锅炉汽包及基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法

摘要

本申请提供一种锅炉汽包及基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法，属于锅炉改造技术领域。锅炉的汽包外壳内具有内腔和汽水引入腔，汽包外壳上设置有与汽水引入腔连通的第一汽水引入管以及与内腔连通的第二汽水引入管。第一孔板连接于汽包外壳将内腔分隔成第一空腔和第二空腔，汽水引入腔位于第一孔板的远离第二空腔的一侧，第二汽水引入管的管口位于第一空腔和第二空腔内。汽水分离器包括分离器本体和汽水进口管，分离器本体位于第一空腔内，汽水进口管的一端连接分离器本体，另一端与汽水引入腔连通。引流管，引流管的一端连接于第二汽水引入管的管口，另一端穿过第一孔板与汽水引入腔连通。此锅炉汽包连接了一根引流管，能够提高蒸汽的品质。

权利要求

1.一种锅炉汽包，其特征在于，包括：汽包外壳，所述汽包外壳内具有内腔和汽水引入腔，所述汽包外壳上设置有与所述汽水引入腔连通的第一汽水引入管以及与所述内腔连通的第二汽水引入管；

第一孔板，所述第一孔板连接于所述汽包外壳将所述内腔分隔成第一空腔和第二空腔，所述汽水引入腔位于所述第一孔板的远离所述第二空腔的一侧，所述第二汽水引入管的管口位于所述第一空腔和所述第二空腔内；

汽水分离器，所述汽水分离器包括分离器本体和汽水进口管，所述分离器本体位于所述第一空腔内，所述汽水进口管的一端连接所述分离器本体，另一端与所述汽水引入腔连通；

引流管，所述引流管的一端连接于所述第二汽水引入管的所述管口，另一端穿过所述第一孔板与所述汽水引入腔连通。

2.根据权利要求1所述的锅炉汽包，其特征在于，所述引流管为圆弧管，所述圆弧管朝向远离所述汽包外壳的方向凸出。

3.根据权利要求2所述的锅炉汽包，其特征在于，所述圆弧管为45°弯管。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的锅炉汽包，其特征在于，所述第一孔板包括呈阶梯状连接的分离孔板和靠近所述汽水分离器的溢水板，所述溢水板的一侧与所述汽包外壳连接，所述引流管穿过所述溢水板，所述分离孔板位于所述汽水分离器的上方，使经过分离后的蒸汽穿过所述分离孔板进入所述第二空腔内。

5.根据权利要求4所述的锅炉汽包，其特征在于，还包括第二孔板，第二孔板连接于汽包外壳，且位于第一孔板的远离汽水分离器的一侧。

6.根据权利要求1‑3任一项所述的锅炉汽包，其特征在于，所述汽水分离器为旋风分离器，所述分离器本体包括圆筒型外壳和圆筒型内管，所述汽水进口管的远离所述汽水引入腔的一端连接于所述圆筒型的外壳使汽水螺旋进入所述汽水分离器内，所述圆筒型内管与所述圆筒型外壳连接且使所述圆筒型内管两端贯通。

7.一种基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法，其特征在于，所述锅炉汽包包括汽包外壳，所述汽包外壳内具有内腔和汽水引入腔，所述汽包外壳上设置有与所述汽水引入腔连通的第一汽水引入管以及与所述内腔连通的第二汽水引入管；第一孔板，所述第一孔板连接于所述汽包外壳将所述内腔分隔成第一空腔和第二空腔，所述汽水引入腔位于所述第一孔板的远离所述第二空腔的一侧；汽水分离器，所述汽水分离器包括分离器本体和汽水进口管，所述分离器本体位于所述第一空腔内，所述汽水进口管的一端连接所述分离器本体，另一端与所述汽水引入腔连通；

所述方法包括如下步骤：

分别建立正常汽包和异常汽包的结构模型，找出所述正常汽包和所述异常汽包的结构差异区域；其中，所述异常汽包的结构差异区域中，所述第二汽水引入管的管口位于所述第一空腔和所述第二空腔内；所述正常汽包的结构差异区域中，所述第二汽水引入管的管口位于所述第二空腔内；

