过热器再热器省煤器空预器课件

第四讲过热器、再热器、省煤

器、空预器及其系统一、过热器和再热器（一）作用：1、过热器的作用：将汽包分离出来的饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。●过热蒸汽：对饱和蒸汽继续加热，使蒸汽温度升高并超过沸点温度（饱和温度），所得到的蒸汽称为过热蒸汽。

●过热度：过热蒸汽的温度与饱和蒸汽的温度之差。过热度越大，则表示蒸汽所储存的热能越多，对外做功的能力越强。2、再热器的作用：将汽轮机高压缸作过功的蒸汽，送回锅炉再次加热成具有一定过热度的蒸汽后，再送入汽轮机中、低压缸继续做功。

（二）过热器和再热器的工作特性：1、过热器的工作特性：（1）工质温度高、传热性能差、又处于高温烟气段，金属壁温高；（2）过热器管子存在热偏差，使个别管子的管壁温度非常高，达到金属使用极限。●热偏差：在并列工作的受热面管子中，某根管内工质吸热不均的现象。

2、再热器的工作特性：比过热器条件更差（1）为了保证传热温差，布置在烟气温度高、热负荷大的区域。（2）管内是中压高温蒸汽，其比体积大，为减小流动阻力，蒸汽流速不能过高。（3）再热蒸汽压力较低，所以密度小，加之流速较低，蒸汽对管壁的冷却能力更差，所以管壁温度更高；（4）再热蒸汽的比热容小，对热偏差更敏感。●比热容（比容）：单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量（或降低1℃所释放的热量）。（三）过热器和再热器的种类●根据传热方式分类：过热器和再热器种类●根据工质温度的不同，工程上常称为：低温过（再）热器、高温过（再）热器。对流式：以对流传热方式为主，密集蛇形管束，布置在对流烟道。辐射式：以辐射传热方式为主，布置在炉膛顶部。半辐射式：对流+辐射，稀疏管束，布置在炉膛出口处。▲三种基本传热方式（P41）：导热（热传导）：同一固体热量从高温部分传递到低温部分；相互接触的固体之间，热量从高温物体传递到低温物体。对流换热：流体流动时与所接触的固体面之间发生的热量传递。辐射换热：在不相接触的物体之间，热量以电磁波的形式传递。辐射式过热器半辐射式对流式高温过热器：1、对流式过热器和再热器的结构特点：（1）按烟气与管内蒸汽的流动方向可分为：顺流、逆流、混合流。顺流逆流双逆流串联混合流串联混合并联混合

顺流式过热器与再热器特点：蒸汽最高温端在烟气低温区，管壁温较低，管子安全性好；平均传热温差小，传热性能差，经济性差。适用：过热器与再热器的高温级。逆流式过热器与再热器特点：平均传热温差大，传热性能好，经济性好；但蒸汽最高温在烟气高温区，管壁温高，管子安全性差；适用：过热器与再热器的低温级。双逆流和混合流过热器与再热器特点：利用逆流布置的传热性能好优点，又将蒸汽最高温端避开了烟气的高温区，所以，既保证了经济性，又改善了安全性。适用：高参数大容量锅炉的过热器与再热器的高温级。（2）管圈结构：单根管圈、多重管圈。●影响：管圈增加，工质流动阻力增加，流速就降低。●适用：机组容量大，蒸汽量增加，为了保证管内流速，管圈必须增加。烟气烟气（3）根据蛇型管的布置方式：立式、卧式。

