電廠鍋爐原理過熱器和再熱器

電廠鍋爐原理課件過熱器和再熱器1第1頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

本章講述以下幾個問題：

第一節(jié)過熱器和再熱器的作用和特點第二節(jié)過熱器和再熱器型式和結(jié)構(gòu)第三節(jié)熱偏差

第四節(jié)汽溫調(diào)節(jié)

第五節(jié)過熱器和再熱器的煙氣側(cè)工作過程2第2頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)過熱器和再熱器的作用和工作特點

Thefunctionandcharacteristicsofsuperheaterandreheater

●本節(jié)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(fā)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(jī)高壓缸排汽加熱成具有一定溫度的再熱蒸汽。3第3頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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(zhì)要求高。(2)過熱器、再熱器的阻力不能太大。(3)高熱負(fù)荷區(qū)的過熱器與再熱器工質(zhì)流速高。(4)過熱器和再熱器出口汽溫將隨鍋爐負(fù)荷的改變而變化。(5)過熱器和再熱器布置受鍋爐參數(shù)影響。(6)在鍋爐點火升爐或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時，過熱器、再熱器需要采取保護(hù)措施。

4第4頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、設(shè)計Design在設(shè)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(diào)節(jié)反應(yīng)較快，易于調(diào)節(jié)。(3)節(jié)省鋼材，尤其是合金鋼。(4)較小的流阻。（5）運(yùn)行安全可靠，制造及檢修方便。5第5頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月四、蒸汽溫度的選擇Theselectionofsteamtemperature1.循環(huán)熱效率；2.汽輪機(jī)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(fā)展Developmentofthearrangementforsuperheaterandreheater1.進(jìn)入鍋爐的水經(jīng)歷三個階段：水的預(yù)熱-----水的蒸發(fā)-----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8-46第6頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月水蒸汽的h—p圖7第7頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)過熱器和再熱器型式和結(jié)構(gòu)

Typesandconstructionofsuperheaterandreheater●本節(jié)掌握過熱器和再熱器的結(jié)構(gòu)、型式及不同的分類，掌握結(jié)構(gòu)特點。一、過熱器與再熱器的型式和結(jié)構(gòu)Typesandconstructionofsuperheaterandreheater再熱器與過熱器的結(jié)構(gòu)相似，故重點介紹過熱器。過熱器構(gòu)成：聯(lián)箱與并列的受熱面管組連接構(gòu)成。

8第8頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月過熱器分類：（1）根據(jù)傳熱方式分：對流、輻射和半輻射式。（2）根據(jù)煙氣與管內(nèi)蒸汽的相對流動方向分：逆流、順流和混合流。（3）根據(jù)對流受熱面的放置方式分：立式、臥式。（4）根據(jù)管子排列方式分：順列、錯列。（5）根據(jù)管圈數(shù)分：單管圈、雙管圈、多管圈。（6）根據(jù)結(jié)構(gòu)分：屏式過熱器、壁式過熱器、對流過熱器。9第9頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月10第10頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月11第11頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月12第12頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月13第13頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月14第14頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月15第15頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月16第16頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月17第17頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月18第18頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月19第19頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月20第20頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月21第21頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.對流過熱器(1)結(jié)構(gòu)特點S1/d=2-3.5，S2/d=2.5-4，(2)蒸汽質(zhì)量流速的選取考慮蒸汽對管壁的冷卻能力和蒸汽在管內(nèi)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22第22頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.輻射式和半輻射式布置在爐膛上前部直接吸收爐膛高溫?zé)煔獾妮椛鋫鳠?，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(shù)較少，吸收爐膛內(nèi)高溫?zé)煔獾妮椛鋫鳠?，為輻射式過熱器。(3)后屏過熱器布置在爐膛出口處，屏數(shù)相對較多，屏間距相對較小，它既吸收爐膛內(nèi)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。

23第23頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月24第24頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月?屏是由許多管子緊密排列成管片組成，屏間距離600～2800㎜，大屏和前屏的可能更大;縱向節(jié)距比1.1～1.2。?屏的結(jié)構(gòu)型式有U形、W形、雙U形（串聯(lián)、并聯(lián)）等幾種。?屏的并聯(lián)管數(shù)是由工質(zhì)的質(zhì)量流速確定的。屏位于爐膛內(nèi)，其熱負(fù)荷是很高的。為了屏受熱面的安全工作，必須采用較高的質(zhì)量流速,一般推薦700～1200kg/(㎡·s)。25第25頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月?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(nèi)相當(dāng)數(shù)量的輻射熱量，適應(yīng)大容量高參數(shù)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(bǔ)充了水冷壁吸收爐膛輻射熱的不足，實現(xiàn)了爐膛必須的輻射傳熱量，以使?fàn)t膛出口煙氣溫度限制在合理的范圍內(nèi)。

(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(zhuǎn)能起到阻尼和導(dǎo)流作用。

(3)后屏過熱器的橫向節(jié)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(jié)在管子上的機(jī)會，有利于防止結(jié)渣。煙氣通過后屏煙溫下降，也防止了其后的對流管束結(jié)渣。26第26頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、壁式過熱器Wallsuperheater

