过热器和再热器

1、中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment1第六章第六章 过热器和再热器过热器和再热器中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment2一、过热器和再热器的作用一、过热器和再热器的作用提高蒸汽的焓值，以提高电厂热力循环效率。提高蒸汽的焓值，以提高电厂热力循环效率。 过热器的作用过热器的作用：将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽。过热蒸汽。再热器的作用再热器的作用：将汽轮机高压缸的排汽加热到与过热将汽轮机高压缸的排汽加热到与过热蒸汽温度相近或更高的再热温度，然后再送到中压缸蒸汽温度相近或更高的再

2、热温度，然后再送到中压缸及低压缸中膨胀做功。及低压缸中膨胀做功。 提高循环热效率；提高循环热效率； 使汽轮机末级叶片的蒸汽湿度控制在允许范围内。使汽轮机末级叶片的蒸汽湿度控制在允许范围内。第一节第一节 过热器和再热器的作用和工作特点过热器和再热器的作用和工作特点中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment3二、过热器和再热器的工作特点二、过热器和再热器的工作特点1）过热器和再热器是锅炉内工质温度最高的部件；）过热器和再热器是锅炉内工质温度最高的部件；2）蒸汽（特别是再热蒸汽）冷却管子的能力较差。）蒸汽（特别是再热蒸汽）冷却管子的能力较差。3）管子金属安全是过、

3、再热器设计和锅炉安全运行中的重要问题。）管子金属安全是过、再热器设计和锅炉安全运行中的重要问题。（材料是先进超临界、超超临界机组的关键技术之一。） 因此，为了保证长期金属安全，在过、再热器的设计和运行中，因此，为了保证长期金属安全，在过、再热器的设计和运行中，应应注意如下问题注意如下问题： 运行中应保持汽温稳定：汽温的波动不应超过运行中应保持汽温稳定：汽温的波动不应超过（510）。 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。内变化时能维持额定的汽温。 尽量防止或减少平行管子之间的热偏差。尽量防止或减少平

4、行管子之间的热偏差。第一节第一节 过热器和再热器的作用和工作特点过热器和再热器的作用和工作特点中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment4一、对流式一、对流式布置在锅炉对流烟道内，主要吸收烟气对流传热。布置在锅炉对流烟道内，主要吸收烟气对流传热。 根据根据烟气和管内蒸汽的相互流向烟气和管内蒸汽的相互流向，可分为：，可分为：逆流、顺逆流、顺流和混合流流和混合流三种传热方式。三种传热方式。 根据管子排列方式分为：根据管子排列方式分为：顺列、错列顺列、错列布置方式。布置方式。 根据根据管子的布置方式管子的布置方式可分为：可分为：立式和卧式立式和卧式。 受热面受热面

5、结构布置的设计结构布置的设计 结构尺寸：一定的横向节距结构尺寸：一定的横向节距s1和纵向节距和纵向节距s2； 管内工质质量流速：管内工质质量流速： 保证受热面的可靠冷却；保证受热面的可靠冷却； 减少管内蒸汽压降（特别是再热器）。减少管内蒸汽压降（特别是再热器）。 管外烟速：保证传热性能和防止积灰、磨损。管外烟速：保证传热性能和防止积灰、磨损。第二节第二节 过热器和再热器的型式和结构过热器和再热器的型式和结构中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment5二、半辐射式二、半辐射式布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处，既接收炉内的直接布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处，既接收

6、炉内的直接辐射热，又吸收烟气的对流热的受热面。辐射热，又吸收烟气的对流热的受热面。大型锅炉中一般设置：大型锅炉中一般设置：分隔屏分隔屏（前屏、大屏）和屏式过（前屏、大屏）和屏式过热器。其作用：热器。其作用： 减少烟气扰动和旋转；降低炉膛出口烟温，防止对流受热面结减少烟气扰动和旋转；降低炉膛出口烟温，防止对流受热面结渣；改善过热蒸汽或再热蒸汽的汽温特性。渣；改善过热蒸汽或再热蒸汽的汽温特性。结构特点结构特点： 横向节距横向节距s1大，纵向节距大，纵向节距s2小；小； 设置定位和夹持管；设置定位和夹持管； 热负荷高，热偏差大，结构设计要求：合适的质量流速、管材、热负荷高，热偏差大，结构设计要求：合

