第七章、过热器与再热器

1、2022-6-91 2022-6-92 一、过热器和再热器的作用一、过热器和再热器的作用1 1、过热器的作用：、过热器的作用：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高电厂的循环热效率。蒸汽，提高电厂的循环热效率。2 2、再热器的作用：、再热器的作用：为避免汽轮机末尾几级叶片湿度过大，为避免汽轮机末尾几级叶片湿度过大，将汽轮机高压缸的排汽再一次加热，然后再送到中、低压将汽轮机高压缸的排汽再一次加热，然后再送到中、低压缸膨胀做功，这样还可以使朗肯循环效率得到提高缸膨胀做功，这样还可以使朗肯循环效率得到提高4%4%5%5%。再热器的压力只有过热器压力的再热器的压

2、力只有过热器压力的20%20%左右。左右。3 3、过热器和再热器的工作特点：、过热器和再热器的工作特点：外部烟温高、内部汽温高、外部烟温高、内部汽温高、冷却条件差、安全性差。冷却条件差、安全性差。二、过热器和再热器蒸汽参数的选择二、过热器和再热器蒸汽参数的选择1 1、选用材料：、选用材料：过热器和再热器温度选择受到金属材料性能过热器和再热器温度选择受到金属材料性能的限制。国产亚临界压力以下锅炉，过热器高温段通常的限制。国产亚临界压力以下锅炉，过热器高温段通常2022-6-93 T 1 1 C 5 6 7 4 3 2 22022-6-942022-6-95采用采用12Cr2MoWVB12Cr2M

3、oWVB、再热器高温段采用、再热器高温段采用1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti ，蒸汽，蒸汽温度限制在温度限制在540540550550选用的金属材料几乎都工作在契选用的金属材料几乎都工作在契极限值附近。极限值附近。2 2、设计和运行注意的问题、设计和运行注意的问题（1 1）运行中应保持汽温稳定，汽温波动不应该超过）运行中应保持汽温稳定，汽温波动不应该超过+5+5- -1010；（2 2）有可靠的调温手段；）有可靠的调温手段；（3 3）减少热偏差；）减少热偏差；2022-6-962022-6-97过热蒸汽管道2022-6-98n 按传热方式过热器与再热器可以分为：按传热方式过热器与再热

4、器可以分为：对流式对流式、辐射式辐射式、半辐射式半辐射式三类。三类。n过热器按照其在锅炉中所处的过热器按照其在锅炉中所处的位置位置和和结构结构，又可，又可分为：布置在炉膛壁面上的分为：布置在炉膛壁面上的墙式过热器墙式过热器；布置在炉；布置在炉膛上部不同位置的膛上部不同位置的分隔屏分隔屏和和后屏过热器后屏过热器；布置在对；布置在对流烟道中的流烟道中的垂直式垂直式过热器和过热器和水平式水平式过热器；构成水过热器；构成水平烟道和尾部烟道的平烟道和尾部烟道的包覆过热器包覆过热器。n再热器再热器实际上是一种实际上是一种中压过热器中压过热器，再热器一般布，再热器一般布置在烟温较低区域，多数采用置在烟温较低

5、区域，多数采用对流形式对流形式。一、对流式过热器和再热器一、对流式过热器和再热器1 1、按管子的排列方式分类、按管子的排列方式分类n错列错列和和顺列顺列2022-6-99n对流过热器和再热器蛇形管的排列方式有对流过热器和再热器蛇形管的排列方式有顺列顺列和和错列错列两种，大容量锅炉多采用管径为两种，大容量锅炉多采用管径为5151、5454、5757。如图所示，其中如图所示，其中S S1 1为横向节距，为横向节距，S S2 2为纵为纵向节距。在其它条件（如烟气速度和管子排列特向节距。在其它条件（如烟气速度和管子排列特性）相同时，烟气横向冲刷性）相同时，烟气横向冲刷顺列顺列布置受热面管子布置受热面管

6、子时的时的传热系数传热系数比冲刷比冲刷错列错列布置时布置时小小，但顺列管束，但顺列管束管外积灰易被吹灰器清除。布置在管外积灰易被吹灰器清除。布置在高烟温区高烟温区的过的过热器和再热器一般易产生粘结性积灰，为便于蒸热器和再热器一般易产生粘结性积灰，为便于蒸汽吹灰器清除积灰，及支吊方便，都以汽吹灰器清除积灰，及支吊方便，都以顺列顺列方式方式布置。布置。n在在尾部竖井尾部竖井中，烟温较低，为增强传热，布置在中，烟温较低，为增强传热，布置在其中的低温过热器和低温再热器一般采用其中的低温过热器和低温再热器一般采用错列错列布布置。置。2022-6-9102022-6-9112 2、按蒸汽和烟气相对流动方向

7、分类、按蒸汽和烟气相对流动方向分类n对流过热器和再热器布置在对流烟道内，主要靠对流过热器和再热器布置在对流烟道内，主要靠对流传热从烟气中吸收热量。根据烟气与蒸汽的对流传热从烟气中吸收热量。根据烟气与蒸汽的相对流向，对流过热器和再热器又可分为：相对流向，对流过热器和再热器又可分为：逆流逆流、顺流顺流、双逆流双逆流和和混流混流如图如图7 72 2所示。所示。n顺流顺流布置时，布置时，传热温压小，传热效果较差传热温压小，传热效果较差，需要，需要的受热面积大，消耗金属多。但蒸汽温度低的管的受热面积大，消耗金属多。但蒸汽温度低的管段处于烟气的低温区域，管子出口端金属壁温较段处于烟气的低温区域，管子出口端

8、金属壁温较低，低，多布置在高温级受热面的高温段多布置在高温级受热面的高温段。n逆流逆流布置时，布置时，传热温压大，传热效果好传热温压大，传热效果好，设计时，设计时可以减少受热面面积，节约金属。但蒸汽温度高可以减少受热面面积，节约金属。但蒸汽温度高的管段恰好处在烟气的高温区域，管子出口端金的管段恰好处在烟气的高温区域，管子出口端金属壁温高，属壁温高，多布置在低温级受热面多布置在低温级受热面。2022-6-9122022-6-9132022-6-914n双逆流双逆流和和混流式混流式的壁温和受热面大小居于的壁温和受热面大小居于前两者之间，前两者之间，多应用于高温级受热面多应用于高温级受热面。n水平烟

