锅炉原理 张力 锅炉原理-7新、看

机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理第7章

过热器及再热器7.1概述过热器和再热器的作用过热器：作用是将饱和蒸汽加热成为达到合格温度的过热蒸汽。再热器：作用是将汽轮机高压缸的排汽再一次加热，使其温度与过热汽温相等或相近，然后再送到中低压缸做功。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理1.过热器和再热器的作用：我国125MW及以上容量机组都采用了中间再热系统。机组采用一次再热可使循环热效率提高

4%～6%，采用二次再热可使循环热效率进一步

提高2%。另外，再热器可降低汽轮机排汽的湿

度，提高末级叶片的安全性。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.过热器和再热器的工作特点：①由于管外烟温高，管内工质温度高，因此，过热器与再热器壁温很高。②过热器与再热器的冷却条件较差。③过热器与再热器中烟气流速应根据传热、磨损和积灰等因素，通过技术经济经比较选择。④过热器与再热器需要可靠的安全保护措施，必须设计可靠的减温减压及旁路系统。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.过热器和再热器的工作特点：⑤应尽可能降低过热器与再热器蒸汽压降。⑥在设计与运行时，应尽量防止或减少热偏差。⑦尽量将再热器布置在烟温较低的区域，并在出口端使用高级合金钢。⑧由于再热蒸汽压力低、温度高、比容大，其容积流量比主蒸汽大得多，再热器采用大管径多管圈受热面。⑨再热器出口汽温受进口汽温的影响。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理3.过热器与再热器的结构型式：辐射式（壁式、墙式）半辐射式对流式包覆壁过热器机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理管屏的型式(a)外圈两圈管子截短；(b)外圈管子短路；(c)内外圈管子交叉；(d)外圈管子短路，内外管屏交叉机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理对流式过热器和再热器的布置方式（a）顺流；（b）逆流；（c）串联混合流纵坐标是温度，θ是烟气温度，f是工质温度，H表示行程。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理4.过热器系统工质在整个过热器系统的流程如下：来自汽水分离器的蒸汽→顶棚过热器及包覆壁过热→低温过热器进口联箱→低温过热器→低温过热器出口联箱→一级喷水减温器→屏式过热器进口联箱→屏式过热器→屏式过热器出口联箱→二级喷水减温器→高温过热器进口联箱→高温过热器→过热器出口联箱→汽轮机高压缸机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理5.再热器系统再热蒸汽的流程为：高压缸排汽经冷再热蒸汽管道→事故喷水减温器→再热器进口联箱→低温再热器管组→低温再热器出口联箱→再热器减温器→高温再热器进口联箱→高温再热器管组→再热器出口联箱→经热再热蒸汽管道进入汽轮机中压缸。DG1900/25.4－II1型锅炉汽水流程图1—省煤器；2—炉膛；3—低温过热器；4—屏式过热器；5—末级过热器；6—低温再热器；7—高温再热器；8—汽水分离器；9—贮水罐机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理7.2热偏差热偏差的概念在过热器与再热器工作过程中，由于烟气侧和工质侧各种因素的影响，各平行管圈中工质的吸热量是不同的，平行管圈工质焓增也不相同，这种的现象称为热偏差。热偏差的程度可用热偏差系数ρ来衡量，即：式中： 为偏差管内工质焓增； 为整个管组工质平均焓增ρ大，偏差严重，ρ→1最好机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理1.热偏差的概念偏差管：焓增最大的管子偏差管焓增： 管组平均焓增：则：—吸热不均匀系数—结构不均匀系数—流量不均匀系数机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.产生热偏差的原因1).吸热不均：影响过热器管圈之间吸热不均的因素较多，有结构因素，也有运行因素。烟道内烟气速度场与温度场的不均匀是造成吸热不均匀的主要原因。沿烟道宽度热负荷的分布机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.产生热偏差的原因2).流量不均：影响并列管子间流量不均的因素也很多，例如联箱连接方式的不同，并列管圈间重位压头的不同和管径及长度的差异等等。此外，吸热不均也会引起流量的不均。当不计联箱中的压力变化时，两联箱的压差为：式中： 为管子进出口压差，Pa；为管内蒸汽质量流速，；v为管内蒸汽平均比容，m3/kg；

