过热器与再热器

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二、屏式过热器
（一）种类 屏式过热器有大屏、前屏及后屏三种， 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 烟气的辐射传热 。后屏过热器布置在炉膛 出口处，屏数相对较多，屏间距相对较小， 它既吸收炉膛内的辐射热，又吸收烟气冲 刷受热面时的对流传热，故又称为半辐射 式过热器。
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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。 （3）选取许用温度较高的钢材。
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四、再热器 （一）再热器的工作特点 再热蒸汽压力较低，比容较大，蒸汽 的流动阻力也较大。它直接影响再热机组 的热效率。若系统阻力增大，蒸汽压降增 加，势必降低汽轮机中、低压缸的进汽压 力，使汽轮机热耗增加。因此，再热系统 的压降限制在0.2MPa以内。 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）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。
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（二）屏式过热器的结构 1、基本结构 屏是由许多管子紧密排列成管片 组成，屏间距离 s1＝600∼2800mm,大 屏和前屏的s2可能更大；纵向管中心 相对节距s2/d=1.1∼1.2。
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屏的结构型式有U形、W形、双U形等数 种，见图8－14。
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2、固定结构 屏的固定结构的基本任务是固定屏的 横向节距、纵向节距，保持屏片的平整。屏 的固定结构有汽冷管夹型、滑动块等。图8 －15为汽冷管夹的几种类型。图（a)是相邻 两屏间各抽出一根管子高至中间夹在一起以 保持屏间距离。图(b)是用汽冷夹管横向穿 过大屏和后屏，汽冷管还用拉件与水冷壁拉 牢。 图（c)是屏底部的汽冷夹管。图（d） 是水平布置的汽冷管夹和支承管子的结构。
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（2）过热器与再热器温度特性好，在较大
的负荷范围内能通过调节维持额定汽温；
（3）防止受热面管束积灰、磨损和腐蚀。
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第一节 过热器与再热器的作用和特点
一、过热器与再热器的作用 过热器与再热器在系统中的位置如图8－1 所示。 几个名词： 主蒸汽（一次汽）—过热器出口的过 热蒸汽又称为主蒸汽或一次汽； 再热蒸汽（二次汽）—再热器出口的 再热蒸汽又称为再热蒸汽或二次汽； 蒸汽再热有一次再热和二次再热之分， 后者就是蒸汽在汽轮机内作功过程中经过 两次蒸汽再热。
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一、对流型过热器 布置在锅炉烟道内，烟气与蒸汽 间主要进行对流换热的过热器称为对 流型过热器。 它主要由蛇形管并联组成，其进 出口分别由联箱连接。 根据烟气与管内蒸汽的相对流动 方向，可分为逆流、顺流和混合流三 种流动方式。根据对流受热面的放置 方式又可分为立式和卧式两种。
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再热器实际上相当于中压蒸汽的过热 器，但再热蒸汽温度比中压蒸汽温度高很 多。 再热器以对流型为主，并位于高温对 流型过热器之后烟气温度较低处，因为再 热蒸汽压力较低、蒸汽密度较小、放热系
数较低蒸汽比热也较小，其受热面管壁金 属温度比过热器更高。
但是有些锅炉的部分低温蒸汽段再热 器采用辐射型，布置在炉膛上部吸收炉膛 的辐射传热。
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选取过热器的蒸汽质量流速要考虑蒸汽 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。 为了保证过热器管子金属的可靠冷却， 蒸汽应有一定的质量流速，它与受热面的热 负荷有关。处于高温烟气区的受热面的热负 荷大，蒸汽质量流速应该较高。 而蒸汽质量流速越高，流动压力降也越 大。为了保证机组的热效率，整个过热器系 统的压力降应不超过其工作压力的10％。一 般对流过热器低温ρw=400∼800kg/(m2s)， 高温段：ρw=800∼1100kg/(m2s)。
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三、过热器受热面布置的发展
水加热成过热蒸汽需经过预热、蒸发 和过热三个阶段。不同压力的锅炉，过热 器吸热量占工质总吸热量的比例是不同的。 中压煤粉炉，过热器布置在炉膛出口少量 凝渣管束之后的烟道内，其吸收的热量能 适应蒸汽过热热的需要。 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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（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 /(m2s)，辐射再热器w =1000∼1200 kg /(m2s) 。 （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。
第七章


过热器与再热器
本章重点：
一、过热器与再热器的作用和特点； 二、过热器与再热器的型式和结构； 三、热偏差； 四、过热器与再热器的汽温调节； 五、过热器与再热器的烟气侧工作过 程。
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过热器、再热器设计与运行的主要原
则有下列三个：

