过热器和再热器

关于过热器和再热器第一节过热器与再热器的特点一、过热器、再热器的功用和特点再热循环（温熵图）第2页,共65页，星期六，2024年，5月随着机组容量，锅炉各受热面比例的变化第3页,共65页，星期六，2024年，5月过热器、再热器的工作特点壁温最高受所用钢材(碳钢、合金钢)限制，汽温一般为540－555℃；日本568－570℃；工质压降不能太大过热器内工质压降不超过其工作压力的10%

再热器不超过0.2Mpa第4页,共65页，星期六，2024年，5月过热器与再热器的冷却条件较水冷壁、省煤器差

再热器的换热条件更差：放热系数小；质量流速低；比热小，热偏差较大；第5页,共65页，星期六，2024年，5月过热器与再热器的出口汽温随负荷而变过热器与再热器管间的烟气流速受多种因素影响启停需要保护第6页,共65页，星期六，2024年，5月过热器、再热器启动、停炉、甩负荷保护减温减压旁路系统、排汽系统亚临界300MW中间再热机组第7页,共65页，星期六，2024年，5月第二节过热器的系统布置一过热器系统的结构形式过热器、再热器按传热方式的分类对流式辐射式半辐射式第8页,共65页，星期六，2024年，5月1、对流式受热面水平烟道：立式，支吊简单，不易积灰不利疏水尾部竖井：卧式，悬吊管，易积灰利于疏水低温过热器、高温过热器低温再热器、高温再热器第9页,共65页，星期六，2024年，5月

高温段：顺流或混合流；低温段：逆流布置方式第10页,共65页，星期六，2024年，5月2、辐射式受热面前墙、侧墙的上部：缩短或遮盖水冷壁顶棚；低温级受热面较高的质量流速第11页,共65页，星期六，2024年，5月3、半辐射式受热面前屏（分隔屏过热器）后屏过热器后屏再热器1）吸收了相当部分的热量，降低了炉膛出口烟气温度，解决了大容量锅炉炉壁面积相对较小，布置辐射受热面太少的困难2）屏间节距大，较稀疏3）切割气流消旋第12页,共65页，星期六，2024年，5月外圈U形管：工质行程长、阻力大、流量小，又受到高温烟气直接冲刷第13页,共65页，星期六，2024年，5月4、包覆管过热器在水平烟道或竖井，像布置水冷壁那样布置过热器烟气单面冲刷蒸汽温度低（来自炉顶过热器或直接来自汽包）管壁温度低散热损失小输送作用送至低过第14页,共65页，星期六，2024年，5月二、过热器、再热器系统第15页,共65页，星期六，2024年，5月第16页,共65页，星期六，2024年，5月第17页,共65页，星期六，2024年，5月第18页,共65页，星期六，2024年，5月第19页,共65页，星期六，2024年，5月第三节汽温调节一、过热器与再热器汽温特性12350100汽温额定汽温负荷，%右图为过热器汽温特性图。1—辐射式过热器2、3—对流式过热器第20页,共65页，星期六，2024年，5月二、过热蒸汽温度的调节（一）、影响汽温的因素1、煤水比

若G不变而增大B，由于受热面热负荷q成比例增加，热水段长度Lrs和蒸发段长度Lsf必然缩短，而过热段长度Lgr相应延长，过热汽温就会升高；若B不变而增大G，由于q并未改变，所以（Lrs+Lzf）必然延伸，而过热段长度Lgr随之缩短，过热汽温就会降低。第21页,共65页，星期六，2024年，5月2.

给水温度

若给水温度降低，在同样给水量和煤水比的情况下，直流锅炉的加热段将延长，过热段缩短（表现为过热器进口汽温降低），过热汽温会随之降低；再热器出口汽温则由于汽轮机高压缸排汽温度的下降而降低。因此，当给水温度降低时，必须改变原来设定的煤水比，即适当增大燃料量，才能保持住额定汽温。第22页,共65页，星期六，2024年，5月3.受热面沾污

炉膛结焦使锅炉传热量减少，排烟温度升高，锅炉效率降低。对工质而言，则1kg工质的总吸热量减少。而工质的加热热和蒸发热之和一定，所以，过热吸热（包括过热器和再热器）减少。故过热汽温降低。但再热器吸热因炉膛出口烟温的升高而增加，对于再热汽温，进口再热汽温的降低和再热器吸热量的增大影响相反，所以变化不大。对流式过热器和再热器的积灰使传热量减小，使过热汽温和再热汽温降低。在调节煤水比时，若为炉膛结焦，可直接增大煤水比；但过热器结焦，则增大煤水比时应注意监视水冷壁出口温度，在其不超温的前提下来调整煤水比。第23页,共65页，星期六，2024年，5月4．