9、道烟速水平烟道烟速常在常在101015m/s15m/s；当烟温降低；当烟温降低到到600600700700时，为防磨损烟气流速不大时，为防磨损烟气流速不大于于9m/s9m/s，但为防止堵灰也不低于，但为防止堵灰也不低于6m/s6m/s。n过热器压降过热器压降小于小于10%10%工作压力，对流过热器工作压力，对流过热器控制在控制在8008001000kg/(1000kg/(s)s)；对于再；对于再热器压降不超过热器压降不超过0.2MPa0.2MPa，蒸汽，蒸汽采用采用250250400kg/(400kg/(s)s)。2022-6-915n过热器和再热器的蛇形管可做成过热器和再热器的蛇形管可做成单

10、管圈单管圈、双管圈双管圈和和多管圈多管圈，见图。这与锅炉，见图。这与锅炉容量和管内必须维持的蒸汽速度有关。大容量和管内必须维持的蒸汽速度有关。大容量锅炉一般采用多管圈结构。容量锅炉一般采用多管圈结构。2022-6-916n为了为了强化传热强化传热，低温对流过热器低温对流过热器可采用可采用鳍鳍片管片管或或肋片管肋片管；对于；对于再热器再热器可采用纵向可采用纵向内内肋片管肋片管。2022-6-9172022-6-9183 3、按受热面的布置方式分类、按受热面的布置方式分类n对流式过热器和再热器基本由对流式过热器和再热器基本由蛇形管蛇形管排组成，根排组成，根据布置方式，可分为据布置方式，可分为垂直式

11、垂直式和和水平式水平式两种。两种。n垂直式垂直式一般布置在水平烟道中，这种布置结构简一般布置在水平烟道中，这种布置结构简单，单，吊挂方便，积灰较少吊挂方便，积灰较少，应用广泛，但，应用广泛，但停炉后停炉后管内积水难以排除管内积水难以排除。n图图7 72 2为一垂直布置的末级对流过热器的结构图。为一垂直布置的末级对流过热器的结构图。n水平式水平式布置在尾部烟道中，这种布置易于疏水，布置在尾部烟道中，这种布置易于疏水，但支吊较复杂，常采用但支吊较复杂，常采用管子吊挂管子吊挂的方式，以节约的方式，以节约合金钢的耗量。合金钢的耗量。n图图7 73 3是一水平式布置的对流过热器结构图，受是一水平式布置的

12、对流过热器结构图，受热面管子通过悬吊管支承到炉顶的过渡梁上。热面管子通过悬吊管支承到炉顶的过渡梁上。2022-6-919 2022-6-9202022-6-9212022-6-922二、辐射式与半辐射式过热器和再热器的结构型式二、辐射式与半辐射式过热器和再热器的结构型式n辐射式受热面主要吸收辐射热，主要包括墙式和屏式。辐射式受热面主要吸收辐射热，主要包括墙式和屏式。1 1、辐射式过热器和再热器布置在、辐射式过热器和再热器布置在炉膛壁面上炉膛壁面上或或炉膛上方炉膛上方、直接吸收炉膛辐射热。直接吸收炉膛辐射热。 2 2、辐射式过热器和再热器的另一种型式是、辐射式过热器和再热器的另一种型式是屏式结构

13、屏式结构，其，其基本型式如图基本型式如图7 79 9所示。由焊在联箱上的许多所示。由焊在联箱上的许多U U型管紧密型管紧密排列成管屏组成，所以称之为排列成管屏组成，所以称之为屏式过热器屏式过热器和和屏式再热器屏式再热器。n屏式过热器和再热器的布置如图屏式过热器和再热器的布置如图7 71010所示。所示。n屏式受热面屏式受热面具有较高的热负荷。特别是外圈管子，受热具有较高的热负荷。特别是外圈管子，受热最强，长度最长，因此阻力大，工质流量小，易发生超温最强，长度最长，因此阻力大，工质流量小，易发生超温爆管，为保证其工作安全，可采取如图爆管，为保证其工作安全，可采取如图7 71111所示的各项所示的

14、各项措施。措施。 n位于炉膛出口处的位于炉膛出口处的后屏后屏既吸收炉膛辐射热，又吸收高温既吸收炉膛辐射热，又吸收高温烟气的对流热烟气的对流热, ,即半辐射式受热面。即半辐射式受热面。2022-6-9232022-6-9242022-6-925屏式过热器与集箱组装后屏式过热器与集箱组装后屏式过热器屏式过热器屏过联箱屏过联箱2022-6-926屏式过热器屏式过热器2022-6-9272022-6-9282022-6-929三、壁式过热器三、壁式过热器( (再热器再热器) )1、墙壁式过热器：、墙壁式过热器：n紧贴炉墙，和水冷壁相间布置，多用于控紧贴炉墙，和水冷壁相间布置，多用于控制循环锅炉；制循环

15、锅炉；n附着在水冷壁管上，将水冷壁管遮盖，遮附着在水冷壁管上，将水冷壁管遮盖，遮盖部分按不吸热考虑，用于自然循环锅炉。盖部分按不吸热考虑，用于自然循环锅炉。2、墙壁式再热器：、墙壁式再热器： 如图如图7-67-6。2022-6-9302022-6-9312022-6-932四、顶棚过热器和包覆壁过热器四、顶棚过热器和包覆壁过热器n顶棚过热器顶棚过热器布置在炉膛和烟道棚顶部分；布置在炉膛和烟道棚顶部分；n包覆壁过热器包覆壁过热器是布置在水平烟道和尾部竖井烟道是布置在水平烟道和尾部竖井烟道内壁上的、类似于水冷壁的一种过热器。内壁上的、类似于水冷壁的一种过热器。n布置包覆壁过热器的布置包覆壁过热器的

