06 過熱器和再熱器

1、第七章 過熱器和再熱器 第一節(jié) 過熱器和再熱器概述 一、過熱器和再熱器的作用： n過熱器的作用：將飽和蒸汽加熱成具有額定過 熱溫度的過熱蒸汽，并且在鍋爐允許的負(fù)荷波 動(dòng)范圍內(nèi)以及工況變動(dòng)時(shí)維持過熱蒸汽溫度的 正常。 n再熱器的作用：把在汽輪機(jī)高壓缸中做了部分 功的排汽再加熱成一定溫度（一般與過熱蒸汽 溫度相同，也可以不同）的再熱蒸汽，然后引 入汽輪機(jī)中、低壓缸繼續(xù)做功。 二、過熱器和再熱器的工作特點(diǎn) n過熱器：管內(nèi)流動(dòng)的是高溫蒸汽，對(duì)管壁的冷卻能力 較差，管外是高溫火焰或高溫?zé)煔猓@就決定了過熱 器的管壁溫度很高，工作條件很差。 n再熱器：管內(nèi)流動(dòng)的是中壓蒸汽，蒸汽的比容大、比 熱容小、流速低

2、(以減小流動(dòng)阻力)，對(duì)管壁的冷卻能 力更差，而且為了保證再熱后的溫度，減少再熱器受 熱面數(shù)量，再熱器也常常布置在煙氣溫度較高的區(qū)域， 這使得再熱器工作條件更差，管壁更容易超溫。 n過熱器和再熱器工作時(shí)的溫度很高，工作條件都很差， 必須采用優(yōu)質(zhì)的耐熱合金鋼作管材。 第二節(jié) 過熱器 n一、過熱器的類型、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) n二、過熱器的汽溫特性 n三、熱偏差 一、過熱器的類型、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) n根據(jù)傳熱方式的不同，分為對(duì)流式、輻 射式、半輻射式三種類型。 n高壓以上的大型鍋爐采用輻射式、半輻 射式、對(duì)流式多級(jí)布置的混合型過熱器。 二、過熱器的汽溫特性 n汽溫特性是指過熱器出口蒸汽溫度與鍋 爐負(fù)荷之間的變化關(guān)系

3、，即t=f(D)。過熱 器和再熱器的形式不同，其汽溫特性也 不同。 1對(duì)流式過熱器的汽溫特性 2輻射式過熱器的汽溫特性 3半輻射式過熱器 n 現(xiàn)代大型鍋爐都同時(shí)采用對(duì)流式、輻射式和半 輻射式過熱器聯(lián)合的過熱器系統(tǒng)，以獲得比較 平穩(wěn)的汽溫特性。但由于過熱器系統(tǒng)中對(duì)流式 過熱器所占比例較大，其汽溫特性就接近于對(duì) 流式過熱器，即鍋爐負(fù)荷增大時(shí)汽溫升高，鍋 爐負(fù)荷減小時(shí)汽溫降低。 n再熱器的汽溫特性與所對(duì)應(yīng)的過熱器的汽溫特 性相同。 三、熱偏差 n熱偏差是影響過熱器安全工作的重要原 因之一。 n1、熱偏差的概念 n2、產(chǎn)生熱偏差的原因 n3、減少熱偏差的方法 第三節(jié) 再熱器 n蒸汽壓力在13.7Mpa

4、及以上的鍋爐，都采用再 熱循環(huán)方式。 n將在汽輪機(jī)高壓缸作過一部分功的蒸汽引入鍋 爐再次加熱，提高蒸汽的過熱度后，送回汽輪 機(jī)中、低壓缸繼續(xù)作功。這種將蒸汽再次進(jìn)行 過熱的換熱器稱再熱器。 n結(jié)構(gòu)一般與對(duì)流式過熱器類似。通常布置在過 熱器的后面、煙氣溫度已初步降低的區(qū)域。對(duì) 流式再熱器布置在鍋爐水平煙道后部或豎井煙 道入口區(qū)域。 一、再熱器的工作特點(diǎn) 再熱器管內(nèi)流動(dòng)的是在汽輪機(jī)高壓缸做過功的 蒸汽，一般地，再熱蒸汽的壓力約為過熱蒸汽壓 力的20%，再熱后的蒸汽溫度與過熱蒸汽溫度相 同，再熱蒸汽流量為過熱蒸汽流量為80%左右。 再熱蒸汽具有壓力較低、溫度高、比容大、 比熱小等特點(diǎn)。對(duì)流放熱系數(shù)比