l、dn为管子长度、内径，m； 为沿程摩擦阻力系数； 为管子的局部阻力系数；h为管子进出口高度差，m；g为重力加速度，m/s2。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.产生热偏差的原因对于过热蒸汽，重位压头所占的压差份额是很小的，可不予考虑设管子流通面积为f，则管内蒸汽流量G为：将上式中只与结构有关的参数合并为结构阻力系数R，有偏差管的流量不均匀系数为：机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理3.减小热偏差的措施1).运行措施在运行时，应根据锅炉出力需要，合理投用燃烧器，调整好炉内燃烧，确保燃烧稳定，烟气均匀并充满炉膛空间，避免火焰产生偏斜和冲刷屏管，尽量使沿炉宽方向上的烟气流量和温度分布比较均匀，控制左右侧烟温差不过大。要健全吹灰制度，定期进行吹灰，防止因积灰和结渣引起的受热不均。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理3.减小热偏差的措施2).结构措施：①将受热面分级，级间进行中间混合。②级间进行左右交叉流动，以降低两侧热偏差。③采用合理的联箱连结型式。④采用定距装置，以使屏间距离及蛇形管片的横向节距相等。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理3.减小热偏差的措施2).结构措施：⑤按受热面热负荷分布情况划分管组。⑥适当减小外管圈管子长度，或外管圈采用直径较大的管子。⑦加装节流圈。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理7.3气温调节运行中影响过热汽温和再热汽温的因素：汽温变化的静态特性过剩空气系数给水温度受热面的污染情况饱和蒸汽用汽量燃烧器的运行方式燃料性质机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.气温调节方法在现代锅炉中，汽温的调节方法很多，且各有其不同的特点，主要分为烟气侧调节与蒸汽侧调节两大类。对蒸汽调节方法的基本要求是：①调节惯性或时滞要小；②调节范围要大；③设备的结构要简单可靠；④对循环的效率影响要小；⑤附加的设备和金属消耗要少。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.气温调节方法