16、主要目的主要目的是为了是为了简化炉墙结简化炉墙结构、减轻炉墙的重量、便于采用悬吊结构的敷管构、减轻炉墙的重量、便于采用悬吊结构的敷管炉墙炉墙。n现代大容量锅炉的包覆壁过热器都采用现代大容量锅炉的包覆壁过热器都采用膜式膜式壁结壁结构，这样可以构，这样可以保证锅炉烟道的气密性保证锅炉烟道的气密性。n由于烟道靠墙处的烟气流速很低，且烟气辐射也由于烟道靠墙处的烟气流速很低，且烟气辐射也弱，故包覆壁过热器的弱，故包覆壁过热器的吸热量很小吸热量很小。2022-6-9332022-6-934顶棚穿墙管罩壳式密封顶棚穿墙管罩壳式密封2022-6-935顶棚管顶棚管水冷壁水冷壁水冷壁引出管水冷壁引出管水冷壁上联

17、箱水冷壁上联箱2022-6-936低再出口联箱低再出口联箱2022-6-9372022-6-938五、典型过热器与再热器系统五、典型过热器与再热器系统1 1、图图7 71010是是300MW1025t/h300MW1025t/h亚临界压力锅炉的过热器系统。亚临界压力锅炉的过热器系统。该系统由顶棚过热器、包覆过热器、低温过热器、分隔屏该系统由顶棚过热器、包覆过热器、低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器、末级高温过热器组成。过热器、后屏过热器、末级高温过热器组成。顶棚过热器顶棚过热器：布置在炉膛顶部、水平烟道及转向室的顶部，：布置在炉膛顶部、水平烟道及转向室的顶部，分成前、后两部分。前部炉顶管构成

18、炉膛和水平烟道的顶分成前、后两部分。前部炉顶管构成炉膛和水平烟道的顶部，后部构成后烟井顶部。部，后部构成后烟井顶部。n包覆过热器包覆过热器：布置在水平烟道的延伸侧墙及底部，后烟：布置在水平烟道的延伸侧墙及底部，后烟井的前墙、后墙及两侧墙上。井的前墙、后墙及两侧墙上。n低温过热器低温过热器：布置在后烟井烟道的上部，其主体为水平：布置在后烟井烟道的上部，其主体为水平布置的四组蛇形管。布置的四组蛇形管。n分隔屏过热器分隔屏过热器：又名：又名大屏过热器大屏过热器，属炉内辐射受热面。，属炉内辐射受热面。n后屏过热器后屏过热器：属于半辐射式过热器，布置在分隔屏之后：属于半辐射式过热器，布置在分隔屏之后的炉

19、膛出口处，共的炉膛出口处，共2020片。片。2022-6-9392022-6-9402022-6-9412022-6-942n末级高温过热器末级高温过热器：属于对流式过热器，布置在水平烟道中，：属于对流式过热器，布置在水平烟道中，位于末级再热器之后。位于末级再热器之后。n布置布置两级喷水减温器两级喷水减温器：在分隔屏进口管道上布置第一级喷：在分隔屏进口管道上布置第一级喷水减温器，第二级减温器布置在末级高温过热器的进口管水减温器，第二级减温器布置在末级高温过热器的进口管道上。道上。2 2、图图7 71111是是300MW300MW亚临界压力锅炉的再热器系统。系统组亚临界压力锅炉的再热器系统。系统

20、组成与结构：国产成与结构：国产300MW300MW亚临界压力自然循环或控制循环锅炉亚临界压力自然循环或控制循环锅炉的再热器系统由三级组成，即的再热器系统由三级组成，即墙式再热器墙式再热器、屏式再热屏式再热器器和和末级高温再热器末级高温再热器。2022-6-9432022-6-9442022-6-945锅炉炉膛动画2022-6-946一、热偏差的概念一、热偏差的概念n所谓所谓热偏差热偏差指指过热器和再热器管组中因各根管子的过热器和再热器管组中因各根管子的结构尺结构尺寸寸、内部阻力系数内部阻力系数和和热负荷热负荷可能不同而引起的每根管子中可能不同而引起的每根管子中的蒸汽焓增不同的现象的蒸汽焓增不同

21、的现象。热偏差的程度可用热偏差系数。热偏差的程度可用热偏差系数 来来衡量，即：衡量，即： （7 71 1）式中式中 h hp p为偏差管（所检测管子）中工质的焓增，为偏差管（所检测管子）中工质的焓增，kJ/kgkJ/kg；nh ho o为管组中工质的平均焓增，为管组中工质的平均焓增，kJ/kgkJ/kg。n在过热器和再热器中，在过热器和再热器中，从安全的角度看，应关心那些从安全的角度看，应关心那些 值值最大，即焓增最大，管壁温度最高的管子最大，即焓增最大，管壁温度最高的管子。因此，通常所。因此，通常所说的某个管组的热偏差是指该管组中焓增最大的那些管子说的某个管组的热偏差是指该管组中焓增最大的那

22、些管子的热偏差，的热偏差，偏差管通常也指这些焓增最大的管子偏差管通常也指这些焓增最大的管子。ophh2022-6-947二、影响热偏差的因素二、影响热偏差的因素n在式（在式（7 71 1）中，）中，h hp p和和h ho o可以表示为：可以表示为：于是，于是， （7-27-2）式中：式中： q q为吸热不均匀系数，为吸热不均匀系数， ； F F为结构不均匀系数，为结构不均匀系数， ； G G为流量不均匀系数，为流量不均匀系数， 。kgkJGFqhkgkJGFqhPppp/0000，GFqopopopGG1FFqqopqqqopFFFopGGG2022-6-9481 1、吸热不均、吸热不均n吸

23、热不均匀指各管管外壁热负荷的不均匀，它是引起热吸热不均匀指各管管外壁热负荷的不均匀，它是引起热偏差的主要原因之一。过热器和再热器所在处的偏差的主要原因之一。过热器和再热器所在处的烟气温度烟气温度场场的不均匀、的不均匀、烟气速度场烟气速度场的不均匀、的不均匀、积灰结渣积灰结渣的不均匀是的不均匀是造成吸热不均的主要原因。具体地讲，引起吸热不均的原造成吸热不均的主要原因。具体地讲，引起吸热不均的原因主要原因有以下几点：因主要原因有以下几点：（1 1）炉内烟气温度场和速度场客观上是不均匀的。）炉内烟气温度场和速度场客观上是不均匀的。n由于炉膛四周水冷壁的吸热，使得靠近炉壁处的烟气温由于炉膛四周水冷壁的

