過熱器和再熱器

關(guān)于過熱器和再熱器第一節(jié)過熱器與再熱器的特點一、過熱器、再熱器的功用和特點再熱循環(huán)（溫熵圖）第2頁,共65頁，2024年2月25日，星期天隨著機組容量，鍋爐各受熱面比例的變化第3頁,共65頁，2024年2月25日，星期天過熱器、再熱器的工作特點壁溫最高受所用鋼材(碳鋼、合金鋼)限制，汽溫一般為540－555℃；日本568－570℃；工質(zhì)壓降不能太大過熱器內(nèi)工質(zhì)壓降不超過其工作壓力的10%

再熱器不超過0.2Mpa第4頁,共65頁，2024年2月25日，星期天過熱器與再熱器的冷卻條件較水冷壁、省煤器差

再熱器的換熱條件更差：放熱系數(shù)??；質(zhì)量流速低；比熱小，熱偏差較大；第5頁,共65頁，2024年2月25日，星期天過熱器與再熱器的出口汽溫隨負荷而變過熱器與再熱器管間的煙氣流速受多種因素影響啟停需要保護第6頁,共65頁，2024年2月25日，星期天過熱器、再熱器啟動、停爐、甩負荷保護減溫減壓旁路系統(tǒng)、排汽系統(tǒng)亞臨界300MW中間再熱機組第7頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)過熱器的系統(tǒng)布置一過熱器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式過熱器、再熱器按傳熱方式的分類對流式輻射式半輻射式第8頁,共65頁，2024年2月25日，星期天1、對流式受熱面水平煙道：立式，支吊簡單，不易積灰不利疏水尾部豎井：臥式，懸吊管，易積灰利于疏水低溫過熱器、高溫過熱器低溫再熱器、高溫再熱器第9頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

高溫段：順流或混合流；低溫段：逆流布置方式第10頁,共65頁，2024年2月25日，星期天2、輻射式受熱面前墻、側(cè)墻的上部：縮短或遮蓋水冷壁頂棚；低溫級受熱面較高的質(zhì)量流速第11頁,共65頁，2024年2月25日，星期天3、半輻射式受熱面前屏（分隔屏過熱器）后屏過熱器后屏再熱器1）吸收了相當(dāng)部分的熱量，降低了爐膛出口煙氣溫度，解決了大容量鍋爐爐壁面積相對較小，布置輻射受熱面太少的困難2）屏間節(jié)距大，較稀疏3）切割氣流消旋第12頁,共65頁，2024年2月25日，星期天外圈U形管：工質(zhì)行程長、阻力大、流量小，又受到高溫?zé)煔庵苯記_刷第13頁,共65頁，2024年2月25日，星期天4、包覆管過熱器在水平煙道或豎井，像布置水冷壁那樣布置過熱器煙氣單面沖刷蒸汽溫度低（來自爐頂過熱器或直接來自汽包）管壁溫度低散熱損失小輸送作用送至低過第14頁,共65頁，2024年2月25日，星期天二、過熱器、再熱器系統(tǒng)第15頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第16頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)汽溫調(diào)節(jié)一、過熱器與再熱器汽溫特性12350100汽溫額定汽溫負荷，%右圖為過熱器汽溫特性圖。1—輻射式過熱器2、3—對流式過熱器第20頁,共65頁，2024年2月25日，星期天二、過熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)（一）、影響汽溫的因素1、煤水比

若G不變而增大B，由于受熱面熱負荷q成比例增加，熱水段長度Lrs和蒸發(fā)段長度Lsf必然縮短，而過熱段長度Lgr相應(yīng)延長，過熱汽溫就會升高；若B不變而增大G，由于q并未改變，所以（Lrs+Lzf）必然延伸，而過熱段長度Lgr隨之縮短，過熱汽溫就會降低。第21頁,共65頁，2024年2月25日，星期天2.