卧式：立式：

立式（垂直式）：布置在水平烟道。优：吊挂方便，膨胀自由，积灰少。缺：停炉时易造成积水，再次启动时会造成气塞和水击。卧式（水平式）：布置在垂直烟道。优：疏水方便。缺：易积灰，支吊结构较复杂。（4）根据蛇形管排列方式：顺列、错列。●错列：传热性能好；但烟气阻力大，磨损严重，易结渣和积灰，不易吹灰。●顺列：传热性能较差；但烟气阻力小，减小磨损，改善结渣和积灰情况，容易吹灰。前屏大屏后屏2、辐射过（再）热器：以吸收炉膛辐射热为主。（1）布置特点：在炉膛主部。（2）主要形式：前屏和屏过热器、墙式过热器、顶棚过热器。①屏式过热器：屏式过热器.AVI辐射过热器半辐射过热器②墙式过（再）热器：结构与水冷壁相似，受热器紧贴炉墙；布置在炉膛上部的墙上；集中或间隔布置。顶部上部全高适用：屏式、墙式过热器均布置在热负荷大的区域，为了防止管壁超温，做低温加热器。热负荷：燃料在锅炉内燃烧时单位时间所内释放的热量。③顶棚过热器：在炉膛顶部，热负荷小，用于简化炉顶结构。3、半辐射过热器与再热器又称后屏过（再）热器方式换热：对流+辐射4、包覆墙过热器与再热器：紧贴在水平烟道、转向室、垂直烟道的内壁。★包覆墙过热器属于墙式过热器的一种。水平烟道垂直烟道（尾内烟道或竖井烟道转向室●再热器的结构特点：a.采用大管径、多管圈结构，用于降低流速，以减小流动阻力。b.尽量减少中间混合与交叉流动，以减小再热系统压降。锅炉本体汽水设备布置及工作流程示意图1—省煤器；2—锅筒；3—下降管；4—水冷壁；5—顶棚管过热器6—包墙管过热器7—前屏过热器；8—后屏过热器；9—高温对流过热器10—低温再热器11—高温再热器12—空气预热器13—燃烧器。14—低温过热器去汽机中压缸去汽机高压缸12119875炉膛21水平烟道由汽机高压缸来给水341314脱硝10二、过热器、再热器系统：（一）过热器和再热器的温度特性：1.过热器的温度特性：出口温度随负荷的变化。对流式半辐射式辐射式对流式过热器的出口蒸汽温度随着负荷的升高而升高。辐射式过热器的出口蒸汽温度随着负荷的升高而降低。半辐射式过热器的出口蒸汽温度随着负荷波动，变化很小。2.再热器的温度特性与过热器的温度特性一致，但其变化幅度更大。●不管是过热器还是再热器，对流式与辐射式均呈相反的温度特性。且因为锅炉中的对流式换热面比辐射式换热面多，所以当机组负荷增加时，蒸汽温度呈升高趋势。（二）汽温调节1.汽温调节的必要性：汽温过高，加速钢材的高温蠕变，缩短其寿命，严重时会导致过（再）热器爆管。汽温过低，会降低循环效率。2.过热蒸汽温度调节：以蒸汽侧调节为主，烟气侧调节为辅。（1）蒸汽侧调节：主要以喷水减温方式。（2）烟气侧调节：改变炉膛火焰中心的位置；改变流经受热面的烟气量（在水平烟道、尾部烟道内，过热器与再热器是并行布置，通过挡板调节）。3.再热蒸汽温度调节：以烟气侧调节（烟气挡板）为主，以蒸汽侧调节（喷水减温）为辅。《库车二期锅炉技术协议》：汽温调温方式为过热器调温主要以喷水减温（二级）调节；再热器调温主要以尾部烟道挡板调温为主，再热器进口设置事故喷水调温，不再设置再热器出口微量喷水减温器。过热器减温水取自给水泵出口、高加前的主给水管道；再热器减温水取自给水泵中间抽头（~10.0MPa）。3.喷水减温：将冷却水直接喷入蒸汽中使蒸汽降温。与表面式减温器相比，喷水减温具有结构简单、调节灵敏、调温能力大等优点；但对冷却水的品质要求较高，一般采用锅炉给水作为冷却水水源。在高压以上的锅炉中给水品质较好，故普遍采用喷水式减温器。

蒸汽××再热蒸汽事故喷水4.尾部烟道挡板调节再汽温方式：锅炉的尾部烟道分隔成2个或3个并列的烟道，在各个烟道中分别布置不同的锅炉受热部件，在其出口处设置烟气挡板。利用挡板改变各并列烟道中的烟气流量，达到调温的目的。这种调温方法对燃料品种的适用范围较广，既可提高也可降低汽温，但调温惰性较大。