5、過熱蒸汽要小得 多；再熱蒸汽的壓力低、比熱小，對(duì)熱負(fù)荷不均 更敏感，即在相同的熱偏差條件下，再熱器出口 汽溫?zé)崞畋冗^熱器要大得多，又因再熱器的流 動(dòng)阻力不能太大，就不能采用過多的交叉和混合 來減小其熱偏差。 與過熱器相比，再熱器的壁溫 高，容易產(chǎn)生較大熱偏差，其工作條件更差。 二、再熱器的汽溫特性 根據(jù)傳熱方式，再熱器也分為輻射式、半輻射 式和對(duì)流式三種。三種形式再熱器的汽溫特性， 分別與三種形式過熱器的汽溫特性相類似。在 組合式再熱器系統(tǒng)中，對(duì)流式再熱器是主要受 熱面，因此再熱器系統(tǒng)的汽溫特性與對(duì)流式過 熱器或再熱器的汽溫特性相同，即：鍋爐負(fù)荷 降低時(shí)，再熱器的出口汽溫下降；鍋爐負(fù)荷升 高

6、時(shí)，再熱器的出口汽溫就上升。但與過熱器 系統(tǒng)比較，由于對(duì)流式再熱器占組合式再熱器 系統(tǒng)的比例較大，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，再熱蒸 汽溫度的上升或下降幅度比過熱蒸汽要大得多。 三、再熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) n再熱器的結(jié)構(gòu)與過熱器相似，也由并列管和聯(lián) 箱組成。為減小流動(dòng)阻力，再熱器常采用大管 徑、多管圈結(jié)構(gòu)。 n國產(chǎn)亞臨界鍋爐采用了由輻射式再熱器、半輻 射式再熱器和對(duì)流式再熱器組成的組合式再熱 器系統(tǒng)，中間進(jìn)行一次或兩次混合。 第四節(jié) 蒸汽溫度調(diào)節(jié) 一、蒸汽溫度調(diào)節(jié)的意義 二、影響蒸汽溫度的因素 三、對(duì)蒸汽溫度調(diào)節(jié)的要求 四、蒸汽側(cè)調(diào)溫方法 五、煙氣側(cè)調(diào)溫方法 一、蒸汽溫度調(diào)節(jié)的意義 蒸汽溫度是鍋爐運(yùn)行中監(jiān)視和

7、控制的主要參數(shù) 之一，它包括過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度。 蒸汽溫度過高、過低或大幅度地波動(dòng)，都會(huì)嚴(yán) 重影響鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 n蒸汽溫度過高： n蒸汽溫度過低（再熱蒸汽溫度的降低）： n蒸汽溫度的大幅度波動(dòng)： 現(xiàn)代鍋爐汽溫允許波動(dòng)范圍一般是： 額定汽溫-10+5 二、影響蒸汽溫度的因素 鍋爐負(fù)荷、過量空氣系數(shù)、漏風(fēng)系數(shù)、受 熱面的清潔程度、給水溫度、燃料性質(zhì) 等變化時(shí)，均會(huì)引起過熱蒸汽溫度和再 熱蒸汽溫度的變化。下表給出了某些因 素對(duì)過熱汽溫影響的大小。 三、對(duì)蒸汽溫度調(diào)節(jié)的要求 n 基本要求：汽溫調(diào)節(jié)靈敏、延滯性小；汽溫 調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)溫范圍大； 對(duì)循環(huán)熱效率的影響小

8、以及節(jié)約鋼材等。 n 可分為蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)調(diào)節(jié)兩大類。 蒸汽側(cè)調(diào)溫的原理是利用其他介質(zhì)直接改變蒸 汽的焓值，來調(diào)節(jié)蒸汽的溫度。蒸汽側(cè)調(diào)溫裝 置有表面式減溫器、混合式減溫器、事故噴水 減溫器等。 煙氣側(cè)調(diào)溫的原理是通過改變煙氣對(duì)蒸汽的傳 熱量來改變蒸汽的溫度。煙氣側(cè)的調(diào)溫裝置有 煙氣擋板、擺動(dòng)式燃燒器、煙氣再循環(huán)裝置等。 四、蒸汽側(cè)調(diào)溫方法 1、表面式減溫器 2、混合式減溫器 3、輔助噴水減溫器 4、事故噴水減溫器 5、噴水減溫器在過熱器系統(tǒng)中的布置 五、煙氣側(cè)調(diào)溫方法 1、分隔煙道擋板調(diào)溫 2、擺動(dòng)式燃燒器調(diào)溫 3、煙氣再循環(huán)調(diào)溫 六、汽溫調(diào)節(jié)中應(yīng)注意的問題 n實(shí)際上，鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)不只使

