600MW超临界锅炉培训讲稿.pdf

鹤岗电厂600MW超临界锅炉鹤岗电厂600MW超临界锅炉 培训讲稿培训讲稿 东北电力大学东北电力大学 能源与机械工程学院能源与机械工程学院 主讲人吕太教授主讲人吕太教授 第一节第一节第一节第一节直流锅炉的主要特点和水冷壁型式直流锅炉的主要特点和水冷壁型式直流锅炉的主要特点和水冷壁型式直流锅炉的主要特点和水冷壁型式 第二节第二节第二节第二节直流锅炉的水动力特性直流锅炉的水动力特性直流锅炉的水动力特性直流锅炉的水动力特性 第三节第三节第三节第三节亚临界压力下蒸发管的脉动性流动亚临界压力下蒸发管的脉动性流动亚临界压力下蒸发管的脉动性流动亚临界压力下蒸发管的脉动性流动 第四节第四节第四节第四节直流锅炉的热偏差直流锅炉的热偏差直流锅炉的热偏差直流锅炉的热偏差 第五节第五节第五节第五节超临界压力下水冷壁管内传热超临界压力下水冷壁管内传热超临界压力下水冷壁管内传热超临界压力下水冷壁管内传热 第一节第一节第一节第一节 直流锅炉的主要特点和水冷壁型式直流锅炉的主要特点和水冷壁型式直流锅炉的主要特点和水冷壁型式直流锅炉的主要特点和水冷壁型式 一一一一 直流锅炉的主要特点（直流锅炉的主要特点（直流锅炉的主要特点（直流锅炉的主要特点（1 1）））） 1 1特点特点特点特点直流锅炉的直流锅炉的直流锅炉的直流锅炉的 主要特点是汽水系统中主要特点是汽水系统中主要特点是汽水系统中主要特点是汽水系统中 不设置锅筒，工质一次不设置锅筒，工质一次不设置锅筒，工质一次不设置锅筒，工质一次 性地通过省煤器、水冷性地通过省煤器、水冷性地通过省煤器、水冷性地通过省煤器、水冷 壁、过热器。壁、过热器。壁、过热器。壁、过热器。 其工作原理如其工作原理如其工作原理如其工作原理如 图图图图1313- -1 1所示。所示。所示。所示。 一 直流锅炉的特点（2）一 直流锅炉的特点（2） 2．直流锅炉适用于压力等级较高的锅炉．直流锅炉适用于压力等级较高的锅炉 根据直流锅炉的工作原理，任何压力的锅炉在理论上 都可采用直流锅炉。但实际上没有中、低压锅炉采用直流 型，高压锅炉采用直流型的较少，超高压、亚临界压力等 级的锅炉可较广泛地采用直流型，而超临界压力的锅炉只 能采用直流型。流动阻力的变化却不确定。综合影响结果 是使流量和压差的关系呈现三次方曲线趋势。即出现静态 水动力不稳定现象。 根据直流锅炉的工作原理，任何压力的锅炉在理论上 都可采用直流锅炉。但实际上没有中、低压锅炉采用直流 型，高压锅炉采用直流型的较少，超高压、亚临界压力等 级的锅炉可较广泛地采用直流型，而超临界压力的锅炉只 能采用直流型。流动阻力的变化却不确定。综合影响结果 是使流量和压差的关系呈现三次方曲线趋势。即出现静态 水动力不稳定现象。 当压力等于或超过临界压力时，由于蒸汽的密度与当压力等于或超过临界压力时，由于蒸汽的密度与当压力等于或超过临界压力时，由于蒸汽的密度与当压力等于或超过临界压力时，由于蒸汽的密度与 水的密度一样，汽水不能靠密度差进行自然循环，只能水的密度一样，汽水不能靠密度差进行自然循环，只能水的密度一样，汽水不能靠密度差进行自然循环，只能水的密度一样，汽水不能靠密度差进行自然循环，只能 采用直流锅炉采用直流锅炉采用直流锅炉采用直流锅炉 一 直流锅炉的特点（3）一 直流锅炉的特点（3） 3. 直流锅炉可采用小直径蒸发受热面管且蒸发受热面布置 自由 直流锅炉可采用小直径蒸发受热面管且蒸发受热面布置 自由 直流锅炉采用小直径管会增加水冷壁管的流动阻力， 但由于水冷壁管内的流动为强制流动，且采用小直径管大 大降低了水冷壁管的截面积，提高了管内汽水混合物的流 速，因此保证了水冷壁管的安全。 直流锅炉采用小直径管会增加水冷壁管的流动阻力， 但由于水冷壁管内的流动为强制流动，且采用小直径管大 大降低了水冷壁管的截面积，提高了管内汽水混合物的流 速，因此保证了水冷壁管的安全。 由于直流锅炉内工质的流动为强制流动，蒸发管的布 置较自由，允许有多种布置方式，但应注意避免在最后的 蒸发段发生膜态沸腾或类膜态沸腾。 由于直流锅炉内工质的流动为强制流动，蒸发管的布 置较自由，允许有多种布置方式，但应注意避免在最后的 蒸发段发生膜态沸腾或类膜态沸腾。 一 直流锅炉的特点（4）一 直流锅炉的特点（4） 在工作压力相同的条件下，水冷壁管的壁厚与管径成正 比，直流锅炉采用小管径水冷壁且不用汽包，可以降低锅 炉的金属耗量。