24、吸热，使得靠近炉壁处的烟气温度总是比炉膛中部的烟气温度要低，同时由于炉壁处的流度总是比炉膛中部的烟气温度要低，同时由于炉壁处的流动阻力大，所以靠近炉壁处的烟气流速总是比炉膛中部的动阻力大，所以靠近炉壁处的烟气流速总是比炉膛中部的烟气速度要低。进入烟道后的烟气温度场和速度场仍将保烟气速度要低。进入烟道后的烟气温度场和速度场仍将保持中部高而边缘低的分布特点。这就使得烟道内沿宽度方持中部高而边缘低的分布特点。这就使得烟道内沿宽度方向热负荷的分布如图向热负荷的分布如图7 71212所示，烟道中部的热负荷较大，所示，烟道中部的热负荷较大，两侧的热负荷较小。沿宽度的吸热不均匀系数可达两侧的热负荷较小。沿宽

25、度的吸热不均匀系数可达q q等等于于1.21.21.31.3。（2 2）四角布置切向燃烧在炉膛出口处造成的烟气残余扭）四角布置切向燃烧在炉膛出口处造成的烟气残余扭转转。2022-6-9492022-6-950n四角布置切向燃烧时，整个炉膛内的气流是旋转上升的，四角布置切向燃烧时，整个炉膛内的气流是旋转上升的，火焰不但旋转稳定、强烈，而且粘性很大。到炉膛出口处，火焰不但旋转稳定、强烈，而且粘性很大。到炉膛出口处，仍有残余扭转。这将使烟道内两侧的烟温和烟气流速分布仍有残余扭转。这将使烟道内两侧的烟温和烟气流速分布不均，两侧烟温差可达不均，两侧烟温差可达100100以上以上, ,偏差严重的甚至达到偏

26、差严重的甚至达到300300。同时在沿炉膛出口过热器区域的高度方向上，也。同时在沿炉膛出口过热器区域的高度方向上，也存在着烟温偏差和烟速偏差存在着烟温偏差和烟速偏差, ,都会造成布置在烟道内的过都会造成布置在烟道内的过热器和再热器受热面热负荷不均。热器和再热器受热面热负荷不均。（3 3）运行中火焰中心的偏移与水冷壁结渣。）运行中火焰中心的偏移与水冷壁结渣。n在运行中，由于四角燃烧器出口的煤粉浓度和一、二次在运行中，由于四角燃烧器出口的煤粉浓度和一、二次风速未配平，将使火焰中发生偏移，并将使残余扭转增大，风速未配平，将使火焰中发生偏移，并将使残余扭转增大，这将引起炉内温度场和速度场的不均匀。水冷

27、壁的结渣这将引起炉内温度场和速度场的不均匀。水冷壁的结渣（总是不均匀的）也将增大炉内温度场和速度场的不均匀（总是不均匀的）也将增大炉内温度场和速度场的不均匀性，最后导致过热器和再热器的吸热不均匀。性，最后导致过热器和再热器的吸热不均匀。2022-6-951烟温偏差和烟速偏差烟温偏差和烟速偏差2022-6-952一台一台300300锅炉上的实测数据锅炉上的实测数据2022-6-953（4 4）过热器和再热器的积灰结渣。）过热器和再热器的积灰结渣。n过热器和再热器的积灰结渣总是不均匀的，这就使灰层热过热器和再热器的积灰结渣总是不均匀的，这就使灰层热阻是不均匀的，从而导致过热器和再热器的热负荷的不均

28、阻是不均匀的，从而导致过热器和再热器的热负荷的不均匀。另外，积灰结渣会造成阻塞，引起烟速分布不均，会匀。另外，积灰结渣会造成阻塞，引起烟速分布不均，会进一步加剧热负荷的不均。进一步加剧热负荷的不均。（5 5）存在烟气走廊。）存在烟气走廊。n由于设计、安装及运行等原因造成过热器和再热器的横向由于设计、安装及运行等原因造成过热器和再热器的横向节距不同，使个别管排之间有较大的烟气流通截面，形成节距不同，使个别管排之间有较大的烟气流通截面，形成烟气走廊。在烟气走廊内，烟气流动阻力较小，烟气流动烟气走廊。在烟气走廊内，烟气流动阻力较小，烟气流动加快，对流传热增强。同时，由于烟气走廊具有较厚的辐加快，对流

29、传热增强。同时，由于烟气走廊具有较厚的辐射层厚度，也使辐射吸热增加，最后导致其它部分管于吸射层厚度，也使辐射吸热增加，最后导致其它部分管于吸热量相对减少，造成吸热不均。热量相对减少，造成吸热不均。2 2流量不均流量不均n为了搞清流量不均的影响因素，首先分析流经任意一根管为了搞清流量不均的影响因素，首先分析流经任意一根管子的蒸汽流量计算公式，在此基础上，导出流量不均系数子的蒸汽流量计算公式，在此基础上，导出流量不均系数的计算公式，进而分析流量不均的影响因素。的计算公式，进而分析流量不均的影响因素。2022-6-954 （7 74 4）这就是流过任意管子的蒸汽流量的计算公式，当用之于偏这就是流过任

30、意管子的蒸汽流量的计算公式，当用之于偏差管和代表管组平均特性的假想差管和代表管组平均特性的假想“平均管平均管”时，有：时，有： （7 77 7）n下面根据上式讨论下面根据上式讨论影响流量不均影响流量不均的因素。的因素。管子受热情况有关；：管内流体的比容，与子内部结构阻力有关；：折算阻力系数，与管子连接方式有关；：进出口静压差，与管KpKpG0pp0p00pGppKKGG2022-6-955（1 1） ，反映了，反映了结构不同结构不同即即d d、f f、l l 、 、 、K K不不同对流量不均的影响。同对流量不均的影响。（2 2） ，反映了，反映了吸热不均吸热不均对流量不均的对流量不均的影响影响

