过热器再热器
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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
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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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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
(完整版)过热器再热器
四 章
开对流过热器，应用广。
过
热 器
平行并列蛇形管+集箱
与 再 热
器结
构
管内蒸汽 管外烟气 立式 卧式
dw=38 42 壁厚=3-7
S1=(2-3.5)d S2=f(弯管半径)
三、对流过热器
第 四 章 过 热 器 与 再 热 器
《锅炉原理》
三、对流过热器
结构上的一些措施
第 四
A、当烟温达到1000℃上
器 与
而由于受到阻力的限制，又不能采用过
再 多的混合和交叉措施。由于这些因素，使
热 器
得再热器的工作条件比过热器中更差。
结构
1、采用较大的管径（42-60mm）
2、多管圈（直到6-8根）。
3、采用纵向内肋片管，由于管子内壁表面 积增加，在同样工作条件下，可以降低 管壁温度约20～30℃。
《锅炉原理》
热
器 C、外圈管子
交
D、换外到圈内管圈子;
采
E、用外更圈好管材子料短; 路.
《锅炉原理》
二、半辐射过热器—屏式过热器
《锅炉原理》
屏式过热器的优点：
第
四 ①降低进入对流受热面烟温，防止密集对流受热面结渣.
章
过 热
②减轻了大型锅炉炉膛壁面积相对较小，不能布置辐射受
器 热面的困难。
与
再 ③使过热器布置在更高的烟温区域，减少金属耗量.
章 过
G
热 器 与 再 热 器
ip
i pj
qp Ap q pj Apj
Gp
rl jg sl
G pj
i p
q p Ap Gp
i pj
第七章、过热器与再热器剖析
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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
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
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• 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
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第五节 运行中影响汽温的因素
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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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
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。
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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
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——偏差管中1kg蒸汽的焓增；
h0
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——整个管组蒸汽平均焓增；
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NCEPU
hp qp Fp 1 qF h0 q0 F0 Gp G
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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。
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NCEPU
第三节 典型过热器再热器系统
NCEPU
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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
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。
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。
第五章过热器和再热器
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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”。
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。
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。
