第三讲：受热面管理(二)

过热器与再热器过热器与再热器的型式和结构；热偏差；过热器与再热器的汽温调节；过热器与再热器的烟气侧工作过程。2010-7-29过热设备与再热器2010-7-29锅炉过热器2009.7第3页2010-7-29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、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、半辐射与对流型多级布置的联合型过热器。过热器的蒸汽高温段采用对流型、低温段采用辐射或半辐射型，以降低受热面管壁钢材温度。屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉膛的上部空间；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；对流型过热器布置在水平和垂直烟道中。2010-7-292010-7-29蛇形管束结构

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2010-7-29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降等诸因素决定。为防止管束积灰，额定负荷时对流受热面的烟气流速不宜低于6m/s。在靠近炉膛出口烟道中，烟气温度较高，灰粒较软，受热面的磨损不明显，可采用10~12m/s以上的流速；当烟气温度降到600~700℃以下时，灰粒变硬，磨损加剧，烟气流速不宜高于9m/s。

选取合理的烟速，既有较好的传热效果，又能防止受热面的磨损和积灰。2010-7-29

过热器、再热器设计与运行的主要原则有下列三个：（1）防止受热面金属温度超过材料的许用温度；

（2）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；（3）防止受热面管束积灰、磨损和腐蚀。2010-7-29辐射式过热器辐射式过热器有炉膛壁管式、前屏过热器、顶棚管式及烟道包覆管式几种。

炉膛壁管式过热器布置在炉膛垂直壁面，有的按一定的宽度布置在全炉膛高度上，有的只布置在炉膛上部的部分高度上。炉膛壁管式过热器吸收炉膛辐射传热量。2010-7-292010-7-292010-7-292010-7-29

热偏差一、基本概念过热器是由许多并列管子组成的管组。在这些并列工作的管子中，个别管内工质的焓增偏离管组平均工质焓增的现象，称为热偏差。热偏差的大小可用热偏差系数来表示。2010-7-29

※过热器与再热器产生热偏差的原因；（1）并列管受热不均；（2）蒸汽流量不均；（3）管圈的阻力特性的影响；（4）工质密度的大小。2010-7-29

减小热偏差的措施（一）受热面分段串联（二）交错布置2010-7-29汽温调节一、汽温要求维持稳定的过热蒸汽与再热蒸汽的温度是锅炉设计、运行的重要任务。现代大型锅炉允许波动的范围大都是＋5~–10℃。 二、汽温特性蒸汽温度与锅炉负荷的关系，称为汽温特性。2010-7-292023/2/515:41第25页蒸汽减温系统

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混合式减温器减温水通过喷嘴雾化后喷入蒸汽的减温器称混合式减温器。它由雾化喷嘴、连接管、保护管及外壳等组成。2010-7-292010-7-29改变燃烧器角度方式汽温调节

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过热器与再热器系统过热器与再热器系统，应根据锅炉参数、容量要求，从安全经济角度综合考虑管壁不超温，调温手段灵活，循环热经济性高，钢材消耗少，流动阻力小等因素，选择合理的方案。中低压锅炉，由于过热汽温不高，所以过热器面积不大。一般采用纯对流式过热器，系统比较简单。它主要考虑顺流、逆流的合理组合，能够保证管壁的工作可靠，同时受热面消耗的金属也少。2010-7-29高压以上锅炉多采用辐射与对流组合式过热器。但若采用从辐射到对流逆流组合方式，受热面就得采用昂贵的高合金钢作材料。若采用辐射到对流顺流组合方式，既能有效地冷却管壁，又能在相同的热偏差条件下使蒸汽的温升较小，大大改善了辐射过热器的工作条件。国产大中型锅炉的过热器系统多采用混流组合方式，它是综合了上述两种组合方式的优点而形成的。受热面的组合模式为：辐射－包墙管－低温对流（逆流）－辐射－半辐射－高温对流（顺流）。2010-7-29另外，减温点的选择是一个很重要的问题。

减温点的选既应保证汽温调节灵敏，又能保护工作条件较差的受热面。减温次数也应选择得当。2010-7-291什么叫热偏差？它产生的原因有哪些？如何减小热偏差？2汽温调节的方法有哪些？各有什么优缺点？过热器与再热器的烟气侧工作过程2010-7-29过热器的积灰积灰：烟气中的飞灰沉积在管束外表面的现象称为积灰。积灰的危害是使传热量减少，烟气流动阻力增大，严重时锅炉出力被迫降低；它还会引起受热面金属腐蚀等。（一）飞灰灰按易熔程度可分为三部分：低熔灰（700~850℃）、中熔灰（900~1100℃）、和高熔灰（1600~2800℃）。高熔灰是飞灰的主要成分36。2010-7-29随着灰层厚度增加，其外表面温度升高，低熔灰的粘结结束。但是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。内灰层的坚实程度称为烧结强度。烧结强度越大的灰层越难以清除。2010-7-29汽包汽包是加热、蒸发和过热三个过程的连接枢纽。2010-7-29一）汽包的作用：汽包与下降管、水冷壁管连接成自然水循环系统，同时接受省煤器的给水和向过热器输送饱和蒸汽。汽包有一定的水量，因而，有一定的储热能力。汽包内装有各种清洁设备，保证蒸汽品质。汽包上装有压力表、水位计和安全阀等附件以保证锅炉安全运行。2010-7-29二）汽包的结构1、汽包外部结构：汽包是由钢板制成的长圆筒形容器，它由筒身和两端的封头组成。筒身是由钢板卷制焊接而成；封头由钢板模压制成，焊接于筒身。为了保证汽包能自由膨胀，现代锅炉的汽包都用吊箍悬吊在炉顶大梁上。汽包横置于炉顶外部，不受火焰和烟气的直接加热，并具有良好的保护。2010-7-29锅炉汽包2023/2/515:41第41页2010-7-292010-7-29汽包的安全性分析严格控制汽包壁温差上水温度<90℃,壁温上升速度<1.5~2℃／min,各点温差<40℃夹层结构减小上下壁温差

