電站鍋爐-第七章

鍋爐原理課件第七章鍋爐受熱面及其工作特點鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)尾部受熱面過熱器與再熱器汽水系統(tǒng)8—水冷壁；9—屏式過熱器；10—高溫過熱器；11—低溫過熱器；12—省煤器；17—鍋筒；18—下降管；19—頂棚過熱器；21—給水管道；22—過熱蒸汽出口給水蒸汽汽水系統(tǒng)汽機主凝結水

水水汽水混合物

給水泵省煤器汽包汽水分離器①

化學補充水

汽水混合物下降管下聯(lián)箱水冷壁上聯(lián)箱導汽管

水

水

水

汽水混合物

汽水混合物①飽和蒸汽過熱蒸汽

過熱器汽輪機調節(jié)級第一節(jié)鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)水冷壁的結構水冷壁由水循環(huán)回路的上升管組成，是鍋爐的主要輻射受熱面。爐內燃料燃燒產(chǎn)生的熱量加熱水冷壁管內流動水而使其蒸發(fā)汽化。按管屏分水冷壁有光管壁、膜式壁兩種。膜式壁爐膛氣密性好,可減少漏風,降低熱損失,提高鍋爐效率；有較大的輻射受熱面積，可降低受熱面金屬耗量；爐墻重量輕，便于采用懸吊結構；可防止管壁超溫。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)

內螺紋管水冷壁

工質在管內流動時產(chǎn)生強烈的擾動。把液體壓向壁面，強迫汽泡脫離管壁被水帶走，破壞膜態(tài)汽層。可有效防止膜態(tài)沸騰產(chǎn)生，避免管壁超溫。用于爐內高熱負荷區(qū)域的膜式水冷壁，確保水冷壁安全可靠。折焰角的功能及其結構水冷壁在爐膛后墻出口處制作成先向內凸出而后向后延伸形狀部分稱為折焰角。主要功能:改善爐膛內的煙氣流動狀況，以避免渦流與死角，提高爐膛輻射受熱面的利用程度。折焰角的深度加大，可使靠近前墻的煙氣軸向上升速度加大，從而改善水平煙道中煙溫沿高度方向分布不均狀況，使水平煙道上、下煙溫差減小增加折焰角水平連接煙道長度，在不增加鍋爐深度下可布置更多對流受熱面；折焰角與水平的夾角應不小于30。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)折焰角的結構圖a的結構適于高壓及以下鍋爐，因這種型式不僅需三叉管，且對水循環(huán)不利；圖b吊桿處務需敷設爐墻保溫，盡可能減少溫差；圖C國內部分600MW與300MW鍋爐均用之。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)自然循環(huán)鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)大容量鍋爐沿爐膛周界熱負荷分布不均，水冷壁中間部位較兩邊高，燃燒器區(qū)域附近熱負荷最大，爐膛四角和下部受熱最弱，因此水冷壁吸熱不均，造成水循環(huán)故障。為提高水循環(huán)可靠性將水冷壁設計成若干個獨立的循環(huán)回路；SG1025/18.1-M319型鍋爐水冷壁根據(jù)爐膛水平截面熱負荷分布曲線共分為32個循環(huán)回路。前、后、兩側各6個回路，四個爐角各2個回路；鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)后水冷壁上部常作成一個折焰角，同時拉出部分管束作為后墻懸吊管，折焰角以一定的角度向后上方延伸形成水平煙道，然后垂直向上形成排管與上集箱連接，可增加水平煙道長度，改善爐膛出口煙氣的空氣動力特性，增長煙氣流程，強化煙氣的混合；水冷壁上部通過上集箱固定在支架上，下部則懸掛著下集箱，可自由膨脹；燃燒器區(qū)域布置衛(wèi)燃帶，以提高爐膛溫度；在四面墻的高熱負荷區(qū)域采用了內螺紋管，以保證水冷壁工作的安全性；鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)來自省煤器的給水經(jīng)汽包分別進入4個大直徑集中下降管，其下端分別接一個分配器，并通過96根供水管與32個下集箱相連。然后經(jīng)32組648根膜式水冷壁、折焰角、后墻水冷壁懸吊管、水平煙道底部、后墻排管向上流動，水被逐漸加熱形成汽水混合物，通過26個上集箱106根導汽管被引入汽包，進行汽水分離；飽和蒸汽由18根連接管引入頂棚過熱器進口集箱；飽和水留在汽包下部，連同不斷送入汽包的給水一起進入下降管。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)強制循環(huán)鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)4根大直徑集中下降管從汽包底部引出并與匯集聯(lián)箱連接，3臺循環(huán)泵（一臺備用）通過吸入短管與匯集聯(lián)箱相連，每臺循環(huán)泵通過2根出水管與環(huán)形下水包（由前、后、左右四側水包組成）的前下水包連接。經(jīng)由890根水冷壁管、5個上集箱和48根導汽管，回到汽包。循環(huán)泵臺數(shù)與下降管根數(shù)不等，下降管中的水通過匯集聯(lián)箱分配到各循環(huán)泵，可均衡循環(huán)泵的入口流量，有利于提高循環(huán)泵運行的可靠性。l-汽包；2-下降管；3-匯合聯(lián)箱；4-管環(huán)泵；5-循環(huán)泵出口閥；6-循環(huán)泵出口管；7-環(huán)形聯(lián)箱（下水包）；11-后墻延伸水冷壁；12-水冷壁出口聯(lián)箱；13-汽水引出管；14-折焰角鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)循環(huán)泵循環(huán)泵是隨著發(fā)電機組容量的大幅度提高廣泛應用于大容量控制循環(huán)鍋爐機組中的重要設備。循環(huán)泵優(yōu)點：能夠保證蒸發(fā)受熱面內水循環(huán)的安全可靠；縮短了機組的啟動時間，減少了啟動熱損失；提高了鍋爐對低負荷工況的適應性，可滿足調峰負荷時調節(jié)的需要；符合安全可靠和維修簡便的需要。循環(huán)泵結構特點泵的葉輪和電動機轉子裝在同一主軸上，置于相互連通的密封壓力殼體內，泵與電動機結合成一整體，沒有普通電動機之間連接的那種聯(lián)軸器結構，沒有軸封，從根本上消除了泵泄漏的可能性；

鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)循環(huán)泵都是電動機軸端懸伸一只單級離心泵輪的主軸結構，電動機與泵體由主螺栓和法蘭進行聯(lián)接。整個泵體和電動機以及附屬的閥門等配件完全由鍋爐下降管的管道支吊，循環(huán)泵裝置在鍋爐熱態(tài)時可以隨下降管一起向下自由膨脹；循環(huán)泵在安裝或檢修時，只要裝拆泵殼同電動機的接口法蘭，裝拆電線接頭和冷卻水管道，整個電動機連同泵的葉輪機就能從泵殼中卸出。

循環(huán)泵冷卻水系統(tǒng)功能：確保循環(huán)泵電機腔出口的冷卻水溫度不超過60℃，消除電機在運轉時繞組的銅損和鐵損發(fā)熱、轉動件的摩擦生熱，以及從高溫的泵殼側傳過來的熱量而造成電機溫升的安全影響；鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)系統(tǒng)構成：由高壓管路及低壓管路兩部分組成。高壓管路與電機相連接，其流通的水按其不同的工作階段有不同的作用，分別稱為充水、清洗水和高壓冷卻水。在低壓管路中流通的則為低壓冷卻水；電機溫度監(jiān)測：為避免循環(huán)泵過熱，在電機腔出口裝有溫度計和熱電偶以檢測高壓冷卻水的溫度；在泵殼體上裝有熱電偶，以測定泵殼與鍋水的溫差，在循環(huán)泵啟動時要確保泵殼與鍋水的溫差不得超過規(guī)定值；鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)冷卻器的流量監(jiān)測：在低壓冷卻水管路中，接有來自泵的冷卻器的流量指示器，如流量<規(guī)定值，則發(fā)出警報。差壓監(jiān)測：每臺循環(huán)泵有兩臺差壓指示變送器控制箱，其儀表與自控系統(tǒng)協(xié)調，差壓低于規(guī)定值便報警，甚至跳閘；泵殼體與泵前匯集聯(lián)箱溫差監(jiān)測：在熱態(tài)啟動循環(huán)泵時，泵殼體和泵前匯集聯(lián)箱裝有熱電偶，以監(jiān)測其溫度差，最大允許溫差為55.5℃，循環(huán)泵啟動的前提是兩點溫差<55.5℃，如>55.5℃，則需對鍋水循環(huán)泵暖泵，減少溫差，減少泵殼的熱應力。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)亞臨界自然循環(huán)的特性循環(huán)倍率的選取應首先考慮使鍋爐具有良好的循環(huán)特性：當鍋爐負荷變動時，應始終保持較高的循環(huán)水量，使水冷壁得到充分地冷卻；當熱負荷增加，各循環(huán)回路的循環(huán)水量也能隨之增加，也就是自補償能力要好，否則自然循環(huán)將失去自補償能力，使水循環(huán)破壞。循環(huán)倍率過低，則水冷壁管內蒸汽質量含汽率增加，在亞臨界壓力下，當熱負荷高時，就有可能發(fā)生傳熱惡化?？刂七m當?shù)难h(huán)倍率，即可保證鍋爐具有良好的循環(huán)特性，隨熱負荷的高低能自動調節(jié)循環(huán)水量，又可防止傳熱惡化。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)直流鍋爐水冷壁

直流鍋爐水冷壁形式主要有螺旋管圈型和垂直上升管屏型

。螺旋管圈型水冷壁

由若干根水冷壁組成管帶，沿爐膛四面傾斜上升，無水平段，各管帶均勻地分布在爐膛四壁，任一高度上管帶的受熱幾乎完全相同。螺旋管圈型水冷壁的特點沿爐膛四周熱負荷不均勻影響??；管圈內工質可保證足夠高的質量流速，以減輕傳熱惡化的影響；工質焓值較高的管帶后段，可以布置在爐內熱負荷較低區(qū)域，對防止管壁超溫有利；大鍋爐寬管帶，各管間熱偏差較大；支吊困難。適用于超臨界和亞臨界壓力，燃料適應性廣。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)FW型垂直上升管屏水冷壁

FW型垂直上升管屏為多次垂直上升管屏。爐膛下部高熱負荷區(qū)域減小管屏的寬度，爐外加設下降管，形成多次垂直上升；在上部較低熱負荷區(qū)，仍采用一次垂直上升管屏

