第7章 過(guò)熱器與再熱器

第七章過(guò)熱器和再熱器§1、對(duì)流式過(guò)熱器和再熱器§2、半輻射、輻射式過(guò)、再熱器§3、運(yùn)行中影響汽溫的因素§4、過(guò)熱與再熱汽溫調(diào)節(jié)§5、熱偏差2/3/2023Page1PrinciplesofBoilerHG-亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐2/3/20232PrinciplesofBoiler強(qiáng)制循環(huán)鍋爐縱剖面布置圖2/3/20233PrinciplesofBoiler鍋爐設(shè)備整體布置圖片2/3/20234PrinciplesofBoiler1、對(duì)流式過(guò)熱器和再熱器分類2、對(duì)流式過(guò)熱器和再熱器結(jié)構(gòu)§1、對(duì)流式過(guò)熱器和再熱器2/3/20235PrinciplesofBoiler對(duì)流式過(guò)熱器和再熱器分類結(jié)構(gòu)分類：立式、臥式順流、逆流、混合流順列、錯(cuò)列多管圈、單管圈工質(zhì)質(zhì)量流速2/3/20236PrinciplesofBoiler對(duì)流式過(guò)熱器和再熱器結(jié)構(gòu)

由蛇形管及進(jìn)、出口聯(lián)箱組成,可分為立式、臥式布置；順流、逆流和混合流連接；順列、錯(cuò)列排列1/3

大容量鍋爐對(duì)流受熱面的主要特點(diǎn)連接管和蛇形管采用φ60,φ63等較大的管徑，以增強(qiáng)管子剛性，降低受熱面阻力，多管圈。蛇形管均采用不同管徑、不同壁厚的異種鋼焊接管，以適應(yīng)不同熱負(fù)荷區(qū)域的需要。蛇形管多采用順列排列，管束的外表積灰很容易被吹灰器清除，可有效防止受熱面污染。管內(nèi)工質(zhì)應(yīng)保持一定的質(zhì)量流速，以保證金屬管壁得到充分的冷卻2/3/20237PrinciplesofBoiler§2、半輻射、輻射式過(guò)、再熱器1、半輻射、輻射式過(guò)、再熱器分類2、半輻射、輻射式過(guò)、再熱器結(jié)構(gòu)3、半輻射、輻射式過(guò)、再熱器作用4、過(guò)熱器系統(tǒng)蒸汽流程5、再熱器系統(tǒng)蒸汽流程2/3/20238PrinciplesofBoiler半輻射、輻射式過(guò)、再熱器分類半輻射式屏式過(guò)、再熱器輻射式墻式(壁式)過(guò)、再熱器前屏(分隔屏)過(guò)、再熱器頂棚、包墻管、懸吊管過(guò)熱器2/3/20239PrinciplesofBoilerHG-亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐2/3/202310PrinciplesofBoiler半輻射、輻射式過(guò)、再熱器結(jié)構(gòu)

做成掛屏、壁式形式，由U型管及進(jìn)出口聯(lián)箱構(gòu)成

2/31-前墻管；2、3-兩側(cè)墻管4-上聯(lián)箱工質(zhì)引出管

布置

半輻射式布置在爐膛出口煙窗處，稱后屏

輻射式布置在爐膛上部的前墻和兩側(cè)的前半部或布置在爐膛頂部或懸掛在爐膛上部靠近前墻處，分別稱為墻式、頂棚式和前屏（分隔屏）2/3/202311PrinciplesofBoiler屏式過(guò)熱器2/3/202312PrinciplesofBoiler半輻射、輻射式過(guò)、再熱器作用

作用

改善工質(zhì)汽溫特性；降低鍋爐金屬耗量；降低爐膛出口煙溫，防止排列密集的對(duì)流受熱面結(jié)渣；消除氣流的殘余扭轉(zhuǎn)，減少沿?zé)煹缹挾鹊臒崞睿?/p>

