1．自然循环的原理

锅炉在运行中，只有在炉膛及高温烟道内的受热面所接受热量不断被锅水再吸收，保证得到可靠的冷却，才能达到安全和经济运行的目的。这就要求锅炉中的水或汽或汽水混合物必须在闭合的回路中持续而有规律地流动，也就是要连续不断进行水循环。低、中压锅炉的水循环，一般都是由于锅炉内各部分吸收的热量不相等，而使炉水产生了重度差形成的，这种循环为自然循环。

锅炉的锅筒和下集箱由左右两根炉管连通，其中下降管位于炉墙外不受热，因而管中是温度较低的水，由于重度大而向下流动，上升管位于炉膛内，吸收热量，管中的水有一部分汽化成气泡，形成气水混合物，由于重度减小而向上流动，上升管中的气水混合物进入锅筒后，蒸汽被分离出来，水继续流入下降管进行再循环。在一台锅炉内，水循环的回路至少是一条，也可以有几条。自然循环时，水经过一个循环周期是不可能全部变成蒸汽的，通常汽化的只能是其中的很少部分。进入循环回路的水量，称为“循环流量”，它与该回路产生的蒸汽量的比值，称为“循环倍率”。即：

对于工作压力1．25MPa，蒸发量10t／h以下的小型锅炉，循环倍率约在150～200之间。水循环好的锅炉，各受压部件受热均匀，热应力小，锅水的升温和汽化可以加快，从而缩短点火至正常供汽的时间。

改善锅炉水循环，是保证锅炉安全、经济运行的关键之一。当锅炉结构不合理或运行不当时，容易出现下列水循环故障：

(1)汽水分层。当锅炉的水冷壁管水平设置时，管中流动的汽水混合物因蒸汽比水轻，气泡就要上浮集聚，使蒸汽和水在管子内分层流动。由于蒸汽的导热性能差，管子上部容易过热烧坏。因此，水冷壁管经过炉膛顶部时的倾斜角，一般不应小于15°。

(2)汽水停滞。由于结构原因造成锅炉局部受热面管子供水不足，或者在同一个水循环回路的上升管群中，如果各水管之间受热情况相差太大，就会使受热弱的管内水流缓慢，循环动力不足，甚至由于受其他管子对循环水的争夺影响，使管内介质停止流动，出现汽水停滞，造成过热爆管事故。因此，对锅炉的结构和运行，应保持供水充足并尽量使每排管子均衡吸热，保证水循环畅通。

(3)下降管带汽。为了保证锅炉的水循环稳定可靠，下降管中是不允许有带蒸汽的。否则，水要向上浮，两者互相顶撞，既增加了阻力，又减少了循环水量，可能造成缺水事故，将管子烧坏。因此，下降管口与锅炉最低水位间的高度一般不宜小于下降管直径的4倍，最好将下降管接在上锅筒的底部，以免由于锅水进入下降管时产生的抽力，把蒸汽带进管内，或者由于锅水在下降管入口处的流速加快后压力降低，而自行汽化。

3．强制水循环

有些锅炉中水在受热面管子里的流动，是靠出入口之间的压力差，造成强制流动的。这种水循环方式称为强制循环，这种锅炉称为强制循环锅炉。如日本产三浦小型锅炉、美国克莱顿锅炉和常见的一些热水锅炉等。靠循环水泵，将水沿固定的流通路线，在锅炉内流动受热升温，通常采用“下进上出”水的流向，有些也用上下交替的流程，但都要求在各受热面内有一定的流动速度，以防止出现汽化、积垢和腐蚀。

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