过热器和再热器介绍和主要特点
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过热器和再热器介绍和主要特点
第一节 过热器与再热器的特点 一、过热器、再热器的功用和特点
再热循环（温熵图）
随着机组容量，锅炉各受热面比例的变化
过热器、再热器的工作特点
❖壁温最高 受所用钢材(碳钢、合金钢)限制，汽温一般为540 －555 ℃；日本568－570 ℃；
❖工质压降不能太大 过热器内工质压降不超过其工作压力的10% 再热器不超过0.2Mpa
随着过量空气系数的增大，辐射式再热器吸 热量减少不多，而对流式再热器的吸热器增加。 对于显示对流式汽温特性的再热器，出口再热汽 温将升高。
5． 火焰中心高度
当火焰中心升高时，炉膛出口烟温显著上 升，再热器无论显示何种汽温特性，其出口汽 温均将升高。此时，水冷壁受热面的下部利用 不充分，致使1kg工质在锅炉内的总吸热量减 少，由于再热蒸汽的吸热是增加的，所以过热 蒸汽吸热减少，过热汽温降低。
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。
第二节 过热器的系统布置 一 过热器系统的结构形式
过热器、再热器按传热方式的分类
对流式 辐射式 半辐射式
1、对流式受热面
水平烟道：立式，支吊简单，不易积灰 不利疏水 尾部竖井：卧式，悬吊管，易积灰 利于疏水
低温过热器、高温过热器 低温再热器、高温再热器
布置方式 高温段：顺流或混合流；低温段：逆流
中间点的选择：一般为具有一定过热度的微过 热蒸汽（如分离器出口）。
低负荷时炉膛单位辐射热增加且煤水 比稍稍变大，将使中间点的焓值升高。因 此，不同负荷下中间点焓值的设定值并不 是一个固定值。
调节中间点汽温的方法有两种：
一种是使给水量基本不变而调节燃料 量；
另一种是保持燃料量不变而调节给水 量。
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。
2、辐射式受热面
前墙、侧墙的上部：缩短或遮盖水冷壁 顶棚；
低温级受热面 较高的质量流速
3、半辐射式受热面
前屏（分隔屏过热器） 后屏过热器 后屏再热器
1）吸收了相当部分的热量，降低了炉膛出口烟气温度， 解决了大容量锅炉炉壁面积相对较小，布置辐射受热面 太少的困难 2）屏间节距大，较稀疏 3）切割气流消旋
汽温
右图为过热器汽 温特性图。
1—辐射式过热器 2、3—对流式过热器
1 额定汽温
2 3
50
100 负荷，%
二、过热蒸汽温度的调节
（一）、影响汽温的因素 1、煤水比
若G不变而增大B，由于受热面热负荷q成比例增加，热 水段长度Lrs和蒸发段长度Lsf必然缩短，而过热段长度 Lgr相应延长，过热汽温就会升高； 若B不变而增大G，由于q并未改变，所以（Lrs+Lzf） 必然延伸，而过热段长度Lgr随之缩短，过热汽温就会 降低。
2. 给水温度
若给水温度降低，在同样给水量和煤水比的 情况下，直流锅炉的加热段将延长，过热段缩 短（表现为过热器进口汽温降低），过热汽温 会随之降低；再热器出口汽温则由于汽轮机高 压缸排汽温度的下降而降低。因此，当给水温 度降低时，必须改变原来设定的煤水比，即适
当增大燃料量，才能保持住额定汽温。
3.受热面沾污
❖过热器与再热器的冷却条件较水冷壁、省煤器差
再热器的换热条件更差： 放热系数小； 质量流速低； 比热小，热偏差较大；
❖过热器与再热器的出口汽温随负荷而变
❖过热器与再热器管间的烟气流速受多种因素影
响
❖启停需要保护
过热பைடு நூலகம்、再热器启动、停炉、甩负荷保护