7、适的质量流速、管材、管径、管长和合理布置。管径、管长和合理布置。第二节第二节 过热器和再热器的型式和结构过热器和再热器的型式和结构中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment6三、辐射式三、辐射式布置在炉内壁面上直接吸收炉膛辐射热的过热器布置在炉内壁面上直接吸收炉膛辐射热的过热器。四、四、顶棚过热器和包覆过热器（附加受热面）顶棚过热器和包覆过热器（附加受热面） 第二节第二节 过热器和再热器的型式和结构过热器和再热器的型式和结构中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment7 过热器的系统布置，应能满足蒸汽参数的要求，并具有灵过热

8、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。经济性等。 大型锅炉均采用辐射大型锅炉均采用辐射对流组合式过热器系统。对流组合式过热器系统。 采用串联混合流组合方式，基本组合模式为采用串联混合流组合方式，基本组合模式为“顶棚过热器一包覆过热器顶棚过热器一包覆过热器一低温对流过热器一半辐射过热器一高温对流过热器一低温对流过热器一半辐射过热器一高温对流过热器”。 半辐射过热器由于热负荷较高，作为低温过热器。半辐射过热器由于热负荷较高，作为低温过热器。 减少热偏差：过热器分级或分段及交叉。减少

9、热偏差：过热器分级或分段及交叉。 过热器系统设多级喷水减温器。过热器系统设多级喷水减温器。 再热器的系统布置再热器的系统布置 一般采用对流式，分低温和高温两级，两者之间直接过渡，无中间连接一般采用对流式，分低温和高温两级，两者之间直接过渡，无中间连接集箱，以降低再热蒸汽的压降。集箱，以降低再热蒸汽的压降。 设事故喷水减温系统。设事故喷水减温系统。 典型过、再热器系统典型过、再热器系统第三节第三节 过热器和再热器的系统过热器和再热器的系统中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment8第四节第四节 过热器和再热器的汽温特性过热器和再热器的汽温特性 汽温特性：汽温与

10、锅炉负荷（或工质流量）的关系。汽温特性：汽温与锅炉负荷（或工质流量）的关系。 过热器的汽温特性过热器的汽温特性 辐射式：辐射式：随锅炉负荷的增加，出口蒸汽温度下降。随锅炉负荷的增加，出口蒸汽温度下降。 对流式：对流式：随锅炉负荷的提高而增加。随锅炉负荷的提高而增加。 半辐射式：因它以炉内辐射和烟气对流两种方式吸收热量，半辐射式：因它以炉内辐射和烟气对流两种方式吸收热量，汽温特性汽温特性介于上述两者之间，稍微平稳一些。介于上述两者之间，稍微平稳一些。 大型电站锅炉采用适当比例的辐射与对流特性的受热面，目的是为了大型电站锅炉采用适当比例的辐射与对流特性的受热面，目的是为了获得获得比较平稳的汽温特性

11、比较平稳的汽温特性。 直流锅炉汽温还受直流锅炉汽温还受“煤水比煤水比”（燃料量与给水量之比）的影（燃料量与给水量之比）的影响。响。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。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。bnetarfwshqgbii, 中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment9第四节第四节 过热器和再热器的汽温特性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 再热器的汽温特性原则上与过热器的汽温特性相似，但又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有其不同的特点 。 再热器的

