第7章-過熱器和再熱器課件

第七章過熱器和再熱器§1、對流式過熱器和再熱器§2、半輻射、輻射式過、再熱器§3、運行中影響汽溫的因素§4、過熱與再熱汽溫調(diào)節(jié)§5、熱偏差7/25/2023Page1PrinciplesofBoilerHG-亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐7/25/20232PrinciplesofBoiler強制循環(huán)鍋爐縱剖面布置圖7/25/20233PrinciplesofBoiler鍋爐設備整體布置圖片7/25/20234PrinciplesofBoiler1、對流式過熱器和再熱器分類2、對流式過熱器和再熱器結構§1、對流式過熱器和再熱器7/25/20235PrinciplesofBoiler對流式過熱器和再熱器分類結構分類：立式、臥式順流、逆流、混合流順列、錯列多管圈、單管圈工質(zhì)質(zhì)量流速7/25/20236PrinciplesofBoiler對流式過熱器和再熱器結構

由蛇形管及進、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、錯列排列1/3

大容量鍋爐對流受熱面的主要特點連接管和蛇形管采用φ60,φ63等較大的管徑，以增強管子剛性，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，以適應不同熱負荷區(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)應保持一定的質(zhì)量流速，以保證金屬管壁得到充分的冷卻7/25/20237PrinciplesofBoiler§2、半輻射、輻射式過、再熱器1、半輻射、輻射式過、再熱器分類2、半輻射、輻射式過、再熱器結構3、半輻射、輻射式過、再熱器作用4、過熱器系統(tǒng)蒸汽流程5、再熱器系統(tǒng)蒸汽流程7/25/20238PrinciplesofBoiler半輻射、輻射式過、再熱器分類半輻射式屏式過、再熱器輻射式墻式(壁式)過、再熱器前屏(分隔屏)過、再熱器頂棚、包墻管、懸吊管過熱器7/25/20239PrinciplesofBoilerHG-亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐7/25/202310PrinciplesofBoiler半輻射、輻射式過、再熱器結構

做成掛屏、壁式形式，由U型管及進出口聯(lián)箱構成

2/31-前墻管；2、3-兩側墻管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）7/25/202311PrinciplesofBoiler屏式過熱器7/25/202312PrinciplesofBoiler半輻射、輻射式過、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，防止排列密集的對流受熱面結渣；消除氣流的殘余扭轉(zhuǎn)，減少沿煙道寬度的熱偏差；

大節(jié)距的前屏可對爐膛出口煙氣起阻尼和分割導流作用

改善受熱面工作條件的措施

布置在遠離火焰中心的爐膛上部；作為低溫級受熱面；采用較高的質(zhì)量流速3/37/25/202313PrinciplesofBoiler過熱器系統(tǒng)蒸汽流程7/25/202314PrinciplesofBoiler過熱器系統(tǒng)蒸汽流程7/25/202315PrinciplesofBoiler再熱器系統(tǒng)蒸汽流程7/25/202316PrinciplesofBoiler再熱器系統(tǒng)蒸汽流程7/25/202317PrinciplesofBoiler§3、運行中影響汽溫的因素1、鍋爐負荷：汽溫特性2、過量空氣系數(shù)3、給水溫度4、燃料性質(zhì)5、受熱面污染情況6、燃燒器的運行方式7/25/202318PrinciplesofBoiler

鍋爐負荷

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

運行中影響汽溫的因素

1/3

對流受熱面鍋爐負荷D增加，流經(jīng)對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

鍋爐負荷D增加，工質(zhì)流量和煤耗量B相應增加，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，提高機組對負荷變化的適應性7/25/202319PrinciplesofBoiler運行中影響汽溫的因素

過量空氣系數(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；對流過熱器則由于燃燒生成的煙氣量增多，煙氣流速增大，對流傳熱加強，導致出口過熱汽溫升高,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，過熱器出口汽溫升高。煤粉變粗時，煤粉在爐內(nèi)燃燼時間增長，火焰中心上移，導致汽溫升高7/25/202320PrinciplesofBoiler

受熱面污染情況

過熱器之前的受熱面發(fā)生積灰或結渣時，進入過熱器區(qū)域的煙溫增高，過熱汽溫上升；過熱器本身嚴重積灰、結渣或管內(nèi)結垢時，導致汽溫下降運行中影響汽溫的因素3/3

燃燒器的運行方式

擺動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，會使汽溫下降。反之，汽溫則會升高7/25/202321PrinciplesofBoiler§4、過、再汽溫調(diào)節(jié)1、汽溫過高、過低的危害2、蒸汽調(diào)溫的主要方式過、再熱汽溫調(diào)節(jié)方式的不同過、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7/25/202322PrinciplesofBoiler過、再汽溫調(diào)節(jié)

