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第七章、过热器与再热器剖析

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锅炉原理-过热器与再热器

锅炉原理-过热器与再热器

1-过热器汽温特性；2-再热器汽温特性
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Principles of Boiler
2023/10/11
六、典型的过热器与再热汽系统
1、系统布置要求： 过热器的系统布置，应能满足蒸汽参数的要求，并具
有灵活的调温手段，还应保证运行中管壁不超温和具有较 高的经济性等。 2、过热器布置原则 （1）中压锅炉：一般仅采用对流过热器。 （2）大型锅炉：采用辐射—对流组合式过热器系统。
某超临界1900t/h锅炉高温过热器 ➢布置位置：水平烟道后部； ➢管径：38mm； ➢管道排列：
82排×12管/排=984根
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Principles of Boiler
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蒸汽与烟气流速的选择：
➢ 蒸汽流速：保持一定质量流速，使过热器和再热器得 到可靠冷却，同时要控制过热器或再热器压降，一般 过热器质量流速800-1100kg/(m2·s)，再热器内蒸汽质量 流量250-400kg/(m2·s) 。
➢ 烟气流速：应综合考虑传热效果、管子的磨损和积灰 情况。烟气流速过高，传热效果较好，所需换热面积 少，积灰少，但管子的磨损严重。水平烟道内，烟温 高，灰粒较软，烟气流速10-15m/s；烟气低温区，飞灰 磨损能力加剧，控制流速在6-9m/s。
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Principles of Boiler
2023/10/11
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3、按管子的布置方式分类 立式（垂直式）：布置在水平烟道
内，支吊简单，易积灰，不利疏水。 卧式（水平式）：布置在尾部竖井
中，支吊复杂，多采用有工质冷却的 受热面管子作为悬吊管，便于疏水。
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2-悬吊管；3-联箱

《过热器和再热器》课件

《过热器和再热器》课件
01
入口和出口集箱
用于连接过热器和再热器的主管道 ，收集和分配蒸汽。
蒸汽入口和出口
控制蒸汽进入和离开过热器和再热 器的位置。
03
02
蛇形管
由多个弯曲的小管组成，用于热能 的传导和交换。
支撑结构
用于支撑蛇形管和其他部件，确保 设备的稳定运行。
04
材料选择和制造工艺
材料选择
根据使用环境和工况选择耐高温、耐腐蚀、高强度和 高可靠性的材料。
VS
泄漏
设备泄漏不仅会影响正常运行，还可能引 发安全事故。为预防泄漏，应定期检查设 备各部件的密封性，及时更换损坏的密封 件。
04 过热器和再热器的应用和发展
CHAPTER
应用领域和案例分析
应用领域
电力、化工、石油、食品等工业领域。
案例分析
某电厂过热器和再热器的设计、选型和使用情况，以及在运行中遇到的问题和解决方案 。
过热器和再热器的设计和制造需要考虑到传热效率、耐久性、安全性和经 济性等多个因素。
对未来研究和发展的建议
01
随着技术的发展和环保要求的提高，过热器和再热器
的性能和效率需要进一步提高。
02
新型的传热材料、高效的传热技术、先进的控制系统
等将会被应用到过热器和再热器的设计和制造中。
03
未来的研究和发展应该注重提高过热器和再热器的能
作用
过热器和再热器的主要作用是提高蒸 汽的温度和压力，以满足汽轮机的需 求，从而提高发电效率。
工作原理
过热器
过热器通过燃烧燃料加热锅炉中的水 ，使水蒸发成蒸汽，并对蒸汽进行过 热处理，使其达到更高的温度和压力 。
再热器
再热器接收从汽轮机高压缸排出的蒸 汽，对其进行再热处理，使其达到更 高的温度和压力，然后送回汽轮机中 低压缸继续做功。

