锅炉07过热器和再热器

1、河北理工大学本科优秀课程河北理工大学本科优秀课程第七章 过热器和再热器u 过热器和再热器的作用和工作特点u 过热器和再热器的型式和结构及其汽温 特性u 热偏差u 运行中影响汽温的因素u 蒸汽温度的调节方法u 过热器和再热器运行中的若干问题u 管子壁温计算第一节 过热器和再热器的作用和工作特点1 1 过热器、再热器的作用过热器、再热器的作用图1 再热循环 过热器和再热器是锅炉重要受热面，设计中规定了燃料、给水、送风和各种热损失等额定参数。但是实际运行中由于存在各种扰动，不能获得设计预定的工况，蒸汽参数将发生变化。第一节 过热器和再热器的作用和工作特点重要性重要性第一节 过热器和再热器的作用和工作

2、特点 内扰内扰：扰动由于锅炉设备本身的工作条件 变化引起，如受热面积灰、结渣、 烟道漏风等。 外扰外扰：由锅炉外部条件引起，如用户对炉 负荷需要的变化等。 提高机组循环效率 提高蒸汽压力、温度。提高温度很难，提高压力受到限制，否则排汽湿度过高，因此采用再热器，同时提高循环效率。第一节 过热器和再热器的作用和工作特点1 1 过热器、再热器的作用过热器、再热器的作用第一节 过热器和再热器的作用和工作特点 保证汽轮机的安全运行 若不过热，相当于卡诺循环，采用饱和蒸汽，湿度大，不能满足汽轮机的要求。 过热器与再热器为电站锅炉的主要受热面。1 1 过热器、再热器的作用过热器、再热器的作用 工质温度高、传

3、热性能差，处于高 温烟气段，金属壁温高，达到金属使用极限。 再热器受热面工作条件更差中压蒸汽放热系数比高压蒸汽小（1/5），导致管壁金属温度高。第一节 过热器和再热器的作用和工作特点2 2 过热器和再热器的工作特点过热器和再热器的工作特点第一节 过热器和再热器的作用和工作特点中压蒸汽比热小，对热偏差更加敏感；阻力损失要求严格；起动中及汽轮机甩负荷时的保护问题；2 2 过热器和再热器的工作特点过热器和再热器的工作特点第二节 过热器和再热器的型式和结构 及其汽温特性图2 锅炉结构水平烟道水平烟道：立式，支吊简单，不易积灰：立式，支吊简单，不易积灰 不利疏水不利疏水尾部竖井尾部竖井：卧式，悬吊管，易

4、积灰：卧式，悬吊管，易积灰 利于疏水利于疏水低温过热器、高温过热器低温过热器、高温过热器;低温再热器、低温再热器、高温再热器高温再热器第二节 过热器和再热器的型式和结构 及其汽温特性1 对流式受热面对流式受热面 高温段：顺流或混合流；低温段：逆流高温段：顺流或混合流；低温段：逆流3前墙、侧墙的上部：缩短或遮盖水前墙、侧墙的上部：缩短或遮盖水冷壁冷壁顶棚；顶棚；较高的质量流速较高的质量流速第二节 过热器和再热器的型式和结构 及其汽温特性2 辐射式受热面辐射式受热面前屏（分隔前屏（分隔屏过热器）屏过热器）后屏过热器后屏过热器后屏再热器后屏再热器1） 吸收了相当部分的热量，吸收了相当部分的热量，降低

5、了炉膛出口烟气温度，解降低了炉膛出口烟气温度，解决了大容量锅炉炉壁面积相对决了大容量锅炉炉壁面积相对较小，布置辐射受热面太少的较小，布置辐射受热面太少的困难困难2） 屏间节距大，较稀疏屏间节距大，较稀疏3） 切割气流切割气流消旋消旋第二节 过热器和再热器的型式和结构 及其汽温特性3 半辐射式受热面半辐射式受热面外圈外圈U形管：工质行程长、阻力大、流量形管：工质行程长、阻力大、流量 小，又受到高温烟气直接冲刷小，又受到高温烟气直接冲刷第二节 过热器和再热器的型式和结构 及其汽温特性在水平烟道或竖井，像布置水冷壁那样布在水平烟道或竖井，像布置水冷壁那样布置过热器烟气单面冲刷置过热器烟气单面冲刷蒸汽

