鍋爐原理-過(guò)熱器與再熱器PPT課件

16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page1 第7章過(guò)熱器和再熱器 7 1過(guò)熱器和再熱器的作用及特點(diǎn)7 2過(guò)熱器和再熱器的結(jié)構(gòu)形式及汽溫特性7 3熱偏差7 4蒸汽溫度的調(diào)節(jié)7 5對(duì)流受熱面的高溫積灰和高溫腐蝕 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page2 7 1過(guò)熱器和再熱器的作用及特點(diǎn) 一 過(guò)熱器和再熱器的作用 1 過(guò)熱器的作用 將飽和蒸汽加熱成過(guò)熱蒸汽 在鍋爐負(fù)荷變化時(shí) 應(yīng)保證鍋爐的過(guò)熱蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)波動(dòng) 目前電廠鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度540 555 2 再熱器的作用 把汽輪機(jī)高壓缸的排汽返回鍋爐再次加熱 然后再送到低壓缸膨脹做功 目的是使汽輪機(jī)末級(jí)葉片的蒸汽濕度控制在允許范圍內(nèi) 再熱蒸汽壓力為過(guò)熱蒸汽壓力的20 我國(guó)125MW以上機(jī)組都采用一次中間再熱系統(tǒng) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page3 再熱循環(huán)T S圖 再熱循環(huán)的使用 可以提高循環(huán)的熱效率4 5 而且可以使汽輪機(jī)排汽濕度控制在允許范圍內(nèi) 再熱器系統(tǒng)阻力會(huì)使蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的作功能力下降 因此再熱系統(tǒng)力求簡(jiǎn)單 整個(gè)再熱器的壓降不高于0 2MPa 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page4 二 過(guò)熱器和再熱器的工作特點(diǎn)1 工作特點(diǎn) 1 蒸汽壓力高 壓力可以達(dá)到超臨界以上 2 過(guò)熱器和再熱器是鍋爐內(nèi)工質(zhì)溫度最高的部件 3 蒸汽 特別是再熱蒸汽 冷卻管道的能力較差 2 工作要求 1 運(yùn)行中應(yīng)保持汽溫穩(wěn)定 波動(dòng)不超過(guò)5 10 2 過(guò)熱器和再熱器要有可靠的調(diào)溫手段 使運(yùn)行工況在一定范圍內(nèi)變化時(shí)能維持額定的汽溫 3 盡量減少并聯(lián)管間的熱偏差 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page5 三 過(guò)熱器和再熱器的布置要求 1 低壓鍋爐 吸熱特點(diǎn) 鍋爐壓力低 汽化潛熱大 蒸發(fā)熱量多 過(guò)熱熱少 受熱面布置 除了水冷壁以外 在過(guò)熱器前 需要布置一定數(shù)量的對(duì)流蒸發(fā)管束 2 中壓鍋爐 吸熱特點(diǎn) 爐膛輻射熱與蒸發(fā)熱相當(dāng) 無(wú)需額外布置蒸發(fā)受熱面 受熱面布置 過(guò)熱器僅布置在爐膛出口的凝渣管之后 3 高壓鍋爐吸熱特點(diǎn) 汽化潛熱小 所需蒸發(fā)熱量少 預(yù)熱熱和過(guò)熱熱量多 受熱面布置 除了對(duì)流式過(guò)熱器 還需要把部分過(guò)熱器設(shè)置在爐膛內(nèi) 即采用輻射式過(guò)熱器 也可以把部分水冷壁作為輻射式省煤器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page6 高壓鍋爐受熱面的布置 1 過(guò)熱器系統(tǒng) 頂棚過(guò)熱器 低溫過(guò)熱器 屏式過(guò)熱器 高溫過(guò)熱器 2 過(guò)熱器系統(tǒng) 汽輪機(jī) 低溫再熱器 高溫再熱器 汽輪機(jī) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page7 7 2過(guò)熱器和再熱器的結(jié)構(gòu)型式及汽溫特性 1 過(guò)熱器和再熱器結(jié)構(gòu) 過(guò)熱器和再熱器的結(jié)構(gòu)基本相同 二者區(qū)別在于 再熱器壓力低 汽體比體積較大 管徑比過(guò)熱器大 2 過(guò)熱器和再熱器分類(lèi) 對(duì)流式過(guò)熱器 再熱器 半輻射式 屏式 過(guò)熱器 再熱器 輻射式過(guò)熱器 再熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page8 一 對(duì)流式過(guò)熱器 再熱器 對(duì)流式過(guò)熱器 再熱器 由蛇形管組成 布置在鍋爐水平煙道或尾部豎井中 