分别建立所述结构差异区域的所述正常汽包的流体域模型和所述异常汽包的流体域模型；

根据所述正常汽包的流体域模型和所述异常汽包的流体域模型，建立所述正常汽包的流体速度分布图和所述异常汽包的流体速度分布图；根据所述流体速度分布图，计算出所述正常汽包内流体的最大流速为第一流速，以及所述异常汽包内流体的最大流速为第二流速；

判断所述第一流速小于所述第二流速，设置引流管使所述引流管的一端连接于所述异常汽包的所述第二汽水引入管的所述管口，另一端穿过所述第一孔板与所述汽水引入腔连通；

建立改造后的异常汽包的流体速度分布图，计算出改造后的所述异常汽包内流体的最大流速为第三速度，判断出所述第三速度小于所述第二流速。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述正常汽包的流体速度分布图和所述异常汽包的流体速度分布图，计算出所述正常汽包的流体进入汽包后与第一孔板接触前的最大流速为第四流速，所述异常汽包的流体进入汽包后与第一孔板接触前的最大流速为第五流速，所述第五流速与所述第四流速的比为1.3:1‑1.4:1。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述正常汽包的流体域模型和所述异常汽包的流体域模型，建立所述正常汽包的流体速度分布图和所述异常汽包的流体速度分布图的方法，包括：

根据汽包工作时所述第二汽水引入管的压力和温度，模拟计算所述正常汽包和所述异常汽包内局部介质流动特性，得到所述速度分布图。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，分别建立所述结构差异区域的所述正常汽包的流体域模型和所述异常汽包的流体域模型的方法，包括：通过网格划分的方式进行建立。

说明书

锅炉汽包及基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法

技术领域

[0001] 本申请涉及锅炉改造技术领域，具体而言，涉及一种锅炉汽包及基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法。

背景技术

[0002] 如果锅炉汽包发生异常，经过汽水分离后的蒸汽从饱和蒸汽引出管引出，引出的蒸汽中带水，会影响蒸汽的品质。现有技术中，对于异常汽包，没有有效地改造方式，一般情
况下重新安装或更换汽包内的装置，甚至重新制备正常汽包来更换异常汽包，以保证蒸汽
的品质。

发明内容

[0003] 本申请的目的在于提供一种锅炉汽包及基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法，可以在原有异常汽包结构的基础上对异常汽包进行改进，就能够得到正常汽包，提高蒸汽
的品质。

[0004] 第一方面，本申请实施例提供一种锅炉汽包，包括汽包外壳、第一孔板、汽水分离器和引流管。汽包外壳内具有内腔和汽水引入腔，汽包外壳上设置有与汽水引入腔连通的
第一汽水引入管以及与内腔连通的第二汽水引入管。第一孔板连接于汽包外壳将内腔分隔
成第一空腔和第二空腔，汽水引入腔位于第一孔板的远离第二空腔的一侧，第二汽水引入
管的管口位于第一空腔和第二空腔内。汽水分离器包括分离器本体和汽水进口管，分离器
本体位于第一空腔内，汽水进口管的一端连接分离器本体，另一端与汽水引入腔连通。引流
管的一端连接于第二汽水引入管的管口，另一端穿过第一孔板与汽水引入腔连通。

[0005] 由于锅炉汽包的第二汽水引入管的管口位于第一空腔和第二空腔内，所以，从第二汽水引入管处引入的汽水一部分直接进入第一孔板的上方，没有经过汽水分离器以及第
一孔板的分离，这一部分汽水经过锅炉汽包以后，没有很好地进行汽水分离，所以，分离后
的蒸汽中带水。通过引流管的设置，可以将第二汽水引入管引入的汽水引流至汽水引入腔
内，与第一汽水引力管引入的汽水一起经过汽水分离器和第一孔板进行汽水分离，可以减
少锅炉汽包中分离后的蒸汽的含水量，提高蒸汽的品质。且该设计方式直接在原有的异常
汽包的基础上进行改进，直接增加一根引流管即可实现，方法简单、有效。