。

多次垂直上升管屏的特點既可保證高熱負荷區(qū)有較高的質量流速，達到充分冷卻的目的；又可減少高負荷下水冷壁的流動阻力；同時可避免采用剛度差的小直徑管；有不受熱的下降管，工質流程長，系統(tǒng)阻力較大；相鄰兩屏內工質的含汽率不同，管間壁溫差大，使各屏熱膨脹不同。應盡量減少管屏串聯(lián)的次數(shù)。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)UP型管屏與迂回管屏水冷壁

一次垂直上升型給水一次流經(jīng)四面墻水冷壁管屏，沒有下降管，管屏沿高度分為上、中和下部三個輻射區(qū)，各區(qū)段之間設有混合器，用以消除平行管子間的熱偏差。一次垂直上升管屏的特點系統(tǒng)簡單，流動阻力??；相鄰管屏外側管間壁溫差較小；可采用全懸吊結構；水力特性較為穩(wěn)定；對鍋爐負荷適應性較差，金屬耗量大。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)迂回管屏由若干根平行的管子組成的管帶，沿爐膛內壁上下迂回或水平迂回。迂回管屏的特點能適應復雜的爐膛形狀，如在爐底用水平迂回管屏，燃燒器區(qū)域用立式迂回管屏，中間集箱少用，甚至取消。沒有下降連接管，金屬耗量較少。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)下部圍繞水平、上部一次垂直上升管屏爐膛下部回路為水平傾斜、圍繞著爐膛盤旋上升的螺旋管屏組成膜式水冷壁，以保證必要的工質質量流速和受熱均勻性，爐膛上部通過中間聯(lián)箱或分叉管過渡成垂直上升管。特點布置與選擇管徑靈活，易于獲得足夠的質量流速；管間吸熱偏差小：螺旋管盤旋上升的過程中，管子繞過爐膛整個周界；鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)抗燃燒干擾能力強。當切圓燃燒的火焰中心發(fā)生較大偏斜時，各管吸熱偏差與出口溫度偏差仍能保持較小值；可不設置水冷壁進口節(jié)流圈，減少了流動阻力；適應鍋爐變壓運行要求。低負荷時易于保證質量流速以及工質從螺旋管屏進入中間混合聯(lián)箱時的干度已足夠高；支吊系統(tǒng)與過渡區(qū)結構復雜，設計、制造和安裝復雜。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)直流鍋爐水冷壁布置在爐膛折焰角以上采用垂直上升管屏，以便采用全懸吊結構；爐膛上部熱負荷較低，兩相鄰垂直管屏外側管子的管壁溫差較小，不至于造成膜式水冷壁損壞；在爐膛高熱負荷區(qū)采用螺旋管圈型水冷壁，以減小爐內熱偏差。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)超（超）臨界鍋爐蒸發(fā)受熱面超（超）臨界鍋爐蒸發(fā)受熱面工質特點在超臨界壓力鍋爐內，當壓力提高到臨界壓力時，汽化潛熱為零，汽和水的密度差也等于零，水在該壓力下加熱到臨界溫度時即全部汽化成蒸汽。由于汽水密度差在超臨界壓力時消失，所以無法進行汽水分離，因此超臨界壓力鍋爐不能使用帶汽包的具有水循環(huán)的鍋爐，只能使用直流鍋爐或其他類似于直流鍋爐的鍋爐。水的臨界點

臨界壓力pc=22.115MPa；臨界溫度tc=374.15℃；臨界比體積vc=0.00317m3/kg；臨界熱熔hc=2095.2kJ/kg。鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)常規(guī)亞臨界典型參數(shù)：16.7MPa/538℃/538℃，發(fā)電效率約為38%。超臨界典型參數(shù)：24.1MPa/538℃/566℃，對應發(fā)電效率約為41%超超臨界參數(shù):壓力達到30～35MPa，溫度達到593～650℃或更高的參數(shù)，并具有二次再熱的熱力循環(huán)。汽水密度差在超臨界壓力時消失，無法進行汽水分離，因此超臨界壓力鍋爐不能使用帶汽包的具有水循環(huán)的鍋爐，只能使用直流鍋爐或其他類似于直流鍋爐的鍋爐鍋爐蒸發(fā)受熱面及系統(tǒng)第二節(jié)過熱器和再熱器過熱器和再熱器

