鍋爐原理過(guò)熱器與再熱器課件

2022/11/15PrinciplesofBoilerPage1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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage27-1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)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage3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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage4二、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage5三、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage6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)

2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage77-2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）。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage8一、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage9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)煹馈?、按管子排列方式分類(lèi)順列錯(cuò)列2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage10

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??；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)）?；旌狭鳎合冉?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)

2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage113、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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage12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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage13

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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage14

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)?？赏ㄟ^(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。單管圈雙管圈多管圈2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage15二、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage16

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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage17鍋爐前屏、分隔屏、后屏。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage183、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage194、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）2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage20

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）2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage211、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)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage22頂棚過(guò)熱器和包墻管過(guò)熱器：2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage23

包墻管過(guò)熱器：2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage24

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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage251-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)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage26六、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”。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage273、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)2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage28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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage29600MW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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage30東鍋1000MW鍋爐示意圖2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage31鍋爐過(guò)熱器與再熱器系統(tǒng)圖2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage32再熱器系統(tǒng)流程圖（動(dòng)畫(huà)）2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage33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)φ表示：

7-3熱偏差2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage34q：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；ηq：吸熱不均勻系數(shù)；ηF：結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)；ηG：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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage35（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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage36（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage37（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage38（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ρgh忽略不計(jì)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage39

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?。菏乖撈罟艿臒崞钕禂?shù)更大，容易惡性循環(huán)導(dǎo)致管子超溫。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage40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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage41（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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage42（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage43（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage44（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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage457-4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)α

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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage463、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↓。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage472/35、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↑。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage48二、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。1/32022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage49

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?。粦?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

2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage50

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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage512022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage52

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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage531-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：2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage54（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage55

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：2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage56

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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage572022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage58（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)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage59煙道擋板2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage60

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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage612、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage623、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。7/82022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage637/8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)鳠崃俊?，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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage64

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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage65一、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage66高溫過(guò)熱器的嚴(yán)重積灰煙氣流向2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage672、高溫積灰的危害：①受熱面吸熱能力↓，汽溫↓，煙溫↑，q2↑；②管排間阻力↑，煙速↓，管間熱偏差↑；③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：①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。②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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage68鍋爐吹灰

2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage69二、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K2SO4（形成高溫積灰）。干灰沒(méi)有腐蝕作用，但在高溫狀態(tài)下，半熔化狀態(tài)的堿金屬硫酸鹽與管壁Fe2O3保護(hù)層發(fā)生反應(yīng)生成復(fù)合硫酸鹽，對(duì)金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)腐蝕作用。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage70硫酸鹽型高溫腐蝕機(jī)理：

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K2SO4。

堿金屬硫酸鹽K2SO4的熔點(diǎn)很低，以液態(tài)附著在管壁上，并與管壁保護(hù)層發(fā)生反應(yīng)生成復(fù)合硫酸鹽：復(fù)合硫酸鹽的熔點(diǎn)很低，在550~710℃范圍內(nèi)呈液態(tài)流走，破壞了管壁原有的Fe2O3保護(hù)層。硫酸鹽型腐蝕多發(fā)生于過(guò)熱器和再熱器管上。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage712、高溫腐蝕發(fā)生過(guò)程

高溫腐蝕和高溫積灰緊密相連。（1）管壁上因堿金屬成分的凝結(jié)Na2O形成極細(xì)灰層；（2）冷凝的Na2O等與SO3作用形成堿金屬硫酸鹽Na2SO4

；堿金屬硫酸鹽與Fe2O3

等作用生成復(fù)合硫酸鹽；（3）隨著硫酸鹽沉積量的增多，表面溫度升高至硫酸鹽熔點(diǎn)時(shí)，管壁上金屬氧化膜Fe2O3保護(hù)層會(huì)被溶解破壞。（4）復(fù)合硫酸鹽會(huì)與鐵反應(yīng)，形成Na3Fe(SO4)3循環(huán)作用使腐蝕不斷進(jìn)行。3、高溫腐蝕影響因素（1）燃料成分：高堿、高硫燃料，腐蝕嚴(yán)重；（2）管壁溫度：高溫腐蝕從540-620℃開(kāi)始，650-700℃時(shí)腐蝕最強(qiáng)烈。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage72

對(duì)流受熱面

高溫積灰與高溫腐蝕被腐蝕的過(guò)熱器管橫截面煙氣流向2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage73三、高溫積灰和腐蝕的防治措施（1）控制管壁溫度主蒸氣溫度不宜過(guò)高，一般540℃左右；（2）控制爐膛出口煙溫一方面，控制火焰溫度，可以減少堿金屬氣態(tài)物質(zhì)的生成量；另一方面，可以使氣態(tài)堿金屬到達(dá)受熱面前固化。（3）采用順列管排，加大管間節(jié)距。防止積灰搭橋，減少積灰和腐蝕。（4）選用抗腐蝕管壁材料（5）采用添加劑采用石灰石等添加劑，去除煙氣中的氧化硫氣體；（6）定期吹灰，選擇低堿、低硫燃料等；2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage74四、再熱器的運(yùn)行保護(hù)鍋爐啟停或甩負(fù)荷，再熱器內(nèi)沒(méi)有工質(zhì)通過(guò)，需要冷卻保護(hù)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage75問(wèn)題與思考題

1、什么是過(guò)熱器的熱偏差?哪些因素會(huì)導(dǎo)致熱偏差?鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)如何減小或消除熱偏差?2、試述影響過(guò)熱與再熱汽溫的因素分別有哪些？3、試述調(diào)節(jié)過(guò)熱汽溫的主要手段與輔助手段分別有哪些？4、什么是汽溫特性？有哪幾類(lèi)？5、某電廠一臺(tái)高壓煤粉鍋爐,運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)過(guò)熱器汽溫偏低,試分析可能的原因并提出在運(yùn)行調(diào)整與鍋爐改造中可以采用哪些技術(shù)措施提高汽溫。6、從爐膛上部和下部分別送入再循環(huán)煙氣的作用是否相同？為什么？2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage76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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage777-1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)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage78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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage79二、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage80三、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage81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)

2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage827-2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）。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage83一、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage84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)煹馈?、按管子排列方式分類(lèi)順列錯(cuò)列2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage85

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?。凰枋軣崦孑^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)

2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage863、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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage87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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage88

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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage89

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)?？赏ㄟ^(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。單管圈雙管圈多管圈2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage90二、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睿纳七^(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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage91

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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage92鍋爐前屏、分隔屏、后屏。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage933、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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage944、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）2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage95

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）2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage961、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夭牧希⒈３皱仩t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)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage97頂棚過(guò)熱器和包墻管過(guò)熱器：2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage98

包墻管過(guò)熱器：2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage99

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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage1001-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)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage101六、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)?；窘M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”。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage1023、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)2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage103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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage104600MW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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage105東鍋1000MW鍋爐示意圖2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage106鍋爐過(guò)熱器與再熱器系統(tǒng)圖2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage107再熱器系統(tǒng)流程圖（動(dòng)畫(huà)）2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage108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)φ表示：

7-3熱偏差2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage109q：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；ηq：吸熱不均勻系數(shù)；ηF：結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)；ηG：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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage110（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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage111（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage112（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage113（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ρgh忽略不計(jì)。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage114

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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage115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?？梢詼p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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage116（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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage117（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage118（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。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage119（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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage1207-4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)α

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2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage1213、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↓。2022/11/12PrinciplesofBoiler2022/11/15PrinciplesofBoilerPage1222/35、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