[0006] 在一种可能的实施方式中，引流管为圆弧管，圆弧管朝向远离汽包外壳的方向凸出。

[0007] 可以使汽水在引流管中更好地引流，汽水在圆弧管中进行引流的时候，可以减少汽水与引流管的管壁的碰撞，可以减小管道的振动，避免水循环的停滞。

[0008] 在一种可能的实施方式中，圆弧管为45°弯管。使用普通的45°弯管作为引流管，材料易得，且将其安装上去以后，汽水在引流管中的流通更加顺畅。

[0009] 在一种可能的实施方式中，第一孔板包括呈阶梯状连接的分离孔板和靠近汽水分离器的溢水板，溢水板的一侧与汽包外壳连接，引流管穿过溢水板，分离孔板位于汽水分离
器的上方，使经过分离后的蒸汽穿过分离孔板进入第二空腔内。

[0010] 由于第一孔板的分离孔板和溢水板呈阶梯状连接，且溢水板更加靠近汽水分离器，汽水从第二汽水引入管引入汽包内以后，汽水会喷射在阶梯状的连接处，然后直接射
出，会使蒸汽带水。所以，通过引流管的设置，可以进一步避免上述问题的发生，使汽水分离
的效果更好。

[0011] 在一种可能的实施方式中，还包括第二孔板，第二孔板连接于汽包外壳，且位于第一孔板的远离汽水分离器的一侧。

[0012] 从第二汽水引入管引入汽包的汽水从阶梯状的连接处反射以后，直接射至第二孔板(喷射至第二孔板的汽水速度较快)，第二孔板不能够对汽水进行很好的分离。

[0013] 在一种可能的实施方式中，汽水分离器为旋风分离器，分离器本体包括圆筒型外壳和圆筒型内管，汽水进口管的远离汽水引入腔的一端连接于圆筒型的外壳使汽水螺旋进
入汽水分离器内，圆筒型内管与圆筒型外壳连接且使圆筒型内管两端贯通。

[0014] 汽水从汽水进口管进入旋风分离器内以后，在旋风分离器中螺旋运动，由于水的重力大于蒸汽的重力，可以将水分离开来，蒸汽从圆筒型的内管中上升至第一孔板，可以调
整旋风分离器中的流场，以便水和蒸汽的分离，提高蒸汽的品质。

[0015] 第二方面，本申请实施例提供一种基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法，锅炉汽包包括汽包外壳，汽包外壳内具有内腔和汽水引入腔，汽包外壳上设置有与汽水引入腔
连通的第一汽水引入管以及与内腔连通的第二汽水引入管；第一孔板，第一孔板连接于汽
包外壳将内腔分隔成第一空腔和第二空腔，汽水引入腔位于第一孔板的远离第二空腔的一
侧；汽水分离器，汽水分离器包括分离器本体和汽水进口管，分离器本体位于第一空腔内，
汽水进口管的一端连接分离器本体，另一端与汽水引入腔连通。方法包括如下步骤：分别建
立正常汽包和异常汽包的结构模型，找出正常汽包和异常汽包的结构差异区域。其中，异常
的结构差异区域中，第二汽水引入管的管口位于第一空腔和第二空腔内；正常的结构差异
区域中，第二汽水引入管的管口位于第二空腔内。分别建立结构差异区域的正常汽包的流
体域模型和异常汽包的流体域模型。根据正常汽包的流体域模型和异常汽包的流体域模
型，建立所述正常汽包的流体速度分布云图和所述异常汽包的流体速度分布云图。根据流
体速度分布图，计算出正常汽包内流体的最大流速为第一流速，以及异常汽包内流体的最
大流速为第二流速。判断第一流速小于第二流速，设置引流管使引流管的一端连接于异常
汽包的第二汽水引入管的管口，另一端穿过第一孔板与汽水引入腔连通。建立改造后的异
常汽包的流体速度分布图，计算出改造后的异常汽包内流体的最大流速为第三速度，判断
出第三速度小于第二流速。

