華科大電站鍋爐原理課件08過熱器和再熱器

第六章過熱器和再熱器第一節(jié)第六章過熱器和再熱器第一節(jié)過熱器與再熱器的運行特點一、過熱器、再熱器的功用和特點1、過熱器和再熱器的作用是：(1)將飽和蒸汽或低溫蒸汽加熱成為達到合格溫度的(2)調(diào)節(jié)蒸汽溫度。當鍋爐負荷、煤種等運行工況變化時，進行調(diào)節(jié)，保持其出口蒸汽溫度在額定溫度的-2、過熱器、再熱器的工作特點過熱器蒸汽側的壓降一般應不大于1.60MPa（按再熱器蒸汽側的壓降應不大于0.19MPa（按B-MCR預熱份額」③過熱器與再熱器的冷卻條件較水冷壁、省煤器差④過熱器與再熱器的出口汽溫隨負荷而變化⑤過熱器與再熱器管間的煙氣流速受多種因素影響尾部豎井：臥式，懸吊管，易積灰利于疏水后屏過熱器后屏再熱器解決了大容量鍋爐爐壁面積相對較小，布置輻第二節(jié)過熱器的系統(tǒng)布置一過熱器系統(tǒng)的結構形式對流式輻射式半輻射式低溫級受熱面較高的質(zhì)量流速在水平煙道或豎井，像布置水冷壁那樣布置在水平煙道或豎井，像布置水冷壁那樣布置600MW超臨界直流鍋爐的過熱器和再熱器系統(tǒng)過熱器、再熱器的布置要求：1.滿足蒸汽要求2.靈活的調(diào)溫手段3.不超溫4.熱偏差小5.比較高的經(jīng)濟性6.比較平穩(wěn)的汽溫特性過熱器系統(tǒng)流程擺動式燃燒器調(diào)溫時受熱面系統(tǒng)布置這種布置方式的優(yōu)點是除了能提高再熱汽溫的調(diào)節(jié)擺動式燃燒器調(diào)溫時受熱面系統(tǒng)布置這種布置方式的優(yōu)點是除了能提高再熱汽溫的調(diào)節(jié)能力外，再熱器的受熱面積大幅度減少，能使再熱蒸汽的流動阻力控制在0.2MPa以下。與采用煙氣擋板調(diào)節(jié)方式相比，再熱器受熱面大約減少65%，因此，再熱汽溫的調(diào)節(jié)響應特性比較靈敏。一般從燃燒器開始擺動，lmin內(nèi)再熱汽溫開始變化，大約15-20min后汽溫趨于穩(wěn)定，如圖-2所示。汽溫達到穩(wěn)定的時間首先與燃燒器的擺動角度范圍有關，擺動角度的范圍比較大時，汽溫達到穩(wěn)定的時間相對比較長。一般擺動10°時的汽溫穩(wěn)定時間大約需要再熱器系統(tǒng)流程如下1、擺動式燃燒器調(diào)溫對受熱面布置的要求采用擺動式燃燒器調(diào)節(jié)汽溫時，過熱器受熱面不僅會向爐內(nèi)高溫區(qū)域擴展，而且還會向尾部對流煙道擴展，形成輻射+對流式的過熱器系統(tǒng)，這種布置方式可以獲得平緩的汽溫變化特性，使汽溫隨負荷變化的幅度減小，有利于降低汽溫調(diào)節(jié)幅度，減少減溫水量，控制過熱汽溫的波動幅度。同時，為了提高再熱汽溫的調(diào)節(jié)能力，再熱器也向爐膛內(nèi)移動或靠近，以增強輻射傳熱。擺動式燃燒器對再熱汽溫的調(diào)節(jié)特性曲線2、煙氣擋板調(diào)溫對受熱面布置的要求采用煙氣擋板調(diào)節(jié)汽溫時，再熱器受熱面布置在2、煙氣擋板調(diào)溫對受熱面布置的要求采用煙氣擋板調(diào)節(jié)汽溫時，再熱器受熱面布置在對流傳熱較強的尾部煙道中，而且必須布置數(shù)量較多的低溫對流受熱面以保證汽溫調(diào)節(jié)效果。