1、1第八章 過熱器與再熱器 Superheater and reheater 過熱器與再熱器是鍋爐的重要部件，設計與運行的主要原則: (1)防止受熱面金屬溫度超過材料的許用溫度; (2)過熱器與再熱器溫度特性好，在較大的負荷范圍內能通過調節維持額定汽溫; (3)防止受熱面管束積灰、磨損和腐蝕。2 本章講述以下幾個問題： 第一節 過熱器和再熱器的作用和特點 第二節 過熱器和再熱器型式和結構 第三節 熱偏差 第四節 汽溫調節 第五節 過熱器和再熱器的煙氣側工作過程3第一節 過熱器和再熱器的作用和工作特點The function and characteristics of superheater a

2、nd reheater 本節要求掌握過熱器和再熱器的作用、特點，蒸汽溫度選擇要考慮的因素，鍋爐受熱面布置的發展。一、過熱器和再熱器的作用 Function過熱器：將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度 的過熱蒸汽。再熱器：將汽輪機高壓缸排汽加熱成具有 一定溫度的再熱蒸汽。4二、特點 Characteristics過熱器和再熱器具有如下特點:(1)過熱器和再熱器是鍋爐中金屬壁溫最高的受熱 面，對材質要求高。(2)過熱器、再熱器的阻力不能太大。 (3)高熱負荷區的過熱器與再熱器工質流速高。(4)過熱器和再熱器出口汽溫將隨鍋爐負荷的改變而 變化。(5)過熱器和再熱器布置受鍋爐參數影響。(6)在鍋爐點火升爐或汽

3、輪機甩負荷時，過熱器、再 熱器需要采取保護措施。 5三、設計 Design在設計過熱器時要考慮以下要求: (1) 有良好的溫度特性。 (2) 對汽溫調節反應較快，易于調節。 (3) 節省鋼材，尤其是合金鋼。 (4) 較小的流阻。 （5）運行安全可靠，制造及檢修方便。6四、 蒸汽溫度的選擇 The selection of steam temperature 1. 循環熱效率； 2. 汽輪機末級葉片的蒸汽濕度； 3. 高溫鋼材的許用溫度。五、過熱器和再熱器布置的發展 Development of the arrangement for superheater and reheater 1.進入鍋

4、爐的水經歷三個階段： 水的預熱-水的蒸發-蒸汽的過熱 2.三個階段所占份額 隨著壓力的變化，各個階段所占的份額不同。 見圖8-47水蒸汽的hp圖8第二節 過熱器和再熱器型式和結構Types and construction of superheater and reheater本節掌握過熱器和再熱器的結構、型式及不同的分類，掌握結構特點。一、過熱器與再熱器的型式和結構Types and construction of superheater and reheater再熱器與過熱器的結構相似，故重點介紹過熱器。過熱器構成：聯箱與并列的受熱面管組連接構成。 9過熱器分類： （1）根據傳熱方式分：

5、對流、輻射和半輻射式。（2）根據煙氣與管內蒸汽的相對流動方向分： 逆流、順流和混合流。（3）根據對流受熱面的放置方式分：立式、臥式。（4）根據管子排列方式分：順列、錯列。（5）根據管圈數分：單管圈、雙管圈、多管圈。（6）根據結構分： 屏式過熱器、壁式過熱器、對流過熱器。101112131415161718192021221.對流過熱器(1)結構特點 S1/d=2-3.5， S2/d=2.5-4，(2)蒸汽質量流速的選取 考慮蒸汽對管壁的冷卻能力和蒸汽在管內流動引起的壓力降損失兩個因素。(3)煙氣流速的選取 考慮積灰、磨損、傳熱效果、煙氣流動阻力等因素232.輻射式和半輻射式 布置在爐膛上前部直