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。
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。
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。
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”。
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%。
39-37
（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。
39-8
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。
39-38
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。
39-14
（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）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。
39-8
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。
39-38
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。
39-14
（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。
过热器再热器介绍
过热器是负责把锅炉中首次蒸发的蒸汽加热成高品质的过热蒸汽；过热蒸汽在汽轮机高压缸中做功后，低压低温的蒸汽（称冷再）被重新引入再热器，再热器就是负责把这部分蒸汽重新加热成高温蒸汽，在再热器中，通常压力不能提高，而是把温度提高到和过热蒸汽通样或略低的温度。
加热后的再热蒸汽（称热再）再进入汽轮机中、低压缸继续做功，最后进入凝汽器凝结成水。
从以上过程可知，再热器和过热器都是用来加热蒸汽的，只是其中蒸汽的参数不一样。
过热器中的蒸汽属于高温高压，材料要求比再热器高，而再热器中的蒸汽属于高温低压，材料要求比过热器低。
设置安全阀，就是因为任何材料都有自己的工作限额，作为过热器或者再热器，其材料同样有一定的工作限额，包括温度和压力。
设置安全阀，就是为了让蒸汽压力超过整定值时，通过安全阀的动作使过热器或再热器泄压，不至于因材料超过承受极限发生爆管甚至爆炉的事故。
过热器和再热器
1
2
过热器系统 低温级过热器水平段→垂直段→I级喷水减温→分隔屏→后屏过热器→II级减温→末级过热器→汽轮机高压缸
再热器
汽轮机→事故喷水→壁式再热器→屏式再热器→末级再热器→汽轮机中压缸
01
02
4．减温器—一般为喷水减温方式 减温器在过热器系统中的位置 （1）安全：布置在可能超温的过热器管段前面， 起到保护受热面的作用； （2）灵敏：使其尽量靠近过热器出口，减少调 温的滞后性。 一般为两级喷水减温，各尽其责： 一级喷水减温器在屏式过热器的入口，保护屏式过热器。 二级喷水减温器在末级过热器之前，主要作用是调节出口汽温，也起保护作用。
缺点：停炉时易发生积水腐蚀，再起动时，会形成气塞及水击。
水平式：与上相反（布置在垂直烟道）。
蛇型管圈的布置方式
单根管圈与多重管圈。 目的：在保持烟气流速（烟气流通截面积）
不变 的条件下，改变蒸汽流通截面积 采用几重管圈，决定于设计要求的管内蒸汽
流速 和管外烟气流速。 烟气流速决定了传热系数、积灰和飞灰磨损
烟气侧汽温调节方法,主要针对再热器调温 炉膛火焰中心位置的调整 在一定范围内，改变炉膛出口烟气温度，以改变其后对流受热面吸热量，不很精细。 尾部烟道内设置烟气分流档板 尾部烟道的某一段分为两个通道 某级过热器与省煤器分别布置在两烟道中 用档板调节通过两侧的烟气流量，改变传热。采用较多，主要用来调节再热汽温。再热汽喷水1%，循环热效率降低0.1%~0.2%。但变压运行可以。变压运行时高缸排汽温度基本不变，影响不大，可采用。
先通过辐射式过热器。蒸汽在饱和线附近具有
较大的比热容，工质吸收较多热量而温度升高
不多，且传热温压大。 将过热器划分为若干段，各段之间采用集箱联
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2
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过热器系统 低温级过热器水平段→垂直段→I级喷水减温→分隔屏→后屏过热器→II级减温→末级过热器→汽轮机高压缸
再热器
汽轮机→事故喷水→壁式再热器→屏式再热器→末级再热器→汽轮机中压缸
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4．减温器—一般为喷水减温方式 减温器在过热器系统中的位置 （1）安全：布置在可能超温的过热器管段前面， 起到保护受热面的作用； （2）灵敏：使其尽量靠近过热器出口，减少调 温的滞后性。 一般为两级喷水减温，各尽其责： 一级喷水减温器在屏式过热器的入口，保护屏式过热器。 二级喷水减温器在末级过热器之前，主要作用是调节出口汽温，也起保护作用。
缺点：停炉时易发生积水腐蚀，再起动时，会形成气塞及水击。
水平式：与上相反（布置在垂直烟道）。
蛇型管圈的布置方式
单根管圈与多重管圈。 目的：在保持烟气流速（烟气流通截面积）
不变 的条件下，改变蒸汽流通截面积 采用几重管圈，决定于设计要求的管内蒸汽
流速 和管外烟气流速。 烟气流速决定了传热系数、积灰和飞灰磨损