12、汽温受进口汽温影响，其工质进口参数决定于汽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。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。器的进口汽温也随之降低，所以出口汽温一般随之下降。 变压运行时，锅炉负荷降低，高压缸排汽温度升高，变压运行时，锅炉负荷降低，高压缸排汽温度升高，在再热器吸在再热器吸热量不变的条件下，再热器出口热量不变的条件下，再热器出口汽温一般升高。汽温一般升高。 中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy

13、 & environment10第五节第五节 运行中影响汽温的因素运行中影响汽温的因素 汽包锅炉汽包锅炉1）锅炉负荷（即汽温特性）锅炉负荷（即汽温特性）2）过量空气系数）过量空气系数 过量空气系数增大，辐射传热量减小、对流传热量增大；过量空气系数增大，辐射传热量减小、对流传热量增大； 辐射式过、再热器汽温降低，对流过、再热器汽温升高。辐射式过、再热器汽温降低，对流过、再热器汽温升高。3）给水温度）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。流传热量增加，辐射传热量变化

14、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。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）受热面的污染情况5）饱和蒸汽用量）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）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）燃料种类和成分各因素对过热汽温的影响综合表各因素对过热汽温的影响综合表中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment11第五节第五节 运行中影响汽温的因素运行中影响汽温的因素直流锅炉（过热汽温）直流锅炉（过热汽温）1）煤水比）煤水比b/g2）过量空气系数）过量空气

15、系数 过量空气系数增大，过量空气系数增大，水冷壁和屏吸热减少，对流受热面吸热有所增加水冷壁和屏吸热减少，对流受热面吸热有所增加； 过热器进口汽温降低；屏式过热器出口汽温降低；对流过热器吸热有所增过热器进口汽温降低；屏式过热器出口汽温降低；对流过热器吸热有所增加。加。 总体上，在总体上，在b/g不变时，末级过热汽温有所下降。不变时，末级过热汽温有所下降。3）给水温度）给水温度 如如b/g比不变，给水温度降低导致过热汽温降低，负荷也降低。比不变，给水温度降低导致过热汽温降低，负荷也降低。 为维持过热汽温，需要适当提高为维持过热汽温，需要适当提高b/g比：比：b不变，适当减小不变，适当减小g，但机组

16、，但机组负荷降低；满负荷时，负荷降低；满负荷时，g不变，必须增加不变，必须增加b，锅炉超出力运行，需，锅炉超出力运行，需注意受热面金属温度，防止超温注意受热面金属温度，防止超温4）受热面的污染情况）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。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）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。火焰中心高度变化的影响类似于过量空气系数的影响。中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & envir

17、onment12第六节第六节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法一、汽温调节的重要性一、汽温调节的重要性蒸汽温度是锅炉运行特性的重要指标之一，运行中不能有过蒸汽温度是锅炉运行特性的重要指标之一，运行中不能有过大的偏差。大的偏差。 汽温过高影响锅炉受热面及蒸汽管道的寿命；汽温过高影响锅炉受热面及蒸汽管道的寿命； 汽温过低，导致机组热效率的降低，汽耗增加；影响汽机的安全汽温过低，导致机组热效率的降低，汽耗增加；影响汽机的安全性和寿命；性和寿命； 过、再热汽温变化过大，导致金属疲劳损伤，影响安全性。过、再热汽温变化过大，导致金属疲劳损伤，影响安全性。锅炉必须设置适当的调温手段。汽温调节方法分两大类

18、：锅炉必须设置适当的调温手段。汽温调节方法分两大类： 蒸汽侧的调节蒸汽侧的调节 烟气侧的调节烟气侧的调节 中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment13第六节第六节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法一、蒸汽侧调节汽温一、蒸汽侧调节汽温通过改变蒸汽的热焓来调节汽温，其方法采用通过改变蒸汽的热焓来调节汽温，其方法采用喷水减温喷水减温器。器。 利用利用喷水减温器喷水减温器，将减温水通过喷嘴雾化后直接喷入过热蒸汽中，使，将减温水通过喷嘴雾化后直接喷入过热蒸汽中，使其雾化、吸热蒸发，以降低蒸汽温度。其雾化、吸热蒸发，以降低蒸汽温度。 喷水一般采用喷水一般采用给水给