吸收煙氣的對(duì)流放熱量 布置形式分類(lèi) 按管子排列方式分為 順列 錯(cuò)列布置方式 根據(jù)煙氣和蒸汽的流向 可分為 逆流 順流和混合流 根據(jù)管子的布置方式分為 垂直式和水平式 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page9 順列 傳熱系數(shù)小 阻力小 管壁磨損小 容易清灰 一般用在高溫?zé)焻^(qū) 錯(cuò)列 傳熱好 阻力大 管壁磨損大 不易清灰 一般用于尾部低溫?zé)煹?1 按管子排列方式分類(lèi) 順列錯(cuò)列 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page10 逆流式 具有最大的傳熱溫壓 可以節(jié)省金屬耗量 金屬壁溫可能很高 常用于過(guò) 再熱器的低溫級(jí) 進(jìn)口級(jí) 順流式 傳熱溫壓小 所需受熱面較多 金屬壁溫較低 多用于蒸汽溫度較高的最末級(jí) 即高溫級(jí) 混合流 先經(jīng)逆流傳熱段 再經(jīng)順流傳熱段 折中布置 2 按煙氣和蒸汽的流動(dòng)方向分類(lèi) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page11 3 按管子的布置方式分類(lèi)立式 垂直式 布置在水平煙道內(nèi) 支吊簡(jiǎn)單 易積灰 不利疏水 臥式 水平式 布置在尾部豎井中 支吊復(fù)雜 多采用有工質(zhì)冷卻的受熱面管子作為懸吊管 便于疏水 2 懸吊管 3 聯(lián)箱 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page12 某超臨界1900t h鍋爐高溫過(guò)熱器布置位置 水平煙道后部 管徑 38mm 管道排列 82排 12管 排 984根 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page13 蒸汽與煙氣流速的選擇 蒸汽流速 保持一定質(zhì)量流速 使過(guò)熱器和再熱器得到可靠冷卻 同時(shí)要控制過(guò)熱器或再熱器壓降 一般過(guò)熱器質(zhì)量流速800 1100kg m2 s 再熱器內(nèi)蒸汽質(zhì)量流量250 400kg m2 s 煙氣流速 應(yīng)綜合考慮傳熱效果 管子的磨損和積灰情況 煙氣流速過(guò)高 傳熱效果較好 所需換熱面積少 積灰少 但管子的磨損嚴(yán)重 水平煙道內(nèi) 煙溫高 灰粒較軟 煙氣流速10 15m s 煙氣低溫區(qū) 飛灰磨損能力加劇 控制流速在6 9m s 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page14 蛇形管的結(jié)構(gòu) 過(guò)熱器的蛇形管可以做成單管圈 雙管圈或多管圈 這與鍋爐的容量和管內(nèi)必須維持的蒸汽流速有關(guān) 可通過(guò)改變管圈數(shù)目來(lái)改變蒸汽速度 如由單管圈變?yōu)殡p管圈 蒸汽通路截面積增大一倍 蒸汽速度降為原來(lái)的一半 而煙氣流速保持不變 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page15 二 屏式過(guò)熱器 再熱器 2 3 屏式過(guò)熱器 再熱器 布置在爐膛內(nèi)部 吸收爐膛的輻射熱量 減少煙氣擾動(dòng) 降低沿?zé)煹缹挾鹊臒崞?改善過(guò)熱蒸汽或再熱蒸汽的汽溫特性 1 輻射式和半輻射式過(guò)熱器輻射式過(guò)熱器 再熱器 布置在爐膛上部 接受爐膛輻射熱 橫向節(jié)距較大 3 4m 如前屏 大屏等 半輻射式過(guò)熱器 再熱器 布置在爐膛出口煙窗處 既接收爐內(nèi)的輻射熱 又吸收煙氣的對(duì)流熱 防止對(duì)流受熱面結(jié)渣 如后屏過(guò)熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page16 2 屏式受熱面的結(jié)構(gòu) 由焊在聯(lián)箱上的許多U形管排列成管屏 管徑32 42mm 每個(gè)屏有15 30根管組成 屏懸掛在爐頂梁上 受熱后能向下自由膨脹 為了增加屏的剛性 保持屏平面平整 管屏用自身的管子作為扎緊管 將管屏夾緊 注意 屏平面與煙氣流向平行 煙氣方向 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page17 鍋爐前屏 分隔屏 后屏 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page18 3 屏式受熱面的熱偏差 屏式受熱面所處煙溫較高 平行管子之間的熱偏差較大 相對(duì)于內(nèi)圈管來(lái)說(shuō) 外圈管受熱強(qiáng) 但是長(zhǎng)度較長(zhǎng) 流動(dòng)阻力大 工質(zhì)流量小 容易發(fā)生超溫現(xiàn)象 為了保證受熱面安全運(yùn)行 