（1）防止受热面金属温度超过材料的许
用温度；
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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 热器的蒸汽高温段采用对流型、低温段采用 辐射或半辐射型，以降低受热面管壁钢材温 度。 屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉 膛的上部空间；辐射型过热器通常布置在炉 顶、炉膛的上部和转向室等贴墙处；对流型 过热器布置在水平和垂直烟道中。
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炉膛、炉顶管及包覆管等壁式过热器 一般都采用膜式受热面结构。它的作用是： 简化了炉墙结构和炉墙重量，并减少了炉 膛烟道的漏风量。 布置在炉膛内高热负荷区内的壁式过 热器，必须采用较高的质量流速w，一般 推荐w =1000∼1500kg/(m2s)。为了降低 其管壁金属温度，常将其作为低温过热器 段受热面。 壁式过热器一般选用内径40mm左右的 管子作受热面。
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（三）蛇形管束结构 对流过热器与再热器受热面由很多并 联蛇形管组成，蛇形管由无缝钢管制成， 其外径一般为32~42mm,壁厚为3~7mm。
蛇形管的管径与并联管数应适合蒸汽 质量流速的要求。由于锅炉宽度的增加滞
后于锅炉容量的增加，大容量锅炉为了使 对流过热器与再热器有合适的蒸汽流速， 常做成双管圈、三管圈或更多的管圈，以 增加并联管数，见图8-9。
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过热器和再热器在热力系统 中的位置
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过热器、再热器的制造 过热器和再热器是由一定直径、管壁厚 度的无缝钢管弯曲成一定的形状（蛇形或 屏形），以利于布置在锅炉烟道有限空间 的一种气–汽式热交换器。 过热器、再热器的工作条件 ◎管内：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐 升高，在其出口达到额定的过热汽温（通 常在540∼600℃）； ◎管外：高温烟气（通常在1100∼600℃） 携带飞灰以一定的速度流过，容易在管外 壁产生磨损和腐蚀。 39-5
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我国大多数锅炉的过热器在高温水平 烟道中采用立式顺列布置，s2/d=2∼3.5， s2/d=2.5∼4，后者取决于管子的弯曲半径。
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在结构上还应使蛇形管束纵向、横向 节距固定，每片蛇形管平整。现代大型锅 炉常采用管夹、梳型板及汽冷定位管等蛇 形管结构固定装置。
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对流过热器的烟气流速由防止受热面 的积灰和磨损、传热效果和烟气流动压力 降等诸因素决定。 为防止管束积灰，额定负荷时对流受 热面的烟气流速不宜低于6m/s。在靠近炉 膛出口烟道中，烟气温度较高，灰粒较软， 受热面的磨损不明显，可采用10~12m/s以 上的流速；当烟气温度降到600~700℃以下 时，灰粒变硬，磨损加剧，烟气流速不宜 高于9m/s。 选取合理的烟速，既有较好的传热效 果，又能防止受热面的磨损和积灰。
3Hale Waihona Puke -2639-27大型锅炉采用屏式过热器的主要原因是： （1）屏式热器吸收炉膛内相当数量的 辐射热量，适应大容量高参数锅炉过热器吸 热量增加，水冷壁吸热量相对减少的需要， 并使炉膛出口烟气温度限制在合理的范围内。 （2）对于燃烧器四角布置切圆燃烧方 式炉膛，屏式过热器对烟气流的偏转能起到 阻尼和导流的作用。 （3）后屏过热器的横向距比对流管束 大很多，接近灰熔点的烟气通过它时减少了 灰粘结在管子上的机会，有利于防止结渣。 烟气通过后屏烟温下降，也防止了其后的对 流管束结渣。
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3、屏的并联管数 屏的并联管数是由工质的质量流 速确定的。屏位于炉膛上部，所受热 负荷很高。为了屏受热面的安全工作， 必须采用较高的质量流速w，一般推 荐w =700∼1200kg/(m2s)。
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三、壁式过热器 壁式过热器有炉膛壁管式、顶棚管式 及烟道包覆管式几种。 炉膛壁管式过热器布置在炉膛垂直壁 面，有的按一定的宽度布置在全炉膛高度 上，有的只布置在炉膛上部的部分高度上。 炉膛壁管式过热器吸收炉膛辐射传热量。 顶棚管式过热器布置在全炉顶上，吸 收炉膛及烟道内的辐射传热量。水平烟道、 转向室及垂直烟道的周壁也都布置壁式过 热器，称为包覆管。