过热器再热器课件

1、过热器和再热器Superheater & reheater过热器和再热器Superheater & reheater一、过热器和再热器作用和特点过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度 的过热蒸汽。再热器：将汽轮机高压缸排汽加热成具有 一定温度的再热蒸汽。 作用： 提高热力循环效率; 提高过热蒸汽 参数是提高热经济性的重要途径;再热器：减少汽轮机尾部的蒸汽湿度，进一步提高热经济性一、过热器和再热器作用和特点蒸汽动力循环过热：61再热：ba平均初温增加，效率提高过热温度取决于材料限值2点的干度高于2干度大，对汽轮机损害小再热Ts65431b2345661ba22蒸汽动力循环过热：61平均初温增加，效

2、率提高过热温度取Ts65431b2345661ba22 工程中p113.5MPa，采用一次再热经济性提高4%5%蒸汽动力循环Ts65431b234562 工程中p110过热器、再热器工作特点工质温度高、传热性能差处于高温烟气段，金属壁温高，达到使用极限。再热器受热面工作条件更差（1）中压蒸汽放热系数比高压蒸汽小（1/5），金属管壁温度高（2）中压蒸汽比热小，对热偏差更加敏感；（3）阻力损失要求严格；（4）起动中及汽轮机甩负荷时的保护问题；过热器、再热器工作特点工质温度高、传热性能差处于高温烟气过热器、再热器工作特点 锅炉参数提高，容量增大数量、 位置变化：移向炉膛（辐射式）工作条件更差；设计或

3、运行不当易引起金属超温、爆管、工质泄露，停机过热器、再热器工作特点 锅炉参数提高，容量增大数量、 位参数及材质的选择位置材料最高许用温度（）屏过出口点12Cr1MoVG580高过出口点SA213-T91640低再出口点15CrMoG560高再出口点SAT213-TP321H700参数及材质的选择位置材料最高许用温度（）屏过出口点12Cr过热器再热器布置过热器再热器布置过热器再热器布置过热器再热器布置过热器再热器布置过热器再热器布置过热器、再热器结构形式对流式（蛇形管）尾部烟道内吸收烟气对流放热辐射式半辐射式过热器、再热器结构形式对流式（蛇形管）尾部烟道内对流式过热器、再热器尾部烟道内吸收烟气对

4、流放热对流式过热器、再热器尾部烟道内对流式过热器、再热器尾部烟道内烟气对流放热对流式过热器、再热器尾部烟道内烟气对流放热对流式过热器、再热器尾部烟道内烟气对流放热对流式过热器、再热器尾部烟道内烟气对流放热对流受热面的排列方式顺列：换热系数低错列：磨损大对流式过热器、再热器对流受热面的排列方式顺列：换热系数低错列：磨损大对流式过蒸汽烟气流动方向：顺流、逆流、双逆流、混流对流式过热器、再热器蒸汽烟气流动方向：顺流、逆流、双逆流、混流对流式过热器、再热顺流壁温最低传热温差小、受热面多对流式过热器、再热器顺流壁温最低传热温差小、受热面多对流式过热器、再热器逆流壁温高传热温差大、受热面少对流式过热器、再

5、热器逆流壁温高传热温差大、受热面少对流式过热器、再热器双逆流：壁温、传热温差、受热面居中对流式过热器、再热器双逆流：壁温、传热温差、受热面居中对流式过热器、再热器对流式过热器、再热器的管圈结构单根管圈与多重管圈。对流式过热器、再热器的管圈结构单根管圈与多重管圈。对流式过热器、再热器的管圈结构单根管圈与多重管圈。目的：在保持烟气流速（烟气流通截面积）不变 的条件下，改变蒸汽流通截面积；采用几重管圈，决定于设计要求的管内蒸汽流速和管外烟气流速烟气流速决定了传热系数、积灰和飞灰磨损根据煤种，经济性及安全性，在614m/s蒸汽流速决定于压力损失及管壁金属的冷却压降一般小于（810%）的工作压力。对流式