屏式受熱面多作為中溫受熱面 中級(jí) 采用較高的質(zhì)量流速 使管壁得到冷卻 屏的最外圍U形管壁溫最高 多采用耐高溫鋼材制造 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page19 4 屏式過(guò)熱器防止外圈管超溫的措施 a 減小外圈管長(zhǎng)度 b 采用雙U型管結(jié)構(gòu) c 內(nèi)外圈管子交叉 d 外圈管子短路 增大流量 保護(hù)管屏 a b c d 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page20 壁式過(guò)熱器 再熱器 緊貼水冷壁或爐墻布置 也稱(chēng)為墻式過(guò)熱器 常用于低溫段過(guò)熱器 再熱器 1 布置方式 1 緊貼爐墻與水冷壁相間布置 用于控制循環(huán)鍋爐 2 附著在水冷壁管道上 將水冷壁管遮蓋 水冷壁管按照不吸熱考慮 多用于自然循環(huán)鍋爐 2 布置形式 1 布置在爐膛上部 2 沿爐膛全高度布置在前墻或兩側(cè)墻上 三 壁式過(guò)熱器 再熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page21 1 頂棚過(guò)熱器 布置在爐膛頂部的膜式受熱面 通過(guò)吊桿懸吊在爐頂鋼梁上 吸熱量不大 主要作用是支承爐頂?shù)哪突鸩牧虾捅夭牧?并保持鍋爐的嚴(yán)密性 四 頂棚過(guò)熱器和包覆管過(guò)熱器 附加受熱面 2 包覆管過(guò)熱器 布置在水平煙道和尾部豎井的壁面上的膜式受熱面 類(lèi)似水冷壁 煙氣溫度較低 且僅受煙氣單面沖刷 因此吸熱量少 主要作用是形成煙道壁面 提高鍋爐嚴(yán)密性 減少煙道漏風(fēng) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page22 頂棚過(guò)熱器和包墻管過(guò)熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page23 包墻管過(guò)熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page24 五 汽溫特性 汽溫特性 過(guò)熱器或再熱器出口蒸汽溫度隨鍋爐負(fù)荷變化的關(guān)系特性 稱(chēng)為鍋爐的汽溫特性 鍋爐負(fù)荷提高 B G提高 采用適當(dāng)比例的三種過(guò)熱器組合 可獲得平穩(wěn)的汽溫特性 1 過(guò)熱器的汽溫特性對(duì)流式過(guò)熱器 隨鍋爐負(fù)荷的提高 出口蒸汽溫度提高 曲線(xiàn)3 輻射式過(guò)熱器 隨鍋爐負(fù)荷的增加 出口蒸汽溫度下降 曲線(xiàn)1 半輻射式過(guò)熱器 汽溫特性介于上述兩者之間 曲線(xiàn)2 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page25 1 過(guò)熱器汽溫特性 2 再熱器汽溫特性 再熱器整體呈現(xiàn)對(duì)流汽溫特性 鍋爐負(fù)荷降低時(shí) 出口蒸汽溫度下降 此外 鍋爐負(fù)荷降低 汽輪機(jī)高壓缸排汽溫度降低 再熱器的進(jìn)口汽溫降低 出口汽溫進(jìn)一步下降 再熱器的汽溫特性隨鍋爐負(fù)荷變化幅度較大 2 再熱器的汽溫特性過(guò)熱器整體呈現(xiàn)對(duì)流汽溫特性 再熱器的汽溫特性與過(guò)熱器的汽溫特性相似 但又有其不同的特點(diǎn) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page26 六 典型的過(guò)熱器與再熱汽系統(tǒng) 1 系統(tǒng)布置要求 過(guò)熱器的系統(tǒng)布置 應(yīng)能滿(mǎn)足蒸汽參數(shù)的要求 并具有靈活的調(diào)溫手段 還應(yīng)保證運(yùn)行中管壁不超溫和具有較高的經(jīng)濟(jì)性等 2 過(guò)熱器布置原則 1 中壓鍋爐 一般僅采用對(duì)流過(guò)熱器 2 大型鍋爐 采用輻射 對(duì)流組合式過(guò)熱器系統(tǒng) 基本組合模式為 頂棚過(guò)熱器 包覆管過(guò)熱器 低溫對(duì)流過(guò)熱器 半輻射過(guò)熱器 高溫對(duì)流過(guò)熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page27 3 過(guò)熱器的布置要求 1 過(guò)熱器的分級(jí)布置低溫級(jí)過(guò)熱器采用逆流傳熱方式 高溫級(jí)過(guò)熱器可以分成兩段 第一段為逆流傳熱方式 布置在煙道兩側(cè) 第二段為順流方式 布置在煙道中間 2 過(guò)熱器的分級(jí)或分段 每段蒸汽焓增不應(yīng)超過(guò)250 420kJ kg 以減少熱偏差 3 兩級(jí)過(guò)熱器之間應(yīng)該設(shè)置減溫器 以便調(diào)節(jié)汽溫 