過熱器培訓教材一、概述過熱器是把飽和蒸汽加熱到額定過熱溫度的鍋爐受熱面部件。按傳熱方式，過熱器可分為對流、半輻射和輻射三種型式。按結構，過熱器可分為蛇形管式、屏式、壁式和包墻管式四種。隨著蒸汽參數的提高，過熱蒸汽及再熱蒸汽的吸熱量占工質總吸熱量的比例越來越高，亞臨界機組已達50％以上（如表2-5-1）。表2-5-1工質吸熱分配份額過熱蒸汽壓力（MPa）給水溫度（℃）過熱蒸汽溫度（℃）再熱蒸汽溫度（℃）工質吸熱分配份額加熱份額蒸發份額過熱份額再熱份額3．831504500．1630．6400．1979．822155400．1930．5360．27213．742405555500．2130．3140．2990．17416．692605555550．2290．2640．3490．158因此，過熱器受熱面在鍋爐總受熱面中占很大比例。為此過熱器布置區域不僅從水平煙道前伸到爐膛內，并還向后延至鍋爐尾部煙道。二、過熱器工作特點1）由于過熱器的出口處工質已達到較高溫度（本鍋爐571℃），所以過熱器的許多部分，特別是它們的末端部分需要采用價格較高的合金鋼。通常為降低鍋爐造價，盡量避免采用更高級的合金鋼，設計時，幾乎使各級過熱器金屬管子的工作溫度都接近極限溫度。為使過熱器安全運行，必須注意保持汽溫穩定，波動不應超過±5℃。2）整個過熱器的阻力，即工質壓降不能太大。因大部分過熱器都布置在較高煙溫區域，為了使管子得到較好的冷卻，就得使管內工質有較高的流速。工質流速越高，阻力越大，工質的壓降就會越大。對于過熱器，工質壓降越大，要求給水壓力越高，除給水泵功率消耗增大外，省煤器、水冷壁等承壓部件壁厚就需要增大，它們的材料和制造成本就會提高。因此，一般要求整個過熱器內工質的壓降不超過其工作壓力的10％。本鍋爐過熱器在BMCR工況下壓降為1.41MPa。3）過熱器出口蒸汽溫度隨負荷的改變而變化。這是由于過熱器是組合式的，既有對流傳熱又有輻射傳熱，但總體上是以對流傳熱為主，當負荷變化時，受熱面管外煙氣流速和管內工質流速都將發生變化，管內外的對流放熱系數隨著改變，導致管內蒸汽吸熱量改變。4）在鍋爐啟動點火或汽輪機甩負荷時，過熱器中沒有或只有少量蒸汽通過，管壁會由于得不到冷卻而產生爆管或燒損。為此，必須采取控制煙氣溫度等有效措施，用來保障在啟動或汽輪機甩負荷時過熱器的安全。三、過熱汽溫的調節直流鍋爐中，過熱汽溫的調節主要是通過給水量與燃料量的調整來實現的。在實際運行中鍋爐負荷的變化，給水溫度、燃料品質、爐膛過量空氣系數以及受熱面結渣等因素的變化，對過熱汽溫變化均有影響。對燃煤鍋爐而言，控制燃料量是較為粗糙的，這就迫使除了采用煤水比（B/G）作為粗調的調節手段外，還必須采用蒸汽管道上設置噴水減溫器作為細調的調節手段。在直流鍋爐運行中，為了維持鍋爐過熱蒸汽溫度的穩定，通常在過熱區段中取一溫度測點，將它固定在相應的數值上，這就是通常所謂的中間點溫度。實際上把中間點至過熱器出口之間的過熱區段固定，相當于汽包爐固定過熱器區段情況相似。在過熱汽溫調節中，中間點溫度實際是與鍋爐負荷有關，中間點溫度與鍋爐負荷存在一定的函數關系，那么鍋爐的燃水比（B/G）按中間點溫度來調整，中間點至過熱器出口區段的過熱汽溫變化主要靠噴水來調節。