锅炉原理-过热器与再热器

1、2022-3-5Principles of BoilerPage 12022-3-5Principles of BoilerPage 2一、过热器和再热器的作用一、过热器和再热器的作用（1）过热器的作用）过热器的作用：将饱和蒸汽加热成过热蒸汽。：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）再热器的作用：把汽轮机高压缸的排汽返回锅炉再：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

2、机次加热，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。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再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%。我国。我国125MW以上机组都采用一次中间再热系统。以上机组都采用一次中间再热系统。2022-3-5Principles of BoilerPage 3再热循环再热循环T-S图图再热循环的使用，可以提再热循环的使用，可以提高循环的热效率高循环的热效率4%5%，而且可以使汽轮机排汽湿而且可以使汽轮机排汽湿度控制在允许范围内。度控制在允许范围内。再热器系统阻力会使蒸汽再热器系统阻力会使蒸汽在汽轮机内的作功能力下在

3、汽轮机内的作功能力下降，因此再热系统力求简降，因此再热系统力求简单，整个再热器的压降不单，整个再热器的压降不高于高于0.2MPa。2022-3-5Principles of BoilerPage 4二、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、工作特点：、工作特点：（1）蒸汽压力高，压力可以达到超临界以上；）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；）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；）蒸汽（特别是再热蒸汽）冷却管道的能力较差； 2、工作要求、工作要求（1）运行中应保持）运行中应保

4、持汽温稳定汽温稳定：波动不超过：波动不超过5-10；（2）过热器和再热器要有可靠的）过热器和再热器要有可靠的调温手段调温手段，使运行工况，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温；在一定范围内变化时能维持额定的汽温；（3）尽量）尽量减少减少并联管间的并联管间的热偏差热偏差。2022-3-5Principles of BoilerPage 5（1 1）低压锅炉：）低压锅炉：吸热特点：锅炉压力低，汽化潜热大。吸热特点：锅炉压力低，汽化潜热大。蒸发热量多，过热热少蒸发热量多，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受热面布置：除了水冷壁以外，在过热器前，需要布置一定数

5、量的对流蒸发管束；对流蒸发管束；（2 2）中压锅炉：）中压锅炉：吸热特点：吸热特点：炉膛辐射热与蒸发热相当炉膛辐射热与蒸发热相当，无需额外布置蒸发受热面；，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；受热面布置：过热器仅布置在炉膛出口的凝渣管之后；（3 3）高压锅炉）高压锅炉吸热特点：汽化潜热小，所需吸热特点：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。内，即

6、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。2022-3-5Principles of BoilerPage 6高压锅炉受热面的布置高压锅炉受热面的布置（1 1）过热器系统：）过热器系统：顶棚过热器顶棚过热器低温过热器低温过热器屏式过热器屏式过热器高温过热器高温过热器（2 2）过热器系统：）过热器系统：汽轮机汽轮机低温再热器低温再热器 高温再热器高温再热器汽轮机汽轮机 2022-3-5Principles of BoilerPage 7（1）过热器和再热器结构：）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：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

7、，汽体比体积较大，管径比过热器大。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：）过热器和再热器分类：对流式过热器（再热器）；对流式过热器（再热器）；半辐射式（屏式）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）。辐射式过热器（再热器）。2022-3-5Principles of BoilerPage 8一、对流式过热器（再热器）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。水平烟道或尾部竖井中，吸收烟气的对流放热量。 布置

8、形式分类：布置形式分类：按管子排列方式分为：顺列、错列布置方式。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。根据管子的布置方式分为：垂直式和水平式。2022-3-5Principles of BoilerPage 9 顺列顺列：传热系数小，阻力小，管壁磨损小，容易清灰，：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。一般用在高温烟区。 错列错列：传热好，阻力大，管壁磨损大，不易清灰，一般：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

9、。用于尾部低温烟道。1、按管子排列方式分类、按管子排列方式分类 顺列顺列 错列错列2022-3-5Principles of BoilerPage 10 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）。 混合流混合流：先经逆流传热段，再经顺流传热段，折中布置。：先经

10、逆流传热段，再经顺流传热段，折中布置。2、按烟气和蒸汽的流动方向分类、按烟气和蒸汽的流动方向分类 2022-3-5Principles of BoilerPage 113 3、按管子的布置方式分类按管子的布置方式分类立式（垂直式）：立式（垂直式）：布置在水平烟道布置在水平烟道内，支吊简单，易积灰，不利疏水。内，支吊简单，易积灰，不利疏水。卧式（水平式）：卧式（水平式）：布置在尾部竖井布置在尾部竖井中，支吊复杂，多采用有工质冷却的中，支吊复杂，多采用有工质冷却的受热面管子作为受热面管子作为悬吊管悬吊管，便于疏水。，便于疏水。2-悬吊管；悬吊管；3-联箱联箱2022-3-5Principles o

11、f BoilerPage 12某超临界某超临界1900t/h锅炉高温过热器锅炉高温过热器布置位置：水平烟道后部；布置位置：水平烟道后部；管径：管径：38mm；管道排列：管道排列：82排排12管管/排排=984根根2022-3-5Principles of BoilerPage 13蒸汽与烟气流速的选择：蒸汽与烟气流速的选择： 蒸汽流速：蒸汽流速：保持一定质量流速，使过热器和再热器得保持一定质量流速，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过热器质量流速800-1100kg/(m2s)，再热器内蒸汽质量，再热器内