烟气侧汽温调节方法,主要针对再热器调温 炉膛火焰中心位置的调整 在一定范围内，改变炉膛出口烟气温度，以改变其后对流受热面吸热量，不很精细。 尾部烟道内设置烟气分流档板 尾部烟道的某一段分为两个通道 某级过热器与省煤器分别布置在两烟道中 用档板调节通过两侧的烟气流量，改变传热。采用较多，主要用来调节再热汽温。再热汽喷水1%，循环热效率降低0.1%~0.2%。但变压运行可以。变压运行时高缸排汽温度基本不变，影响不大，可采用。
先通过辐射式过热器。蒸汽在饱和线附近具有
较大的比热容，工质吸收较多热量而温度升高
不多，且传热温压大。 将过热器划分为若干段，各段之间采用集箱联
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过热器与再热器
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安装中的屏式过热器
屏式过热器
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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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2
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3
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；
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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8
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。
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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。
什么是水冷壁、过热器、再热器、省煤器和空气预热器
什么是水冷壁、过热器、再热器、省煤器和空气预热器？水冷壁、过热器、再热器、省煤器和空气预热器都是与锅炉烟气进行热交换的热交换器。
它们利用了烟气的余热，使锅炉降低了能耗。
同时又与水系统是密切相关的。
（1）水冷壁在炉膛四周内壁上竖立布置很多直径为50～80mm 的管子，组成水冷壁。
它的作用是吸收烟气辐射的热量，同时起到保护炉墙的作用。
在烟道前方的后墙水冷壁上部拉稀成数列管束，称为防渣管。
它的作用是防止结渣，同时保护后方的过热器。
从汽包来的炉水经下降管进入联箱，再分布到水冷壁管组，水在水冷壁管内一边上升一边被加热，变为水汽混合物，再回到汽包中。
（2）过热器和再热器为蛇管式换热器，一般由直径为30～50mm 管组成。
由汽包来的饱和蒸汽通过过热器管内与烟气热交换被加热成为过热蒸汽。
烟气离开炉膛与过热器热交换之后，温度降至500～600℃。
在超高压系统常设再热器，又称二次过热器或中间过热器。
由汽轮机高压缸来的蒸汽进入再热器与烟气热交换之后升温送往汽轮机中压缸再使用。
（3）省煤器为蛇管式换热器，管外径一般为25～38mm。
由给水泵送来的给水送入管内与管外的烟气进行热交换之后提高温度，然后送入汽包。
（4）空气预热器通常布置在锅炉出口。
空气在此与烟气进行热交换，加热后的空气送至燃烧器助燃。
空气预热器分管式及回转式两种。
管式为间壁传热，由两端设管板的多根平行管组成，烟气走管内，空气由送风机送来从管间通过，与烟气热交换。
离开锅炉的烟气大约100～200℃。
回转式空气预热器利用蓄热板传热。
在旋转的转子周围装有许多蓄热板。
当蓄热板转到烟气通道时，吸收了热量，温度升高；当蓄热板转到空气通道时，放出热量，温度下降，同时使空气被加热到300～400℃。
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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。
① 对流式过热器、再热器
蒸汽烟气流动方向：顺流、逆流、双逆流、混流
① 对流式过热器、再热器
顺流 壁温最低 传热温差小、受热面多
① 对流式过热器、再热器
逆流 壁温高 传热温差大、受热面少
① 对流式过热器、再热器
双逆流：壁温、传热温差、受热面居中
① 对流式过热器、再热器的管圈结构
单根管圈与多重管圈。
① 对流式过热器、再热器的管圈结构
1.对流过热器 (1)结构特点
S1/d=2-3.5， S2/d=2.5-4， (2)蒸汽质量流速的选取
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。 (3)烟气流速的选取
考虑积灰、磨损、传热效果、烟气流动 阻力等因素
① 对流式过热器、再热器的管圈结构
② 过热器、再热器工作特点
锅炉参数提高，容量增大 数量、 位置变化：移向炉膛（辐射式） 工作条件更差；
设计或运行不当 易引起金属超温、爆管、工质泄露，停机
② 参数及材质的选择
位置
屏过出口点 高过出口点 低再出口点 高再出口点
材料
12Cr1MoVG SA213-T91 15CrMoG SAT213-TP321H
q —吸热不均匀系数；H —结构
⑥ 热偏差的危害
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
对不同类型的过热器，管壁金属温度与管内工质温 度的关系约为： 辐射式过热器：twb=tg+100℃ 对流式过热器：twb=tg+40℃
锅炉启动初期再热器 内无冷却介质，必须 限制炉膛温度
