第三講：受熱面管理(二)

過熱器與再熱器過熱器與再熱器的型式和結(jié)構(gòu)；熱偏差；過熱器與再熱器的汽溫調(diào)節(jié)；過熱器與再熱器的煙氣側(cè)工作過程。2010-7-29過熱設(shè)備與再熱器2010-7-29鍋爐過熱器2009.7第3頁2010-7-29過熱器與再熱器的型式和結(jié)構(gòu)按傳熱方式分類，過熱器可分為對(duì)流型、輻射型及半輻射型三種型式。高壓以上的大型鍋爐大多采用輻射、半輻射與對(duì)流型多級(jí)布置的聯(lián)合型過熱器。過熱器的蒸汽高溫段采用對(duì)流型、低溫段采用輻射或半輻射型，以降低受熱面管壁鋼材溫度。屏式半輻射型過熱器通常布置在鍋爐爐膛的上部空間；輻射型過熱器通常布置在爐頂、爐膛的上部和轉(zhuǎn)向室等貼墻處；對(duì)流型過熱器布置在水平和垂直煙道中。2010-7-292010-7-29蛇形管束結(jié)構(gòu)

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2010-7-29對(duì)流過熱器的煙氣流速由防止受熱面的積灰和磨損、傳熱效果和煙氣流動(dòng)壓力降等諸因素決定。為防止管束積灰，額定負(fù)荷時(shí)對(duì)流受熱面的煙氣流速不宜低于6m/s。在靠近爐膛出口煙道中，煙氣溫度較高，灰粒較軟，受熱面的磨損不明顯，可采用10~12m/s以上的流速；當(dāng)煙氣溫度降到600~700℃以下時(shí)，灰粒變硬，磨損加劇，煙氣流速不宜高于9m/s。

選取合理的煙速，既有較好的傳熱效果，又能防止受熱面的磨損和積灰。2010-7-29

過熱器、再熱器設(shè)計(jì)與運(yùn)行的主要原則有下列三個(gè)：（1）防止受熱面金屬溫度超過材料的許用溫度；

（2）過熱器與再熱器溫度特性好，在較大的負(fù)荷范圍內(nèi)能通過調(diào)節(jié)維持額定汽溫；（3）防止受熱面管束積灰、磨損和腐蝕。2010-7-29輻射式過熱器輻射式過熱器有爐膛壁管式、前屏過熱器、頂棚管式及煙道包覆管式幾種。

爐膛壁管式過熱器布置在爐膛垂直壁面，有的按一定的寬度布置在全爐膛高度上，有的只布置在爐膛上部的部分高度上。爐膛壁管式過熱器吸收爐膛輻射傳熱量。2010-7-292010-7-292010-7-292010-7-29

熱偏差一、基本概念過熱器是由許多并列管子組成的管組。在這些并列工作的管子中，個(gè)別管內(nèi)工質(zhì)的焓增偏離管組平均工質(zhì)焓增的現(xiàn)象，稱為熱偏差。熱偏差的大小可用熱偏差系數(shù)來表示。2010-7-29

※過熱器與再熱器產(chǎn)生熱偏差的原因；（1）并列管受熱不均；（2）蒸汽流量不均；（3）管圈的阻力特性的影響；（4）工質(zhì)密度的大小。2010-7-29

減小熱偏差的措施（一）受熱面分段串聯(lián)（二）交錯(cuò)布置2010-7-29汽溫調(diào)節(jié)一、汽溫要求維持穩(wěn)定的過熱蒸汽與再熱蒸汽的溫度是鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行的重要任務(wù)。現(xiàn)代大型鍋爐允許波動(dòng)的范圍大都是＋5~–10℃。 二、汽溫特性蒸汽溫度與鍋爐負(fù)荷的關(guān)系，稱為汽溫特性。2010-7-292023/2/515:41第25頁蒸汽減溫系統(tǒng)

2023/2/515:41第26頁蒸汽減溫系統(tǒng)

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混合式減溫器減溫水通過噴嘴霧化后噴入蒸汽的減溫器稱混合式減溫器。它由霧化噴嘴、連接管、保護(hù)管及外殼等組成。2010-7-292010-7-29改變?nèi)紵鹘嵌确绞狡麥卣{(diào)節(jié)

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過熱器與再熱器系統(tǒng)過熱器與再熱器系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)鍋爐參數(shù)、容量要求，從安全經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮管壁不超溫，調(diào)溫手段靈活，循環(huán)熱經(jīng)濟(jì)性高，鋼材消耗少，流動(dòng)阻力小等因素，選擇合理的方案。中低壓鍋爐，由于過熱汽溫不高，所以過熱器面積不大。一般采用純對(duì)流式過熱器，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。它主要考慮順流、逆流的合理組合，能夠保證管壁的工作可靠，同時(shí)受熱面消耗的金屬也少。2010-7-29高壓以上鍋爐多采用輻射與對(duì)流組合式過熱器。但若采用從輻射到對(duì)流逆流組合方式，受熱面就得采用昂貴的高合金鋼作材料。若采用輻射到對(duì)流順流組合方式，既能有效地冷卻管壁，又能在相同的熱偏差條件下使蒸汽的溫升較小，大大改善了輻射過熱器的工作條件。國產(chǎn)大中型鍋爐的過熱器系統(tǒng)多采用混流組合方式，它是綜合了上述兩種組合方式的優(yōu)點(diǎn)而形成的。受熱面的組合模式為：輻射－包墻管－低溫對(duì)流（逆流）－輻射－半輻射－高溫對(duì)流（順流）。2010-7-29另外，減溫點(diǎn)的選擇是一個(gè)很重要的問題。