12、蒸汽质量流量流量250-400kg/(m2s) 。 烟气流速：烟气流速：应综合考虑传热效果、管子的磨损和积灰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，烟气流速高，灰粒较软，烟气流速10-15m/s；烟气低温区，飞灰；烟气低温区，飞灰磨损能力加剧，控制流速在磨损能力加剧，控制流速在6-9m/s。2022-3-5Principles of BoilerPage 14蛇形管的结构：蛇形管的结构：过热器的蛇形管可

13、以做成单管圈、双管圈或多管圈，过热器的蛇形管可以做成单管圈、双管圈或多管圈，这这与锅炉的容量和管内必须维持的蒸汽流速有关与锅炉的容量和管内必须维持的蒸汽流速有关。可通过。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，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。烟气流速保持不变。单管圈单管圈 双管圈双管圈 多管圈多管圈2022-3-5Principles of BoilerPage 15二、屏式过热器（再热器）2/32/3 屏式过热器（再热器）布置在炉膛内部，吸收

14、炉膛的屏式过热器（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。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、辐射式和半辐射式过热器辐射式过热器（再热器）：辐射式过热器（再热器）：布置在炉布置在炉膛上部，接受炉膛辐射热，横向节距较膛上部，接受炉膛辐射热，横向节距较大大（3-4m），如），如前屏、大屏等；前屏、大屏等；半辐射式半辐射式过热器（再热器）过热器（再热器）：布置在布置在炉膛出口烟窗处，既接收炉内的辐射热，炉膛出口烟窗处，既接收炉内的辐射热，又吸收烟气的对

15、流热，又吸收烟气的对流热， 防止对流受热面防止对流受热面结渣，如后屏过热器。结渣，如后屏过热器。2022-3-5Principles of BoilerPage 162 2、屏式受热面的结构：、屏式受热面的结构： 由焊在联箱上的许多由焊在联箱上的许多U形管排列成管屏。管径形管排列成管屏。管径32-42mm，每个屏有每个屏有15-30根管组成；根管组成； 屏悬挂在炉顶梁上，受热后能向下自由膨胀；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作为扎紧管扎紧管，将管屏夹紧。，将管屏夹紧。注意：注意：屏

16、平面与烟气流向平行屏平面与烟气流向平行。烟气方向烟气方向2022-3-5Principles of BoilerPage 17锅炉前屏、分隔屏、后屏。锅炉前屏、分隔屏、后屏。2022-3-5Principles of BoilerPage 183、屏式受热面的热偏差：、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。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，容易发生阻力大，工质流量小，容易发生超温超温现象。现象。为了保证受热面安全运行，屏式受热面

17、多作为为了保证受热面安全运行，屏式受热面多作为中温受热中温受热面（中级）面（中级），采用较高的质量流速，使管壁得到冷却。屏，采用较高的质量流速，使管壁得到冷却。屏的最外围的最外围U形管壁温最高，多采用耐高温钢材制造。形管壁温最高，多采用耐高温钢材制造。2022-3-5Principles of BoilerPage 194、屏式过热器防止外圈管超温的措施屏式过热器防止外圈管超温的措施（a）减小外圈管长度；）减小外圈管长度；（b）采用双）采用双U型管结构；型管结构；（c）内外圈管子交叉；）内外圈管子交叉；（d）外圈管子短路（增大流量）保护管屏。）外圈管子短路（增大流量）保护管屏。 （a） （b）

18、 （c） （d）2022-3-5Principles of BoilerPage 20 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紧贴水冷壁或炉墙布置，也称为，也称为墙式过热器墙式过热器, , 常用于低温段过热器（再热器）。常用于低温段过热器（再热器）。1 1、布置方式、布置方式（1 1）紧贴炉墙与水冷壁相间布置，用于控制循环锅炉；）紧贴炉墙与水冷壁相间布置，用于控制循环锅炉；（2 2）附着在水冷壁管道上，将水冷壁管遮盖（水冷壁管按）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。照不吸热考虑），多用于自然循环锅炉。2 2、布置形式、布置形式

19、（1 1）布置在炉膛上部：）布置在炉膛上部：（2 2）沿炉膛全高度布置在前墙或两侧墙上。）沿炉膛全高度布置在前墙或两侧墙上。三、壁式过热器（再热器）三、壁式过热器（再热器）2022-3-5Principles of BoilerPage 211、顶棚过热器：顶棚过热器：布置在炉膛顶布置在炉膛顶部的膜式受热面，通过吊杆悬部的膜式受热面，通过吊杆悬吊在炉顶钢梁上。吸热量不大，吊在炉顶钢梁上。吸热量不大，主要作用主要作用是支承炉顶的耐火材是支承炉顶的耐火材料和保温材料，并保持锅炉的料和保温材料，并保持锅炉的严密性。严密性。四、顶棚过热器和包覆管过热器（四、顶棚过热器和包覆管过热器（附加受热面附加受热

20、面） 2、包覆管过热器：包覆管过热器：布置在水平烟道和尾部竖井的壁面上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。单面冲刷，因此吸热量少。主要作用是形成烟道壁面主要作用是形成烟道壁面，提，提高锅炉严密性，减少烟道漏风。高锅炉严密性，减少烟道漏风。2022-3-5Principles of BoilerPage 22顶棚过热器和包墙管过热器：顶棚过热器和包墙管过热器： 2022-3-5Principles of BoilerPage 23 包墙管过热器：包墙管过热器： 2022-3-5

