第7章过热器和再热器

1、1第七章过热器和再热器2饱和蒸汽过热蒸汽过热器的作用1. 作用第七章过热器和再热器第一节过热器和再热器的作用和工作特点中压缸进口温度 再热器的作用（46%）汽轮机末级湿度 安全性3过热器烟气侧的温度高（9001000）2. 过热器的工作特点管内蒸汽温度高（555600）管壁温度高（接近极限）安全性汽温调节严格（-105）存在热偏差管内蒸汽压力高（超临界）第一节过热器和再热器的作用和工作特点4再热器烟气侧的温度低于过热器（700800）3. 再热器的工作特点管内工质温度高（555600）蒸汽对管壁的冷却能力差（过热4 和再热0.8kW/m2 ）汽温调节困难（变负荷与汽轮机相关）对热偏差敏感管径阻

2、力管内工质压力降低（Prh=0.2Psh）第一节过热器和再热器的作用和工作特点54. 过热器受热面的发展第一节过热器和再热器的作用和工作特点cifwpitshQshQvQhp过热热水平烟道中的对流过热器难以满足过热热要求过热器布置在炉膛内平稳的汽温特性辐射或半辐射过热器6过热器和再热器的型式对流式第二节过热器和再热器的型式辐射式半辐射式71. 对流式第二节过热器和再热器的型式蛇形管进口联箱出口联箱81. 对流式第二节过热器和再热器的型式91. 对流式第二节过热器和再热器的型式l结构特性过热器3242mm 壁厚37mm再热器4260mm横向相对节距1=s1/d=23.5纵向相对节距2=s2/d=

3、22.5外径节距管圈数单管圈双管圈多管圈101. 对流式第二节过热器和再热器的型式l烟气和蒸汽流向逆流顺流混合流dqiToThdTcdTTInOutdqiToThdTcdTTInOut111. 对流式第二节过热器和再热器的型式l烟气和蒸汽流向顺流逆流双逆流混合流先逆后顺蒸汽温度低温段：逆流蒸汽温度高温段：顺流121. 对流式第二节过热器和再热器的型式垂直式支吊方便积灰轻积水水塞气塞水平式疏水性好支吊困难l管子布置131. 对流式第二节过热器和再热器的型式l管子排列顺列：传热系数小，易清除积灰错列：传热系数大，自吹灰（不易积灰）141. 对流式第二节过热器和再热器的型式l工质流速过热器工质流速w

4、=5001000 kg/m2s再热器工质流速w=250500 kg/m2sl烟气流速上限受磨损限制下限受积灰限制额定负荷不小于6m/s保证低负荷不小于3m/s通常1012m/s工质密度发生变化燃料种类灰分含量灰的特性烟气温度152. 屏式第二节过热器和再热器的型式U形管紧密排列管屏162. 屏式第二节过热器和再热器的型式17第二节过热器和再热器的型式前屏后屏大屏半大屏l屏的布置辐射式半辐射式18第二节过热器和再热器的型式19第二节过热器和再热器的型式202. 屏式第二节过热器和再热器的型式l结构特性横向节距s1=5001000mm（后屏）横向节距s1=25004000mm （前屏）纵向相对节距

5、2=s2/d=1.11.2外径：3242mm节距l管子布置 立式：结构简单，支承方便，疏水困难卧式21第二节过热器和再热器的型式降低炉膛出口烟温，防止排列密集的对流受热面结渣消除气流的残余旋转，减少沿烟道宽度的热偏差l屏的作用l工质流速l烟气流速：56m/sl工作特点：热负荷高半辐射：w=5001000 kg/m2s辐射：w=10001500 kg/m2s22沿烟道宽度方向并列管子间焓增不均匀的现象1. 定义第三节过热器的热偏差0dii管壁温度达到最高允许值时的热偏差2. 最大允许热偏差0pii热偏差系数deviation233. 原因第三节过热器的热偏差ddddq HiG偏差管焓增0000q

6、 HiG平均管焓增qHG q吸热不均系数H结构不均系数G流量不均系数热力特性：烟气侧结构特性水力特性：蒸汽侧q：受热面热负荷H：受热面面积G：工质流量吸热相同，也会产生热偏差24第三节过热器的热偏差3. 原因吸热不均沿烟道宽度方向烟气速度场和温度场不均匀l受热面不同程度的污染l火焰中心偏斜l炉膛出口烟气流的残余扭转炉膛上部或过热器局部发生煤粉再燃 1.11.3q25与联箱的连接方式第三节过热器的热偏差3. 原因流量不均吸热不均管圈阻力特性进口和出口之间的压差结构尺寸粗糙度工质比容2612pp1p2Z第三节过热器的热偏差3. 原因流量不均12pp1p2U进口联箱分配联箱出口联箱汇集联箱2712p

7、p1p2H2pp1p2T第三节过热器的热偏差3. 原因流量不均282pp1p2L12pp1p2第三节过热器的热偏差3. 原因流量不均2912pp1p2多管导入引出第三节过热器的热偏差3. 原因流量不均30第三节过热器的热偏差3. 原因流量不均吸热不均工质比容差异000dGddGK vGK v0Gdvv阻力系数K0Kd流量不均热偏差双重影响忽略沿联箱长度静压变化Pd=P0忽略重位压头热偏差314. 计算工质温度偏差管壁温度偏差l前提（1）p=常数（2）H=1（3）t1=常数 i1=常数（4）cp=常数（5）pv=RT第三节过热器的热偏差热偏差324. 计算第三节过热器的热偏差l 结果（1）吸热偏