三、省煤器省煤器.avi1.定义：省煤器----利用锅炉尾部烟道中的热量的来加热给水的低温受热面。管束水平放置；烟气在管束外侧，由上至下流动；给水在管内，由下至上流动。省煤器2.作用：（1）吸收尾部烟道中的烟气热量，降低锅炉排烟温度，提高锅炉热效率，节约燃料。（2）降低锅炉造价：帮助完成水的加热任务，可减少水冷壁受热面，以造价低的省煤器代替造价高的水冷壁受热面。（3）改善汽包的工作条件：提高进入汽包的给水温度，减小给水与汽包的温差，减小汽包壁的热应力。3.分类：按出口工质状态，可分为沸腾式、非沸腾式2种。（1）沸腾式省煤器：出口水温达到饱和温度，并有部分水汽化的省煤器。●适用：中低压锅炉。中低压力下，水转化成蒸汽所需要的加热水的热量小，而水的汽化潜热大，所以将一部分蒸发任务从水冷壁转移到省煤器。这样既可以防止因炉膛温度过低，引起燃烧不稳定、炉膛出口烟温过低，造成过（再）热器受热面金属用量增加；还可以充分发挥省煤器作用。●参数特点:沸腾率一般为10%-15%，最多不超过20%沸腾率：省煤器出口的蒸汽占入口水的质量百分比。（2）非沸腾式省煤器：出口水温低于对应压力下的饱和温度的省煤器。（一般低于30℃左右）●适用：超高压及以上的高参数大容量锅炉。随着压力升高，水转化成蒸汽所需要的加热水的热量大，而水的汽化潜热小，所以将加热水的任务由省煤器转移到水冷壁。这样可以防止炉膛温度和炉膛出口温度过高而引起受热面结渣；还可以使水从下联箱进入水冷壁时不出现汽化，保持供水均匀性，保证水的良好循环。思考题：为什么中低压参数的中小容量锅炉要采用沸腾式省煤器？而超高压及以上参数的大容量锅炉要采用非沸腾式省煤器？库车二期工程，锅炉的省煤器采用非沸腾式省煤器。★随着压力升高，水转变成蒸汽所需要的预热热逐渐增大，汽化潜热逐渐减小。（P25）3、积灰、磨损问题★受热面积灰1.定义：积灰----当携带飞灰的烟气流经受热面时，部分灰粒沉积在受热面上的现象。2.积灰的危害：（1）降低传热效果，影响经济性、安全性。

（2）积灰严重时，会堵塞部分烟气通道，使烟气阻力增加，增加引风机电耗。3.措施：（1）控制烟速度。（2）采用吹灰器定期吹灰。★尾部受热面磨损磨损----当携带大量固态飞灰的烟气以一定速度流过受热面时，灰粒撞击受热面，700℃以下的烟气有足够的硬度和动能，在冲击力的作用下，能削去管壁微小金属而造成磨损。2.危害：使受热面管壁逐渐减薄，强度降低，最终导致泄漏或爆管。3.磨损类型：垂直冲击：冲击磨损。斜向冲击：冲击磨损+切削磨损。4.磨损的影响因素：烟气速度、飞灰浓度、灰粒特性、管束的结构特性、飞灰撞击率、管壁温度。5.措施：（1）控制烟气流速；（2）加装防磨装置。浓相区敷高耐磨浇注料，在弯头处加装防磨瓦、防磨套管等。

库车二期工程，《锅炉技术协议》：省煤器管束采用大管径顺列布置（外径φ51mm），光管布置

。省煤器迎烟气侧第一排管子布置防磨盖板，防止省煤器管组磨损。管束上还有可靠的防磨装置，省煤器实际平均烟气流速建议控制在8～9m/s。在吹灰器的有效范围内，省煤器应设有防磨护板，以防吹坏管子。

省煤器管束与四周墙壁间装设防止烟气偏流的阻流板；锅炉设置省煤器灰斗，待脱硝装置安装后才打开。顺列布置错列布置顺列布置的光管省煤器顺列布置：便于吹灰，便于管组悬吊；但没有错列布置结构紧凑、传热效果好、积灰比较严重的优点。顺列布置的鳍片式省煤器鳍片式省煤器增加烟侧换热面积，增大烟气流通截面，降低烟速，减少磨损。防磨盖板对磨损严重的省煤器管段或弯头处可采用防磨罩方法来减轻磨损。防磨罩的作用之一为可避免被保护的省煤器管段与烟气中的灰粒直接接触，其作用之二可减小省煤器管弯头与炉墙之间间隙中的烟速以减轻该处的管段磨损。

阻流板阻流板：在管束布置的空档位置安装防止烟气通过的板，防止烟气通过管束时发生偏斜。4.省煤器的启动保护（1）必要性分析：汽包锅炉启动期间，省煤器的进水是不连续的，当停止进水时，省煤器中的水不流动，易造成管壁超温，甚至爆管。（2）保护措施：在省煤器进口管与锅炉下降管之间装设再循环管。炉膛脱硝除尘器脱硫空预器汽包省煤器低过低再高再高过屏过烟囱高压缸中压缸高压缸排汽下降管下联箱水冷壁烟气余热利用装置燃烧器省煤器灰斗锅炉启动过程中，锅炉不需要进水时，关闭锅炉进水门后，打开再循环门；锅炉需要进水时，必须先关闭再循环门，再打开进水阀。当锅炉进入连续进水阶段后，关闭省煤器再循环门。省煤器再循环∽∽运行操作要领：名称单位数值省煤器管型式光管设计压力(BMCR)MPa.g20.17设计进口、出口温度(BMCR)℃、℃280、302受热面积总计(包括蛇形管、悬吊管等)m26207省煤器压降(BMCR)MPa0.39进、出口烟气流速(BMCR)