減溫點(diǎn)的選既應(yīng)保證汽溫調(diào)節(jié)靈敏，又能保護(hù)工作條件較差的受熱面。減溫次數(shù)也應(yīng)選擇得當(dāng)。2010-7-291什么叫熱偏差？它產(chǎn)生的原因有哪些？如何減小熱偏差？2汽溫調(diào)節(jié)的方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？過熱器與再熱器的煙氣側(cè)工作過程2010-7-29過熱器的積灰積灰：煙氣中的飛灰沉積在管束外表面的現(xiàn)象稱為積灰。積灰的危害是使傳熱量減少，煙氣流動(dòng)阻力增大，嚴(yán)重時(shí)鍋爐出力被迫降低；它還會(huì)引起受熱面金屬腐蝕等。（一）飛灰灰按易熔程度可分為三部分：低熔灰（700~850℃）、中熔灰（900~1100℃）、和高熔灰（1600~2800℃）。高熔灰是飛灰的主要成分36。2010-7-29隨著灰層厚度增加，其外表面溫度升高，低熔灰的粘結(jié)結(jié)束。但是中熔和高熔灰在緊密結(jié)實(shí)灰層表面進(jìn)行著動(dòng)態(tài)沉積，形成松散而且多孔的外灰層。內(nèi)灰層的堅(jiān)實(shí)程度稱為燒結(jié)強(qiáng)度。燒結(jié)強(qiáng)度越大的灰層越難以清除。2010-7-29汽包汽包是加熱、蒸發(fā)和過熱三個(gè)過程的連接樞紐。2010-7-29一）汽包的作用：汽包與下降管、水冷壁管連接成自然水循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)接受省煤器的給水和向過熱器輸送飽和蒸汽。汽包有一定的水量，因而，有一定的儲(chǔ)熱能力。汽包內(nèi)裝有各種清潔設(shè)備，保證蒸汽品質(zhì)。汽包上裝有壓力表、水位計(jì)和安全閥等附件以保證鍋爐安全運(yùn)行。2010-7-29二）汽包的結(jié)構(gòu)1、汽包外部結(jié)構(gòu)：汽包是由鋼板制成的長(zhǎng)圓筒形容器，它由筒身和兩端的封頭組成。筒身是由鋼板卷制焊接而成；封頭由鋼板模壓制成，焊接于筒身。為了保證汽包能自由膨脹，現(xiàn)代鍋爐的汽包都用吊箍懸吊在爐頂大梁上。汽包橫置于爐頂外部，不受火焰和煙氣的直接加熱，并具有良好的保護(hù)。2010-7-29鍋爐汽包2023/2/515:41第41頁2010-7-292010-7-29汽包的安全性分析嚴(yán)格控制汽包壁溫差上水溫度<90℃,壁溫上升速度<1.5~2℃／min,各點(diǎn)溫差<40℃夾層結(jié)構(gòu)減小上下壁溫差

鄰爐蒸汽送入下聯(lián)箱加熱爐水，促進(jìn)水循環(huán)，加快啟動(dòng)汽包均勻受熱適當(dāng)進(jìn)水出水，燃燒器對(duì)稱均勻投入2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）汽水分離裝置汽包內(nèi)的汽水分離元件可分為一次分離元件和二次分離元件兩種。一次分離元件的任務(wù)是消除進(jìn)人汽包的汽水混合物的動(dòng)能，并將蒸汽和水進(jìn)行初步分離；二次分離元件的任務(wù)是把蒸汽中攜帶的細(xì)小水滴分離出來，并使蒸汽從汽包上部均勻引出。2010-7-29蒸汽凈化根本提高給水品質(zhì)鍋爐中凈化汽水分離減少蒸汽帶水蒸汽清洗減少蒸汽溶解性攜帶和機(jī)械攜帶鍋爐排污控制鍋水含鹽量汽水分離原理重力分離離心分離慣性分離水膜分離汽水分離裝置一次分離元件進(jìn)口擋板旋風(fēng)分離器渦輪分離器二次分離元件波形板分離器頂部多孔板汽水分離裝置的工作原理：利用汽水密度差進(jìn)行重力分離；利用汽流改變方向時(shí)的慣性力進(jìn)行慣性分離；利用汽流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的離心力進(jìn)行汽水離心分離；利用水粘附在金屬壁面上形成水膜往下流形成的吸附分離。2010-7-29簡(jiǎn)單分離板旋風(fēng)分離器和渦流分離器2010-7-292010-7-292010-7-29螺旋臂式蒸汽分離器預(yù)旋擋板混合分配螺旋臂汽水離心分離防渦流板去處水的旋轉(zhuǎn)水流擴(kuò)散器水流分配二次分離器人字形慣性分離旋風(fēng)分離器渦輪分離器分離效率高流動(dòng)阻力大控制循環(huán)鍋爐用波形板分離器低速曲折運(yùn)動(dòng)離心力慣性力水膜在重力作用下流到疏水盤，經(jīng)疏水管到水容積內(nèi)蒸汽清洗蒸汽中鹽分?jǐn)U散到清洗水給水作為清洗水亞臨界鍋爐不用蒸汽清洗裝置汽水分離器百葉窗分離器又稱波形板分離器，它由許多平行的波形板組成，能聚集并除去蒸汽中細(xì)小水滴，是一種廣泛應(yīng)用的二次分離元件。經(jīng)粗分離后的濕蒸汽，低速通過由波形板組成的彎曲通道時(shí)，在離心力和粘附力的作用下，將細(xì)小水滴分離出來并粘附在波形板上形成水膜，水膜靠自重緩慢向下流動(dòng)，在板的下端形成較大水滴而墜落，從而使蒸汽帶水量減少。蒸汽通過百葉窗的流速不能太高，否則將會(huì)撕破水膜，蒸汽再次帶水。2010-7-292010-7-29

