重位压差是由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不同造 成的；而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收炉膛内火焰的辐 射热量后，进行蒸发，形成汽水混合物，使工质密度降低形成的。
下降管侧 Yxj p2 p1 H xj g pxj 上升管侧 Yss p2 p1 H hu g pss
水在回路中循环流动时，下降管侧压差Yxj等于上升管侧压差Yss
膛出口处，起到一定的悬吊作用 在此烟气冷却，灰渣凝结，因此名凝渣管。
而由于凝渣管束的横向节距和纵向节距都很大， 不易发生堵渣现象。
3、汽包（不受热）
直径：1.7m左右
作用：
1与下降管、水冷壁构成水循环系统；
2接受省煤器来的给水，向过热器输送饱和蒸 汽；
2．压力升高，则汽水密度差下降，所以，随锅炉 压力参数的升高，为保证水循环，炉膛的高度通常 越高；
3．高压以上锅炉上升管的含汽率也高，即循环倍 率随压力参数升高而减小；
4．当压力很高时，自然循环将无法保证，必须采 取强制循环的手段。在亚临界压力参数下工作的锅 炉还可以满足水循环的要求。
二 自然循环的两个特征参数
水冷壁
水冷壁的作用
a. 吸收火 焰辐射 热 ，使 水蒸发 汽化； （介绍3种导热方式）
b. 保护炉墙； c. 将炉膛出口烟气温度冷却到要求的允
许值； d. 充分利用高温下辐射热强度高于对流
热强度的特点，降低锅炉总受热面的金 属耗量与造价。
分类
a，光管水冷壁；漏风，强度低， b，膜式水冷壁；密封性好，减少漏风，炉墙很薄，
循环流速w0及循环倍率K。
1．循环流速w0：工质流量下按管子截面计 算的饱和水速。
w0
G
'F
m/s
可理解为上升管的入口水速。
压力越高，循环水速要求越高，冷却工 况越好，但太高，则阻力过大。
2．循环倍率K
（ 1）定义：
K—上升管的进口水量与上升管出口蒸汽量之比。
K G 1 m/s Dx
停滞
倒流
连续水膜被破坏
水的冷却
膜态沸腾 超温 爆管
汽的冷却 传热恶化
内螺纹管抑制传热恶化的作用
• 鳍片光管： x=0.3，壁温开始飞升 x=0.6 ， 壁 温 达 到 第 一 个 高
峰点，此后壁温略有下降， x =0.8，出现蒸干,管壁温度
再次出现飞升。 • 内螺纹管：
x=0.8 ， 壁 温 才 开 始 飞 升 。 说明内螺纹管具有显著的抵 抗膜态沸腾、推迟传热恶化 的作用。
H xj g H hu g pxj pss
Syd h xjg
hi
i
g
影响自然水循环推动力的因素
由起沸点以上计算运动压头：
Syd h xjg
hiຫໍສະໝຸດ igSy dhq'
h
q
z h
hq' hq[' (1 ) "]
hq(' ")
1．要有一定的垂直高度，以保证足够大的运动压 头；
上升管 下集箱
一、水冷壁和水循环
水循环
水冷壁
自然循环原理与基本概念
一 自然循环原理
定义：在一个闭合的回路中，由于工质自身的密度差造成的重位 压差，推动工质流动的现象。
自然循环锅炉的循环回路是由锅筒、下降管、分配水管、水 冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽 水分离器组成的，如图所示；
日本想买：下花园小石山 周恩来——下令不卖，并让中科院进行研究—
—后发现是珍珠岩，一种很好的保温材料。
几个概念
1、卫燃带： 煤粉通过燃烧器喷入炉内，为了保证其迅速、
良好的燃烧，就要保证其处于高温状态下。为 了实现该目的，在燃烧器附近，水冷壁管不裸 露，而是涂有保温材料。
2、凝渣管 由后墙水冷壁向上延伸而成的管束布置在炉
重量轻。现代大型电站锅炉，均采用此结构； c，销钉管水冷壁；用来敷设卫燃带。在水冷壁管上
焊上销钉，然后敷上铬(ge)矿砂耐火材料制成。
光管疏排
光管密排
重型炉墙
膜式水冷壁 轻型炉墙
表征
相对节距：s/d
s－节距；d－管外径 s/d越大，炉内布置的总辐射受热面减少；
对炉墙的保护作用也减小；但水冷壁管 背火侧吸收的炉墙反射的热量增多，金 属利用率升高。反之则相反。 s/d的选取， 决定于锅炉蒸发量、水冷壁结构等全面 的技术经济分析。
内螺纹管抑制膜态沸腾、推迟传热恶化的机理：工质受到螺纹 的作用产生旋转，增强了管子内壁面附近流体的扰动，使水冷 壁管内壁面上产生的汽泡可以被旋转向上运动的液体及时带走 ，而水流受到旋转力的作用紧贴内螺纹槽壁面流动。从而避免 了汽泡在管子内壁面上的积聚所形成的“汽膜”，保证了管子 内壁面上有连续的水流冷却。亚临界参数自然循环锅炉采用内 螺纹管水冷壁是具有相当大的安全裕度
§4-5 锅炉受热面
电能生产流程：水――汽――推动汽轮 机――发电机――发电。
锅炉作用：水――汽。实现途径：燃料 燃烧放热，通过受热面传递给工质。
受热面包括：水冷壁、过热器、再热器、 省煤器、空预器
*首先，通过上述水－汽转变流程，以自然 循环锅炉为例，来认识一下各受热面。
省煤器
锅筒
下降管 起沸点A
在循环回路中，产生1kg蒸汽时，需要K kg的循 环水量在回路中流动。循环水量是K倍的蒸发量。
自然循环锅炉上升管中呈泡状流动，通常含汽率 小于20%。
K太小时，则含汽率x过大，则易发生膜态沸腾。
自然循环锅炉水冷壁的安全运行
一 影响水冷壁安全运行的主要因素
• 水质不良导致的水冷壁管内结垢与腐蚀，水冷壁受热偏差或管 内流动阻力的影响，导致个别或部分管子出现循环流动的停滞或 倒流； • 水冷壁热负荷过大导致的管子内壁面附近出现膜态沸腾； • 锅筒水位过低引起水冷壁中循环流量不足，甚至发生更为严重 的“干锅”； • 燃烧产生的腐蚀性气体对金属管子外壁面的高温腐蚀； • 结渣和积灰导致的对金属管壁的侵蚀； • 煤粉气流或含灰气流对金属管壁的磨损。
目前，我国电站锅炉所采用的水冷壁一 般为膜式水冷壁。
一般，S=80mm，d=60mm。材料为20A 钢或15CrMo。
膜式水冷壁
膜式水冷壁：指水冷壁管子间通过管本身鳍片 焊接或用扁钢焊接所联成的一个整体。提高了 受热面的吸热量，还保证了炉膛密封，减少了 炉膛漏风。且可直接敷设耐热、保温材料，减 轻炉墙重量1/2~1/3。还能与水冷壁一同悬吊， 加快安装进度。