华科大电站锅炉原理课件08过热器和再热器

第六章过热器和再热器第一节第六章过热器和再热器第一节过热器与再热器的运行特点一、过热器、再热器的功用和特点1、过热器和再热器的作用是：(1)将饱和蒸汽或低温蒸汽加热成为达到合格温度的(2)调节蒸汽温度。当锅炉负荷、煤种等运行工况变化时，进行调节，保持其出口蒸汽温度在额定温度的-2、过热器、再热器的工作特点过热器蒸汽侧的压降一般应不大于1.60MPa（按再热器蒸汽侧的压降应不大于0.19MPa（按B-MCR预热份额」③过热器与再热器的冷却条件较水冷壁、省煤器差④过热器与再热器的出口汽温随负荷而变化⑤过热器与再热器管间的烟气流速受多种因素影响尾部竖井：卧式，悬吊管，易积灰利于疏水后屏过热器后屏再热器解决了大容量锅炉炉壁面积相对较小，布置辐第二节过热器的系统布置一过热器系统的结构形式对流式辐射式半辐射式低温级受热面较高的质量流速在水平烟道或竖井，像布置水冷壁那样布置在水平烟道或竖井，像布置水冷壁那样布置600MW超临界直流锅炉的过热器和再热器系统过热器、再热器的布置要求：1.满足蒸汽要求2.灵活的调温手段3.不超温4.热偏差小5.比较高的经济性6.比较平稳的汽温特性过热器系统流程摆动式燃烧器调温时受热面系统布置这种布置方式的优点是除了能提高再热汽温的调节摆动式燃烧器调温时受热面系统布置这种布置方式的优点是除了能提高再热汽温的调节能力外，再热器的受热面积大幅度减少，能使再热蒸汽的流动阻力控制在0.2MPa以下。与采用烟气挡板调节方式相比，再热器受热面大约减少65%，因此，再热汽温的调节响应特性比较灵敏。一般从燃烧器开始摆动，lmin内再热汽温开始变化，大约15-20min后汽温趋于稳定，如图-2所示。汽温达到稳定的时间首先与燃烧器的摆动角度范围有关，摆动角度的范围比较大时，汽温达到稳定的时间相对比较长。一般摆动10°时的汽温稳定时间大约需要再热器系统流程如下1、摆动式燃烧器调温对受热面布置的要求采用摆动式燃烧器调节汽温时，过热器受热面不仅会向炉内高温区域扩展，而且还会向尾部对流烟道扩展，形成辐射+对流式的过热器系统，这种布置方式可以获得平缓的汽温变化特性，使汽温随负荷变化的幅度减小，有利于降低汽温调节幅度，减少减温水量，控制过热汽温的波动幅度。同时，为了提高再热汽温的调节能力，再热器也向炉膛内移动或靠近，以增强辐射传热。摆动式燃烧器对再热汽温的调节特性曲线2、烟气挡板调温对受热面布置的要求采用烟气挡板调节汽温时，再热器受热面布置在2、烟气挡板调温对受热面布置的要求采用烟气挡板调节汽温时，再热器受热面布置在对流传热较强的尾部烟道中，而且必须布置数量较多的低温对流受热面以保证汽温调节效果。而大部分过热器靠近炉膛布置。与摆动式燃烧器调温方式相比，采用烟气挡板调温的锅炉的过热器受热面约减少25%。由于再热器受热面数量较多且处于低温烟道调节再热汽温，因此汽温调节反应的灵敏性较差。试验表明，从挡板开始动作，大约经过1.2min汽温开始变化，一般情况下，汽温达到稳定的时间比摆动式燃烧器调温的时间略长一些热偏差：由于诸多因素的影响，导致各平行管圈吸热量个不相同，管内蒸汽的焓增也不相同，这一现象称为过热器（或再热器）的热偏差。热偏差系数烟气挡板调温时受热面系统布置（烟气流程方向）(a)B＆W300MW锅炉受热面布置；(b)FW660MW锅炉受热面布置宽度方向的烟温、烟速不均技术要求必须保证燃烧室空气动力场良好，出口温度场较均匀，炉膛出口同一标高烟道两侧对称点间的烟温偏差不得超过50℃。炉膛出口和水平烟道沿炉宽烟速偏差不大于20%。沿炉宽各管间热偏差系数小于1.2。(1)"高过类型"产生同片热偏差的主要原因:o管束前后烟气空间，对各排管子的辐射热量不均匀性，而面向烟气空间第一排管子的角系数最大，吸热量最多，以后各排迅速递减。