8、差流量偏差（2）每级焓增出口温度偏差214(1)3GQTGQT 22122(1)3pTQTc GT33第三节过热器的热偏差5. 措施l过热器分级l采用流量分配均匀的连接方式l采用定距装置保证受热面节距l消除残余旋转l工质流程左右交叉l采用中间联箱进行混合避免前一级的热偏差延续到下一级造成各级受热面热偏差的迭加每级焓增不大于250420kJ/kg末级焓增不大于125200kJ/kg消除烟气走廊l避免火焰偏斜346. 壁温计算l计算管的确定第三节过热器的热偏差工质温度高热负荷最大流量偏差大顺列管、屏：烟气冲刷的第一排管错列：烟气冲刷的第一、二排管屏：第一排短路则选第二排管额定给水温度额定负荷50%

9、负荷辐射受热面l条件35l 公式第三节过热器的热偏差自然循环水冷壁211()1wsttq tb=tbh+60 烟温650 过热器tb=tg+50 省煤器tb=tg+30 ：管子内外径之比361. 锅炉负荷：蒸汽温度与负荷之间的关系第四节运行中影响汽温的因素汽温特性l辐射汽温特性D B按照比例辐射过热器出口汽温辐射过热器出口汽温tsh”下降下降炉膛出口温度辐射吸热量的增加小于燃料消耗量（锅炉负荷）的增加单位工质焓增减小371. 锅炉负荷：蒸汽温度与负荷之间的关系第四节运行中影响汽温的因素l对流汽温特性D B按照比例对流吸热量的增加大于燃料消耗量（锅炉负荷）的增加单位工质焓增加通过对流过热器的烟气

10、量增加炉膛出口烟气温度增加传热温压增加烟气流速增加对流传热系数增加对流过热器出口汽温对流过热器出口汽温tsh”上升上升38第四节运行中影响汽温的因素1. 锅炉负荷：蒸汽温度与负荷之间的关系辐射式过热器对流式过热器远离炉膛出口的对流式过热器辐射+对流式受热面汽温变化特性平稳39f 10%tsh 1020第四节运行中影响汽温的因素2. 过量空气系数f 炉膛温度水平辐射吸热量出口汽温tsh”下降f 烟气量烟气流速出口汽温tsh”增加l辐射式过热器l对流式过热器40tfw10 tsh 45 第四节运行中影响汽温的因素3. 给水温度 给水温度tfw锅炉总吸热量燃料消耗量 tsh”-tfw对流过热器出口汽

11、温tsh”上升通过对流过热器的烟气量增加炉膛出口烟气温度增加传热温压增加烟气流速增加对流传热系数增加高压加热器不投41第四节运行中影响汽温的因素4. 燃料性质（水分，灰分） 6. 饱和蒸汽用量（过热蒸汽流量） 5. 受热面污染（水冷壁过热器） 7. 燃烧器运行方式（火焰中心位置）42第五节蒸汽温度的调节方法1. 调节汽温的目的 安全经济汽温偏离额定值不超过1052. 调节汽温的方法 蒸汽侧：利用其它介质改变蒸汽的焓值烟气侧改变辐射式和对流式受热面吸热量的比例改变流经受热面的烟气量43l灵敏度高l调节范围大l结构简单、可靠l对循环效率影响小l成本低第五节蒸汽温度的调节方法3. 调节手段的要求 4

12、4（1）喷水减温器（混合式减温器）第五节蒸汽温度的调节方法4. 蒸汽侧调节方法 l原理：水直接喷入过热蒸汽中以降低汽温l特点：调节灵敏、结构简单、水质要求高l结构：文丘里管式、旋涡式和笛形管式不适于调节再热汽温45第五节蒸汽温度的调节方法文丘里管式旋涡式（水转）笛形管式（1）喷水减温器（混合式减温器）46第五节蒸汽温度的调节方法（2）面式减温器l原理：利用冷却水冷却蒸汽以调节汽温l特点：水质要求不高、调节不灵敏、调节幅度小（3）蒸汽旁通（4）汽汽热交换器用于调节再热汽温47（1）分隔烟道挡板第五节蒸汽温度的调节方法5. 烟气侧调节方法 l原理：将对流烟道用隔墙分开l特点用于调节再热汽温挡板变形

13、结构简单挡板磨损布置在烟温小于400区域挡板开度不易确定与汽温变化不成线性关系48第五节蒸汽温度的调节方法（1）分隔烟道挡板空烟道平行烟道再分配调节引风机49第五节蒸汽温度的调节方法（1）分隔烟道挡板50第五节蒸汽温度的调节方法（2）烟气再循环l原理改变辐射与对流受热面吸热量的比例锅炉尾部烟道中的低温烟气送入炉膛省煤器后250350 r=再循环的烟气量抽气点后的烟气量100%l再循环率51第五节蒸汽温度的调节方法（2）烟气再循环l特点降低炉膛热负荷再循环风机工作条件差调节幅度大调节灵敏预防过热器结渣影响锅炉效率（ q3 和q4 ）高温磨损r 1%trh 252（2）烟气再循环第五节蒸汽温度的调节方法53第五节蒸汽温度的调节方法（3）改变火焰中心位置l原理改变火焰中心位置调节摆动燃烧器倾角l特点：调节灵敏、无需额外功耗、燃烧器倾角有限制2030 过热蒸汽温度变化4060546. 蒸汽温度调节手段的选择烟气侧+事故喷水再热汽温过热汽温联合调节烟气再循环分隔烟道挡板摆动式燃烧器分隔烟道挡板第五节蒸汽温度的调节方法喷水减温55布置原则满足吸热tw规定值阻力适当温度调节灵敏钢材消耗适应锅炉的整体布置减小热偏差（焓增250420kJ/kg）第六节过热器和再热器的系统561. 积灰中熔灰第七节过热器和再热器的烟气侧工作过程l定义：烟气中的飞灰沉积在管束外表面的现象l分类低熔灰高熔灰细径灰群(3