而大部分過熱器靠近爐膛布置。與擺動式燃燒器調(diào)溫方式相比，采用煙氣擋板調(diào)溫的鍋爐的過熱器受熱面約減少25%。由于再熱器受熱面數(shù)量較多且處于低溫煙道調(diào)節(jié)再熱汽溫，因此汽溫調(diào)節(jié)反應的靈敏性較差。試驗表明，從擋板開始動作，大約經(jīng)過1.2min汽溫開始變化，一般情況下，汽溫達到穩(wěn)定的時間比擺動式燃燒器調(diào)溫的時間略長一些熱偏差：由于諸多因素的影響，導致各平行管圈吸熱量個不相同，管內(nèi)蒸汽的焓增也不相同，這一現(xiàn)象稱為過熱器（或再熱器）的熱偏差。熱偏差系數(shù)煙氣擋板調(diào)溫時受熱面系統(tǒng)布置（煙氣流程方向）(a)B＆W300MW鍋爐受熱面布置；(b)FW660MW鍋爐受熱面布置寬度方向的煙溫、煙速不均技術要求必須保證燃燒室空氣動力場良好，出口溫度場較均勻，爐膛出口同一標高煙道兩側對稱點間的煙溫偏差不得超過50℃。爐膛出口和水平煙道沿爐寬煙速偏差不大于20%。沿爐寬各管間熱偏差系數(shù)小于1.2。(1)"高過類型"產(chǎn)生同片熱偏差的主要原因:o管束前后煙氣空間，對各排管子的輻射熱量不均勻性，而面向煙氣空間第一排管子的角系數(shù)最大，吸熱量最多，以后各排迅速遞減。o同片各管接受管束間煙氣輻射熱量的不均勻o同片各管吸收對流熱量的不均勻性。原因主要有:(1)同屏各排管子因接受爐膛(或屏前煙氣)輻射熱量的不均勻;(2)同屏各排管子輻射受熱面積的不均勻;(3)外圈管比較長，因此它的受熱面積和吸熱量比其它各管要大;(4)外圖管較長，其阻力系數(shù)較大，因此管內(nèi)的蒸汽流量比其它各管要小。對流過熱器的同片熱偏差一種是布置在水平煙道中的高溫對流過熱器和再熱器(簡稱“高過類型”)，是懸吊直立式管屏。二種是布置在后部煙道(豎井煙道)的低溫再熱器或低溫過熱器（簡稱“低再類型”），是水平管圈，只有出口段是處于轉(zhuǎn)彎煙室(轉(zhuǎn)向室)的垂直管。(2)"低再類型"產(chǎn)生同片熱偏差的主要原因:對于布置在后部豎井煙道的低溫過熱器或低溫再熱器，它的同片各管往往兼有吸熱、結構與水力三方面的偏差:o低溫再熱器或低溫過熱器的引出段布置在轉(zhuǎn)彎煙室中，其引出管前后煙氣空間對同片各管的輻射熱量不均勻性。而且汽溫調(diào)節(jié)的重要性汽溫過高會使鍋爐受熱面及蒸汽管道金屬材料的蠕變速度加快，影響使用壽命。若受熱面嚴重超溫，將會因材料強度的急劇下降而導致管子發(fā)生爆破。還會使汽輪機的汽缸、主汽門、調(diào)節(jié)汽門、前幾級噴嘴和葉片等部件的機械強度降低，使用壽命縮短。4、采用合理的蒸汽引入引出方式多管引入、為防止爆管，各過熱器、再熱器管段應進行熱力偏差的計算，合理選擇偏差系數(shù)，并充分考慮煙溫偏差的影響，在選用管材時，在壁溫驗算基礎上留有足夠的安全裕度。再熱器設計時應考慮當進口蒸汽溫度超過設計值20℃、再熱器出口溫度應能維持額定值。應保證在此情況下能長期安全運行，管材的使用溫度和強度值都在設計允許的范圍內(nèi)。過熱器、再熱器使用的管材、允許使用溫度、計算最大管壁溫度及應有的安全裕度。在爐膛出口的屏式過熱器、再熱器要考慮溫差的影響，外三圈管子的鋼材要提高一個等級。汽溫過低將會引起機組熱效率降低，使汽耗率增大。