過熱器：把飽和蒸汽加熱到具有一定過熱度的合格蒸汽，并要求在鍋爐負荷變動時，保證過熱蒸汽的溫度在允許范圍內波動。

再熱器：把從汽輪機高壓缸出來的排汽再次加熱到具有一定溫度的蒸汽（稱為再熱蒸汽），并且在鍋爐負荷變動時，保證再熱蒸汽的溫度在允許范圍內波動。再熱蒸汽壓力一般為過熱蒸汽壓力的20%，再熱蒸汽的溫度與過熱蒸汽的溫度相近。采用一次再熱可使循環(huán)熱效率提高4～6%過熱器布置型式按傳熱方式，可分為對流、輻射及半輻射3種型式；按過熱器在鍋爐布置中所處位置及結構，又可分為：在爐膛壁面的墻式過熱器；在爐膛上部不同位置的分隔屏和后屏；在對流煙道中的垂直式過熱器和水平式過熱器；構成水平煙道和尾部煙井的包墻過熱器。過熱器和再熱器再熱器布置型式：一般布置在煙溫稍低的區(qū)域，多數(shù)采用對流形式，在亞臨界控制循環(huán)鍋爐中也采用輻射吸熱的墻式再熱器及輻射―對流吸熱的屏式再熱器。對流式過熱器和再熱器由蛇形管及進出口聯(lián)箱組成,可分為立式、臥式布置；順流、逆流和混合流連接；順列、錯列排列。大容量鍋爐對流受熱面的主要特點連接管和蛇形管采用φ60,φ63等較大的管徑，以增強管子剛性，可降低受熱面阻力；蛇形管均采用不同管徑、不同壁厚的異種鋼焊接管，以適應不同熱負荷區(qū)域的需要；蛇形管多采用順列排列，管束的外表積灰很容易被吹灰器清除，可有效防止受熱面污染；管內工質應保持一定的質量流速，以保證金屬管壁得到充分的冷卻；對流受熱面中的煙氣流速則應在保證一定的傳熱系數(shù)前提下，對于燃煤鍋爐，爐膛出口水平煙道內，煙氣流速常采用10～12m/s。既減少磨損，又不易積灰的原則。過熱器和再熱器半輻射、輻射式過、再熱器做成掛屏形式，由U型管及進出口聯(lián)箱構成。布置半輻射式布置在爐膛出口煙窗處，稱為后屏，熱負荷相當高，從而可減少受熱面的金屬耗量，并可有效地降低爐膛出口煙氣溫度，防止密集對流受熱面的結渣。屏式過熱器通常亦作為低溫級過熱器，且采用較高的質量流速。輻射式布置在爐膛上部的前墻和兩側的前半部或布置在爐膛頂部或懸掛在爐膛上部靠近前墻處，分別稱為墻式、頂棚式和前屏（分隔屏）。

1-前墻管；2、3-兩側墻管4-上聯(lián)箱工質引出管過熱器和再熱器作用改善工質汽溫特性；降低鍋爐金屬耗量；降低爐膛出口煙溫，防止排列密集的對流受熱面結渣；消除氣流的殘余扭轉，減少沿煙道寬度的熱偏差；大節(jié)距的前屏可對爐膛出口煙氣起阻尼和分割導流作用。改善輻射受熱面工作條件的措施

布置在遠離火焰中心的爐膛上部；將輻射式受熱面作為低溫級受熱面；采用較高的質量流速，使受熱面金屬管得到足夠的冷卻。過熱器和再熱器運行中影響汽溫的因素鍋爐負荷過熱器或再熱器出口蒸汽溫度與鍋爐負荷之間的關系稱之為汽溫特性，采用不同傳熱方式的過熱器與再熱器，汽溫變化特性不同。輻射受熱面和鍋爐負荷D增加，工質流量和煤耗量B相應增加，爐內輻射熱Qf

并不按比例增多，Qf/D減少，輻射受熱面中蒸汽的焓增減少，出口蒸汽的溫度下降，圖中曲線1，爐膛出口煙溫因此上升；過熱器和再熱器對流受熱面和鍋爐負荷D增加，流經(jīng)對流受熱面煙速和煙溫提高，工質焓增升高，出口蒸汽溫度上升；采用輻射一對流式受熱面，可獲得較為平坦的汽溫變化特性，減小汽溫調節(jié)幅度，提高機組對負荷變化的適應性過熱器和再熱器給水溫度tgs：tgs升高，煤耗量B減少，爐內煙氣量減少，出口煙溫減小，對流受熱面出口蒸汽溫度因此降低。輻射式受熱面的出口汽溫影響不大。過量空氣系數(shù)α:α增加，爐膛溫度水平降低，輻射傳熱減弱，輻射受熱面出口汽溫降低；對流過熱器則由于燃燒生成的煙氣量增多，煙氣流速增大，對流傳熱加強，導致出口過熱汽溫升高,以后者為主。燃料性質：燃煤中的M和A增加，煙氣容積增大，煙速提高；而爐內溫度水平降低，出口煙溫升高，過熱器出口汽溫升高。煤粉變粗時，煤粉在爐內燃燼時間增長，火焰中心上移，導致汽溫升高。過熱器和再熱器受熱面污染情況：過熱器之前的受熱面發(fā)生積灰或結渣時，進入過熱器區(qū)域的煙溫增高，過熱汽溫上升；過熱器本身嚴重積灰、結渣或管內結垢時，導致汽溫下降。燃燒器的運行方式

擺動燃燒器噴嘴向下傾斜或多排燃燒器從上排噴嘴切換至下排，由于火焰中心下移，會使汽溫下降，反之，汽溫則會升高。再熱蒸汽溫度受工況變動的影響要比過熱蒸汽溫度更敏感，再熱蒸汽溫度的波動也比主蒸汽溫度大；直流鍋爐過熱汽溫變化比較復雜，而且在某種程度上與汽包爐中的過熱汽溫的變化剛好相反

。過熱器和再熱器汽溫調節(jié)運行中規(guī)定汽溫偏離額定值的波動不能超過一10℃～十5℃

汽溫過高，金屬的許用應力下降，危及機組的安全運行；汽溫下降，循環(huán)熱效率降低；再熱汽溫變化過于劇烈，還會引起汽機中壓缸的轉子與汽缸之間的相對脹差變化，汽機振動增大。

汽包鍋爐具有汽包，過熱器受熱面固定不變，給水量的調節(jié)和汽溫調節(jié)互不相關，調節(jié)較簡單；而直流鍋爐參數(shù)調節(jié)和自動調節(jié)系統(tǒng)要比汽包鍋爐復雜。過熱器和再熱器蒸汽調溫的主要方式蒸汽側調節(jié)：通過改變蒸汽熱焓調節(jié)，主要有噴水減溫器、表面式減溫器；煙氣側調節(jié)：通過改變鍋爐內輻射受熱面和對流受熱面的吸熱量分配比例的方法（如煙氣再循環(huán)、擺動燃燒器）或改變流經(jīng)過熱器、再熱器煙氣量的方法（如分隔煙氣擋板）調節(jié)汽溫。