6、接吸收爐膛高溫煙氣的輻射傳熱，也稱屏式過熱器。(1)分大屏、前屏及后屏三種。(2)大屏或前屏過熱器布置在爐膛上前部，屏間距離較大，屏數較少，吸收爐膛內高溫煙氣的輻射傳熱，為輻射式過熱器。(3)后屏過熱器布置在爐膛出口處，屏數相對較多，屏間距相對較小，它既吸收爐膛內的輻射傳熱，又吸收煙氣沖刷受熱面時的對流傳熱，故又稱半輻射過熱器。 2425 屏是由許多管子緊密排列成管片組成，屏間距離6002800，大屏和前屏的可能更大;縱向節距比1.11.2。 屏的結構型式有U形、W形、雙U形（串聯、并聯）等幾種。 屏的并聯管數是由工質的質量流速確定的。屏位于爐膛內，其熱負荷是很高的。為了屏受熱面的安全工作，必

7、須采用較高的質量流速,一般推薦7001200kg/(s)。26 大型鍋爐廣泛采用屏式過熱器的原因: (1)屏式過熱器吸收爐膛內相當數量的輻射熱量，適應大容量高參數鍋爐過熱器吸熱量相對增加、水冷壁吸熱量相對減少的需要，它補充了水冷壁吸收爐膛輻射熱的不足，實現了爐膛必須的輻射傳熱量，以使爐膛出口煙氣溫度限制在合理的范圍內。 (2)對于燃燒器四角布置切圓燃燒方式的爐膛，屏式過熱器對煙氣流偏轉能起到阻尼和導流作用。 (3)后屏過熱器的橫向節距比對流管束大很多，接近灰熔點的煙氣通過它時減少了灰粘結在管子上的機會，有利于防止結渣。煙氣通過后屏煙溫下降，也防止了其后的對流管束結渣。 27三、壁式過熱器 Wa

8、ll superheater 有爐膛壁管式、頂棚管式、煙道包敷管式四、再熱器的特點 Characteristics of reheater1. 再熱器串聯在汽輪機高壓缸和中壓缸之間，流動 阻力受限制，在0.2MPa以內。 降低流速；增大管子直徑；簡化再熱器系統。2. 再熱汽壓力低，容積流量大，蒸汽密度小。 合理布置再熱器；選取許用溫度高的鋼材。2829第三節 熱偏差 Heat deviation本節講述熱偏差的產生原因、影響因素及減輕措施，要求掌握熱偏差的概念，熱偏差的產生原因、影響因素及減輕措施。一、熱偏差概念 Heat deviation concept熱偏差：并列管組中每根管的工質焓增不

9、同的現象。 熱偏差系數：受熱面并聯管中個別管子工質焓增與 并聯管子的平均焓增的比值。hhhq AGhq AGpoppppoooo30允許熱偏差：管壁金屬溫度達到該金屬材料的最高許用值時的熱偏差。 產生熱偏差的原因：熱負荷不均系數、流量不均、結構不均。rroprhh31四、減少熱偏差的措施 Measurements for reducing the heat deviation 1.受熱面分段串聯 2.段間連接采取措施 多管連接 3.在受熱面具體結構上采取措施 均勻管束結構尺寸；減小管束前煙氣 空間的深 度；增大聯箱直徑；短接、交叉連接屏式過熱 器管子 如下圖所示3233本節要求掌握不同受熱面的

10、汽溫特性，調節汽溫常用的方法。一、汽溫要求Requirement for temperature維持穩定的過熱蒸汽與再熱蒸汽的溫度。汽溫允許波動范圍+510。二、汽溫特性 Characteristics of temperature 1.對流過熱器（再熱器）的汽溫特性：隨著負荷的增加，汽溫增加。 2.輻射過熱器（再熱器）的汽溫特性：隨著負荷的增加，汽溫降低。如下圖所示。3435 36三、汽溫調節裝置 Outfit 蒸汽溫度調節方式煙氣側和蒸汽側調節兩大類。 煙氣側調節：改變煙氣對蒸汽的傳熱量，使蒸汽的溫度發生變化。 蒸汽側調節：利用其它介質直接改變蒸汽的溫度。1.蒸汽側調節（1）表面式減溫器：