[0016] 通过反向建模的方式，先分析出现问题的结构区域，然后根据流体域模型以及流体速度分布图，找出该区域出现问题以后，对流体运动的流场的具体影响，然后再根据该影
响，确定改变流场的方式(添加一根引流管)，最终验证该方式对改变流场具有一定的影响，
从而将异常汽包转化成正常汽包，以提高蒸汽的品质。

[0017] 在一种可能的实施方式中，根据流体速度分布图，根据正常汽包的流体速度分布云图和异常汽包的流体速度分布图，计算出正常汽包的流体进入汽包后与第一孔板接触前
的最大流速为第四流速，异常汽包的流体进入汽包后与第一孔板接触前的最大流速为第五
流速，第五流速与第四流速的比为1.3:1‑1.4:1。

[0018] 在异常汽包中对水和蒸汽进行分离的时候，汽水的流速过快，蒸汽的分离效果不好，如果第五流速比第四流速大30％‑40％，则可以用添加引流管的方式，减慢汽水的流速，
以便提高蒸汽的品质。

[0019] 在一种可能的实施方式中，根据正常汽包的流体域模型和异常汽包的流体域模型，建立正常汽包的流体速度分布图和异常汽包的流体速度分布图的方法，包括：根据汽包
工作时第二汽水引入管的压力和温度，模拟计算正常汽包和异常汽包内局部介质流动特
性，得到速度分布图。以精确确定产生蒸汽波动的原因，以便对异常汽包提出改造方案。

[0020] 在一种可能的实施方式中，分别建立结构差异区域的正常汽包的流体域模型和异常汽包的流体域模型的方法，包括：通过网格划分的方式进行建立。以便得到流速更加精确
地流体域模型。

[0021] 本申请实施例提供的锅炉汽包及基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法的有益效果包括：

[0022] 通过对正常汽包和异常汽包进行建模研究，找到正常汽包与异常汽包的差异，并在异常汽包的第二汽水引入管处连接一根引流管，以便将异常汽包改造成正常汽包。只需
要在异常汽包的结构基础上进行改造得到正常汽包进行使用，提高蒸汽的品质，不需要改
变正常的水循环通路，能够避免管道振动和水循环的停滞故障的发生。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。

[0024] 图1为本申请实施例提供的锅炉汽包的第一剖视图；

[0025] 图2为本申请实施例提供的锅炉汽包的第二剖视图；

[0026] 图3为本申请实施例提供的异常汽包的剖视图；

[0027] 图4为图3中Ⅰ处的放大图；

[0028] 图5为本申请实施例提供的正常汽包的剖视图；

[0029] 图6为图5中Ⅱ处的放大图；

[0030] 图7为本申请实施例提供的正常汽包的结构差异区域的结构示意图；

[0031] 图8为本申请实施例提供的异常汽包的结构差异区域的结构示意图；

[0032] 图9为本申请实施例提供的正常汽包的结构差异区域的流体域模型；

[0033] 图10为本申请实施例提供的异常汽包的结构差异区域的流体域模型；

[0034] 图11为本申请实施例提供的正常汽包的结构差异区域的速度分布图；

[0035] 图12为本申请实施例提供的异常汽包的结构差异区域的速度分布图；

[0036] 图13为本申请实施例提供的改造后的异常汽包的剖视图；

[0037] 图14为图13中Ⅲ处的放大图；

[0038] 图15为本申请实施例提供的改造后的异常汽包的结构差异区域的速度矢量图；

[0039] 图16为本申请实施例提供的改造后的异常汽包的结构差异区域的速度分布图；

[0040] 图17为本申请实施例提供的改造后的异常汽包的旋风分离器的结构示意图。

[0041] 图标：11‑汽包外壳；12‑第一孔板；13‑第二孔板；14‑汽水分离器；15‑第二汽水引入管；16‑第一汽水引入管；17‑饱和蒸汽引出管；18‑下降管接头；111‑第一空腔；112‑第二
空腔；113‑第一汽水引入腔；114‑第二汽水引入腔；121‑分离孔板；122‑溢水板；19‑引流管；
141‑汽水进口管；142‑分离器本体；143‑圆筒型外壳；144‑圆筒型内管。