邻炉蒸汽送入下联箱加热炉水，促进水循环，加快启动汽包均匀受热适当进水出水，燃烧器对称均匀投入2、内部结构（1）汽水分离装置汽包内的汽水分离元件可分为一次分离元件和二次分离元件两种。一次分离元件的任务是消除进人汽包的汽水混合物的动能，并将蒸汽和水进行初步分离；二次分离元件的任务是把蒸汽中携带的细小水滴分离出来，并使蒸汽从汽包上部均匀引出。2010-7-29蒸汽净化根本提高给水品质锅炉中净化汽水分离减少蒸汽带水蒸汽清洗减少蒸汽溶解性携带和机械携带锅炉排污控制锅水含盐量汽水分离原理重力分离离心分离惯性分离水膜分离汽水分离装置一次分离元件进口挡板旋风分离器涡轮分离器二次分离元件波形板分离器顶部多孔板汽水分离装置的工作原理：利用汽水密度差进行重力分离；利用汽流改变方向时的惯性力进行惯性分离；利用汽流旋转运动时的离心力进行汽水离心分离；利用水粘附在金属壁面上形成水膜往下流形成的吸附分离。2010-7-29简单分离板旋风分离器和涡流分离器2010-7-292010-7-292010-7-29螺旋臂式蒸汽分离器预旋挡板混合分配螺旋臂汽水离心分离防涡流板去处水的旋转水流扩散器水流分配二次分离器人字形惯性分离旋风分离器涡轮分离器分离效率高流动阻力大控制循环锅炉用波形板分离器低速曲折运动离心力惯性力水膜在重力作用下流到疏水盘，经疏水管到水容积内蒸汽清洗蒸汽中盐分扩散到清洗水给水作为清洗水亚临界锅炉不用蒸汽清洗装置汽水分离器百叶窗分离器又称波形板分离器，它由许多平行的波形板组成，能聚集并除去蒸汽中细小水滴，是一种广泛应用的二次分离元件。经粗分离后的湿蒸汽，低速通过由波形板组成的弯曲通道时，在离心力和粘附力的作用下，将细小水滴分离出来并粘附在波形板上形成水膜，水膜靠自重缓慢向下流动，在板的下端形成较大水滴而坠落，从而使蒸汽带水量减少。蒸汽通过百叶窗的流速不能太高，否则将会撕破水膜，蒸汽再次带水。2010-7-292010-7-29

顶部多孔板：其作用是利用小孔的节流作用，使蒸汽沿汽包长度均匀分布，避免局部蒸汽流速过高而蒸汽带水增加2010-7-29

蒸汽清洗装置2010-7-292010-7-29高参数、大容量锅炉蒸发设备的特点：１、随着蒸汽压力的提高，将饱和水变成饱和蒸汽所需要的汽化热减少；２、随着锅炉容量的增大，锅炉容积也要增大，才能保证燃料燃尽；３、压力越高，饱和水和汽的比重差越小。2010-7-29锅炉排污

为了保证锅水含盐量在允许范围内，必须将部分含盐浓度较高的锅水排出，并补充清洁的给水，这个过程就称为锅炉排污。锅炉排污是提高蒸汽品质的重要方法之一。根据目的不同，锅炉排污有连续排污和定期排污两种。2010-7-29锅炉排污和加药汽水共腾锅水含盐量过高蒸汽品质恶化连续排污汽包蒸发面附近定期排污水冷壁下联箱底部排污率P=(Sgs/(Sls–Sgs))*100%加药Na3PO4CaSO4+

Na3PO4Ca3(PO4)2+Na2SO4MgSO4+

Na3PO4Mg3(PO4)2+Na2SO4锅内加药管的作用：沿汽包长度均匀加入磷酸钠和磷酸氢钠水溶液，与锅水中钙、镁离子作用，生成不溶水的沉淀，防止水垢形成。加药管远离排污管，靠近给水管或下降管入口，使药剂能与给水混合，反应后生成的水渣可顺利的排到水冷壁下联箱由定期排污管排出。2010-7-29600MW自然循环锅炉汽包结构内径1.8288m总长28.273m直段长25.244m壁厚204mm封头壁厚168mm材质SA-516GR70碳钢224只螺旋臂式蒸汽分离器123只百叶窗式干燥器给水分配管、连续排污管、化学加药管强制循环锅炉汽包结构多次强制循环锅炉汽包结构B&W公司锅炉汽包结构FW公司锅炉汽包结构2010-7-29CE公司锅炉汽包结构蒸汽净化及汽包内部装置蒸汽含盐的危害电站锅炉蒸汽质量标准蒸汽污染的原因蒸汽净化蒸汽含盐的危害过热器积盐超温爆管阀门积盐漏汽，卡涩汽轮机积盐振动加大，效率降低电站锅炉蒸汽质量标准控制钠盐，硅酸压力越高，对蒸汽品质要求越高蒸汽污染的原因根源给水含盐原因蒸汽带水、蒸汽溶盐蒸汽的机械携带机械携带的盐量

Sjq=(ω/100)Slsmg/kg带水多原因

汽流速度大水滴直径小压力高汽水密度差小影响机械携带的因素之一锅炉负荷蒸发面负荷蒸汽空间负荷ω=ADnn负荷指数Dlj

临界负荷ω蒸汽湿度<0.1%蒸汽压力压力高汽水密度差小