鍋爐原理-過熱器與再熱器PPT課件

16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page1 第7章過熱器和再熱器 7 1過熱器和再熱器的作用及特點7 2過熱器和再熱器的結構形式及汽溫特性7 3熱偏差7 4蒸汽溫度的調節(jié)7 5對流受熱面的高溫積灰和高溫腐蝕 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page2 7 1過熱器和再熱器的作用及特點 一 過熱器和再熱器的作用 1 過熱器的作用 將飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽 在鍋爐負荷變化時 應保證鍋爐的過熱蒸汽溫度在允許范圍內波動 目前電廠鍋爐過熱蒸汽溫度540 555 2 再熱器的作用 把汽輪機高壓缸的排汽返回鍋爐再次加熱 然后再送到低壓缸膨脹做功 目的是使汽輪機末級葉片的蒸汽濕度控制在允許范圍內 再熱蒸汽壓力為過熱蒸汽壓力的20 我國125MW以上機組都采用一次中間再熱系統(tǒng) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page3 再熱循環(huán)T S圖 再熱循環(huán)的使用 可以提高循環(huán)的熱效率4 5 而且可以使汽輪機排汽濕度控制在允許范圍內 再熱器系統(tǒng)阻力會使蒸汽在汽輪機內的作功能力下降 因此再熱系統(tǒng)力求簡單 整個再熱器的壓降不高于0 2MPa 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page4 二 過熱器和再熱器的工作特點1 工作特點 1 蒸汽壓力高 壓力可以達到超臨界以上 2 過熱器和再熱器是鍋爐內工質溫度最高的部件 3 蒸汽 特別是再熱蒸汽 冷卻管道的能力較差 2 工作要求 1 運行中應保持汽溫穩(wěn)定 波動不超過5 10 2 過熱器和再熱器要有可靠的調溫手段 使運行工況在一定范圍內變化時能維持額定的汽溫 3 盡量減少并聯(lián)管間的熱偏差 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page5 三 過熱器和再熱器的布置要求 1 低壓鍋爐 吸熱特點 鍋爐壓力低 汽化潛熱大 蒸發(fā)熱量多 過熱熱少 受熱面布置 除了水冷壁以外 在過熱器前 需要布置一定數(shù)量的對流蒸發(fā)管束 2 中壓鍋爐 吸熱特點 爐膛輻射熱與蒸發(fā)熱相當 無需額外布置蒸發(fā)受熱面 受熱面布置 過熱器僅布置在爐膛出口的凝渣管之后 3 高壓鍋爐吸熱特點 汽化潛熱小 所需蒸發(fā)熱量少 預熱熱和過熱熱量多 受熱面布置 除了對流式過熱器 還需要把部分過熱器設置在爐膛內 即采用輻射式過熱器 也可以把部分水冷壁作為輻射式省煤器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page6 高壓鍋爐受熱面的布置 1 過熱器系統(tǒng) 頂棚過熱器 低溫過熱器 屏式過熱器 高溫過熱器 2 過熱器系統(tǒng) 汽輪機 低溫再熱器 高溫再熱器 汽輪機 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page7 7 2過熱器和再熱器的結構型式及汽溫特性 1 過熱器和再熱器結構 過熱器和再熱器的結構基本相同 二者區(qū)別在于 再熱器壓力低 汽體比體積較大 管徑比過熱器大 2 過熱器和再熱器分類 對流式過熱器 再熱器 半輻射式 屏式 過熱器 再熱器 輻射式過熱器 再熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page8 一 對流式過熱器 再熱器 對流式過熱器 再熱器 由蛇形管組成 布置在鍋爐水平煙道或尾部豎井中 吸收煙氣的對流放熱量 布置形式分類 按管子排列方式分為 順列 錯列布置方式 根據(jù)煙氣和蒸汽的流向 可分為 逆流 順流和混合流 根據(jù)管子的布置方式分為 垂直式和水平式 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page9 順列 傳熱系數(shù)小 阻力小 管壁磨損小 容易清灰 一般用在高溫煙區(qū) 錯列 傳熱好 阻力大 管壁磨損大 不易清灰 一般用于尾部低溫煙道 1 按管子排列方式分類 順列錯列 