尖峰热水锅炉水-火管组合式热水锅炉

水-火管组合式热水锅炉，通常采用从双下侧下联箱分别进水的方式。同样也在各下联箱进水管上安装阀门以调节水量。由于这种锅炉的出力不大，由于锅筒内水流缓慢，容易出现冷热水分层现象，甚至会由于热应力作用而使管栅板漏水，所以锅炉的进、出口水温不宜大于50℃，这种锅炉适宜于供水温度不高(110—130℃以下)和热负荷不大的情况。

带锅筒的水管锅炉的水循环方式有强制循环和自然循环两种方式。强制循环方式是将锅炉给水由下部并联地分别送人锅炉本体的水冷壁、对流管束等受热面，在各部分人口处，应装设阀门以调节各部分水量，使锅炉各部分的出口水温减小，以减小热水锅炉的热偏差，防止局部出现汽化。通过调节阀门分配水量的方法，运行中不易控制，热偏差容易增大，因此这种进水方式一般适宜于大流量、低温差和高水压的供热系统上。自然循环的方式是锅炉给水从上锅筒进入，自上而下地自然循环，受热后再从上锅筒引出。自然循环符合锅炉水对流循环的规律，在合理组织进入与出水流程，自然循环热水锅炉的水循环可靠，因此大型的热水锅炉多采用自然循环的进水方式。

强制循环管架(直流)式热水锅炉只由钢管和联箱构成受热面，所以机构紧凑、重量轻、节省材料。但它的水容量较小，水循环系统多是串联式布置。这种锅炉采用层燃方式时，由于火床面积大，炉膛的余热也大，突然停电而停泵时，由于漏风仍可供20%左右的热负荷，炉内水温会急剧上升，从而产生局部汽化和汽水撞击事故。

强制循环管架(直流)式热水锅炉是大供热量的高温热水锅炉的发展方向之一，当采用煤粉室燃的方式时，其效率可达88%一91%，且金属耗量小，投资省。室燃方式在突然停电时，可立即切断燃料，炉内余热量很小，只要在设计中采取适当措施，可以避免汽化和汽水撞击事故。

热水锅炉作为热电厂外的尖峰锅炉或大型区域热水锅炉时，其双管制热网的原则性热力系统见图1（1-热水锅炉；2-循环水泵；3-调节阀；4-旁通管；5-热网水泵；6-净水设备；7-补水泵；8-阀门）。热网水在热水锅炉中加热到供热所需的温度后，除了外供外，把其中一部分加热后的水用循环泵2打回锅炉人口的回水管路与回水混合。其目的是把锅炉的人口水温提高到烟气的露点温度之上，以防止低温腐蚀，同时也使流经锅炉的水温保持恒定，以防止水流量低而造成的加热管束水流不均，和由此引起的汽化和管壁局部过热。

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热水锅炉是热电联产集中供热系统中承担尖峰热负荷的一种主要设备。尖峰热水锅炉可装设在热电厂内热网的中部或末端。应根据具体的工程要求，经技术经济比较确定。装设在热电厂内的尖峰热水锅炉是在尖峰热负荷期用来将基本加热器的出口水温进一步提高到热网设计的供水温度。装设在热网中部或末端的尖峰热水锅炉的供热参数一般与热电厂的供热参数相同。热水锅炉目前主要有带上锅筒的水管锅炉、水一火管组合锅炉(管壳式锅炉)和管架式锅炉等类型。

供热系统调峰设备（1）带锅筒的水管锅炉

带锅筒的水管锅炉的水循环方式有强制循环和自然循环两种方式。强制循环方式是将锅炉给水由下部并联地分别送人锅炉本体的水冷壁、对流管束等受热面，在各部分人口处，应装设阀门以调节各部分水量，使锅炉各部分的出口水温减小，以减小热水锅炉的热偏差，防止局部出现汽化。通过调节阀门分配水量的方法，运行中不易控制，热偏差容易增大，因此这种进水方式一般适宜于大流量、低温差和高水压的供热系统上。自然循环的方式是锅炉给水从上锅筒进入，自上而下地自然循环，受热后再从上锅筒引出。自然循环符合锅炉水对流循环的规律，在合理组织进入与出水流程，自然循环热水锅炉的水循环可靠，因此大型的热水锅炉多采用自然循环的进水方式。

供热系统调峰设备（2）水-火管组合式热水锅炉

水-火管组合式热水锅炉，通常采用从双下侧下联箱分别进水的方式。同样也在各下联箱进水管上安装阀门以调节水量。由于这种锅炉的出力不大，由于锅筒内水流缓慢，容易出现冷热水分层现象，甚至会由于热应力作用而使管栅板漏水，所以锅炉的进、出口水温不宜大于50℃，这种锅炉适宜于供水温度不高(110—130℃以下)和热负荷不大的情况。

供热系统调峰设备（3）管架式锅炉

强制循环管架(直流)式热水锅炉只由钢管和联箱构成受热面，所以机构紧凑、重量轻、节省材料。但它的水容量较小，水循环系统多是串联式布置。这种锅炉采用层燃方式时，由于火床面积大，炉膛的余热也大，突然停电而停泵时，由于漏风仍可供20%左右的热负荷，炉内水温会急剧上升，从而产生局部汽化和汽水撞击事故。

