锅炉原理过热器与再热器

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• 逆流式:具有最大的传热温压;可以节省金属耗量;金属壁温可能很高。 常用于过、再热器的低温级(进口级)。 • 顺流式:传热温压小;所需受热面较多;金属壁温较低。多用于蒸汽温 度较高的最末级(即高温级)。 • 混合流:先经逆流传热段,再经顺流传热段,折中布置。
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基本组合模式为“顶棚过热器-包覆管过热器-低温对流 过热器-半辐射过热器-高温对流过热器”。
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3、过热器的布置要求: (1)过热器的分级布置 ➢低温级过热器采用逆流传热方式; ➢高温级过热器可以分成两段:第一段为逆流传热方式, 布置在烟道两侧;第二段为顺流方式,布置在烟道中间; (2)过热器的分级或分段,每段蒸汽焓增不应超过250420kJ/kg,以减少热偏差; (3)两级过热器之间应该设置减温器,以便调节汽温。
(1)过热器的作用:将饱和蒸汽加热成过热蒸汽。 在锅炉负荷变化时,应保证锅炉的过热蒸汽温度在允
许范围内波动。目前电厂锅炉过热蒸汽温度540-555℃; (2)再热器的作用:把汽轮机高压缸的排汽返回锅炉再 次加热,然后再送到低压缸膨胀做功。目的是使汽轮机 末级叶片的蒸汽湿度控制在允许范围内。
再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%。我国125MW 以上机组都采用一次中间再热系统。
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(1)过热器系统:顶棚过热器→低温过热器→屏式过热器→高温过热器 (2)过热器系统:汽轮机→低温再热器 →高温再热器→汽轮机
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高压锅炉受热面的布置
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7-2 过热器和再热器的结构型式及汽温特性
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三、过热器和再热器的布置要求
(1)低压锅炉: ➢吸热特点:锅炉压力低,汽化潜热大。蒸发热量多,过热热少; ➢受热面布置:除了水冷壁以外,在过热器前,需要布置一定数量的 对流蒸发管束; (2)中压锅炉: ➢吸热特点:炉膛辐射热与蒸发热相当,无需额外布置蒸发受热面; ➢受热面布置:过热器仅布置在炉膛出口的凝渣管之后; (3)高压锅炉 ➢吸热特点:汽化潜热小,所需蒸发热量少,预热热和过热热量多; ➢受热面布置;除了对流式过热器,还需要把部分过热器设置在炉膛 内,即采用辐射式过热器,也可以把部分水冷壁作为辐射式省煤器。
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1、按管子排列方式分类
➢ 顺列:传热系数小,阻力小,管壁磨损小,容易清灰, 一般用在高温烟区。
➢ 错列:传热好,阻力大,管壁磨损大,不易清灰,一般 用于尾部低温烟道。
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顺列
错列
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2、按烟气和蒸汽的流动方向分类
1、过热器的汽温特性
➢对流式过热器:随锅炉负荷的提 高,出口蒸汽温度提高,曲线3;
➢辐射式过热器:随锅炉负荷的增 加,出口蒸汽温度下降,曲线1;
➢半辐射式过热器:汽温特性介于 上述两者之间,曲线2。
采用适当比例的三种过热器组 合,可获得平稳的汽温特性。
锅炉负荷提高:B,G提高
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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
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二、过热器和再热器的工作特点
1、工作特点: (1)蒸汽压力高,压力可以达到超临界以上; (2)过热器和再热器是锅炉内工质温度最高的部件; (3)蒸汽(特别是再热蒸汽)冷却管道的能力较差; 2、工作要求 (1)运行中应保持汽温稳定:波动不超过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汽温; (3)尽量减少并联管间的热偏差。
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再热循环T-S图
➢再热循环的使用,可以提 高循环的热效率4%~5%, 而且可以使汽轮机排汽湿 度控制在允许范围内。
➢再热器系统阻力会使蒸汽 在汽轮机内的作功能力下 降,因此再热系统力求简 单,整个再热器的压降不 高于0.2MPa。
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四、顶棚过热器和包覆管过热器(附加受热面)
1、顶棚过热器:布置在炉膛顶 部的膜式受热面,通过吊杆悬 吊在炉顶钢梁上。吸热量不大, 主要作用是支承炉顶的耐火材 料和保温材料,并保持锅炉的 严密性。
2、包覆管过热器:布置在水平烟道和尾部竖井的壁面上 的膜式受热面,类似水冷壁。烟气温度较低,且仅受烟气 单面冲刷,因此吸热量少。主要作用是形成烟道壁面,提 高锅炉严密性,减少烟道漏风。
➢为了保证受热面安全运行,屏式受热面多作为中温受热 面(中级),采用较高的质量流速,使管壁得到冷却。屏 的最外围U形管壁温最高,多采用耐高温钢材制造。
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4、屏式过热器防止外圈管超温的措施
(a)减小外圈管长度; (b)采用双U型管结构; (c)内外圈管子交叉; (d)外圈管子短路(增大流量)保护管屏。
(1)过热器和再热器结构: 过热器和再热器的结构基本相同,二者区别在于:
再热器压力低,汽体比体积较大,管径比过热器大。 (2)过热器和再热器分类: ➢对流式过热器(再热器); ➢半辐射式(屏式)过热器(再热器); ➢辐射式过热器(再热器)。