給水溫度

若給水溫度降低，在同樣給水量和煤水比的情況下，直流鍋爐的加熱段將延長，過熱段縮短（表現(xiàn)為過熱器進口汽溫降低），過熱汽溫會隨之降低；再熱器出口汽溫則由于汽輪機高壓缸排汽溫度的下降而降低。因此，當(dāng)給水溫度降低時，必須改變原來設(shè)定的煤水比，即適當(dāng)增大燃料量，才能保持住額定汽溫。第22頁,共65頁，2024年2月25日，星期天3.受熱面沾污

爐膛結(jié)焦使鍋爐傳熱量減少，排煙溫度升高，鍋爐效率降低。對工質(zhì)而言，則1kg工質(zhì)的總吸熱量減少。而工質(zhì)的加熱熱和蒸發(fā)熱之和一定，所以，過熱吸熱（包括過熱器和再熱器）減少。故過熱汽溫降低。但再熱器吸熱因爐膛出口煙溫的升高而增加，對于再熱汽溫，進口再熱汽溫的降低和再熱器吸熱量的增大影響相反，所以變化不大。對流式過熱器和再熱器的積灰使傳熱量減小，使過熱汽溫和再熱汽溫降低。在調(diào)節(jié)煤水比時，若為爐膛結(jié)焦，可直接增大煤水比；但過熱器結(jié)焦，則增大煤水比時應(yīng)注意監(jiān)視水冷壁出口溫度，在其不超溫的前提下來調(diào)整煤水比。第23頁,共65頁，2024年2月25日，星期天4．

過量空氣系數(shù)當(dāng)增大過量空氣系數(shù)時，爐膛出口煙溫基本不變。但爐內(nèi)平均溫度下降，爐膛水冷壁的吸熱量減少，致使過熱器進口蒸汽溫度降低，雖然對流式過熱器的吸熱量有一定的增加，但前者的影響更強些。在煤水比不變的情況下，過熱器出口溫度將降低。若要保持過熱汽溫不變，也需要重新調(diào)整煤水比。隨著過量空氣系數(shù)的增大，輻射式再熱器吸熱量減少不多，而對流式再熱器的吸熱器增加。對于顯示對流式汽溫特性的再熱器，出口再熱汽溫將升高。

第24頁,共65頁，2024年2月25日，星期天5．

火焰中心高度當(dāng)火焰中心升高時，爐膛出口煙溫顯著上升，再熱器無論顯示何種汽溫特性，其出口汽溫均將升高。此時，水冷壁受熱面的下部利用不充分，致使1kg工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的總吸熱量減少，由于再熱蒸汽的吸熱是增加的，所以過熱蒸汽吸熱減少，過熱汽溫降低。由上述分析可見，直流鍋爐的給水溫度、過量空氣系數(shù)、火焰中心位置、受熱面沾污程度對過熱汽溫、再熱汽溫的影響與汽包鍋爐有很大的不同。有些影響是完全相反的。對于直流鍋爐，上述后四種因素的影響相對較小，且變動幅度有限，它們都可以通過調(diào)整煤水比來消除。第25頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

只要嚴(yán)格地保持給水量和燃料量的固定比例不變，就能使過熱蒸汽溫度穩(wěn)定。但是，在燃用固體燃料的鍋爐上，燃料量的測定是很不準(zhǔn)確的。所以，一般采用前面講過的鍋爐蒸發(fā)量和汽壓變動信號的綜合信號(即熱量信號)來反映鍋爐燃料量。第26頁,共65頁，2024年2月25日，星期天汽溫信號燃料和給水流量發(fā)生擾動，主蒸汽溫度的響應(yīng)滯止時間與飛升時間都較長。第27頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

中間點:為了提高調(diào)節(jié)質(zhì)量，按照反應(yīng)較快和便于檢測等條件，通常在過熱區(qū)的開始部分選取的一個合適的地點，根據(jù)該點工質(zhì)溫度來控制“煤水比”。在給定負荷下，與主蒸汽焓值一樣，中間點的焓值（或溫度）也是煤水比的函數(shù)。只要煤水比稍有變化，就會影響中間點溫度，造成主蒸汽溫度超限。而中間點的溫度對煤水比的指示，顯然要比主蒸汽溫度的指示快得多。第28頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

中間點的選擇：一般為具有一定過熱度的微過熱蒸汽（如分離器出口）。第29頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

低負荷時爐膛單位輻射熱增加且煤水比稍稍變大，將使中間點的焓值升高。因此，不同負荷下中間點焓值的設(shè)定值并不是一個固定值。

第30頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

調(diào)節(jié)中間點汽溫的方法有兩種：

一種是使給水量基本不變而調(diào)節(jié)燃料量；另一種是保持燃料量不變而調(diào)節(jié)給水量。前者稱為以水為主的調(diào)節(jié)方法；后者稱為以燃料為主的調(diào)節(jié)方法。一般燃煤的直流鍋爐，由于煤量不易準(zhǔn)確控制，常采用以水為主的調(diào)節(jié)方法。第31頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