减温减压旁路系统、排汽系统 亚临界300MW中间再热机组
外圈U形管： 工质行程长、阻力大、流量小，又受到高温烟气直接冲刷
4、包覆管过热器 在水平烟道或竖井，像布置水冷壁那样布置过热器
烟气单面冲刷 蒸汽温度低（来自炉顶过热器或直接来自汽包） 管壁温度低散热损失小 输送作用送至低过
二、过热器、再热器系统
第三节 汽温调节
一、过热器与再热器汽温特性
由上述分析可见，直流锅炉的给水温度、 过量空气系数、火焰中心位置、受热面沾污程 度对过热汽温、再热汽温的影响与汽包锅炉有 很大的不同。有些影响是完全相反的。对于直 流锅炉，上述后四种因素的影响相对较小，且 变动幅度有限，它们都可以通过调整煤水比来 消除。
只要严格地保持给水量和燃料量的 固定比例不变，就能使过热蒸汽温度稳 定。但是，在燃用固体燃料的锅炉上， 燃料量的测定是很不准确的。所以，一 般采用前面讲过的锅炉蒸发量和汽压变 动信号的综合信号(即热量信号)来反映锅 炉燃料量。
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 时间与飞升时间都较长。
中间点:为了提高调节质量，按照反应较快和 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”。
在给定负荷下，与主蒸汽焓值一样，中间点的 焓值（或温度）也是煤水比的函数。只要煤水 比稍有变化，就会影响中间点温度，造成主蒸 汽温度超限。而中间点的温度对煤水比的指示， 显然要比主蒸汽温度的指示快得多。
炉膛结焦使锅炉传热量减少，排烟温度升高，锅 炉效率降低。对工质而言，则1kg工质的总吸热量减少。 而工质的加热热和蒸发热之和一定，所以，过热吸热 （包括过热器和再热器）减少。故过热汽温降低。但 再热器吸热因炉膛出口烟温的升高而增加，对于再热 汽温，进口再热汽温的降低和再热器吸热量的增大影 响相反，所以变化不大。
第一节 过热器与再热器的特点 一、过热器、再热器的功用和特点
再热循环（温熵图）
随着机组容量，锅炉各受热面比例的变化
过热器、再热器的工作特点
❖壁温最高 受所用钢材(碳钢、合金钢)限制，汽温一般为540 －555 ℃；日本568－570 ℃；
❖工质压降不能太大 过热器内工质压降不超过其工作压力的10% 再热器不超过0.2Mpa
随着过量空气系数的增大，辐射式再热器吸 热量减少不多，而对流式再热器的吸热器增加。 对于显示对流式汽温特性的再热器，出口再热汽 温将升高。
5． 火焰中心高度
当火焰中心升高时，炉膛出口烟温显著上 升，再热器无论显示何种汽温特性，其出口汽 温均将升高。此时，水冷壁受热面的下部利用 不充分，致使1kg工质在锅炉内的总吸热量减 少，由于再热蒸汽的吸热是增加的，所以过热 蒸汽吸热减少，过热汽温降低。
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。
第二节 过热器的系统布置 一 过热器系统的结构形式
过热器、再热器按传热方式的分类
对流式 辐射式 半辐射式
1、对流式受热面
水平烟道：立式，支吊简单，不易积灰 不利疏水 尾部竖井：卧式，悬吊管，易积灰 利于疏水
低温过热器、高温过热器 低温再热器、高温再热器
布置方式 高温段：顺流或混合流；低温段：逆流
中间点的选择：一般为具有一定过热度的微过 热蒸汽（如分离器出口）。
低负荷时炉膛单位辐射热增加且煤水 比稍稍变大，将使中间点的焓值升高。因 此，不同负荷下中间点焓值的设定值并不 是一个固定值。
调节中间点汽温的方法有两种：
一种是使给水量基本不变而调节燃料 量；
另一种是保持燃料量不变而调节给水 量。