4 典型鍋爐過(guò)熱器與再熱器系統(tǒng) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page28 某1900t h超臨界鍋爐 主蒸汽系統(tǒng)流程 給水 省煤器 螺旋管水冷壁 過(guò)渡聯(lián)箱 垂直管水冷壁 啟動(dòng)分離器 頂棚和包墻過(guò)熱器系統(tǒng) 低溫過(guò)熱器 一級(jí)噴水減溫器 屏式過(guò)熱器 二級(jí)噴水減溫器 末級(jí)過(guò)熱器 汽輪機(jī)高壓缸 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page29 600MW超臨界鍋爐再熱汽系統(tǒng)流程 再熱管道 再熱器事故噴水減溫器 再熱管道 水平低溫再熱器 末級(jí)再熱器 汽輪機(jī)低壓缸 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page30 東鍋1000MW鍋爐示意圖 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page31 鍋爐過(guò)熱器與再熱器系統(tǒng)圖 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page32 再熱器系統(tǒng)流程圖 動(dòng)畫(huà) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page33 式中 hp為偏差管焓增 h0為管組平均焓增 一 熱偏差的概念鍋爐受熱面并列管子間 因吸熱不均和工質(zhì)流量不均引起的工質(zhì)焓增不同的現(xiàn)象 熱偏差程度 用熱偏差系數(shù) 表示 7 3熱偏差 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page34 q 外壁面平均熱負(fù)荷 kJ m2 s F 受熱面積 m2 G 工質(zhì)流量 kg s q 吸熱不均勻系數(shù) F 結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù) G 流量不均勻系數(shù) 由于并列管子間的受熱面積差異不大 因此產(chǎn)生熱偏差的主要原因是吸熱不均和流量不均 二 熱偏差的影響因素 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page35 1 受熱面的污染受熱面積灰和結(jié)渣導(dǎo)致并列管吸熱嚴(yán)重不均 2 爐內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻爐內(nèi)溫度場(chǎng)與速度場(chǎng) 爐內(nèi)溫度場(chǎng)是三維的 高度和寬度方向熱負(fù)荷有差別 燃燒器運(yùn)行調(diào)節(jié)不當(dāng) 導(dǎo)致火焰中心偏斜 3 屏式過(guò)熱器受熱不均 屏式過(guò)熱器各排管輻射角系數(shù)不同 冷熱不均比較嚴(yán)重 1 熱力不均勻的影響因素 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page36 4 煙道內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻爐內(nèi)溫度場(chǎng)與速度場(chǎng)的不均勻 會(huì)在煙道中延續(xù)下去 導(dǎo)致煙道內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻 四角切圓燃燒產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)氣流 導(dǎo)致煙道內(nèi)溫度常不均 5 煙氣走廊的影響 對(duì)流受熱面中 如果橫向節(jié)距不均時(shí) 會(huì)使個(gè)別管排間有較大的煙氣流通截面 形成煙氣走廊 煙氣走廊阻力小 煙速快 對(duì)流傳熱加強(qiáng) 煙氣走廊還具有較大的輻射層厚度 輻射吸熱也增加 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page37 1 連接方式的影響 連接方式的不同 導(dǎo)致并列管圈進(jìn)出口端的靜壓差不同 從而使得并聯(lián)管之間流量不均 2 流量不均勻的影響因素 Z型連接中 沿流動(dòng)方向進(jìn)口聯(lián)箱內(nèi)工質(zhì)流量逐步減小 動(dòng)能下降 而靜壓則逐步提高 而出口聯(lián)箱中 沿流動(dòng)方向靜壓逐步下降 并聯(lián)管流量差別較大 U型連接方式 進(jìn)出口聯(lián)箱中靜壓變化趨勢(shì)相同 進(jìn)出口管圈靜壓差相差較小 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page38 2 