第7章 过热器与再热器 第1讲

1、1 第七章第七章 过热器与再热器过热器与再热器 本章重点： 一、过热器与再热器的型式和结构；一、过热器与再热器的型式和结构； 二、热偏差；二、热偏差； 三、过热器与再热器的汽温调节；三、过热器与再热器的汽温调节； 四、过热器与再热器的烟气侧工作过程四、过热器与再热器的烟气侧工作过程。 2 过热器、再热器设计与运行的主要原过热器、再热器设计与运行的主要原 则有下列三个：则有下列三个： （1）防止受热面金属温度超过材料的许）防止受热面金属温度超过材料的许 用用温度；温度； （2 2）过热器与再热器温度特性好，在较）过热器与再热器温度特性好，在较 大的负荷范围内能通过调节维持额定汽温；大的负荷范围内

2、能通过调节维持额定汽温； （3 3）防止受热面管束积灰、磨损和腐蚀。）防止受热面管束积灰、磨损和腐蚀。 3 第一节第一节 过热器与再热器的工作特点过热器与再热器的工作特点 一、过热器与再热器的作用一、过热器与再热器的作用 过热器与再热器在系统中的位置过热器与再热器在系统中的位置 水冷壁水冷壁过热器过热器汽轮机高压缸汽轮机高压缸再热器再热器 汽轮机中、低压缸汽轮机中、低压缸 4 几个名词：几个名词： 主蒸汽（一次汽）主蒸汽（一次汽）过热器出口的过过热器出口的过 热蒸汽又称为主蒸汽或一次汽；热蒸汽又称为主蒸汽或一次汽； 再热蒸汽（二次汽）再热蒸汽（二次汽）再热器出口的再热器出口的 再热蒸汽又称为再

3、热蒸汽或二次汽；再热蒸汽又称为再热蒸汽或二次汽； 蒸汽再热有一次再热和二次再热之分，蒸汽再热有一次再热和二次再热之分， 后者就是蒸汽在汽轮机内作功过程中经过后者就是蒸汽在汽轮机内作功过程中经过 两次蒸汽再热。两次蒸汽再热。 5 过热器、再热器的制造过热器、再热器的制造 过热器和再热器是由一定直径、管壁厚度的无过热器和再热器是由一定直径、管壁厚度的无 缝钢管弯曲成一定的形状（蛇形或屏形），以利缝钢管弯曲成一定的形状（蛇形或屏形），以利 于布置在锅炉烟道有限空间的一种气于布置在锅炉烟道有限空间的一种气汽式热交汽式热交 换器。换器。 6 7 8 过热器、再热器的工作条件过热器、再热器的工作条件 管内

4、：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐管内：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐 升高，在其出口达到额定的过热汽温（通升高，在其出口达到额定的过热汽温（通 常在常在540600）；）； 管外：高温烟气（通常在管外：高温烟气（通常在1100 600） 携带飞灰以一定的速度流过，容易在管外携带飞灰以一定的速度流过，容易在管外 壁产生磨损和腐蚀。壁产生磨损和腐蚀。 9 二、蒸汽温度的选择二、蒸汽温度的选择 通常蒸汽温度在通常蒸汽温度在540620。 选用的过热器与再热器受热面钢材，其选用的过热器与再热器受热面钢材，其 工作温度几乎都接近许用温度值工作温度几乎都接近许用温度值。 如果钢材的工作温度超过了其许用温度，如

5、果钢材的工作温度超过了其许用温度， 将引起钢材的热强度、热稳定性下降，材质将引起钢材的热强度、热稳定性下降，材质 恶化，导致受热面损坏。恶化，导致受热面损坏。 10 三、过热器和再热器受热面的布置三、过热器和再热器受热面的布置 水加热成过热蒸汽需经过预热、蒸发水加热成过热蒸汽需经过预热、蒸发 和过热三个阶段。不同压力的锅炉，过热和过热三个阶段。不同压力的锅炉，过热 器吸热量占工质总吸热量的比例是不同的。器吸热量占工质总吸热量的比例是不同的。 超高压、亚临界压力和超临界压力的超高压、亚临界压力和超临界压力的 锅炉，就必须把部分过热器布置在炉膛内，锅炉，就必须把部分过热器布置在炉膛内， 并且还把部

6、分再热器布置在炉膛内。并且还把部分再热器布置在炉膛内。 11 第二节第二节 过热器与再热器的型式和结构过热器与再热器的型式和结构 按传热方式分类，过热器可分为对流型、按传热方式分类，过热器可分为对流型、 辐射型及半辐射型三种型式。辐射型及半辐射型三种型式。 高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半辐高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半辐 射与对流型多级布置的射与对流型多级布置的联合型过热器联合型过热器。过热器。过热器 的蒸汽高温段采用对流型、低温段采用辐射或的蒸汽高温段采用对流型、低温段采用辐射或 半辐射型，以降低受热面管壁钢材温度。半辐射型，以降低受热面管壁钢材温度。 12 屏式半辐射型过热器通常布

