[科普中国]-直流锅炉

在给水泵的压头作用下，给水依次经过加热、蒸发和过热等受热面而生成具有一定压力和温度的过热蒸汽，这种锅炉即为直流锅炉。直流锅炉运行时，给水中的杂质除部分随蒸汽带走外，其余都沉积在受热面上；机组停用时，内部还会由于腐蚀而生成氧化铁。为了清除这些污垢，点火前要用一定温度的除氧水进行循环清洗。

简介直流锅炉是指靠给水泵压力，使给水顺序通过省煤器、蒸发受热面（水冷壁）、过热器并全部变为过热水蒸气的锅炉。由于给水在进入锅炉后，水的加热、蒸发和水蒸气的过热，都是在受热面中连续进行的，不需要在加热中途进行汽水分离。因此，它没有自然循环锅炉的汽包。在省煤器受热面、蒸发受热面和过热器受热面之间没有固定的分界点，随锅炉负荷变动而变动。

没有汽包（锅筒），由给水泵的压力使给水经预热、蒸发到过热，一次流经各级受热面而产生额定参数和容量蒸汽的电厂锅炉。其蒸发区的循环倍率为1。

发明直流锅炉在20世纪20年代初即已发明，30年代开始应用。虽然它具有一系列优点：不用汽包；压力参数范围宽，既可用于亚临界压力锅炉，又可用于超临界压力锅炉；制造方便、节省钢材；启、停炉快速等。但由于它对水处理和自动控制的要求高，并且，在蒸汽参数和锅炉容量不大时其优点并不显著，因而发展不快。直到50年代末、60年代初，由于电厂锅炉向大容量、高参数方向发展，水处理技术和自动控制技术也有了长足的进步，直流锅炉才获得迅速发展。除英、法等国外，很多国家都把直流锅炉作为大型电厂锅炉的主要型式。80年代，世界上最大容量的直流锅炉是美国4400吨/时超临界压力直流锅炉（配1300兆瓦机组）。中国于1968年建成第一台220吨/时高压直流锅炉，以后又陆续制成400吨/时超高压直流锅炉和1000吨/时亚临界参数中间再热式的直流锅炉。

直流锅炉工作原理由于直流锅炉没有汽包，所以加热、蒸发和过热等部分之间无固定的分界线。其工作过程如下：给水经给水泵送人锅炉，先经过加热区，将水加热至饱和温度，再经过蒸发区。将已达到饱和温度的水蒸发成饱和蒸汽，最后经过过热区，把饱和蒸汽加热成过热蒸汽，最后送入汽轮机做功。1

与自然循环锅炉比较。直流锅炉优点如下：

1、节省钢材。直流锅炉不需要汽包，受热面管径又小，承压部件总质量轻，可节省钢材20%～30%。

2、制造、安装简单。

3、启、停炉速度快。因不存在汽包上、下壁温差制约，一般从点火到达到额定参数时间，直流锅炉为45min左右，自然循环锅炉则需要4～5h；直流锅炉停炉只需10～30min。

4、受热面布置灵活。直流锅炉可采用小直径的受热面管子；而自然循环锅炉为了保证水循环安全，管径不能太小。

运行特点直流锅炉由于蒸发和过热受热面没有明显的界限，故在其蒸发受热面中有时会出现流动不稳定和脉动等问题,需要在管组入口加装节流孔板,在进、出口联箱间加装呼吸联箱等措施来改善。另外，在蒸发受热面中会出现膜态沸腾（即受热面上生成的汽泡因来不及脱离而连成汽膜）现象，不利于热传导，以致造成管壁超温，影响锅炉运行安全。对此，可在高热负荷区的水冷壁中加装扰流子或采用内螺纹管等，以推迟膜态沸腾的出现。也可采用烟气再循环或调整燃烧器布置方式等措施以降低炉内最高热负荷。

直流锅炉中工质的流动无自平衡性，即吸热量多的管子因工质的比容增加，阻力加大，反而使通过的流量减少，产生了热偏差。因此，UP型直流锅炉多采用中间混合器，将水冷壁管中的流体在中途引出炉外进入混合器，使各管中流体的热焓、温度和压力充分混合均匀后再流回水冷壁以消除各管间的热偏差。混合的次数、位置和方法取决于锅炉的容量和特性。

由于运行条件对锅炉的调峰特性要求越来越高，直流锅炉对负荷变动的适应能力得到了重视。而具有螺旋上升管圈的直流锅炉对炉内热偏差的敏感性最小，管子间不存在两相流体分配问题，也不需要在管口装设孔板，因而具有良好的低负荷运行特性。

水冷壁布置直流锅炉水冷壁布置比较自由，形式很多，其基本形式有3种：水平围绕管圈式、回带管圈式和垂直管屏式。此外还有这 3种形式的派生型。基本形式中的前两种又称苏尔策式锅炉。它没有中间联箱，钢材较省，但水动力特性较差，安装、制造也较复杂，其原始形式已遭淘汰，派生型是苏联拉姆金教授的水平围绕上升管圈式锅炉。这种锅炉钢材最省，水阻力和热偏差较小，管圈中没有两相流体的分配问题，但其安装、支吊最复杂。70年代以来出现了UP一次上升式和FW两次上升垂直管屏式，水冷壁管都采用全焊气密膜式，这样便于制造、安装，简化了炉墙结构，可采用微正压燃烧，但只适用超大容量锅炉。2

启动压力影响因素1、水动力稳定性。直流锅炉蒸发受热面内的水动力特性与其工作压力有关。为改善或避免水动力不稳定性，减轻或消除管间脉动，启动压力不宜太低。

2、工质的膨胀量。启动压力的高低对工质的膨胀量有很大影响。如启动压力高，汽、水比体积差小，因而可使膨胀减轻；启动压力越低．工质膨胀量越大。

3、“分调”阀的磨损。“分调”阀前为启动压力，阀后为分离器压力。若启动压力越高，则阀前、后的压差越大，越易磨损。另外，启动压力高，还会增加给水泵的电耗和汽动给水泵的汽耗。1

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学