第七章 過熱器和再熱器

過熱器和再熱器

第七章本章內(nèi)容過熱器和再熱器的作用及其特點過熱器和再熱器的結(jié)構(gòu)形式及其汽溫特性熱偏差蒸汽溫度的調(diào)節(jié)對流受熱面的高溫積灰和高溫腐蝕本章重點過熱器和再熱器的作用汽溫特性熱偏差定義、影響因素、防止措施影響蒸汽溫度的因素蒸汽溫度調(diào)節(jié)的方法過熱器和再熱器的

作用及其特點第一節(jié)過熱器和再熱器的作用過熱器

將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽。再熱器

將汽輪機高壓缸的排汽加熱到與過熱蒸汽溫度相等（或相近）的再熱溫度，然后再送到中壓缸及低壓缸中膨脹做功再熱蒸汽的壓力再熱蒸汽壓力為主汽壓力的20－30％例：超高壓主汽壓力13.7MPa，再熱蒸汽壓力大約3MPa左右提高循環(huán)效率提高汽輪機末級葉片干度蒸汽參數(shù)的選擇實質(zhì)：蒸汽溫度的選擇選擇：循環(huán)熱效率汽輪機末級葉片干度材料成本設(shè)計和運行的注意問題保持汽溫穩(wěn)定＋5～－10℃可靠的調(diào)溫手段減少并聯(lián)管的熱偏差§7－2，4§7－4§7－3過熱器和再熱器的布置過熱器和再熱器的布置布置時，必須確保其受熱面管子外壁溫度低于鋼材的抗腐蝕和氧化溫度并保證其高溫持久強度。超高壓力、亞臨界壓力和超臨界壓力的鍋爐，必須采取更多的輻射式和半輻射式過熱器和再熱器過熱器和再熱器的

結(jié)構(gòu)型式及其汽溫特性第二節(jié)過熱器和再熱器的型式再熱器實質(zhì)是中壓過熱器，與過熱器的結(jié)構(gòu)相似，故重點介紹過熱器過熱器構(gòu)成：聯(lián)箱與并列的受熱面管組連接構(gòu)成對流式過（再）熱器位置：水平煙道、尾部豎井換熱方式：對流換熱對流過（再）熱器的分類按排列方式分：順列、錯列按蒸汽和煙氣的相對流動方向分：

順流、逆流、混流、雙逆流按管圈數(shù)分：

單管圈、雙管圈、多管圈按受熱面布置方式分：

垂直式、水平式輻射和半輻射過（再）熱器位置：爐膛上部，貼爐墻換熱方式：輻射換熱（伴有對流換熱）增強對流換熱的措施鰭片管肋片管內(nèi)螺紋管輻射和半輻射

過（再）熱器的分類屏式：爐膛上部，作高溫段使用壁式：墻式，作低溫段使用后屏大屏半大屏前屏能疏水的屏臥式屏屏式過熱器的布置頂棚過熱器和包覆管過熱器位置：爐頂、水平煙道、尾部豎井壁面換熱方式：對流換熱作用：支承保持氣密附加低溫受熱面屏式過熱器防止外圈管子超溫的改進(jìn)措施abcd（a）外圈兩圈管子截短；（b）外圈管子短路；（c）內(nèi)外兩圈管子交叉；（d）外圈管子短路與內(nèi)外圈管子交叉汽溫特性定義:過熱器和再熱器出口汽溫隨鍋爐負(fù)荷的變化特性稱為汽溫特性。汽溫特性曲線1-輻射過熱器；2-對流過熱器；3-半輻射過熱器；213℃Dgr，%熱偏差第三節(jié)熱偏差的概念過熱器與再熱器以及鍋爐的其他受熱面都是由許多并聯(lián)管子組成。其中每根管子的結(jié)構(gòu)、熱負(fù)荷和工質(zhì)流量大小不完全一致，工質(zhì)焓增也就不同，這種現(xiàn)象稱為熱偏差。熱偏差系數(shù)的定義影響熱偏差的因素?zé)崃Σ痪禂?shù)（正比）流量不均系數(shù)（正比）結(jié)構(gòu)不均系數(shù)（反比）熱力不均系數(shù)的影響因素受熱面污染爐內(nèi)溫度場和速度場不均煙道寬左側(cè)右側(cè)中間煙道平均熱負(fù)荷沿?zé)煹缹挾葻岬姆植记€流量不均系數(shù)的影響因素連接方式熱力不均對流量不均的影響P2P1過熱器的連接方式Z型U型ΔpP1ΔpP1P1P2P2P2熱力不均對流量不均的影響表現(xiàn)：△p即使相等也會出現(xiàn)流量不均原因：過熱器管受熱+蒸汽比容變化大解釋：Q↑，過熱度↑，比容↑，而管子體積一定，質(zhì)量流速↓結(jié)構(gòu)不均的影響因素對流：蛇形管結(jié)構(gòu)不均不明顯輻射：屏過結(jié)構(gòu)不均較明顯（角系數(shù)）