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page10 逆流式 具有最大的傳熱溫壓 可以節(jié)省金屬耗量 金屬壁溫可能很高 常用于過 再熱器的低溫級 進口級 順流式 傳熱溫壓小 所需受熱面較多 金屬壁溫較低 多用于蒸汽溫度較高的最末級 即高溫級 混合流 先經(jīng)逆流傳熱段 再經(jīng)順流傳熱段 折中布置 2 按煙氣和蒸汽的流動方向分類 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page11 3 按管子的布置方式分類立式 垂直式 布置在水平煙道內 支吊簡單 易積灰 不利疏水 臥式 水平式 布置在尾部豎井中 支吊復雜 多采用有工質冷卻的受熱面管子作為懸吊管 便于疏水 2 懸吊管 3 聯(lián)箱 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page12 某超臨界1900t h鍋爐高溫過熱器布置位置 水平煙道后部 管徑 38mm 管道排列 82排 12管 排 984根 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page13 蒸汽與煙氣流速的選擇 蒸汽流速 保持一定質量流速 使過熱器和再熱器得到可靠冷卻 同時要控制過熱器或再熱器壓降 一般過熱器質量流速800 1100kg m2 s 再熱器內蒸汽質量流量250 400kg m2 s 煙氣流速 應綜合考慮傳熱效果 管子的磨損和積灰情況 煙氣流速過高 傳熱效果較好 所需換熱面積少 積灰少 但管子的磨損嚴重 水平煙道內 煙溫高 灰粒較軟 煙氣流速10 15m s 煙氣低溫區(qū) 飛灰磨損能力加劇 控制流速在6 9m s 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page14 蛇形管的結構 過熱器的蛇形管可以做成單管圈 雙管圈或多管圈 這與鍋爐的容量和管內必須維持的蒸汽流速有關 可通過改變管圈數(shù)目來改變蒸汽速度 如由單管圈變?yōu)殡p管圈 蒸汽通路截面積增大一倍 蒸汽速度降為原來的一半 而煙氣流速保持不變 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page15 二 屏式過熱器 再熱器 2 3 屏式過熱器 再熱器 布置在爐膛內部 吸收爐膛的輻射熱量 減少煙氣擾動 降低沿煙道寬度的熱偏差 改善過熱蒸汽或再熱蒸汽的汽溫特性 1 輻射式和半輻射式過熱器輻射式過熱器 再熱器 布置在爐膛上部 接受爐膛輻射熱 橫向節(jié)距較大 3 4m 如前屏 大屏等 半輻射式過熱器 再熱器 布置在爐膛出口煙窗處 既接收爐內的輻射熱 又吸收煙氣的對流熱 防止對流受熱面結渣 如后屏過熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page16 2 屏式受熱面的結構 由焊在聯(lián)箱上的許多U形管排列成管屏 管徑32 42mm 每個屏有15 30根管組成 屏懸掛在爐頂梁上 受熱后能向下自由膨脹 為了增加屏的剛性 保持屏平面平整 管屏用自身的管子作為扎緊管 將管屏夾緊 注意 屏平面與煙氣流向平行 煙氣方向 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page17 鍋爐前屏 分隔屏 后屏 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page18 3 屏式受熱面的熱偏差 屏式受熱面所處煙溫較高 平行管子之間的熱偏差較大 相對于內圈管來說 外圈管受熱強 但是長度較長 流動阻力大 工質流量小 容易發(fā)生超溫現(xiàn)象 為了保證受熱面安全運行 屏式受熱面多作為中溫受熱面 中級 采用較高的質量流速 使管壁得到冷卻 屏的最外圍U形管壁溫最高 多采用耐高溫鋼材制造 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page19 4 屏式過熱器防止外圈管超溫的措施 a 減小外圈管長度 b 采用雙U型管結構 c 內外圈管子交叉 d 外圈管子短路 增大流量 保護管屏 a b c d 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page20 壁式過熱器 再熱器 緊貼水冷壁或爐墻布置 也稱為墻式過熱器 常用于低溫段過熱器 再熱器 1 布置方式 1 緊貼爐墻與水冷壁相間布置 用于控制循環(huán)鍋爐 2 附著在水冷壁管道上 將水冷壁管遮蓋 水冷壁管按照不吸熱考慮 多用于自然循環(huán)鍋爐 2 布置形式 1 布置在爐膛上部 2 沿爐膛全高度布置在前墻或兩側墻上 三 壁式過熱器 再熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page21 1 頂棚過熱器 布置在爐膛頂部的膜式受熱面 通過吊桿懸吊在爐頂鋼梁上 吸熱量不大 主要作用是支承爐頂?shù)哪突鸩牧虾捅夭牧?