锅炉原理-过热器与再热器.ppt

1、2020/6/29，第1页，第7章过热器和再热器，7-1过热器和再热器的功能和特性，7-2过热器和再热器的结构形式和蒸汽温度特性，7-3热偏差，7-4蒸汽温度调整，7-5对流受热面的高温积灰和腐蚀，2020/6/29，第2页，7-。当锅炉负荷变化时，应保证锅炉过热蒸汽温度在允许范围内波动。目前，电站锅炉过热蒸汽温度为540-555；(2)再热器的功能：将汽轮机高压缸的排汽返回锅炉再热，然后送低压缸膨胀做功。目的是将汽轮机末级叶片的蒸汽湿度控制在允许范围内。再热蒸汽压力是过热蒸汽压力的20%。中国125兆瓦以上的所有机组都采用一次中间再热系统。2020/6/29，第3页，再热循环T-S图，再热循

2、环的使用可提高循环热效率4%5%，并可将汽轮机排汽湿度控制在允许范围内。再热器系统的阻力会降低蒸汽在汽轮机中的作用力，所以再热器系统应简单，整个再热器的压降不应高于0.2兆帕，2020年6月29日，6月29日，第4页，第二页。过热器和再热器的工作特性。工作特点：(1)蒸汽压力高，压力可达超临界以上；(2)过热器和再热器是锅炉中工作介质温度最高的部件；(3)蒸汽(特别是再热蒸汽)冷却管道的能力差；2.工作要求(1)运行中保持蒸汽温度稳定：波动不超过5 -10；(2)过热器和再热器应有可靠的温度调节手段，以便运行工况在一定范围内变化时能保持额定蒸汽温度；(3)最小化平行管道之间的热偏差。2020年

3、6月29日/6月29日，第5页，第三页。过热器和再热器的布置要求(1)低压锅炉：吸热特性：锅炉压力低，汽化潜热大。蒸发热量多，过热热量少；受热面布置：除水冷壁外，过热器前需要布置一定数量的对流蒸发管束；(2)中压锅炉：吸热特性：炉膛辐射热相当于汽化热，不需要额外的蒸发受热面；受热面布置：过热器仅布置在炉膛出口凝渣管后面；(3)高压锅炉的吸热特性：汽化潜热小，蒸发热少，预热热和过热热多；受热面布局；除了对流过热器外，炉内还需要设置一些过热器，即可以使用辐射过热器，一些水冷壁也可以用作辐射节能器。2020年6月29日/6月29日，第6页，高压锅炉受热面布置，(1)过热器系统：顶棚过热器低温过热器屏

4、式过热器高温过热器(2)过热器系统：汽轮机低温再热器高温再热器汽轮机，2020年6月29日，第7页，7-2过热器(2)过热器和再热器的分类：对流过热器(再热器)；半辐射(屏)过热器(再热器)；辐射过热器(再热器)。2020/6/29，第8页。对流过热器(再热器)对流过热器(再热器)由蛇形管组成，蛇形管布置在锅炉的水平烟道或尾轴中，以吸收烟气的对流热。排列形式的分类：根据管道的排列，可分为顺排和错排。根据烟气和蒸汽的流向，可分为逆流、顺流和混合流。根据管道的布置，可分为立式和卧式。2020/6/29，第9页，依次为：传热系数小，阻力小，管壁磨损小，易除灰，一般用于高温烟气区域。错位：传热好，阻力

5、大，管壁磨损大，除尘困难，一般用于尾部低温烟道。1。按管道排列分类，顺序交错，2020年6月29日，6月29日，第10页，逆流式：最大传热温度和压力；遇见平行流：低传热温度和压力；需要更多的加热表面；金属壁温度低。它主要用于蒸汽温度高的最后阶段(即高温阶段)。混合流：首先通过逆流传热段，然后通过下游传热段，采用折衷布置。2.根据烟气和蒸汽的流向分类，2020年6月29日，第11、3页。按管道布置分类：立式(立式):布置在水平烟道内，便于支撑和吊装，容易积灰，不利于排水。水平：安装在尾轴上，支撑和悬挂复杂。工作介质冷却的受热面管常被用作悬吊管，便于排水。2-悬挂管；3联箱，2020年6月29日，