19、水。 喷水量一般为喷水量一般为5%8%bmcr，分多级（，分多级（2-3级）布置。级）布置。 一级布置在屏式过热器前，喷水量大作为汽温的粗调，并起保护屏的作用。一级布置在屏式过热器前，喷水量大作为汽温的粗调，并起保护屏的作用。 二级布置在末级过热器前，作为蒸汽温度的细调，控制出口汽温。二级布置在末级过热器前，作为蒸汽温度的细调，控制出口汽温。 过热器设计时需多布置受热面，使锅炉在低负荷时能达到额定汽温，过热器设计时需多布置受热面，使锅炉在低负荷时能达到额定汽温，而在高负荷时投入减温器减温。而在高负荷时投入减温器减温。 再热器不宜采用喷水减温，但用再热器不宜采用喷水减温，但用事故喷水事故喷水做再

20、热器的超温保护。做再热器的超温保护。 直流锅炉在直流锅炉在直流负荷直流负荷下运行时，以下运行时，以煤水比调节为主，喷水减温作细调煤水比调节为主，喷水减温作细调，并应尽可能少用喷水。并应尽可能少用喷水。 喷水减温的特点：减温幅度大，可达喷水减温的特点：减温幅度大，可达100 c以上；设备简单，调节灵以上；设备简单，调节灵活，惯性小，易于自动化；但不能用于升温，故受热面面积略大。活，惯性小，易于自动化；但不能用于升温，故受热面面积略大。中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment14第六节第六节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法二、烟气侧调节汽温二、烟气侧调节

21、汽温 改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分配比例改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分配比例 调节燃烧器的倾角、采用烟气再循环调节燃烧器的倾角、采用烟气再循环 改变流经过、再热器的烟气量。改变流经过、再热器的烟气量。 调节烟气挡板调节烟气挡板两种方法都存在着调温滞后和调节精确度不高的问题，两种方法都存在着调温滞后和调节精确度不高的问题，常作为粗调节，主要用于常作为粗调节，主要用于调节再热蒸汽温度调节再热蒸汽温度。 中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment15第六节第六节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法二、烟汽侧调节汽温二、烟汽侧调节汽温 分

22、隔烟道挡板：分隔烟道挡板： 将尾部竖井烟道分隔成两个平行的烟道，分别布置低温再热器和低温过热器（省煤将尾部竖井烟道分隔成两个平行的烟道，分别布置低温再热器和低温过热器（省煤器），调节烟气挡板开度，改变流经两个烟道的烟气流量，从而调节再热汽温。器），调节烟气挡板开度，改变流经两个烟道的烟气流量，从而调节再热汽温。 改变火焰中心位置：改变火焰中心位置： 摆动式燃烧器摆动式燃烧器（用于切圆燃烧锅炉）：燃烧器喷口上下摆动，使煤粉火炬上下倾斜，（用于切圆燃烧锅炉）：燃烧器喷口上下摆动，使煤粉火炬上下倾斜，改变火焰中心的位置。上摆改变火焰中心的位置。上摆30 ，炉膛出口烟温提高炉膛出口烟温提高75-80

23、c；下摆；下摆30 ，炉膛出口，炉膛出口烟温降低约烟温降低约40 。 30 摆动，摆动，调节汽温幅度可达调节汽温幅度可达3060 。 前后墙布置多层燃烧器（墙式燃烧锅炉）：通过投运不同层的燃烧器的方法也可改前后墙布置多层燃烧器（墙式燃烧锅炉）：通过投运不同层的燃烧器的方法也可改变火焰中心位置，有一定的调温作用。变火焰中心位置，有一定的调温作用。 烟气再循环：烟气再循环： 用再循环风机将省煤器后温度为用再循环风机将省煤器后温度为300350的部分烟气抽出，送入炉膛，改变各受的部分烟气抽出，送入炉膛，改变各受热面的吸热量比例，以调节汽温。再循环率为热面的吸热量比例，以调节汽温。再循环率为20%25

