浅谈直流锅炉的工作原理和型式

浅谈直流锅炉的工作原理和型式

[摘要]对直流锅炉的工作原理进行分析,探讨水冷壁、对流过渡区和汽水分离器的布置形式，对典型直流锅炉进行研究。

[关键词]直流锅炉水冷壁清洗

1、 直流锅炉工作原理

直流锅炉蒸发受热面内工作流体的流动不是由自然循环的重差驱动，而是由给水泵的压头如省煤器和过热器..给水在给水泵压力头的作用下，先后通过加热，蒸发，过热各受热面..当水沿着锅炉汽水通道的长度流动时，水被加热，蒸发，过热，最后蒸汽过热到所需的温度。由于这些运动是由出口泵压头产生的，所以工作流体是在直流锅炉的所有加热表面强制流动的。

在超高压汽包锅炉的蒸发器加热表面，循环的水只有约10%被蒸发成蒸汽，但一次通过在蒸发器加热表面的锅炉中，由于仅由一个工作流体，因此将水全部一旦(100%)被完全蒸发，变得干饱和蒸汽，即，如何在未来多少水，多少水已经蒸发。因此，根据该循环速率的定义，一般循环比率K-G / d等于直流锅炉，即水稳流期间为等于蒸发的量。这通常被称为K =锅炉直流锅炉。

用于直流锅炉的工作原理。由于直流锅炉没有汽包，蒸汽通道中的加热区域，蒸发区域和过热区域的部分之间没有固定的分界线，只有根据蒸汽参数沿管道长度的变化，才有假设的“分界线”..例如，沸腾前水的受热面是加热区(或节煤区);水开始沸腾(x=0)变成完全干燥饱和蒸汽(x=1.0)的部分是蒸发区。蒸汽开始过热到过热区的额定过热温度..

可以看出，当工质沿管道长度流动时，其状态随加热过程而不断变化。 工质的状态可以用状态参数、压力 p、温度 t、比容 v、焓 i 等来描述。

2、 直流锅炉的型式

自从直流锅炉开始以来，它的类型和结构发生了很大的变化。

尤其是在六十年代，与亚临界压力火电机组，技术和直流锅炉也已经显著的进步和变革型的发展。它们主要反映在水壁的结构形式的变化，和蒸发器加热表面，下面的讨论作为类型和水壁的布置，以及蒸发器的加热表面上，以便有现代建筑的一般理解直流锅炉。

2.1直流锅炉的水冷壁型式自然循环汽包锅炉的水冷壁,为了产生循环所必须的运动压头H。(y,-),并减少循环回路的流动阻力,总是布置成垂直上升管屏。直流锅炉的水冷壁,由于工质是靠水泵压尖作强制流动，因此可以较自由地布置成各种型式。概括起来,可以分成以下几种。

(a)中所示为水平围绕上升管带;水冷壁由许多根平行的管子组成管带,然后呈水平或微倾斜地自下向上沿炉幢四周内壁盘旋上升,显然为了盘旋上升必须至少有一一个墙上的水冷壁是微倾斜布置的。具体型式有:一个墙上为倾斜布置而其余三个墙上为水平布置(也叫水平阶梯式);两个墙上为水平布置面另两个墙上为倾斜布置(也叫螺旋阶梯式)。这种型式的水冷壁最先是由苏联拉姆辛型直流锅炉所采用。国内SG-220-100型和SG-400-140型直流锅炉水冷壁都采用这种型式。它的主要优点是不用中间联箱,没有不受热的下降连接管道,因而可节约金属，便于滑压运行。由于相邻管带外侧两根相邻管子间的壁温差较小,适宜于整焊膜式结构。这种型式的最大不足之处是安装组合率低,安装现场焊接工作量大,对制成整焊膜式壁时制造工艺要求较高。

(b)所示为多次垂直上升管屏。水冷壁由若干个垂直管屏所组成。每个管屏由几十根并联的上升管及两端的中间联箱组成,每个管屏宽约1.2-2米。各管屏之间用2-3根不受冲的下降管连接，使他们串联起来。中间联箱;--般布置在炉膛的顶部和底部,它们可以减轻各管子之间的热偏差;这种结构的优点是便于制造厂做成组件，简化工地安装工作;简化支吊结构,便于做成全悬吊炉膛结沟。它的主要缺点是由于有中间联箱和不受热下降连接管道,金属消耗量大;由于相邻管屏外侧两根相邻管子之间壁温差大。不适应膜式壁要求，也不适应滑压运行的要求,因压力变动时中间联箱中工质状态发生变化,会引起汽水分配不均困堆。但是垂直管屏做成整焊膜式壁,从制造工艺上较水平围绕上升式要方便。