減少熱偏差的措施結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的措施運行方面的措施

結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的措施分級布置，中間聯(lián)箱中間混合寬度方向左右交叉流動（不適合再熱器）合適的連接系統(tǒng)內(nèi)、外管圈交叉布置減少屏間煙氣空間差異增大熱負(fù)荷高的管子的管徑（工程可行）屏分組不同直徑、壁厚的管子煙氣消旋運行方面的措施保證空氣動力場均勻爐內(nèi)燃燒及時吹灰蒸汽溫度的調(diào)節(jié)第四節(jié)

影響汽溫變化的因素鍋爐負(fù)荷過量空氣系數(shù)給水溫度受熱面污染情況飽和蒸汽用汽量燃燒器運行方式燃料種類和成分鍋爐負(fù)荷的影響鍋爐整體呈對流汽溫特性過量空氣系數(shù)的影響本質(zhì)是對流換熱量改變的影響給水溫度的影響高加投入受熱面污染的影響水冷壁污染過熱器污染飽和蒸汽用汽量的影響用汽量↑排污水量↑燃燒器運行方式的影響本質(zhì)是爐膛出口煙氣溫度的改變火焰中心向上

對于非擺動式燃燒器，可以通過投停不同位置的燃燒器來同樣達(dá)到改變火焰中心的目的燃料種類和成分的影響出口蒸汽溫度的允許偏差值蒸汽出口額定壓力（Mp)鍋爐負(fù)荷變化范圍（%）蒸汽出口額定溫度（℃）溫度允許偏差值（℃）2.53.9-5.99.813.716.7-18.325.375-10075-13070-10070-10070-10070-100400450540540/540540/540541/54110105555202510101010設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，價格低，運行可靠調(diào)節(jié)靈敏，反應(yīng)快，過程連續(xù)，汽溫偏差小，易于實現(xiàn)自動化不影響鍋爐或熱力系統(tǒng)的效率調(diào)節(jié)幅度產(chǎn)滿足鍋爐運行的要求汽溫調(diào)節(jié)設(shè)備的基本要求蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方法蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)：利用其它介質(zhì)直接改變蒸汽的溫度煙氣側(cè)調(diào)節(jié)：改變煙氣對蒸汽的傳熱量，間接使蒸汽的溫度發(fā)生變化蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)面式減溫器噴水減溫器汽-汽熱交換器面式減溫器形式：管殼式換熱器（冷卻水管內(nèi)，過熱蒸汽管外）特點：水質(zhì)要求低調(diào)節(jié)不靈敏，調(diào)溫幅度不大噴水減溫器本質(zhì)：混合式換熱器形式：文氏、笛形管、漩渦式適用對象：過熱器（再熱器只做事故噴水和輔助手段）特點：減溫水質(zhì)要求高調(diào)溫幅度大給水作減溫水自制冷凝水作減溫水霧化好保護(hù)套筒阻力要小分級噴水減溫布置實例分級噴水減溫的位置屏過前：粗調(diào)，保護(hù)受熱面靠近出口：細(xì)調(diào)，保護(hù)末級高過汽－汽熱交換器原理：輻射和對流對汽溫不同的影響。（當(dāng)負(fù)荷低時，將輻射式過熱蒸汽送入對流式再熱器，使再熱汽溫不致過低）適用范圍：過熱器輻射吸熱量比例較大的鍋爐調(diào)溫幅度：