21、Principles of BoilerPage 24 五、汽温特性五、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。化的关系特性，称为锅炉的汽温特性。锅炉负荷提高锅炉负荷提高:B,G提高提高采用适当比例的三种过热器组采用适当比例的三种过热器组合，可获得平稳的汽温特性。合，可获得平稳的汽温特性。1、过热器的汽温特性、过热器的汽温特性对流式过热器对流式过热器：随锅炉负荷的提：随锅炉负荷的提高高,出口蒸汽温度提高，出口蒸汽温度提高，曲线曲线3；辐射式过热器辐射式过热器：随锅炉负荷的增：随锅炉负荷的增加，出

22、口蒸汽温度下降，加，出口蒸汽温度下降，曲线曲线1；半辐射式过热器半辐射式过热器：汽温特性介于：汽温特性介于上述两者之间，曲线上述两者之间，曲线2。2022-3-5Principles of BoilerPage 251-1-过热器汽温特性；过热器汽温特性；2-2-再热器汽温特性再热器汽温特性 再热器整体呈现对流汽温再热器整体呈现对流汽温特性特性，锅炉负荷降低时，出，锅炉负荷降低时，出口蒸汽温度下降；口蒸汽温度下降；此外，锅炉负荷降低，汽此外，锅炉负荷降低，汽轮机高压缸排汽温度降低，轮机高压缸排汽温度降低，再热器的进口汽温降低，出再热器的进口汽温降低，出口汽温进一步下降口汽温进一步下降；再热器的

23、汽温特性随锅炉再热器的汽温特性随锅炉负荷变化幅度较大。负荷变化幅度较大。 2、再热器的汽温特性、再热器的汽温特性 过热器整体呈现对流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。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过热器的汽温特性相似，但又有其不同的特点 。2022-3-5Principles of BoilerPage 261、系统布置要求：、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，并具有灵活的有灵活的调温手段调温手段，还应保证运行中管壁不超温和具有较，还应保证运行中管壁不超温和具有较高的经济性等

24、。高的经济性等。2、过热器布置原则、过热器布置原则（1）中压锅炉：一般仅采用对流过热器。）中压锅炉：一般仅采用对流过热器。（2）大型锅炉：采用）大型锅炉：采用辐射辐射对流组合式对流组合式过热器系统。过热器系统。 基本组合模式为基本组合模式为“顶棚过热器顶棚过热器-包覆管过热器包覆管过热器-低温对流低温对流过热器过热器-半辐射过热器半辐射过热器-高温对流过热器高温对流过热器”。2022-3-5Principles of BoilerPage 27 3、过热器的布置要求：、过热器的布置要求：（1）过热器的分级布置）过热器的分级布置低温级过热器采用逆流传热方式；低温级过热器采用逆流传热方式；高温级过

25、热器可以分成两段：第一段为逆流传热方式，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；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）过热器的分级或分段，每段蒸汽焓增不应超过250-420kJ/kg，以减少热偏差；，以减少热偏差；（3）两级过热器之间应该设置）两级过热器之间应该设置减温器减温器，以便调节汽温。，以便调节汽温。4、典型锅炉过热器与再热器系统、典型锅炉过热器与再热器系统 2022-3-5Principles of BoilerPage 28某某1900t/h超临界锅炉超临界锅炉主蒸

26、汽系统流程：主蒸汽系统流程：给水给水省煤器省煤器螺旋管螺旋管水冷壁水冷壁过渡联箱过渡联箱垂垂直管水冷壁直管水冷壁启动分启动分离器离器顶棚和包墙过顶棚和包墙过热器系统热器系统低温过热低温过热器器一级喷水减温器一级喷水减温器屏式过热器屏式过热器二级喷二级喷水减温器水减温器末级过热末级过热器器汽轮机高压缸。汽轮机高压缸。2022-3-5Principles of BoilerPage 29600MW超临界锅炉超临界锅炉再热汽系统流程：再热汽系统流程：再热管道再热管道再热器再热器事故喷水减温器事故喷水减温器再热管道再热管道水平低水平低温再热器温再热器末级再末级再热器热器汽轮机低压汽轮机低压缸。缸。20

27、22-3-5Principles of BoilerPage 30东锅东锅1000MW锅炉锅炉示意图示意图2022-3-5Principles of BoilerPage 31锅炉过热器与再热器锅炉过热器与再热器系统图系统图2022-3-5Principles of BoilerPage 32再热器系统再热器系统流程图流程图（动画）（动画）2022-3-5Principles of BoilerPage 33式中：式中：hp 为偏差管焓增，为偏差管焓增，h0 为管组平均焓增。为管组平均焓增。 一、热偏差的概念一、热偏差的概念 锅炉受热面并列管子间，因吸热不均和工质流量不锅炉受热面并列管子间，因