11、設計原理（2）混合式減溫器（噴水減溫器）： 設計原理、減溫器布置位置、水源373839404142 混合式減溫器：優點：結構簡單、調節幅度大、貫性小、調節靈敏，有利于自動化調節。 缺點：對水質要求高。（3）汽汽交換器 用輻射式過熱器流出的過熱蒸汽調節對流再熱器的蒸汽溫度。結構復雜，鋼耗大，運行不穩。2.煙氣側調節（1）煙氣再循環爐膛上部：降低爐膛出口煙氣溫度，防止高溫過熱器高溫腐蝕和結渣。爐膛下部：降低水冷壁的溫度，提高對流受熱面的吸熱量。 43444546（2）煙氣擋板 旁通煙道 平行煙道：再熱器與省煤器并聯、再熱器與過熱器并聯。（3）改變火焰高度 四角布置的直流燃燒器采用擺動燃燒器； 旋流

12、燃燒器采用分層布置，分層燃燒方式。473.再熱器汽溫調節方式為什么不推薦采用噴水減溫？ 與過熱器布置有關，降低蒸汽做功的效率大型鍋爐常用的調溫方式：（1）微量噴水減溫器-再熱器溫 精確調節再熱器溫，減少再熱器的熱偏差。 位置：再熱器出口。 水的來源：給水泵中間抽頭。（2）事故噴水減溫器-再熱器溫 位置：低溫再熱器入口處。4849第五節 過熱器和再熱器的煙氣側工作過程Gas side working procedure of superheater and reheater 本節要求掌握過熱器積灰和高溫腐蝕的機理，危害及減輕的措施。一、積灰 Deposit 煙氣中的飛灰沉積在管束外表面的現象稱為

13、積灰。 1.飛灰 根據灰的易熔程度可分為三部分:低熔灰、中熔灰和高熔灰。 飛灰直徑分細徑灰群(30微米)三個灰群。 50形成機理： （1）低熔灰在高溫過熱器區未凝固，當接觸溫度較低的受熱面時就凝固在受熱面上，形成粘性灰層。，一些中熔、高熔灰粒被粘附在粘性灰層中。 （2）煙氣中的氧化硫氣體在對灰層的長期作用下，形成白色硫酸鹽的緊密結實灰層，這個過程稱為燒結。中熔和高熔灰在緊密結實灰層表面進行著動態沉積，形成松散而且多孔的外灰層。515253積灰的危害：經濟性、安全性對于容易積粘結灰的燃料，必須采取相應措施： (1)選取有效的吹灰裝置。 (2)正確設計和布置對流面。 順列布置、大橫向節距。 (3)

14、在鍋爐運行初期，及時投入吹灰裝置，否則，如 果受熱面已粘結了灰就不易清除。 (4)采用低溫燃燒(爐膛燃燒熱強度不過高) 。 (5)噴射添加劑。 (6)飛灰再循環等方法。543. 低溫過熱器和低溫再熱器的積灰 煙氣溫度低于600700C的煙道內的低溫過熱器與低溫再熱器在其管子表面形成松散的積灰層。因為該處煙溫較低，低熔灰已凝固成固體顆粒，CaO等灰也無燒結現象。不同煙氣流速下管表面松散灰程度也不同。管背面的積灰比正面嚴重，因為管正面受到煙氣流的直接沖刷，管背面存在渦流區，只有在煙氣流速小于5m/s時才有管正面明顯積灰。55二、煙氣側的高溫腐蝕High temperature deterioration on gas side 1.形成機理: 燃煤爐:高溫過熱器與高溫再熱器管表面的內灰層含有較多的鈣金屬，它與飛灰中的鐵、鋁等成分，以及通過松散的外灰層擴散進來的氧化硫煙氣，經過較長時間的化學作用，生成堿金屬的復合硫酸鹽。硫酸鹽(Na3Fe(SO4)3、KAl(SO4)2等)復合物，對高溫過熱器與高溫再熱器金屬發生強烈的腐蝕。煤粉鍋爐溫度高于510以上時才發生此問題。 56 燃油爐:在爐膛高溫區會發生V2O5氣體，同時燃油中 含 有 氧