过热器和再热器课件

过热器和再热器课件
考虑辐射换热的影响，对再热器的材 料和结构进行优化，提高辐射换热效 率。
结构设计
材料选择
结构形式
根据再热器的使用环境和工艺要求，选择 合适的材料，确保设备的机械性能和耐腐 蚀性。
根据工艺流程和空间限制，设计再热器的 结构形式，确保其紧凑、合理且易于维护 。
支撑与固定
流体流动与分布
考虑再热器的支撑和固定方式，确保其稳 定性和安全性，防止因振动或位移引起的 设备损坏。
优化再热器内部的流体流动与分布，提高 换热效率和减小流体阻力。
04
过热器和再热器的应用与案例分析
应用领域
能源与电力行业
过热器和再热器广泛应用于火力发电厂、 核电站和燃气轮机发电厂中，用于提高蒸
汽参数，提高发电效率。
钢铁与有色金属行业
在钢铁和有色金属的熔炼、连铸和轧制工 艺中，过热器和再热器用于提供高温蒸汽
01
项目背景
某钢铁厂在生产过程中，过热器和再热器的运行存在不协调问题，影响
了生产效率和产品质量。
02
协同优化措施
通过对过热器和再热器的结构、运行参数进行全面分析和优化，实现了
两者的协同运行。
03
效果评估
协同优化后，钢铁厂的能源消耗降低了5%，生产效率提高了3%，产品
质量也得到了提升。同时，减少了设备的磨损和维修成本，延长了设备
修复措施
采用化学清洗和物理清洗相结合的方 法，对再热器进行了全面的清洗和修
复。
故障诊断
通过在线监测系统和离线检测手段， 发现再热器内部存在严重的结垢和腐 蚀问题。
效果评估
修复后，再热器的传热效率和蒸汽流 量恢复到了正常水平，保证了化工厂 的稳定生产和产品质量。
案例三：某钢铁厂过热器与再热器的协同优化

锅炉原理07-过再热器

锅炉原理07-过再热器
q0
F
Fp F0
G
Gp G0
1，吸热不均匀 （1）炉膛内的温度场、速度场不均匀； （2）四角燃烧在炉膛出口处造成残余扭转；
§7.4 热偏差
二、引起热偏差的原因 1，吸热不均匀
图7-12 沿着烟道宽度的热负荷分布
§7.4 热偏差
二、引起热偏差的原因
1，吸热不均匀 （3）过热器、再热器的积灰与结渣； （4）烟气走廊； 2，流量不均匀 一根管子的压差
§7.6 影响汽温变化的因素
一、锅炉负荷 二、过量空气系数 三、给水温度 四、燃料特性 五、受热面污染情况 六、火焰中心的位置
§7.7 过热汽温和再热汽温的调节
一、蒸汽侧调节温度 1，喷水减温 （1）多孔喷管式减温器 （2）旋涡式喷嘴减温器 2，汽-汽热交换器法
§7.7 过热汽温和再热汽温的调节
p
l d
w2 2v
gh v
=RG 2v
gh v
Pa
(7-3)
§7.4 热偏差
二、引起热偏差的原因 2，流量不均匀 忽略重位压差
G p kg/s
(7-4)
Rv
R
l d
/
2f
2
Gp
pp Rpvp
kg/s
(7-5)
§7.4 热偏差
二、引起热偏差的原因 2，流量不均匀 忽略重位压差
G0
p0 R0v0
§7.4 热偏差
三、减小热偏差的措施 2，结构措施 （2）沿着炉膛宽度方向布置成并联混流式； （3）沿着炉膛宽度两侧的蒸汽进行左右交叉。 （4）用定距装置保持横向节距 （5）选择合理的联箱连接方式
§7.4 热偏差
三、减小热偏差的措施 2，结构措施 （6）加装截流圈； （7）受热较强的外圈管子，可以采用较大的管 径或较短的管圈长度。辐射受热面按照炉膛宽 度热负荷分布规律分为几组。

过热器和再热器

过热器和再热器
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
整理课件
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
整理课件
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
烟气侧调节 蒸汽侧调节
摆动燃烧器 烟气挡板 烟气再循环
喷水减温 汽—汽热交换 蒸汽旁通
整理课件
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 三级喷水减温
末级过热器前
屏式过热器前 大屏前 后屏前 末级过热器前
整理课件
2、汽----汽热交换器 3、蒸汽旁通法
整理课件
整理课件
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
整理课件
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
整理课件
二、过热器、再热器系统
整理课件
整理课件
整理课件
整理课件
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。