与自然循环锅炉相比，直流锅炉通常可节 省约 在工作压力相同的条件下，水冷壁管的壁厚与管径成正 比，直流锅炉采用小管径水冷壁且不用汽包，可以降低锅 炉的金属耗量。与自然循环锅炉相比，直流锅炉通常可节 省约20～～30的钢材。的钢材。 4．直流锅炉的给水品质要求高．直流锅炉的给水品质要求高 没有汽包，不能进行锅内水处理，给水带来的盐分除 一部分被蒸汽带走外，其余将沉积在受热面上影响传热， 使受热面的壁温有可能超过金属的许用温度，且这些盐分 只有停炉清洗才能除去，因此为了确保受热面的安全，直 流锅炉的给水品质要求高。通常要求凝结水进行 没有汽包，不能进行锅内水处理，给水带来的盐分除 一部分被蒸汽带走外，其余将沉积在受热面上影响传热， 使受热面的壁温有可能超过金属的许用温度，且这些盐分 只有停炉清洗才能除去，因此为了确保受热面的安全，直 流锅炉的给水品质要求高。通常要求凝结水进行100％的 除盐处理。 ％的 除盐处理。 一 直流锅炉的特点（5）一 直流锅炉的特点（5） 5. 直流锅炉的自动控制系统要求高直流锅炉的自动控制系统要求高 直流锅炉无汽包且蒸发受热面管径小，金属耗量小， 使得直流锅炉的蓄热能力较低。当负荷变化时，依靠自身 炉水和金属蓄热或放热来减缓汽压波动的能力较低。当负 荷发生变化时，直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量， 以保证物质平衡和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以 直流锅炉对燃料量和给水量的自动控制系统要求高。 直流锅炉无汽包且蒸发受热面管径小，金属耗量小， 使得直流锅炉的蓄热能力较低。当负荷变化时，依靠自身 炉水和金属蓄热或放热来减缓汽压波动的能力较低。当负 荷发生变化时，直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量， 以保证物质平衡和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以 直流锅炉对燃料量和给水量的自动控制系统要求高。 一 直流锅炉的特点（6）一 直流锅炉的特点（6） 6. 直流锅炉的启停和变负荷速度快直流锅炉的启停和变负荷速度快 为了保证受热面的安全工作，且为了减少启动过程中 的工质损失和能量损失，直流锅炉须设启动旁路系统。 为了保证受热面的安全工作，且为了减少启动过程中 的工质损失和能量损失，直流锅炉须设启动旁路系统。 直流锅炉由于没有汽包，在启停过程及变负荷运行过程中 的升、降温速度可快些，锅炉启停时间可大大缩短，锅炉 变负荷速度提高。 直流锅炉由于没有汽包，在启停过程及变负荷运行过程中 的升、降温速度可快些，锅炉启停时间可大大缩短，锅炉 变负荷速度提高。 二二二二 直流锅炉的水冷壁型式直流锅炉的水冷壁型式直流锅炉的水冷壁型式直流锅炉的水冷壁型式 直流锅炉出现的初期，水冷壁有三种相互独立的结直流锅炉出现的初期，水冷壁有三种相互独立的结直流锅炉出现的初期，水冷壁有三种相互独立的结直流锅炉出现的初期，水冷壁有三种相互独立的结 构型式即本生型、苏尔寿型和拉姆辛型。现代直流锅构型式即本生型、苏尔寿型和拉姆辛型。现代直流锅构型式即本生型、苏尔寿型和拉姆辛型。现代直流锅构型式即本生型、苏尔寿型和拉姆辛型。现代直流锅 炉的水冷壁结构型式演变为两种型式一种是垂直管炉的水冷壁结构型式演变为两种型式一种是垂直管炉的水冷壁结构型式演变为两种型式一种是垂直管炉的水冷壁结构型式演变为两种型式一种是垂直管 屏，另一种是螺旋管圈。屏，另一种是螺旋管圈。屏，另一种是螺旋管圈。屏，另一种是螺旋管圈。 一一一一 垂直管屏光管水冷壁垂直管屏光管水冷壁垂直管屏光管水冷壁垂直管屏光管水冷壁 随着火电机组的大容量化，为了保证炉膛下随着火电机组的大容量化，为了保证炉膛下随着火电机组的大容量化，为了保证炉膛下随着火电机组的大容量化，为了保证炉膛下 辐射区水冷壁管内的质量流速，下辐射区水冷壁辐射区水冷壁管内的质量流速，下辐射区水冷壁辐射区水冷壁管内的质量流速，下辐射区水冷壁辐射区水冷壁管内的质量流速，下辐射区水冷壁 的流路一般设计成二次垂直上升。的流路一般设计成二次垂直上升。的流路一般设计成二次垂直上升。的流路一般设计成二次垂直上升。 