并保持鍋爐的嚴密性 四 頂棚過熱器和包覆管過熱器 附加受熱面 2 包覆管過熱器 布置在水平煙道和尾部豎井的壁面上的膜式受熱面 類似水冷壁 煙氣溫度較低 且僅受煙氣單面沖刷 因此吸熱量少 主要作用是形成煙道壁面 提高鍋爐嚴密性 減少煙道漏風 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page22 頂棚過熱器和包墻管過熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page23 包墻管過熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page24 五 汽溫特性 汽溫特性 過熱器或再熱器出口蒸汽溫度隨鍋爐負荷變化的關系特性 稱為鍋爐的汽溫特性 鍋爐負荷提高 B G提高 采用適當比例的三種過熱器組合 可獲得平穩(wěn)的汽溫特性 1 過熱器的汽溫特性對流式過熱器 隨鍋爐負荷的提高 出口蒸汽溫度提高 曲線3 輻射式過熱器 隨鍋爐負荷的增加 出口蒸汽溫度下降 曲線1 半輻射式過熱器 汽溫特性介于上述兩者之間 曲線2 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page25 1 過熱器汽溫特性 2 再熱器汽溫特性 再熱器整體呈現(xiàn)對流汽溫特性 鍋爐負荷降低時 出口蒸汽溫度下降 此外 鍋爐負荷降低 汽輪機高壓缸排汽溫度降低 再熱器的進口汽溫降低 出口汽溫進一步下降 再熱器的汽溫特性隨鍋爐負荷變化幅度較大 2 再熱器的汽溫特性過熱器整體呈現(xiàn)對流汽溫特性 再熱器的汽溫特性與過熱器的汽溫特性相似 但又有其不同的特點 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page26 六 典型的過熱器與再熱汽系統(tǒng) 1 系統(tǒng)布置要求 過熱器的系統(tǒng)布置 應能滿足蒸汽參數(shù)的要求 并具有靈活的調溫手段 還應保證運行中管壁不超溫和具有較高的經(jīng)濟性等 2 過熱器布置原則 1 中壓鍋爐 一般僅采用對流過熱器 2 大型鍋爐 采用輻射 對流組合式過熱器系統(tǒng) 基本組合模式為 頂棚過熱器 包覆管過熱器 低溫對流過熱器 半輻射過熱器 高溫對流過熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page27 3 過熱器的布置要求 1 過熱器的分級布置低溫級過熱器采用逆流傳熱方式 高溫級過熱器可以分成兩段 第一段為逆流傳熱方式 布置在煙道兩側 第二段為順流方式 布置在煙道中間 2 過熱器的分級或分段 每段蒸汽焓增不應超過250 420kJ kg 以減少熱偏差 3 兩級過熱器之間應該設置減溫器 以便調節(jié)汽溫 4 典型鍋爐過熱器與再熱器系統(tǒng) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page28 某1900t h超臨界鍋爐 主蒸汽系統(tǒng)流程 給水 省煤器 螺旋管水冷壁 過渡聯(lián)箱 垂直管水冷壁 啟動分離器 頂棚和包墻過熱器系統(tǒng) 低溫過熱器 一級噴水減溫器 屏式過熱器 二級噴水減溫器 末級過熱器 汽輪機高壓缸 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page29 600MW超臨界鍋爐再熱汽系統(tǒng)流程 再熱管道 再熱器事故噴水減溫器 再熱管道 水平低溫再熱器 末級再熱器 汽輪機低壓缸 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page30 東鍋1000MW鍋爐示意圖 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page31 