过热器和再热器PPT课件

过热器和再热器PPT课件

B G
Qar,netb
保证煤水比即可以维持汽温的稳定。实际过程中控制中间点温度。
7
第四节 过热器和再热器的汽温特性
• 再热器的汽温特性
– 再热器的汽温特性原则上与过热器的汽温特性相似，但又 有其不同的特点 。
– 再热器的汽温受进口汽温影响，其工质进口参数决定于汽 轮机高压缸的排汽参数。
• 定压运行时，锅炉负荷降低，汽轮机高压缸排汽温度降低，再热 器的进口汽温也随之降低，所以出口汽温一般随之下降。
低)
低少)
调温幅度（℃） ～16
～40
～50
延迟时间（s）
65
75
90
32
旁路系统示意图
图6-24 保护再热器的旁路系统示意图 1—锅炉；2—高压缸；3—再热器；4—中压缸；6—凝汽器；7—高压旁路；
8—低压旁路
33
• 为维持过热汽温，需要适当提高B/G比：B不变，适当减小G，但机组 负荷降低；满负荷时，G不变，必须增加B，锅炉超出力运行，需 注意受热面金属温度，防止超温
4）受热面的污染情况 • 水冷壁结渣，过热汽温有所下降；过热器结渣、积灰，过热汽温下降明 显。
5）燃烧器运行（燃烧器的摆动、喷口的投入方式） • 火焰中心高度变化的影响类似于过量空气系数的影响。
3）给水温度
• 给水温度降低，产生一定蒸汽量所需的燃料量增加，与负荷变化相同， 对流传热量增加，辐射传热量变化较小。
• 对流式过、再热器汽温升高，辐射式过、再热器汽温基本保持不变。
4）受热面的污染情况 5）饱和蒸汽用量 6）燃烧器运行（燃烧器的摆动、喷口的投入方式） 7）燃料种类和成分
各因素对过热汽温的影响综合表
9
第五节 运行中影响汽温的因素

过热器与再热器

过热器与再热器

2018/10/19 9
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10
2、按蒸汽和烟气相对流动方向分类 对流过热器和再热器布置在对流烟道内，主要靠 对流传热从烟气中吸收热量。根据烟气与蒸汽的 相对流向，对流过热器和再热器又可分为：逆流、 顺流、双逆流和混流如图7－2所示。 顺流布置时，传热温压小，传热效果较差，需要 的受热面积大，消耗金属多。但蒸汽温度低的管 段处于烟气的低温区域，管子出口端金属壁温较 低，多布置在高温级受热面的高温段。 逆流布置时，传热温压大，传热效果好，设计时 可以减少受热面面积，节约金属。但蒸汽温度高 的管段恰好处在烟气的高温区域，管子出口端金 属壁温高，多布置在低温级受热面。
F为结构不均匀系数， F
Fp Fo Gp
；
G为流量不均匀系数， G G 。 o 2018/10/19
55
1、吸热不均 吸热不均匀指各管管外壁热负荷的不均匀，它是引起热 偏差的主要原因之一。过热器和再热器所在处的烟气温度 场的不均匀、烟气速度场的不均匀、积灰结渣的不均匀是 造成吸热不均的主要原因。具体地讲，引起吸热不均的原 因主要原因有以下几点： （1）炉内烟气温度场和速度场客观上是不均匀的。 由于炉膛四周水冷壁的吸热，使得靠近炉壁处的烟气温 度总是比炉膛中部的烟气温度要低，同时由于炉壁处的流 动阻力大，所以靠近炉壁处的烟气流速总是比炉膛中部的 烟气速度要低。进入烟道后的烟气温度场和速度场仍将保 持中部高而边缘低的分布特点。这就使得烟道内沿宽度方 向热负荷的分布如图7－12所示，烟道中部的热负荷较大， 两侧的热负荷较小。沿宽度的吸热不均匀系数可达η q等 于1.2～1.3。 （2）四角布置切向燃烧在炉膛出口处造成的烟气残余扭 转。
2018/10/19 11
2018/10/19

