復(fù)合循環(huán)鍋爐

與同容量的直流鍋爐相比，復(fù)合循環(huán)鍋爐的水冷壁中能有較大的質(zhì)量流速，以保證水冷壁的安全工作。這在低負(fù)荷下運(yùn)行時，其優(yōu)點尤為明顯。復(fù)合循環(huán)鍋爐具有以下特點。

①即使在容量為300～600兆瓦的大型機(jī)組中,在選用較大的水冷壁管徑下,采用一次上升管屏式也能保證有足夠的質(zhì)量流速。

②由于再循環(huán)的作用,通過水冷壁的工質(zhì)流量可以大于鍋爐的蒸發(fā)量,所以按額定負(fù)荷選用的質(zhì)量流速可比直流鍋爐低得多。因而復(fù)合循環(huán)鍋爐的水阻力和給水泵的動力消耗都比直流鍋爐的小得多。

③復(fù)合循環(huán)鍋爐水冷壁可以不采用導(dǎo)致流動阻力增加和加工困難的內(nèi)螺紋管。

④由于具有再循環(huán)泵,鍋爐的最低負(fù)荷可以降至額定負(fù)荷的5%左右（保護(hù)過熱器所需要的流量）；啟動旁路系統(tǒng)（主要是為汽輪機(jī)的需要而設(shè)置）可按額定負(fù)荷的 5～10%的容量設(shè)計。既節(jié)省投資，又減少啟動時的熱量損失和工質(zhì)損失。

⑤由于再循環(huán)水可使水冷壁進(jìn)口工質(zhì)的焓值提高，相應(yīng)的水冷壁的焓增可以減少，這有利于蒸發(fā)受熱面水動力的穩(wěn)定性和減少其熱偏差。

⑥復(fù)合循環(huán)鍋爐帶有在高壓高溫下工作的再循環(huán)泵,其制造工藝復(fù)雜。其流量-壓頭特性曲線應(yīng)與鍋爐蒸發(fā)受熱面在不同負(fù)荷下的阻力特性相吻合，故性能良好的再循環(huán)泵是實現(xiàn)復(fù)合循環(huán)鍋爐的關(guān)鍵設(shè)備。

⑦亞臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐帶有立式汽水分離器，其橫斷面積小，水位波動大，水位調(diào)節(jié)（即給水調(diào)節(jié)）比較困難。此外，在運(yùn)行中由分離器出來進(jìn)入過熱器的蒸汽的溫度隨負(fù)荷的變化較大，給汽溫調(diào)節(jié)增加一定的復(fù)雜性。

由于上述特點，復(fù)合循環(huán)鍋爐在各國的亞臨界和超臨界壓力大型機(jī)組中得到廣泛應(yīng)用。它的水冷壁管圈型式采用沒有中間混合的一次上升立式膜式水冷壁管屏，但也有采用螺旋圍繞上升管圈的。

復(fù)合循環(huán)鍋爐超臨界壓力

復(fù)合循環(huán)鍋爐可分為超臨界壓力和亞臨界壓力兩種。

①超臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐：基本上可分為再循環(huán)泵串聯(lián)布置與并聯(lián)布置兩種方式。其典型原理性系統(tǒng)。從圖中可見,在串聯(lián)布置方式（圖a）中，循環(huán)泵布置在鍋爐主通道中，使所有的工質(zhì)都流過它，循環(huán)泵的作用除造成工質(zhì)再循環(huán)外，還起升壓的作用。當(dāng)負(fù)荷低到某一數(shù)值時（例如80%負(fù)荷左右），水冷壁出口的壓力比循環(huán)泵進(jìn)口的為高，因而一部分工質(zhì)就通過再循環(huán)管流向循環(huán)泵進(jìn)口。在滿負(fù)荷時不再有再循環(huán)流量，這時循環(huán)泵可以切除，讓工質(zhì)通過直流通道運(yùn)行；或者，也可以讓循環(huán)泵單純作為升壓泵留在系統(tǒng)中運(yùn)行。

在并聯(lián)布置方式 （圖b）中，通過循環(huán)泵的工質(zhì)流量要比串聯(lián)布置的少得多，所以循環(huán)泵的功率消耗也要小得多。但通過循環(huán)泵的工質(zhì)溫度則較高。一般這種布置方式的多做成直到滿負(fù)荷時也有一定的循環(huán)流量。

復(fù)合循環(huán)鍋爐亞臨界壓力

②亞臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐：在亞臨界參數(shù)下采用復(fù)合循環(huán)的好處同樣也是可以選擇較為合適的管徑，采用中間沒有混合的一次上升管圈形式，以比純直流系統(tǒng)小得多的質(zhì)量流速和大為減小蒸發(fā)部分的阻力，避免產(chǎn)生膜態(tài)沸騰并減小啟動流量。然而在亞臨界壓力下由于出現(xiàn)汽水混合物兩相流體，因此必須采用汽水分離器來實現(xiàn)工質(zhì)再循環(huán)。亞臨界復(fù)合循環(huán)可分為全負(fù)荷再循環(huán)和部分再循環(huán)兩種方式。

