锅炉原理实验指导书张莹

锅炉原理实 验 指 导 书张莹 编写南昌大学机电学院动力工程系实验一 600MW电厂锅炉模型一、实验目的1观察亚临界锅炉的工作情况，加深对亚临界锅炉的感性认识。2了解电厂的风烟系统、汽水系统、制粉系统、燃烧系统的组成和流程。二、实验原理通过观察了解电厂的风烟系统、汽水系统、制粉系统、燃烧系统的组成和流程三、实验装置本实验台为垂直布置的锅炉模型。根据电厂模型中的设备，找出水的流程和空气的流程、烟气的流程、煤的流程、蒸汽的流程。四、实验步骤1观察出水的流程。2观察出烟气流程。3观察出煤的流程。4观察出空气的流程。5观察出蒸汽的流程。五、实验报告要求实验报告应包括： 1. 简述实验原理与过程；2. 通过观察写出了解电厂的风烟系统、汽水系统、制粉系统、燃烧系统的组成和流程。实验二 工业锅炉工作原理实验一、实验目的1通过演示实验，使学生深化掌握锅炉自然水循环的基本原理；2观察在自然循环条件下平行并列管中汽液两相的流动状态；3了解自然水循环中的常见故障一停滞与倒流现象。二、实验内容锅炉工作的可靠性在很大程度上取决于水循环工况，对于在高温下工作的对流管束和水冷壁，为了避免管壁温度迅速升高，必须由流动的水来冷却，从而防止金属管壁的损坏破裂。自然水循环是目前小型锅炉中普遍采用的水循环方式。自然循环锅炉中的循环动力，是靠上升管与下降管之间液柱重力差来维持的，其简单回路如图1所示，它由上锅筒（汽包）、下集箱、上升管和下降管组成。上升管由于受热，工质随温度升高而密度变小；或在一定的受热强度及时间下，上升管会产生部分蒸汽，形成汽水混合物，从而也使上升管工质密度大为降低。这样，不受热的下降管工质密度与上升管工质密度存在一个差值，依靠这个密度差产生的压差，使上升管的工质向上流动，而下降管的工质向下流动来进行补足，这便形成了循环回路。只要上升管的受热足以产生密度差，循环会不止。循环回路是否正常，将影响到锅炉的安全运行。如果是单循环回路（只有一根上升管和一根下降管），由上升至锅筒的工质将由下降管完全得到补充，使上升管得到足够的冷却，因而循环是正常的。但锅炉的水冷壁并非由简单的回路各自独立而组成，而是由若干上升管并列组成受热管组，享有共同的锅筒、下降管、下集箱。如图2所示。这样组成的自然循环比单循环具有更大的复杂性，各平行管之间的循环相互影响，在各管受热不均匀的情况下，一些管子将出现停滞、倒流现象。循环停滞是指在受热弱的上升管中，其有效压头不足以克服下降管的阻力，使汽水混合物处于停滞状态，或流动得很慢，此时只有汽泡缓慢上升，在管子弯头等部位容易产生汽泡的积累使管壁得不到足够的水膜来冷却，从而导致高温破坏。循环倒流是指原来工质向上流动的上升管，变成了工质自上而下流动的下降管。产生倒流的原因亦是在受热弱的管子中，其有效压头不能克服下降管阻力所致。如倒流速度足够大，也就是水量较多，则有足够的水来冷却管壁，管子仍能可靠地工作。如倒流速度很小，则蒸汽泡受浮力作用可能处于停滞状态，容易在弯头等处积累，使管壁受不到水的冷却而过热损坏。这二种特殊故障都是锅炉运行中应该避免的。本实验主要是使学生对此二种循环故障有深刻的了解。这套装置是采用玻璃作换热器的壳体，管路中有透明观察窗，因此，实验过程能让同学们清晰地观察到制冷工质的蒸发、冷凝过程及流后产生的“闪发”气体面形成的二相流，使之了解蒸汽压缩式制冷循环工质状态的变化及循环全过程的基本特征。三、仪器设备工业锅炉实验台，共1台。四、所需耗材胶管、加热电阻丝等。