6、第12页，超临界1900吨/小时锅炉高温过热器布置位置：水平烟道后方；管径：38毫米；管道布置：82排，12根管道/排=984，2020年6月29日，第13页，蒸汽和烟气流量的选择：蒸汽流量：保持一定的质量流量，保证过热器和再热器的可靠冷却，同时控制过热器或再热器的压降。过热器的质量流量一般为800-1100kg/(m2s)，再热器烟气流量：传热效果、管道磨损和积灰应综合考虑。如果烟气流速过高，传热效果更好，所需传热面积更小，粉尘沉积更少，但管道磨损严重。水平烟道内烟气温度高，灰粒软，烟气流速10-15m/s；在烟气低温区，飞灰磨损能力增强，流量控制在6-9m/s，2020/6/29，第14页

7、，蛇形管结构：过热器蛇形管可制成单管回路、双管回路或多管回路，这与锅炉容量和管内必须保持的蒸汽流量有关。蒸汽速度可以通过改变盘管的数量来改变。如果将单管回路改为双管回路，蒸汽通道的横截面积将增加一倍，蒸汽速度将降低到原来的一半，烟气速度保持不变。2020/6/29，第15、2页。屏式过热器(再热器)，2/3，布置在炉膛内，吸收炉膛辐射热，减少烟气扰动，减少沿烟道宽度的热偏差，改善过热蒸汽或再热蒸汽的蒸汽温度特性。1.辐射过热器和半辐射过热器(再热器):布置在炉膛上部，接收炉膛辐射热，水平间距大(3-4m)，如前面板和大面板；半辐射过热器(再热器):设置在炉膛出口烟窗处，不仅接收炉膛内的辐射热，

8、还吸收烟气的对流热，防止对流受热面结渣，如后屏过热器。2020/6/29，第16页，第2页，面板加热表面的结构：许多焊接在集管上的U形管排列成管板。管径为32-42毫米，每个筛管由15-30根管子组成；屏幕挂在顶梁上，受热后可以自由向下膨胀；为了增加筛管的刚性并保持筛管平面平坦，管筛管使用其自身的管作为连接管来夹紧管筛管。注意：屏面平行于烟气流动方向。烟气方向，2020年6月29日，第17页，锅炉前屏、隔板屏和后屏。2020/6/29，第18页，第3页。屏受热面热偏差：屏受热面烟温高，平行管间热偏差大。与内环管相比，外环管受热强烈，但长度长，流阻大，工质流量小，容易超温。为了保证受热面的安全运

9、行，板式受热面大多作为中温受热面(中间水平)，采用较高的质量流量来冷却管壁。屏幕最外层的U形管壁温最高，且大多由耐高温钢制成。2020年6月29日，第19、4页，屏式过热器外环管防止超温的措施，(a)减少外环管长度；采用双U型浴缸3.墙式过热器(再热器)，2020年6月29日，第21页，1。吊顶式过热器：设置在炉顶的膜式受热面通过吊杆悬挂在炉顶钢梁上。吸热不大，主要功能是支撑锅炉顶部的耐火保温材料，保持锅炉的密封性。4.天花板过热器和涂层管过热器(附加加热表面)；2.涂层管过热器：布置在水平烟道和尾轴壁上的膜受热面，类似水冷壁。烟气温度低，仅被烟气的一侧洗涤，因此吸收的热量较少。主要功能是形成

10、烟道壁，提高锅炉密封性，减少烟道漏风。2020/6/29，第22页，吊顶式过热器和包络管式过热器：2020/6/29，第23页，包络管式过热器：2020/6/29，第24页，V，蒸汽温度特性：过热器或再热器出口蒸汽温度与锅炉负荷的关系，锅炉负荷增加：B，G增加，采用适当比例的三个过热器组合可获得稳定的蒸汽温度特性。1.过热器对流过热器的蒸汽温度特性：随着锅炉负荷的增加，出口蒸汽温度增加，曲线3；辐射过热器：随着锅炉负荷的增加，出口蒸汽温度降低，曲线1；半辐射过热器：蒸汽温度特性介于上述两者之间，曲线2。2020年6月29日，第25页，1-过热器蒸汽温度特性；2-再热器蒸汽温度特性，再热器整体呈

