过热器与再热器

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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。
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
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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。
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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)。
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末级高温过热器：属于对流式过热器，布置在水平烟道中， 位于末级再热器之后。 布置两级喷水减温器：在分隔屏进口管道上布置第一级喷 水减温器，第二级减温器布置在末级高温过热器的进口管 道上。 2、图7－11是300MW亚临界压力锅炉的再热器系统。系统组 成与结构：国产300MW亚临界压力自然循环或控制循环锅炉 的再热器系统由三级组成，即①墙式再热器、②屏式再热 器和③末级高温再热器。
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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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安装中的墙式过热器

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烟温偏差和烟速偏差
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一台300ＭＷ锅炉上的实测数据
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四角布置切向燃烧时，整个炉膛内的气流是旋转上升的， 火焰不但旋转稳定、强烈，而且粘性很大。到炉膛出口处， 仍有残余扭转。这将使烟道内两侧的烟温和烟气流速分布 不均，两侧烟温差可达100℃以上,偏差严重的甚至达到 300℃。同时在沿炉膛出口过热器区域的高度方向上，也 存在着烟温偏差和烟速偏差,都会造成布置在烟道内的过 热器和再热器受热面热负荷不均。 （3）运行中火焰中心的偏移与水冷壁结渣。 在运行中，由于四角燃烧器出口的煤粉浓度和一、二次 风速未配平，将使火焰中发生偏移，并将使残余扭转增大， 这将引起炉内温度场和速度场的不均匀。水冷壁的结渣 （总是不均匀的）也将增大炉内温度场和速度场的不均匀 性，最后导致过热器和再热器的吸热不均匀。
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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℃； （2）有可靠的调温手段； （3）减少热偏差；

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顶棚穿墙管罩壳式密封
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顶棚管、水冷壁
顶棚管
水冷壁引出管
水冷壁上联箱
水冷壁
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低再出口联箱
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五、典型过热器与再热器系统 1、图7－10是300MW1025t/h亚临界压力锅炉的过热器系统。 该系统由顶棚过热器、包覆过热器、低温过热器、分隔屏 过热器、后屏过热器、末级高温过热器组成。 顶棚过热器：布置在炉膛顶部、水平烟道及转向室的顶部， 分成前、后两部分。前部炉顶管构成炉膛和水平烟道的顶 部，后部构成后烟井顶部。 包覆过热器：布置在水平烟道的延伸侧墙及底部，后烟 井的前墙、后墙及两侧墙上。 低温过热器：布置在后烟井烟道的上部，其主体为水平 布置的四组蛇形管。 分隔屏过热器：又名大屏过热器，属炉内辐射受热面。 后屏过热器：属于半辐射式过热器，布置在分隔屏之后 的炉膛出口处，共20片。

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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。 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。
衡量，即：

h p h o
（7－1） 式中 △hp为偏差管（所检测管子）中工质的焓增，kJ/kg； △ho为管组中工质的平均焓增，kJ/kg。 在过热器和再热器中，从安全的角度看，应关心那些值 最大，即焓增最大，管壁温度最高的管子。因此，通常所 说的某个管组的热偏差是指该管组中焓增最大的那些管子 的热偏差，偏差管通常也指这些焓增最大的管子。
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二、影响热偏差的因素 在式（7－1）中，△hp和△ho可以表示为：
h p h0 q p Fp GP ，kJ / kg
q0 F0 ，kJ / kg G0
于是，
q F 1 q o Fo G p G q p Fp Go
qp
（7-2）
式中：q为吸热不均匀系数， q q ； o
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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。 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。

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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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锅炉炉膛动画
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第三节 热偏差
一、热偏差的概念 所谓热偏差指过热器和再热器管组中因各根管子的结构尺
寸、内部阻力系数和热负荷可能不同而引起的每根管子中 的蒸汽焓增不同的现象。热偏差的程度可用热偏差系
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。 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。
墙式过热器
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四、顶棚过热器和包覆壁过热器 顶棚过热器布置在炉膛和烟道棚顶部分； 包覆壁过热器是布置在水平烟道和尾部竖井烟道 内壁上的、类似于水冷壁的一种过热器。 布置包覆壁过热器的主要目的是为了简化炉墙结 构、减轻炉墙的重量、便于采用悬吊结构的敷管 炉墙。 现代大容量锅炉的包覆壁过热器都采用膜式壁结 构，这样可以保证锅炉烟道的气密性。 由于烟道靠墙处的烟气流速很低，且烟气辐射也 弱，故包覆壁过热器的吸热量很小。