五、实验原理、方法和手段工业锅炉演示模型，亦即锅炉自然水循环实验装置的结构示意图如图3所示。装置由左右对称的两组自然水循环系统组成，每组系统各由7根玻璃制止升管、3根玻璃制下降管、1个上锅筒和1个下集箱所组成。两组系统都安装在同一个支架上，每根上升管都缠有额定功率为500W的加热电热丝。实验装置的整体结构及上升管和下降管的安排布置如图4所示，上升管加热电热丝的电路图如图5所示（电路中电热丝的编号与上升管的编号相对应）。各上升管的加热可以通过相应的调压器来调节输入电压，也可以利用加热开关来接通或断开电源（参看图4和图5），由此可以调节各上升管的加热程度（或停止加热），从而可以演示出上升管和下降管中正常的自然水循环水汽流态、柱状和弹状汽泡的出现，也可以演示自然水循环中常见的故障一停滞和倒流。演示时，也可以通过电流检测按钮，观察和测定加热电路中的电流大小，从而可以计算出加热电功率。由于实验装置的电气系统为左右对称共用，使用时调整任何操作部分，将对两个水循环系统同时作用，因而可以在模型两侧的相应对称玻璃管中同时看到基本相同的现象。实验装置的操作面板如图6所示。操作面板上的仪表、开关和调压器等的符号，以及它们的电路联接可参看图5的电路图，以便理解其具体功能和作用，有助于操作和演示。操作面板上：T1（1,4），T2（2,5），T3（3,6）分别是上升A1、B1和A4、B4；上升管A2、B2和A5、B5；上升管A3、B3和A6、B6的加热调压器。S1、S2、S3、S7分别是上升管A1和B1，A2和B2，A3和B3，A7和B7的加热开关。六、实验步骤1使用前，检查上锅筒中的水位，如水位不够，应适量添加。2先将各调压器调至零位，检查电路和仪表无异常情况后，将各加热开关S1、S2、S3和S7置于接通位置。3接通三相电源，打开总电源开关。4将三个调压器逐步调至220V左右，加热约半小时左右，直到系统进入沸腾状态。此时可以从上升管和下降管中观察到正常的自然水循环状态，所有的上升管中的水向上流动，而下降管中的水则向下流动。在沸腾剧烈时，可以看到管中产生柱状和弹状汽泡的水、汽流动状态。5为了能够在水循环系统中演示常见的故障停滞和倒现象，在上述试验工况下，可采用三种方案来模拟一些上升平行管的受热不均匀情况，从而可能在受热弱的上升管中产生并观察到上述故障现象。三种可行的方案如下，可择其可行者来试验：1）选定任何一调压器加热电路，联通二根上升管的加热开关，再下调这个调压器电压至30V左右，将会有两侧相应的4根上升管相同地降温，从而可能导致在这些受热弱的上升管中出现故障。2）选定任一调压器加热电路，断开二根上升管的加热开关，再下调这个调压器电压至30V左右，会有二根上升管相同地降温，另二根上升管断电停止加热，也可能在这些受热弱的上升管中导致故障的出现。3）选定任一调压器加热电路，断开其两根上升管的加热开关，但不下调这个调压器的电压，就会只有相应的二根上升管断电不加热，也有可能在这二根受热弱的上升管中出现故障。6实验结束后，将所有调压器调至零位，并断开总电源。七、实验注意事项1.检查上锅筒中的水位，如水位不够，应适量添加；2.实验过程中禁止触摸电阻丝和高温壁面。八、预习与思考题1. 锅炉自然水循环的基本原理是什么？2. 停滞与倒流现象的发生有何条件？九、实验报告要求实验报告应包括： 1. 简述实验原理与过程；2. 各种数据并加以整理，分析数据是否准确和误差产生原因；3. 通过实验的收获体会及对实验改进意见。