直流鍋爐

直流鍋爐是指靠給水泵壓力，使給水順序通過省煤器、蒸發受熱面（水冷壁）、過熱器並全部變為過熱水蒸氣的鍋爐。由於給水在進入鍋爐后，水的加熱、蒸發和水蒸氣的過熱，都是在受熱面中連續進行的，不需要在加熱中途進行汽水分離。因此，它沒有自然循環鍋爐的汽包。在省煤器受熱面、蒸發受熱面和過熱器受熱面之間沒有固定的分界點，隨鍋爐負荷變動而變動。

沒有汽包（鍋筒），由給水泵的壓力使給水經預熱、蒸發到過熱，一次流經各級受熱面而產生額定參數和容量蒸汽的電廠鍋爐。其蒸發區的循環倍率為1。

直流鍋爐在20世紀20年代初即已發明，30年代開始應用。雖然它具有一系列優點：不用汽包；壓力參數範圍寬，既可用於亞臨界壓力鍋爐，又可用於超臨界壓力鍋爐；製造方便、節省鋼材；啟、停爐快速等。但由於它對水處理和自動控制的要求高，並且，在蒸汽參數和鍋爐容量不大時其優點並不顯著，因而發展不快。直到50年代末、60年代初，由於電廠鍋爐向大容量、高參數方向發展，水處理技術和自動控制技術也有了長足的進步，直流鍋爐才獲得迅速發展。除英、法等國外，很多國家都把直流鍋爐作為大型電廠鍋爐的主要型式。80年代，世界上最大容量的直流鍋爐是美國4400噸/時超臨界壓力直流鍋爐（配1300兆瓦機組）。中國於1968年建成第一台220噸/時高壓直流鍋爐，以後又陸續製成400噸/時超高壓直流鍋爐和1000噸/時亞臨界參數中間再熱式的直流鍋爐。

由於直流鍋爐沒有汽包，所以加熱、蒸發和過熱等部分之間無固定的分界線。其工作過程如下：給水經給水泵送人鍋爐，先經過加熱區，將水加熱至飽和溫度，再經過蒸發區。將已達到飽和溫度的水蒸發成飽和蒸汽，最後經過過熱區，把飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，最後送入汽輪機做功。

與自然循環鍋爐比較。直流鍋爐優點如下：

1、節省鋼材。直流鍋爐不需要汽包，受熱面管徑又小，承壓部件總質量輕，可節省鋼材20%～30%。

2、製造、安裝簡單。

3、啟、停爐速度快。因不存在汽包上、下壁溫差制約，一般從點火到達到額定參數時間，直流鍋爐為45min左右，自然循環鍋爐則需要4～5h；直流鍋爐停爐只需10～30min。

4、受熱面布置靈活。直流鍋爐可採用小直徑的受熱面管子；而自然循環鍋爐為了保證水循環安全，管徑不能太小。

直流鍋爐由於蒸發和過熱受熱面沒有明顯的界限，故在其蒸發受熱面中有時會出現流動不穩定和脈動等問題，需要在管組入口加裝節流孔板,在進、出口聯箱間加裝呼吸聯箱等措施來改善。另外，在蒸發受熱面中會出現膜態沸騰（即受熱面上生成的汽泡因來不及脫離而連成汽膜）現象，不利於熱傳導，以致造成管壁超溫，影響鍋爐運行安全。對此，可在高熱負荷區的水冷壁中加裝擾流子或採用內螺紋管等，以推遲膜態沸騰的出現。也可採用煙氣再循環或調整燃燒器布置方式等措施以降低爐內最高熱負荷。

直流鍋爐中工質的流動無自平衡性，即吸熱量多的管子因工質的比容增加，阻力加大，反而使通過的流量減少，產生了熱偏差。因此，UP型直流鍋爐多採用中間混合器，將水冷壁管中的流體在中途引出爐外進入混合器，使各管中流體的熱焓、溫度和壓力充分混合均勻后再流回水冷壁以消除各管間的熱偏差。混合的次數、位置和方法取決於鍋爐的容量和特性。

由於運行條件對鍋爐的調峰特性要求越來越高，直流鍋爐對負荷變動的適應能力得到了重視。而具有螺旋上升管圈的直流鍋爐對爐內熱偏差的敏感性最小，管子間不存在兩相流體分配問題，也不需要在管口裝設孔板，因而具有良好的低負荷運行特性。

直流鍋爐水冷壁布置比較自由，形式很多，其基本形式有3種：水平圍繞管圈式、回帶管圈式和垂直管屏式。此外還有這3種形式的派生型。基本形式中的前兩種又稱蘇爾策式鍋爐。它沒有中間聯箱，鋼材較省，但水動力特性較差，安裝、製造也較複雜，其原始形式已遭淘汰，派生型是蘇聯拉姆金教授的水平圍繞上升管圈式鍋爐。這種鍋爐鋼材最省，水阻力和熱偏差較小，管圈中沒有兩相流體的分配問題，但其安裝、支吊最複雜。70年代以來出現了UP一次上升式和FW兩次上升垂直管屏式，水冷壁管都採用全焊氣密膜式，這樣便於製造、安裝，簡化了爐牆結構，可採用微正壓燃燒，但只適用超大容量鍋爐。

1、水動力穩定性。直流鍋爐蒸發受熱面內的水動力特性與其工作壓力有關。為改善或避免水動力不穩定性，減輕或消除管間脈動，啟動壓力不宜太低。

2、工質的膨脹量。啟動壓力的高低對工質的膨脹量有很大影響。如啟動壓力高，汽、水比體積差小，因而可使膨脹減輕；啟動壓力越低．工質膨脹量越大。

3、“分調”閥的磨損。“分調”閥前為啟動壓力，閥後為分離器壓力。若啟動壓力越高，則閥前、后的壓差越大，越易磨損。另外，啟動壓力高，還會增加給水泵的電耗和汽動給水泵的汽耗。