6、过热器、再热器的管圈结构单根管圈与多重管圈。对流式过热器、再热器的管圈结构1.对流过热器(1)结构特点 S1/d=2-3.5， S2/d=2.5-4，(2)蒸汽质量流速的选取 考虑蒸汽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。(3)烟气流速的选取 考虑积灰、磨损、传热效果、烟气流动阻力等因素对流式过热器、再热器的管圈结构1.对流过热器对流式过热器、再热器的管圈结构推荐的管内工质流速：w（kg/m2s）对流受热面： 中压：250400 高压：低温段400700；高温段：7001000屏式过热器：8001100辐射式过热器：10001500再热器：250400单管圈时常不能同时满足

7、烟气侧速度和工质侧速度，采用多重管圈；在最佳烟气流速下改变蒸汽流速。对流式过热器、再热器的管圈结构推荐的管内工质流速：w（kg对流式过热器、再热器的布置方式垂直式水平式对流式过热器、再热器的布置方式垂直式对流式过热器、再热器的布置方式垂直式结构简单吊挂方便积灰少管道疏水困难对流式过热器、再热器的布置方式垂直式结构简单吊挂方便积对流式过热器、再热器的布置方式水平式支吊复杂疏水方便对流式过热器、再热器的布置方式水平式支吊复杂疏水方便辐射、半幅射式过热器、再热器屏：许多管子紧密排列成管片屏间距离6002800屏的并联管数是由工质的质量流速确定屏位于炉膛内：热负荷是很高安全要求：质量流速7001200

8、kg/(s)。辐射、半幅射式过热器、再热器屏：许多管子紧密排列成管片屏辐射、半幅射式过热器、再热器辐射、半幅射式过热器、再热器辐射、半幅射式过热器、再热器布置在炉膛壁面上直接吸收炉膛的辐射热量。采用的原因：（1）大容量高参数锅炉的过热吸热份额超过50% 300MW以上机组需考虑辐射式过热器（2）降低炉膛出口烟温（3）布置在高温区可降低金属耗量（4）汽温特性平稳。辐射、半幅射式过热器、再热器布置在炉膛壁面上直接吸收炉膛的辐辐射、半幅射式过热器、再热器工作条件最差的锅炉受热面炉膛热负荷高蒸汽冷却效果差锅炉起动和低负荷运行时会处于干烧 须有冷却保护措施辐射、半幅射式过热器、再热器工作条件最差的锅炉受

9、热面辐射、半幅射屏式过热器、再热器布置位置悬吊在炉膛上部，对流烟道入口，吸收辐射热与对流热。降低进入密集管束的烟气温度，防止结渣，传热性能较好。结构 每个屏由并联的管子紧密排列而成，各屏之间的距离达0.61.2米。工作条件烟温高，工质温度高，平行各管长度相差较大，蒸汽流量相差较大，各管壁温差达8090，运行安全性较差。辐射、半幅射屏式过热器、再热器布置位置悬吊在炉膛上部，对流辐射、半幅射壁式过热器、再热器布置位置在水冷壁上部，紧贴炉墙或水冷壁；不是悬挂在炉膛上。质量流速过热器：10001500kg/(m2s)再热器：250400kg/(m2s)锅炉启动初期再热器内无冷却介质，必须限制炉膛温度辐

10、射、半幅射壁式过热器、再热器布置位置在水冷壁上部，紧贴炉壁式过热器 ：顶棚、包墙过热器顶棚过热器：布置在锅炉的炉顶吸热量有限支撑炉顶的耐火保温材料，保持锅炉气密性壁式过热器 ：顶棚、包墙过热器顶棚过热器：布置在锅炉的炉顶顶棚过热器和包墙过热器包墙过热器：水平烟道、烟道竖井顶棚过热器和包墙过热器包墙过热器：水平烟道、烟道竖井汽温特性过热器、再热器出口汽温与负荷的关系称之为汽温特性。对流式过热器出口汽温随负荷增加而增加燃料量和烟气量增加，流速增加辐射式过热器出口汽温随负荷的增加而减少炉膛温度增加少、而蒸汽流量增加大半幅射式居中汽温特性过热器、再热器出口汽温与负荷的关系称之为汽温特性。汽温特性设计时