6、温度低（来自炉顶过热器或直接来自蒸汽温度低（来自炉顶过热器或直接来自汽包）汽包）管壁温度低管壁温度低散热损失小散热损失小输送作用输送作用送至低过送至低过4 包覆管过热器包覆管过热器45图2-1256锅炉负荷变化时，过热器与再热器出口蒸汽温度跟随变化的规律。（负荷汽温影响）第二节 过热器和再热器的型式和结构 及其汽温特性汽温特性汽温特性7第三节 热偏差 过热器、再热器是由许多并列管子组成 的。管组中各根管子的结构尺寸、内部阻力系数和热负荷各不相同。 因此，每根管子中的蒸汽焓增i也就不同，即热偏差 1 1 概念概念第三节 热偏差屏间热偏差屏间热偏差同屏热偏差同屏热偏差吸热不均吸热不均(烟气侧烟气侧

7、)流量不均流量不均(蒸汽侧蒸汽侧) 2 2 表现表现 3 3 原因原因温度场不均温度场不均速度场不均速度场不均1) 锅炉炉膛中烟气温度场和速度场本身的不均锅炉炉膛中烟气温度场和速度场本身的不均匀性匀性2) 四角切圆燃烧锅炉四角切圆燃烧锅炉炉膛出口气流的残余炉膛出口气流的残余宽度方向的烟温、烟速不均分隔屏消旋；消旋宽度方向的烟温、烟速不均分隔屏消旋；消旋风；风； 一、二次风反切；一、二次风反切；第三节 热偏差 吸热不均吸热不均( (烟气侧烟气侧) )烟速烟速 烟温烟温3) 运行操作不正常引起运行操作不正常引起四角不均四角不均火焰偏斜火焰偏斜炉上部的煤粉再燃烧炉上部的煤粉再燃烧 水冷壁结渣水冷壁结

8、渣延续延续4) 节距不均匀：节距不均匀：大节距处大节距处烟气走廊烟气走廊5) 过热器和再热器的结渣、积灰过热器和再热器的结渣、积灰自身吸热减少，自身吸热减少，烟温升高烟温升高第三节 热偏差结构结构连接方式引起连接方式引起流量不均流量不均( (蒸汽侧蒸汽侧) )910受热面分级布置，并采用大直径的中间受热面分级布置，并采用大直径的中间 混合联混合联箱箱合理布置宽度方向屏间节距，防止运行中摆动合理布置宽度方向屏间节距，防止运行中摆动联箱连接管左右交叉装置联箱连接管左右交叉装置减小左右偏差减小左右偏差采用合理的蒸汽引入引出方式采用合理的蒸汽引入引出方式第三节 热偏差减少热偏差的措施减少热偏差的措施第

9、三节 热偏差根据热负荷采用不同管径、壁厚的管圈根据热负荷采用不同管径、壁厚的管圈加装节流圈加装节流圈消除流量不均消除流量不均强制循环、直流炉常用强制循环、直流炉常用利用流量不均来消除吸热不均利用流量不均来消除吸热不均屏过外圈屏过外圈U U形管：大管径或缩短管圈形管：大管径或缩短管圈第四节第四节 运行中影响气温的因素运行中影响气温的因素辐射式过热器辐射式过热器1对流式过热器对流式过热器2远离炉膛远离炉膛3屏式过热器屏式过热器1 2之间随负荷变之间随负荷变化小化小再热器与过热器相近，对流式再热器与过热器相近，对流式加剧，辐射式变缓。加剧，辐射式变缓。定压运行定压运行 1 锅炉负荷的影响锅炉负荷的影