四、過熱器系統后煙井頂棚及后墻包墻管屏式過熱器末級過熱器頂棚過熱器后煙井前墻包墻管后煙井中隔墻側包墻過熱器本鍋爐過熱器后煙井頂棚及后墻包墻管屏式過熱器末級過熱器頂棚過熱器后煙井前墻包墻管后煙井中隔墻側包墻過熱器一級噴水減溫器二級噴水減溫器一級過熱器一級噴水減溫器二級噴水減溫器一級過熱器圖2-5-1過熱器流程圖1）頂棚過熱器頂棚過熱器布置在爐膛、水平煙道頂部，由外徑為φ219mm的頂棚入口集箱引出192根φ63.5mm、材料為SA－213T12、節距為115mm的管子組成，管子之間焊接6mm厚的扁鋼，另一端接至外徑為φ219mm頂棚出口集箱。2）包墻過熱器頂棚出口集箱同時與后煙道前墻和后煙道頂棚相接，后煙道頂棚轉彎下降形成后煙道后墻，后煙道前、后墻與后煙道下部環形集箱相接，并連接后煙道兩側包墻。側包墻出口集箱的24根φ168mm引出管與后煙道中間隔墻入口集箱相接，隔墻向下引至隔墻出口集箱，隔墻出口集箱與一級過熱器相連。除煙道隔墻的管徑為φ57mm外，煙道包墻的其余管子外徑均為φ44.5mm。3）一級過熱器一級過熱器（如圖2-6-1）布置于尾部雙煙道中的后部煙道中，由3段水平管組和1段立式管組組成，第1、2段水平過熱器沿爐寬布置190片、橫向節距為115mm，每片管組由4根φ57×8mm、材料為SA－213T12的管子繞成。至第3段水平過熱器，管組變為95片，橫向節距為230mm，每片管組由8根φ51×6.6mm、材料為SA－213T12的管子繞成，立式一級過熱器采用相同的管子和節距，并引至出口集箱。4）屏式過熱器屏式過熱器（如圖2-6-2）布置在上爐膛，沿爐寬方向共有30片管屏，管屏間距為690mm。每片管屏由28根并聯管彎制而成，管子的直徑為φ38mm，根據管子的壁溫不同，入口段材質為SA－213T91，外圈管及出口段采用SA－213TP347H。5）末級過熱器末級過熱器（如圖2-6-3）位于折焰角上方，沿爐寬方向排列共30片管屏，管屏間距為690mm。每片管組由20根管子繞制而成，管子的直徑為φ44.5mm，材質為SA－213T91。蒸汽在末級過熱器中加熱到額定參數后，經出口集箱和主蒸汽導管進入汽輪機。6）減溫器一級噴水減溫器裝在一級過熱器和屏式過熱器之間的管道上，外徑為φ508mm，壁厚為84mm，材料為SA－335P12。二級噴水減溫器裝在屏式過熱器和末級過熱器之間的管道上，外徑為φ508mm，壁厚為68mm，材料為SA－335P91。五、過熱器結構特點為消除蒸汽側和煙氣側產生的熱力偏差，過熱器各段進出口集箱采用多根小口徑連接管連接，并進行左右交叉，保證蒸汽的充分混合。過熱器采用二級噴水減溫裝置，且左右能分別調節。可保證過熱器兩側汽溫差小于5℃。過熱器管排根據所在位置的煙溫留有適當的凈空間距，用以防止受熱面積灰搭橋或形成煙氣走廊，加劇局部磨損。處于吹灰器有效范圍內的過熱器的管束設有耐高溫的防磨護板，以防吹損管子。在屏式過熱器底端的管子之間安裝膜式鰭片（如圖2-6-4）來防止單管的錯位、出列，保證管排平整，有效抑制了管屏結焦和掛渣，同時方便吹灰器清渣。屏式過熱器和末級過熱器在入口和出口段的不同高度上，由若干根管彎成環繞管（如圖2-6-4）。環繞管貼緊管屏表