大節(jié)距的前屏可對(duì)爐膛出口煙氣起阻尼和分割導(dǎo)流作用

改善受熱面工作條件的措施

布置在遠(yuǎn)離火焰中心的爐膛上部；作為低溫級(jí)受熱面；采用較高的質(zhì)量流速3/32/3/202313PrinciplesofBoiler過(guò)熱器系統(tǒng)蒸汽流程2/3/202314PrinciplesofBoiler過(guò)熱器系統(tǒng)蒸汽流程2/3/202315PrinciplesofBoiler再熱器系統(tǒng)蒸汽流程2/3/202316PrinciplesofBoiler再熱器系統(tǒng)蒸汽流程2/3/202317PrinciplesofBoiler§3、運(yùn)行中影響汽溫的因素1、鍋爐負(fù)荷：汽溫特性2、過(guò)量空氣系數(shù)3、給水溫度4、燃料性質(zhì)5、受熱面污染情況6、燃燒器的運(yùn)行方式2/3/202318PrinciplesofBoiler

鍋爐負(fù)荷

蒸汽溫度與鍋爐負(fù)荷之間的關(guān)系稱之為汽溫特性，采用不同傳熱方式的過(guò)熱器與再熱器，汽溫變化特性不同

運(yùn)行中影響汽溫的因素

1/3

對(duì)流受熱面鍋爐負(fù)荷D增加，流經(jīng)對(duì)流受熱面煙速和煙溫提高，工質(zhì)焓增升高，出口蒸汽溫度上升，圖中曲線2

輻射受熱面

鍋爐負(fù)荷D增加，工質(zhì)流量和煤耗量B相應(yīng)增加，爐內(nèi)輻射熱Qf

并不按比例增多，Qf

/D減少，輻射受熱面中蒸汽的焓增減少，出口蒸汽的溫度下降，圖中曲線1，爐膛出口煙溫因此上升

采用半輻射式受熱面，可獲得較為平坦的汽溫變化特性，減小汽溫調(diào)節(jié)幅度，提高機(jī)組對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性2/3/202319PrinciplesofBoiler運(yùn)行中影響汽溫的因素

過(guò)量空氣系數(shù)αα增加，爐膛溫度水平降低，輻射傳熱減弱，輻射受熱面出口汽溫降低；對(duì)流過(guò)熱器則由于燃燒生成的煙氣量增多，煙氣流速增大，對(duì)流傳熱加強(qiáng)，導(dǎo)致出口過(guò)熱汽溫升高,以后者為主2/3

給水溫度tgstgs降低，煤耗量B增加，爐內(nèi)煙氣量增加，出口煙溫增加，對(duì)流受熱面出口蒸汽溫度因此升高。輻射式受熱面的出口汽溫影響不大

燃料性質(zhì)燃煤中的M和A增加，煙氣容積增大，煙速提高；而爐內(nèi)溫度水平降低，出口煙溫升高，過(guò)熱器出口汽溫升高。煤粉變粗時(shí)，煤粉在爐內(nèi)燃燼時(shí)間增長(zhǎng)，火焰中心上移，導(dǎo)致汽溫升高2/3/202320PrinciplesofBoiler

受熱面污染情況

過(guò)熱器之前的受熱面發(fā)生積灰或結(jié)渣時(shí)，進(jìn)入過(guò)熱器區(qū)域的煙溫增高，過(guò)熱汽溫上升；過(guò)熱器本身嚴(yán)重積灰、結(jié)渣或管內(nèi)結(jié)垢時(shí)，導(dǎo)致汽溫下降運(yùn)行中影響汽溫的因素3/3

燃燒器的運(yùn)行方式

擺動(dòng)燃燒器噴嘴向下傾斜或多排燃燒器從上排噴嘴切換至下排，由于火焰中心下移，會(huì)使汽溫下降。反之，汽溫則會(huì)升高2/3/202321PrinciplesofBoiler§4、過(guò)、再汽溫調(diào)節(jié)1、汽溫過(guò)高、過(guò)低的危害2、蒸汽調(diào)溫的主要方式過(guò)、再熱汽溫調(diào)節(jié)方式的不同過(guò)、再熱汽溫調(diào)節(jié)的主要手段與輔助手段3、噴水減溫方法4、分隔道擋板5、煙氣再循環(huán)6、改變火焰中心位置2/3/202322PrinciplesofBoiler過(guò)、再汽溫調(diào)節(jié)

運(yùn)行中規(guī)定汽溫偏離額定值的波動(dòng)不能超過(guò)一10℃～十5℃

汽溫過(guò)高，金屬的許用應(yīng)力下降，危及機(jī)組的安全運(yùn)行；

汽溫下降，循環(huán)熱效率降低；再熱汽溫變化過(guò)于劇烈，還會(huì)引起汽機(jī)中壓缸的轉(zhuǎn)子與汽缸之間的相對(duì)脹差變化，汽機(jī)振動(dòng)增大

蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)通過(guò)改變蒸汽熱焓調(diào)節(jié)汽溫，主要有噴水減溫器1/3

煙氣側(cè)調(diào)節(jié)通過(guò)改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對(duì)流受熱面的吸熱量分配比例的方法（如煙氣再循環(huán)、擺動(dòng)燃燒器）或改變流經(jīng)過(guò)熱器、再熱器煙氣量的方法（如分隔煙氣擋板）調(diào)節(jié)汽溫

蒸汽調(diào)溫的主要方式2/3/202323PrinciplesofBoiler

噴水減溫器是將清潔度很高的水直接噴入過(guò)熱蒸汽中以降低汽溫。噴水減溫裝置通常安裝在過(guò)熱器連接管道或聯(lián)箱中。主要有旋渦式、多孔噴管式兩種。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)靈敏，易于自動(dòng)化，可靠性高，有多級(jí)。噴水減溫方法2/82/3/202324PrinciplesofBoiler分隔道擋板

用擋板將尾部煙道分隔成兩個(gè)并列煙道，其一布置再熱器，另一側(cè)布置過(guò)熱器6/8

調(diào)節(jié)布置在受熱面后的煙氣擋板開度，可改變流經(jīng)兩煙道的煙氣量達(dá)到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便但延遲較大，擋板宜布置在煙溫低于400OC的區(qū)域，以免燒壞2/3/202325PrinciplesofBoiler煙氣再循環(huán)

采用再循環(huán)風(fēng)機(jī)從鍋爐尾部低溫?zé)煹乐?一般為省煤器后)抽出一部分溫度為250～350OC的煙氣，從爐膛底部(如冷灰斗下部)送回到爐膛，用以改變鍋爐內(nèi)輻射和對(duì)流受熱面吸熱量的比例，從而達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。7/8

耗電量增大，風(fēng)機(jī)磨損大。國(guó)內(nèi)多用于燃油鍋爐。2/3/202326PrinciplesofBoiler改變火焰中心位置

擺動(dòng)式燃燒器燃燒器上下擺動(dòng)土20～300，爐膛出口煙溫變化約110～140℃，調(diào)溫幅度可達(dá)40～60℃。燃燒器上傾角過(guò)大會(huì)增加燃料的未完全燃燒損失；下傾角過(guò)大又會(huì)造成冷灰斗的結(jié)渣。擺動(dòng)式燃燒器調(diào)節(jié)再熱汽溫的同時(shí)，會(huì)影響到過(guò)熱汽溫鍋爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，過(guò)熱汽溫和再熱汽溫均達(dá)到額定值，過(guò)熱器減溫水量理論上為零；鍋爐負(fù)荷下降，再熱汽溫下降，燃燒器向上擺動(dòng)，過(guò)熱汽溫隨之上升，需要增加減溫水量。負(fù)荷降到50％～60％額定負(fù)荷時(shí)，過(guò)熱器減溫水量達(dá)到最大。燃燒器運(yùn)行方式如停用某層燃燒器一般按燃燒調(diào)整的需要，只能作為輔助調(diào)溫方式。8/82/3/202327PrinciplesofBoiler

為提高再熱氣溫的能力，再熱器向爐膛內(nèi)移動(dòng)或靠近，增強(qiáng)輻射傳熱

采用擺動(dòng)燃燒器的蒸汽系統(tǒng)1/2

提高再熱汽溫的調(diào)節(jié)能力，再熱汽溫的調(diào)節(jié)響應(yīng)特性比較靈敏

再熱器高溫布置，與采用煙氣擋板調(diào)節(jié)方式相比，再熱器的受熱面積約減少65％；使再熱蒸汽流動(dòng)阻力控制在0.2MPa以下2/3/202328PrinciplesofBoiler大部分過(guò)熱器向爐膛內(nèi)移動(dòng)或靠近，再熱器受熱面布置在對(duì)流傳熱較強(qiáng)的水平煙道后部及尾部煙道中采用煙氣擋板的蒸汽系統(tǒng)