第七章 过热器再热器解剖

第七章 过热器再热器解剖
0来自:54二、过热汽温的调节方式
① 喷水减温器 水源一般来自给水泵出口。
② 燃烧器摆角 调整火焰中心位置。 上下摆动±20～30。
NCEPU
02:54
三、再热汽温的调节方式
1、再热器的特点 ① 再热器阻力应尽可能的降低， 以提高机组经济性。 ② 再热蒸汽压力低、温度高、 比容大。再热蒸汽管道直径 大。 ③ 蒸汽与管壁间的对流换热系 数小。再热器对管材要求高。 ④ 再热器有保护系统——高低 压旁路系统
NCEPU
第七章 过热器和再热器
02:54
第一节 过热器和再热器的作用
1. 过热受热面的作用 完成蒸汽的过热过程
2. 种类 过热器：一次蒸汽的过热 再热器：二次蒸汽的过热
3. 一次、二次蒸汽的特点 一次蒸汽压力高 二次蒸汽压力低，一般为中 压参数 两者蒸汽性质差别很大。
02:54
NCEPU
第四节 热偏差
1、定义：并列管中蒸汽焓增各不相同，出口蒸
汽温度也不相同，这种现象称为过热器热偏
差。
热偏差φ表示为： hp
h0
式中:
hp
qp Fp Gp
——偏差管中1kg蒸汽的焓增；
h0
q0 F0 G0
——整个管组蒸汽平均焓增；
02:54
NCEPU
hp qp Fp 1 qF h0 q0 F0 Gp G
NCEPU
四.包覆过热器
锅炉为了采用全悬吊 结构和敷管炉墙，在 水平烟道或尾部烟道 内壁布置过热器管， 称为包墙管过热器。
它主要用于悬吊炉墙。 传热效果差，不能作 为主要受热面。
02:54
NCEPU
第三节 典型过热器再热器系统
NCEPU
02:54

过热器再热器

过热器再热器

G
Gp G0
v0 vp
吸热多的管子→工质的比容大v→流量小→管壁冷却 差→壁温升高。 表现为强制工质流动受热面的流动特性（相对于自 然循环工质流动的自补偿特性而言）。
⑥ 减小热偏差的措施
过热器、再热器分级布置，级间联想混合
⑥ 减小热偏差的措施
沿烟道方向蒸汽交叉流动
⑥ 减小热偏差的措施
虽然管组出口蒸汽平均温度满足设计要求，但个别受热面管子（偏差管）吸热偏多，引起 该受热面管金属超温，造成高温蠕变损坏
① 蒸汽动力循环
T
1a
5
6b
4
3
2’ 2
s 2—3—4—5—6 6—1—b—a—2
1T2
T1
•过热：6—1 •再热：b—a
•平均初温增加，效率 提高—过热 温度取决于材料限值 •2点的干度高于2’ 干度大，对汽轮机损 害小—再热
① 蒸汽动力循环
T
1a
5
6b
4
3
2’ 2
s 2—3—4—5—6 6—1—b—a—2
对流式过热器出口汽温随负荷增 加而增加 燃料量和烟气量增加，流速增加
辐射式过热器出口汽温随负荷的 增加而减少 炉膛温度增加少、而蒸汽流量增 加大
半幅射式居中
④ 汽温特性
设计时采用适当比例的辐射式过热器，则可以达到 较平稳的汽温特性，
较小容量的锅炉以对流式过热器为主 大容量锅炉辐射式过热器比例增加。
屏位于炉膛内：热负荷是很高 安全要求： 质量流速700～1200kg/(㎡·s)。
② 辐射、半幅射式过热器、再热器
② 辐射、半幅射式过热器、再热器
布置在炉膛壁面上直接吸锅炉的过热吸热份额超过50% 300MW以上机组需考虑辐射式过热器 （2）降低炉膛出口烟温 （3）布置在高温区可降低金属耗量 （4）汽温特性平稳。

第七章过热器和再热器

第七章过热器和再热器

第七章过热器和再热器第一节过热器和再热器的作用及其特点一、过热器和再热器的作用过热器的作用是将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。

在锅炉负荷或其他工况变动时应保证过热蒸汽温度正常，并处在允许的波动范围之内。

再热器的作用是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作功，以提高汽轮机尾部叶片蒸汽的干度。

二、过热器和再热器蒸汽参数的选择为了提高循环热效率，过热蒸汽的压力已经由超高压提高到亚临界和超临界压力。

但过热器和再热器蒸汽温度的选择要受到金属材料性能的限制，现在蒸汽温度还维持在540℃左右。

过热器和再热器是锅炉内工质温度最高的部件，特别是再热蒸汽的吸热能力(冷却管子的能力)较差，如何使管子金属能长期安全工作就成为过热器和再热器设计和运行中的重要问题。