31、，因为当，因为当各管吸热不均时，其管内的蒸汽比容就不同，流量不均系各管吸热不均时，其管内的蒸汽比容就不同，流量不均系数就不同。吸热量大的管子，其内部蒸汽的比容就大，管数就不同。吸热量大的管子，其内部蒸汽的比容就大，管内蒸汽的流量就小，因此蒸汽的焓增就大，管子出口的蒸内蒸汽的流量就小，因此蒸汽的焓增就大，管子出口的蒸汽温度和壁温也相应升高，这是强制工质流动受热面的流汽温度和壁温也相应升高，这是强制工质流动受热面的流动特性。动特性。（3 3） ，反映了过热器和再热器，反映了过热器和再热器并列管圈连接方式并列管圈连接方式对对流量不均的流量不均的影响影响。因为连接方式不同，则并列管圈进出口。因为连接方

32、式不同，则并列管圈进出口端的静压差就不同，端的静压差就不同， 也就不同，从而引起流量不均也就不同，从而引起流量不均系数的不同。系数的不同。n图图7 72626示出了过热器和再热器一些常见的连接方式。示出了过热器和再热器一些常见的连接方式。p00ppp0pppp0KK2022-6-9562022-6-957三、减小热偏差的方法三、减小热偏差的方法n由于锅炉实际工作条件的复杂性，所以过热器和再热器由于锅炉实际工作条件的复杂性，所以过热器和再热器的热偏差总是存在的，它只能减小但并不能消除。减小的热偏差总是存在的，它只能减小但并不能消除。减小热偏差可以从运行方面采取措施，也可以从结构上采取热偏差可以从

33、运行方面采取措施，也可以从结构上采取措施。措施。1 1、运行措施、运行措施(1)(1)将四角燃烧器喷出的煤粉量和一、二次风量配平，避将四角燃烧器喷出的煤粉量和一、二次风量配平，避免火焰中心偏斜。免火焰中心偏斜。(2)(2)即时吹灰，避免因积灰和结渣引起受热不均。即时吹灰，避免因积灰和结渣引起受热不均。2 2、结构措施、结构措施（1 1）受热面分级布置。）受热面分级布置。将整个过热器或再热器分成串联将整个过热器或再热器分成串联的几部分（几级），受热不同的管子与同一联箱联结，的几部分（几级），受热不同的管子与同一联箱联结，在联箱内使蒸汽充分混合，经混合后热偏差可以消除或在联箱内使蒸汽充分混合，经混

34、合后热偏差可以消除或减小，级数越多，热偏差值就越小。受热面分段布置。减小，级数越多，热偏差值就越小。受热面分段布置。沿烟道宽度方向中间热负荷高、两侧热负荷低，通常沿沿烟道宽度方向中间热负荷高、两侧热负荷低，通常沿烟道宽度方向进行分段，即将受热面布置成并联混流方烟道宽度方向进行分段，即将受热面布置成并联混流方式。式。2022-6-958（2 2）炉宽两侧的蒸汽进行左右交叉。）炉宽两侧的蒸汽进行左右交叉。为了消除烟道左右两为了消除烟道左右两侧温度不均和烟速不均引起的热偏差，可以采用两级间左侧温度不均和烟速不均引起的热偏差，可以采用两级间左右交叉流动，参见图右交叉流动，参见图7 71515。（3 3

35、）采用各种定距装置）采用各种定距装置，保持横向节距，避免由于形成烟，保持横向节距，避免由于形成烟气走廊而引起的热偏差。气走廊而引起的热偏差。（4 4）选择合理的联箱连接型式。）选择合理的联箱连接型式。采用采用U U型连接比型连接比Z Z型连接要型连接要好，采用多均匀引入和引出的连接型式可以是静压变化达好，采用多均匀引入和引出的连接型式可以是静压变化达到最小。到最小。（5 5）加装节流圈。）加装节流圈。在受热面管子入口处加装不同孔径的节在受热面管子入口处加装不同孔径的节流圈，可以增加管内蒸汽的流动阻力，控制各管的蒸汽流圈，可以增加管内蒸汽的流动阻力，控制各管的蒸汽流流量，减少各管中的流量不均，使

36、流量不均系数接近于量，减少各管中的流量不均，使流量不均系数接近于1 1。（6 6）采取不同结构。）采取不同结构。使热负荷高的管子具有较大的蒸汽流使热负荷高的管子具有较大的蒸汽流量，以使蒸汽的焓增减小，热偏差减小，采用不同管径量，以使蒸汽的焓增减小，热偏差减小，采用不同管径( (如如梯形管梯形管) )、壁厚和材料、壁厚和材料。2022-6-9592022-6-960n汽温变化的静态特性，指的是汽温变化的静态特性，指的是过热器和再热器出口蒸汽温过热器和再热器出口蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系，简称度与锅炉负荷之间的关系，简称汽温特性汽温特性。一、过热器的汽温特性一、过热器的汽温特性n汽温特性与过热器

37、的类型有关。具体地讲，辐射式过热器、汽温特性与过热器的类型有关。具体地讲，辐射式过热器、对流过热器和半辐射式过热器的汽温特性是不同的。对流过热器和半辐射式过热器的汽温特性是不同的。1 1、辐射式过热器的汽温特性、辐射式过热器的汽温特性n当锅炉负荷的增加时，锅炉的燃料耗量基本上同比例增大，当锅炉负荷的增加时，锅炉的燃料耗量基本上同比例增大，但炉内火焰温度却升高不多，故炉内辐射传热量并不同比但炉内火焰温度却升高不多，故炉内辐射传热量并不同比增加，这使得辐射式过热器的辐射传热量跟不上负荷的增增加，这使得辐射式过热器的辐射传热量跟不上负荷的增加，从而使加，从而使辐射式随锅炉负荷增加过热器汽温下降辐射式

38、随锅炉负荷增加过热器汽温下降，如图，如图7 71616中曲线中曲线1 1所示。所示。2 2、对流过热器的汽温特性、对流过热器的汽温特性当锅炉负荷增加时，因为燃料耗量基本上同比增加，所以当锅炉负荷增加时，因为燃料耗量基本上同比增加，所以对流过热器中的对流过热器中的烟速增加烟速增加，烟气侧的，烟气侧的对流放热系数对流放热系数增大；增大；同时燃料耗量的增加也使得烟温增加，同时燃料耗量的增加也使得烟温增加，烟温增加烟温增加使对流过使对流过热器的热器的传热温差传热温差相应增大，从而使对流过热器的对流相应增大，从而使对流过热器的对流2022-6-9612022-6-962n辐射传热量辐射传热量：n辐射传热