過熱器和再熱器汽包爐過熱汽溫調節(jié)噴水減溫器（多次減溫方式）汽包鍋爐的過熱汽溫調節(jié)采用噴水減溫器。噴水減溫器是將清潔度很高的水直接噴入過熱蒸汽中，吸收蒸汽的熱量使水加熱、蒸發(fā)和過熱，而使汽溫降低，以達到調節(jié)過熱汽溫的目的。噴水減溫裝置通常安裝在過熱器連接管道或聯(lián)箱中；主要有噴頭式、文丘里管式、旋渦式、多孔噴管式減溫器；結構簡單、調節(jié)靈敏，易于自動化，可靠性高。再熱器常采用煙氣側調節(jié)法作為汽溫調節(jié)的主要手段，而用噴水減溫器作為輔助調節(jié)方法。過熱器和再熱器分隔道擋板用擋板將尾部煙道分隔成兩個并列煙道，其一布置再熱器，另一側布置過熱器；調節(jié)布置在受熱面后的煙氣擋板開度，可改變流經(jīng)兩煙道的煙氣量達到調節(jié)再熱汽溫的目的；結構簡單，操作方便但延遲較大，擋板宜布置在煙溫低于400℃的區(qū)域。低負荷時，再熱汽溫偏低較多，只有在額定負荷下方可維持額定汽溫，而過熱蒸汽在額定負荷下超溫以保證部分負荷下能夠維持額定汽溫。在70～100%負荷范圍內，再熱汽溫可維持額定值，而過熱汽溫們稍偏高，但可啟用噴水減溫器維持過熱汽溫的額定值。過熱器和再熱器煙氣再循環(huán)采用再循環(huán)風機從鍋爐尾部低溫煙道中(一般為省煤器后)抽出一部分溫度為250～350℃的煙氣，從爐膛底部(如冷灰斗下部)送回到爐膛，用以改變鍋爐內輻射和對流受熱面吸熱量的比例，從而達到調節(jié)汽溫的目的；耗電量增大，風機磨損大。國內多用于燃油鍋爐。過熱器和再熱器改變火焰中心位置擺動式燃燒器燃燒器上下擺動土20～300，爐膛出口煙溫變化約110～140℃，調溫幅度可達40～60℃。燃燒器上傾角過大會增加燃料的未完全燃燒損失；下傾角過大又會造成冷灰斗的結渣。

擺動式燃燒器調節(jié)再熱汽溫的同時，會影響到過熱汽溫。鍋爐在滿負荷運行時，過熱汽溫和再熱汽溫均達到額定值，過熱器減溫水量理論上為零；鍋爐負荷下降，再熱汽溫下降，燃燒器向上擺動，過熱汽溫隨之上升，需要增加減溫水量。負荷降到50％～60％額定負荷時，過熱器減溫水量達到最大。停用各層燃燒器調溫幅度較小，一般應與其它調溫方式配合使用。過熱器和再熱器直流鍋爐過熱汽溫調節(jié)過熱蒸汽溫度變化的原因過熱蒸汽出口的熱焓

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在一定負荷變化范圍內,鍋爐效率ηgl、燃料低位發(fā)熱量Qar,net、給水熱焓hgs不變。B/G不變，則h”gr或t”gr不變；B/G變化，則h”gr或t”gr變化；比值B/G變化是造成過熱蒸汽溫度變化的基本原因。因此在直流鍋爐中，過熱汽溫的調節(jié)主要是通過給水量與燃料量的調整來實現(xiàn)的。過熱器和再熱器通過給水量與燃料量的調節(jié)作為粗調為了維持鍋爐過熱蒸汽溫度的穩(wěn)定，通常在過熱區(qū)段中取一溫度測點，將它固定在相應的數(shù)值上，即中間點溫度；在過熱汽溫調節(jié)中，由于中間點溫度與鍋爐負荷存在一定的函數(shù)關系，因此鍋爐的燃水比（B/G）可通過中間點溫度調節(jié)。采用蒸汽通道上設置噴水減溫器作為細調（校正）。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(shù)以及受熱面結渣等因素的變化，對過熱汽溫變化均有影響，特別是燃煤鍋爐，用控制燃料量的方法較為粗糙。過熱器和再熱器再熱汽溫調節(jié)再熱汽溫度調節(jié)特點工況變動時，再熱汽溫的變化比較敏感，且變化幅度比過熱蒸汽大，因此，其調節(jié)比較靈敏，調節(jié)幅度也比過熱汽溫大；汽輪機負荷降低時，再熱器入口汽溫也相應降低，為保證再熱器的額定出口汽溫，則其調溫幅度大。由于再熱汽溫調節(jié)機構的調節(jié)幅度受到限制，則維持額定再熱汽溫的負荷范圍受到限制；再熱汽溫調節(jié)如使用噴水減溫方法，會降低機組運行經(jīng)濟性。因此應采用煙氣側調節(jié)方法，即采用擺動燃燒器或分隔煙氣等方法，考慮再熱器在事故狀態(tài)下不被過熱而燒壞，在再熱器進口處設置事故噴水減溫器，以保證再熱器的安全。過熱器和再熱器采用再熱器目的是降低汽輪機末幾級葉片的濕度和提高機組的熱經(jīng)濟性。在超高壓和亞臨界壓力的機組中，再熱汽溫與過熱汽溫采用相同的溫度。對于超臨界壓力機組，需采用較高的再熱汽溫，以減少其末幾級葉片的濕度。再熱蒸汽壓力低，放熱系數(shù)低于過熱蒸汽，在同樣蒸汽流量和吸熱條件下，再熱器壁溫高于過熱器壁溫，因此所選用管材材質要滿足要求，在運行中嚴格控制再熱器的壁溫。過熱器和再熱器采用擺動燃燒器的蒸汽系統(tǒng)為提高再熱汽溫的能力，再熱器向爐膛內移動或靠近，增強輻射傳熱。再熱器高溫布置，與采用煙氣擋板調節(jié)方式相比，再熱器的受熱面積約減少65％；使再熱蒸汽流動阻力可控制在0.2MPa以下；提高再熱汽溫的調節(jié)能力，再熱汽溫的調節(jié)響應特性比較靈敏。過熱器和再熱器采用煙氣擋板的蒸汽系統(tǒng)