11、采用适当比例的辐射式过热器，则可以达到较平稳的汽温特性，较小容量的锅炉以对流式过热器为主大容量锅炉辐射式过热器比例增加。汽温特性设计时采用适当比例的辐射式过热器，则可以达到较平稳的过热器、再热器系统将不同形式的过热器以最安全、最经济的方式连接在一起，有各种不同的形式。考虑的因素（1）经济性：从传热性能出发，省金属 逆流温差大，传热最理想 先对流区、后辐射区（2）安全性：管壁不超温 顺流最安全：高温介质处于低温烟区 先辐射区、后对流区（3）布置方式：顺流+逆流过热器、再热器系统将不同形式的过热器以最安全、最经济的方式连过热器、再热器系统过热器：不同蒸汽温度过热器分阶段布置，一般三到四级低过中过高

12、过再热器：逆流过热器、再热器系统过热器：不同蒸汽温度过热器分阶段布置，一低过中过高过低再高再1000MW超超临界过热器低过中过（逆流）中过高过（顺流）再热器低再高再（逆流）低过中过高过低再高再1000MW超超临界135MW CFB过热器低过中过（逆流）中过高过（顺流）再热器 （逆流）中过高过低过再热器135MW CFB中过高过低过再热器热偏差Heat deviation 平行管中工质焓增（吸热）不均匀的现象烟气（温度、流速不同）管子换热面不同工质的流量不同热偏差系数：受热面并联管中个别管子工质焓增与并联管子的平均焓增的比值。大，偏差严重，1最好。热偏差Heat deviation 平行管中工质

13、焓增（吸热）热偏差偏差管焓增： 管组平均焓增：吸热率、面积、流量热偏差偏差管焓增： 管组平均焓增：吸热率、面积、流量热偏差的危害虽然管组出口蒸汽平均温度满足设计要求，但个别受热面管子（偏差管）吸热偏多，引起该受热面管金属超温，造成高温蠕变损坏对不同类型的过热器，管壁金属温度与管内工质温度的关系约为：辐射式过热器：twb=tg+100对流式过热器：twb=tg+40热偏差的危害虽然管组出口蒸汽平均温度满足设计要求，但个别受热热偏差的影响因素管外烟气侧吸热不均匀受热面污染（结渣、积灰）火焰偏心（温度、流量偏差；烟气走廊；管屏的角系数）受热面结构不均匀平行各管中的流量不均匀热偏差的影响因素管外烟气侧

14、吸热不均匀受热面污染（结渣、积灰热偏差的影响因素受热面结构不均匀并联管的长度、形状不同包覆面积不同热偏差的影响因素受热面结构不均匀并联管的长度、形状不同包热偏差的影响因素平行各管中的流量不均匀联箱效应平行管进出口间的压差分布由联箱内的压力分布特性（和管子本身的阻力特性）所决定在各平行管的管子结构基本相同的情况下，管子的阻力不均匀可以不计不同联箱布置方式产生不同压力分布特性不合理的联箱联结方式，会导致流量不均热偏差的影响因素平行各管中的流量不均匀热偏差的影响因素平行各管中的流量不均匀热力不均导致的流量不均热偏差的影响因素平行各管中的流量不均匀热偏差的影响因素平行各管中的流量不均匀热力不均导致的流

15、量不均由此关系式得出结论：吸热多的管子工质的比容大v流量小管壁冷却差壁温升高。表现为强制工质流动受热面的流动特性（相对于自然循环工质流动的自补偿特性而言）。热偏差的影响因素平行各管中的流量不均匀减小热偏差的措施过热器、再热器分级布置，级间联想混合减小热偏差的措施过热器、再热器分级布置，级间联想混合减小热偏差的措施沿烟道方向蒸汽交叉流动减小热偏差的措施沿烟道方向蒸汽交叉流动减小热偏差的措施虽然管组出口蒸汽平均温度满足设计要求，但个别受热面管子（偏差管）吸热偏多，引起该受热面管金属超温，造成高温蠕变损坏减小热偏差的措施虽然管组出口蒸汽平均温度满足设计要求，但个别蒸汽温度调节影响蒸汽温度的因素：锅炉