39、面积、黑度、斯蒂芬辐射传热面积、黑度、斯蒂芬- -波尔兹曼常数波尔兹曼常数（5.675.67* *1010-8-8）不变）不变. .n决定于火焰热力学温度（绝对温度）的四次方。决定于火焰热力学温度（绝对温度）的四次方。n低负荷低负荷50%50%和高负荷和高负荷100%100%炉膛温度相差炉膛温度相差100100左右，左右，假设假设14001400升高到升高到15001500，辐射吸热量由，辐射吸热量由100%100%增增加到加到126%126%，而工质流量达到原来两倍。，而工质流量达到原来两倍。n对流传热量对流传热量：n受热面面积不变，对流传热量决定于受热面面积不变，对流传热量决定于K K和和

40、tt，41TAQftHKQd2022-6-963n假设假设300MW300MW机组锅炉蒸发量机组锅炉蒸发量1000t/h1000t/h，50%50%负荷时负荷时500t500t，燃煤，燃煤100t100t，其中辐射、对流各占吸热量一，其中辐射、对流各占吸热量一半。当半。当100%100%负荷时，蒸发量负荷时，蒸发量1000t1000t，燃料，燃料200t200t，其中辐射吸热量为其中辐射吸热量为63t63t燃料，其余燃料，其余137t137t燃料为对燃料为对流吸热，工质增加原来两倍，出口烟气温度上升。流吸热，工质增加原来两倍，出口烟气温度上升。n而烟气量增加一倍，烟气流速也增加到而烟气量增加一

41、倍，烟气流速也增加到2 2倍，倍，K K也也升到原来升到原来2 2倍。倍。2022-6-964吸热量的增加值超过了负荷的增加值，使吸热量的增加值超过了负荷的增加值，使对流过热器随锅对流过热器随锅炉负荷增加过热器出口汽温增加炉负荷增加过热器出口汽温增加。对流式过热器布置的离。对流式过热器布置的离炉膛出口越远，汽温随锅炉负荷的升高而增加的趋势越明炉膛出口越远，汽温随锅炉负荷的升高而增加的趋势越明显，如图显，如图7 71616中曲线中曲线2 2、3 3所示。所示。3 3、半辐射过热器的汽温特性、半辐射过热器的汽温特性n半辐射过热器既吸收炉内辐射热也吸收烟气的对流热，所半辐射过热器既吸收炉内辐射热也吸

42、收烟气的对流热，所以它的汽温特性介于辐射式过热器与对流式过热器之间，以它的汽温特性介于辐射式过热器与对流式过热器之间，其出口汽温随锅炉负荷的变化较小。其出口汽温随锅炉负荷的变化较小。4 4、过热器系统的汽温特性、过热器系统的汽温特性n大型电站锅炉通常采用辐射大型电站锅炉通常采用辐射对流式过热器系统，由于辐对流式过热器系统，由于辐射式过热器和对流式过热器有相反的汽温变化特性，因此，射式过热器和对流式过热器有相反的汽温变化特性，因此，整个过热器系统的出口汽温变化减小。但是整个过热器系统的出口汽温变化减小。但是。二、再热器的汽温特性二、再热器的汽温特性n再热器出口的汽温特性与过热器出口的汽温特性是一

43、致的。再热器出口的汽温特性与过热器出口的汽温特性是一致的。但其变化的幅度与机组的运行方式密切相关。定压运行时，但其变化的幅度与机组的运行方式密切相关。定压运行时，随着锅炉负荷的降低，汽轮机高压缸排汽温度降低随着锅炉负荷的降低，汽轮机高压缸排汽温度降低，再热再热器入口汽温下降。滑压运行时，主汽门保持全开器入口汽温下降。滑压运行时，主汽门保持全开2022-6-965，蒸汽压力随负荷变动，但蒸汽温度不变。因此，再热器，蒸汽压力随负荷变动，但蒸汽温度不变。因此，再热器的进口汽温也就基本上保持不变，使再热器出口汽温的特的进口汽温也就基本上保持不变，使再热器出口汽温的特性得到很大改善。性得到很大改善。 三

44、、影响汽温变化的因素三、影响汽温变化的因素n影响汽温变化的因素分结构因素和运行因素两大类。从影响汽温变化的因素分结构因素和运行因素两大类。从运行的角度看影响汽温变化的主要因素有锅炉负荷、炉膛运行的角度看影响汽温变化的主要因素有锅炉负荷、炉膛过量空气系数、给水温度、燃料性质，受热面污染情况和过量空气系数、给水温度、燃料性质，受热面污染情况和火焰中心的位置等，这些因素还可能互相制约。火焰中心的位置等，这些因素还可能互相制约。1 1、锅炉负荷、锅炉负荷n锅炉负荷对汽温的影响，一般情况下，过热器系统和再锅炉负荷对汽温的影响，一般情况下，过热器系统和再热器系统均呈对流特性，当热器系统均呈对流特性，当锅炉

45、负荷升高锅炉负荷升高（或降低）时，（或降低）时，汽温也随之升高汽温也随之升高（或降低）。（或降低）。2 2、过量空气系数、过量空气系数 2022-6-966n过量空气系数增加过量空气系数增加时，送入炉膛的空气量增大，炉膛温度时，送入炉膛的空气量增大，炉膛温度水平将降低，炉内辐射传热将减弱。因此，辐射过热器和水平将降低，炉内辐射传热将减弱。因此，辐射过热器和再热器出口汽温降低，对流过热器和对流再热器的再热器出口汽温降低，对流过热器和对流再热器的出口汽出口汽温升高温升高。3 3、给水温度、给水温度n在机组运行中，当高压加热器解列时，在机组运行中，当高压加热器解列时，给水温度将降低很给水温度将降低很

