第七章 过热器和再热器

过热器和再热器

第七章本章内容过热器和再热器的作用及其特点过热器和再热器的结构形式及其汽温特性热偏差蒸汽温度的调节对流受热面的高温积灰和高温腐蚀本章重点过热器和再热器的作用汽温特性热偏差定义、影响因素、防止措施影响蒸汽温度的因素蒸汽温度调节的方法过热器和再热器的

作用及其特点第一节过热器和再热器的作用过热器

将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。再热器

将汽轮机高压缸的排汽加热到与过热蒸汽温度相等（或相近）的再热温度，然后再送到中压缸及低压缸中膨胀做功再热蒸汽的压力再热蒸汽压力为主汽压力的20－30％例：超高压主汽压力13.7MPa，再热蒸汽压力大约3MPa左右提高循环效率提高汽轮机末级叶片干度蒸汽参数的选择实质：蒸汽温度的选择选择：循环热效率汽轮机末级叶片干度材料成本设计和运行的注意问题保持汽温稳定＋5～－10℃可靠的调温手段减少并联管的热偏差§7－2，4§7－4§7－3过热器和再热器的布置过热器和再热器的布置布置时，必须确保其受热面管子外壁温度低于钢材的抗腐蚀和氧化温度并保证其高温持久强度。超高压力、亚临界压力和超临界压力的锅炉，必须采取更多的辐射式和半辐射式过热器和再热器过热器和再热器的

结构型式及其汽温特性第二节过热器和再热器的型式再热器实质是中压过热器，与过热器的结构相似，故重点介绍过热器过热器构成：联箱与并列的受热面管组连接构成对流式过（再）热器位置：水平烟道、尾部竖井换热方式：对流换热对流过（再）热器的分类按排列方式分：顺列、错列按蒸汽和烟气的相对流动方向分：

顺流、逆流、混流、双逆流按管圈数分：

单管圈、双管圈、多管圈按受热面布置方式分：

垂直式、水平式辐射和半辐射过（再）热器位置：炉膛上部，贴炉墙换热方式：辐射换热（伴有对流换热）增强对流换热的措施鳍片管肋片管内螺纹管辐射和半辐射

过（再）热器的分类屏式：炉膛上部，作高温段使用壁式：墙式，作低温段使用后屏大屏半大屏前屏能疏水的屏卧式屏屏式过热器的布置顶棚过热器和包覆管过热器位置：炉顶、水平烟道、尾部竖井壁面换热方式：对流换热作用：支承保持气密附加低温受热面屏式过热器防止外圈管子超温的改进措施abcd（a）外圈两圈管子截短；（b）外圈管子短路；（c）内外两圈管子交叉；（d）外圈管子短路与内外圈管子交叉汽温特性定义:过热器和再热器出口汽温随锅炉负荷的变化特性称为汽温特性。汽温特性曲线1-辐射过热器；2-对流过热器；3-半辐射过热器；213℃Dgr，%热偏差第三节热偏差的概念过热器与再热器以及锅炉的其他受热面都是由许多并联管子组成。其中每根管子的结构、热负荷和工质流量大小不完全一致，工质焓增也就不同，这种现象称为热偏差。热偏差系数的定义影响热偏差的因素热力不均系数（正比）流量不均系数（正比）结构不均系数（反比）热力不均系数的影响因素受热面污染炉内温度场和速度场不均烟道宽左侧右侧中间烟道平均热负荷沿烟道宽度热的分布曲线流量不均系数的影响因素连接方式热力不均对流量不均的影响P2P1过热器的连接方式Z型U型ΔpP1ΔpP1P1P2P2P2热力不均对流量不均的影响表现：△p即使相等也会出现流量不均原因：过热器管受热+蒸汽比容变化大解释：Q↑，过热度↑，比容↑，而管子体积一定，质量流速↓结构不均的影响因素对流：蛇形管结构不均不明显辐射：屏过结构不均较明显（角系数）

减少热偏差的措施结构设计方面的措施运行方面的措施

结构设计方面的措施分级布置，中间联箱中间混合宽度方向左右交叉流动（不适合再热器）合适的连接系统内、外管圈交叉布置减少屏间烟气空间差异增大热负荷高的管子的管径（工程可行）屏分组不同直径、壁厚的管子烟气消旋运行方面的措施保证空气动力场均匀炉内燃烧及时吹灰蒸汽温度的调节第四节

影响汽温变化的因素锅炉负荷过量空气系数给水温度受热面污染情况饱和蒸汽用汽量燃烧器运行方式燃料种类和成分锅炉负荷的影响锅炉整体呈对流汽温特性过量空气系数的影响本质是对流换热量改变的影响给水温度的影响高加投入受热面污染的影响水冷壁污染过热器污染饱和蒸汽用汽量的影响用汽量↑排污水量↑燃烧器运行方式的影响本质是炉膛出口烟气温度的改变火焰中心向上