熱力不均對(duì)流量不均的影響 并聯(lián)管組的平均壓降 由此可得 并聯(lián)管組的平均流量 偏差管的平均流量 式中 K表示折算阻力系數(shù) 重力壓頭 gh忽略不計(jì) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page39 流量不均勻系數(shù) a 反映了并列管圈壓差不同對(duì)流量不均的影響 連接方式不同 并列管圈進(jìn)出口端的靜壓差不同 c 反映了吸熱不均對(duì)流量不均的影響 b 折算阻力系數(shù)與管子的長(zhǎng)度 流通面積 粗糙度 等因素有關(guān) 反映了結(jié)構(gòu)不同對(duì)流量不均的影響 吸熱強(qiáng)的偏差管 其熱力不均勻系數(shù)較大 同時(shí) 該偏差管內(nèi)蒸汽比體積較大 流量不均勻系數(shù)較小 使該偏差管的熱偏差系數(shù)更大 容易惡性循環(huán)導(dǎo)致管子超溫 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page40 中間混合對(duì)熱偏差的影響 1 平均管2 偏差管 無(wú)中間混合3 偏差管 三次中間混合 每級(jí)受熱面還可以沿?zé)煹缹挾确较蜻M(jìn)行分段 以減小因煙道寬度方向熱負(fù)荷中間高兩側(cè)低而造成的熱偏差 將受熱面分成串聯(lián)的幾級(jí) 級(jí)間通過(guò)聯(lián)箱進(jìn)行工質(zhì)混合 可以減小熱偏差 避免熱偏差累積 還可減少每級(jí)受熱面中工質(zhì)焓增 便于控制蒸汽溫度 一 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的措施 1 受熱面分級(jí)分段布置 級(jí)間采用聯(lián)箱混合 減小出口熱偏差 三 減少熱偏差的措施 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page41 2 沿?zé)煹缹挾确较蜻M(jìn)行左右交叉 可減少因煙道左右側(cè)煙溫不同和煙速偏差引起的吸熱不均 3 采用合理的連接管與過(guò)熱器聯(lián)箱之間的連接方式 采用U型連接或多管連接方式 都可使流量不均減小 降低熱偏差 多管連接方式 工質(zhì)流程左右交叉 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page42 4 同級(jí)過(guò)熱器 再熱器 進(jìn)行管圈內(nèi)外分組 內(nèi)外圈管交叉布置 均衡內(nèi)外管圈吸熱量 如屏式過(guò)熱器 5 減小屏前或管束前煙氣空間的尺寸 減少煙氣與各管圈間輻射換熱的角系數(shù)差別 減小輻射熱偏差 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page43 6 合理設(shè)計(jì)并列管的結(jié)構(gòu)參數(shù) 增大熱負(fù)荷較高管子的管徑 提高流量 使流量和吸熱量合理匹配 7 消除爐膛出口煙氣余旋 爐膛上方的分隔屏可起到消旋作用 使進(jìn)入對(duì)流煙道的煙氣流速趨于均勻 此外 二次風(fēng)反切可以削弱煙氣旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度 8 煙道受熱面的布置 要使煙氣流通截面均勻 防止局部流通截面大而形成煙氣走廊 造成吸熱不均 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page44 1 設(shè)備投產(chǎn)或檢修后 應(yīng)做好冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)和熱態(tài)燃燒調(diào)整試驗(yàn) 確保爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)均勻 火焰不偏斜 爐膛出口煙氣分布均勻 2 鍋爐運(yùn)行時(shí) 根據(jù)負(fù)荷變化合理投入和調(diào)整燃燒器 保證煙氣均勻充滿(mǎn)爐膛 火焰不偏斜 3 及時(shí)吹灰 防止結(jié)渣和積灰產(chǎn)生的受熱不均 二 運(yùn)行方面的措施 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page45 7 4蒸汽溫度的調(diào)節(jié) 鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中 由于運(yùn)行條件的變化 蒸汽溫度隨之變化 主要影響因素包括 1 鍋爐負(fù)荷G蒸汽溫度與鍋爐負(fù)荷之間的關(guān)系稱(chēng)為汽溫特性 不同傳熱方式的過(guò)熱器與再熱器 汽溫特性不同 一般過(guò)熱器和再熱器都呈現(xiàn)對(duì)流特性 隨著鍋爐負(fù)荷 汽溫 2 過(guò)量空氣系數(shù) 過(guò)量空氣系數(shù)增大 