7、置在锅炉炉膛屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉膛 的上部空间；的上部空间； 辐射型过热器通常布置在炉顶、炉膛的上辐射型过热器通常布置在炉顶、炉膛的上 部和转向室等贴墙处；部和转向室等贴墙处； 对流型过热器布置在水平和垂直烟道中。对流型过热器布置在水平和垂直烟道中。 13 14 再热器以对流型为主，并位于高温对再热器以对流型为主，并位于高温对 流型过热器之后烟气温度较低处，因为再流型过热器之后烟气温度较低处，因为再 热蒸汽压力较低、蒸汽密度较小、热蒸汽压力较低、蒸汽密度较小、放热系放热系 数较低蒸汽比热也较小，其受热面管壁金数较低蒸汽比热也较小，其受热面管壁金 属温度比过热器更高属温度比过热器更

8、高。 有些锅炉的部分低温蒸汽段再热器采有些锅炉的部分低温蒸汽段再热器采 用辐射型，布置在炉膛上部吸收炉膛的辐用辐射型，布置在炉膛上部吸收炉膛的辐 射传热。射传热。 15 16 17 一、对流型过热器一、对流型过热器 布置在锅炉烟道内，烟气与蒸汽布置在锅炉烟道内，烟气与蒸汽 间主要进行对流换热的过热器称为对间主要进行对流换热的过热器称为对 流型过热器。流型过热器。 它主要由蛇形管并联组成，其进它主要由蛇形管并联组成，其进 出口分别由联箱连接。出口分别由联箱连接。 18 19 （一）流动方式（一）流动方式 逆流布置：逆流布置：具有最大的传热温差，可具有最大的传热温差，可 以节省金属消耗。高温段区域

9、金属壁温很以节省金属消耗。高温段区域金属壁温很 高，工作条件最差。高，工作条件最差。 顺流布置：顺流布置：蒸汽出口处烟温最低，因蒸汽出口处烟温最低，因 而壁温较低，工作安全。但其传热温差最而壁温较低，工作安全。但其传热温差最 小，耗用的金属最多，小，耗用的金属最多， 混合流布置：混合流布置：则综合了逆流和顺流的则综合了逆流和顺流的 优点。优点。 20 （二）放置方式（二）放置方式 蛇形管垂直放置时称为蛇形管垂直放置时称为立式放置立式放置。立。立 式放置对流过热器都布置在水平烟道内。式放置对流过热器都布置在水平烟道内。 支吊比较方便；停炉时管内积水不易排出，锅支吊比较方便；停炉时管内积水不易排出

10、，锅 炉点火时通汽不畅易使管子过热。炉点火时通汽不畅易使管子过热。 蛇形管水平放置时称为蛇形管水平放置时称为卧式放置卧式放置方式，方式， 卧式对流过热器都布置在垂直烟道内。卧式对流过热器都布置在垂直烟道内。 疏水、排汽比较方便，但支吊结构比较复杂，疏水、排汽比较方便，但支吊结构比较复杂， 常以有工质冷却的受热面管子作为悬吊管。常以有工质冷却的受热面管子作为悬吊管。 21 （三）蛇形管束结构（三）蛇形管束结构 对流过热器与再热器受热面由很多并对流过热器与再热器受热面由很多并 联蛇形管组成，蛇形管由无缝钢管制成，联蛇形管组成，蛇形管由无缝钢管制成， 其外径一般为其外径一般为3242mm,壁厚为壁厚

11、为37mm。 蛇形管的管径与并联管数应适合蒸汽蛇形管的管径与并联管数应适合蒸汽 质量流速的要求质量流速的要求。 22 选取过热器的蒸汽质量流速要考虑蒸汽选取过热器的蒸汽质量流速要考虑蒸汽 对管壁的冷却能力和蒸汽在管内流动引起的对管壁的冷却能力和蒸汽在管内流动引起的 压力降损失两个因素。压力降损失两个因素。 为了保证过热器管子金属的可靠冷却，为了保证过热器管子金属的可靠冷却， 蒸汽应有一定的质量流速，它与受热面的热蒸汽应有一定的质量流速，它与受热面的热 负荷有关。处于高温烟气区的受热面的热负负荷有关。处于高温烟气区的受热面的热负 荷大，蒸汽质量流速应该较高。荷大，蒸汽质量流速应该较高。 23 蒸

12、汽质量流速越高，流动压力降也越大。蒸汽质量流速越高，流动压力降也越大。 为了保证机组的热效率，整个过热器系统为了保证机组的热效率，整个过热器系统 的压力降应不超过其工作压力的的压力降应不超过其工作压力的10。 一般对流过热器低温段：一般对流过热器低温段： w=400w=400 800kg/(m800kg/(m2 2 s)s)， 高温段：高温段：w=800 w=800 1100kg/(m 1100kg/(m2 2 s)s)。 24 蛇形管的排列方式有蛇形管的排列方式有顺列和错列顺列和错列两种，两种， （见图（见图7-67-6）。管束的排列特性用）。管束的排列特性用横向相对横向相对 节距节距s s1 1/d/d与与纵向相对节距纵向相对节距s s2 2/d/d表示。垂直于表示。垂直于 烟气流动的方向称烟气流动的方向称横向横向，平行于烟气流动，平行于烟气流动 的方向称的方向称纵向纵向。 25 26 对流过热器的烟气流速由防止受热面对流过热器的烟气流速由防止受热面 的积灰和磨损、传热效果和烟气流动压力的积灰和磨损、传热效果和烟气流动压力 降等诸因素决定。降等诸因素决定。 为防止管束积灰，额定负荷时对流受为防止管束积灰，额定