第七章 过热器 再热器

第七章过热器再热器

第一节过（再）热器的作用及特点

1.过热器的作用：

将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，并保证在一定负荷变化范围内

维持气温的稳定。过热汽温度为540～555℃间。

2.再热器的作用:

将气轮机高压缸排汽加热到与过热汽温度相仿的温度，然后送回中低压缸继

续做功，以提高汽机尾部蒸汽干度。

3.在对流过热器前，要布置大量的对流管束

中压锅炉——过热器直接布置在炉膛出口少量凝渣管束之后；

高压锅炉——必须把一部分过热器受热面布置在炉内（辐射式、半辐射式过热器）

第二节过（再）热器结构型式气温特性

1.结构型式：按传热方式分为：对流、辐射和半辐射式三种；

2.对流式过（再）热器在对流烟道内吸收对流热。（蛇形管+连箱连接）

○1根据烟气、蒸汽相对流向分为逆流、顺流、混合流三种

顺流：温压最小、耗材多，安全（高汽温对低烟温）；

优缺点：逆流：温压最大、耗材少，安全性差；

混流：介于两者之间；

○2根据结构型式分为立式和卧式：立式：疏水困难、支吊容易；

卧式：疏水容易、支吊困难；

○3根据管圈数分为单管圈、双管圈、多管圈：大容量锅炉——多管圈，可降低蒸汽流速；○4根据管子布置结构分为顺列和错列

αs< αc ，但顺列吹灰容易，错列吹灰困难。

总原则：高温水平烟道立式顺列；低温竖直烟道卧式错列。

对流式过（再）热器

质量流速问题：

为保护金属管道，工质应有一定的质量流速。质量流速增大，对金属的冷却能力增强，但同时也增大了流动阻力。

一般，过热器内允许压降<10%Pgr,再热器内压降<0.2~0.3MPa。

因此，过热器内工质质量流速ρw＝800～1100kg/(m2.s)

再热器内工质质量流速ρw＝250～400kg/(m2.s)

烟气速度问题：

因此：烟速上限受磨损限制，与煤中Ay，灰分特性，及烟温有关。

炉膛出口之后水平烟道中，烟温较高，灰软，磨损较轻，烟速可在10～12m/s，

而在烟温较低时，一般情况下烟速小于9m/s。

3.辐射式和半辐射式过热器

在炉膛内吸收辐射热。

注意的问题：工作条件恶劣（可采用的措施：布置在炉膛上部、作低温受热面、高质量流速）

半辐射式也叫屏式过热器）

前屏：布置在炉膛上部（大屏、分割屏）

特点：热负荷高、热偏差大，流动阻力大，工质流量小，易发生超温现象；

防超温措施：管子较短的长度、较大的管径、内外圈交叉作用：降低炉膛出口烟温，减少烟气扰动和旋转，改善过（再）热蒸汽的气温特性。后屏：布置在炉膛出口；

前屏横向节距s1比后屏大；

4.为什么要分级、分段？原则是什么？

○1为了减小过热器的热偏差，可以将过热器受热面分成几级，并在各级之间用中间集箱进行充分的混合。因为在同样热偏差的情况下，分级以后，由于每一级中工质的平均焓增减小，而使焓增偏差的绝对值减小，因而使热偏差的影响减小。将过热器分级后，在蒸汽过热的过程中，随着蒸汽温度增加，其比热容不断下降，因而在最末级过热器中，工质的比热容最小，使得在同样热偏差的条件其温度偏差最大，而最末级过热器的工质温度又最高，工作条件最差，因而末级过热器的焓增更要小些，这样对减小末级过热器汽温调节的惯性也有好处。（为什么要分级分段？（来源于网络））

○2分级分段的原则要求：

a、单级焓增小于60～100KCal/kg。

b、各级中气温选择应与采用的钢材许用温度吻合（气温超过400℃需采用

合金钢，否则可采用20＃碳钢）。

c、考虑气温调节的反应速度。

5.减温器布置问题

减温器的作用：在一定负荷变动范围内，保证气温稳定。

原理：采用热量交换降低蒸汽焓值。

布置方式：地点的选择？？？。末级过热器焓增一般小于30～70KCal/kg。

6.过、再热器的汽温特性

汽温特性－－汽温与锅炉负荷的关系

第三节热偏差

1、热偏差φ：过（再）热器中各并联的管子由于结构、热负荷、工质流量大小不一致引起的工质焓增不同的现象，叫热偏差（受热管中吸热温升的不均匀程度）；

定义式：φ=ηqηF / ηG （热力不均系数ηq、结构不均系数ηF、流量不均系数ηG）

2.热偏差影响因素：

○1热力不均系数ηq：受热面污染（积灰、结渣）；炉内温度场、速度场分布不均；

烟气走廊、屏式受热面的热力不均系数ηq大；

○2流量不均系数ηG：1管子连接方式Z型、U型、多管型（ηG：Z型最大、U型居中、多管连接型最小）2）热力不均引起流量不均：ηq变大→ηG变小→φ=ηqηF / ηG变大○3结构不均ηF：管材厚度、长度、弯头数量等。

3.减小过（再）热器热偏差的措施：

○1分级布置，级间采用中间连箱进行中间混合；

○2烟道宽度方向进行左右交叉流动；

○3多管引入、引出；

○4内外圈交换布置；

○5减小屏前、管束前的烟气空间的尺寸；

○6适当均衡管长和吸热量，增大热负荷高的管径；

○7将分隔屏（前屏）过热器中每片屏分组；

○8消除炉膛出口烟气的余旋造成的热偏差。

第四节汽温调节

1.运行中汽温影响因素：

1、锅炉负荷（对流特性，D增大，汽温升高；辐射特性，正好相反）

2、过量空气系数（α增大，w增大，汽温升高）

3、给水温度（t gs升高，B下降→汽温降低）

4、污染情况（炉内污染，汽温升高；过热器污染，汽温降低）

5、饱和蒸汽用量（增加，增加）

6、燃烧器运行方式（摆动燃烧器喷嘴向上→汽温升高）

7、燃料种类或成分变化（Q ar增大→辐射热增大，对流热减小→汽温降低

煤粉变粗、水、灰增大→汽温升高）

2.蒸汽温度调节方法

1、蒸汽侧调温

表面式减温器：用锅炉给水冷却蒸汽（两者不直接接触），对水品质无要求；

（常用）喷水式减温器：蒋降温水（可自制冷凝水）直接喷入过热蒸汽中，使其雾化（笛形管式、旋涡式、文氏管式）100摄氏度（多级）吸热→降温汽—汽热交换器：用过热蒸汽来加热再热蒸汽→降温（管式、筒式）

30—40摄氏度

2、烟气侧调温

烟汽挡板调节：改变烟气流量→调节蒸汽温度（并联：再-过；再-省）

摆动燃烧器：改变燃烧器倾角上、下调节→炉膛辐射传热量Q f与对流Q d比例→汽温调节（-30o~+30o）

烟气再循环：将省煤器的烟气（250~350 o C）由再循环风机抽送回炉膛；

降低水冷壁的温度，提高对流受热面的吸热量Q d；

再循环率r越大→再热器出口汽温越低；