鍋爐過熱器與再熱器系統(tǒng)圖 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page32 再熱器系統(tǒng)流程圖 動畫 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page33 式中 hp為偏差管焓增 h0為管組平均焓增 一 熱偏差的概念鍋爐受熱面并列管子間 因吸熱不均和工質流量不均引起的工質焓增不同的現(xiàn)象 熱偏差程度 用熱偏差系數(shù) 表示 7 3熱偏差 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page34 q 外壁面平均熱負荷 kJ m2 s F 受熱面積 m2 G 工質流量 kg s q 吸熱不均勻系數(shù) F 結構不均勻系數(shù) G 流量不均勻系數(shù) 由于并列管子間的受熱面積差異不大 因此產(chǎn)生熱偏差的主要原因是吸熱不均和流量不均 二 熱偏差的影響因素 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page35 1 受熱面的污染受熱面積灰和結渣導致并列管吸熱嚴重不均 2 爐內溫度場不均勻爐內溫度場與速度場 爐內溫度場是三維的 高度和寬度方向熱負荷有差別 燃燒器運行調節(jié)不當 導致火焰中心偏斜 3 屏式過熱器受熱不均 屏式過熱器各排管輻射角系數(shù)不同 冷熱不均比較嚴重 1 熱力不均勻的影響因素 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page36 4 煙道內溫度場不均勻爐內溫度場與速度場的不均勻 會在煙道中延續(xù)下去 導致煙道內溫度場不均勻 四角切圓燃燒產(chǎn)生的旋轉氣流 導致煙道內溫度常不均 5 煙氣走廊的影響 對流受熱面中 如果橫向節(jié)距不均時 會使個別管排間有較大的煙氣流通截面 形成煙氣走廊 煙氣走廊阻力小 煙速快 對流傳熱加強 煙氣走廊還具有較大的輻射層厚度 輻射吸熱也增加 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page37 1 連接方式的影響 連接方式的不同 導致并列管圈進出口端的靜壓差不同 從而使得并聯(lián)管之間流量不均 2 流量不均勻的影響因素 Z型連接中 沿流動方向進口聯(lián)箱內工質流量逐步減小 動能下降 而靜壓則逐步提高 而出口聯(lián)箱中 沿流動方向靜壓逐步下降 并聯(lián)管流量差別較大 U型連接方式 進出口聯(lián)箱中靜壓變化趨勢相同 進出口管圈靜壓差相差較小 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page38 2 熱力不均對流量不均的影響 并聯(lián)管組的平均壓降 由此可得 并聯(lián)管組的平均流量 偏差管的平均流量 式中 K表示折算阻力系數(shù) 重力壓頭 gh忽略不計 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page39 流量不均勻系數(shù) a 反映了并列管圈壓差不同對流量不均的影響 連接方式不同 并列管圈進出口端的靜壓差不同 c 反映了吸熱不均對流量不均的影響 b 折算阻力系數(shù)與管子的長度 流通面積 粗糙度 等因素有關 反映了結構不同對流量不均的影響 吸熱強的偏差管 其熱力不均勻系數(shù)較大 同時 該偏差管內蒸汽比體積較大 流量不均勻系數(shù)較小 使該偏差管的熱偏差系數(shù)更大 容易惡性循環(huán)導致管子超溫 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page40 中間混合對熱偏差的影響 1 平均管2 偏差管 無中間混合3 偏差管 三次中間混合 每級受熱面還可以沿煙道寬度方向進行分段 以減小因煙道寬度方向熱負荷中間高兩側低而造成的熱偏差 將受熱面分成串聯(lián)的幾級 級間通過聯(lián)箱進行工質混合 可以減小熱偏差 避免熱偏差累積 還可減少每級受熱面中工質焓增 便于控制蒸汽溫度 一 結構設計方面的措施 1 受熱面分級分段布置 級間采用聯(lián)箱混合 減小出口熱偏差 三 減少熱偏差的措施 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page41 