10、响11第四节第四节 运行中影响气温的因素运行中影响气温的因素n过量空气系数过量空气系数 温度水平温度水平 辐射热辐射热 辐辐射过热器汽温射过热器汽温 n过量空气系数过量空气系数 烟气量烟气量 对流热对流热 对流对流过热器汽温过热器汽温 2 过量空气系数过量空气系数第四节第四节 运行中影响气温的因素运行中影响气温的因素u 高加停运高加停运给水温度给水温度 保持负荷保持负荷 燃料量燃料量 烟气量烟气量 u 炉出口烟温炉出口烟温 过热汽温与再热汽温过热汽温与再热汽温 u 给水温度太低时，应降低负荷，以保证给水温度太低时，应降低负荷，以保证过热器的安全过热器的安全 3 给水温度给水温度 着火早晚着火早

11、晚火焰中心火焰中心 水分水分烟气量及火焰温度：对流式和辐射式不同烟气量及火焰温度：对流式和辐射式不同 煤质煤质 煤粉细度煤粉细度 燃烧器的不同投运层次。燃烧器的不同投运层次。 摆动式燃烧器的倾角摆动式燃烧器的倾角上移上移 汽温汽温 第四节第四节 运行中影响气温的因素运行中影响气温的因素 4 燃料性质燃料性质5 火焰中心位置火焰中心位置 水冷壁结渣、积灰水冷壁结渣、积灰炉出口烟温炉出口烟温 汽温汽温 过热器、再热器自身结渣积灰过热器、再热器自身结渣积灰 汽温汽温 进行蒸汽吹灰或定期排污开放，相当于负荷进行蒸汽吹灰或定期排污开放，相当于负荷增加，其影响与负荷变化相似，只是影响小。增加，其影响与负荷

12、变化相似，只是影响小。第四节第四节 运行中影响气温的因素运行中影响气温的因素 6 受热面的污染情况受热面的污染情况 7 锅炉吹灰与排污的影响锅炉吹灰与排污的影响第五节第五节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法给水给水减温水减温水多级布置，一般两级：多级布置，一般两级：一级：屏过前，喷水量大，粗调，保护作用一级：屏过前，喷水量大，粗调，保护作用二级：末级高过前，喷水量小，细调二级：末级高过前，喷水量小，细调喷水量：锅炉容量喷水量：锅炉容量3%-5% 1 喷水减温喷水减温过热器喷水过热器喷水 直接取给水泵出口直接取给水泵出口再热器喷水再热器喷水 给水泵中间级抽取给水泵中间级抽取( (压力低压力低

13、) )喷水减温只能降温：喷水减温只能降温： 所以，低负荷时达到额定温度，高负荷时所以，低负荷时达到额定温度，高负荷时投入减温器。投入减温器。第五节第五节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法第五节第五节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法为什么，再热器一般不采用喷水减温为什么，再热器一般不采用喷水减温 喷入的水转化成的蒸汽，只在中、低压喷入的水转化成的蒸汽，只在中、低压缸中作功，犹如附加了一个中压循环系缸中作功，犹如附加了一个中压循环系统，而中压循环的效率低，从而使整个系统，而中压循环的效率低，从而使整个系统效率降低。统效率降低。？ 2 分隔烟道挡板分隔烟道挡板12v额定负荷，挡板全开，各额

14、定负荷，挡板全开，各50%v负荷降低时，关小过热器侧挡板，维持再热汽温负荷降低时，关小过热器侧挡板，维持再热汽温图13 烟风挡板开度随锅炉负荷变化关系A：低负荷，再热汽温偏低，只在额定负荷维持额定汽温：低负荷，再热汽温偏低，只在额定负荷维持额定汽温B：70%-100%负荷，再热器可维持额定汽温负荷，再热器可维持额定汽温 过热器比过热器比A降低，但仍然高，用喷水减温降低，但仍然高，用喷水减温14 从低温烟道，抽部分从低温烟道，抽部分250-350 250-350 烟气，送到烟气，送到炉膛底部。炉膛底部。多用于燃油锅炉再热汽温的调节，也多用于燃油锅炉再热汽温的调节，也用于污染物控制。用于污染物控制