水冷壁中的流量是給水流量和再循環(huán)流量之和，而過熱器中工質(zhì)的流量則等于給水流量。亦即這種鍋爐可以使循環(huán)倍率大于1。

這種在鍋爐部分負(fù)荷(65%—80%以下時)范圍內(nèi)用再循環(huán)泵使水冷壁工質(zhì)再循環(huán)(按強(qiáng)制循環(huán)方式工作)，在65%—80%負(fù)荷以上按直流鍋爐方式工作的鍋爐為部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐或稱為復(fù)合循環(huán)鍋爐。

復(fù)合循環(huán)鍋爐是在直流鍋爐和控制循環(huán)鍋筒鍋爐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，適用于亞臨界和超臨界壓力。其特點是在省煤器與爐膛水冷壁間增設(shè)循環(huán)泵，在水冷壁出口與循環(huán)泵入口間設(shè)有再循環(huán)管。低負(fù)荷時循環(huán)泵投入，保證在低循環(huán)倍率下，工質(zhì)具有足夠高的質(zhì)量流速；高負(fù)荷時水冷壁阻力損失增大，超過循環(huán)泵的壓頭時，循環(huán)泵不再起作用，改為 100%直流方式運(yùn)行。

與直流鍋爐比較，復(fù)合循環(huán)鍋爐的主要特點為：①蒸發(fā)受熱面的質(zhì)量流速可按循環(huán)泵解列時的負(fù)荷選用，這樣全負(fù)荷下的流動阻力顯著減少。②由于有循環(huán)泵，鍋爐的起動流量與最低負(fù)荷可降至10%額定值左右。這樣，起動旁路系統(tǒng)也可簡化。③水冷壁結(jié)構(gòu)簡單，通常采用一次上升管屏型式，不需放置中間混合聯(lián)箱，可采用≥Φ32 mm的管子并且不必采用內(nèi)螺紋管。④循環(huán)回路中增添了循環(huán)泵，增加能耗及事故率，調(diào)節(jié)和控制也較復(fù)雜。

輔助循環(huán)鍋爐亞臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐

亞臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐按再循環(huán)負(fù)荷大小分為全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)（即為低循環(huán)倍率）鍋爐和部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐。其主要區(qū)別在于控制閥的裝設(shè)位置與功能不同。對于前者，控制閥只起節(jié)流作用，在整個負(fù)荷范圍內(nèi)循環(huán)泵均投入運(yùn)行，因而循環(huán)倍率大于1；而后者則在鍋爐達(dá)到某一負(fù)荷 （一般為65%～80%額定值），即關(guān)閉控制閥，鍋爐按純直流方式運(yùn)行。以全負(fù)荷復(fù)合循環(huán) （即前述低循環(huán)倍率） 鍋爐較為常見。

輔助循環(huán)鍋爐超臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐

超臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐按循環(huán)泵與給水泵的連接位置分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種，以串聯(lián)式為常見，見圖2。按再循環(huán)負(fù)荷大小分，它們均屬部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐。美國和前蘇聯(lián)的超臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐均屬部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐。它們不需再設(shè)置立式汽水分離器。

1. 水冷壁的工質(zhì)流速。由于在低負(fù)荷時有再循環(huán)流量，當(dāng)高負(fù)荷按直流方式運(yùn)行時，可以選用較低的pw，而在低負(fù)荷時則利用再循環(huán)來得到足夠的pw。這將使汽水系統(tǒng)壓降小，復(fù)合循環(huán)鍋爐水冷壁的壓降僅為直流鍋爐的1/4—1/3，這減少了給水泵壓頭的功率。

2. 循環(huán)倍率。65%D時，進(jìn)入直流方式運(yùn)行，K=1.0;30%D時，K=2;啟動負(fù)荷(5%D)時，K=4.這一流動特性，對水冷壁安全工作是有利的。

3. 水冷壁結(jié)構(gòu)。水冷壁管子內(nèi)徑可選用得足夠大，避免受加工精度、阻力、流動、溫度的影響。再循環(huán)使工質(zhì)有足夠大的流速和擾動，不需要特殊形狀的管子內(nèi)表面(如內(nèi)螺紋管)。

4. 旁路系統(tǒng)。一般直流鍋爐需要30%給水流量的旁路系統(tǒng)。采用了部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)，就可大大簡化旁路系統(tǒng)，啟動損失減小。鍋爐最低負(fù)荷可降低到10%左右。

5. 適合于超臨界大容量鍋爐(600MW以上)，也可用于亞臨界參數(shù)。