大部分過熱器向爐膛內移動或靠近，再熱器受熱面布置在對流傳熱較強的水平煙道后部及尾部煙道中。過熱器高溫布置，與擺動燃燒器調溫方式相比，過熱器受熱面約減少25％；再熱器受熱面較多且處于低溫煙道，再熱汽溫調節(jié)反應靈敏性較差，汽溫達到穩(wěn)定的時間比擺動燃燒器調溫時間略長。過熱器和再熱器熱偏差熱偏差的概念

熱偏差是沿煙道寬度方向并列管子間因吸熱不均和工質流量不均引起的現(xiàn)象，蒸汽焓增大于管組平均值的管子稱偏差管，熱偏差程度用熱偏差系數(shù)φ表示。

式中：△hp為偏差管焓增，△hp=qpFp/Gp；△hpj為管組平均焓增，△hpj=q0F0/G0qp、Fp、Gp

分別為管外壁熱負荷、受熱面積及工質流量

q0、F0、G0―管組管外壁平均熱負荷，受熱面積、工質流量

過熱器和再熱器

令ηq=；ηF=；ηG=則有

式中：ηq、ηF和ηG分別為吸熱、結構和流量不均勻系數(shù)

顯然，

越大，偏差管與管組工質平均溫度偏差越大，偏差管易超溫。過熱器和再熱器煙氣側熱力不均（吸熱不均）沿煙道寬度方向煙氣速度場和溫度場不均勻

爐膛四壁水冷壁的吸熱與粗糙表面使爐壁附近煙氣溫度及流速遠比火焰中心低，并延伸到對流煙道，是造成過熱器并列管組熱力不均的主要原因；煙氣走廊

并列過熱器管中個別管排間較大的節(jié)距形成。較大的煙氣流通截面使流阻小，煙速大，對流傳熱強；且具有較大的輻射層厚度，輻射吸熱增加，造成熱力不均；受熱面不同程度的污染

結渣和積灰較多的管子吸熱減少；燃燒器負荷不一致，火焰中心偏斜；爐膛上部或過熱器局部地區(qū)發(fā)生煤粉再燃燒；爐膛出口煙氣流的“殘余旋轉”。過熱器和再熱器

吸熱多的管子由于蒸汽溫度高，比體積大，流動阻力增加，使工質流量減少，更加大了熱偏差。屏式過熱器的同屏吸熱不均：屏式過熱器同屏各管由于角系數(shù)各不相同，面對爐膛（或屏前煙氣）直接接受火焰輻射熱量不同；對流過熱器和再熱器的同片吸熱不均---多管圈的結構水平煙道中：管束前后煙氣空間對各排管子輻射熱量不均勻；同片各管接受管束間煙氣輻射熱量不均勻；同片各管吸收對流熱量不均勻。后部煙道（豎井煙道）：后豎井中沿煙道深度的煙溫偏差，低溫再熱器或低溫過熱器的引出段前后煙氣空間對同片各管的輻射熱量不均勻，而且還有管束間煙氣的輻射和對流吸熱不均勻，同片各管受熱長度不同，長度大，阻力大，蒸汽流量較小，焓增就會增大。

過熱器和再熱器工質側水力不均（流量不均）各并列管圈進、出口壓降△p

取決于進、出口聯(lián)箱中壓力的變化，而后者又取決于受熱面的連接方式，Z形連接方式各并列管圈的△p偏差最大，多管連接方式最小；△p大的管圈蒸汽流量大，△p的偏差造成各管流量的不均。

==過熱器和再熱器管圈的阻力特性K

與管子的結構尺寸、粗糙度等有關，管圈的K值越大，即阻力越大，流量越??；工質比容υ

并列管受熱不均時，受熱強的管吸熱量多、工質溫度高、比容υ增大，蒸汽流量減小。

即使各并列管圈△p、K相同，因受熱不均，工質比容不同也將導致流量不均，使熱偏差增大。

發(fā)生熱偏差時，并列管子中吸熱量大的管子，熱負荷較高（熱負荷不均勻系數(shù)ηq>1），工質流量又較小（流量不均勻系數(shù)ηG<1），故工質焓增大，管子出口工質溫度和管壁溫度相應升高。

