复合循环锅炉原理

水冷壁中的流量是给水流量和再循环流量之和，而过热器中工质的流量则等于给水流量。亦即这种锅炉可以使循环倍率大于1。

与同容量的直流锅炉相比，复合循环锅炉的水冷壁中能有较大的质量流速，以保证水冷壁的安全工作。这在低负荷下运行时，其优点尤为明显。复合循环锅炉具有以下特点。

①即使在容量为300～600兆瓦的大型机组中,在选用较大的水冷壁管径下,采用一次上升管屏式也能保证有足够的质量流速。

②由于再循环的作用,通过水冷壁的工质流量可以大于锅炉的蒸发量,所以按额定负荷选用的质量流速可比直流锅炉低得多。因而复合循环锅炉的水阻力和给水泵的动力消耗都比直流锅炉的小得多。

③复合循环锅炉水冷壁可以不采用导致流动阻力增加和加工困难的内螺纹管。

④由于具有再循环泵,锅炉的最低负荷可以降至额定负荷的5%左右（保护过热器所需要的流量）；启动旁路系统（主要是为汽轮机的需要而设置）可按额定负荷的 5～10%的容量设计。既节省投资，又减少启动时的热量损失和工质损失。

⑤由于再循环水可使水冷壁进口工质的焓值提高，相应的水冷壁的焓增可以减少，这有利于蒸发受热面水动力的稳定性和减少其热偏差。

⑥复合循环锅炉带有在高压高温下工作的再循环泵,其制造工艺复杂。其流量-压头特性曲线应与锅炉蒸发受热面在不同负荷下的阻力特性相吻合，故性能良好的再循环泵是实现复合循环锅炉的关键设备。

⑦亚临界压力复合循环锅炉带有立式汽水分离器，其横断面积小，水位波动大，水位调节（即给水调节）比较困难。此外，在运行中由分离器出来进入过热器的蒸汽的温度随负荷的变化较大，给汽温调节增加一定的复杂性。

由于上述特点，复合循环锅炉在各国的亚临界和超临界压力大型机组中得到广泛应用。它的水冷壁管圈型式采用没有中间混合的一次上升立式膜式水冷壁管屏，但也有采用螺旋围绕上升管圈的。

复合循环锅炉超临界压力

复合循环锅炉可分为超临界压力和亚临界压力两种。

①超临界压力复合循环锅炉：基本上可分为再循环泵串联布置与并联布置两种方式。其典型原理性系统。从图中可见,在串联布置方式（图a）中，循环泵布置在锅炉主通道中，使所有的工质都流过它，循环泵的作用除造成工质再循环外，还起升压的作用。当负荷低到某一数值时（例如80%负荷左右），水冷壁出口的压力比循环泵进口的为高，因而一部分工质就通过再循环管流向循环泵进口。在满负荷时不再有再循环流量，这时循环泵可以切除，让工质通过直流通道运行；或者，也可以让循环泵单纯作为升压泵留在系统中运行。

在并联布置方式 （图b）中，通过循环泵的工质流量要比串联布置的少得多，所以循环泵的功率消耗也要小得多。但通过循环泵的工质温度则较高。一般这种布置方式的多做成直到满负荷时也有一定的循环流量。

复合循环锅炉亚临界压力

②亚临界压力复合循环锅炉：在亚临界参数下采用复合循环的好处同样也是可以选择较为合适的管径，采用中间没有混合的一次上升管圈形式，以比纯直流系统小得多的质量流速和大为减小蒸发部分的阻力，避免产生膜态沸腾并减小启动流量。然而在亚临界压力下由于出现汽水混合物两相流体，因此必须采用汽水分离器来实现工质再循环。亚临界复合循环可分为全负荷再循环和部分再循环两种方式。

这种在锅炉部分负荷(65%—80%以下时)范围内用再循环泵使水冷壁工质再循环(按强制循环方式工作)，在65%—80%负荷以上按直流锅炉方式工作的锅炉为部分负荷复合循环锅炉或称为复合循环锅炉。

复合循环锅炉是在直流锅炉和控制循环锅筒锅炉基础上发展起来的，适用于亚临界和超临界压力。其特点是在省煤器与炉膛水冷壁间增设循环泵，在水冷壁出口与循环泵入口间设有再循环管。低负荷时循环泵投入，保证在低循环倍率下，工质具有足够高的质量流速；高负荷时水冷壁阻力损失增大，超过循环泵的压头时，循环泵不再起作用，改为 100%直流方式运行。

与直流锅炉比较，复合循环锅炉的主要特点为：①蒸发受热面的质量流速可按循环泵解列时的负荷选用，这样全负荷下的流动阻力显著减少。②由于有循环泵，锅炉的起动流量与最低负荷可降至10%额定值左右。这样，起动旁路系统也可简化。③水冷壁结构简单，通常采用一次上升管屏型式，不需放置中间混合联箱，可采用≥Φ32 mm的管子并且不必采用内螺纹管。④循环回路中增添了循环泵，增加能耗及事故率，调节和控制也较复杂。

辅助循环锅炉亚临界压力复合循环锅炉

亚临界压力复合循环锅炉按再循环负荷大小分为全负荷复合循环（即为低循环倍率）锅炉和部分负荷复合循环锅炉。其主要区别在于控制阀的装设位置与功能不同。对于前者，控制阀只起节流作用，在整个负荷范围内循环泵均投入运行，因而循环倍率大于1；而后者则在锅炉达到某一负荷 （一般为65%～80%额定值），即关闭控制阀，锅炉按纯直流方式运行。以全负荷复合循环 （即前述低循环倍率） 锅炉较为常见。

辅助循环锅炉超临界压力复合循环锅炉

超临界压力复合循环锅炉按循环泵与给水泵的连接位置分为串联式和并联式两种，以串联式为常见，见图2。按再循环负荷大小分，它们均属部分负荷复合循环锅炉。美国和前苏联的超临界压力复合循环锅炉均属部分负荷复合循环锅炉。它们不需再设置立式汽水分离器。

1. 水冷壁的工质流速。由于在低负荷时有再循环流量，当高负荷按直流方式运行时，可以选用较低的pw，而在低负荷时则利用再循环来得到足够的pw。这将使汽水系统压降小，复合循环锅炉水冷壁的压降仅为直流锅炉的1/4—1/3，这减少了给水泵压头的功率。

2. 循环倍率。65%D时，进入直流方式运行，K=1.0;30%D时，K=2;启动负荷(5%D)时，K=4.这一流动特性，对水冷壁安全工作是有利的。

3. 水冷壁结构。水冷壁管子内径可选用得足够大，避免受加工精度、阻力、流动、温度的影响。再循环使工质有足够大的流速和扰动，不需要特殊形状的管子内表面(如内螺纹管)。

4. 旁路系统。一般直流锅炉需要30%给水流量的旁路系统。采用了部分负荷复合循环，就可大大简化旁路系统，启动损失减小。锅炉最低负荷可降低到10%左右。

5. 适合于超临界大容量锅炉(600MW以上)，也可用于亚临界参数。