在过热器和再热器的设计和运行中，应注意如下问题:(1)运行中应保持汽温稳定。

汽温的波动不应超过+5～－10 ℃；(2)过热器和再热器要有可靠的调温手段，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的气温；⑶尽量减少并联管间的热偏差。

三、过热器和再热器的布置过热器设计和布置时，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。

蒸汽参数提高，使锅炉受热面的布置也相应发生变化。

主要是蒸汽参数变化时水和蒸汽的加热、蒸发、过热的吸热比例发生了变化，从而引起了受热面布置的变化。

第二节过热器和再热器的结构型式及气温特性过热器和再热器的型式较多，按照不同的分类方式，其型式不同。

按照传热方式，过（再）热器可分为对流、辐射及半辐射（也称为屏式受热面）三种型式。

一、对流式过（再）热器对流式过（再）热器布置在水平烟道或尾部竖井中，主要吸收烟气的对流放热量。

对流式过（再）热器是由蛇形管组成，其进出口分别用联箱连接。

1、按管子的排列方式分类按管子的排列方式分类，对流过（再）热器可分为错列和顺列两种形式，如图7—1所示。

过热器和再热器

过热器和再热器
位置：炉膛上部， 位置：炉膛上部，贴炉墙 换热方式：辐射换热（伴有对流换 换热方式：辐射换热（ 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 屏式：炉膛上部， 壁式：墙式， 壁式：墙式，作低温段使用
屏 式 过
后屏 大屏 半大屏
热 器 的 布 置
中间点温度修正的相关量
锅炉负荷 分离器压力 喷水/给水比 喷水 给水比
过热汽温细调
锅炉调节中受影响的因素很多， 锅炉调节中受影响的因素很多，只靠燃水比的粗 调是不够的 可能出现过热器出口左、右侧温度偏差。因此， 可能出现过热器出口左、右侧温度偏差。因此， 一般在屏式过热器的入口处和高温过热器(末级过 一般在屏式过热器的入口处和高温过热器 末级过 热器)的入口处分别布置一级和二级减温水 热器 的入口处分别布置一级和二级减温水 喷水减温器调温惰性小、反应快， 喷水减温器调温惰性小、反应快，开始喷水到喷 水点后汽温开始变化只需几秒钟， 水点后汽温开始变化只需几秒钟，可以实现精确 的细调。 的细调。 必须注意的是，要严格控制减温水总量， 必须注意的是，要严格控制减温水总量，以保证 有足够的水量冷却水冷壁；投用时， 有足够的水量冷却水冷壁；投用时，尽可能多投 一级减温水，少投二级减温水， 一级减温水，少投二级减温水，以保护屏式过热 器。
过热汽温的粗调
煤水比的调节的主要温度参照点是中间点 (即内置式分离器出口处 焓值 或温度 。锅 即内置式分离器出口处)焓值 或温度)。 即内置式分离器出口处 焓值(或温度 炉负荷大于40％ 炉负荷大于 ％MCR时，分离器呈干态， 时 分离器呈干态， 中间点温度为过热温度。 中间点温度为过热温度。 当负荷变化，燃水比控制的不准确， 当负荷变化，燃水比控制的不准确，中间 点就会偏离设定值，应及时调节燃水比， 点就会偏离设定值，应及时调节燃水比， 消除中间点温度的偏差。 负荷增大， 消除中间点温度的偏差。如：负荷增大， 给水增加，燃料量未增加，则中间点温度 给水增加，燃料量未增加， 下降，此时必须及时增加燃料量。 下降，此时必须及时增加燃料量。