==過熱器和再熱器減少熱偏差的措施運行中確保燃燒穩(wěn)定；煙氣均勻充滿爐膛；適時投入吹灰器減少積灰和結渣，沿爐膛寬度方向速度場和溫度場盡量均勻。受熱面分級（段）布置在一定的情況下，-與成正比，將受熱面分成多級，每一級工質的平均焓增減小，偏差管出口汽溫及管組平均汽溫的偏差就會減小。過熱器和再熱器受熱面各級之間通過中間聯(lián)箱進行混合，聯(lián)箱連接管左右交叉：避免前一級的熱偏差延續(xù)到下一級而造成各級受熱面熱偏差的迭加；采用流量分配均勻的U形或多管連接方式；在管子入口處加裝不同孔徑的節(jié)流圈，控制各管內工質流量，使流量比較均勻；采用各種定距裝置，保證受熱面節(jié)距，防止在運行中的擺動，有效地消除管、屏間的“煙氣走廊”；根據(jù)管圈所處的熱負荷采用不同的管徑和不同壁厚的蛇形管管圈，均勻各管流量。過熱器和再熱器第三節(jié)尾部受熱面省煤器及布置

省煤器的應用主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。同時，也為了減少價格較貴的蒸發(fā)受熱面及改善燃燒與傳熱效果。

省煤器熱力特性：沸騰式和非沸騰式。

省煤器有鑄鐵式和鋼管式兩種。蛇形管在煙道中垂直于前墻布置（a）管子支吊簡單，水速較??；但對于倒U型鍋爐，所有蛇形管靠近后墻部分磨損嚴重。蛇形管在煙道中平行于前墻布置（b）只有后墻附近幾根蛇形管磨損較大。但水速較高,阻力較大。（a）（b）鋼管省煤器由蛇形管及進出口聯(lián)箱組成尾部受熱面空氣預熱器簡介是利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱空氣的熱交換裝置，通常布置在鍋爐對流煙道的尾部，常稱為尾部受熱面或低溫受熱面；空氣預熱在鍋爐尾部可以單級布置，也可以雙級布置，在300MW以上的大型鍋爐中，由于普遍采用了回轉式空氣預熱器，通常尾部受熱面都采用單級布置；由于受熱面工質溫度和煙氣溫度都比較低，管子金屬的工作條件不像過熱器和再熱器那樣惡劣，因此不易燒壞；在鍋爐所有受熱面中，空氣預熱器金屬溫度最低，因此空氣預熱器在運行中最突出的問題是低溫腐蝕、積灰和磨損。尾部受熱面主要作用：改善或強化燃燒：送入爐內的空氣溫度↑，使爐膛溫度相應得到提高，燃料能夠迅速著火，燃燒得以改善或強化；進一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率：利用比給水溫度低得多的空氣來冷卻煙氣，可近一步降低排煙溫度，減少排煙熱損失，提高鍋爐效率；強化傳熱，節(jié)約鍋爐受熱面的金屬消耗量：爐膛與受熱面的輻射換熱量與火焰平均溫度的四次方成正比。送入爐膛的助燃空氣溫度提高，火焰的平均溫度也相應提高，爐內的輻射傳熱增強。在滿足相同的蒸發(fā)吸熱量的條件下，水冷壁管受熱面減少，節(jié)約了金屬消耗量；尾部受熱面熱空氣可作為制粉系統(tǒng)的干燥劑：煤粉爐的制粉系統(tǒng)，采用經(jīng)空氣預熱器加熱的部分熱空氣，作為干燥和輸送煤粉的介質；改善引風機工作條件，降低鍋爐的風機電耗：排煙溫度的降低，煙氣體積隨之減小，不僅可改善引風機工作條件，同時也降低了引風機電耗；尾部受熱面漏風保證值：

空氣預熱器的泄漏量是鍋爐的一項考核指標，要求在鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（MCR）時漏風率小于8%；試驗一年后泄漏率小于10%（按國際慣例考核期為一年）。當回轉式空氣預熱器冷端的空氣與煙氣壓差（即一次風﹑二次風與煙氣出口之間的壓差）在規(guī)定的設計值以內時，空氣預熱器中空氣漏到煙氣側的漏風率應小于漏風保證值。試驗測定按照空氣預熱器試驗規(guī)范。

性能保證值：空氣預熱器應按照圖紙和技術要求進行安裝；當進口空氣溫度及其流量和進口煙氣溫度及其流量符合設計要求時，實測的排煙溫度與設計值的偏差為±3℃；煙氣側的阻力降和空氣側的阻力降（包括一次風和二次風）的平均值應小于設計值；性能保證值的期限為設備投運72h之后的一年期限內，實測值應小于保證值。

尾部受熱面一般型式和布置在現(xiàn)代電站鍋爐中，常用的有管式空氣預熱器（傳熱式空氣預熱器）和回轉式空氣預熱器（儲熱式空氣預熱器）。

管式空氣預熱器管式空氣預熱器是由薄鋼管焊接到上下管板上形成一個管箱構成，管子呈錯列布置，管箱外面裝有密封墻板，一組空氣預熱器管通過下管架板支撐在框架上；管子可以垂直布置（立式），也可以水平布置（臥式），如下圖：