28、吸热不均和工质流量不均引起的工质焓增不同的现象。均引起的工质焓增不同的现象。 热偏差程度，用热偏差系数热偏差程度，用热偏差系数表示：表示： 0phh2022-3-5Principles of BoilerPage 340000ppppq FhGq FhGq：外壁面平均热负荷，：外壁面平均热负荷，kJ/(m2s)；F：受热面积，：受热面积，m2；G：工质流量，：工质流量，kg/s；q：吸热不均匀系数；：吸热不均匀系数；F：结构不均匀系数；：结构不均匀系数；G：流量不均匀系数。：流量不均匀系数。 由于并列管子间的受热面积差异不大，因此产生热偏差由于并列管子间的受热面积差异不大，因此产生热偏差的主要

29、原因是的主要原因是吸热不均和流量不均吸热不均和流量不均。GFqppppGGFFqqhh0000/2022-3-5Principles of BoilerPage 35（1）受热面的污染）受热面的污染 受热受热面面积灰积灰和和结渣结渣导致并列管吸热严重不均；导致并列管吸热严重不均；（2）炉内温度场不均匀）炉内温度场不均匀炉内温度场与速度场：炉内温度场是炉内温度场与速度场：炉内温度场是三维三维的，高度和宽度的，高度和宽度方向热负荷有差别；方向热负荷有差别；燃烧器运行调节不当，导致燃烧器运行调节不当，导致火焰中心偏斜火焰中心偏斜；（3）屏式过热器受热不均；）屏式过热器受热不均； 屏式过热器各排管辐射

30、角系数不同，屏式过热器各排管辐射角系数不同，冷热不均比较严重冷热不均比较严重。2022-3-5Principles of BoilerPage 36（4）烟道内温度场不均匀）烟道内温度场不均匀炉内温度场炉内温度场与速度场的与速度场的不均匀不均匀，会在烟道中延续下去，导致烟道内会在烟道中延续下去，导致烟道内温度场不均匀；温度场不均匀；四角切圆燃烧产生的四角切圆燃烧产生的旋转气流旋转气流，导致烟道内温度常不均；导致烟道内温度常不均；（5）烟气走廊的影响：对流受热面中，如果）烟气走廊的影响：对流受热面中，如果横向节距不均时，横向节距不均时，会使个别管排间有较大的烟气流通截面，形成烟气走廊。烟会使个别

31、管排间有较大的烟气流通截面，形成烟气走廊。烟气走廊阻力小，烟速快，对流传热加强；气走廊阻力小，烟速快，对流传热加强；烟气走廊烟气走廊还具有较还具有较大的辐射层厚度，辐射吸热也增加。大的辐射层厚度，辐射吸热也增加。2022-3-5Principles of BoilerPage 37（1）连接方式的影响：连接方式的影响：连接方式的不同，导致并列管圈进出口端的连接方式的不同，导致并列管圈进出口端的静压差静压差不同，不同，从而使得并联管之间从而使得并联管之间流量不均流量不均。Z Z型连接中型连接中，沿流动，沿流动方向方向进口联箱内进口联箱内工质流工质流量逐步减小，动能下降，量逐步减小，动能下降，而静

32、压则逐步提高；而而静压则逐步提高；而出口联箱中出口联箱中，沿流动方，沿流动方向静压逐步下降。向静压逐步下降。并联并联管流量差别较大管流量差别较大。U U型连接方式型连接方式，进出，进出口联箱中静压变化趋势口联箱中静压变化趋势相同，相同，进出口管圈静压进出口管圈静压差相差较小差相差较小。2022-3-5Principles of BoilerPage 38（2）热力不均对流量不均的影响）热力不均对流量不均的影响 并联管组的平均压降：并联管组的平均压降：0200020002)(GKghwldp 由此可得，并联管组的平均流量：由此可得，并联管组的平均流量：0000KpG 偏差管的平均流量：偏差管的平

33、均流量：ppppKpG 式中，式中，K表示折算阻力系数，重力压头表示折算阻力系数，重力压头gh忽略不计。忽略不计。2022-3-5Principles of BoilerPage 39 流量不均匀系数：流量不均匀系数：pppPGvvKKppGG0000 （a a） ：反映了反映了并列管圈压差不同并列管圈压差不同对流量不均的影响。对流量不均的影响。连接方式不同，并列管圈进出口端的静压差不同。连接方式不同，并列管圈进出口端的静压差不同。0ppp（c） ：反映了反映了吸热不均吸热不均对流量不均的影响。对流量不均的影响。0p （b b） ：折算阻力系数与管子的长度、流通面积、：折算阻力系数与管子的长度

34、、流通面积、粗糙度、等因素有关，反映了粗糙度、等因素有关，反映了结构不同结构不同对流量不均的影响。对流量不均的影响。pKK /0GFq吸热强吸热强的偏差管，其的偏差管，其热力不均匀系数较大热力不均匀系数较大；同时，该偏；同时，该偏差管内蒸汽比体积较大，差管内蒸汽比体积较大，流量不均匀系数较小流量不均匀系数较小：使该偏：使该偏差管的热偏差系数更大，容易恶性循环导致管子超温。差管的热偏差系数更大，容易恶性循环导致管子超温。2022-3-5Principles of BoilerPage 40中间混合对热偏差的影响中间混合对热偏差的影响1-平均管平均管2-偏差管，无中间混合偏差管，无中间混合3-偏差