(c)所示:为多行程迁回管屏,有立式迁回和水平迁回两种布置方式。瑞土力苏尔寿型直流锅炉最早采用这种管屏。这种型式的优点是可减少甚至不用。

中间联箱，节约金属消牦量:并能适应复杂的炉膛形状，如在炉底用水平迂回管屏、在燃烧器区域用立式迂回管屏。缺点是两联箱之间管子特别长(可达几百米)，热偏差大，不利于管子的自由膨胀:管屏每一弯道的两个行程之间的相邻管子内工质流向总是相反的，因温差大，且制造工艺较复杂，因之不用膜式壁结构。立式迂回管环的疏水也很困堆，目前已很少采用。

现代的直流锅炉水冷壁就演变为下列几种型式:

(1)螺旋式水冷壁的型式是在立管带水平缠绕的基础上发展起来的，其组成与焊接膜式水冷壁的型式相适应。

(2)垂直上升屏幕。在美国同一直流锅炉制造六十年代主要垂直管屏上升时，即在上述类型本主多个垂直管面板上上升的基础上发展起来的直流锅炉;一个是在上述照射区域下的炉串联设置2-3提升管面板;并在炉的辐射部分被布置 - 屏幕视图的垂直管，这种类型的已知类型的FW。另 - 如在垂直管(中间体混合物)，也被称为类型UP示出了一种屏幕。由于锅炉容量增加，炉周边接口滞后相对减少，从而使炉壁制成 - 垂直上升时间，并确保工作流体的管内的流速仍然足够大的直径在管的没有太多小。

2.2自然循环汽包锅炉的对流过渡区和汽水分离器，由于汽包的存在，可以保证锅炉水中的盐分排放和汽包内的蒸汽清洁度。 直流锅炉没有汽包，显然需要更高的水质。 过去，由于水处理技术的限制，直流锅炉给水经过处理，但仍存在大量的盐类杂质。

给水在锅炉中逐渐加热，蒸发，并且过热。 当水中的盐浓度超过其在水蒸气中的容量时，会沉积在管壁表面，形成导热阻力高的盐垢层，影响传热，导致管壁金属过热。 为了解决这一问题，出现了不同类型的直流锅炉。 这是与一个典型的直流锅炉一起说明的。

显示为本盛型直流锅炉系统。给水加热进入省煤器后，流入炉膛蒸发受热面..蒸发受热面采取竖直立管屏若干次，与非加热下水管连接，是20世纪60年代以前西德一次直流锅炉的典型结构..

可见DC苏尔寿锅炉系统。使用旁路类型，它是在60年代的典型布置的Sulzer DC锅炉炉壁管面板。

它有两个特点。一是省煤器为沸腾式，即省煤器出口已略有蒸发，并直接接入炉膛蒸发受热面而无中间联箱(比较省煤器出口)，这样做有助于蒸发受热面中汽水流动的稳定性。第二个特点是没有对流过渡区，而有一个汽水分离器(或称排污分离器或冲洗分离器)。蒸发末段布置在炉膛内，但在热负荷稍低区域。

苏联的冲压直流锅炉采用上升管带式水平拥有属性。 有对流过渡区，有的没有汽水分离器，有的还有汽水分离器。 安装汽水分离器时，分离器的工作特性如下: 当工质从低辐射区出来时，蒸汽干度约为89% ，经一级喷水将蒸汽干度降至82% ，然后进入工质出口微过热的第一级对流过渡区，这样，蒸发的残余水中的盐分在过渡区沉淀: 经过第二级水将微过热蒸汽降至1% 水分，使蒸汽中的盐分溶解于喷水中，然后将工作液送入喷水装置:

一台离心汽水分离器..蒸汽与水分离后排出锅炉，干蒸汽流入二级对流过渡区并过热至20-30摄氏度左右通过热量..

3、 结论

无直流锅炉汽包，流过蒸发器的加热表面，蒸汽的完全转化工作介质，即，等于倍率的一个周期。此外，没有固定在直流锅炉省煤器，蒸发器和过热器加热表面之间的边界点，以在蒸发器加热表面流动的工作流体阻力被泵以克服压头提供。直流锅炉被设计为临界压力或更低，也可设计为超临界压力。