三种型式直流锅炉的结构图三种型式直流锅炉的结构图 a垂直上升管屏式；垂直上升管屏式；b回带管屏式；回带管屏式；c水平围绕管圈式水平围绕管圈式 二二二二 螺旋管圈水冷壁螺旋管圈水冷壁螺旋管圈水冷壁螺旋管圈水冷壁 螺旋管圈水冷壁的优点是螺旋管圈水冷壁的优点是螺旋管圈水冷壁的优点是螺旋管圈水冷壁的优点是 1 1、工作在炉膛下辐射区的水冷壁同步经过炉膛内、工作在炉膛下辐射区的水冷壁同步经过炉膛内、工作在炉膛下辐射区的水冷壁同步经过炉膛内、工作在炉膛下辐射区的水冷壁同步经过炉膛内 受热最强的区域和受热最弱的区域；受热最强的区域和受热最弱的区域；受热最强的区域和受热最弱的区域；受热最强的区域和受热最弱的区域； 2 2、水冷壁中的工质在下辐射区一次性沿着螺旋管、水冷壁中的工质在下辐射区一次性沿着螺旋管、水冷壁中的工质在下辐射区一次性沿着螺旋管、水冷壁中的工质在下辐射区一次性沿着螺旋管 圈上升，没有中间联箱，工质在比容变化最大的阶段圈上升，没有中间联箱，工质在比容变化最大的阶段圈上升，没有中间联箱，工质在比容变化最大的阶段圈上升，没有中间联箱，工质在比容变化最大的阶段 避免了再分配；避免了再分配；避免了再分配；避免了再分配； 3 3、可灵活选择并联工作的水冷壁管子根数和管、可灵活选择并联工作的水冷壁管子根数和管、可灵活选择并联工作的水冷壁管子根数和管、可灵活选择并联工作的水冷壁管子根数和管 径，保证较大的质量流速。径，保证较大的质量流速。径，保证较大的质量流速。径，保证较大的质量流速。 螺旋管圈水冷壁的这些优螺旋管圈水冷壁的这些优螺旋管圈水冷壁的这些优螺旋管圈水冷壁的这些优 点，使得水冷壁能够工作在热点，使得水冷壁能够工作在热点，使得水冷壁能够工作在热点，使得水冷壁能够工作在热 偏差最小和流量偏差最小的良偏差最小和流量偏差最小的良偏差最小和流量偏差最小的良偏差最小和流量偏差最小的良 好状态。因此，其水动力稳定好状态。因此，其水动力稳定好状态。因此，其水动力稳定好状态。因此，其水动力稳定 性较高，不会产生停滞和倒性较高，不会产生停滞和倒性较高，不会产生停滞和倒性较高，不会产生停滞和倒 流，可以不装节流圈，最适合流，可以不装节流圈，最适合流，可以不装节流圈，最适合流，可以不装节流圈，最适合 变压运行。螺旋管圈水冷壁起变压运行。螺旋管圈水冷壁起变压运行。螺旋管圈水冷壁起变压运行。螺旋管圈水冷壁起 源于水平管圈水冷壁源于水平管圈水冷壁源于水平管圈水冷壁源于水平管圈水冷壁 拉姆辛拉姆辛拉姆辛拉姆辛 型型型型 。水平管圈水冷壁的结构如。水平管圈水冷壁的结构如。水平管圈水冷壁的结构如。水平管圈水冷壁的结构如 图图图图1313- -3 3所示。所示。所示。所示。 螺旋管圈水冷壁的主要缺点是螺旋管圈水冷壁的主要缺点是螺旋管圈水冷壁的主要缺点是螺旋管圈水冷壁的主要缺点是 1 1、水冷壁及其悬吊结构复杂、制造、安装及检、水冷壁及其悬吊结构复杂、制造、安装及检、水冷壁及其悬吊结构复杂、制造、安装及检、水冷壁及其悬吊结构复杂、制造、安装及检 修工作量大，流动阻力比较大。修工作量大，流动阻力比较大。修工作量大，流动阻力比较大。修工作量大，流动阻力比较大。 2 2、管带宽度随锅炉容量提高而增大，管带盘旋、管带宽度随锅炉容量提高而增大，管带盘旋、管带宽度随锅炉容量提高而增大，管带盘旋、管带宽度随锅炉容量提高而增大，管带盘旋 圈数减少，热偏差增大。圈数减少，热偏差增大。圈数减少，热偏差增大。圈数减少，热偏差增大。 三三三三 内螺纹管垂直管屏水冷壁内螺纹管垂直管屏水冷壁内螺纹管垂直管屏水冷壁内螺纹管垂直管屏水冷壁 炉上的应用证明这项技术在抵抗膜态沸腾方面已经炉上的应用证明这项技术在抵抗膜态沸腾方面已经炉上的应用证明这项技术在抵抗膜态沸腾方面已经炉上的应用证明这项技术在抵抗膜态沸腾方面已经 成熟。其主要特点是用内螺纹管防止由超临界压力过成熟。其主要特点是用内螺纹管防止由超临界压力过成熟。其主要特点是用内螺纹管防止由超临界压力过成熟。其主要特点是用内螺纹管防止由超临界压力过 渡到亚临界压力区域时可能发生的膜态沸腾；同时水冷渡到亚临界压力区域时可能发生的膜态沸腾；同时水冷渡到亚临界压力区域时可能发生的膜态沸腾；同时水冷渡到亚临界压力区域时可能发生的膜态沸腾；同时水冷 壁入口装有节流圈，使各水冷壁管内的质量流量与吸热壁入口装有节流圈，使各水冷壁管内的质量流量与吸热壁入口装有节流圈，使各水冷壁管内的质量流量与吸热壁入口装有节流圈，使各水冷壁管内的质量流量与吸热 量相匹配。采用螺旋管圈水冷壁的量相匹配。采用螺旋管圈水冷壁的量相匹配。