汽溫過低還會使汽輪機末幾級葉片的蒸汽濕度增大，這不僅使汽輪機內(nèi)效率降低，而且造成汽輪機未如要維持機組功率不變，末級葉片的彎應力由于流量和理想焓降的增大而明顯的增大。過熱汽溫和再熱汽溫變化過大除使管材及有關部件產(chǎn)生蠕變和疲勞損壞外，還過熱汽溫和再熱汽溫變化過大除使管材及有關部件產(chǎn)生蠕變和疲勞損壞外，還將葉起汽機差脹的變化，甚至產(chǎn)生機組振動，危及機組的安全運行。技術要求過熱器和再熱器溫度控制范圍，過熱汽溫在35%～100%B-MCR、再熱汽溫在50%～100%B-MCR負荷范圍時，應保持穩(wěn)定過熱器和再熱器兩側出口的汽溫偏差應分別小于5℃和過熱蒸汽和再熱蒸汽汽溫特性的比較1－過熱蒸汽；2－再熱蒸汽給水溫度太低時，應降低負荷，以保證過熱一、過熱器與再熱器汽溫特性1、汽溫特性由于輻射式與對流式的汽溫特性正好相反，同時采用輻射式和對流式聯(lián)合布置的過熱器與再熱器系統(tǒng)，可以得到較好的汽溫特性，使調(diào)節(jié)幅度減小過熱器總體呈對流汽溫特性(對流份額大)變壓運行時，調(diào)節(jié)汽門全開，機組負荷的改變依靠改變鍋爐出口蒸汽壓力來實現(xiàn)，但過熱汽溫與再熱汽溫仍然維持在額定值技術要求鍋爐滿足在全部高壓加熱器停運時，蒸汽參數(shù)保持在額定值，蒸發(fā)量滿足汽輪機帶額定功率（TRL）。此時過熱器、再熱器不允許超二、蒸汽溫度調(diào)節(jié)方法煙氣側調(diào)節(jié)蒸汽側調(diào)節(jié)三級噴水減溫后屏前末級過熱器前再熱器噴水給水泵中間級抽取(壓力低)1、噴水減溫70---100%保持定值特點：慣性小、調(diào)節(jié)靈敏、結構簡單，特點：慣性小、調(diào)節(jié)靈敏、結構簡單，易于自動化。二級噴水減溫末級過熱器前屏式過熱器前一級粗調(diào)并保護屏式過熱器二級細調(diào)控制出口汽溫高過的焓增小，所以靈敏直流鍋爐的噴水減溫法只是“煤水比”的一個補充減溫器通常布置在過熱器聯(lián)箱或聯(lián)箱之間的組成：漩渦式噴嘴噴水霧化文丘里管產(chǎn)生高速汽流混合技術要求噴水減溫器的防護套筒始端應與聯(lián)箱可靠連接技術要求噴水減溫器的防護套筒始端應與聯(lián)箱可靠連接并保證套筒與聯(lián)箱的相對膨脹。引入減溫器的進水管在設計時應采取措施，防止減溫器產(chǎn)生熱疲勞裂紋。B：70%-100%負荷，再熱器可維持額定汽溫結構簡單，大型鍋爐常用額定負荷，擋板全開，各50%4、蒸汽旁通法調(diào)整進入低再4、蒸汽旁通法調(diào)整進入低再三通閥6、擺動燃燒器大型鍋爐最常的兩種再熱汽溫調(diào)節(jié)法之一CE公司擺動燃燒器巴布科克、FW分隔煙道擋板主要影響輻射式再熱器汽溫：對于越遠離爐膛出口的受熱面，擺動燃燒器調(diào)節(jié)對其汽溫影響越小不利：出口(上擺)或冷灰斗(下擺)的結渣飛灰含碳量技術要求四角切向布置的擺動燃燒器時，在熱態(tài)運行中一、二次風應均可上下擺動，最大擺角為一次風為±20°,二次風為±30°。噴口的擺動由能信號的執(zhí)行機構來實現(xiàn)。執(zhí)行機構有足夠的力矩，能使燃燒器擺動靈活，四角同步，燃燒器上設有擺動角度指示標志，所選用執(zhí)行機構的制造廠家征得買方的認可。