35、管，三次中间混合偏差管，三次中间混合每级受热面还可以每级受热面还可以沿烟道宽沿烟道宽度方向进行分段度方向进行分段，以减小因烟，以减小因烟道宽度方向热负荷中间高两侧道宽度方向热负荷中间高两侧低而造成的热偏差。低而造成的热偏差。将受热面分成串联的几级，级将受热面分成串联的几级，级间通过联箱进行工质混合。间通过联箱进行工质混合。 可以减小热偏差，可以减小热偏差，避免热偏差避免热偏差累积累积，还可减少每级受热面中工，还可减少每级受热面中工质焓增，便于控制蒸汽温度。质焓增，便于控制蒸汽温度。 （一）结构设计方面的措施（一）结构设计方面的措施（1 1）受热面）受热面分级分段布置分级分段布置，级间采用联箱混

36、合，减小出口热偏差；，级间采用联箱混合，减小出口热偏差；2022-3-5Principles of BoilerPage 41（2 2）沿烟道宽度方向进行）沿烟道宽度方向进行左右交左右交叉叉：可减少因烟道左右侧烟温不同：可减少因烟道左右侧烟温不同和烟速偏差引起的吸热不均。和烟速偏差引起的吸热不均。（3 3）采用合理的连接管与过热器联）采用合理的连接管与过热器联箱之间的箱之间的连接方式连接方式：采用：采用U U型连接型连接或或多管连接多管连接方式，都可使流量不均减小，方式，都可使流量不均减小，降低热偏差。降低热偏差。多管连接方式多管连接方式工质流程左右交叉工质流程左右交叉2022-3-5Prin

37、ciples of BoilerPage 42（4 4）同级过热器（再热器）进行同级过热器（再热器）进行管圈内管圈内外分组外分组：内外圈管交叉内外圈管交叉布置，均衡内外布置，均衡内外管圈吸热量，如屏式过热器。管圈吸热量，如屏式过热器。（5 5）减小屏前或管束前烟气空间的尺寸减小屏前或管束前烟气空间的尺寸，减少烟气与各，减少烟气与各管圈间辐射换热的角系数差别，减小辐射热偏差。管圈间辐射换热的角系数差别，减小辐射热偏差。2022-3-5Principles of BoilerPage 43（6 6）合理设计并列管的结构参数合理设计并列管的结构参数，增大热负荷较高管，增大热负荷较高管子的管径，提高流

38、量，使流量和吸热量合理匹配；子的管径，提高流量，使流量和吸热量合理匹配；（7 7）消）消除炉膛出口烟气余旋除炉膛出口烟气余旋：炉膛上方的分隔屏可起：炉膛上方的分隔屏可起到消旋作用，使进入对流烟道的烟气流速趋于均匀。此到消旋作用，使进入对流烟道的烟气流速趋于均匀。此外，二次风反切可以削弱烟气旋转强度。外，二次风反切可以削弱烟气旋转强度。（8 8）烟道受热面的布置，要使烟气流通截面均匀，防）烟道受热面的布置，要使烟气流通截面均匀，防止局部流通截面大而形成止局部流通截面大而形成烟气走廊烟气走廊，造成吸热不均。，造成吸热不均。2022-3-5Principles of BoilerPage 44（1

39、1）设备投产或检修后设备投产或检修后，应做好冷态空气动力场试，应做好冷态空气动力场试验和热态燃烧调整试验。确保炉内空气动力场均匀，验和热态燃烧调整试验。确保炉内空气动力场均匀，火焰不偏斜，炉膛出口烟气分布均匀。火焰不偏斜，炉膛出口烟气分布均匀。（2 2）锅炉运行时锅炉运行时，根据负荷变化合理投入和调整燃，根据负荷变化合理投入和调整燃烧器。保证烟气均匀充满炉膛，火焰不偏斜。烧器。保证烟气均匀充满炉膛，火焰不偏斜。（3 3）及时吹灰及时吹灰，防止结渣和积灰产生的受热不均。，防止结渣和积灰产生的受热不均。 （二）运行方面的措施（二）运行方面的措施2022-3-5Principles of Boile

40、rPage 45 锅炉在运行过程中，由于运行条件的变化，蒸汽温度随锅炉在运行过程中，由于运行条件的变化，蒸汽温度随之变化。主要影响因素包括：之变化。主要影响因素包括：1、锅炉负荷、锅炉负荷G 蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系称为汽温特性，不同传蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系称为汽温特性，不同传热方式的过热器与再热器，汽温特性不同。一般过热器和热方式的过热器与再热器，汽温特性不同。一般过热器和再热器都呈现对流特性，再热器都呈现对流特性，随着锅炉负荷随着锅炉负荷，汽温，汽温；2、过量空气系数、过量空气系数 过量空气系数过量空气系数增大增大，燃烧生成的烟气量增多，烟气流，燃烧生成的烟气量增多，烟气流速增大

41、，对流传热加强，导致过热速增大，对流传热加强，导致过热汽温升高汽温升高；2022-3-5Principles of BoilerPage 463、给水温度、给水温度tgs 给水温度给水温度，产生一定蒸汽量所需的煤耗量减少，烟气，产生一定蒸汽量所需的煤耗量减少，烟气量下降，对流受热面量下降，对流受热面出口汽温出口汽温。4、受热面污染情况、受热面污染情况炉膛受热面的积灰或结渣：炉膛受热面的积灰或结渣：炉内辐射热减少，进入过热器炉内辐射热减少，进入过热器区域烟温上升，区域烟温上升，过热汽温过热汽温；过热器本身积灰或结渣：过热器本身积灰或结渣：传热量下降，传热量下降，过热汽温过热汽温。2022-3-5