采用螺旋管圈水冷壁的量相匹配。采用螺旋管圈水冷壁的600 MW600 MW超临界直流超临界直流超临界直流超临界直流 锅炉，在额定负荷下的质量流速为锅炉，在额定负荷下的质量流速为锅炉，在额定负荷下的质量流速为锅炉，在额定负荷下的质量流速为2800kg/m2800kg/m 2 2 .s.s。可。可。可。可 见采用内螺纹管垂直管屏水冷壁，减小了水冷壁的阻力见采用内螺纹管垂直管屏水冷壁，减小了水冷壁的阻力见采用内螺纹管垂直管屏水冷壁，减小了水冷壁的阻力见采用内螺纹管垂直管屏水冷壁，减小了水冷壁的阻力 损失，降低了给水泵的功率消耗。损失，降低了给水泵的功率消耗。损失，降低了给水泵的功率消耗。损失，降低了给水泵的功率消耗。 垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁比较垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁比较 垂直水冷壁 （内螺纹管） 垂直水冷壁 （内螺纹管） 螺旋管水冷壁 （光管） 螺旋管水冷壁 （光管） 与光管相比内螺纹管传热特性与光管相比内螺纹管传热特性 质量流速1500 kg/m质量流速1500 kg/m2 2s内螺纹管s内螺纹管 核态沸腾核态沸腾 偏离核 态沸腾 偏离核 态沸腾 膜态沸腾 核态沸腾核态沸腾 质量流速1500 kg/m质量流速1500 kg/m2 2s光管s光管 安装中的垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁 可靠性比较 安装中的垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁 可靠性比较 焊口对接 只需单向调整 焊口对接 只需单向调整 焊口对接 需双向调整 焊口对接 需双向调整 较复杂较复杂 高可靠性高可靠性 （有时可靠性较低）（有时可靠性较低） 水冷壁结渣比较水冷壁结渣比较 容易掉落 粘附在膜式 鳍片上 容易掉落 粘附在膜式 鳍片上 第二节直流锅炉的水动力特性第二节直流锅炉的水动力特性 一、直流锅炉的水动力不稳定性一、直流锅炉的水动力不稳定性 亚临界压力直流锅炉和超临界压力直流锅炉低负荷 变压运行时，水冷壁管内工质都处于汽、液两相流动状态。 随着气相份额增大，加速压降增大，重位压降减小，流动 阻力的变化却不确定。综合影响结果是使流量和压差的关 系呈现三次方曲线趋势。即出现静态水动力不稳定现象。 亚临界压力直流锅炉和超临界压力直流锅炉低负荷 变压运行时，水冷壁管内工质都处于汽、液两相流动状态。 随着气相份额增大，加速压降增大，重位压降减小，流动 阻力的变化却不确定。综合影响结果是使流量和压差的关 系呈现三次方曲线趋势。即出现静态水动力不稳定现象。 直流锅炉静态水动力不稳定的主要表现是流量和压直流锅炉静态水动力不稳定的主要表现是流量和压直流锅炉静态水动力不稳定的主要表现是流量和压直流锅炉静态水动力不稳定的主要表现是流量和压 差的关系不是单值性的，而是多值性的。即对应一个压差的关系不是单值性的，而是多值性的。即对应一个压差的关系不是单值性的，而是多值性的。即对应一个压差的关系不是单值性的，而是多值性的。即对应一个压 差，出现两个或两个以上的流量。如图差，出现两个或两个以上的流量。如图差，出现两个或两个以上的流量。如图差，出现两个或两个以上的流量。如图1313- -4 4所示。所示。所示。所示。 水动力多值性水动力多值性水动力多值性水动力多值性 的具体表现是对的具体表现是对的具体表现是对的具体表现是对 于一根管子，流量于一根管子，流量于一根管子，流量于一根管子，流量 有时大有时小；对有时大有时小；对有时大有时小；对有时大有时小；对 于并联工作的一组于并联工作的一组于并联工作的一组于并联工作的一组 管子，有的管中流管子，有的管中流管子，有的管中流管子，有的管中流 量大，有的管中流量大，有的管中流量大，有的管中流量大，有的管中流 量小。这些现象一量小。这些现象一量小。这些现象一量小。这些现象一 旦出现，水冷壁就旦出现，水冷壁就旦出现，水冷壁就旦出现，水冷壁就 处在不安全的运行处在不安全的运行处在不安全的运行处在不安全的运行 状态。状态。状态。状态。 