1、總體原理
    循環(huán)系統(tǒng)中各回路的流量是按循環(huán)壓頭和阻力之間的平衡來(lái)分配�？偟难�環(huán)流量的變化及其對(duì)出口蒸汽干度的影響將取決于循環(huán)壓頭的增加和阻力的增加孰大孰小。因此，循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有低的流動(dòng)阻力以保證所有回路具有“正向”流動(dòng)特性，從而使循環(huán)倍率在所有運(yùn)行工況下總是隨熱負(fù)荷的增加而增加，以形成系統(tǒng)的自穩(wěn)定性。
    熱負(fù)荷的增加不可避免地導(dǎo)致蒸發(fā)回路中蒸汽干度的增加。重要的一點(diǎn)是限制蒸汽的干度在一定水平而不致引起破壞核態(tài)沸騰。通過(guò)合理的布置回路和供水管以及引出管能保證足夠的質(zhì)量流速和足夠低的蒸汽干度。在熱負(fù)荷較高區(qū)域采用了內(nèi)螺紋管，這樣即使在最為不利的情況下，仍能保證在最大熱負(fù)荷與發(fā)生膜態(tài)沸騰(DNB)的臨界熱負(fù)荷(CHF)之間有足夠的裕量。
2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
    設(shè)計(jì)成具有較大的流通截面以減小阻力。具有較高的質(zhì)量流量和循環(huán)倍率，以避免循環(huán)停滯和倒流。
    下?tīng)t膛水冷壁和大部分上爐膛水冷壁使用內(nèi)螺紋管以避免膜態(tài)沸騰，較低熱負(fù)荷區(qū)域使用光管，臨界熱負(fù)荷和最大熱負(fù)荷的比值為1.25。
    在燃燒強(qiáng)度最劇烈的下?tīng)t膛，采用較低的爐膛容積熱負(fù)荷90.7kW/m2，爐膛截面熱負(fù)荷2.46kW／m2，并在爐膛適當(dāng)?shù)奈恢梅笤O(shè)一定數(shù)量的衛(wèi)燃帶，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
3、循環(huán)系統(tǒng)描述
    循環(huán)系統(tǒng)包括爐膛的水冷壁、下降管、供水管、引出管和汽包，水從汽包流到大口徑的下降管，然后通過(guò)各個(gè)供水管分配到位于爐膛前、后和側(cè)墻的下集箱再到爐膛水冷壁管。
    在爐膛水冷壁中水被加熱成汽水混合物，被收集到水冷壁上集箱，通過(guò)引出管送到汽包中的分離器連通箱中，引出管沿著汽包均勻分布，保證汽水混合物均勻的進(jìn)入旋風(fēng)分離器中。
    在旋風(fēng)分離器中，蒸汽通過(guò)離心作用從汽水兩相中分離出來(lái)，蒸汽垂直向上流過(guò)位于旋風(fēng)分離器頂部的百葉窗分離器，經(jīng)過(guò)一次分離后再流過(guò)位于汽包上部的立式百葉窗分離器作二次分離，大量被離心作用分離出來(lái)的旋轉(zhuǎn)水流在分離器內(nèi)流向下部。底部出口的形狀盡量設(shè)計(jì)成減少汽包水表面的擾動(dòng)，并保證分離器的底部始終浸泡在爐水中。水位報(bào)警和停爐值的設(shè)定也滿(mǎn)足這一要求。引入的給水應(yīng)均勻的分布在水位以下，與循環(huán)水充分混合。每根下降管設(shè)置了消旋裝置，阻止在較低的水位時(shí)蒸汽進(jìn)入下降管。下降管中爐水不帶汽保證了最大水動(dòng)力壓頭的存在，從而推動(dòng)循環(huán)。
    循環(huán)系統(tǒng)中不應(yīng)有任何流量調(diào)節(jié)閥，因此循環(huán)流量和蒸汽干度完全取決于鍋爐的運(yùn)行壓力、負(fù)荷和燃燒方式。水冷壁管和所連接管道的設(shè)計(jì)必須保證這一點(diǎn)，在所有的運(yùn)行條件下，有足夠的循環(huán)流量以保持安全運(yùn)行，避免管子蒸干和其它爆管的危險(xiǎn)。
    內(nèi)螺紋管的應(yīng)用保證了在高熱負(fù)荷區(qū)管子內(nèi)表面始終有一層連續(xù)水膜，因此也保證了足夠的臨界熱負(fù)荷的裕量。