2 沿煙道寬度方向進行左右交叉 可減少因煙道左右側煙溫不同和煙速偏差引起的吸熱不均 3 采用合理的連接管與過熱器聯(lián)箱之間的連接方式 采用U型連接或多管連接方式 都可使流量不均減小 降低熱偏差 多管連接方式 工質流程左右交叉 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page42 4 同級過熱器 再熱器 進行管圈內外分組 內外圈管交叉布置 均衡內外管圈吸熱量 如屏式過熱器 5 減小屏前或管束前煙氣空間的尺寸 減少煙氣與各管圈間輻射換熱的角系數(shù)差別 減小輻射熱偏差 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page43 6 合理設計并列管的結構參數(shù) 增大熱負荷較高管子的管徑 提高流量 使流量和吸熱量合理匹配 7 消除爐膛出口煙氣余旋 爐膛上方的分隔屏可起到消旋作用 使進入對流煙道的煙氣流速趨于均勻 此外 二次風反切可以削弱煙氣旋轉強度 8 煙道受熱面的布置 要使煙氣流通截面均勻 防止局部流通截面大而形成煙氣走廊 造成吸熱不均 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page44 1 設備投產(chǎn)或檢修后 應做好冷態(tài)空氣動力場試驗和熱態(tài)燃燒調整試驗 確保爐內空氣動力場均勻 火焰不偏斜 爐膛出口煙氣分布均勻 2 鍋爐運行時 根據(jù)負荷變化合理投入和調整燃燒器 保證煙氣均勻充滿爐膛 火焰不偏斜 3 及時吹灰 防止結渣和積灰產(chǎn)生的受熱不均 二 運行方面的措施 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page45 7 4蒸汽溫度的調節(jié) 鍋爐在運行過程中 由于運行條件的變化 蒸汽溫度隨之變化 主要影響因素包括 1 鍋爐負荷G蒸汽溫度與鍋爐負荷之間的關系稱為汽溫特性 不同傳熱方式的過熱器與再熱器 汽溫特性不同 一般過熱器和再熱器都呈現(xiàn)對流特性 隨著鍋爐負荷 汽溫 2 過量空氣系數(shù) 過量空氣系數(shù)增大 燃燒生成的煙氣量增多 煙氣流速增大 對流傳熱加強 導致過熱汽溫升高 一 汽溫變化的影響因素 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page46 3 給水溫度tgs給水溫度 產(chǎn)生一定蒸汽量所需的煤耗量減少 煙氣量下降 對流受熱面出口汽溫 4 受熱面污染情況爐膛受熱面的積灰或結渣 爐內輻射熱減少 進入過熱器區(qū)域煙溫上升 過熱汽溫 過熱器本身積灰或結渣 傳熱量下降 過熱汽溫 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page47 2 3 5 燃燒器的運行狀況燃燒器噴嘴傾角的影響 噴嘴向上傾斜 火焰中心上移 汽溫 投運不同高度的燃燒器 火焰中心隨投運燃燒器的高度而變化 導致汽溫變化 6 燃料變化的影響燃煤發(fā)熱量增大 燃料耗量B降低 導致過熱器出口汽溫下降 水分和灰分增加 降低爐膛溫度 爐內放熱量減少 爐膛出口煙溫上升 過熱器汽溫 煤質變粗 難于燃盡 火焰中心上移 汽溫 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page48 二 蒸汽溫度的調節(jié)方法 運行中汽溫偏離額定值的一般不超過 10 5 汽溫過高 金屬的許用應力下降 危及機組的安全運行 汽溫下降 循環(huán)熱效率降低 一 蒸汽側調節(jié)通過改變蒸汽熱焓調節(jié)汽溫 主要有噴水減溫器 主要用于過熱器調溫 表面式換熱器 主要用于再熱器 二 煙氣側調節(jié)通過改變流經(jīng)過熱器和再熱器煙氣流量和煙氣溫度的方法 調節(jié)蒸汽溫度 常作為再熱蒸汽溫度的粗調節(jié)措施 1 3 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page49 1 噴水減溫方法原理 噴水減溫原理是將減溫水直接噴入過熱蒸汽中 使其霧化吸熱蒸發(fā) 降低蒸汽溫度 特點 結構簡單 調節(jié)靈敏 可靠性高 壓力損失小 應用 過熱蒸汽 廣泛采用噴水減溫進行過熱蒸汽溫度調節(jié) 再熱蒸汽 噴水減溫作為輔助調節(jié)方法和事故噴水用 再熱器不采用噴水減溫調節(jié)汽溫 