二二二二 亚临界压力下直流锅炉的水动力特性亚临界压力下直流锅炉的水动力特性亚临界压力下直流锅炉的水动力特性亚临界压力下直流锅炉的水动力特性 1 1、亚临界压力下水平蒸发管的水动力特性、亚临界压力下水平蒸发管的水动力特性、亚临界压力下水平蒸发管的水动力特性、亚临界压力下水平蒸发管的水动力特性 分析图分析图分析图分析图1313- -5 5的水平蒸的水平蒸的水平蒸的水平蒸 发管中流量和压差的关发管中流量和压差的关发管中流量和压差的关发管中流量和压差的关 系，因为重位压降系，因为重位压降系，因为重位压降系，因为重位压降 △△△△P PZW ZW0 0，而比容变化引，而比容变化引，而比容变化引，而比容变化引 起的加速压降仅占总压起的加速压降仅占总压起的加速压降仅占总压起的加速压降仅占总压 降的降的降的降的3.53.5％，可以忽略不％，可以忽略不％，可以忽略不％，可以忽略不 计。则管子出口的压降计。则管子出口的压降计。则管子出口的压降计。则管子出口的压降 应等于流动阻力，如果应等于流动阻力，如果应等于流动阻力，如果应等于流动阻力，如果 不计管子进出口的局部不计管子进出口的局部不计管子进出口的局部不计管子进出口的局部 阻力，则有阻力，则有阻力，则有阻力，则有 △△△△PP△△△△P P lz lz △△△△P Prs rs △△△△P Pzf zf , Pa , Pa （（（（1313- -1 1）））） 热水段流动阻力热水段流动阻力热水段流动阻力热水段流动阻力△△△△P Prs rs为 为为为 ρ ρ λ ρ λ ′ ′ ′ Δ 2 2 22 w d Lw d L P rsrs rs 蒸发段流动阻力蒸发段流动阻力蒸发段流动阻力蒸发段流动阻力△△△△P Pzf zf为 为为为 ]11 [ 2 2 − ′ ′ ′ ′ ′− Δ ρ ρ χ ρ ρ ψλ p rs zf w d LL P （（（（1313- -2 2）））） （（（（1313- -3 3）））） 蒸发段的平均质量含汽率蒸发段的平均质量含汽率蒸发段的平均质量含汽率蒸发段的平均质量含汽率χχχχｐ ｐｐｐ为 为为为 γ π γ π χ G LLdq G dLq rs zf p 2 2 − 热水段长度热水段长度热水段长度热水段长度L Lrs rs为 为为为 q wid dq iG L rs 4 ρ π Δ Δ （（13-4）） （（13-5）） 把式把式把式把式1313- -55代入式代入式代入式代入式1313- -55，可得，可得，可得，可得 γγρ χ 2 2i dw qL p Δ −（（13-6）） 把式把式把式把式1313- -55和式和式和式和式1313- -66代入式代入式代入式代入式1313- -11、式、式、式、式1313- -22和式和式和式和式1313- - 33，可得，可得，可得，可得 △△PAρｗρｗ3Bρｗρｗ2Cρｗρｗ13-7 式中式中 ]1 2 1 1 [ 8 − ′ ′ ′Δ − ′ Δ ρ ρ γψρ ψλi q i A ]11[ 2 − ′ ′ ′Δ − ′ ρ ρ γρ ψλi d L B 1 2 2 − ′ ′ ′ ′ ρ ρ γρ ψλ d qL C （（13-8）） （（13-9）） （（13-10）） 式式式式1313- -77为水平蒸发管水动为水平蒸发管水动为水平蒸发管水动为水平蒸发管水动 力特性关系式。即力特性关系式。即力特性关系式。即力特性关系式。即△△△△PfPf（（（（GG）））） 的函数关系的具体形式。随着的函数关系的具体形式。随着的函数关系的具体形式。随着的函数关系的具体形式。随着 系数系数系数系数A A、、、、B B、、、、C C的变化，方程的的变化，方程的的变化，方程的的变化，方程的 解发生变化，反映的曲线形状解发生变化，反映的曲线形状解发生变化，反映的曲线形状解发生变化，反映的曲线形状 也相应变化。也相应变化。也相应变化。也相应变化。 曲线可出现三种情况，如曲线可出现三种情况，如曲线可出现三种情况，如曲线可出现三种情况，如 图图图图1313- -6 6所示。所示。所示。所示。 