强制循环管架(直流)式热水锅炉是大供热量的高温热水锅炉的发展方向之一，当采用煤粉室燃的方式时，其效率可达88%一91%，且金属耗量小，投资省。室燃方式在突然停电时，可立即切断燃料，炉内余热量很小，只要在设计中采取适当措施，可以避免汽化和汽水撞击事故。

供热系统调峰设备（4）热水锅炉热力系统图

热水锅炉作为热电厂外的尖峰锅炉或大型区域热水锅炉时，其双管制热网的原则性热力系统如图1所示（1-热水锅炉；2-循环水泵；3-调节阀；4-旁通管；5-热网水泵；6-净水设备；7-补水泵；8-阀门）。热网水在热水锅炉中加热到供热所需的温度后，除了外供外，把其中一部分加热后的水用循环泵2打回锅炉人口的回水管路与回水混合。其目的是把锅炉的人口水温提高到烟气的露点温度之上，以防止低温腐蚀，同时也使流经锅炉的水温保持恒定，以防止水流量低而造成的加热管束水流不均，和由此引起的汽化和管壁局部过热。

为了减小LS,对连接线进行“短”“粗”“直”方式的处理,但由于空间和总体布局的限制,光靠接线是不能消除电流尖峰的影响,所以采取以下措施。

尖峰电流在直流母线侧并联吸收电容

在输入端靠近开关管的直流母线上并联一个电容CZ,对抑制开关管两端电流尖峰有一定的效果。开关管关断时输入回路的等效电路假定开关管V关断时刻,输入电流(电感LS的电流)为II,电容CZ上的初始电流为Ui。

在杂散电感LS存在的情况下,如果不采取任何措施,例如不加缓冲电容CZ(相当于CZ→0),则uZmax→∞(理想情况),容易产生很大的电流尖峰,这与上面的分析是一致的。在其它条件一定的情况下,输入电流II越大,uZmax越大,即电流尖峰问题容易在大功率、大电流电路中出现,这与经验常识也是一致的。当并入一个电容CZ以后,情况得到了改善,CZ越大,LSCZII越小,对电流尖峰的抑制效果越明显。考虑到成本问题,CZ也不是越大越好。LS的精确数值通常是不知道的,CZ的取值通常要通过实验来选取。在选择电容CZ时,要选择高频特性好的无感电容。

尖峰电流开关管两端加缓冲电路

在开关管两端加缓冲电路(由VD1、R1、C1构成),对于吸收开关管两端的电流尖峰也有比较好的效果。缓冲电路的原理所由于工艺的关系,主电路的直流输入端和开关管的集电极之间存在杂散电感LS1,发射极和主续流二极管之间有杂散电感LS2。当开关管关断瞬间,输入电流通过LS1、VD1、C1、LS2和Ui构成续流回路。开关管关断瞬间,输入电流为II,缓冲电容C1的电流为0。在大功率BUCK电路中如果布线不当,杂散电感LS1、LS2比较大且不采取缓冲措施(相当于C1→0)的话,开关管两端要承受很高的电流尖峰(uTmax→∞)。反之,缓冲电容C1取值越大,uTmax越小,越有助于电流尖峰的吸收。当开关管开通时,C1、R1和开关管V构成放电回路，缓冲电容C1中存储的电流尖峰的能量在R1中消耗掉。设流过开关管V的缓冲电容最大放电电流为ITmax,放电时间为τ,电阻R1消耗的功率为P,开关管V的开关频率为f。忽略V的开通压降,显然有:

从开关管的安全工作来考虑,希望ITmax越小越好,R1值要取大一些。但R1过大会造成放电时间τ过长,不利于开关管工作。同样,C1也不能取值过大,否则τ太长,并且R1的功耗太大,影响效率。可见缓冲电路中R1、C1的取值既不是越大越好,也不是越小越好,需要根据电路的实际情况仔细选择。注意R1、C1要选择高频特性好的无感电阻和无感电容,VD1选择快恢复二极管。

尖峰电压吸收电路是反激型开关电源必须的辅助电路。当开关电源的功率MOSFET由导通变成截止时，在高频变压器的一次绕组上就会产生尖峰电压和感应电压。

尖峰电压吸收电路主要有三种设计方案：①利用齐纳二极管和超快恢复二极管（SRD）组成齐纳钳位电路；②利用阻容元件和超快恢复二极管组成的R、C、SRD软钳位电路；③由阻容元件构成RC缓冲吸收电路。尖峰电压吸收电路的典型结构如图2所示。吸收电路可以并联到高频变压器的一次绕组上，也可连接在功率MOSFET的漏极与地线之间。

缓冲吸收电路和钳位电路具用于两种截然不同目的。如果错误使用，会对开关电源内的功率管造成很大的损害。缓冲电路用于降低尖峰电压幅度和减小电压波形的变化率。这有利于功率管工作在安全工作区，还降低了所有射频干扰辐射的频谱，从而减少射频辐射的能量。钳位电路仅用于降低尖峰电压的幅度，它没有影响电压波形的变化率。因此，它对减少射频干扰的作用不大，钳位电路的作用是防止功率管因电压过高造成击穿。软钳位电路的参数选择合理时，可以同时起到钳位和缓冲的作用。 2100433B