《过热器与再热器》PPT课件.ppt

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1、39-1,第七章 过热器与再热器,本章重点： 一、过热器与再热器的作用和特点； 二、过热器与再热器的型式和结构； 三、热偏差； 四、过热器与再热器的汽温调节； 五、过热器与再热器的烟气侧工作过程。,39-2,过热器、再热器设计与运行的主要原则有下列三个： （1）防止受热面金属温度超过材料的许用温度；（2）过热器与再热器温度特性好，在较大的负荷范围内能通过调节维持额定汽温； （3）防止受热面管束积灰、磨损和腐蚀。,39-3,第一节 过热器与再热器的作用和特点,一、过热器与再热器的作用 过热器与再热器在系统中的位置如图81所示。 几个名词： 主蒸汽（一次汽）过热器出口的过热蒸汽又称为主蒸汽或一次汽

2、； 再热蒸汽（二次汽）再热器出口的再热蒸汽又称为再热蒸汽或二次汽； 蒸汽再热有一次再热和二次再热之分，后者就是蒸汽在汽轮机内作功过程中经过两次蒸汽再热。,39-4,过热器和再热器在热力系统 中的位置,39-5,过热器、再热器的制造 过热器和再热器是由一定直径、管壁厚度的无缝钢管弯曲成一定的形状（蛇形或屏形），以利于布置在锅炉烟道有限空间的一种气汽式热交换器。 过热器、再热器的工作条件 管内：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐升高，在其出口达到额定的过热汽温（通常在540600）； 管外：高温烟气（通常在1100600）携带飞灰以一定的速度流过，容易在管外壁产生磨损和腐蚀。,39-6,二、蒸汽温度的选

3、择 蒸汽温度的选择要考虑三个因素：循环热效率，汽轮机末级叶片的蒸汽湿度，高温钢材的许用温度。 通常蒸汽温度在540620。 选用的过热器与再热器受热面钢材，其工作温度几乎都接近许用温度值。如果钢材的工作温度超过了其许用温度，将引起钢材的热强度、热稳定性下降，材质恶化，导致受热面损坏。因此，锅炉运行中必须十分注意防止过热器、再热器等受热面的超温现象。,39-7,39-8,三、过热器受热面布置的发展,水加热成过热蒸汽需经过预热、蒸发和过热三个阶段。不同压力的锅炉，过热器吸热量占工质总吸热量的比例是不同的。 中压煤粉炉，过热器布置在炉膛出口少量凝渣管束之后的烟道内，其吸收的热量能适应蒸汽过热热的需要

4、。 对于高压煤粉炉，就必须把部分过热器布置在炉膛内。超高压、亚临界压力和超临界压力的锅炉，上述布置特征就更明显了。并且还把部分再热器布置在炉膛内。,39-9,第二节 过热器与再热器的型式结构,按传热方式分类，过热器可分为对流型、辐射型及半辐射型三种型式。 高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半辐射与对流型多级布置的联合型过热器。过热器的蒸汽高温段采用对流型、低温段采用辐射或半辐射型，以降低受热面管壁钢材温度。 屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉膛的上部空间；辐射型过热器通常布置在炉顶、炉膛的上部和转向室等贴墙处；对流型过热器布置在水平和垂直烟道中。,39-10,再热器实际上相当于中压蒸汽的过热器，

5、但再热蒸汽温度比中压蒸汽温度高很多。 再热器以对流型为主，并位于高温对流型过热器之后烟气温度较低处，因为再热蒸汽压力较低、蒸汽密度较小、放热系数较低蒸汽比热也较小，其受热面管壁金属温度比过热器更高。 但是有些锅炉的部分低温蒸汽段再热器采用辐射型，布置在炉膛上部吸收炉膛的辐射传热。,39-11,39-12,一、对流型过热器 布置在锅炉烟道内，烟气与蒸汽间主要进行对流换热的过热器称为对流型过热器。 它主要由蛇形管并联组成，其进出口分别由联箱连接。 根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向，可分为逆流、顺流和混合流三种流动方式。根据对流受热面的放置方式又可分为立式和卧式两种。,39-13,39-14,（一）