蒸汽侧汽温调节：蒸汽侧调节的原理就是利用减温器来降低过热蒸汽的焓，使汽温降低到需要的温度。（1）面式减温器：面式减温器是一种壳管式热交换器，它利用锅炉给水或炉水作为冷却介质，通过与过热蒸汽的对流换热来冷却蒸汽，用于中小型锅炉。优点：冷却介质不与蒸汽接触，对冷却介质没有特殊要求。缺点：当锅炉容量增大时，需要更换容量更大的减温器，不适机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理U形管减温器1—冷却水进口小集箱；2—冷却水出口小集箱；3—法兰；4—减温器壳体；5—蒸汽引入管；6—U形管；7—隔板；8—蒸汽引出管机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.气温调节方法（2）喷水减温器：在喷水减温器中，减温水直接喷入过热蒸汽中，使水受热蒸发，吸收蒸汽的热量，过热汽温随之降低，达到调节过热汽温的目的。喷水减温器是一种接触式换热器。优点：喷水减温器调节幅度大，惯性小，调节、灵敏、易于自动化，加上其结构简单，因此在过热器调温中得到普遍应用。缺点：在喷水减温器中，喷入的水与蒸汽直接混合，因而对水质的要求很高，所用的减温水应保证喷水后过热蒸汽中的含盐量及含硅量符合规定的蒸汽质量要求。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.气温调节方法分类：喷水减温器的结构型式很多，按喷水方式有下列四种，即：喷头式减温器；文丘里管式减温器；旋涡式喷嘴减温器；多孔喷管式减温器。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理双喷头式减温器机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理文丘里管式喷水减温器机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理旋涡式喷嘴喷水减温器1-旋涡式喷嘴；2-减温水管；3-支撑钢碗；4-减温器联箱；5-文丘里管；6-混合管机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理多孔喷管式喷水减温器1—筒体；2—混合管；3—喷管；4—管座机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.气温调节方法（3）蒸汽旁路法：蒸汽旁路法用于再热器温调节。如下图，再热器分两级，在后竖井烟道布置一组低温再热器(调节级)，利用三通阀改变流经这部分受热面的再热蒸汽量来达到调温目的。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.气温调节方法（4）汽-汽热交换器：汽-汽热交换器也用于再热汽温调节，利用高压过热蒸汽来加热再热蒸汽，以达到调节再热汽温的目的。有布置在烟道外和烟道内两种。其系统如图7-17所示。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理（2）分隔烟道与烟气挡板：采用分隔烟道与烟气挡板是从烟气侧进行再热汽温调节的另一种方法，见下图。优点：结构简单，操作方便，已被许多大型锅炉采用。缺点：汽温调节时滞大，挡板的开度与汽温变化为非线性关系。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理（3）改变火焰中心位置：最常用的改变火焰中心位置的方法是采用摆动燃烧器。调节摆动燃烧器喷嘴的上下倾角，以改变火焰中心沿炉膛高度的设置使炉膛出口烟温发生相应的变化，即改变炉内辐射传热量和烟道中对流传热量的分配比例，从而改变了受热面的吸热量，达到调节过热及再热汽温的目的。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理（3）改变火焰中心位置：摆动式燃烧器调温具有调节幅度大、时滞小等优点，然而，在具体应用中，考虑到燃烧器喷嘴摆角过大会对炉内燃烧工况及锅炉运行经济性带来不利的影响，尤其在燃灰熔点较低的煤时，因受到炉膛出口温度的限制，使得实际的调温范围有所缩小。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理7.4管壁温度计算过热器与再热器的管壁温度在各受热面中也往往是最高的，因此，在设计和运行中，经常对过热器与再热器出口管壁温度进行校核计算与监测更显得必要。管子的外壁温度及平均温度分别为：机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理7.5过热器、再热器的结渣、沾污与腐蚀

1.结渣及沾污的特点及影响结渣，也叫熔渣，是指受热面上积聚了熔化的灰沉积物。结渣的形态主要是以粘稠或熔融的沉积物形式出现。过热器与再热器结渣，主要发生在高温对流受热面。它主要由烟气中夹带的熔化或部分熔化的颗粒碰撞在高温对流受热面管子表面上被冷却凝固而形成。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理1.结渣及沾污的特点及影响积灰是指温度低于灰熔点时，灰粒在受热面上的积聚。积灰可发生在任何受热面上，一般来说，积灰可分疏松会、高温粘结灰和低温粘结灰三种形态。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理7.5过热器、再热器的结渣、沾污与腐蚀

1.结渣及沾污的特点及影响过热器与再热器沾污层中含有熔点较低的硫酸盐，将产生熔融硫酸盐型高温腐蚀。而且由于管壁温度

高，高温腐蚀速度快，容易引起爆管。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理1.结渣及沾污的特点及影响过热器或再热器沾污后吸热能力下降，将使出口汽温下降和出口烟气温度上升，从而导致锅炉排烟温度上升，降低机组的热经济性。过热器或再热器沾污结渣后，管排间阻力增加，烟气流速减小，传热减弱。而在未沾污或沾污较少处烟气流速增大，传热增强。再加上被沾污管的传热能力下降，造成管排间的吸热不均匀，从而产生较大热偏差，引起过热器出口处管壁超温。机械工业出版社普通高等教育“十二五”规划教材——锅炉原理2.过热器与再热器的高温腐蚀及防止过热器、再热器的烟气侧腐蚀有时是很快的，可高达1mm/a，会很快引起爆管而被迫停炉检修，影响电站的安全性、可靠性和经济性。这种腐蚀与高温粘结灰的