30～40℃形式：管式、筒式（都位于煙道外）煙氣側(cè)調(diào)節(jié)（主要用于再熱汽溫調(diào)節(jié)）煙氣擋板改變煙氣流量擺動燃燒器改變煙氣溫度煙氣再循環(huán)煙氣擋板FW首創(chuàng)位置：位于較低煙溫區(qū)煙氣擋板調(diào)節(jié)方式擺動燃燒器CE首創(chuàng)本質(zhì)：改變火焰中心位置注意：①位置最好靠近爐膛出口②角度與汽溫特性相匹配，從而減少減溫水量③可調(diào)幅度：40～60℃，因此應(yīng)用較普遍煙氣再循環(huán)Bobcock首創(chuàng)適用范圍：多用于燃油、燃?xì)鉅t煙氣再循環(huán)方式過熱器和再熱器系統(tǒng)布置實例布置原則經(jīng)濟(jì)性安全性傳熱效果↑鋼材成本↓熱偏差↓調(diào)溫靈敏第五節(jié)對流受熱面的高溫積灰和高溫腐蝕一、高溫積灰二、高溫腐蝕三、減少或防止高濁積灰與腐蝕的措施四、過熱器和再熱器的高溫破壞五、再熱器的運行保護(hù)一、高溫積灰在高溫?zé)煔猸h(huán)境中飛灰沉積在管束外表面的現(xiàn)象稱為高溫積灰。氣態(tài)低熔灰接觸到溫度較低的受熱面就會凝固在受熱面上，形成黏性灰層。這種積灰在高溫?zé)煔庵械难趸驓怏w的長期作用下，形成白色的硫酸鹽密實灰層，這個過程稱為燒結(jié)。減少積灰的方法對于灰中含鈣較多的燃料，設(shè)計過熱器與再熱器時應(yīng)重點考慮防止燒結(jié)成堅實灰層或減輕其危害性的措施,如加大管子的橫向節(jié)距S1,減少管束深度，采用立式管束，裝設(shè)高效吹灰器，并保證對每根管子都進(jìn)行有效的吹灰。二、高溫腐蝕高參數(shù)鍋爐的高溫過熱器與高溫再熱器受熱面，以及管束的固定件、支吊件，它們的工作溫度很高，煙氣和飛灰中的有害成分會與管子金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使管壁變薄、強度降低，稱其為高瘟腐蝕。三、減少或防止高濁積灰與腐蝕的措施1.主蒸汽溫度不宜過高2.控制爐膛出口煙溫3.管子采用順流布置，加大管間節(jié)距4.選用抗腐蝕材料5.采用添加劑四、過熱器和再熱器的高溫破壞在高溫下金屬的機械強度明顯降低，在承壓狀態(tài)下，還有另一特點：即使金屬所承受的應(yīng)力遠(yuǎn)未達(dá)到它的強度極限，但在應(yīng)力和高溫邊兩個因素的長期作用下，金屬連續(xù)不斷地發(fā)生緩慢的變形，最后導(dǎo)致破壞。承壓金屬在高溫下所發(fā)生的緩慢變形，叫做蠕變。五、再熱器的運行保護(hù)（1）在鍋爐啟動停爐和汽輪機甩負(fù)荷時保護(hù)再熱器。（2）在汽輪機低負(fù)荷時鍋爐可以在較高負(fù)荷下穩(wěn)燃；（3）在汽機啟動時，會發(fā)生蒸汽溫度和汽缸壁溫不相協(xié)調(diào)情況，可以通過旁路系統(tǒng)來使鍋爐汽溫滿足汽輪機的要求。順列和錯列順列和錯列順列

橫向節(jié)距S1/d=2～3縱向節(jié)距S2/d=1.6～2.5在高溫對流受熱面（煙溫>1000℃）時，前幾排采用拉稀錯列蒸汽和煙氣的相對流動蒸汽和煙氣的相對流動逆流形式低溫段常采用，其它多在高溫段采用煙氣速度的選擇：考慮積灰、磨損、傳熱效果、煙氣流動阻力等因素蒸汽質(zhì)量流速的選取

考慮蒸汽對管壁的冷卻能力和蒸汽在管內(nèi)流動引起的壓力降損失兩個因素按管圈數(shù)分單管圈雙管圈多管圈（可適當(dāng)降低蒸汽流速）按布置方式分垂直式（水平煙道）積灰少不易疏水水平式（尾部豎井）易疏水支吊復(fù)雜屏式過熱器的分類屏式過熱器的特點大屏或前屏過熱器布置在爐膛上前部，屏間距離較大，屏數(shù)較少，吸收爐膛內(nèi)高溫?zé)煔獾妮?/p>