o同片各管接受管束间烟气辐射热量的不均匀o同片各管吸收对流热量的不均匀性。原因主要有:(1)同屏各排管子因接受炉膛(或屏前烟气)辐射热量的不均匀;(2)同屏各排管子辐射受热面积的不均匀;(3)外圈管比较长，因此它的受热面积和吸热量比其它各管要大;(4)外图管较长，其阻力系数较大，因此管内的蒸汽流量比其它各管要小。对流过热器的同片热偏差一种是布置在水平烟道中的高温对流过热器和再热器(简称“高过类型”)，是悬吊直立式管屏。二种是布置在后部烟道(竖井烟道)的低温再热器或低温过热器（简称“低再类型”），是水平管圈，只有出口段是处于转弯烟室(转向室)的垂直管。(2)"低再类型"产生同片热偏差的主要原因:对于布置在后部竖井烟道的低温过热器或低温再热器，它的同片各管往往兼有吸热、结构与水力三方面的偏差:o低温再热器或低温过热器的引出段布置在转弯烟室中，其引出管前后烟气空间对同片各管的辐射热量不均匀性。而且汽温调节的重要性汽温过高会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，影响使用寿命。若受热面严重超温，将会因材料强度的急剧下降而导致管子发生爆破。还会使汽轮机的汽缸、主汽门、调节汽门、前几级喷嘴和叶片等部件的机械强度降低，使用寿命缩短。4、采用合理的蒸汽引入引出方式多管引入、为防止爆管，各过热器、再热器管段应进行热力偏差的计算，合理选择偏差系数，并充分考虑烟温偏差的影响，在选用管材时，在壁温验算基础上留有足够的安全裕度。再热器设计时应考虑当进口蒸汽温度超过设计值20℃、再热器出口温度应能维持额定值。应保证在此情况下能长期安全运行，管材的使用温度和强度值都在设计允许的范围内。过热器、再热器使用的管材、允许使用温度、计算最大管壁温度及应有的安全裕度。在炉膛出口的屏式过热器、再热器要考虑温差的影响，外三圈管子的钢材要提高一个等级。汽温过低将会引起机组热效率降低，使汽耗率增大。汽温过低还会使汽轮机末几级叶片的蒸汽湿度增大，这不仅使汽轮机内效率降低，而且造成汽轮机未如要维持机组功率不变，末级叶片的弯应力由于流量和理想焓降的增大而明显的增大。过热汽温和再热汽温变化过大除使管材及有关部件产生蠕变和疲劳损坏外，还过热汽温和再热汽温变化过大除使管材及有关部件产生蠕变和疲劳损坏外，还将叶起汽机差胀的变化，甚至产生机组振动，危及机组的安全运行。技术要求过热器和再热器温度控制范围，过热汽温在35%～100%B-MCR、再热汽温在50%～100%B-MCR负荷范围时，应保持稳定过热器和再热器两侧出口的汽温偏差应分别小于5℃和过热蒸汽和再热蒸汽汽温特性的比较1－过热蒸汽；2－再热蒸汽给水温度太低时，应降低负荷，以保证过热一、过热器与再热器汽温特性1、汽温特性由于辐射式与对流式的汽温特性正好相反，同时采用辐射式和对流式联合布置的过热器与再热器系统，可以得到较好的汽温特性，使调节幅度减小过热器总体呈对流汽温特性(对流份额大)变压运行时，调节汽门全开，机组负荷的改变依靠改变锅炉出口蒸汽压力来实现，但过热汽温与再热汽温仍然维持在额定值技术要求锅炉满足在全部高压加热器停运时，蒸汽参数保持在额定值，蒸发量满足汽轮机带额定功率（TRL）。此时过热器、再热器不允许超二、蒸汽温度调节方法烟气侧调节蒸汽侧调节三级喷水减温后屏前末级过热器前再热器喷水给水泵中间级抽取(压力低)1、喷水减温70---100%保持定值特点：惯性小、调节灵敏、结构简单，特点：惯性小、调节灵敏、结构简单，易于自动化。