燃燒器四角處水冷壁鰭片的連接有防止因熱負荷及管子長度不同而拉裂水冷壁管的措3、汽----汽熱交換器用于再熱汽溫的調(diào)節(jié)用過熱蒸汽加熱再熱蒸汽過熱蒸汽在管內(nèi)通過，再熱蒸汽在營間通過，用三通閥改變流過熱交換器的再熱蒸汽流量來調(diào)節(jié)再熱汽溫5、煙氣再循環(huán)法調(diào)節(jié)輻射與對流的吸熱比例1）從爐膛底部送入2）從爐膛上部送入3）再循環(huán)風機工作條件差高溫、磨損多用于燃油鍋爐再熱汽溫的調(diào)節(jié)也用于污染物控制對過熱汽溫的影響影響會同時作用于過熱器和再汽器，而且是同理想的調(diào)節(jié)特性是使燃燒器擺角變化對再熱汽溫和過熱汽溫的調(diào)節(jié)幅度能與再熱器和過熱器的汽溫特性所具有的汽溫變化率之間達到“匹配”。這樣當負荷變化時，兩者能實現(xiàn)同步調(diào)節(jié)，從而可不用或只用少量減溫水對汽溫進行校正的細調(diào)節(jié)擺動燃燒器調(diào)溫的優(yōu)點調(diào)溫幅度大，時滯小、節(jié)約受熱面積再熱器采用、噴水、擺動燃燒器調(diào)溫，當采用擺動燃燒器調(diào)溫時，噴水減溫僅用作事故再熱器采用、噴水、擺動燃燒器調(diào)溫，當采用擺動燃燒器調(diào)溫時，噴水減溫僅用作事故減溫。無論何種調(diào)溫方式再熱器噴水減溫器噴水總流量約為5%再熱蒸汽流量（B-MCR工況下）。管道及閥門的選擇應按設計值的150%考慮。廠方應提供調(diào)溫特性曲線。直流鍋爐的過熱汽溫的調(diào)節(jié)o如果鍋爐效率、燃料發(fā)熱量、給水熱焓，在一定負荷變化范圍內(nèi)保持不變，則過熱蒸汽溫度(熱焓)只決定于燃料量和給水量的比例B/G。o比值B/G變化，則是造成過熱蒸汽溫度變化的基本o因此在直流鍋爐中，過熱汽溫的調(diào)節(jié)主要是通過給水量與燃料量的調(diào)整來實現(xiàn)的o在直流鍋爐運行中，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，將它固定在相應和數(shù)值上，這就是通常所謂的中間點溫度。o實際上把中間點至過熱出口之間的過熱區(qū)段固定，相當于汽包爐固定過熱器區(qū)段情況相似。7、爐底注入熱風（爐膛內(nèi)生成煙氣量不使爐膛溫度降低輻射熱減少，增加再熱器的吸熱隨著負荷降低，調(diào)溫空氣量增加o考慮到實際運行中鍋爐負荷的變化，給水溫度、燃料品質(zhì)、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，因此在實際運行中要保證比值B/G的精確值也是不容易的。o特別是燃煤鍋爐，控制燃料量是較為粗糙的，這就迫使除了采用B/G作為粗調(diào)的調(diào)節(jié)手段外，還必須采用蒸汽通道上設置噴水減溫器作o在過熱汽溫調(diào)節(jié)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(shù)關系，那么鍋爐的燃水比按中間點溫度來調(diào)整，中間點至過熱器出口區(qū)段的過熱汽溫變化主要依靠噴水調(diào)節(jié)。o對于直流鍋爐，其噴水減溫只是一個暫時措施，要保持穩(wěn)定的汽溫的關鍵是要保持固定的燃水比，中