16、负荷空气系数给水温度受热面污损燃烧器运行方式燃料成分蒸汽温度调节影响蒸汽温度的因素：蒸汽温度调节一、汽温要求Requirement for temperature维持稳定的过热蒸汽与再热蒸汽的温度。汽温允许波动范围+510。二、汽温特性 Characteristics of temperature 1.对流过热器（再热器）的汽温特性：随着负荷的增加，汽温增加。 2.辐射过热器（再热器）的汽温特性：随着负荷的增加，汽温降低。如下图所示。蒸汽温度调节一、汽温要求Requirement for te蒸汽温度调节蒸汽参数要求在一定范围内，设计时要考虑有效的调节手段，运行中要不断地调节蒸汽温度蒸汽调节分

17、为： 蒸汽侧的调节 烟气侧的调节蒸汽温度调节蒸汽参数要求在一定范围内，设计时要考虑有效的调节蒸汽侧的温度调节蒸汽调节分为 面式减温器（过热器，我国很少采用） 喷水减温器（过热器） 汽汽减温器（再热器）蒸汽侧的温度调节蒸汽调节分为 面式减温器（过热器，我蒸汽侧的温度调节喷水减温器加温水直接喷入到蒸汽管道，雾化、汽化吸热，降低蒸汽温度（华能济宁电厂）蒸汽侧的温度调节喷水减温器加温水直接喷入到蒸汽管道，雾化、蒸汽侧的温度调节喷水减温器优点：结构简单调节灵活，减温器蒸汽温度延迟仅510s调节温度范围广：可达100以上压力损失小，一般低于50kPa缺点：蒸汽品质要求高蒸汽侧的温度调节喷水减温器优点：结构

18、简单调节灵活，减温蒸汽侧的温度调节喷水减温器过热器的喷水减温器（23级）蒸汽侧的温度调节喷水减温器过热器的喷水减温器（23级）再热器一般均为对流式，分为低温段与高温段原则上再热器蒸汽不能采用喷水调温方式：喷水使再热蒸汽量增加，中低压缸做功能力增加，排挤高压缸的做功，机组效率降低。只设置事故喷水减温，在汽温过高时采用。蒸汽侧的温度调节喷水减温器再热器一般均为对流式，分为低温段与高温段蒸汽侧的温度调节喷高温过热蒸汽加热再热蒸汽结构复杂、蒸汽流量调节特性差，我国很少采用。蒸汽侧的温度调节汽汽减温器高温过热蒸汽加热再热蒸汽结构复杂、蒸汽流量调节特性差，我国烟气侧的温度调节炉膛火焰中心位置的调整在一定范

19、围内，改变炉膛出口烟气温度，以改变其后对流受热面吸热量，不很精细尾部烟道内设置烟气分流档板尾部烟道的某一段分为两个通道某级过热器与省煤器分别布置在两烟道中用档板调节通过两侧的烟气流量，改变传热。采用较多，主要用来调节再热汽温烟气再循环将省煤器后的部分烟气回送到炉膛，调节再热汽温烟气侧的温度调节炉膛火焰中心位置的调整在一定范围内，改变炉烟气侧的温度调节烟气挡板主要用来调节再热汽温通过调整挡板开度，调整流经受热面的烟气流量，调整蒸汽温度烟气侧的温度调节烟气挡板主要用来调节再热汽温烟气侧侧的温度调节烟气挡板主要用来调节再热汽温（上锅）烟气侧侧的温度调节烟气挡板主要用来调节再热汽温（上锅）烟气侧侧的温

20、度调节摆动燃烧器高负荷时，燃烧器向下倾斜；低负荷时，燃烧器向上倾斜。烟气侧侧的温度调节摆动燃烧器高负荷时，燃烧器向下倾斜；烟气侧侧的温度调节摆动燃烧器炉膛出口温度辐射吸热量摆动角度烟气侧侧的温度调节摆动燃烧器炉膛出口温度辐射吸热量摆动角烟气侧侧的温度调节摆动燃烧器摆动燃烧器的优点调节简便灵敏度高摆动燃烧器的缺点摆动角度偏大可能导致锅炉效率降低可能导致炉膛出口结渣烟气侧侧的温度调节摆动燃烧器摆动燃烧器的优点调节简便灵烟气侧侧的温度调节烟气再循环将一部分烟气从预热器前用再循环风机抽出，从炉膛下部冷灰斗或炉膛上部送入再循环率：烟气侧侧的温度调节烟气再循环将一部分烟气从预热器前用再循环烟气侧侧的温度调

