锅炉水循环系统与锅炉汽水分离系统

锅炉水循环系统

蒸汽锅炉给水进入炉内后按循环路线流动,水通过蒸发受热面被加热、汽化、产生蒸汽。受热的金属壁靠水循环将高温烟气传给的热量带走,让壁温在金属的允许工作温度范围内来保证蒸发受热能长期稳定工作。 如果水循环设计的不好,循环流动不良,哪怕是热水锅炉也会出现事故。如当内壁冷却水被破坏而直接与蒸汽接触时会因管壁到蒸汽的对流放热系数很低,使壁温升高,强度下降,可能发生爆炸事故。

锅炉汽水分离系统

由聚集的汽水混合物,在蒸汽管道借助设备分离后,释放纯蒸汽,分离效果不好蒸汽就会有水腐蚀管道或产生水锤效应,所以蒸汽水循环好坏和汽水分离性能好坏都影响到锅炉工作可靠性。

锅炉水循环系统——自然循环

【1.上锅筒 2.下集箱 3.上升管 4.下降管】

因为水比汽水密度大,利用这种密度差产生的水和汽水混合物循环流动,称为自然循环。

水从锅筒进入经下集箱进入炉内上升管,在上升管中受热后部分水汽话,汽水混合物则由于密度较小向上流动回到锅筒,形成循环流动。锅筒的水流进上升管下端时候,水温离该处压力下的饱和温度还有一个差值,需要继续受热达到沸点,上升一段高度H。后开始沸腾汽化。(就是说锅筒进入下降管的水不一定达到饱和温度,这部分的锅炉水有一定的欠焓。)上升管内的水向上流动,一边受热减压,达到汽化点Q时,水温是该点压力下的饱和温度,开始沸腾汽化。在Q点后,压力继续降低,汽化更剧烈,工质含汽量随上升流动越来越多。Q点以后的这段Hq,是上升管的含汽区段也是汽水混合物区段。

 

循环回路的总高度H是加热水区段H1和含汽区段Hq之和公式‘:  H=H1+Hq m

自然循环回路的有效压力愈大,可用以客服的下降管阻力愈大,循环的水量愈大,水循环愈良好。

循环流速

水循环的可靠性是要求所有受热的上升管道得到足够冷却并由一定的循环流速,防止超温和管壁结盐。循环流速越大工质放热系数愈大,金属不易超温,这个是锅炉水循环可靠的指标之一。

循环倍率

是进入上升管的水流量G进行计算,由于管内汽量不同,出口的汽水混合物的水流量也不相同。上升管热负荷越大产气量越多,出口处的水量越少,管壁可能维持不住连续水膜。产气量越大,汽水混合物流速越大,可能在告诉汽水流的冲刷下将水膜撕碎,导致传热恶化,管壁超温。为保证上升管中由有足够水来冷却管壁,在每一循环回路中有下降管进入上升管的水流量G常常是数倍、甚至上百倍大于同一时间内在上升管中产生的蒸汽量D。

循环符号K表示,表达式: K=G/D

汽水混合物的干度用X表示

X=D/G=1/K

物理意义:单位质量的水在此循环回路中全部变成蒸汽,需经循环流动的次数。K愈大,X就越小,就是说,上升管出口汽水混合物中水的份额越大,冷却条件越好,水循环越安全。

由于水的汽化潜热是随压力的增高而降低,在上升管受热情况相同的条件下,压力越高,K值越小。对于自然循环热水锅炉的受热面也有“循环倍率”的概念,含义和蒸汽锅炉不同。

锅炉水循环系统——强制循环

利用水泵使工质流动循环的叫强制循环。

常见问题及故障

上升管循环停滞、倒流、下降管带汽、汽水分层等。