过量空气系数当增大过量空气系数时，炉膛出口烟温基本不变。但炉内平均温度下降，炉膛水冷壁的吸热量减少，致使过热器进口蒸汽温度降低，虽然对流式过热器的吸热量有一定的增加，但前者的影响更强些。在煤水比不变的情况下，过热器出口温度将降低。若要保持过热汽温不变，也需要重新调整煤水比。随着过量空气系数的增大，辐射式再热器吸热量减少不多，而对流式再热器的吸热器增加。对于显示对流式汽温特性的再热器，出口再热汽温将升高。

第24页,共65页，星期六，2024年，5月5．

火焰中心高度当火焰中心升高时，炉膛出口烟温显著上升，再热器无论显示何种汽温特性，其出口汽温均将升高。此时，水冷壁受热面的下部利用不充分，致使1kg工质在锅炉内的总吸热量减少，由于再热蒸汽的吸热是增加的，所以过热蒸汽吸热减少，过热汽温降低。由上述分析可见，直流锅炉的给水温度、过量空气系数、火焰中心位置、受热面沾污程度对过热汽温、再热汽温的影响与汽包锅炉有很大的不同。有些影响是完全相反的。对于直流锅炉，上述后四种因素的影响相对较小，且变动幅度有限，它们都可以通过调整煤水比来消除。第25页,共65页，星期六，2024年，5月

只要严格地保持给水量和燃料量的固定比例不变，就能使过热蒸汽温度稳定。但是，在燃用固体燃料的锅炉上，燃料量的测定是很不准确的。所以，一般采用前面讲过的锅炉蒸发量和汽压变动信号的综合信号(即热量信号)来反映锅炉燃料量。第26页,共65页，星期六，2024年，5月汽温信号燃料和给水流量发生扰动，主蒸汽温度的响应滞止时间与飞升时间都较长。第27页,共65页，星期六，2024年，5月

中间点:为了提高调节质量，按照反应较快和便于检测等条件，通常在过热区的开始部分选取的一个合适的地点，根据该点工质温度来控制“煤水比”。在给定负荷下，与主蒸汽焓值一样，中间点的焓值（或温度）也是煤水比的函数。只要煤水比稍有变化，就会影响中间点温度，造成主蒸汽温度超限。而中间点的温度对煤水比的指示，显然要比主蒸汽温度的指示快得多。第28页,共65页，星期六，2024年，5月

中间点的选择：一般为具有一定过热度的微过热蒸汽（如分离器出口）。第29页,共65页，星期六，2024年，5月

低负荷时炉膛单位辐射热增加且煤水比稍稍变大，将使中间点的焓值升高。因此，不同负荷下中间点焓值的设定值并不是一个固定值。

第30页,共65页，星期六，2024年，5月

调节中间点汽温的方法有两种：

一种是使给水量基本不变而调节燃料量；另一种是保持燃料量不变而调节给水量。前者称为以水为主的调节方法；后者称为以燃料为主的调节方法。一般燃煤的直流锅炉，由于煤量不易准确控制，常采用以水为主的调节方法。第31页,共65页，星期六，2024年，5月

细调:在直流锅炉的汽水通道上布置几处调节灵敏的喷水减温器，作为调节手段。一般在直流锅炉过热器的级与级之间设有2～3级喷水减温器，其作用除了调节过热汽温以外，还保证过热器金属的安全。过大喷水量都应当用调节“煤水比”来校正。第32页,共65页，星期六，2024年，5月三、再热蒸汽温度的调节

煤水比烟气侧调节事故喷水中间点温度设定值改变第33页,共65页，星期六，2024年，5月对于再热汽温长期偏高或偏低问题，可通过改变中间点温度设定值的方法加以解决，降低中间点温度，则再热汽温降低，提高中间点温度，再热汽温升高。该方法的实质依然是变动煤水比的控制值。

第34页,共65页，星期六，2024年，5月四、汽压、汽温的协调调节1．汽压、汽温同时降低

外扰时如外界加负荷，在燃料量、喷水量和给水泵转速不变的情况下，汽压、汽温都会降低。这时，虽给水泵转速未变，但给水量自行增加。运行经验表明，外扰放应最快的是汽压，其次才是汽温的变化，而且汽温变化幅度较小。此时的温度调节应与汽压调节同时进行，在增大给水量的同时，按比例增大燃料量，保持中间点温度（煤水比）不变。

第35页,共65页，星期六，2024年，5月

内扰时如燃料量减小，也会引起汽压、汽温降低。但内扰时汽压变化幅度小，且恢复迅速；汽温变化幅度较大，且在调节之前不能自行恢复。内扰时汽压与蒸汽流量同方向变化，可依此判断是否内扰。在内扰时不应变动给水量，而只需调节燃料量，以稳定参数。应指出，此种情况下，中间点温度（煤水比）相应变化。第36页,共65页，星期六，2024年，5月2．

汽压上升、汽温下降一般情况下，汽压上升而汽温下降是给水量增加的结果。如果给水阀开度未变，则有可能是给水压力升高使给水量增加。更应注意的是，当给水压力上升时，不但给水量增加，而且喷水量也自动增大。因此，应同时减小给水量和喷水量，才能恢复汽压和汽温。第37页,共65页，星期六，2024年，5月3．