42、Principles of BoilerPage 472/32/35、燃烧器的运行状况、燃烧器的运行状况燃烧器喷嘴倾角的影响：燃烧器喷嘴倾角的影响：喷嘴向上倾斜喷嘴向上倾斜，火焰中心上，火焰中心上移，移，汽温汽温。投运不同高度的燃烧器：火焰中心随投运燃烧器的高投运不同高度的燃烧器：火焰中心随投运燃烧器的高度而变化，导致汽温变化。度而变化，导致汽温变化。6、燃料变化的影响、燃料变化的影响燃煤发热量增大燃煤发热量增大 ，燃料耗量，燃料耗量B降低，导致过热器出降低，导致过热器出口口汽温下降汽温下降 。水分和灰分增加水分和灰分增加，降低炉膛温度，炉内放热量减少，降低炉膛温度，炉内放热量减少，炉膛出口烟

43、温上升，炉膛出口烟温上升，过热器汽温过热器汽温；煤质变粗，难于燃尽，火焰中心上移，汽温煤质变粗，难于燃尽，火焰中心上移，汽温。2022-3-5Principles of BoilerPage 48 运行中汽温偏离额定值的一般不超过运行中汽温偏离额定值的一般不超过-10-10+5+5。 汽温过高，汽温过高，金属的许用应力下降，危及机组的安全运行；金属的许用应力下降，危及机组的安全运行； 汽温下降，汽温下降，循环热效率降低。循环热效率降低。 （一）蒸汽侧调节（一）蒸汽侧调节 通过改变通过改变蒸汽热焓蒸汽热焓调节汽温，主要有调节汽温，主要有喷水减温器喷水减温器（主要用于过热器调（主要用于过热器调温）

44、、温）、表面式换热器表面式换热器（主要用于再热器）；（主要用于再热器）；（二）烟气侧调节（二）烟气侧调节 通过改变流经过热器和再热器通过改变流经过热器和再热器烟气流量和烟气温度烟气流量和烟气温度的方法，调节蒸汽的方法，调节蒸汽温度。常作为再热蒸汽温度的粗调节措施。温度。常作为再热蒸汽温度的粗调节措施。1/31/32022-3-5Principles of BoilerPage 49 原理：喷水减温原理是将减温水直接喷入过热蒸汽中，原理：喷水减温原理是将减温水直接喷入过热蒸汽中，使其雾化吸热蒸发，降低蒸汽温度。使其雾化吸热蒸发，降低蒸汽温度。特点：结构简单、调节灵敏，可靠性高，压力损失小；特点：

45、结构简单、调节灵敏，可靠性高，压力损失小；应用：应用：过热蒸汽：广泛采用喷水减温进行过热蒸汽：广泛采用喷水减温进行过热蒸汽温度调节过热蒸汽温度调节；再热蒸汽：喷水减温作为再热蒸汽：喷水减温作为辅助调节方法和事故喷水用辅助调节方法和事故喷水用。（再热器不采用喷水减温调节汽温再热器不采用喷水减温调节汽温：再热器喷入的水转化的蒸汽仅在：再热器喷入的水转化的蒸汽仅在汽轮机的中、低压缸中作功，相当于附加了一个中压子循环系统，子汽轮机的中、低压缸中作功，相当于附加了一个中压子循环系统，子循环效率低于原来循环效率，从而循环效率低于原来循环效率，从而使整个系统循环效率降低使整个系统循环效率降低。）。）2/82

46、/8（一）蒸汽侧调温方法（一）蒸汽侧调温方法 2022-3-5Principles of BoilerPage 50 喷水减温连接系统喷水减温连接系统喷水减温要求减温水的品质不能低于蒸汽品质，常用锅喷水减温要求减温水的品质不能低于蒸汽品质，常用锅炉给水作为减温水。炉给水作为减温水。喷水减温器布置在两级过热器之间的喷水减温器布置在两级过热器之间的连接管道或联箱中连接管道或联箱中。2/82/8对多级过热器系统，采用对多级过热器系统，采用23级喷水减温。级喷水减温。第一级：第一级：屏式过热器之屏式过热器之前。保护屏式过热器安全前。保护屏式过热器安全和粗调过热汽温。和粗调过热汽温。第二级：第二级：高温

47、过热器之高温过热器之前。细调过热汽温至额定前。细调过热汽温至额定值，保护高温过热器。值，保护高温过热器。2022-3-5Principles of BoilerPage 512022-3-5Principles of BoilerPage 52 喷水减温器型式：喷水减温器型式：笛形管式、旋涡式、文氏管式等。笛形管式、旋涡式、文氏管式等。（1 1）笛形管式喷水减温器：笛形管式喷水减温器：2/82/8笛形管式喷水减温器由笛形管式喷水减温器由笛形笛形管和保护套管管和保护套管组成。组成。减温水从减温水从背向气流一侧的喷孔喷出，背向气流一侧的喷孔喷出，保保护套管护套管长长4-5m，保证水滴在，保证水滴在

