yōu)劣
1、自然循環(huán)鍋爐
1)汽包是鍋爐中省煤器、過熱器和蒸發(fā)受熱面的分隔容器。有了汽包,給水的加熱、蒸發(fā)和過熱等相應(yīng)的各個受熱面有明顯的分界,因而汽水流動特性相應(yīng)的比較簡單,較容易掌握。
2)由于自然循環(huán)的推動力主要依靠水汽的密度差,因而自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)受熱面就是由許多垂直管子組成的水冷壁,并且盡量減少彎頭,以減少流動阻力,保證水循環(huán)的安全。
3)汽包中的汽水分離器,從水冷壁上升管進(jìn)入汽包的水汽混合物,可以在汽包中的汽空間,也可以在汽水分離裝置中進(jìn)行汽水分離,以減少飽和蒸汽的帶水。
4)鍋爐的水容量及其相應(yīng)的蓄熱能力較大,因此當(dāng)負(fù)荷變化時,汽包水位及蒸汽壓力的變化速度較慢,對機(jī)組的調(diào)節(jié)要求低一些;但由于水容量大,加上大直徑的汽包壁較厚,因此加熱、冷卻不易均勻,使鍋爐的啟動停止速度受到限制。
5)由于汽包直徑及壁厚都較大,所以自然循環(huán)鍋爐的金屬消耗量較大。
6)汽包極易短時間水位過低,容易引起水冷壁總循環(huán)流量不足,甚至發(fā)生更為嚴(yán)重的“干鍋”。
7)由于蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流速較低,易造成水冷壁的受熱不均勻,水冷壁受熱偏差或管內(nèi)阻力的影響,導(dǎo)致個別或部分管子出現(xiàn)循環(huán)流動的停滯或倒流。
2、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐
1)由于裝有鍋水循環(huán)泵,其循環(huán)推力比自然循環(huán)鍋爐大好幾倍。因此,一方面可用直徑較小的管子做水冷壁,減少鍋爐的金屬消耗量;另一方面可以任意布置鍋爐的蒸發(fā)受熱面,管子直立、平放都可以,使鍋爐的形狀和受熱面都可以采用比較好的布置方案。
2)蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)可以采用較高的質(zhì)量流速。強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的循環(huán)倍率可以比自然循環(huán)鍋爐小一些,循環(huán)水流量減小,流動阻力減小。因而可用鍋水循環(huán)泵來充分克服汽水分離設(shè)備的阻力,可以選用蒸汽負(fù)荷較高、阻力較大的旋風(fēng)分離裝置,充分利用離心分離的效果,可以減少汽水分離器的數(shù)量和尺寸。因而可以采用較小的汽包直徑,汽包壁厚也相應(yīng)減小。
3)由于蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)保持較高的質(zhì)量流速,可使循環(huán)穩(wěn)定,蒸發(fā)受熱面內(nèi)受熱較弱的管子不易發(fā)生循環(huán)停滯或倒流循環(huán)故障,特別是控制循環(huán)鍋爐的水冷壁管子進(jìn)口處有節(jié)流圈,更是避免出現(xiàn)循環(huán)故障和受熱偏差的有效措施。
4)在鍋爐啟停期間,由于可以利用水的強(qiáng)制流動,而可使各承壓部件得到均勻的加熱或冷卻,因而可以提高升降負(fù)荷的速度,縮短鍋爐的啟停時間。
5)與自然循環(huán)鍋爐相比,由于要增加鍋水循環(huán)泵,不但增加了鍋爐的投資和運(yùn)行費(fèi)用,而且鍋水循環(huán)泵長期在高溫和高壓下運(yùn)行,需采取特殊的結(jié)構(gòu)和材料,才能保證鍋爐運(yùn)行的安全性。
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