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。
2、辐射式受热面
前墙、侧墙的上部：缩短或遮盖水冷壁 顶棚；
低温级受热面 较高的质量流速
3、半辐射式受热面
前屏（分隔屏过热器） 后屏过热器 后屏再热器
1）吸收了相当部分的热量，降低了炉膛出口烟气温度， 解决了大容量锅炉炉壁面积相对较小，布置辐射受热面 太少的困难 2）屏间节距大，较稀疏 3）切割气流消旋
汽温
右图为过热器汽 温特性图。
1—辐射式过热器 2、3—对流式过热器
1 额定汽温
2 3
50
100 负荷，%
二、过热蒸汽温度的调节
（一）、影响汽温的因素 1、煤水比
若G不变而增大B，由于受热面热负荷q成比例增加，热 水段长度Lrs和蒸发段长度Lsf必然缩短，而过热段长度 Lgr相应延长，过热汽温就会升高； 若B不变而增大G，由于q并未改变，所以（Lrs+Lzf） 必然延伸，而过热段长度Lgr随之缩短，过热汽温就会 降低。
2. 给水温度
若给水温度降低，在同样给水量和煤水比的 情况下，直流锅炉的加热段将延长，过热段缩 短（表现为过热器进口汽温降低），过热汽温 会随之降低；再热器出口汽温则由于汽轮机高 压缸排汽温度的下降而降低。因此，当给水温 度降低时，必须改变原来设定的煤水比，即适
当增大燃料量，才能保持住额定汽温。
3.受热面沾污
❖过热器与再热器的冷却条件较水冷壁、省煤器差
再热器的换热条件更差： 放热系数小； 质量流速低； 比热小，热偏差较大；
❖过热器与再热器的出口汽温随负荷而变
❖过热器与再热器管间的烟气流速受多种因素影
响
❖启停需要保护
过热பைடு நூலகம்、再热器启动、停炉、甩负荷保护
减温减压旁路系统、排汽系统 亚临界300MW中间再热机组
外圈U形管： 工质行程长、阻力大、流量小，又受到高温烟气直接冲刷
4、包覆管过热器 在水平烟道或竖井，像布置水冷壁那样布置过热器
烟气单面冲刷 蒸汽温度低（来自炉顶过热器或直接来自汽包） 管壁温度低散热损失小 输送作用送至低过
二、过热器、再热器系统
第三节 汽温调节
一、过热器与再热器汽温特性
由上述分析可见，直流锅炉的给水温度、 过量空气系数、火焰中心位置、受热面沾污程 度对过热汽温、再热汽温的影响与汽包锅炉有 很大的不同。有些影响是完全相反的。对于直 流锅炉，上述后四种因素的影响相对较小，且 变动幅度有限，它们都可以通过调整煤水比来 消除。
只要严格地保持给水量和燃料量的 固定比例不变，就能使过热蒸汽温度稳 定。但是，在燃用固体燃料的锅炉上， 燃料量的测定是很不准确的。所以，一 般采用前面讲过的锅炉蒸发量和汽压变 动信号的综合信号(即热量信号)来反映锅 炉燃料量。
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 时间与飞升时间都较长。
中间点:为了提高调节质量，按照反应较快和 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”。
在给定负荷下，与主蒸汽焓值一样，中间点的 焓值（或温度）也是煤水比的函数。只要煤水 比稍有变化，就会影响中间点温度，造成主蒸 汽温度超限。而中间点的温度对煤水比的指示， 显然要比主蒸汽温度的指示快得多。
炉膛结焦使锅炉传热量减少，排烟温度升高，锅 炉效率降低。对工质而言，则1kg工质的总吸热量减少。 而工质的加热热和蒸发热之和一定，所以，过热吸热 （包括过热器和再热器）减少。故过热汽温降低。但 再热器吸热因炉膛出口烟温的升高而增加，对于再热 汽温，进口再热汽温的降低和再热器吸热量的增大影 响相反，所以变化不大。