15、。第五节第五节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法 3 烟气再循环烟气再循环 4 改变火焰中心位置改变火焰中心位置 5 炉底注入热风炉底注入热风1 喷水减温器喷水减温器图15 喷水减温其结构优点优点：惯性小，调节灵敏，易自动化，应用最 广，但对水质要求高；给水给水：直接来自给水泵出口；设计给水量设计给水量：5%8%蒸发量；汽温下降汽温下降：5060；用途用途：用于过热器，一般不用于再热器；数量数量：2个，第1个屏前，粗调；第2个高温对流过 热器前，细调； 1 喷水减温器喷水减温器2 汽汽热交换器16原理：过热蒸汽加热再热蒸汽；（适用于大 锅炉）优点：非接触式，对水无要求，惯性尚小， 金属耗量

16、小；用途：用于再热器；缺点：管道连接系统复杂，制造工艺要求 高，锅炉气密性降低；形式：炉内，炉外/管式，筒式；2 汽汽热交换器3 面式减温器面式减温器 17原理：水在管中流，蒸在外面流，水冷却蒸 汽；优点：非接触式，对水无要求，惯性一般；冷却水：给水40-60%，用完送至省煤器；汽温下降：4050；用途：中压锅炉过热器再热器；缺点：不灵敏，惰性大；3 面式减温器面式减温器 4 烟气再循环烟气再循环17原理：用再循环风机将部分低温烟气（250- 350度）送入炉内，以调节蒸汽温度；优点：调节灵敏，幅度大；汽温变化：2(1%再循环烟气量)；送入点：冷灰斗、炉膛上部；用途：一般油炉再热器；缺点：炉内

17、温度下降，增大燃烧损失，增加 飞灰磨损和受热面积灰；4 烟气再循环烟气再循环5 火焰中心位置火焰中心位置18原理：改变炉膛火焰中心位置来改变炉膛 出口烟温，达到调节蒸汽温；优点：调节灵敏，惯性小；汽温变化：5060(摆角上倾10度，下倾 20度)；用途：过热器、再热器；缺点：不精细，常与喷水减温等配合使 用，下倾易结渣；5 火焰中心位置火焰中心位置第六节 过热器再热器运行去的若干问题u沾污 烟温7001100，小于灰开始变形温度碱金属氧化物遇冷凝结和烟气中的硫生成硫酸盐和飞灰中铁、铝等生成复合硫酸盐低熔性粘结飞灰粘结在管外壁长期高温烧结密实的积灰层，较难消除，吹灰困难。第六章 过热器再热器运行

18、去的若干问题u沾污危害 爆管 沾污高温腐蚀 过热器爆管多原因之一。 较大热偏差，影响传热，引起过热器管壁超温。 热经济性下降，锅炉排烟温度上升，汽 温下降。 可能阻塞烟气通道，通风阻力，锅炉出力。u高温腐蚀 在高温沾污（积灰）基础，形成低熔点复合硫酸盐，产生硫酸盐型高温腐蚀。与水冷壁不同的是，温度更高，腐蚀更严重。 使用油点火，含钒煤钒氧化物型腐蚀。V2O5在碱金属和硫存在的条件下生成腐蚀性的SO3和原子氧。过热器（再热器）高温腐蚀的防止过热器（再热器）高温腐蚀的防止u预防措施 壁温壁温高，腐蚀发生区域温度大幅度下降。 低氧燃烧 SO3、V2O5 选择合理的炉膛出口烟温 及时吹灰，在刚形成时有用。 合理组织燃烧，减少热偏差现象。过热器（再热器）高温腐蚀的防止过热器（再热器）高温腐蚀的防止第七节 管子壁温的计算 锅炉要可靠运行，必须使所有受热面的金属温度低于它的安全极限。现代大容量高参数锅炉受热面的管壁温度非常接近所用金属的安全极限，所以对管壁温度进行校核显得十分重要。重要性重要性第七节 管子壁温的计算原因：工质温度最高(蒸汽温度540 555 )，烟气温度较高，因 而管壁温度最高，对管子材料 要求高，合金钢。需进行校核 计算和监测。运行环境最差的受热面：运