具体实施方式

[0042] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

[0043] 使用同样一套图纸制造生产的两台锅炉汽包中，汽水经过一台锅炉汽包(正常汽包)进行水和蒸汽的分离以后，能够得到品质较高的蒸汽。汽水经过另一台锅炉汽包(异常
汽包)进行水和蒸汽的分离以后，得到的蒸汽品质超标(品质相对较低的蒸汽，蒸汽中带
水)。

[0044] 图1为本申请实施例提供的锅炉汽包的第一剖视图；图2为本申请实施例提供的锅炉汽包的第二剖视图(其中，此锅炉汽包为异常汽包，第一孔板12为倾斜的；如果此锅炉汽
包为正常汽包，则第一孔板12为水平的)。请参阅图1和图2，锅炉汽包包括汽包外壳11、第一
孔板12、第二孔板13和汽水分离器14。

[0045] 其中，汽包外壳11是整个锅炉汽包的主体部件，汽包外壳11内具有内腔和汽水引入腔。汽包外壳11上设置有与汽水引入腔连通的第一汽水引入管16。汽包外壳11上还设置
有饱和蒸汽引出管17和下降管接头18。第一汽水引入管16用于引入汽水(包括水和蒸汽)进
入锅炉汽包内。汽水分离器14、第一孔板12和第二孔板13用于将汽水分离(水和蒸汽分离)。
饱和蒸汽引出管17用于将分离后的蒸汽引出，进入锅炉过热器继续加热。下降管接头18用
于将汽包中的水连续不断地送往下联箱供给水冷壁，以维持正常的水循环。

[0046] 请继续参阅图1，图1所示的图的方位是锅炉汽包使用时的方位图。图1中箭头所指的方向分别是使用时的上方和下方。其中，饱和蒸汽引出管17包括多个，多个饱和蒸汽引出
管17间隔设置在汽包外壳11的上方。下降管接头18包括多个，多个下降管接头18间隔设置
在汽包外壳11的下方。

[0047] 第一孔板12连接于汽包外壳11，将汽包外壳11的内腔分隔成第一空腔111和第二空腔112。如图1和图2，第一孔板12的下方为第一空腔111，汽水分离器14连位于第一空腔
111内，汽水分离器14位于第一孔板12的下方。第一孔板12的上方为第二空腔112，第二孔板
13连接于汽包外壳11，且位于第一孔板12的远离汽水分离器14的一侧，第二孔板13位于第
二空腔112内。汽水进入锅炉汽包内以后，先经过汽水分离器14进行分离，然后继续经过第
一孔板12和第二孔板13的分离，使得到的高品质蒸汽从饱和蒸汽引出管17引出，分离后的
水从下降管接头18排出。

[0048] 请继续参阅图1和图2，汽水分离器14包括多个，多个汽水分离器14均位于第一空腔111内(均位于第一孔板12的下方)，汽水分离器14分成两排排布，第一排分离器与汽包外
壳11的一侧连接，第二排分离器与汽包外壳11的另一侧连接(其中，此处所指的一侧另一
侧，是以饱和蒸汽引出管17和下降管接头18的连线为分界线)。

[0049] 可选地，汽水分离器14包括汽水进口管141和分离器本体142，汽水进口管141的一端连接于分离器本体142，另一端连接于汽水引入腔(也可以叫做汽水连通箱)。为了使汽水
进入汽水分离器14内进行分离，所以，汽水进口管141未被封闭，具有汽水流通的通道，汽水
进入分离器本体142以后，在分离器本体142内螺旋运动，由于蒸汽和水的重力不同，螺旋运
动的过程中，可以将蒸汽和水分离。