对于非摆动式燃烧器，可以通过投停不同位置的燃烧器来同样达到改变火焰中心的目的燃料种类和成分的影响出口蒸汽温度的允许偏差值蒸汽出口额定压力（Mp)锅炉负荷变化范围（%）蒸汽出口额定温度（℃）温度允许偏差值（℃）2.53.9-5.99.813.716.7-18.325.375-10075-13070-10070-10070-10070-100400450540540/540540/540541/54110105555202510101010设备结构简单，体积小，重量轻，价格低，运行可靠调节灵敏，反应快，过程连续，汽温偏差小，易于实现自动化不影响锅炉或热力系统的效率调节幅度产满足锅炉运行的要求汽温调节设备的基本要求蒸汽温度的调节方法蒸汽侧调节：利用其它介质直接改变蒸汽的温度烟气侧调节：改变烟气对蒸汽的传热量，间接使蒸汽的温度发生变化蒸汽侧调节面式减温器喷水减温器汽-汽热交换器面式减温器形式：管壳式换热器（冷却水管内，过热蒸汽管外）特点：水质要求低调节不灵敏，调温幅度不大喷水减温器本质：混合式换热器形式：文氏、笛形管、漩涡式适用对象：过热器（再热器只做事故喷水和辅助手段）特点：减温水质要求高调温幅度大给水作减温水自制冷凝水作减温水雾化好保护套筒阻力要小分级喷水减温布置实例分级喷水减温的位置屏过前：粗调，保护受热面靠近出口：细调，保护末级高过汽－汽热交换器原理：辐射和对流对汽温不同的影响。（当负荷低时，将辐射式过热蒸汽送入对流式再热器，使再热汽温不致过低）适用范围：过热器辐射吸热量比例较大的锅炉调温幅度：

30～40℃形式：管式、筒式（都位于烟道外）烟气侧调节（主要用于再热汽温调节）烟气挡板改变烟气流量摆动燃烧器改变烟气温度烟气再循环烟气挡板FW首创位置：位于较低烟温区烟气挡板调节方式摆动燃烧器CE首创本质：改变火焰中心位置注意：①位置最好靠近炉膛出口②角度与汽温特性相匹配，从而减少减温水量③可调幅度：40～60℃，因此应用较普遍烟气再循环Bobcock首创适用范围：多用于燃油、燃气炉烟气再循环方式过热器和再热器系统布置实例布置原则经济性安全性传热效果↑钢材成本↓热偏差↓调温灵敏第五节对流受热面的高温积灰和高温腐蚀一、高温积灰二、高温腐蚀三、减少或防止高浊积灰与腐蚀的措施四、过热器和再热器的高温破坏五、再热器的运行保护一、高温积灰在高温烟气环境中飞灰沉积在管束外表面的现象称为高温积灰。气态低熔灰接触到温度较低的受热面就会凝固在受热面上，形成黏性灰层。这种积灰在高温烟气中的氧化硫气体的长期作用下，形成白色的硫酸盐密实灰层，这个过程称为烧结。减少积灰的方法对于灰中含钙较多的燃料，设计过热器与再热器时应重点考虑防止烧结成坚实灰层或减轻其危害性的措施,如加大管子的横向节距S1,减少管束深度，采用立式管束，装设高效吹灰器，并保证对每根管子都进行有效的吹灰。二、高温腐蚀高参数锅炉的高温过热器与高温再热器受热面，以及管束的固定件、支吊件，它们的工作温度很高，烟气和飞灰中的有害成分会与管子金属发生化学反应，使管壁变薄、强度降低，称其为高瘟腐蚀。三、减少或防止高浊积灰与腐蚀的措施1.主蒸汽温度不宜过高2.控制炉膛出口烟温3.管子采用顺流布置，加大管间节距4.选用抗腐蚀材料5.采用添加剂四、过热器和再热器的高温破坏在高温下金属的机械强度明显降低，在承压状态下，还有另一特点：即使金属所承受的应力远未达到它的强度极限，但在应力和高温边两个因素的长期作用下，金属连续不断地发生缓慢的变形，最后导致破坏。承压金属在高温下所发生的缓慢变形，叫做蠕变。五、再热器的运行保护（1）在锅炉启动停炉和汽轮机甩负荷时保护再热器。（2）在汽轮机低负荷时锅炉可以在较高负荷下稳燃；（3）在汽机启动时，会发生蒸汽温度和汽缸壁温不相协调情况，可以通过旁路系统来使锅炉汽温满足汽轮机的要求。顺列和错列顺列和错列顺列

横向节距S1/d=2～3纵向节距S2/d=1.6～2.5在高温对流受热面（烟温>1000℃）时，前几排采用拉稀错列蒸汽和烟气的相对流动蒸汽和烟气的相对流动逆流形式低温段常采用，其它多在高温段采用烟气速度的选择：考虑积灰、磨损、传热效果、烟气流动阻力等因素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按管圈数分单管圈双管圈多管圈（可适当降低蒸汽流速）按布置方式分垂直式（水平烟道）积灰少不易疏水水平式（尾部竖井）易疏水支吊复杂屏式过热器的分类屏式过热器的特点大屏或前屏过热器布置在炉膛上前部，屏间距离较大，屏数较少，吸收炉膛内高温烟气的辐