48、套管长度内蒸发完毕，防止水套管长度内蒸发完毕，防止水滴接触外壳产生热应力。滴接触外壳产生热应力。特点：结构简单，制造安装特点：结构简单，制造安装方便，调温效果好，但在减温方便，调温效果好，但在减温水量小时水量小时雾化质量较差雾化质量较差。1-外壳外壳 2-喷管喷管 3-保护套管保护套管 2022-3-5Principles of BoilerPage 531-1-混合管；混合管； 2-2-文丘里管；文丘里管； 3-3-旋涡式喷嘴。旋涡式喷嘴。 减温水在喷嘴内强烈旋转减温水在喷嘴内强烈旋转，喷出后形成伞形水雾，喷出后形成伞形水雾，与蒸汽接触混合良好。文丘里管使蒸汽加速，促进蒸汽与蒸汽接触混合良好

49、。文丘里管使蒸汽加速，促进蒸汽与水雾的混合。因此完成减温水雾化和与蒸汽充分混合与水雾的混合。因此完成减温水雾化和与蒸汽充分混合所需的混合管长度较短。所需的混合管长度较短。 特点：特点：雾化完善雾化完善，减温幅度大，适用于减温水量变，减温幅度大，适用于减温水量变化幅度大的情况。压力损失较大。化幅度大的情况。压力损失较大。（2）旋涡式喷水减温器：）旋涡式喷水减温器：2022-3-5Principles of BoilerPage 54（3）文丘里管喷水减温器）文丘里管喷水减温器文氏管式喷水减温器：文氏管式喷水减温器： 减温水经减温水经环形水室环形水室从文丘里管（从文丘里管（真空发生器真空发生器）喉

50、部的）喉部的若干小孔喷入，与蒸汽强烈混合蒸发。若干小孔喷入，与蒸汽强烈混合蒸发。 特点：蒸汽流动阻力小，水雾化好，但结构较复杂。特点：蒸汽流动阻力小，水雾化好，但结构较复杂。2022-3-5Principles of BoilerPage 55 汽汽-汽热交换器汽热交换器 原理：原理：采用汽采用汽-汽热交换器，进行过热蒸汽和再热蒸汽热交汽热交换器，进行过热蒸汽和再热蒸汽热交换，实现换，实现再热蒸汽温度再热蒸汽温度的调节。的调节。 一般过热蒸汽来自辐射式过热器，再热蒸汽来自对流式一般过热蒸汽来自辐射式过热器，再热蒸汽来自对流式低温再热器。二者汽温特性相反，更好适应锅炉负荷变化。低温再热器。二者汽

51、温特性相反，更好适应锅炉负荷变化。 热交换器结构形式热交换器结构形式U型套管式汽型套管式汽-汽热交换器：汽热交换器：筒式汽筒式汽-汽热交换器：汽热交换器：2022-3-5Principles of BoilerPage 56 热交换器的布置热交换器的布置 换热器布置在烟道外；换热器布置在烟道外；过热蒸汽在过热蒸汽在管式管式热交换器热交换器内的蛇形管内流过，再热蒸内的蛇形管内流过，再热蒸汽在管间流过；汽在管间流过；用三通阀改变换热器内过用三通阀改变换热器内过热蒸汽的流量，达到调节再热蒸汽的流量，达到调节再热蒸汽温度的目的。热蒸汽温度的目的。2022-3-5Principles of Boiler

52、Page 572022-3-5Principles of BoilerPage 58（二）烟气侧调温方法（二）烟气侧调温方法 1、烟气挡板调温、烟气挡板调温 结构：尾部烟道内平行布置再热结构：尾部烟道内平行布置再热器和过热器。利用烟气挡板，调器和过热器。利用烟气挡板，调节通过再热器的烟气量，从而调节通过再热器的烟气量，从而调节再热器出口汽温。节再热器出口汽温。 特点：结构简单，操作方便，但特点：结构简单，操作方便，但延迟较大，挡板宜布置在烟温低延迟较大，挡板宜布置在烟温低于于400区域，以免烧坏。区域，以免烧坏。 烟气侧的调节都存在烟气侧的调节都存在调温滞后和调节精确度不高调温滞后和调节精确度

53、不高的问的问题，多用于调节题，多用于调节再热蒸汽温度再热蒸汽温度的粗调节。的粗调节。2022-3-5Principles of BoilerPage 59烟道挡板烟道挡板2022-3-5Principles of BoilerPage 60 调温原理：调温原理：额定负荷时，烟道挡板全开，并列烟道中烟气流量额定负荷时，烟道挡板全开，并列烟道中烟气流量50。负荷降低时，由于再热器为对流式，再热汽温降低。这负荷降低时，由于再热器为对流式，再热汽温降低。这时，将过热器烟道挡板关小，以维持再热汽温的稳定。时，将过热器烟道挡板关小，以维持再热汽温的稳定。过热汽温下降，但在调节负荷范围内，过热汽温仍高于过热

54、汽温下降，但在调节负荷范围内，过热汽温仍高于额定汽温，通过喷水减温器使过热汽温降低到额定值。额定汽温，通过喷水减温器使过热汽温降低到额定值。2022-3-5Principles of BoilerPage 618/88/8 工作原理：工作原理： 对于对于摆动式燃烧器摆动式燃烧器，通过改变燃烧器的倾角，来改变，通过改变燃烧器的倾角，来改变火焰中心位置，达到调节汽温的目的。火焰中心向下移，火焰中心位置，达到调节汽温的目的。火焰中心向下移，炉膛出口烟气温度降低，汽温降低。反之，汽温升高。炉膛出口烟气温度降低，汽温降低。反之，汽温升高。 设计要求设计要求再热器布置在炉膛出口附近；再热器布置在炉膛出口附