[0050] 进一步地，汽水引入腔与汽水进口管141连通。如图1和图2所示，汽水引入腔是一个长条形的腔体结构，汽水引入腔具有两个，汽水引入腔的延伸方向与汽包外壳11的延伸
方向一致。汽水引入腔位于汽包外壳11的两侧的靠近下降管接头18的位置。第一排分离器
的汽水进口管141均与第一汽水引入腔113连通，第二排分离器的汽水进口管141均与第二
汽水引入腔114连通(其中，第一汽水引入腔113和第二汽水引入腔114分别位于汽包外壳11
的两侧的靠近下降管接头18的位置)。

[0051] 第一汽水引入管16设置有多个，多个第一汽水引入管16分成两组，第一组汽水引入管与第一汽水引入腔113连通，第二组汽水引入管与第二汽水引入腔114连通。汽水通过
第一组汽水引入管流至第一汽水引入腔113内，然后进入第一排分离器内进行水和蒸汽的
分离；汽水还通过第二组汽水引入管流至第二汽水引入腔114内，然后进入第二排分离器内
进行水和蒸汽的分离。

[0052] 本申请实施例提供一种基于反向模拟分析改造锅炉汽包的方法，包括如下步骤：

[0053] (1)、分别建立正常汽包和异常汽包的结构模型，找出正常汽包和异常汽包的结构差异区域。

[0054] 锅炉汽包上还设置有与内腔连通的第二汽水引入管15，第二汽水引入管15用于引入汽水(包括水和蒸汽)进入锅炉汽包内。图3为本申请实施例提供的异常汽包的剖视图，图
4为图3中Ⅰ处的放大图。请参阅图3和图4，异常汽包的第二汽水引入管15的设置位置有误，
第二汽水引入管15连接于汽包外壳11且第二汽水引入管15的管口位于第一空腔111和第二
空腔112内(第二汽水引入管15的管口被第一孔板12分隔)。如图所示，第二汽水引入管15的
管口的一部分位于第一孔板12的上方，一部分位于第一孔板12的下方，汽水从第二汽水引
入管15引入的时候，一部分汽水直接进入第一孔板12的下方的第一空腔111内，不能够进入
汽水分离器14中进行分离，一部分汽水直接进入第二孔板13的上方的第二空腔112内，也不
能够进入汽水分离器14中进行分离。所以，第二汽水引入管15中的汽水不能够很好地进行
水和蒸汽的分离，会影响饱和蒸汽引出管17引出的蒸汽的品质。

[0055] 进一步地，第一孔板12包括呈阶梯状连接的分离孔板121和靠近汽水分离器14的溢水板122，溢水板122的一侧与汽包外壳11连接，溢水板122与汽包外壳11的连接处分隔第
二汽水引入管15的管口。也就是说，第一孔板12中，分离孔板121位于溢水板122的上方，分
离孔板121与溢水板122均水平设置，分离孔板121和溢水板122的阶梯状的连接处为一块竖
直的连接板。当汽水从第二汽水引入管15的管口射流进入到汽包内以后，溢水板122上方的
汽水会碰撞竖直的连接板，然后直接朝向第二孔板13的方向射流，会高速穿过第二孔板13，
使第二孔板13不能够很好地起到分离汽水的作用，会进一步影响饱和蒸汽引出管17引出的
蒸汽的品质。

[0056] 图5为本申请实施例提供的正常汽包的剖视图，图6为图5中Ⅱ处的放大图。请参阅图5和图6，正常汽包的第二汽水引入管15的设置位置无误，第二汽水引入管15连接于汽包
外壳11且第二汽水引入管15的管口位于第二空腔112内(第二汽水引入管15的管口位于第
一孔板12的溢水板122的上方)。如图所示，第二汽水引入管15的管口的全部位于第一孔板
12的上方。

[0057] 也就是说，异常汽包的结构差异区域中，第一汽水引入管16的管口位于第一空腔111和第二空腔112内；正常汽包的结构差异区域中，第一汽水引入管16的管口位于第二空
腔112内。正常汽包和异常汽包的蒸汽品质不同，其必定是正常汽包和异常汽包的结构具有
一定的差异。所以，本申请实施例中，基于反向建模的方式对正常汽包和异常汽包的结构进
行分析。