細調(diào):在直流鍋爐的汽水通道上布置幾處調(diào)節(jié)靈敏的噴水減溫器，作為調(diào)節(jié)手段。一般在直流鍋爐過熱器的級與級之間設(shè)有2～3級噴水減溫器，其作用除了調(diào)節(jié)過熱汽溫以外，還保證過熱器金屬的安全。過大噴水量都應(yīng)當(dāng)用調(diào)節(jié)“煤水比”來校正。第32頁,共65頁，2024年2月25日，星期天三、再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)

煤水比煙氣側(cè)調(diào)節(jié)事故噴水中間點溫度設(shè)定值改變第33頁,共65頁，2024年2月25日，星期天對于再熱汽溫長期偏高或偏低問題，可通過改變中間點溫度設(shè)定值的方法加以解決，降低中間點溫度，則再熱汽溫降低，提高中間點溫度，再熱汽溫升高。該方法的實質(zhì)依然是變動煤水比的控制值。

第34頁,共65頁，2024年2月25日，星期天四、汽壓、汽溫的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)1．汽壓、汽溫同時降低

外擾時如外界加負荷，在燃料量、噴水量和給水泵轉(zhuǎn)速不變的情況下，汽壓、汽溫都會降低。這時，雖給水泵轉(zhuǎn)速未變，但給水量自行增加。運行經(jīng)驗表明，外擾放應(yīng)最快的是汽壓，其次才是汽溫的變化，而且汽溫變化幅度較小。此時的溫度調(diào)節(jié)應(yīng)與汽壓調(diào)節(jié)同時進行，在增大給水量的同時，按比例增大燃料量，保持中間點溫度（煤水比）不變。

第35頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

內(nèi)擾時如燃料量減小，也會引起汽壓、汽溫降低。但內(nèi)擾時汽壓變化幅度小，且恢復(fù)迅速；汽溫變化幅度較大，且在調(diào)節(jié)之前不能自行恢復(fù)。內(nèi)擾時汽壓與蒸汽流量同方向變化，可依此判斷是否內(nèi)擾。在內(nèi)擾時不應(yīng)變動給水量，而只需調(diào)節(jié)燃料量，以穩(wěn)定參數(shù)。應(yīng)指出，此種情況下，中間點溫度（煤水比）相應(yīng)變化。第36頁,共65頁，2024年2月25日，星期天2．

汽壓上升、汽溫下降一般情況下，汽壓上升而汽溫下降是給水量增加的結(jié)果。如果給水閥開度未變，則有可能是給水壓力升高使給水量增加。更應(yīng)注意的是，當(dāng)給水壓力上升時，不但給水量增加，而且噴水量也自動增大。因此，應(yīng)同時減小給水量和噴水量，才能恢復(fù)汽壓和汽溫。第37頁,共65頁，2024年2月25日，星期天3．

中間點溫度偏差大當(dāng)中間點的溫度保持超出對應(yīng)負荷下預(yù)定值較多時，有可能是給水量信號或磨煤機煤量信號故障導(dǎo)致自控系統(tǒng)誤調(diào)節(jié)而使煤水比嚴(yán)重失調(diào)，此時應(yīng)全面檢查、判斷給煤量、給水量的其他相關(guān)參數(shù)信號，并及時切換至手動。因此，即使采用了協(xié)調(diào)控制，也不能取代對中間點溫度和煤水比進行的必要監(jiān)視。