（前/后烟道）m/s进口：7.2/8.9出口：6.6/8.3省煤器管排列方式大管径顺列布置省煤器管外径、内径、节距、材质、并联管数、总重mm、mm、mm、t60/51、43/40、225/112.5、12Cr1MoVG/SA-210C、2，见设备数据表4.10.29锅炉总重量省煤器管的防磨设施有、无有、防磨盖板省煤器管出厂焊口数量2290四、空气预热器1.定义：空气预热器----利用锅炉尾部烟道热量加热空气的热交换器。★尾部受热面：指省煤器和空气预热器。2.作用：（1）降低排烟温度，提高锅炉热效率。（2）改善燃料的着火条件和燃烧过程，降低不完全燃烧损失，提高锅炉热效率。（3）热空气进入炉膛，减少了空气的吸热量，有利于提高炉膛温度，强化炉膛的辐射传热。（4）热空气能作为制粉系统的干燥剂和输粉介质。3.分类：管式空预器、回转式空预器。（1）管式空预器：●原理：烟气的热量通过管壁连续地传给空气。●工作过程：烟气自上而下在管内纵向通过；空气在管外横向冲刷。●管式空预器的特点：优：结构简单，制造、安装、检修方便，工作可靠，漏风小。缺：结构尺寸大，金属用量大。●管式空预器应用：中、小容量锅炉。（2）回转式空预器：属于再生式空预器。●工作原理：使烟气和空气交替地通过金属受热面来加热空气。●分类：按转动部件可分为受热面回转式空预器（容克式）、风罩回转式空预器（谬勒式）①受热面回转式空预器（容克式空预器）●原理：烟气传热给蓄热元件，蓄热元件回转一定角度将热量传递给空气。（风烟不动，受热面动）三分仓回转式空气预热器库车二期工程，锅炉配备2台容克式三分仓回转式空气预热器，主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。353℃出口340℃炉膛脱硝除尘器脱硫空预器汽包省煤器低过低再高再高过屏过烟囱高压缸中压缸高压缸排汽下降管下联箱水冷壁烟气余热利用装置燃烧器空预器灰斗在锅炉正常运行时，不排灰，用于空气预热器检修时冲洗排浆烟气分两路进入2台三分仓空预器；在空气预热器进口烟道上装有电动挡板门，允许单侧空气预热器运行。②风罩回转式空预器（谬勒式空预器）：●原理：受热面和烟罩静止不动，风罩分上、下罩由电机带动同步旋转，风、烟交递通过受热面，经蓄热元件传传热。（受热面不动，风烟移动）●回转式空预器的特点：优：结构紧凑，占用空间较小；金属用量小，重量轻；受热面温度较管式高，不易低温腐蚀。缺：漏风严重，结构复杂。●适用：高参数大容量锅炉。4.空预器低温腐蚀问题：（1）定义：低温腐蚀----当受热面壁温低于烟气露点时，烟气中的硫酸蒸汽在受热面上凝结所造成的腐蚀。●烟气露点：燃料中的S燃烧后，生成SO2及少量的SO3，另外，在高温或有原子氧的情况下，SO2也可氧化生成SO3。SO3与烟气中的水蒸气形成酸雾（硫酸蒸汽），酸雾凝结时的温度，称为烟气露点。（烟气露点（85-100℃）远高于水蒸汽的露点。）2.危害：（1）导致空预器穿孔，使大量空气漏入烟道烟气，加大引风机负荷；使炉内空气不足，燃烧恶化。（2）造成低温黏结性积灰，影响传热，严重时还会堵塞烟道。3.防止空预器低温腐蚀的措施：（1）减少烟气中SO3的生成量：对于高硫煤燃烧，采用低氧燃烧（过量空气系数1.01-1.02）。（2）提高空气器冷段壁温：采用空预器热风再循环；采用暖风器。（3）空预器采用耐腐蚀材料：对于回转式空预器采用搪瓷波形板、陶瓷砖片等。库