有爐膛壁管式、頂棚管式、煙道包敷管式四、再熱器的特點Characteristicsofreheater1.再熱器串聯(lián)在汽輪機(jī)高壓缸和中壓缸之間，流動阻力受限制，在0.2MPa以內(nèi)。?降低流速；增大管子直徑；簡化再熱器系統(tǒng)。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。27第27頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月28第28頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)熱偏差Heatdeviation●本節(jié)講述熱偏差的產(chǎn)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(chǎn)生原因、影響因素及減輕措施。一、熱偏差概念Heatdeviationconcept熱偏差：并列管組中每根管的工質(zhì)焓增不同的現(xiàn)象。熱偏差系數(shù)：受熱面并聯(lián)管中個別管子工質(zhì)焓增與并聯(lián)管子的平均焓增的比值。29第29頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月允許熱偏差：管壁金屬溫度達(dá)到該金屬材料的最高許用值時的熱偏差。

產(chǎn)生熱偏差的原因：熱負(fù)荷不均系數(shù)、流量不均、結(jié)構(gòu)不均。30第30頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月四、減少熱偏差的措施Measurementsforreducingtheheatdeviation

1.受熱面分段串聯(lián)2.段間連接采取措施多管連接3.在受熱面具體結(jié)構(gòu)上采取措施均勻管束結(jié)構(gòu)尺寸；減小管束前煙氣空間的深度；增大聯(lián)箱直徑；短接、交叉連接屏式過熱器管子如下圖所示31第31頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月32第32頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月●本節(jié)要求掌握不同受熱面的汽溫特性，調(diào)節(jié)汽溫常用的方法。一、汽溫要求Requirementfortemperature※維持穩(wěn)定的過熱蒸汽與再熱蒸汽的溫度?！麥卦试S波動范圍+5～－10℃。二、汽溫特性Characteristicsoftemperature1.對流過熱器（再熱器）的汽溫特性：隨著負(fù)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(fù)荷的增加，汽溫降低。如下圖所示。第四節(jié)汽溫調(diào)節(jié)Adjustmentfortemperature33第33頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月34第34頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

35第35頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、汽溫調(diào)節(jié)裝置Outfit蒸汽溫度調(diào)節(jié)方式煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)兩大類?！餆煔鈧?cè)調(diào)節(jié)：改變煙氣對蒸汽的傳熱量，使蒸汽的溫度發(fā)生變化?！镎羝麄?cè)調(diào)節(jié)：利用其它介質(zhì)直接改變蒸汽的溫度。1.蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)（1）表面式減溫器：設(shè)計原理（2）混合式減溫器（噴水減溫器）：

※設(shè)計原理、減溫器布置位置、水源36第36頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月37第37頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月38第38頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月39第39頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月40第40頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月41第41頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

混合式減溫器：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)幅度大、貫性小、調(diào)節(jié)靈敏，有利于自動化調(diào)節(jié)。缺點：對水質(zhì)要求高。

（3）汽－汽交換器

用輻射式過熱器流出的過熱蒸汽調(diào)節(jié)對流再熱器的蒸汽溫度。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼耗大，運(yùn)行不穩(wěn)。2.煙氣側(cè)調(diào)節(jié)（1）煙氣再循環(huán)

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(jié)渣。爐膛下部：降低水冷壁的溫度，提高對流受熱面的吸熱量。

42第42頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月43第43頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月44第44頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月45第45頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）煙氣擋板※旁通煙道

※平行煙道：再熱器與省煤器并聯(lián)、再熱器與過熱器并聯(lián)。（3）改變火焰高度※四角布置的直流燃燒器采用擺動燃燒器；

※旋流燃燒器采用分層布置，分層燃燒方式。46第46頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.再熱器汽溫調(diào)節(jié)方式※為什么不推薦采用噴水減溫？與過熱器布置有關(guān)，降低蒸汽做功的效率大型鍋爐常用的調(diào)溫方式：（1）微量噴水減溫器--再熱器溫精確調(diào)節(jié)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。47第47頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月48第48頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)過熱器和再熱器的煙氣側(cè)工作過程

Gassideworkingprocedureofsuperheaterandreheater

●本節(jié)要求掌握過熱器積灰和高溫腐蝕的機(jī)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(xiàn)象稱為積灰。1.飛灰

※根據(jù)灰的易熔程度可分為三部分:低熔灰、中熔灰和高熔灰?！w灰直徑分細(xì)徑灰群(<10微米)、中徑灰群(10～30微米)和粗徑灰群(>30微米)三個灰群。49第49頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.高溫過熱器和高溫再熱器的積灰高溫過熱器和高溫再熱器布置在煙溫高于700～800℃的煙道內(nèi)。管子外表面的灰層由兩部分組成。內(nèi)層灰緊密，與管子粘結(jié)牢固;外層灰松散，容易清除?！纬蓹C(jī)理：（1）低熔灰在高溫過熱器區(qū)未凝固，當(dāng)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(jié)實灰層，這個過程稱為燒結(jié)。中熔和高熔灰在緊密結(jié)實灰層表面進(jìn)行著動態(tài)沉積，形成松散而且多孔的外灰層。50第50頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月51第51頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月52第52頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月※積灰的危害：經(jīng)濟(jì)性、安全性※對于容易積粘結(jié)灰的燃料，必須采取相應(yīng)措施：(1)選取有效的吹灰裝置。(2)正確設(shè)計和布置對流面。順列布置、大橫向節(jié)距。(3)在鍋爐運(yùn)行初期，及時投入吹灰裝置，否則，如果受熱面已粘結(jié)了灰就不易清除。(4)采用低溫燃燒(爐膛燃燒熱強(qiáng)度不過高)。(5)噴射添加劑。(6)飛灰再循環(huán)等方法。53第53頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.低溫過熱器和低溫再熱器的積灰煙氣溫度低于600～700○C的煙道內(nèi)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(jié)現(xiàn)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(yán)重，因為管正面受到煙氣流的直接沖