第38頁,共65頁，2024年2月25日，星期天二、蒸汽溫度其它調(diào)節(jié)方法煙氣側(cè)調(diào)節(jié)擺動燃燒器煙氣擋板煙氣再循環(huán)噴水減溫蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)汽—汽熱交換蒸汽旁通第39頁,共65頁，2024年2月25日，星期天1、噴水減溫70---100%特點：慣性小、調(diào)節(jié)靈敏、結(jié)構(gòu)簡單。二級噴水減溫末級過熱器前屏式過熱器前三級噴水減溫大屏前后屏前末級過熱器前第40頁,共65頁，2024年2月25日，星期天2、汽----汽熱交換器3、蒸汽旁通法第41頁,共65頁，2024年2月25日，星期天4、煙氣再循環(huán)法1）從爐膛底部送入2）從爐膛上部送入3）再循環(huán)風(fēng)機5、煙道擋板6、燃燒器傾角及配風(fēng)方式7、爐底注入熱風(fēng)（爐膛內(nèi)生成煙氣量不變）第42頁,共65頁，2024年2月25日，星期天2、分隔煙道擋板第43頁,共65頁，2024年2月25日，星期天額定負荷，擋板全開，各50%負荷降低時，關(guān)小過熱器側(cè)擋板，維持再熱汽溫第44頁,共65頁，2024年2月25日，星期天A：低負荷，再熱汽溫偏低，只在額定負荷維持額定汽溫B：70%-100%負荷，再熱器可維持額定汽溫過熱器比A降低，但仍然高，用噴水減溫第45頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)熱偏差熱偏差：由于諸多因素的影響，導(dǎo)致各平行管圈吸熱量個不相同，管內(nèi)蒸汽的焓增也不相同，這一現(xiàn)象稱為過熱器（或再熱器）的熱偏差。熱偏差系數(shù)第46頁,共65頁，2024年2月25日，星期天一、吸熱不均(煙氣側(cè))溫度場不均速度場不均1)鍋爐爐膛中煙氣溫度場和速度場本身的不均勻性2)四角切圓燃燒鍋爐爐膛出口氣流的殘余寬度方向的煙溫、煙速不均分隔屏消旋；消旋風(fēng)；一、二次風(fēng)反切；第47頁,共65頁，2024年2月25日，星期天右側(cè)左側(cè)右側(cè)左側(cè)煙速煙溫第48頁,共65頁，2024年2月25日，星期天3)節(jié)距不均勻：大節(jié)距處煙氣走廊4)過熱器和再熱器的結(jié)渣、積灰自身吸熱減少，煙溫升高5)管圈輻射爆光系數(shù)不均勻6）運行操作不正常引起四角不均火焰偏斜爐上部的煤粉再燃燒水冷壁結(jié)渣延續(xù)第49頁,共65頁，2024年2月25日，星期天二、流量不均(蒸汽側(cè))1、結(jié)構(gòu)連接方式引起2、吸熱不均引起吸熱量大比容增大流量減少三、同屏熱偏差第50頁,共65頁，2024年2月25日，星期天減少熱偏差的措施1、受熱面分級布置，并采用大直徑的中間混合聯(lián)箱2、合理布置寬度方向屏間節(jié)距，防止運行中擺動3、聯(lián)箱連接管左右交叉裝置減小左右偏差4、采用合理的蒸汽引入引出方式5、根據(jù)熱負荷采用不同管徑、壁厚的管圈6、加裝節(jié)流圈消除流量不均強制循環(huán)、直流爐常用7、利用流量不均來消除吸熱不均屏過外圈U形管：大管徑或縮短管圈第51頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第六節(jié)受熱面沾污、高溫腐蝕及高溫損壞動力用煤的質(zhì)量偏差含灰量與含硫量較高煤質(zhì)多變沾污結(jié)渣高溫腐蝕經(jīng)濟性安全性第52頁,共65頁，2024年2月25日，星期天一、沾污、結(jié)渣對鍋爐運行的影響影響傳熱，火焰中心上移，出口煙溫升高，為滿足出力而加煤促進結(jié)渣出口煙溫升高出口汽溫偏高，過熱器管壁超溫爐內(nèi)溫度場的不均超溫爆管高溫腐蝕管壁變薄爆管排煙熱損失，經(jīng)濟性降低第53頁,共65頁，2024年2月25日，星期天二、沾污、結(jié)渣的類型機械沉積細飛灰疏松吹灰器粘結(jié)沉積物有粘性但易清除燒結(jié)性積灰燒結(jié)形成硫酸鹽難清除熔渣層高溫熔化狀態(tài)結(jié)渣：高溫熔化粘結(jié)沾污：低于灰熔點沉積第54頁,共65頁，2024年2月25日，星期天三、高溫腐蝕1.

高溫腐蝕的分類1）、硫酸鹽型氧化層保護膜形成硫酸鹽硫酸鹽熔化SO3

對氧化層的破壞對金屬的腐蝕第55頁,共65頁，2024年2月25日，星期天熔融狀態(tài)易腐蝕壁溫越高，越易腐蝕第56頁,共65頁，2024年2月25日，星期天2）、釩腐蝕還原性氣氛+H2S形成SO3和原子氧而腐蝕壁溫范圍590-650℃第57頁,共65頁，2024年2月25日，星期天SO2SO3的生成及腐蝕SO2來源于煤中的黃鐵礦或有機硫化物SO3來源:SO2被氧化與過量空氣系數(shù)有關(guān)第58頁,共65頁，2024