过热器与再热器

47
03.08.2020
48
03.08.2020
49
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。
33
03.08.2020
34
安装中的屏式过热器
屏式过热器
03.08.2020
35
03.08.2020
36
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。
hp
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。
03.08.2020
4
03.08.2020
5
03.08.2020
6
过热蒸汽管道
03.08.2020
7
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。
03.08.2020
37
03.08.2020
38
安装中的墙式过热器
03.08.2020
墙式过热器
39
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。
（5）存在烟气走廊。
由于设计、安装及运行等原因造成过热器和再热器的横向 节距不同，使个别管排之间有较大的烟气流通截面，形成 烟气走廊。在烟气走廊内，烟气流动阻力较小，烟气流动 加快，对流传热增强。同时，由于烟气走廊具有较厚的辐 射层厚度，也使辐射吸热增加，最后导致其它部分管于吸 热量相对减少，造成吸热不均。
过热器压降小于10%工作压力，对流过热器 ρω控制在800～1000kg/(㎡·s)；对于再 热器压降不超过0.2MPa，蒸汽ρω采用 250～400kg/(㎡·s)。
03.08.2020
18
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。
03.08.2020
43
低再出口联箱
03.08.2020
44
03.08.2020
45
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。
03.08.2020
11
03.08.2020
12
03.08.2020
13
03.08.2020
14
03.08.2020
15
03.08.2020
16
03.08.2020
17
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。
屏式过热器和再热器的布置如图7－10所示。
03.08.2020
26
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7－11所示的各 项措施。
屏式过热器的作用:1、降低炉膛出口烟温, 防止水平烟道结渣；2、改善汽温特性；3、 减轻残余旋转,减小水平烟道受热面的热偏 差.
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。
03.08.2020
27
03.08.2020
28
03.08.2020
29
屏式过热器与集箱组装后
屏式过热器 屏过联箱
03.08.2020
30
屏式过热器
03.08.2020
31
03.08.2020
32
03.08.2020
03.08.2020
19
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。
03.08.2020
20
03.08.2020
21
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。
第七章、过热器 与再热器
03.08.2020
1
第一节 过热器与再热器的作用和特点
一、过热器和再热器的作用 1、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。 2、再热器的作用：为避免汽轮机末尾几级叶片湿度过大， 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，这样还可以使朗肯循环效率得到提高4%～5%。 再热器的压力只有过热器压力的20%左右。 3、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 1、选用材料：过热器和再热器温度选择受到金属材料性能 的限制。国产亚临界压力以下锅炉，过热器高温段通常
24
03.08.2020
25
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。
03.08.2020
50
03.08.2020
51
03.08.2020
52
锅炉炉膛动画
03.08.2020
53
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：
（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。
03.08.2020
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。
03.08.2020
9
03.08.2020
10
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。
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。
03.08.2020
40
03.08.2020
41
顶棚穿墙管罩壳式密封
03.08.2020
42
顶棚管
顶棚管、水冷壁
水冷壁引出管
水冷壁上联箱
水冷壁
03.08.2020
54
二、影响热偏差的因素
在式（7－1）中，△hp和△ho可以表示为：
hp
qp Fp GP
，k J/ k g
h0
q0F0 G0
，k
J/
k
g
于是，
qp Fp 1 qF qo Fo Gp G
Go
式中：q为吸热不均匀系数，
q
qp qo
（7-2） ；
F为结构不均匀系数，
F
Fp Fo
；
G为流量不均匀系数，
03.08.2020
2
03.08.2020
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；
03.08.2020
56
03.08.2020
57
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。
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
03.08.2020
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。
03.08.2020
G
Gp Go
。
55
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， 两于侧1.的2～热1负.3荷。较小。沿宽度的吸热不均匀系数可达ηq等 （2）四角布置切向燃烧在炉膛出口处造成的烟气残余扭 转。
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Hale Waihona Puke Baidu 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。
03.08.2020
22
03.08.2020
23
03.08.2020
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。
03.08.2020
46
03.08.2020
58
烟温偏差和烟速偏差
03.08.2020
59
一台300ＭＷ锅炉上的实测数据
03.08.2020
60
（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。
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。