燃燒生成的煙氣量增多 煙氣流速增大 對(duì)流傳熱加強(qiáng) 導(dǎo)致過(guò)熱汽溫升高 一 汽溫變化的影響因素 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page46 3 給水溫度tgs給水溫度 產(chǎn)生一定蒸汽量所需的煤耗量減少 煙氣量下降 對(duì)流受熱面出口汽溫 4 受熱面污染情況爐膛受熱面的積灰或結(jié)渣 爐內(nèi)輻射熱減少 進(jìn)入過(guò)熱器區(qū)域煙溫上升 過(guò)熱汽溫 過(guò)熱器本身積灰或結(jié)渣 傳熱量下降 過(guò)熱汽溫 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page47 2 3 5 燃燒器的運(yùn)行狀況燃燒器噴嘴傾角的影響 噴嘴向上傾斜 火焰中心上移 汽溫 投運(yùn)不同高度的燃燒器 火焰中心隨投運(yùn)燃燒器的高度而變化 導(dǎo)致汽溫變化 6 燃料變化的影響燃煤發(fā)熱量增大 燃料耗量B降低 導(dǎo)致過(guò)熱器出口汽溫下降 水分和灰分增加 降低爐膛溫度 爐內(nèi)放熱量減少 爐膛出口煙溫上升 過(guò)熱器汽溫 煤質(zhì)變粗 難于燃盡 火焰中心上移 汽溫 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page48 二 蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方法 運(yùn)行中汽溫偏離額定值的一般不超過(guò) 10 5 汽溫過(guò)高 金屬的許用應(yīng)力下降 危及機(jī)組的安全運(yùn)行 汽溫下降 循環(huán)熱效率降低 一 蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)通過(guò)改變蒸汽熱焓調(diào)節(jié)汽溫 主要有噴水減溫器 主要用于過(guò)熱器調(diào)溫 表面式換熱器 主要用于再熱器 二 煙氣側(cè)調(diào)節(jié)通過(guò)改變流經(jīng)過(guò)熱器和再熱器煙氣流量和煙氣溫度的方法 調(diào)節(jié)蒸汽溫度 常作為再熱蒸汽溫度的粗調(diào)節(jié)措施 1 3 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page49 1 噴水減溫方法原理 噴水減溫原理是將減溫水直接噴入過(guò)熱蒸汽中 使其霧化吸熱蒸發(fā) 降低蒸汽溫度 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 調(diào)節(jié)靈敏 可靠性高 壓力損失小 應(yīng)用 過(guò)熱蒸汽 廣泛采用噴水減溫進(jìn)行過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié) 再熱蒸汽 噴水減溫作為輔助調(diào)節(jié)方法和事故噴水用 再熱器不采用噴水減溫調(diào)節(jié)汽溫 再熱器噴入的水轉(zhuǎn)化的蒸汽僅在汽輪機(jī)的中 低壓缸中作功 相當(dāng)于附加了一個(gè)中壓子循環(huán)系統(tǒng) 子循環(huán)效率低于原來(lái)循環(huán)效率 從而使整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)效率降低 2 8 一 蒸汽側(cè)調(diào)溫方法 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page50 噴水減溫連接系統(tǒng)噴水減溫要求減溫水的品質(zhì)不能低于蒸汽品質(zhì) 常用鍋爐給水作為減溫水 噴水減溫器布置在兩級(jí)過(guò)熱器之間的連接管道或聯(lián)箱中 2 8 對(duì)多級(jí)過(guò)熱器系統(tǒng) 采用2 3級(jí)噴水減溫 第一級(jí) 屏式過(guò)熱器之前 保護(hù)屏式過(guò)熱器安全和粗調(diào)過(guò)熱汽溫 第二級(jí) 高溫過(guò)熱器之前 細(xì)調(diào)過(guò)熱汽溫至額定值 保護(hù)高溫過(guò)熱器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page51 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page52 噴水減溫器型式 笛形管式 旋渦式 文氏管式等 1 笛形管式噴水減溫器 2 8 笛形管式噴水減溫器由笛形管和保護(hù)套管組成 減溫水從背向氣流一側(cè)的噴孔噴出 保護(hù)套管長(zhǎng)4 5m 保證水滴在套管長(zhǎng)度內(nèi)蒸發(fā)完畢 防止水滴接觸外殼產(chǎn)生熱應(yīng)力 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造安裝方便 