二级喷水减温末级过热器前屏式过热器前一级粗调并保护屏式过热器二级细调控制出口汽温高过的焓增小，所以灵敏直流锅炉的喷水减温法只是“煤水比”的一个补充减温器通常布置在过热器联箱或联箱之间的组成：漩涡式喷嘴喷水雾化文丘里管产生高速汽流混合技术要求喷水减温器的防护套筒始端应与联箱可靠连接技术要求喷水减温器的防护套筒始端应与联箱可靠连接并保证套筒与联箱的相对膨胀。引入减温器的进水管在设计时应采取措施，防止减温器产生热疲劳裂纹。B：70%-100%负荷，再热器可维持额定汽温结构简单，大型锅炉常用额定负荷，挡板全开，各50%4、蒸汽旁通法调整进入低再4、蒸汽旁通法调整进入低再三通阀6、摆动燃烧器大型锅炉最常的两种再热汽温调节法之一CE公司摆动燃烧器巴布科克、FW分隔烟道挡板主要影响辐射式再热器汽温：对于越远离炉膛出口的受热面，摆动燃烧器调节对其汽温影响越小不利：出口(上摆)或冷灰斗(下摆)的结渣飞灰含碳量技术要求四角切向布置的摆动燃烧器时，在热态运行中一、二次风应均可上下摆动，最大摆角为一次风为±20°,二次风为±30°。喷口的摆动由能信号的执行机构来实现。执行机构有足够的力矩，能使燃烧器摆动灵活，四角同步，燃烧器上设有摆动角度指示标志，所选用执行机构的制造厂家征得买方的认可。燃烧器四角处水冷壁鳍片的连接有防止因热负荷及管子长度不同而拉裂水冷壁管的措3、汽----汽热交换器用于再热汽温的调节用过热蒸汽加热再热蒸汽过热蒸汽在管内通过，再热蒸汽在营间通过，用三通阀改变流过热交换器的再热蒸汽流量来调节再热汽温5、烟气再循环法调节辐射与对流的吸热比例1）从炉膛底部送入2）从炉膛上部送入3）再循环风机工作条件差高温、磨损多用于燃油锅炉再热汽温的调节也用于污染物控制对过热汽温的影响影响会同时作用于过热器和再汽器，而且是同理想的调节特性是使燃烧器摆角变化对再热汽温和过热汽温的调节幅度能与再热器和过热器的汽温特性所具有的汽温变化率之间达到“匹配”。这样当负荷变化时，两者能实现同步调节，从而可不用或只用少量减温水对汽温进行校正的细调节摆动燃烧器调温的优点调温幅度大，时滞小、节约受热面积再热器采用、喷水、摆动燃烧器调温，当采用摆动燃烧器调温时，喷水减温仅用作事故再热器采用、喷水、摆动燃烧器调温，当采用摆动燃烧器调温时，喷水减温仅用作事故减温。无论何种调温方式再热器喷水减温器喷水总流量约为5%再热蒸汽流量（B-MCR工况下）。管道及阀门的选择应按设计值的150%考虑。厂方应提供调温特性曲线。直流锅炉的过热汽温的调节o如果锅炉效率、燃料发热量、给水热焓，在一定负荷变化范围内保持不变，则过热蒸汽温度(热焓)只决定于燃料量和给水量的比例B/G。o比值B/G变化，则是造成过热蒸汽温度变化的基本o因此在直流锅炉中，过热汽温的调节主要是通过给水量与燃料量的调整来实现的o在直流锅炉运行中，为了维持锅炉过热蒸汽温度的稳定，通常在过热区段中取一温度测点，将它固定在相应和数值上，这就是通常所谓的中间点温度。o实际上把中间点至过热出口之间的过热区段固定，相当于汽包炉固定过热器区段情况相似。7、炉底注入热风（炉膛内生成烟气量不使炉膛温度降低辐射热减少，增加再热器的吸热随着负荷降低，调温空气量增加o考虑到实际运行中锅炉负荷的变化，给水温度、燃料品质、炉膛过量空气系数以及受热面结渣等因素的变化，对过热汽温变化均有影响，因此在实际运行中要保证比值B/G的精确值也是不容易的。o特别是燃煤锅炉，控制燃料量是较为粗糙的，这就迫使除了采用B/G作为粗调的调节手段外，还必须采用蒸汽通道上设置喷水减温器作o在过热汽温调节中，中间点温度实际是与锅炉负荷有关，中间点温度与锅炉负荷存在一定的函数关系，那么锅炉的燃水比按中间点温度来调整，中间点至过热器出口区段的过热汽温变化主要依靠喷水调节。o对于直流锅炉，其喷水减温只是一个暂时措施，要保持稳定的汽温的关键是要保持固定的燃水比，中