55、近；上倾角过大上倾角过大会增加燃料未完全燃烧热损失，会增加燃料未完全燃烧热损失，下倾角过大下倾角过大会造成冷灰斗结渣。一般燃烧器倾角变化范围会造成冷灰斗结渣。一般燃烧器倾角变化范围30； 应用：调温幅度大，灵敏度高，应用：调温幅度大，灵敏度高，是目前大型电站锅炉再是目前大型电站锅炉再热汽温调节的主要方法热汽温调节的主要方法。2022-3-5Principles of BoilerPage 62 将锅炉尾部烟道低温烟气抽出一部分送回炉膛下部，改变将锅炉尾部烟道低温烟气抽出一部分送回炉膛下部，改变锅炉各受热面的吸热分配，达到调节汽温的目的。锅炉各受热面的吸热分配，达到调节汽温的目的。 再循环烟气在

56、炉膛下部送入：再循环烟气在炉膛下部送入：降低了炉膛内的烟气温度水降低了炉膛内的烟气温度水平，平，减少了炉膛内的辐射传热量减少了炉膛内的辐射传热量，炉膛出口烟温基本不变；，炉膛出口烟温基本不变；同时炉膛出口烟气量增多，烟气热量也增加，对流传热加同时炉膛出口烟气量增多，烟气热量也增加，对流传热加强，强，对流传热量提高对流传热量提高。7/87/82022-3-5Principles of BoilerPage 637/87/8再循环烟气从炉膛上部进入再循环烟气从炉膛上部进入：炉膛辐射吸热量改变很小；炉膛辐射吸热量改变很小；炉膛炉膛出口烟温降低，出口烟温降低，靠近出口受热面靠近出口受热面传热量传热量，

57、远离炉膛出口受热面，远离炉膛出口受热面烟气量和烟速烟气量和烟速，吸热量，吸热量，总体总体汽温调节作用不大。但可降低炉汽温调节作用不大。但可降低炉膛出口烟温，防止对流受热面结膛出口烟温，防止对流受热面结渣。渣。 烟气再循环应用：耗电烟气再循环应用：耗电量增大，风机量增大，风机磨损磨损大。国内多用于燃油锅炉。大。国内多用于燃油锅炉。2022-3-5Principles of BoilerPage 64 锅炉积灰：锅炉积灰：（1）炉墙或水冷壁受热面的）炉墙或水冷壁受热面的结渣（结焦）结渣（结焦）；（2）高温对流受热面的）高温对流受热面的高温烧结性积灰高温烧结性积灰；（3）低温对流受热面的）低温对流受

58、热面的松散性积灰松散性积灰。 积灰：积灰：温度低于灰熔点时温度低于灰熔点时，飞灰在炉内因各种化学反应或物理力飞灰在炉内因各种化学反应或物理力的作用而沉积在受热面上，的作用而沉积在受热面上，多发生在锅炉的多发生在锅炉的对流受热面对流受热面上，如过上，如过热器、省煤器、空预器等。热器、省煤器、空预器等。 结渣：结渣：熔融态灰沉积物熔融态灰沉积物在受热面管壁上出现的积聚现象，主要由在受热面管壁上出现的积聚现象，主要由烟气中夹带的熔化的灰粒碰撞在炉膛、水冷壁管上被冷却凝固而烟气中夹带的熔化的灰粒碰撞在炉膛、水冷壁管上被冷却凝固而形成，发生在炉内形成，发生在炉内辐射受热面辐射受热面上，如水冷壁、屏式过热

59、器等。上，如水冷壁、屏式过热器等。2022-3-5Principles of BoilerPage 65一、高温积灰一、高温积灰 高温烟气环境中飞灰在管束表面沉积的现象，称为高温高温烟气环境中飞灰在管束表面沉积的现象，称为高温积灰，包括过热器和再热器表面积灰。积灰，包括过热器和再热器表面积灰。1 1、高温积灰、高温积灰机理：机理： 煤中碱金属（主要是煤中碱金属（主要是NaNa及及K K）的含量不多，但对结渣和）的含量不多，但对结渣和高温对流受热面积灰有重要影响。高温对流受热面积灰有重要影响。 煤灰中的煤灰中的碱金属碱金属在炉内高温状态下在炉内高温状态下呈气态呈气态，接触到壁温，接触到壁温600

60、600左右的受热面管壁时，左右的受热面管壁时，碱金属发生凝结碱金属发生凝结。在高温烟气。在高温烟气中氧化硫气体长期中氧化硫气体长期“烧结烧结”作用下，形成致密的白色作用下，形成致密的白色碱金碱金属硫酸盐属硫酸盐积灰层。随着灰层厚度增加，表面温度升高，灰积灰层。随着灰层厚度增加，表面温度升高，灰层表面还会沉积一些松散而多孔的外灰层。层表面还会沉积一些松散而多孔的外灰层。 高温积灰特点高温积灰特点: :内层灰紧密；外层灰松散。内层灰紧密；外层灰松散。2022-3-5Principles of BoilerPage 66高温过热器的严重积灰高温过热器的严重积灰烟气流向烟气流向2022-3-5Prin