第七章、过热器与再热器

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过热器和再热器的设计和运行中应注意以下问题： （1）运行中应保持汽温稳定。汽温的波动不应超 过+5～-10℃； （2）过热器和再热器应该有可靠的调温手段，使 运行工况在一定的范围内变化时能维持额定的汽 温； （3）尽量减少并联管间的热偏差。 三、过热器和再热器得布置 对流式、辐射式和半辐射式比例变化。
p p
0 p
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三．减小热偏差的方法 由于锅炉实际工作条件的复杂性，所以过热器和再 热器的热偏差总是存在的，它只能减小但并不能消 除。减小热偏差可以从运行方面采取措施，也可以 从结构上采取措施。 1、运行措施 1）将四角燃烧器喷出的煤粉量和一、二次风量 配平，避免火焰中心偏斜。 2）即时吹灰，避免因积灰和结渣引起受热不均。 2、结构措施 （1）受热面分级布置。将整个过热器或再热器
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四、典型过热器系统 图7－10是300MW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。

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（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。 （4）过热器和再热器的积灰结渣。 过热器和再热器的积灰结渣总是不均匀的，这就 使灰层热阻是不均匀的，从而导致过热器和再热器 的热负荷的不均匀。另外，积灰结渣会造成阻塞， 引起烟速分布不均，会进一步加剧热负荷的不均。
G为流量不均匀系数， G

Gp Go
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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

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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。 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

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五、典型再热器系统 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。 六、过热器和再热器的材料选择 过热器、再热器属于高温承压部件，当布置在 烟气温度较高的区域时，其管子壁温要比可根据运行 中材料可能达到的温度进行选择。
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屏式过热器
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屏式过热器和再热器的类型和布置如图7－8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7－9所示的各项措施。

后屏既吸收炉膛辐射热，又吸收高温烟气的对流 热。

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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。

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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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二．辐射式与半辐射式过热器和再热器 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，如图7-6。 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7－7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。

q p Fp hp , kJ/kg Gp qo Fo ho , kJ/kg Go
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于是，
q F 1 q o Fo G p G q p Fp Go
qp
o
式中：q为吸热不均匀系数， q q
（7-2） ； ；
。
F为结构不均匀系数，
F
Fp Fo
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G
p K
（7－4）
这就是流过任意管子的蒸汽流量的计算公式，当 用之于偏差管和代表管组平均特性的假想“平均 管”时，有：
G
Gp G0

K0 Kp
0 p
p p p 0 （7－7）
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下面根据上式讨论影响流量不均的因素。
K0 Kp
1． ，反映了结构不同〔即d、f、l 、、 、K不同〕对流量不均的影响。
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分成串联的几部分（几级），受热不同的管子与同 一联箱联结，在联箱内使蒸汽充分混合，经混合后 热偏差可以消除或减小，级数越多，热偏差值就越 小。受热面分段布置。沿烟道宽度方向中间热负荷 高、两侧热负荷低，通常沿烟道宽度方向进行分段， 即将受热面布置成并联混流方式。 （2）炉宽两侧的蒸汽进行左右交叉。为了消除烟 道左右两侧温度不均和烟速不均引起的热偏差，可 以采用两级间左右交叉流动，参见图7－15。 （3）采用各种定距装置，保持横向节距，避免由 于形成烟气走廊而引起的热偏差。
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8Байду номын сангаас
吊挂受热面-省煤器
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锅炉本体结构动画
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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。 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，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。
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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
程度可用热偏差系数来衡量，即：


h p h o
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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。 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。
第七章、过热器 与再热器
沙鹏
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第一节 过热器与再热器的作用和工作特点
一、过热器和再热器的作用 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。 再热器的作用：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。 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 选用管子的金属几乎都工作与接近其温度的极限 值。
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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入口处造成的烟气 残余扭转。 四角布置切向燃烧时，整个炉膛内的气流是旋转 上升的，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。造成布置在烟道内的过热器 和再热器受热面热负荷不均。