尾部受熱面管式空氣預熱器中的空氣與煙氣流動的方向是相互垂直的，為交叉流動；立式管式空氣預熱器煙氣在管內縱向沖刷，空氣在外側流動；而臥式管式空氣預熱器煙氣在管外橫向流動，空氣在管內縱向沖刷，空氣預熱器的壁溫較立式的高；對于大容量鍋爐，燃燒所需空氣量較多，常將空氣預熱器設計成雙通道，增加了空氣流通面積，從而在不增大空氣流動阻力的前提下增加空氣流程數(shù)，提高了傳熱效果；空氣預熱器內煙氣流速一般為10～14m/s，煙氣流速過高會使管子的磨損增大，并增加煙氣的流動阻力。但煙氣流速過低，傳熱效果會變差，且容易堵灰。為了保證較好的傳熱效果，空氣流速應為煙氣流速的一半左右。

尾部受熱面

管式空氣預熱器優(yōu)點結構簡單，制造安裝技術要求較低，運行維護方便，漏風量小，無轉動機械，不耗電和工作可靠；管式空氣預熱器缺點體積較大，金屬消耗量多，布置不夠方便，空氣進口處相對地容易遭受低溫腐蝕等。

尾部受熱面回轉式空氣預熱器電站鍋爐蒸汽參數(shù)的提高和容量的增大，管式空氣預熱器的體積和高度顯著增大，鍋爐尾部受熱面的布置困難。因此，在300MW以上大容量的鍋爐，通常都采用結構緊湊、重量較輕的回轉式空氣預熱器；回轉式空氣預熱器有兩種布置形式：垂直軸和水平軸布置。比較常用的是垂直軸布置。垂直軸布置形式的回轉式空氣預熱器又分為受熱面轉動和風罩轉動兩種形式，通常使用的受熱面轉動的是容克式回轉空氣預熱器，而風罩轉動的則是羅特繆勒（Rothemuhle）式回轉空氣預熱器。這兩種回轉式空氣預熱器都被廣泛應用，而采用受熱面轉動的回轉式空氣預熱器相對多些。

尾部受熱面受熱面轉動的回轉式空氣預熱器（容克式）容克式回轉空氣預熱器有二分倉和三分倉兩種形式，如圖所示

尾部受熱面工作流程裝有受熱面的轉子由電機通過傳動裝置帶動，受熱面不斷地交替通過煙氣流通區(qū)和空氣流通區(qū)；當受熱面轉到煙氣流通區(qū)時，煙氣自上而下流過受熱面，從而將熱量傳給受熱面（蓄熱板）；當它轉到空氣流通區(qū)時，受熱面又把積蓄的熱量傳給自下而上流過的空氣，循環(huán)往復，轉子每轉動一周，就完成一個熱交換過程；

尾部受熱面二分倉回轉式空氣預熱器空氣只有一個通道，出口熱空氣具有相同的溫度和壓力，因此供燃燒用的二次風與供送粉、干燥和燃燒用的一次風也是溫度和壓力相同的空氣；多用于中儲式制粉系統(tǒng)，此時供給磨煤用的干燥空氣和輸送煤粉的一次風的風壓與二次風壓相當。

尾部受熱面三分倉回轉式空氣預熱器回轉式空氣預熱器采用三分倉的形式主要是針對直吹式制粉系統(tǒng)阻力較大，所需的風壓較高的特點所采用的結構形式。是將空氣通道一分為二，即將一次風和二次風分開，以滿足一、二次風的風量、風溫及風壓的不同要求?？諝馔ǖ辣环譃槎糠?，用徑向扇形密封件和軸向密封件將它隔開，成為各自單獨的一次風通道和二次風通道。這兩個通道的大小，根據(jù)鍋爐燃燒系統(tǒng)的需要而定；煙氣通道與二分倉相同。三分倉的傳熱元件和二分倉一樣，按煙氣流動方向，傳熱元件分為熱端層、中層和冷端層。尾部受熱面風罩轉動的回轉式空氣預熱器

風罩轉動的回轉式空氣預熱器產(chǎn)生的原因:受熱面轉動的回轉式空氣預熱器的轉子直徑較大致使轉子的質量相當大，為了減少轉動部件的質量，減輕支撐軸承的負載，便出現(xiàn)了風罩轉動的結構型式，一般單流道的風罩轉動的回轉式空氣預熱器如圖所示。

l―冷空氣入口；2―靜子；3―熱空氣出口；4―煙氣進口；5―轉動的上下風罩；6―煙氣出口尾部受熱面工作流程冷空氣經(jīng)下部固定的冷風道進入旋轉的下風罩，自下而上流過靜子受熱面而被加熱，加熱后的空氣由旋轉的上風罩流往固定的熱風道；煙氣則自上而下流過靜子，加熱其中的受熱面；當風罩轉動一周，靜子中的受熱面進行兩次吸熱和放熱，故風罩轉動回轉式空氣預熱器的轉速比受熱面轉動式要慢。

為得到不同溫度的一、二次風，現(xiàn)代大型電站鍋爐多采用雙流道風罩轉動回轉式空氣預熱器。

尾部受熱面回轉式空氣預熱器的特點傳熱面密度高，因而結構緊湊，占地面積小，其體積約為同容量的管式空氣預熱器的1/10；重量輕，其金屬耗量約為同容量管式空氣預熱器的1/3；布置靈活方便，使鍋爐本體容易得到合理的布置方案；在同樣的外界條件下，因其受熱面金屬溫度較高，而且可以采用耐腐蝕材料，因此與管式空氣預熱器相比較，其低溫腐蝕的危險相對較輕；相對管式空氣預熱器，其漏風量比較大，在狀態(tài)良好時為8～10%，密封不良時常達