21、节烟气再循环再热汽温-循环再热汽温-无循环再循环率机组负荷率烟气再循环优点调节幅度大均匀炉膛负荷再热器受热面少烟气再循环缺点再循环风机耗电风机磨损严重排烟温度升高烟气侧侧的温度调节烟气再循环再热汽温-循环再热汽温-无循环对流受热面的高温积灰和高温腐蚀积灰 Deposit 烟气中的飞灰沉积在管束外表面的现象称为积灰。飞灰 根据灰的易熔程度可分为三部分:低熔灰、中熔灰和高熔灰 飞灰直径分细径灰群(30微米)三个灰群。 对流受热面的高温积灰和高温腐蚀积灰 Deposit 烟气对流受热面的高温积灰和高温腐蚀结灰危害： 传热阻力增加 对流烟道的阻力增加 锅炉出力及效率降低 影响锅炉的可用率 加速管壁的腐

22、蚀对流受热面的高温积灰和高温腐蚀结灰危害： 传热阻力增加高温过热器和高温再热器的积灰 高温过热器和高温再热器布置在烟温高于700800的烟道内，形成高温积灰。更多地在迎风面形成，两侧较少。管子外表面的灰层由两部分组成。内层灰紧密，与管子粘结牢固；外层灰松散，容易清除。形成机理： （1）低熔灰在高温过热器区未凝固，当接触温度较低的受热面时就凝固在受热面上，形成粘性灰层。一些中熔、高熔灰粒被粘附在粘性灰层中。 （2）烟气中的氧化硫气体在对灰层的长期作用下，形成白色硫酸盐的紧密结实灰层，这个过程称为烧结。中熔和高熔灰在紧密结实灰层表面进行着动态沉积，形成松散而且多孔的外灰层。高温过热器和高温再热器的

23、积灰 高温过热器和高温再热器布置在烟高温积灰的防止措施 选取有效的吹灰装置正确设计和布置对流面 顺列布置、大横向节距在锅炉运行初期，及时投入吹灰装置否则，如果受热面已粘结了灰就不易清除采用低温燃烧(炉膛燃烧热强度不过高) 。 喷射添加剂。飞灰再循环等方法。高温积灰的防止措施 选取有效的吹灰装置高温腐蚀 管壁沉积物中的复合硫酸盐对高温过热器和高温再热器管壁产生腐蚀（壁温高于510）。形成机理: 固体燃煤灰中的碱金属氧化物，它们的熔化温度较低，一般为700800；在炉内高温条件下，它们成为气态随烟气流经对流受热面，由于烟温逐渐降低，就凝结在高温过热器和再热器受热面上。 烟气三氧化硫与凝结在管壁的碱

24、金属氧化物及金属表面或灰分中的氧化铁长期作用，在管壁形成烧结性复合硫酸盐内灰层。复合硫酸盐的熔点较低，在550 710内为液态，温度低于550 时固态，温度高于710 时，它们就分解出三氧化硫而成为硫酸盐。由复合硫酸盐烧结而成的内灰层，在冷凝时并没有腐蚀作用，若处于熔化或半熔化状态，则对金属产生强烈的腐蚀，尤其在650700时腐蚀最强。高温腐蚀 管壁沉积物中的复合硫酸盐对高温过热器和高温再热器管高温腐蚀 一般发生在高温过热器和再热 器出口管段内灰层的灰垢下面。液态的内灰层能粘附大量飞灰，形成松散多孔的外灰层。所以称为高温积灰与腐蚀。 高温腐蚀 一般发生在高温过热器和再热 器出口管段内灰层的高温腐蚀防止措施 要完全防止碱金属氧化物的气化及复合硫酸盐在高温管壁上沉积是很困难的。为了降止和减轻高温积灰和腐蚀，主要采取控制壁温的办法。控制蒸汽温度（600以下）控制炉膛出口烟气温度减少Na、K等碱金属气态物质的生成量受热面壁温低，气态物质达到壁面前固话不粘接加大横向节距，避免灰搭桥抗腐蚀管材（高铬钢管、双金属管、防护喷涂、表面渗铬渗铝等处理）燃料添加剂（钙基、镁基，生成硫酸盐，防腐蚀）定期吹灰