調(diào)溫效果好 但在減溫水量小時(shí)霧化質(zhì)量較差 1 外殼2 噴管3 保護(hù)套管 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page53 1 混合管 2 文丘里管 3 旋渦式噴嘴 減溫水在噴嘴內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn) 噴出后形成傘形水霧 與蒸汽接觸混合良好 文丘里管使蒸汽加速 促進(jìn)蒸汽與水霧的混合 因此完成減溫水霧化和與蒸汽充分混合所需的混合管長(zhǎng)度較短 特點(diǎn) 霧化完善 減溫幅度大 適用于減溫水量變化幅度大的情況 壓力損失較大 2 旋渦式噴水減溫器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page54 3 文丘里管?chē)娝疁p溫器 文氏管式噴水減溫器 減溫水經(jīng)環(huán)形水室從文丘里管 真空發(fā)生器 喉部的若干小孔噴入 與蒸汽強(qiáng)烈混合蒸發(fā) 特點(diǎn) 蒸汽流動(dòng)阻力小 水霧化好 但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page55 2 汽 汽熱交換器 原理 采用汽 汽熱交換器 進(jìn)行過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽熱交換 實(shí)現(xiàn)再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié) 一般過(guò)熱蒸汽來(lái)自輻射式過(guò)熱器 再熱蒸汽來(lái)自對(duì)流式低溫再熱器 二者汽溫特性相反 更好適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化 熱交換器結(jié)構(gòu)形式U型套管式汽 汽熱交換器 筒式汽 汽熱交換器 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page56 熱交換器的布置 換熱器布置在煙道外 過(guò)熱蒸汽在管式熱交換器內(nèi)的蛇形管內(nèi)流過(guò) 再熱蒸汽在管間流過(guò) 用三通閥改變換熱器內(nèi)過(guò)熱蒸汽的流量 達(dá)到調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度的目的 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page57 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page58 二 煙氣側(cè)調(diào)溫方法 1 煙氣擋板調(diào)溫結(jié)構(gòu) 尾部煙道內(nèi)平行布置再熱器和過(guò)熱器 利用煙氣擋板 調(diào)節(jié)通過(guò)再熱器的煙氣量 從而調(diào)節(jié)再熱器出口汽溫 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作方便 但延遲較大 擋板宜布置在煙溫低于400 區(qū)域 以免燒壞 煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)都存在調(diào)溫滯后和調(diào)節(jié)精確度不高的問(wèn)題 多用于調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度的粗調(diào)節(jié) 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page59 煙道擋板 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page60 調(diào)溫原理 額定負(fù)荷時(shí) 煙道擋板全開(kāi) 并列煙道中煙氣流量50 負(fù)荷降低時(shí) 由于再熱器為對(duì)流式 再熱汽溫降低 這時(shí) 將過(guò)熱器煙道擋板關(guān)小 以維持再熱汽溫的穩(wěn)定 過(guò)熱汽溫下降 但在調(diào)節(jié)負(fù)荷范圍內(nèi) 過(guò)熱汽溫仍高于額定汽溫 通過(guò)噴水減溫器使過(guò)熱汽溫降低到額定值 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page61 2 改變火焰高度 8 8 工作原理 對(duì)于擺動(dòng)式燃燒器 通過(guò)改變?nèi)紵鞯膬A角 來(lái)改變火焰中心位置 達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的 火焰中心向下移 爐膛出口煙氣溫度降低 汽溫降低 反之 汽溫升高 設(shè)計(jì)要求再熱器布置在爐膛出口附近 