運行中規(guī)定汽溫偏離額定值的波動不能超過一10℃～十5℃

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；再熱汽溫變化過于劇烈，還會引起汽機中壓缸的轉(zhuǎn)子與汽缸之間的相對脹差變化，汽機振動增大

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

煙氣側調(diào)節(jié)通過改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對流受熱面的吸熱量分配比例的方法（如煙氣再循環(huán)、擺動燃燒器）或改變流經(jīng)過熱器、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7/25/202323PrinciplesofBoiler

噴水減溫器是將清潔度很高的水直接噴入過熱蒸汽中以降低汽溫。噴水減溫裝置通常安裝在過熱器連接管道或聯(lián)箱中。主要有旋渦式、多孔噴管式兩種。結構簡單、調(diào)節(jié)靈敏，易于自動化，可靠性高，有多級。噴水減溫方法2/87/25/202324PrinciplesofBoiler分隔道擋板

用擋板將尾部煙道分隔成兩個并列煙道，其一布置再熱器，另一側布置過熱器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)兩煙道的煙氣量達到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的

結構簡單，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7/25/202325PrinciplesofBoiler煙氣再循環(huán)

采用再循環(huán)風機從鍋爐尾部低溫煙道中(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)輻射和對流受熱面吸熱量的比例，從而達到調(diào)節(jié)汽溫的目的。7/8

耗電量增大，風機磨損大。國內(nèi)多用于燃油鍋爐。7/25/202326PrinciplesofBoiler改變火焰中心位置

擺動式燃燒器燃燒器上下擺動土20～300，爐膛出口煙溫變化約110～140℃，調(diào)溫幅度可達40～60℃。燃燒器上傾角過大會增加燃料的未完全燃燒損失；下傾角過大又會造成冷灰斗的結渣。

擺動式燃燒器調(diào)節(jié)再熱汽溫的同時，會影響到過熱汽溫鍋爐在滿負荷運行時，過熱汽溫和再熱汽溫均達到額定值，過熱器減溫水量理論上為零；鍋爐負荷下降，再熱汽溫下降，燃燒器向上擺動，過熱汽溫隨之上升，需要增加減溫水量。負荷降到50％～60％額定負荷時，過熱器減溫水量達到最大。燃燒器運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。8/87/25/202327PrinciplesofBoiler

為提高再熱氣溫的能力，再熱器向爐膛內(nèi)移動或靠近，增強輻射傳熱

采用擺動燃燒器的蒸汽系統(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％；使再熱蒸汽流動阻力控制在0.2MPa以下7/25/202328PrinciplesofBoiler大部分過熱器向爐膛內(nèi)移動或靠近，再熱器受熱面布置在對流傳熱較強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煙道，再熱汽溫調(diào)節(jié)反應靈敏性較差，汽溫達到穩(wěn)定的時間比擺動燃燒器調(diào)溫時間略長2/2

過熱器高溫布置，與擺動燃燒器調(diào)溫方式相比，過熱器受熱面約減少25％7/25/202329PrinciplesofBoiler§5、熱偏差1、熱偏差的概念2、煙氣側熱力不均（吸熱不均）3、工質(zhì)側水力不均（流量不均）4、減少熱偏差的措施7/25/202330PrinciplesofBoiler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、結構和流量不均勻系數(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分別為管外壁熱負荷、受熱面積及工質(zhì)流量

熱偏差是沿煙道寬度方向并列管子間因吸熱不均和工質(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

7/25/202331PrinciplesofBoiler

沿煙道寬度方向煙氣速度場和溫度場不均勻

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

煙氣走廊

并列過熱器管中個別管排間較大的節(jié)距形成。較大的煙氣流通截面使流阻小，煙速大，對流傳熱強；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

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

爐膛出口煙氣流的殘余扭轉(zhuǎn)7/25/202332PrinciplesofBoiler

各并列管圈進、出口壓降△p

取決于進、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)側水力不均（流量不均）

==7/25/202333PrinciplesofBoiler

工質(zhì)比容υ

并列管受熱不均時，受熱強的管吸熱量多、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

與管子的結構尺寸、粗糙度等有關，管圈的K值越大，即阻力越大，流量越小工質(zhì)側水力不均（流量不均）發(fā)生熱偏差時，平列管子中吸熱量大的管子，熱負荷較高（熱負荷不均勻系數(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)比容不同也將導致流量不均，使熱偏差增大==7/25/202334PrinciplesofBoiler減少熱偏差的措施5/6

運行中確保燃燒穩(wěn)定；煙氣均勻充滿爐膛；適時投入吹灰器減少積灰和結渣，沿爐膛寬度方向速度場和溫度場盡量均勻

受熱面分級（段）

-＝（-1）在一定的情況下，-與成正比，將受熱面