頂部多孔板：其作用是利用小孔的節(jié)流作用，使蒸汽沿汽包長(zhǎng)度均勻分布，避免局部蒸汽流速過高而蒸汽帶水增加2010-7-29

蒸汽清洗裝置2010-7-292010-7-29高參數(shù)、大容量鍋爐蒸發(fā)設(shè)備的特點(diǎn)：１、隨著蒸汽壓力的提高，將飽和水變成飽和蒸汽所需要的汽化熱減少；２、隨著鍋爐容量的增大，鍋爐容積也要增大，才能保證燃料燃盡；３、壓力越高，飽和水和汽的比重差越小。2010-7-29鍋爐排污

為了保證鍋水含鹽量在允許范圍內(nèi)，必須將部分含鹽濃度較高的鍋水排出，并補(bǔ)充清潔的給水，這個(gè)過程就稱為鍋爐排污。鍋爐排污是提高蒸汽品質(zhì)的重要方法之一。根據(jù)目的不同，鍋爐排污有連續(xù)排污和定期排污兩種。2010-7-29鍋爐排污和加藥汽水共騰鍋水含鹽量過高蒸汽品質(zhì)惡化連續(xù)排污汽包蒸發(fā)面附近定期排污水冷壁下聯(lián)箱底部排污率P=(Sgs/(Sls–Sgs))*100%加藥Na3PO4CaSO4+

Na3PO4Ca3(PO4)2+Na2SO4MgSO4+

Na3PO4Mg3(PO4)2+Na2SO4鍋內(nèi)加藥管的作用：沿汽包長(zhǎng)度均勻加入磷酸鈉和磷酸氫鈉水溶液，與鍋水中鈣、鎂離子作用，生成不溶水的沉淀，防止水垢形成。加藥管遠(yuǎn)離排污管，靠近給水管或下降管入口，使藥劑能與給水混合，反應(yīng)后生成的水渣可順利的排到水冷壁下聯(lián)箱由定期排污管排出。2010-7-29600MW自然循環(huán)鍋爐汽包結(jié)構(gòu)內(nèi)徑1.8288m總長(zhǎng)28.273m直段長(zhǎng)25.244m壁厚204mm封頭壁厚168mm材質(zhì)SA-516GR70碳鋼224只螺旋臂式蒸汽分離器123只百葉窗式干燥器給水分配管、連續(xù)排污管、化學(xué)加藥管強(qiáng)制循環(huán)鍋爐汽包結(jié)構(gòu)多次強(qiáng)制循環(huán)鍋爐汽包結(jié)構(gòu)B&W公司鍋爐汽包結(jié)構(gòu)FW公司鍋爐汽包結(jié)構(gòu)2010-7-29CE公司鍋爐汽包結(jié)構(gòu)蒸汽凈化及汽包內(nèi)部裝置蒸汽含鹽的危害電站鍋爐蒸汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)蒸汽污染的原因蒸汽凈化蒸汽含鹽的危害過熱器積鹽超溫爆管閥門積鹽漏汽，卡澀汽輪機(jī)積鹽振動(dòng)加大，效率降低電站鍋爐蒸汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制鈉鹽，硅酸壓力越高，對(duì)蒸汽品質(zhì)要求越高蒸汽污染的原因根源給水含鹽原因蒸汽帶水、蒸汽溶鹽蒸汽的機(jī)械攜帶機(jī)械攜帶的鹽量

Sjq=(ω/100)Slsmg/kg帶水多原因

汽流速度大水滴直徑小壓力高汽水密度差小影響機(jī)械攜帶的因素之一鍋爐負(fù)荷蒸發(fā)面負(fù)荷蒸汽空間負(fù)荷ω=ADnn負(fù)荷指數(shù)Dlj

臨界負(fù)荷ω蒸汽濕度<0.1%蒸汽壓力壓力高汽水密度差小