再熱器噴入的水轉化的蒸汽僅在汽輪機的中 低壓缸中作功 相當于附加了一個中壓子循環(huán)系統(tǒng) 子循環(huán)效率低于原來循環(huán)效率 從而使整個系統(tǒng)循環(huán)效率降低 2 8 一 蒸汽側調溫方法 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page50 噴水減溫連接系統(tǒng)噴水減溫要求減溫水的品質不能低于蒸汽品質 常用鍋爐給水作為減溫水 噴水減溫器布置在兩級過熱器之間的連接管道或聯(lián)箱中 2 8 對多級過熱器系統(tǒng) 采用2 3級噴水減溫 第一級 屏式過熱器之前 保護屏式過熱器安全和粗調過熱汽溫 第二級 高溫過熱器之前 細調過熱汽溫至額定值 保護高溫過熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page51 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page52 噴水減溫器型式 笛形管式 旋渦式 文氏管式等 1 笛形管式噴水減溫器 2 8 笛形管式噴水減溫器由笛形管和保護套管組成 減溫水從背向氣流一側的噴孔噴出 保護套管長4 5m 保證水滴在套管長度內蒸發(fā)完畢 防止水滴接觸外殼產(chǎn)生熱應力 特點 結構簡單 制造安裝方便 調溫效果好 但在減溫水量小時霧化質量較差 1 外殼2 噴管3 保護套管 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page53 1 混合管 2 文丘里管 3 旋渦式噴嘴 減溫水在噴嘴內強烈旋轉 噴出后形成傘形水霧 與蒸汽接觸混合良好 文丘里管使蒸汽加速 促進蒸汽與水霧的混合 因此完成減溫水霧化和與蒸汽充分混合所需的混合管長度較短 特點 霧化完善 減溫幅度大 適用于減溫水量變化幅度大的情況 壓力損失較大 2 旋渦式噴水減溫器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page54 3 文丘里管噴水減溫器 文氏管式噴水減溫器 減溫水經(jīng)環(huán)形水室從文丘里管 真空發(fā)生器 喉部的若干小孔噴入 與蒸汽強烈混合蒸發(fā) 特點 蒸汽流動阻力小 水霧化好 但結構較復雜 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page55 2 汽 汽熱交換器 原理 采用汽 汽熱交換器 進行過熱蒸汽和再熱蒸汽熱交換 實現(xiàn)再熱蒸汽溫度的調節(jié) 一般過熱蒸汽來自輻射式過熱器 再熱蒸汽來自對流式低溫再熱器 二者汽溫特性相反 更好適應鍋爐負荷變化 熱交換器結構形式U型套管式汽 汽熱交換器 筒式汽 汽熱交換器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page56 熱交換器的布置 換熱器布置在煙道外 過熱蒸汽在管式熱交換器內的蛇形管內流過 再熱蒸汽在管間流過 用三通閥改變換熱器內過熱蒸汽的流量 達到調節(jié)再熱蒸汽溫度的目的 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page57 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page58 二 煙氣側調溫方法 1 煙氣擋板調溫結構 尾部煙道內平行布置再熱器和過熱器 利用煙氣擋板 調節(jié)通過再熱器的煙氣量 從而調節(jié)再熱器出口汽溫 特點 結構簡單 操作方便 但延遲較大 擋板宜布置在煙溫低于400 區(qū)域 以免燒壞 煙氣側的調節(jié)都存在調溫滯后和調節(jié)精確度不高的問題 多用于調節(jié)再熱蒸汽溫度的粗調節(jié) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page59 煙道擋板 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page60 調溫原理 額定負荷時 煙道擋板全開 并列煙道中煙氣流量50 負荷降低時 由于再熱器為對流式 再熱汽溫降低 這時 將過熱器煙道擋板關小 以維持再熱汽溫的穩(wěn)定 過熱汽溫下降 但在調節(jié)負荷范圍內 過熱汽溫仍高于額定汽溫 通過噴水減溫器使過熱汽溫降低到額定值 