24、%，可调温，可调温4050（循环（循环量增加量增加1%，再热汽温升高约，再热汽温升高约2 ）。）。三种调温方式的比较三种调温方式的比较中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment16第六节第六节 蒸汽温度的调节方法蒸汽温度的调节方法三、直流锅炉的汽温调节三、直流锅炉的汽温调节 过热汽温过热汽温 以调节煤水比（以调节煤水比（b/g）为主）为主(作为粗调，以中间点温度为参照作为粗调，以中间点温度为参照) 以喷水减温作为细调。以喷水减温作为细调。四、再热器的运行保护四、再热器的运行保护 设有设有旁路系统旁路系统，其作用是在锅炉启动、停炉和汽轮机甩负，其作用是在锅炉启

25、动、停炉和汽轮机甩负荷时保护再热器。此外荷时保护再热器。此外(1)在汽轮机甩负荷或负荷较少时，锅炉可以在较高负荷下运行以维在汽轮机甩负荷或负荷较少时，锅炉可以在较高负荷下运行以维持燃烧稳定，并使过热和再热汽温尽量接近额定值。这时，锅炉持燃烧稳定，并使过热和再热汽温尽量接近额定值。这时，锅炉多余的蒸汽经旁路送入凝汽器。多余的蒸汽经旁路送入凝汽器。(2)在汽轮机启动时，尤其是热态启动时，会发生蒸汽温度和汽缸壁在汽轮机启动时，尤其是热态启动时，会发生蒸汽温度和汽缸壁温不相协调的情况，可以通过旁路系统来使锅炉汽温满足汽轮机温不相协调的情况，可以通过旁路系统来使锅炉汽温满足汽轮机的要求。的要求。中国 南

26、京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment171.过、再热器的作用及工作特点。过、再热器的作用及工作特点。2.按传热方式，过热器的型式及其布置特点。按传热方式，过热器的型式及其布置特点。3.屏式过热器的作用。屏式过热器的作用。4.汽温特性及汽温的主要影响因素。汽温特性及汽温的主要影响因素。5.汽温调节的两类方法及其原理汽温调节的两类方法及其原理6.再热汽温调节的方法、原理和特点。再热汽温调节的方法、原理和特点。7.直流锅炉汽温调节的主要特点。直流锅炉汽温调节的主要特点。本章小结本章小结中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment18

27、对流过、再热器的换热方式图图6-1 对流式过热器和再热器示意图对流式过热器和再热器示意图(a)逆流；(b)顺流；(c)混合流 逆流式：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。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）。常用于过、再热器的低温级（进口级）。 顺流式：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）。度较高的最末级（即高温级）。中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment19对流过、再

28、热器管的布置方式对流过、再热器管的布置方式 立式：立式：支吊简单，但不易疏水；支吊简单，但不易疏水； 卧式：卧式：便于疏水，但支吊复杂，需便于疏水，但支吊复杂，需要设置悬吊管。要设置悬吊管。中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment20对流过、再热器的结构布置中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment21分隔屏、屏式过热器中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment22过、再热器系统（1）中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment23过、再热器系统（2）东锅1000mw中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment24过、再热器系统（3）哈锅1000mw中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment25过热器汽温特性图图6-15 过热器的汽温特性过热器的汽温特性1辐射式过热器；2、3对流式过热器 中国 南京能源与环境学院能源与环境学院energy & environment26过热器汽温影响因素（汽包炉）影响因素汽温变化（）锅炉负荷10%10炉膛过量空气系数10%1020给水温度 -10 +