即对方程求导数并且令即对方程求导数并且令即对方程求导数并且令即对方程求导数并且令，可得，可得，可得，可得 0 wd wdf ρ ρ 023 2 Δ CwBwA wd Pd ρρ ρ （（（（1313- -1111）））） B2B2－－－－3AC 0 3AC 0 对应三个实根，多值性）对应三个实根，多值性）对应三个实根，多值性）对应三个实根，多值性） B2B2－－－－3AC0 3AC0 对应一个实根，单值性对应一个实根，单值性对应一个实根，单值性对应一个实根，单值性 B2B2－－－－3AC0 3AC0 对应一个实根，单值性对应一个实根，单值性对应一个实根，单值性对应一个实根，单值性 由此可见，水动力单值性的条件为由此可见，水动力单值性的条件为由此可见，水动力单值性的条件为由此可见，水动力单值性的条件为 B2B2－－－－3AC3AC≤≤≤≤0 0 （（（（1313- -1212）））） 亚临界压力以下，水平蒸发管水动力多值性的直观亚临界压力以下，水平蒸发管水动力多值性的直观亚临界压力以下，水平蒸发管水动力多值性的直观亚临界压力以下，水平蒸发管水动力多值性的直观 表现可用示意图表现可用示意图表现可用示意图表现可用示意图1313- -7 7说明，说明，说明，说明， 水动力特性获得单值性的条件是水动力特性获得单值性的条件是 1 46. 7 − ′ ′ ′ ≤Δ ρ ρ α r i r ---工质汽化潜热； ρ′ 工质汽化潜热； ρ′---饱和水密度； ρ″ 饱和水密度； ρ″---饱和汽密度； α 饱和汽密度； α---修正系数 ； 。修正系数 ； 。 给水变为蒸汽的过给水变为蒸汽的过给水变为蒸汽的过给水变为蒸汽的过 程经历了加热、蒸发、程经历了加热、蒸发、程经历了加热、蒸发、程经历了加热、蒸发、 过热三个阶段，由于过热三个阶段，由于过热三个阶段，由于过热三个阶段，由于 直流锅炉没有固定的直流锅炉没有固定的直流锅炉没有固定的直流锅炉没有固定的 汽水分界面，热水段、汽水分界面，热水段、汽水分界面，热水段、汽水分界面，热水段、 蒸发段、过热段的长蒸发段、过热段的长蒸发段、过热段的长蒸发段、过热段的长 度是随热负荷及给水度是随热负荷及给水度是随热负荷及给水度是随热负荷及给水 流量等条件变动的。流量等条件变动的。流量等条件变动的。流量等条件变动的。 当给水流量增加时，当给水流量增加时，当给水流量增加时，当给水流量增加时， 热水段长度延长，蒸热水段长度延长，蒸热水段长度延长，蒸热水段长度延长，蒸 发段长度缩短，过热发段长度缩短，过热发段长度缩短，过热发段长度缩短，过热 段长度也相应缩短。段长度也相应缩短。段长度也相应缩短。段长度也相应缩短。 直流锅炉的水冷壁出口布置有汽水分离器，亚临界直流锅炉的水冷壁出口布置有汽水分离器，亚临界直流锅炉的水冷壁出口布置有汽水分离器，亚临界直流锅炉的水冷壁出口布置有汽水分离器，亚临界 压力直流锅炉或超临界压力直流锅炉在低负荷变压运行压力直流锅炉或超临界压力直流锅炉在低负荷变压运行压力直流锅炉或超临界压力直流锅炉在低负荷变压运行压力直流锅炉或超临界压力直流锅炉在低负荷变压运行 时，汽水分离器的作用类似于自然循环锅炉的锅筒，其时，汽水分离器的作用类似于自然循环锅炉的锅筒，其时，汽水分离器的作用类似于自然循环锅炉的锅筒，其时，汽水分离器的作用类似于自然循环锅炉的锅筒，其 主要作用是使水冷壁和过热器分开，将水冷壁出口的汽主要作用是使水冷壁和过热器分开，将水冷壁出口的汽主要作用是使水冷壁和过热器分开，将水冷壁出口的汽主要作用是使水冷壁和过热器分开，将水冷壁出口的汽 水混合物分离成汽和水，以控制进入过热器的蒸汽的干水混合物分离成汽和水，以控制进入过热器的蒸汽的干水混合物分离成汽和水，以控制进入过热器的蒸汽的干水混合物分离成汽和水，以控制进入过热器的蒸汽的干 度。所以，分析直流锅炉水动力多值性时，通常只考察度。所以，分析直流锅炉水动力多值性时，通常只考察度。所以，分析直流锅炉水动力多值性时，通常只考察度。所以，分析直流锅炉水动力多值性时，通常只考察 热水段和蒸发段。即认为对于水动力多值性起决定作用热水段和蒸发段。即认为对于水动力多值性起决定作用热水段和蒸发段。即认为对于水动力多值性起决定作用热水段和蒸发段。即认为对于水动力多值性起决定作用 的是热水段的阻力和蒸发段的阻力。的是热水段的阻力和蒸发段的阻力。的是热水段的阻力和蒸发段的阻力。的是热水段的阻力和蒸发段的阻力。 2 2 亚临界压力下垂直管的水动力特性亚临界压力下垂直管的水动力特性亚临界压力下垂直管的水动力特性亚临界压力下垂直管的水动力特性 亚临界压力下，在垂直蒸发管中，重位压头对水动亚临界压力下，在垂直蒸发管中，重位压头对水动亚临界压力下，在垂直蒸发管中，重位压头对水动亚临界压力下，在垂直蒸发管中，重位压头对水动 力特性的影响很大。有时，重位压头会成为总压降的主力特性的影响很大。有时，重位压头会成为总压降的主力特性的影响很大。有时，重位压头会成为总压降的主力特性的影响很大。