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page61 2 改變火焰高度 8 8 工作原理 對于擺動式燃燒器 通過改變燃燒器的傾角 來改變火焰中心位置 達到調節(jié)汽溫的目的 火焰中心向下移 爐膛出口煙氣溫度降低 汽溫降低 反之 汽溫升高 設計要求再熱器布置在爐膛出口附近 上傾角過大會增加燃料未完全燃燒熱損失 下傾角過大會造成冷灰斗結渣 一般燃燒器傾角變化范圍 30 應用 調溫幅度大 靈敏度高 是目前大型電站鍋爐再熱汽溫調節(jié)的主要方法 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page62 3 煙氣再循環(huán) 將鍋爐尾部煙道低溫煙氣抽出一部分送回爐膛下部 改變鍋爐各受熱面的吸熱分配 達到調節(jié)汽溫的目的 再循環(huán)煙氣在爐膛下部送入 降低了爐膛內的煙氣溫度水平 減少了爐膛內的輻射傳熱量 爐膛出口煙溫基本不變 同時爐膛出口煙氣量增多 煙氣熱量也增加 對流傳熱加強 對流傳熱量提高 7 8 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page63 7 8 再循環(huán)煙氣從爐膛上部進入 爐膛輻射吸熱量改變很小 爐膛出口煙溫降低 靠近出口受熱面?zhèn)鳠崃?遠離爐膛出口受熱面煙氣量和煙速 吸熱量 總體汽溫調節(jié)作用不大 但可降低爐膛出口煙溫 防止對流受熱面結渣 煙氣再循環(huán)應用 耗電量增大 風機磨損大 國內多用于燃油鍋爐 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page64 鍋爐積灰 1 爐墻或水冷壁受熱面的結渣 結焦 2 高溫對流受熱面的高溫燒結性積灰 3 低溫對流受熱面的松散性積灰 積灰 溫度低于灰熔點時 飛灰在爐內因各種化學反應或物理力的作用而沉積在受熱面上 多發(fā)生在鍋爐的對流受熱面上 如過熱器 省煤器 空預器等 結渣 熔融態(tài)灰沉積物在受熱面管壁上出現(xiàn)的積聚現(xiàn)象 主要由煙氣中夾帶的熔化的灰粒碰撞在爐膛 水冷壁管上被冷卻凝固而形成 發(fā)生在爐內輻射受熱面上 如水冷壁 屏式過熱器等 7 5對流受熱面的高溫積灰和高溫腐蝕 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page65 一 高溫積灰高溫煙氣環(huán)境中飛灰在管束表面沉積的現(xiàn)象 稱為高溫積灰 包括過熱器和再熱器表面積灰 1 高溫積灰機理 煤中堿金屬 主要是Na及K 的含量不多 但對結渣和高溫對流受熱面積灰有重要影響 煤灰中的堿金屬在爐內高溫狀態(tài)下呈氣態(tài) 接觸到壁溫600 左右的受熱面管壁時 堿金屬發(fā)生凝結 在高溫煙氣中氧化硫氣體長期 燒結 作用下 形成致密的白色堿金屬硫酸鹽積灰層 隨著灰層厚度增加 表面溫度升高 灰層表面還會沉積一些松散而多孔的外灰層 高溫積灰特點 內層灰緊密 外層灰松散 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page66 高溫過熱器的嚴重積灰 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page67 2 高溫積灰的危害 受熱面吸熱能力 汽溫 煙溫 q2 管排間阻力 煙速 管間熱偏差 引起高溫對流受熱面產(chǎn)生高溫腐蝕 3 高溫積灰的防治措施 正確設計和布置對流受熱面 采用順列布置代替錯列布置 增大管間橫向節(jié)距等措施 采用有效的吹灰裝置 在鍋爐開始正常運行時即投入吹灰裝置 燒結時間越長 高溫積灰層的強度越高 越難清除 因此要及時吹灰 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page68 鍋爐吹灰 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page69 二 高溫腐蝕煙氣和飛灰中的有害成分在高溫下與金屬管壁發(fā)生化學反應 使管壁變薄強度下降 稱為高溫腐蝕 1 高溫腐蝕機理 高溫腐蝕包括三種情況 1 硫化物型腐蝕 2 硫酸鹽型腐蝕 3 腐蝕性氣體腐蝕 對流受熱面高溫腐蝕主要是硫酸鹽型腐蝕 燃煤中的堿金屬氧化物Na2O K2O在高溫下?lián)]發(fā)為氣態(tài) 并與煙氣中的SO3反應 形成堿金屬硫酸鹽K2S