07第七章过热器和再热器

07第七章过热器和再热器
不变时）B↑－D不变 →Vy↑→wy↑→k↑→t↑ 四、燃料改变
Mar↑ Qar,net↓ （D不变） B↑→t↑ Aar↑
五、受热面污染 炉膛： ↑l" →Δt↑→Q↑→t↑ 主要是指在出口附近的受热面 本身：t↓
六、火焰中心位置——炉膛出口附近的受热面 的影响大
压降一般小于（8~10%）的工作压力。
推荐的管内工质流速 用质量流速ρw（kg/m2s）来表示。
对流受热面： 中压：250~400 高压：低温段400~700；高温段：700~1000
屏式过热器：800~1100 辐射式过热器：1000~1500 再热器：250~400 单管圈时常不能同时满足烟气侧速度和工质侧速度，采用 多重管圈； 在最佳烟气流速下改变蒸汽流速。
1、烟气温度场和速度场不均
2、残余旋转
3、火焰中心偏斜
4、结渣 炉内—— l偏" 差

本身
5、烟气走廊，间隙大处阻力小，烟气流量↑
6、左右侧风机不同步
3、流量不均 ηG
强制流动吸热特性和流动特性 吸热强的管中流量G↓——危险 比容v↑ 流动速度w↑ ⊿p不变，G↓
一、热偏差的概念
并列管中，由于吸热不同，造成出口焓增不同的现象
ip i0
φ 大，偏差严重，φ →1最好。
偏 差 管 焓 增 ： ipqG pH pp ；管 组 平 均 焓 增 ： i0qG 0H 00
q q0 pH H 0 pG 1 p q G H
G 0
相对每kg煤→Qf↓→t↓
3、半辐射式
D高时，对流 D低时，辐射
表现为弱辐射特性
过 热 蒸 汽 汽 温

第7章 过热器和再热器解剖

第7章 过热器和再热器解剖

2020/10/12
长沙理工大学能动学院
§1、对流式过热器和再热器
• 1、对流式过热器和再热器分类 • 2、对流式过 of Boiler
2020/10/12
长沙理工大学能动学院
对流式过热器和再热器分类
结构 分类：
➢立式、卧式 ➢顺流、逆流、混合流 ➢顺列、错列 ➢多管圈、单管圈
2020/10/12
长沙理工大学能动学院
半辐射、辐射式过、再热器结构
做成挂屏、壁式形式，由U型管及进出口联箱构成
布置 ➢ 半辐射式 布置在炉膛出口烟窗处，称后屏 ➢ 辐射式 布置在炉膛上部的前墙和两侧的前 半部或布置在炉膛顶部或悬挂在炉膛上部靠近 前墙处，分别称为墙式、顶棚式和前屏（分隔 屏）
2/3
➢ 对流受热面 锅炉负荷D增加，流经对 流受热面烟速和烟温提高，工质焓增升 高，出口蒸汽温度上升，图中曲线2
➢ 采用半辐射式受热面，可获得较为平 坦的汽温变化特性，减小汽温调节幅度， 提高机组对负荷变化的适应性
1/3
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Principles of Boiler
2020/10/12
长沙理工大学能动学院
长沙理工大学能动学院
第七章过热器和再热器
§1、对流式过热器和再热器 §2、半辐射、辐射式过、再热器 §3、运行中影响汽温的因素 §4、过热与再热汽温调节 §5、热偏差
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Principles of Boiler
2020/10/12
HG-
亚 临 界 自 然 循 环 汽 包 锅 炉
Page 2
Page 11
Principles of Boiler
1-前墙管；2、3-两侧墙管 4-上联箱工质引出管