[0058] 进一步地，根据正常汽包与异常汽包的实际结构分别建立模型，得到正常汽包和异常汽包的模型。根据该结构模型，找出正常汽包和异常汽包的结构差异区域。

[0059] 其中，图7为本申请实施例提供的正常汽包的结构差异区域的结构示意图；图8为本申请实施例提供的异常汽包的结构差异区域的结构示意图。从图7中可以看出，正常汽包
的第二汽水引入管15的管口位于溢水板122的上方，从图8中可以看出，异常汽包的第二汽
水引入管15的管口被溢水板122分隔，也就是说，一部分管口位于溢水板122的下方，一部分
的管口位于溢水板122的上方，可以看出，正常汽包与异常汽包的主要结构差异为第二汽水
引入管15与溢水板122之间的相对位置存在差异。

[0060] (2)、分别建立结构差异区域的正常汽包的流体域模型和异常汽包的流体域模型。具体地，采用网格划分的方式进行流体域模型的建立。图9为本申请实施例提供的正常汽包
的结构差异区域的流体域模型；图10为本申请实施例提供的异常汽包的结构差异区域的流
体域模型。

[0061] (3)、根据正常汽包的流体域模型和异常汽包的流体域模型，建立所述正常汽包的流体速度分布图和所述异常汽包的流体速度分布图。

[0062] 根据汽包工作时第二汽水引入管15的压力和温度，模拟计算正常汽包和异常汽包内局部介质流动特性，得到速度分布图。其中，图11为本申请实施例提供的正常汽包的结构
差异区域的速度分布图；图12为本申请实施例提供的异常汽包的结构差异区域的速度分布
图。从图11和图12可以看出，由于汽包的结构发生变化，该结构差异区域的流体域模型也发
生变化，从而会改变该结构差异区域的速度分布图，则可以看出流速发生了变化。

[0063] 根据流体速度分布云图，计算出正常汽包内流体的最大流速为第一流速，异常汽包内流体的最大流速为第二流速，以及正常汽包的流体进入汽包后与第一孔板12接触前的
最大流速为第四流速，异常汽包的流体进入汽包后与第一孔板12接触前的最大流速为第五
流速。从图11中可以看出，第一流速为176.53m/s，第四流速为47.22m/s；从图12中可以看
出，第二流速为186.16m/s，第五流速为63.42m/s。所以，可以计算出，相较于正常汽包，异常
汽包内最大流体流速增加5.5％，异常汽包内流体碰撞第一孔板12的最大流速增加34.3％。

[0064] 请继续参阅图11和图12，出现上述现象的原因为：流体流经直通汽包内部的第二汽水引入管15时，流体呈射流状态流向汽包内部，由于汽包内第一孔板12的阻挡作用(连接
分离孔板121和溢水板122的连接板)，流体碰撞第一孔板12后与其它流经汽水分离器14的
介质汇合后向汽包上部流动。由于正常汽包和异常汽包内部第一孔板12与第二汽水引入管
15的相对位置差异，如图11所示，在正常汽包内，流体与第一孔板12发生碰撞后，贴近第一
孔板12上方流动至第一孔板12中心后向汽包上方流动，流体速度分布平缓；如图12所示，在
异常汽包内，流体流入汽包内后，射流中心线与第一孔板12拐角碰撞，未经分离的汽水混合
物流体经第一孔板12反射后直冲向饱和蒸汽引出管17，该过程容易带走大量汽水混合物造
成饱和蒸汽引出管17的蒸汽夹杂水，从而降低蒸汽的品质。

[0065] 在一些实施例中，第二流速与第一流速的比为1.05:1‑1.06:1，可选地，第二流速与第一流速的比为1.05:1、1.055:1或1.06:1。第五流速与第四流速的比为1.3:1‑1.4:1，可
选地，第五流速与第四流速的比为1.3:1、1.35:1或1.4:1，本申请实施例不做限定，流速比
在上述范围内，均可以通过下列方式对异常汽包模型进行改进。