有时，重位压头会成为总压降的主 要部分，从而影响着压差与流量的关系。要部分，从而影响着压差与流量的关系。要部分，从而影响着压差与流量的关系。要部分，从而影响着压差与流量的关系。 在垂直蒸发管中，如果不计加速压降，则管子进出口的在垂直蒸发管中，如果不计加速压降，则管子进出口的在垂直蒸发管中，如果不计加速压降，则管子进出口的在垂直蒸发管中，如果不计加速压降，则管子进出口的 压差应为压差应为压差应为压差应为 △△△△PP△△△△P P lz lz ＋＋＋＋△△△△P Pzw zw ，，，， Pa Pa （（（（1313- -1313）））） △△△△P Pzw zwH Hrs rsρ ρρρrs rs g g＋Ｈ＋Ｈ＋Ｈ＋Ｈzf zfρ ρρρzf zfｇ ｇｇｇ ，，，，Pa Pa （（（（1313- -1414）））） 式中式中式中式中 HHrs rs、 、、、 HHzf zf 热水段、蒸发段高度，热水段、蒸发段高度，热水段、蒸发段高度，热水段、蒸发段高度，mm；；；； ρρρρrs rs， ，，，ρρρρzf zf－热水段、蒸发段的工质密度， －热水段、蒸发段的工质密度，－热水段、蒸发段的工质密度，－热水段、蒸发段的工质密度，kg/mkg/m 3 3 。。。。 分析式（分析式（13-14）可知，当流量增加时，热水段高度 增大，蒸发段高度减小；与此同时，蒸发量减少，质量 含汽率下降，使得蒸发段的汽水混合物密度增大；虽然 管段总高度并未改变，但工质平均密度增大，使重位压 头增加。流量越大，重位压头就越大，对水动力特性的 影响就越大。 ）可知，当流量增加时，热水段高度 增大，蒸发段高度减小；与此同时，蒸发量减少，质量 含汽率下降，使得蒸发段的汽水混合物密度增大；虽然 管段总高度并未改变，但工质平均密度增大，使重位压 头增加。流量越大，重位压头就越大，对水动力特性的 影响就越大。 图图图图1313- -8 8中的曲线表示垂直上升管的重位压头对水动中的曲线表示垂直上升管的重位压头对水动中的曲线表示垂直上升管的重位压头对水动中的曲线表示垂直上升管的重位压头对水动 力特性的影响。力特性的影响。力特性的影响。力特性的影响。 由图可见，对垂直上升流动，当重位由图可见，对垂直上升流动，当重位由图可见，对垂直上升流动，当重位由图可见，对垂直上升流动，当重位 压头较大时，如果不计重位压头时的水动力特性是多压头较大时，如果不计重位压头时的水动力特性是多压头较大时，如果不计重位压头时的水动力特性是多压头较大时，如果不计重位压头时的水动力特性是多 值性的，则考虑重位压头后的水动力特性就有可能变值性的，则考虑重位压头后的水动力特性就有可能变值性的，则考虑重位压头后的水动力特性就有可能变值性的，则考虑重位压头后的水动力特性就有可能变 为单值性的。即上升流动时，重位压头具有减弱水动为单值性的。即上升流动时，重位压头具有减弱水动为单值性的。即上升流动时，重位压头具有减弱水动为单值性的。即上升流动时，重位压头具有减弱水动 力不稳定的作用。力不稳定的作用。力不稳定的作用。力不稳定的作用。 对于垂直下降管的流动，重位压头对水动力特性对于垂直下降管的流动，重位压头对水动力特性对于垂直下降管的流动，重位压头对水动力特性对于垂直下降管的流动，重位压头对水动力特性 的影响为的影响为的影响为的影响为 △△△△PP△△△△P P lz lz －－－－△△△△P Pzw zw ，，，， Pa 13Pa 13- -1515）））） 图图图图1313- -9 9的曲线表示了垂直下降管中重位压头对水的曲线表示了垂直下降管中重位压头对水的曲线表示了垂直下降管中重位压头对水的曲线表示了垂直下降管中重位压头对水 动力特性的影响。由图可见，当重位压头较大时，如动力特性的影响。由图可见，当重位压头较大时，如动力特性的影响。由图可见，当重位压头较大时，如动力特性的影响。由图可见，当重位压头较大时，如 果不计重位压头时，水动力特性是单值性的，则考虑果不计重位压头时，水动力特性是单值性的，则考虑果不计重位压头时，水动力特性是单值性的，则考虑果不计重位压头时，水动力特性是单值性的，则考虑 重位压头后的水动力特性就可能变为多值性的。即下重位压头后的水动力特性就可能变为多值性的。即下重位压头后的水动力特性就可能变为多值性的。即下重位压头后的水动力特性就可能变为多值性的。即下 降流动时，重位压头具有增强水动力不稳定的作用。降流动时，重位压头具有增强水动力不稳定的作用。