过热器与再热器

过热器与再热器
蒸汽压力愈低，密度愈小，传热性能 愈差。再热蒸汽的放热系数比过热蒸汽的 小的多,约为其20%。
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（二）再热器的结构特点
国产再热机组大多布置在烟温不超过 850℃的对流烟道中。
为限制再热器的压力降，一般采取以下措 施：
（1）适当降低再热器中蒸汽的质量流速。 推荐对流再热器的质量流速w= 250∼400 kg /(m2•s)，辐射再热器w =1000∼1200 kg /(m2•s) 。
对于高压煤粉炉，就必须把部分过热 器布置在炉膛内。超高压、亚临界压力和 超临界压力的锅炉，上述布置特征就更明 显了。并且还把部分再热器布置在炉膛内。
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第二节 过热器与再热器的型式结构
按传热方式分类，过热器可分为对流型、 辐射型及半辐射型三种型式。
高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半
辐射与对流型多级布置的联合型过热器。过
（2）再热器受热面管子直径与联箱直径较 大；管圈数增多，管间节距增大。
（3）简化再热器系统。
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为了维持再热器的管壁金属温度低于 其金属材料的许用温度，可采取以下措施：
（1）再热器大都为对流型受热面，并 布置在高温对流过热器后的烟道内；
（2）有的锅炉把部分再热器做成壁式 受热面布置在炉膛上部吸收炉膛辐射传热 量或做成后屏再热器布置在后屏过热器之 后作为第二后屏。
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（二）放置方式
蛇形管垂直放置时称为立式放置。立 式放置对流过热器都布置在水平烟道内。 蛇形管水平放置时称为卧式放置方式，卧 式对流过热器都布置在垂直烟道内。
立式过热器的优点是支吊比较方便 （见图8-7 ），它的缺点是停炉时管内积水 不易排出，锅炉点火时由于通汽不畅易使 管子过热。
卧式过热器虽然疏水、排汽比较方便， 但支吊结构比较复杂（见图8-8 ）， 常以 有工质冷却的受热面管子作为悬吊管。