9、用一種方法， 而是同時(shí)采用幾種方法，以求調(diào)溫的靈敏性、 可靠性和鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 。 n高參數(shù)大容量鍋爐的過熱汽溫一般以噴水減溫 為主要調(diào)節(jié)手段，同時(shí)配合煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)。而 再熱汽溫一般以煙氣側(cè)調(diào)節(jié)為主要調(diào)節(jié)手段， 噴水減溫為輔助調(diào)節(jié)和應(yīng)急手段。 （1）運(yùn)行中要控制好汽溫。應(yīng)監(jiān)視好汽溫，根據(jù)鍋爐 運(yùn)行工況的變化分析汽溫變化的主要原因，盡量作 到超前調(diào)節(jié)，以免造成汽溫的大幅波動(dòng)。對(duì)過熱汽 溫，在調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)特別注意中間點(diǎn)的溫度。 （2）調(diào)節(jié)汽溫時(shí)操作要平穩(wěn)均勻，要兼顧對(duì)過熱汽溫 再熱汽溫和鍋爐燃燒的影響，同時(shí)應(yīng)注意熱偏差。 （3）現(xiàn)代大型電廠鍋爐均設(shè)有汽溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)，運(yùn)行 人員除應(yīng)熟悉汽溫的變化特性外

10、，應(yīng)熟悉自動(dòng)控制 系統(tǒng)的性能和調(diào)節(jié)特性，以更好地控制汽溫。 第六節(jié) 受熱面煙氣側(cè)的高溫腐蝕 在燃煤鍋爐的高溫火焰及高溫?zé)煔鈪^(qū)，過 熱器和再熱器管子及其懸掛件產(chǎn)生的外 部腐蝕稱為高溫腐蝕。高溫腐蝕使承壓 部件的管壁變薄，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使受熱面管 子在短時(shí)間內(nèi)爆裂，因而導(dǎo)致泄漏和爆 破事故，甚至被迫停爐處理。 一、高溫腐蝕的機(jī)理 鍋爐受熱面煙氣側(cè)的高溫腐蝕是一個(gè)復(fù)雜 的物理化學(xué)過程。燃煤鍋爐的高溫腐蝕 通常有兩種類型：硫酸鹽型高溫腐蝕、 硫化物型高溫腐蝕。 1、硫酸鹽型高溫腐蝕 n機(jī)理：燃煤中含有堿金屬氧化物Na2O和 K2O（M2O）時(shí)，在高溫下?lián)]發(fā)成氣態(tài)， 碰到溫度較低的管壁時(shí)，凝結(jié)在管壁表 面，并

11、與煙氣中的SO3反應(yīng)形成堿金屬硫 酸鹽(M2SO4)，堿金屬硫酸鹽與Fe2O3(管 壁上的保護(hù)膜)和SO3反應(yīng)形成復(fù)合硫酸 鹽，復(fù)合硫酸鹽的熔點(diǎn)很低，在550 710的范圍內(nèi)為液態(tài)而流走，使管子遭 到腐蝕。 n發(fā)生區(qū)域：在過熱器和再熱器的出口管 段及其懸掛件上。 n產(chǎn)生的條件：1.灰分中有易升華的堿金屬 氧化物(Na2O、K2O)；2.煙氣中含有SO3 氣體；3.使復(fù)合硫酸鹽M3Fe(SO4)3熔化的 溫度(550710)。 2、硫化物型高溫腐蝕 n機(jī)理：當(dāng)煤中含有黃鐵礦(即硫化鐵FeS2)，火 焰直接沖刷水冷壁時(shí)，硫化鐵由于受熱而分解 出游離狀態(tài)的原子硫和硫化亞鐵，在還原性氣 體中（如H2S氣體），當(dāng)管壁溫度達(dá)到350以 上時(shí)，游離態(tài)的原子硫與鐵反應(yīng)生成硫化亞鐵， 使管壁受到腐蝕，H2S可加快硫化物型高溫腐 蝕，并直接腐蝕金屬管壁。 n發(fā)生區(qū)域：水冷壁。 n產(chǎn)生的條件：1.燃煤中含有較多的FeS2；2.火 焰直接沖刷水冷壁；3.管壁附近為還原性氣氛。 二、防止或減輕高溫腐蝕的措施 防止或減輕硫酸鹽型高溫腐蝕的措施：除去灰 中的升華灰成分Na2O和K2O，或控制受熱面管 壁溫度。但前者比較難做到，因此控制受熱面 管壁溫度是減輕高溫腐蝕的最有效辦法。