再熱器受熱面較多且處于低溫?zé)煹?，再熱汽溫調(diào)節(jié)反應(yīng)靈敏性較差，汽溫達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間比擺動(dòng)燃燒器調(diào)溫時(shí)間略長(zhǎng)2/2

過(guò)熱器高溫布置，與擺動(dòng)燃燒器調(diào)溫方式相比，過(guò)熱器受熱面約減少25％2/3/202329PrinciplesofBoiler§5、熱偏差1、熱偏差的概念2、煙氣側(cè)熱力不均（吸熱不均）3、工質(zhì)側(cè)水力不均（流量不均）4、減少熱偏差的措施2/3/202330PrinciplesofBoiler熱偏差的概念1/6令ηq=；ηF=；ηG=則有式中：ηq、ηF和ηG分別為吸熱、結(jié)構(gòu)和流量不均勻系數(shù)

顯然，越大，偏差管與管組工質(zhì)平均溫度偏差越大，偏差管易超溫式中：△hp為偏差管焓增，△hp=qpFp/Gp；△h0為管組平均焓增，△h0=q0F0/G0q、F、G分別為管外壁熱負(fù)荷、受熱面積及工質(zhì)流量

熱偏差是沿?zé)煹缹挾确较虿⒘泄茏娱g因吸熱不均和工質(zhì)流量不均引起的現(xiàn)象，蒸汽焓增大于管組平均值的管子稱偏差管，熱偏差程度用熱偏差系數(shù)φ表示

2/3/202331PrinciplesofBoiler

沿?zé)煹缹挾确较驘煔馑俣葓?chǎng)和溫度場(chǎng)不均勻

爐膛四壁水冷壁的吸熱與粗糙表面使?fàn)t壁附近煙氣溫度及流速遠(yuǎn)比火焰中心低，并延伸到對(duì)流煙道，煙氣殘余旋轉(zhuǎn)，是造成過(guò)熱器并列管組熱力不均的主要原因煙氣側(cè)熱力不均（吸熱不均）2/6

煙氣走廊

并列過(guò)熱器管中個(gè)別管排間較大的節(jié)距形成。較大的煙氣流通截面使流阻小，煙速大，對(duì)流傳熱強(qiáng)；且具有較大的輻射層厚度，輻射吸熱增加，造成熱力不均

受熱面不同程度的污染

燃燒器負(fù)荷不一致，火焰中心偏斜；爐膛上部或過(guò)熱器局部地區(qū)發(fā)生煤粉再燃燒

爐膛出口煙氣流的殘余扭轉(zhuǎn)2/3/202332PrinciplesofBoiler

各并列管圈進(jìn)、出口壓降△p

取決于進(jìn)、出口聯(lián)箱中壓力的變化，而后者又取決于受熱面的連接方式，Z形連接方式各并列管圈的△p偏差最大，多管連接方式最小△p大的管圈，蒸汽流量大，△p的偏差造成各管流量的不均3/6工質(zhì)側(cè)水力不均（流量不均）

==2/3/202333PrinciplesofBoiler

工質(zhì)比容υ

并列管受熱不均時(shí)，受熱強(qiáng)的管吸熱量多、工質(zhì)溫度高、比容υ增大，蒸汽流量減小

管圈的阻力特性K

與管子的結(jié)構(gòu)尺寸、粗糙度等有關(guān)，管圈的K值越大，即阻力越大，流量越小工質(zhì)側(cè)水力不均（流量不均）發(fā)生熱偏差時(shí)，平列管子中吸熱量大的管子，熱負(fù)荷較高（熱負(fù)荷不均勻系數(shù)ηq>1），工質(zhì)流量又較?。髁坎痪鶆蛳禂?shù)ηG<1），故工質(zhì)焓增大，管子出口工質(zhì)溫度和管壁溫度相應(yīng)升高4/6即使各并列管圈△p、K相同，因受熱不均，工質(zhì)比容不同也將導(dǎo)致流量不均，使熱偏差增大==2/3/202334PrinciplesofBoiler減少熱偏差的措施5/6運(yùn)行中確保燃燒穩(wěn)定；煙氣均勻充滿爐膛；適時(shí)投入吹灰器減少積灰和結(jié)渣，沿爐膛寬度方向速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)盡量均勻

受熱面分級(jí)（段）

-＝（-1）在一定的情況下，-