锅炉原理-第七章-过热器和再热器

锅炉原理-第七章-过热器和再热器

2、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。特点是热负荷高、热偏差大。
二、过、再热器系统
基本要求：满足蒸汽参数要求 有灵活的调温手段 保证管壁不超温 经济性高
1、分级分段问题
如过热器内焓增较大（超过420KJ/kg），就需分级布置，以减小热偏差。 分级分段的要求： 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。
二、过热器和再热器蒸汽参数的选择
蒸汽参数Байду номын сангаас选择主要取决于经济性和安全性两方面的限制。
过热器 再热器 温度
540-550 0C
亚临界压力以下： 12Cr2MoWVB
1Cr18Ni9Ti
Cr25Ni12MnSi2 560-660 0C 运行中汽温波动要求 不超过 +5 ～-10 ℃
三、过热器和再 热器的布置 低压 中压 高压
根据结构型式分为立式和卧式
根据管圈数分为单管圈、双管圈、多管圈 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。
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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。
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1、吸热不均
受热面污染
炉内温度场
烟道内热负荷分布
2、流量不均
管子连接方式：Z型、U型、多管型
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过热器和再热器的蛇形管可做成单管圈、 双管圈和多管圈，见图７－５。这与锅炉 容量和管内必须维持的蒸汽速度有关。大 容量锅炉一般采用多管圈结构。
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为了强化传热，低温对流过热器可采用鳍 片管或肋片管；对于再热器可采用纵向内 肋片管。
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位于炉膛出口处的后屏既吸收炉膛辐射热，又吸收高温 烟气的对流热,即半辐射式受热面。
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屏式过热器与集箱组装后
屏式过热器 屏过联箱
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屏式过热器
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安装中的屏式过热器
屏式过热器
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3、按受热面的布置方式分类
对流式过热器和再热器基本由蛇形管排组成，根 据布置方式，可分为垂直式和水平式两种。
垂直式一般布置在水平烟道中，这种布置结构简 单，吊挂方便，积灰较少，应用广泛，但停炉后 管内积水难以排除。
图7－2为一垂直布置的末级对流过热器的结构图。
水平式布置在尾部烟道中，这种布置易于疏水， 但支吊较复杂，常采用管子吊挂的方式，以节约 合金钢的耗量。
（2）有可靠的调温手段；
（3）减少热偏差；
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过热蒸汽管道
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第二节 过热器与再热器的结构型式
按传热方式过热器与再热器可以分为：对流式、 辐射式、半辐射式三类。
过热器按照其在锅炉中所处的位置和结构，又可
分为：布置在炉膛壁面上的墙式过热器；布置在炉 膛上部不同位置的分隔屏和后屏过热器；布置在对 流烟道中的垂直式过热器和水平式过热器；构成水 平烟道和尾部烟道的包覆过热器。
2、辐射式过热器和再热器的另一种型式是屏式结构，其 基本型式如图7－9所示。由焊在联箱上的许多U型管紧密 排列成管屏组成，所以称之为屏式过热器和屏式再热器。
屏式过热器和再热器的布置如图7－10所示。
屏式受热面具有较高的热负荷。特别是外圈管子，受热 最强，长度最长，因此阻力大，工质流量小，易发生超温 爆管，为保证其工作安全，可采取如图7－11所示的各项 措施。
在尾部竖井中，烟温较低，为增强传热，布置在 其中的低温过热器和低温再热器一般采用错列布 置。
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2、按蒸汽和烟气相对流动方向分类
对流过热器和再热器布置在对流烟道内，主要靠 对流传热从烟气中吸收热量。根据烟气与蒸汽的 相对流向，对流过热器和再热器又可分为：逆流、 顺流、双逆流和混流如图7－2所示。
顺流布置时，传热温压小，传热效果较差，需要 的受热面积大，消耗金属多。但蒸汽温度低的管 段处于烟气的低温区域，管子出口端金属壁温较 低，多布置在高温级受热面的高温段。
逆流布置时，传热温压大，传热效果好，设计时 可以减少受热面面积，节约金属。但蒸汽温度高
的管段恰好处在烟气的高温区域，管子出口端金
属壁温高，多布置在低温级受热面。
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三、壁式过热器(再热器) 1、墙壁式过热器： 紧贴炉墙，和水冷壁相间布置，多用于控 制循环锅炉；
附着在水冷壁管上，将水冷壁管遮盖，遮 盖部分按不吸热考虑，用于自然循环锅炉。
2、墙壁式再热器： 如图7-6。
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双逆流和混流式的壁温和受热面大小居于 前两者之间，多应用于高温级受热面。
水平烟道烟速常在10～15m/s；当烟温降低 到600～700℃时，为防磨损烟气流速不大 于9m/s，但为防止堵灰也不低于6m/s。
过热器压降小于10%工作压力，对流过热器 ρ ω 控制在800～1000kg/(㎡·s)；对于再 热器压降不超过0.2MPa，蒸汽ρ ω 采用 250～400kg/(㎡·s)。
图7－3是一水平式布置的对流过热器结构图，受 热面管子通过悬吊管支承到炉顶的过渡梁上。
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二、辐射式与半辐射式过热器和再热器的结构型式
辐射式受热面主要吸收辐射热，主要包括墙式和屏式。
1、辐射式过热器和再热器布置在炉膛壁面上或炉膛上方、 直接吸收炉膛辐射热。
再热器实际上是一种中压过热器，再热器一般布
置在烟温较低区域，多数采用对流形式。
一、对流式过热器和再热器
1、按管子的排列方式分类
错列和顺列
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对流过热器和再热器蛇形管的排列方式有顺列和 错列两种，大容量锅炉多采用管径为51、54、57 ㎜。如图７－４所示，其中S1为横向节距，S2为纵 向节距。在其它条件（如烟气速度和管子排列特 性）相同时，烟气横向冲刷顺列布置受热面管子 时的传热系数比冲刷错列布置时小，但顺列管束 管外积灰易被吹灰器清除。布置在高烟温区的过 热器和再热器一般易产生粘结性积灰，为便于蒸 汽吹灰器清除积灰，及支吊方便，都以顺列方式 布置。
第七章、过热器 与再热器
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第一节 过热器与再热器的作用和特点
一、过热器和再热器的作用 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，提高电厂的循环热效率。 2、再热器的作用：为避免汽轮机末尾几级叶片湿度过大， 将汽轮机高压缸的排汽再一次加热，然后再送到中、低压 缸膨胀做功，这样还可以使朗肯循环效率得到提高4%～5%。 再热器的压力只有过热器压力的20%左右。 3、过热器和再热器的工作特点：外部烟温高、内部汽温高、 冷却条件差、安全性差。 二、过热器和再热器蒸汽参数的选择 1、选用材料：过热器和再热器温度选择受到金属材料性能 的限制。国产亚临界压力以下锅炉，过热器高温段通常

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采用12Cr2MoWVB、再热器高温段采用1Cr18Ni9Ti ，蒸汽 温度限制在540℃～550℃选用的金属材料几乎都工作在契 极限值附近。
2、设计和运行注意的问题
（1）运行中应保持汽温稳定，汽温波动不应该超过+5～10℃；
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