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一、对流式过热器(再热器) 对流式过热器(再热器)由蛇形管组成,布置在锅炉
水平烟道或尾部竖井中,吸收烟气的对流放热量。 布置形式分类: ➢按管子排列方式分为:顺列、错列布置方式。 ➢根据烟气和蒸汽的流向,可分为:逆流、顺流和混合流。 ➢根据管子的布置方式分为:垂直式和水平式。
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2、屏式受热面的结构: ➢ 由焊在联箱上的许多U形管排列成管屏。管径32-42mm,
每个屏有15-30根管组成; ➢ 屏悬挂在炉顶梁上,受热后能向下自由膨胀;
➢ 为了增加屏的刚性,保持屏平面平整,管屏用自身的管子 作为扎紧管,将管屏夹紧。
蛇形管的结构:
过热器的蛇形管可以做成单管圈、双管圈或多管圈, 这与锅炉的容量和管内必须维持的蒸汽流速有关。可通过 改变管圈数目来改变蒸汽速度。如由单管圈变为双管圈, 蒸汽通路截面积增大一倍,蒸汽速度降为原来的一半,而 烟气流速保持不变。
单管圈
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双管圈
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2、再热器的汽温特性
过热器整体呈现对流汽温特性。再热器的汽温特性与 过热器的汽温特性相似,但又有其不同的特点 。
➢再热器整体呈现对流汽温 特性,锅炉负荷降低时,出 口蒸汽温度下降; ➢此外,锅炉负荷降低,汽 轮机高压缸排汽温度降低, 再热器的进口汽温降低,出 口汽温进一步下降; ➢再热器的汽温特性随锅炉 负荷变化幅度较大。
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顶棚过热器和包墙管过热器:
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包墙管过热器:
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五、汽温特性
汽温特性:过热器或再热器出口蒸汽温度随锅炉负荷 变化的关系特性,称为锅炉的汽温特性。
第7章 过热器和再热器
7-1 过热器和再热器的作用及特点 7-2 过热器和再热器的结构形式及汽温特性 7-3 热偏差 7-4 蒸汽温度的调节 7-5 对流受热面的高温积灰和高温腐蚀
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7-1 过热器和再热器的作用及特点
一、过热器和再热器的作用
注意:屏平面与烟气流向平行。
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锅炉前屏、分隔屏、后屏。
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3、屏式受热面的热偏差: ➢屏式受热面所处烟温较高,平行管子之间的热偏差较大。 相对于内圈管来说,外圈管受热强,但是长度较长,流动 阻力大,工质流量小,容易发生超温现象。
4、典型锅炉过热器与再热器系统
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某1900t/h超临界锅炉
主蒸汽系统流程: 给水→省煤器→螺旋 管水冷壁→过渡联箱 →垂直管水冷壁→启 动分离器→顶棚和包 墙过热器系统→低温 过热器→一级喷水减 温器→屏式过热器→ 二级喷水减温器→末 级过热器→汽轮机高 压缸。
(a)
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(b)
(c)
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(d)
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三、壁式过热器(再热器)
壁式过热器(再热器)紧贴水冷壁或炉墙布置,也称为 墙式过热器, 常用于低温段过热器(再热器)。 1、布置方式 (1)紧贴炉墙与水冷壁相间布置,用于控制循环锅炉; (2)附着在水冷壁管道上,将水冷壁管遮盖(水冷壁管按 照不吸热考虑),多用于自然循环锅炉。 2、布置形式 (1)布置在炉膛上部: (2)沿炉膛全高度布置在前墙或两侧墙上。
多管圈
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二、屏式过热器(再热器)
屏式过热器(再热器)布置在炉膛内部,吸收炉膛的 辐射热量,减少烟气扰动,降低沿烟道宽度的热偏差,改 善过热蒸汽或再热蒸汽的汽温特性。
1、辐射式和半辐射式过热器 ➢辐射式过热器(再热器):布置在炉 膛上部,接受炉膛辐射热,横向节距较 大(3-4m),如前屏、大屏等; ➢半辐射式过热器(再热器):布置在 炉膛出口烟窗处,既接收炉内的辐射热, 又吸收烟气的对流热, 防止对流受热面 结渣,如后屏过热器。
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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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) 。
1-过热器汽温特性;2-再热器汽温特性
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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。
➢ 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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600MW超临界锅炉
再热汽系统流程:
再热管道→再热器 事故喷水减温器→ 再热管道→水平低 温再热器→末级再 热器→汽轮机低压 缸。
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东锅1000MW锅炉示意图
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