46、多多，将使，将使锅炉受热面的总吸热量增加，在维持锅炉负荷及锅炉受热面的总吸热量增加，在维持锅炉负荷及参数不变的条件下，需要增加燃料消耗量，这将导致燃烧参数不变的条件下，需要增加燃料消耗量，这将导致燃烧产生的烟气量增加和炉膛出口烟温的升高，因而对流式过产生的烟气量增加和炉膛出口烟温的升高，因而对流式过热器和对流式再热器出口汽温将随着给水温度的降低而升热器和对流式再热器出口汽温将随着给水温度的降低而升高。由于炉膛出口烟温提高，辐射式过热器和再热器的吸高。由于炉膛出口烟温提高，辐射式过热器和再热器的吸热量增加，热量增加，出口汽温也将升高出口汽温也将升高。一般锅炉的过热器系统一般锅炉的过热器系统呈呈对

47、流特性对流特性，当给水温度降低太多时，有可能引起过热蒸汽，当给水温度降低太多时，有可能引起过热蒸汽温度超温。温度超温。2022-6-9674 4、燃料性质、燃料性质n水分和灰分增加时水分和灰分增加时，燃料的发热量将降低，如果要维持锅，燃料的发热量将降低，如果要维持锅炉蒸发量蒸不变，就必须增加燃料耗量，这使得燃烧产生炉蒸发量蒸不变，就必须增加燃料耗量，这使得燃烧产生的烟气量增大、流速加快，的烟气量增大、流速加快， 对流过热器和对流再热器的吸对流过热器和对流再热器的吸热量增加。热量增加。出口汽温将升高出口汽温将升高。5 5、受热面污染情况、受热面污染情况n过热器（或再热器）之前的受热面发生积灰或结

48、渣时，会过热器（或再热器）之前的受热面发生积灰或结渣时，会使其前面的受热面的吸热量减少，使进入过热器（或再热使其前面的受热面的吸热量减少，使进入过热器（或再热器）区域的烟温增高，因而使过热汽温（或再热汽温）上器）区域的烟温增高，因而使过热汽温（或再热汽温）上升；升；过热器（或再热器）本身积灰、结渣或管内结垢时过热器（或再热器）本身积灰、结渣或管内结垢时，将导致汽温下降将导致汽温下降。6 6、火焰中心的位置、火焰中心的位置n火焰中心位置上移火焰中心位置上移将使炉膛上部和水平烟道内烟温升高，将使炉膛上部和水平烟道内烟温升高，导致过热汽温和再热导致过热汽温和再热汽温升高汽温升高。反之，则降低。反之，

49、则降低。n实际运行中，下列几种情况将使火焰中位置发生改变：实际运行中，下列几种情况将使火焰中位置发生改变：v改变摆动式燃烧器的上下倾角；改变摆动式燃烧器的上下倾角；2022-6-968v投运不同层次的燃烧器；投运不同层次的燃烧器；v煤粉变粗或煤质变差。由于难于燃尽使火焰中心位置上煤粉变粗或煤质变差。由于难于燃尽使火焰中心位置上移。移。v炉底大量漏风，会使火焰中心上移。炉底大量漏风，会使火焰中心上移。n过热蒸汽温度和再热蒸汽温度（以下简称汽温）对机组过热蒸汽温度和再热蒸汽温度（以下简称汽温）对机组的安全性与经济性有直接的影响。研究表明：过热器在超的安全性与经济性有直接的影响。研究表明：过热器在超

50、温温10102020的状态下长期运行，会使其寿命缩短一半以上。的状态下长期运行，会使其寿命缩短一半以上。而汽温每下降而汽温每下降1010，会使循环热效率相应降低，会使循环热效率相应降低0.50.5。运。运行中通常规定汽温偏离额定值的波动范围为行中通常规定汽温偏离额定值的波动范围为-10-10+5+5。为此，必须设置可靠的调温手段，以调整运行因素对汽温为此，必须设置可靠的调温手段，以调整运行因素对汽温变化的影响变化的影响。n汽温调节的方法有两大类：一类是汽温调节的方法有两大类：一类是蒸汽侧调温蒸汽侧调温，一类是，一类是烟气侧调温烟气侧调温。n蒸汽侧调温蒸汽侧调温是指通过改变蒸汽热焓来调节汽温的方

51、法，是指通过改变蒸汽热焓来调节汽温的方法，主要有主要有表面式减温器表面式减温器、喷水减温法喷水减温法；汽汽热交换汽汽热交换法法；2022-6-969烟气侧调温烟气侧调温是是通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分配比例来调节汽温的方法吸热量分配比例来调节汽温的方法，主要有，主要有改变火焰中改变火焰中位置位置（如采用摆动式燃烧器）（如采用摆动式燃烧器）、 烟气挡板法烟气挡板法和和烟气烟气再循环法再循环法。 （一）蒸汽侧调温（一）蒸汽侧调温1 1、表面式减温器、表面式减温器2 2、喷水减温法、喷水减温法 n喷水减温法直接将水喷入蒸汽中，喷入的水在加热、蒸

52、喷水减温法直接将水喷入蒸汽中，喷入的水在加热、蒸发和过热的过程中将消耗蒸汽的部分热量，使汽温降低。发和过热的过程中将消耗蒸汽的部分热量，使汽温降低。n喷水减温法调节灵敏、惯性小，易于实现自动化，加上喷水减温法调节灵敏、惯性小，易于实现自动化，加上调温范围大、设备结构简单，所以获得了普遍应用。调温范围大、设备结构简单，所以获得了普遍应用。n在大型锅炉的过热器系统上，一般布置二级喷水减温器，在大型锅炉的过热器系统上，一般布置二级喷水减温器，第一级第一级布置在屏式过热器前，喷水量大些，以保护屏式过布置在屏式过热器前，喷水量大些，以保护屏式过热器不超温，并作为过热汽温的粗调节。热器不超温，并作为过热汽

53、温的粗调节。第二级第二级布置在末布置在末级高温对流过热器前，对过热汽温进行微调。一般设计的级高温对流过热器前，对过热汽温进行微调。一般设计的喷水量约为锅炉容量的喷水量约为锅炉容量的5%5%8%8%。2022-6-970n喷水减温器有多种型式：喷水减温器有多种型式：多孔喷管式减温器多孔喷管式减温器( (又称笛形管式又称笛形管式减温器减温器) ) ；旋涡式喷嘴减温器旋涡式喷嘴减温器；文丘利管式减温器文丘利管式减温器等。等。1 1、多孔喷管式减温器、多孔喷管式减温器多孔喷管式减温器又称笛形管式喷水减温器，它由多孔喷多孔喷管式减温器又称笛形管式喷水减温器，它由多孔喷管（笛形管）和混合管组成。管（笛形管