中间点温度偏差大当中间点的温度保持超出对应负荷下预定值较多时，有可能是给水量信号或磨煤机煤量信号故障导致自控系统误调节而使煤水比严重失调，此时应全面检查、判断给煤量、给水量的其他相关参数信号，并及时切换至手动。因此，即使采用了协调控制，也不能取代对中间点温度和煤水比进行的必要监视。

第38页,共65页，星期六，2024年，5月二、蒸汽温度其它调节方法烟气侧调节摆动燃烧器烟气挡板烟气再循环喷水减温蒸汽侧调节汽—汽热交换蒸汽旁通第39页,共65页，星期六，2024年，5月1、喷水减温70---100%特点：惯性小、调节灵敏、结构简单。二级喷水减温末级过热器前屏式过热器前三级喷水减温大屏前后屏前末级过热器前第40页,共65页，星期六，2024年，5月2、汽----汽热交换器3、蒸汽旁通法第41页,共65页，星期六，2024年，5月4、烟气再循环法1）从炉膛底部送入2）从炉膛上部送入3）再循环风机5、烟道挡板6、燃烧器倾角及配风方式7、炉底注入热风（炉膛内生成烟气量不变）第42页,共65页，星期六，2024年，5月2、分隔烟道挡板第43页,共65页，星期六，2024年，5月额定负荷，挡板全开，各50%负荷降低时，关小过热器侧挡板，维持再热汽温第44页,共65页，星期六，2024年，5月A：低负荷，再热汽温偏低，只在额定负荷维持额定汽温B：70%-100%负荷，再热器可维持额定汽温过热器比A降低，但仍然高，用喷水减温第45页,共65页，星期六，2024年，5月第四节热偏差热偏差：由于诸多因素的影响，导致各平行管圈吸热量个不相同，管内蒸汽的焓增也不相同，这一现象称为过热器（或再热器）的热偏差。热偏差系数第46页,共65页，星期六，2024年，5月一、吸热不均(烟气侧)温度场不均速度场不均1)锅炉炉膛中烟气温度场和速度场本身的不均匀性2)四角切圆燃烧锅炉炉膛出口气流的残余宽度方向的烟温、烟速不均分隔屏消旋；消旋风；一、二次风反切；第47页,共65页，星期六，2024年，5月右侧左侧右侧左侧烟速烟温第48页,共65页，星期六，2024年，5月3)节距不均匀：大节距处烟气走廊4)过热器和再热器的结渣、积灰自身吸热减少，烟温升高5)管圈辐射爆光系数不均匀6）运行操作不正常引起四角不均火焰偏斜炉上部的煤粉再燃烧水冷壁结渣延续第49页,共65页，星期六，2024年，5月二、流量不均(蒸汽侧)1、结构连接方式引起2、吸热不均引起吸热量大比容增大流量减少三、同屏热偏差第50页,共65页，星期六，2024年，5月减少热偏差的措施1、受热面分级布置，并采用大直径的中间混合联箱2、合理布置宽度方向屏间节距，防止运行中摆动3、联箱连接管左右交叉装置减小左右偏差4、采用合理的蒸汽引入引出方式5、根据热负荷采用不同管径、壁厚的管圈6、加装节流圈消除流量不均强制循环、直流炉常用7、利用流量不均来消除吸热不均屏过外圈U形管：大管径或缩短管圈第51页,共65页，星期六，2024年，5月第六节受热面沾污、高温腐蚀及高温损坏动力用煤的质量偏差含灰量与含硫量较高煤质多变沾污结渣高温腐蚀经济性安全性第52页,共65页，星期六，2024年，5月一、沾污、结渣对锅炉运行的影响影响传热，火焰中心上移，出口烟温升高，为满足出力而加煤促进结渣出口烟温升高出口汽温偏高，过热器管壁超温炉内温度场的不均超温爆管高温腐蚀管壁变薄爆管排烟热损失，经济性降低第53页,共65页，星期六，2024年，5月二、沾污、结渣的类型机械沉积细飞灰疏松吹灰器粘结沉积物有粘性但易清除烧结性积灰烧结形成硫酸盐难清除熔渣层高温熔化状态结渣：高温熔化粘结沾污：低于灰熔点沉积第54页,共65页，星期六，2024年，5月三、高温腐蚀1.

高温腐蚀的分类1）、硫酸盐型氧化层保护膜形成硫酸盐硫酸盐熔化SO3

对氧化层的破坏对金属的腐蚀第55页,共65页，星期六，2024年，5月熔融状态易腐蚀壁温越高，越易腐蚀第56页,共65页，星期六，2024年，5月2）、钒腐蚀还原性气氛+H2S形成SO3和原子氧而腐蚀壁温范围590-650℃第57页,共65页，星期六，2024年，5月SO2SO3的生成及腐蚀SO2来源于煤中的黄铁矿或有机硫化物SO3来源:SO2被氧化与过量空气系数有关第58页,共65页