[0066] (4)、从上述内容可以判断出，第一流速小于第二流速。图13为本申请实施例提供的改造后的异常汽包的剖视图，图14为图13中Ⅲ处的放大图。添加一根引流管19，引流管19
的一端连接于第二汽水引入管15的管口，另一端穿过第一孔板12与汽水分离器14的汽水进
口管141连通。通过引流管19的设置，可以改变汽水的流场，将第二汽水引入管15引入的汽
水引流至汽水分离器14内进行分离，以提高蒸汽的品质。

[0067] 为了更好地将第二汽水引入管15引入的汽水均匀引入至汽水分离器14内，本申请实施例中，引流管19的远离第二汽水引入管15的一端连通汽水引入腔。引流管19的远离第
二汽水引入管15的一端连通的是靠近第二汽水引入管15一侧的汽水引入腔。例如：第二汽
水引入管15靠近第一汽水引入腔113且第二汽水引入管15位于第一汽水引入腔113的上方，
则引流管19的远离第二汽水引入管15的一端连通第一汽水引入腔113。如果第二汽水引入
管15靠近第二汽水引入腔114且第二汽水引入管15位于第二汽水引入腔114的上方，则引流
管19的远离第二汽水引入管15的一端连通第二汽水引入腔114。本申请实施例不做限定。

[0068] 进一步地，引流管19穿过溢水板122，分离孔板121位于汽水分离器14的上方，使经过分离后的蒸汽穿过分离孔板121进入第二空腔112内。可选地，引流管19为圆弧管，圆弧管
朝向远离汽包外壳11的方向凸出。圆弧管可以减小对汽水的阻挡，可以使汽水在圆弧管内
较为匀速的运动，以进一步减小管道的振动，避免水循环的停滞。

[0069] 进一步地，圆弧管为45°弯管。使用普通的45°弯管作为引流管19，材料易得，且将其安装上去以后，汽水在引流管19中的流通更加顺畅。

[0070] (5)、建立改造后的异常汽包的流体速度分布图，计算出改造后的异常汽包内流体的最大流速为第三速度，判断第三速度小于第二流速。

[0071] 图15为本申请实施例提供的改造后的异常汽包的结构差异区域的速度矢量图；图16为本申请实施例提供的改造后的异常汽包的结构差异区域的速度分布图。从图15和图16
可以看出，流体在汽包内的最大流速(第三流速)为173.10m/s，比改造前最大流速减小了
7.02％，说明上述改造后异常汽包运行平稳，饱和蒸汽引出管17引出的蒸汽品质提高，可以
达到正常汽包的蒸汽品质。

[0072] 只需要在异常汽包的结构基础上进行改造得到正常汽包进行使用，提高蒸汽的品质，且不需要改变正常的水循环通路，能够避免管道振动和水循环的停滞故障的发生。

[0073] 为了进一步改变汽水的流场，使汽水的分离效果更好，得到高品质的蒸汽。图17为本申请实施例提供的改造后的异常汽包的旋风分离器的结构示意图。请参阅图17，本申请
实施例中，汽水分离器14为旋风分离器，分离器本体142包括圆筒型外壳143和圆筒型内管
144，汽水进口管141的远离汽包外壳11的一端连接于圆筒型的外壳使汽水螺旋进入汽水分
离器14内，圆筒型内管144与圆筒型外壳143连接且使圆筒型内管144两端贯通。

[0074] 加装了圆筒型内管144，使水分能够有圆筒型内管144的表面直接流向下方的液相区，减小蒸汽夹带。还可以使气相区整体速度分布均匀，圆筒型内管144上方出口处的速度
差相对较小，能够在提高分离效率的同时，降低汽包安全隐患。气液两相流在圆筒型内管
144内能够形成较长的迹线，增加了流体的旋转次数，停留时间延长，使大部分液体流向液
相区，大大提高了分离效率。

[0075] 以上所述仅为本申请的一部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。