54、）和混合管组成。2 2、旋涡式喷嘴减温器、旋涡式喷嘴减温器n旋涡式喷嘴减温器由旋涡式喷嘴、文丘利喷管和混合管组旋涡式喷嘴减温器由旋涡式喷嘴、文丘利喷管和混合管组成。成。 喷水在喷嘴中产生强烈旋转，离开喷嘴时依靠离心力喷水在喷嘴中产生强烈旋转，离开喷嘴时依靠离心力雾化成细小的水滴，形成伞状水雾，并顺着汽流方向流动。雾化成细小的水滴，形成伞状水雾，并顺着汽流方向流动。 ：n再热器采用喷水减温，会再热器采用喷水减温，会降低降低汽轮发电机组的汽轮发电机组的循循环效率环效率，喷水部分相当于，喷水部分相当于增加增加了一个了一个中压循环中压循环，降降低低了平均了平均吸热温度吸热温度，使，使循环效率降低循环效

55、率降低。2022-6-971 T 1 1 C 5 6 7 4 3 2 22022-6-972多孔喷管（笛管）式喷水减温器动画多孔喷管（笛管）式喷水减温器动画2022-6-973漩涡式喷水减温器动画漩涡式喷水减温器动画2022-6-974再热器喷水再热器喷水减温器减温器2022-6-9752022-6-9763 3、汽汽热交换法、汽汽热交换法n用于调节再热汽温，利用受热面一侧的过热蒸汽加热受热用于调节再热汽温，利用受热面一侧的过热蒸汽加热受热面另一侧的再热蒸汽，达到调节再热蒸汽温度的目的。汽面另一侧的再热蒸汽，达到调节再热蒸汽温度的目的。汽汽热交换法所用的设备称为汽汽热交汽汽热交换器汽热交换法所

56、用的设备称为汽汽热交汽汽热交换器换器。有换器。有管式管式和和筒式筒式两种，如图两种，如图7 71919所示。所示。n管式汽汽热交换器采用管式汽汽热交换器采用U U型管的套管结构，过热蒸汽在型管的套管结构，过热蒸汽在内管中流，再热蒸汽在套管的夹层中流。内管中流，再热蒸汽在套管的夹层中流。n筒式汽汽热交换器在筒体内装设蛇形管，工作时过热蒸筒式汽汽热交换器在筒体内装设蛇形管，工作时过热蒸汽在蛇形管内流动，而再热蒸汽在筒内多次横向冲刷蛇形汽在蛇形管内流动，而再热蒸汽在筒内多次横向冲刷蛇形管。管。 2022-6-9772022-6-978（二）烟气侧调温（二）烟气侧调温1 1、改变火焰中心位置、改变火焰

57、中心位置n摆动式燃烧器多用于四角布置的锅炉中。调节摆动式燃烧摆动式燃烧器多用于四角布置的锅炉中。调节摆动式燃烧器喷嘴的上下倾角，可以改变火焰中心位置的高低，从而器喷嘴的上下倾角，可以改变火焰中心位置的高低，从而改变炉膛出口烟温，以调节锅炉辐射吸热量和对流吸热量改变炉膛出口烟温，以调节锅炉辐射吸热量和对流吸热量的比例，达到调节汽温的目的。的比例，达到调节汽温的目的。n大型锅炉上常采用多层燃烧器大型锅炉上常采用多层燃烧器 ( (如如4545层层) )，改变上下排燃，改变上下排燃烧器的负荷，就可以改变炉膛火焰中心的位置，调节蒸汽烧器的负荷，就可以改变炉膛火焰中心的位置，调节蒸汽温度。温度。 2 2、

58、分隔烟道挡板、分隔烟道挡板n分隔烟道挡板调温法，是将尾部竖井烟道分隔成并联的两分隔烟道挡板调温法，是将尾部竖井烟道分隔成并联的两部分，将再热器和过热器分别布置在相互隔开的两个烟道部分，将再热器和过热器分别布置在相互隔开的两个烟道中。过热器和再热器的下面布置省煤器，在省煤器的下方中。过热器和再热器的下面布置省煤器，在省煤器的下方装设装设烟气调节挡板烟气调节挡板，调节挡板开度，可以改变流经再热器，调节挡板开度，可以改变流经再热器的烟气量，达到调节再热汽温的目的。与此同时，流经过的烟气量，达到调节再热汽温的目的。与此同时，流经过热器的烟气量也将改变，从而使过热汽温改变，但这可通热器的烟气量也将改变，

59、从而使过热汽温改变，但这可通过调节减温器的喷水量来维持过热汽温的稳定。过调节减温器的喷水量来维持过热汽温的稳定。2022-6-9792022-6-9802022-6-9812022-6-9824.过热器2022-6-9832022-6-9842022-6-9853 3、烟气再循环、烟气再循环n用再循环风机从锅炉尾部低温烟道中抽出一部分低温烟气，用再循环风机从锅炉尾部低温烟道中抽出一部分低温烟气，由冷灰斗附近送入炉膛（参见图由冷灰斗附近送入炉膛（参见图7 72121），可改变炉内辐射），可改变炉内辐射和对流受热面的吸热量分配，从而达到调节汽温的目的。和对流受热面的吸热量分配，从而达到调节汽温的目

60、的。n当低温再循环烟气送入炉膛后，炉膛温度会降低些，使炉当低温再循环烟气送入炉膛后，炉膛温度会降低些，使炉内辐射传热减少，而炉膛出口烟温变化不大。在对流受热内辐射传热减少，而炉膛出口烟温变化不大。在对流受热面中，因为烟气量增加其对流吸热量将增加，使蒸汽温度面中，因为烟气量增加其对流吸热量将增加，使蒸汽温度升高。而且，受热面离炉膛越远，对流吸热量的增加就越升高。而且，受热面离炉膛越远，对流吸热量的增加就越显著。对流受热面中，不但烟气量增大（使传热系数增显著。对流受热面中，不但烟气量增大（使传热系数增加），而且传热温压也增大了。加），而且传热温压也增大了。2022-6-9862022-6-9872