6、流动方式 逆流布置具有最大的传热温差，可以节省金属消耗。但蒸汽的高温段和烟气的高温段区域重叠在一起，金属壁温很高，工作条件最差。顺流布置则相反，蒸汽出口处烟温最低，因而壁温较低，工作安全。但其传热温差最小，耗用的金属最多，混合流布置则综合了逆流和顺流的优点，蒸汽的低温段采用逆流布置，蒸汽的高温段采用顺流布置。既保证了管壁的安全，又可获得较大的传热温差，所以得到广泛的应用。,39-15,（二）放置方式 蛇形管垂直放置时称为立式放置。立式放置对流过热器都布置在水平烟道内。蛇形管水平放置时称为卧式放置方式，卧式对流过热器都布置在垂直烟道内。 立式过热器的优点是支吊比较方便（见图8-7 ），它的缺点是

7、停炉时管内积水不易排出，锅炉点火时由于通汽不畅易使管子过热。 卧式过热器虽然疏水、排汽比较方便，但支吊结构比较复杂（见图8-8 ）， 常以有工质冷却的受热面管子作为悬吊管。,39-16,39-17,39-18,（三）蛇形管束结构 对流过热器与再热器受热面由很多并联蛇形管组成，蛇形管由无缝钢管制成，其外径一般为3242mm,壁厚为37mm。 蛇形管的管径与并联管数应适合蒸汽质量流速的要求。由于锅炉宽度的增加滞后于锅炉容量的增加，大容量锅炉为了使对流过热器与再热器有合适的蒸汽流速，常做成双管圈、三管圈或更多的管圈，以增加并联管数，见图8-9。,39-19,39-20,选取过热器的蒸汽质量流速要考虑

8、蒸汽对管壁的冷却能力和蒸汽在管内流动引起的压力降损失两个因素。 为了保证过热器管子金属的可靠冷却，蒸汽应有一定的质量流速，它与受热面的热负荷有关。处于高温烟气区的受热面的热负荷大，蒸汽质量流速应该较高。 而蒸汽质量流速越高，流动压力降也越大。为了保证机组的热效率，整个过热器系统的压力降应不超过其工作压力的10。一般对流过热器低温w=400800kg/(m2s)，高温段：w=8001100kg/(m2s)。,39-21,蛇形管的排列方式有顺列和错列两种，（见图8-10）。管束的排列特性用横向相对节距s1/d与纵向相对节距s2/d表示。垂直于烟气流动的方向称横向，平行于烟气流动的方向称纵向。 在管

9、束排列特性、烟气流速和烟气冲刷受热面等条件相同时，错列管束的吹灰通道较小，吹灰器不易把管束表面积灰吹扫清除；或者增大横向节距以增大吹灰通道，可是烟道空间的种用率降低了。顺列管束的积灰很容易被吹清。,39-22,39-23,我国大多数锅炉的过热器在高温水平烟道中采用立式顺列布置，s2/d=23.5，s2/d=2.54，后者取决于管子的弯曲半径。,39-24,在结构上还应使蛇形管束纵向、横向节距固定，每片蛇形管平整。现代大型锅炉常采用管夹、梳型板及汽冷定位管等蛇形管结构固定装置。,39-25,对流过热器的烟气流速由防止受热面的积灰和磨损、传热效果和烟气流动压力降等诸因素决定。 为防止管束积灰，额定

10、负荷时对流受热面的烟气流速不宜低于6m/s。在靠近炉膛出口烟道中，烟气温度较高，灰粒较软，受热面的磨损不明显，可采用1012m/s以上的流速；当烟气温度降到600700以下时，灰粒变硬，磨损加剧，烟气流速不宜高于9m/s。 选取合理的烟速，既有较好的传热效果，又能防止受热面的磨损和积灰。,39-26,二、屏式过热器,（一）种类 屏式过热器有大屏、前屏及后屏三种，大屏或前屏过热器布置在炉膛上前部，屏间距离较大，屏数较少，吸收炉膛内高温烟气的辐射传热 。后屏过热器布置在炉膛出口处，屏数相对较多，屏间距相对较小，它既吸收炉膛内的辐射热，又吸收烟气冲刷受热面时的对流传热，故又称为半辐射式过热器。,39