4、計(jì)算過(guò)程
4.1質(zhì)量流量和蒸汽干度定義
    循環(huán)分析計(jì)算的基本原理由下式描述
    根據(jù)各管段的投影面積，有效系數(shù)、平均環(huán)帶熱負(fù)荷和爐膛水平熱負(fù)荷的分布曲線(xiàn)，可將循環(huán)介質(zhì)總的吸熱量分配給不同平行管組的各受熱段。
    通過(guò)計(jì)算機(jī)程序還能求出每一管組各區(qū)段在每一特定高度處的質(zhì)量流量和入口速度以及蒸汽干度、壓力、溫度和焓值，并指明了具有最低流量的和最高蒸汽干度的管子。
4.2CHF(臨界熱負(fù)荷)裕度的評(píng)估
    按上述4.1中所述的方法完成的水循環(huán)分析計(jì)算指出了最易發(fā)生膜態(tài)沸騰( DNB)的管組（即爐膛中具有最低流量的管子通過(guò)最高的熱負(fù)荷區(qū)域）。對(duì)這些管組作進(jìn)一步的分析以建立在最?lèi)毫庸�況下保證安全的最小裕量。
    按照不同管組在不同高度的工況參數(shù)可確定臨界熱負(fù)荷的初值。CHF取決于流體的壓力、質(zhì)量流速、蒸汽干度或焓，內(nèi)表面條件（光管或內(nèi)螺紋管）、受熱情況（側(cè)面或周界），管子傾斜度（垂直或傾斜）和管子直徑。
    所采用的CHF數(shù)值是根據(jù)由原英國(guó)中央電力局CEGB（Marchwood工程實(shí)驗(yàn)室）利用電加熱垂直管子受到不均勻輻射熱的試驗(yàn)后所給出的熱負(fù)荷曲線(xiàn)所得到的，它類(lèi)似于爐膛膜式壁單面受熱工況。對(duì)于光管，數(shù)據(jù)覆蓋了60 bar到205 bar絕對(duì)壓力，蒸汽干度從過(guò)冷到0.6，質(zhì)量流速400到1500 kg/m2 s范圍。對(duì)內(nèi)螺紋管，數(shù)據(jù)覆蓋了180bar到190 bar絕對(duì)壓力，質(zhì)量流速為200到600kg/m2s，蒸汽干度從0.1到0.85和205 bar絕對(duì)壓力，質(zhì)量流速400到1000 kg/m2 s，蒸汽干度為0到0.8的范圍，管子內(nèi)徑50 mm，對(duì)其它內(nèi)徑管則列出修正值。同樣，管子的傾斜度也可得到修正。
    將不同標(biāo)高下臨界熱負(fù)荷與可能產(chǎn)生的平均環(huán)帶熱負(fù)荷與最大局部熱負(fù)荷作比較，以決定DNB的裕度。平均環(huán)帶熱負(fù)荷是按各區(qū)最大環(huán)帶熱負(fù)荷，按設(shè)定的垂直方向的變化值繪出，而最大局部熱負(fù)荷系按水平環(huán)帶熱負(fù)荷乘上一個(gè)能反映在非正常工況，在爐膛內(nèi)可能出現(xiàn)的瞬間影響的修正系數(shù)。
5、水循環(huán)和DNB分析結(jié)果
5.1水循環(huán)分析結(jié)果這里給出的鍋爐循環(huán)倍率定義為進(jìn)入下降管的總的循環(huán)流體流量除以進(jìn)入一級(jí)過(guò)熱器的蒸汽的質(zhì)量流量。
5.2DNB分析結(jié)果
    爐膛前墻、后墻和側(cè)墻最易于發(fā)生DNB的管子，這些管子質(zhì)量流量低于平均值而通過(guò)了爐膛中最高熱負(fù)荷區(qū)域，這些管子位于爐膛前墻、后墻和側(cè)墻中心線(xiàn)。
6、結(jié)  論
    ①在所有鍋爐的運(yùn)行工況下，水循環(huán)分析結(jié)果表明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以保證可靠的循環(huán)。
    ②根據(jù)這個(gè)結(jié)果的水循環(huán)校核和DNB分析，對(duì)自然循環(huán)鍋爐所作的循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以說(shuō)是可靠成功的。

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