11、现对流蒸汽温度特性，当锅炉负荷降低时，出口蒸汽温度降低；此外，随着锅炉负荷的降低，汽轮机高压缸排汽温度降低，再热器入口蒸汽温度降低，出口蒸汽温度进一步降低。再热器的蒸汽温度特性随锅炉负荷变化很大。2.再热器的蒸汽温度特性过热器整体呈现对流蒸汽温度特性。再热器的蒸汽温度特性与过热器相似，但有不同的特点。2020/6/29，第26页，第六页。典型过热器和再热蒸汽系统，1。系统布置要求：过热器系统布置应满足蒸汽参数要求，具有灵活的温度调节手段，并应保证管壁不超温，运行经济性高。2.过热器布置原则(1)中压锅炉：一般只使用对流过热器。(2)大型锅炉：采用辐射对流组合式过热器系统。基本组合方式为“吊顶式

12、过热器-复合管式过热器-低温对流过热器-半辐射式过热器-高温对流过热器”。2020年6月29日，第27、3页，过热器布置要求：(1)过热器分层布置，低温过热器采用逆流传热方式；高温过热器可分为两段：第一段为逆流传热方式，布置在烟道两侧；第二段为下游段，位于烟道中间。(2)过热器应分级或分段，每段蒸汽焓增量不超过250-420千焦/千克，以减少热偏差；(3)两个过热器之间应设置减温器，以调节蒸汽温度。4。典型锅炉过热器和再热器系统，2020/6/29，第28页，1900t/h超临界锅炉，主蒸汽系统流程：给水省煤器螺旋管水冷壁过渡联箱竖管水冷壁启动分离器顶棚和外壳过热器系统低温过热器一次喷水减温器

13、屏式过热器二次，2020/6/29，第29页，600mw超临界锅炉再热蒸汽系统的工艺流程：再热管道再热器事故喷水减温器再热管道卧式低温再热器，2020/6/29，第30页，东郭1000MW锅炉示意图，2020/6/29，第31页，锅炉过热器和再热器系统图，2020/6/29，第32页，再热器系统流程图(动画)，2020/。1.热偏差的概念锅炉受热面平行管之间的热吸收不均匀和工质流动不均匀导致工质焓增加不同的现象。热度由于平行管道之间的加热面积差异很小，热偏差的主要原因是吸热不均匀和流量不均匀。2。热偏差的影响因素，2020年6月29日，第35页，(1)受热面污染、受热面积灰、结渣导致平行管吸热

14、严重不均匀；(2)炉膛温度场和炉膛速度场不均匀：炉膛温度场是三维的，高度和宽度方向的热负荷不同；燃烧器操作调整不当导致火焰中心偏离；(3)屏式过热器受热不均匀；屏式过热器各列管的辐射角系数不同，冷热不均严重。1。热不均匀的影响因素，2020年6月29日，第36页，(4)烟道内温度场不均匀，炉膛内温度场和速度场不均匀将在烟道内继续，导致烟道内温度场不均匀；四角切向燃烧产生的旋转气流导致烟道内温度不均匀。(5)烟气走廊的影响：在对流受热面，如果横向间距不均匀，单个管排之间会有较大的烟气循环段，形成烟气走廊。烟气走廊阻力小，烟气速度快，对流换热增强；烟气走廊也有较大的辐射层厚度，辐射热吸收也增加。2

15、020/6/29，第37页，(1)连接方式的影响：不同的连接方式导致并联管道回路进出口端的静压差不同，导致并联管道间的流量不均匀。2.流量不均匀的影响因素。在Z型连接中，入口集管中工作介质的流量沿流向逐渐减小，动能减小，静压逐渐增大；在出口集管中，静压沿流动方向逐渐降低。平行管道的流速有很大不同。在U形连接方式下，入口和出口集管中的静压变化相同，入口和出口管环之间的静压差较小。2020/6/29，第38页，(2)热不均匀性对流量不均匀性的影响，平行管组的平均压降：由此可以得出平行管组的平均流量为：偏差管的平均流量为：其中k代表转换阻力系数，重力水头gh被忽略。2020/6/29，第39页，流动不均匀性系数：(a):它反映了平行盘管不同压差对流动不均匀性的影响。并联盘管进出口端的静压差因连接方式的不同而不同。(c):它反映了不均匀吸热对不均匀流速的影响。(二)减阻系数与管道的长度、流通面积、粗糙度等因素有关，反映了不同结构对不均匀流量的影响。吸热能力强的斜管热不均匀系数大；同时，偏差管内蒸汽比容较大，流量不均匀系数较小，这使得偏差管的热偏差系数较大，容易形成恶性循环，导致管道超温。2020/6/29，第40页，中间混合对热偏差的影响，1-平均管2-偏差管，没有中间混合的3-偏差管