降流动时，重位压头具有增强水动力不稳定的作用。降流动时，重位压头具有增强水动力不稳定的作用。 三三三三 影响直流锅炉水动力多值性的因素影响直流锅炉水动力多值性的因素影响直流锅炉水动力多值性的因素影响直流锅炉水动力多值性的因素 锅炉运行时，影响水动力多值性的具体因素比较锅炉运行时，影响水动力多值性的具体因素比较锅炉运行时，影响水动力多值性的具体因素比较锅炉运行时，影响水动力多值性的具体因素比较 复杂，主要因素有复杂，主要因素有复杂，主要因素有复杂，主要因素有 1 1 工质压力工质压力工质压力工质压力 蒸发管进口的工质压力对水动力多值性的影响起主蒸发管进口的工质压力对水动力多值性的影响起主蒸发管进口的工质压力对水动力多值性的影响起主蒸发管进口的工质压力对水动力多值性的影响起主 要作用。当压力降低时，汽水密度差增大，水动力趋要作用。当压力降低时，汽水密度差增大，水动力趋要作用。当压力降低时，汽水密度差增大，水动力趋要作用。当压力降低时，汽水密度差增大，水动力趋 于不稳定。但是，压力对水动力多值性的影响具有多于不稳定。但是，压力对水动力多值性的影响具有多于不稳定。但是，压力对水动力多值性的影响具有多于不稳定。但是，压力对水动力多值性的影响具有多 重性。即压力降低时，汽水比容差增大，水动力多值重性。即压力降低时，汽水比容差增大，水动力多值重性。即压力降低时，汽水比容差增大，水动力多值重性。即压力降低时，汽水比容差增大，水动力多值 性加剧；但压力降低，工质汽化潜热也随之增大，在性加剧；但压力降低，工质汽化潜热也随之增大，在性加剧；但压力降低，工质汽化潜热也随之增大，在性加剧；但压力降低，工质汽化潜热也随之增大，在 吸热量一定时，蒸发量减少；压力降低，还会使受热吸热量一定时，蒸发量减少；压力降低，还会使受热吸热量一定时，蒸发量减少；压力降低，还会使受热吸热量一定时，蒸发量减少；压力降低，还会使受热 面进口水欠焓相应减小，这又会减弱水动力多值性。面进口水欠焓相应减小，这又会减弱水动力多值性。面进口水欠焓相应减小，这又会减弱水动力多值性。面进口水欠焓相应减小，这又会减弱水动力多值性。 但是，压力降低使汽水比容差变化得较多，因而其综但是，压力降低使汽水比容差变化得较多，因而其综但是，压力降低使汽水比容差变化得较多，因而其综但是，压力降低使汽水比容差变化得较多，因而其综 合影响是加剧了水动力多值性。合影响是加剧了水动力多值性。合影响是加剧了水动力多值性。合影响是加剧了水动力多值性。 图图图图1313- -1111的试验曲线表明了压力对水动力特性的影的试验曲线表明了压力对水动力特性的影的试验曲线表明了压力对水动力特性的影的试验曲线表明了压力对水动力特性的影 响。响。响。响。 2 2 质量流速质量流速质量流速质量流速 直流锅炉蒸发管内的质直流锅炉蒸发管内的质直流锅炉蒸发管内的质直流锅炉蒸发管内的质 量流速随负荷而变，锅炉负量流速随负荷而变，锅炉负量流速随负荷而变，锅炉负量流速随负荷而变，锅炉负 荷越低，越容易发生水动力荷越低，越容易发生水动力荷越低，越容易发生水动力荷越低，越容易发生水动力 多值性。因为质量流速越多值性。因为质量流速越多值性。因为质量流速越多值性。因为质量流速越 小，工质流量分配越不均匀。小，工质流量分配越不均匀。小，工质流量分配越不均匀。小，工质流量分配越不均匀。 从式从式从式从式1313- -77来看，质量流速越来看，质量流速越来看，质量流速越来看，质量流速越 小，各项系数的影响作用就小，各项系数的影响作用就小，各项系数的影响作用就小，各项系数的影响作用就 越大，越容易发生水动力多越大，越容易发生水动力多越大，越容易发生水动力多越大，越容易发生水动力多 值性。值性。值性。值性。 3 3 蒸发管进口水欠焓蒸发管进口水欠焓蒸发管进口水欠焓蒸发管进口水欠焓 热水段的存在说明蒸发管进口工质欠焓。在热负热水段的存在说明蒸发管进口工质欠焓。在热负热水段的存在说明蒸发管进口工质欠焓。在热负热水段的存在说明蒸发管进口工质欠焓。在热负 荷一定的条件下，工质欠焓越大，荷一定的条件下，工质欠焓越大，荷一定的条件下，工质欠焓越大，荷一定的条件下，工质欠焓越大，L Lrs rs就越大， 就越大，就越大，就越大，L Lzf zf就 就就就 越小，虽然热水段阻力越小，虽然热水段阻力越小，虽然热水段阻力越小，虽然热水段阻力△△△△P Prs rs有所增大，但由于受 有所增大，但由于受有所