上傾角過(guò)大會(huì)增加燃料未完全燃燒熱損失 下傾角過(guò)大會(huì)造成冷灰斗結(jié)渣 一般燃燒器傾角變化范圍 30 應(yīng)用 調(diào)溫幅度大 靈敏度高 是目前大型電站鍋爐再熱汽溫調(diào)節(jié)的主要方法 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page62 3 煙氣再循環(huán) 將鍋爐尾部煙道低溫?zé)煔獬槌鲆徊糠炙突貭t膛下部 改變鍋爐各受熱面的吸熱分配 達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的 再循環(huán)煙氣在爐膛下部送入 降低了爐膛內(nèi)的煙氣溫度水平 減少了爐膛內(nèi)的輻射傳熱量 爐膛出口煙溫基本不變 同時(shí)爐膛出口煙氣量增多 煙氣熱量也增加 對(duì)流傳熱加強(qiáng) 對(duì)流傳熱量提高 7 8 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page63 7 8 再循環(huán)煙氣從爐膛上部進(jìn)入 爐膛輻射吸熱量改變很小 爐膛出口煙溫降低 靠近出口受熱面?zhèn)鳠崃?遠(yuǎn)離爐膛出口受熱面煙氣量和煙速 吸熱量 總體汽溫調(diào)節(jié)作用不大 但可降低爐膛出口煙溫 防止對(duì)流受熱面結(jié)渣 煙氣再循環(huán)應(yīng)用 耗電量增大 風(fēng)機(jī)磨損大 國(guó)內(nèi)多用于燃油鍋爐 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page64 鍋爐積灰 1 爐墻或水冷壁受熱面的結(jié)渣 結(jié)焦 2 高溫對(duì)流受熱面的高溫?zé)Y(jié)性積灰 3 低溫對(duì)流受熱面的松散性積灰 積灰 溫度低于灰熔點(diǎn)時(shí) 飛灰在爐內(nèi)因各種化學(xué)反應(yīng)或物理力的作用而沉積在受熱面上 多發(fā)生在鍋爐的對(duì)流受熱面上 如過(guò)熱器 省煤器 空預(yù)器等 結(jié)渣 熔融態(tài)灰沉積物在受熱面管壁上出現(xiàn)的積聚現(xiàn)象 主要由煙氣中夾帶的熔化的灰粒碰撞在爐膛 水冷壁管上被冷卻凝固而形成 發(fā)生在爐內(nèi)輻射受熱面上 如水冷壁 屏式過(guò)熱器等 7 5對(duì)流受熱面的高溫積灰和高溫腐蝕 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page65 一 高溫積灰高溫?zé)煔猸h(huán)境中飛灰在管束表面沉積的現(xiàn)象 稱(chēng)為高溫積灰 包括過(guò)熱器和再熱器表面積灰 1 高溫積灰機(jī)理 煤中堿金屬 主要是Na及K 的含量不多 但對(duì)結(jié)渣和高溫對(duì)流受熱面積灰有重要影響 煤灰中的堿金屬在爐內(nèi)高溫狀態(tài)下呈氣態(tài) 接觸到壁溫600 左右的受熱面管壁時(shí) 堿金屬發(fā)生凝結(jié) 在高溫?zé)煔庵醒趸驓怏w長(zhǎng)期 燒結(jié) 作用下 形成致密的白色堿金屬硫酸鹽積灰層 隨著灰層厚度增加 表面溫度升高 灰層表面還會(huì)沉積一些松散而多孔的外灰層 高溫積灰特點(diǎn) 內(nèi)層灰緊密 外層灰松散 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page66 高溫過(guò)熱器的嚴(yán)重積灰 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page67 2 高溫積灰的危害 受熱面吸熱能力 汽溫 煙溫 q2 管排間阻力 煙速 管間熱偏差 引起高溫對(duì)流受熱面產(chǎn)生高溫腐蝕 3 高溫積灰的防治措施 正確設(shè)計(jì)和布置對(duì)流受熱面 采用順列布置代替錯(cuò)列布置 增大管間橫向節(jié)距等措施 采用有效的吹灰裝置 在鍋爐開(kāi)始正常運(yùn)行時(shí)即投入吹灰裝置 燒結(jié)時(shí)間越長(zhǎng) 高溫積灰層的強(qiáng)度越高 越難清除 因此要及時(shí)吹灰 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page68 鍋爐吹灰 16 04 2020 PrinciplesofBoiler Page69 二 高溫腐蝕煙氣和飛灰中的有害成分在高溫下與金屬管壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 使管壁變薄強(qiáng)度下降 稱(chēng)為高溫腐蝕 1 高溫腐蝕機(jī)理 高溫腐蝕包括三種情況 1 硫化物型腐蝕 2 硫酸鹽型腐蝕 3 腐蝕性氣體腐蝕 對(duì)流受熱面高溫腐蝕主要是硫酸鹽型腐蝕 燃煤中的堿金屬氧化物Na2O K2O在高溫下?lián)]發(fā)為氣態(tài) 并與煙氣中的SO3反應(yīng) 形成堿金屬硫酸鹽K2S