11、-27,39-28,大型锅炉采用屏式过热器的主要原因是： （1）屏式热器吸收炉膛内相当数量的辐射热量，适应大容量高参数锅炉过热器吸热量增加，水冷壁吸热量相对减少的需要，并使炉膛出口烟气温度限制在合理的范围内。 （2）对于燃烧器四角布置切圆燃烧方式炉膛，屏式过热器对烟气流的偏转能起到阻尼和导流的作用。 （3）后屏过热器的横向距比对流管束大很多，接近灰熔点的烟气通过它时减少了灰粘结在管子上的机会，有利于防止结渣。烟气通过后屏烟温下降，也防止了其后的对流管束结渣。,39-29,（二）屏式过热器的结构 1、基本结构 屏是由许多管子紧密排列成管片组成，屏间距离 s16002800mm,大屏和前屏的s2可

12、能更大；纵向管中心相对节距s2/d=1.11.2。,39-30,屏的结构型式有U形、W形、双U形等数种，见图814。,39-31,2、固定结构 屏的固定结构的基本任务是固定屏的横向节距、纵向节距，保持屏片的平整。屏的固定结构有汽冷管夹型、滑动块等。图815为汽冷管夹的几种类型。图（a)是相邻两屏间各抽出一根管子高至中间夹在一起以保持屏间距离。图(b)是用汽冷夹管横向穿过大屏和后屏，汽冷管还用拉件与水冷壁拉牢。 图（c)是屏底部的汽冷夹管。图（d）是水平布置的汽冷管夹和支承管子的结构。,39-32,39-33,39-34,3、屏的并联管数 屏的并联管数是由工质的质量流速确定的。屏位于炉膛上部，所

13、受热负荷很高。为了屏受热面的安全工作，必须采用较高的质量流速w，一般推荐w =7001200kg/(m2s)。,39-35,三、壁式过热器 壁式过热器有炉膛壁管式、顶棚管式及烟道包覆管式几种。 炉膛壁管式过热器布置在炉膛垂直壁面，有的按一定的宽度布置在全炉膛高度上，有的只布置在炉膛上部的部分高度上。炉膛壁管式过热器吸收炉膛辐射传热量。 顶棚管式过热器布置在全炉顶上，吸收炉膛及烟道内的辐射传热量。水平烟道、转向室及垂直烟道的周壁也都布置壁式过热器，称为包覆管。,39-36,炉膛、炉顶管及包覆管等壁式过热器一般都采用膜式受热面结构。它的作用是：简化了炉墙结构和炉墙重量，并减少了炉膛烟道的漏风量。

14、布置在炉膛内高热负荷区内的壁式过热器，必须采用较高的质量流速w，一般推荐w =10001500kg/(m2s)。为了降低其管壁金属温度，常将其作为低温过热器段受热面。 壁式过热器一般选用内径40mm左右的管子作受热面。,39-37,四、再热器 （一）再热器的工作特点 再热蒸汽压力较低，比容较大，蒸汽的流动阻力也较大。它直接影响再热机组的热效率。若系统阻力增大，蒸汽压降增加，势必降低汽轮机中、低压缸的进汽压力，使汽轮机热耗增加。因此，再热系统的压降限制在0.2MPa以内。 蒸汽压力愈低，密度愈小，传热性能愈差。再热蒸汽的放热系数比过热蒸汽的小的多,约为其20%。,39-38,（二）再热器的结构特

15、点,国产再热机组大多布置在烟温不超过850的对流烟道中。 为限制再热器的压力降，一般采取以下措施： （1）适当降低再热器中蒸汽的质量流速。推荐对流再热器的质量流速w= 250400 kg /(m2s)，辐射再热器w =10001200 kg /(m2s) 。 （2）再热器受热面管子直径与联箱直径较大；管圈数增多，管间节距增大。 （3）简化再热器系统。,39-39,为了维持再热器的管壁金属温度低于其金属材料的许用温度，可采取以下措施： （1）再热器大都为对流型受热面，并布置在高温对流过热器后的烟道内； （2）有的锅炉把部分再热器做成壁式受热面布置在炉膛上部吸收炉膛辐射传热量或做成后屏再热器布置在后屏过热器之后作为第二后屏。 （3）选取许用温度较高的钢材。,