③ 壁式过热器 ：顶棚、包墙过热器
顶棚过热器：布置在锅炉的炉顶 吸热量有限 支撑炉顶的耐火保温材料，保持
锅炉气密性
③ 顶棚过热器和包墙过热器
包墙过热器： 水平烟道、烟道竖井
④ 汽温特性
过热器、再热器出口汽温与负荷 的关系称之为汽温特性。
热偏差系数：受热面并联管中个 别管子工质焓增与并联管子的平 均焓增的比值。
φ大，偏差严重，φ→1最好。
ip
i0
⑥ 热偏差
偏偏差差管管焓焓增增：：i p
qpH Gp
p
；
管组平均焓增：i
；热偏不 i—qp差H均—吸 —管吸吸管匀q热结 热焓热Gp组偏系q不不qH增构差率p0平p数均均管p：不、匀均；焓匀HH系；面均增焓i数系0ppH：积匀增；数 —、iG系：Gqp；H1结Gp流0管p—数qqHq构p结0p量Gpq组Hq；qpH构不G—p0p—p平 H吸H不；均qHH热；结均0p偏G均不0p匀qqH匀差—构均0p焓管G系G系GG匀11流不焓0管p数系0管p增数增HH数组均；量G：组；； ：0p平Gq匀不 iG平均pHHq—G系—G焓均iG均1q流0结HG0p增p—数qqH构量匀焓p0p偏：p流 不；不差HH增Gq系；均均i0p量G管00匀q：H数匀焓G系G0G不10管pq系增数H0—。G0均组i；H数：G00流 平0q。匀G均iH—p量焓q系流增G0不q量H数：Gp0qq不H均p00p。
1.对流过热器（再热器）的汽温特性：随 着负荷的增加，汽温增加。
2.辐射过热器（再热器）的汽温特性：随 着负荷的增加，汽温降低。 如下图所示。
四． 蒸汽温度调节
蒸汽参数要求在一定范围内，设计时要考虑有效的 调节手段，运行中要不断地调节蒸汽温度
蒸汽调节分为： 蒸汽侧的调节 烟气侧的调节
① 蒸汽侧的温度调节
二． 过热器、再热器结构形式
对流式（蛇形管） 尾部烟道内 吸收烟气对流放热 辐射式 半辐射式
二．对流式过热器、再热器
尾部烟道内 吸收烟气对流放热
二．对流式过热器、再热器
尾部烟道内 烟气对流放热
二．对流式过热器、再热器
尾部烟道内 烟气对流放热
① 对流式过热器、再热器
对流受热面的排列方式 顺列：换热系数低 错列：磨损大
推荐的管内工质流速：ρw（kg/m2s） 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。
四． 蒸汽温度调节
影响蒸汽温度的因素： 锅炉负荷 空气系数 给水温度 受热面污损 燃烧器运行方式 燃料成分
四． 蒸汽温度调节
一、汽温要求Requirement for temperature ※维持稳定的过热蒸汽与再热蒸汽的温度。 ※汽温允许波动范围+5～－10℃。 二、汽温特性 Characteristics of temperature
⑤ 过热器、再热器系统
过热器： 不同蒸汽温度过热器分阶段布置，一般三到四级 低过—中过—高过
再热器： 逆流
1000MW超超临界
过热器 低过—中过 （逆流） 中过—高过 （顺流）
再热器 低再—高再 （逆流）
中过 高过 高再
低再
低过
135MW CFB
过热器 低过—中过 （逆流） 中过—高过 （顺流）
七．过热器和再热器
Superheater & reheater
一、过热器和再热器作用和特点
过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度 的过热蒸汽。
再热器：将汽轮机高压缸排汽加热成具有 一定温度的再热蒸汽。
作用： 提高热力循环效率; 提高过热蒸汽 参数是提高热经济性的重要途径;
再热器：减少汽轮机尾部的蒸汽湿度，进一 步提高热经济性
⑤ 过热器、再热器系统
将不同形式的过热器以最安全、最经济的方式连接在一 起，有各种不同的形式。
考虑的因素 （1）经济性：从传热性能出发，省金属 逆流温差大，传热最理想 先对流区、后辐射区 （2）安全性：管壁不超温 顺流最安全：高温介质处于低温烟区 先辐射区、后对流区 （3）布置方式：顺流+逆流
⑥ 热偏差的影响因素
q p H p 1 qH q0 H0 Gp G
G0 管外烟气侧吸热不均匀
受热面污染（结渣、积灰） 火焰偏心（温度、流量偏差；烟气走廊；管屏的 角系数） 受热面结构不均匀 平行各管中的流量不均匀
⑥ 热偏差的影响因素
q p H p 1 qH q0 H0 Gp G
G0 受热面结构不均匀
并联管的长度、形状不同 包覆面积不同
⑥ 热偏差的影响因素
平行各管中的流量不均匀 ➢ 联箱效应
q p H p 1 qH q0 H0 Gp G
G0
平行管进出口间的压差分布由联箱内的压力分布特
性（和管子本身的阻力特性）所决定
在各平行管的管子结构基本相同的情况下，管子的
缺点： 蒸汽品质要求高
① 蒸汽侧的温度调节—喷水减温器
过热器的喷水减温器（2—3级）
① 蒸汽侧的温度调节—喷水减温器
① 对流式过热器、再热器的管圈结构
单根管圈与多重管圈。 目的：在保持烟气流速（烟气流通截面积）不变 的条件
下，改变蒸汽流通截面积；
①采用几重管圈，决定于设计要求的管内蒸汽流速和管 外烟气流速
②烟气流速决定了传热系数、积灰和飞灰磨损根据煤种， 经济性及安全性，在6~14m/s
③蒸汽流速决定于压力损失及管壁金属的冷却压降一般 小于（8~10%）的工作压力。
• 工程中p1<10MPa， 一般不采用再热
•我国常见机组，135、 200、300MW 机组， p1>13.5MPa，采用一 次再热 •经济性提高4%~5%
② 过热器、再热器工作特点
工质温度高、传热性能差 处于高温烟气段，金属壁温高，达到使用极限。
再热器受热面工作条件更差 （1）中压蒸汽放热系数比高压蒸汽小（1/5），金属管 壁温度高 （2）中压蒸汽比热小，对热偏差更加敏感； （3）阻力损失要求严格； （4）起动中及汽轮机甩负荷时的保护问题；
蒸汽调节分为 面式减温器（过热器，我国很少采用） 喷水减温器（过热器） 汽—汽减温器（再热器）