过热器和再热器.ppt

第一节 过热器和再热器的作用和工作特点第二节 过热器和再热器的结构型式第三节 过热器与再热器的热偏差第四节 汽温调节,第七章 过热器和再热器,一、为何采用过热器和再热器,1提高机组循环效率提高蒸汽压力、温度。提高温度很难，提高压力受到限制，否则排汽湿度过高，因此采用再热器，同时提高循环效率。2保证汽轮机的安全运行若不过热，相当于卡诺循环，采用饱和蒸汽，湿度大，不能满足汽轮机的要求。过热器与再热器为电站锅炉的主要受热面。,第一节 过热器和再热器的作用和工作特点,二、过热器和再热器的作用,1过热器的作用1)将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，提高蒸汽的焓值，从而增加蒸汽的做功能力，提高电厂的循环热效率。2)能对过热汽温进行调节，保证汽温在正常温度范围内波动。2再热器的作用1)将汽轮机高压缸排气再一次加热，使其温度和过热汽温相等或相近，然后再送到中、低压缸继续膨胀做功。2)能对再热汽温进行调节，保证汽温在正常温度范围内波动。,三、过热器和再热器的工作特点,1工质温度高、传热性能差，处于高温烟气段，金属 壁温高，达到金属使用极限。2再热器受热面工作条件更差（1）中压蒸汽放热系数比高压蒸汽小（1/5），导致管壁金属温度高，（2）中压蒸汽比热小，对热偏差更加敏感；（3）阻力损失要求严格；（4）起动中及汽轮机甩负荷时的保护问题；,3锅炉参数提高，容量增大，锅炉各受热面数量和 位置发生变化，过热受热面向炉膛移动（辐射式过热器），工作条件更差；4设计或运行不当，很容易引起受热面金属超温，长期超温会造成爆管，工质泄露，停机，是锅炉故障最多的部件之一。,一、过热器和再热器的种类,过热器与再热器的结构形式基本相同,过热器与再热器的种类,半辐射式对流+辐射，稀疏管屏，布置在炉膛的上部,对流式以对流传热方式为主，密集蛇型管束，布置在对流烟道,辐射式以辐射传热方式为主，布置在炉膛的壁面上,第二节 过热器和再热器的结构型式,二、对流式过热器和再热器结构特点,1烟气与管内蒸汽的相互流向 顺流，逆流，混合流,2蛇型管圈的布置方式 垂直式（布置在水平烟道）优点：吊挂方便，积灰少。缺点：停炉时易发生积水腐蚀，再起动时，会形成气塞及水击。水平式：与上相反（布置在垂直烟道）。,3管圈结构单根管圈与多重管圈。（1）目的：在保持烟气流速（烟气流通截面积）不变 的条件下，改变蒸汽流通截面积（2）采用几重管圈，决定于设计要求的管内蒸汽 流速 和管外烟气流速。（3）烟气流速决定了传热系数、积灰和飞灰磨损 根据煤种，经济性及安全性，在614m/s。（4）蒸汽流速决定于压力损失及管壁金属的冷却 压降一般小于（810%）的工作压力。,推荐的管内工质流速 用质量流速w（kg/m2s）来表示。对流受热面：中压：250400高压：低温段400700；高温段：7001000屏式过热器：8001100辐射式过热器：10001500再热器：250400单管圈时常不能同时满足烟气侧速度和工质侧速度，采用多重管圈；在最佳烟气流速下改变蒸汽流速。,4管子排列错列和顺列布置错列管排的传热系数大于顺列，不易积灰，但磨损较为严重，阻力较大。,三、辐射式过热器和再热器,布置在炉膛壁面上直接吸收炉膛的辐射热量。1采用的原因：（1）大容量高参数锅炉的过热吸热份额超过50%，300MW以上机组需考虑辐射式过热器；（2）降低炉膛出口烟温；（3）布置在高温区可降低金属耗量；（4）汽温特性平稳。,2工作条件：炉膛热负荷高，蒸汽冷却效果差，锅炉起动和低负荷运行时会处于干烧，须有冷却保护措施，工作条件最差的锅炉受热面。,四、半辐射式屏式过热器,1布置位置 悬吊在炉膛上部，对流烟道入口，吸收辐射热与对流热。降低进入密集管束的烟气温度，防止结渣，传热性能较好。2结构 每个屏由并联的管子紧密排列而成，各屏之间的距离达0.61.2米。3工作条件 烟温高，工质温度高，平行各管长度相差较大，蒸汽流量相差较大，各管壁温差达8090，运行安全性较差。,第三节、典型过热器和再热器系统及其材料选择,1将不同形式的过热器以最安全、最经济的 方式连接在一起，有各种不同的形式。2考虑的因素（1）经济性：从传热性能出发，省金属。先对流后辐射，形成总的逆流，温差大，传热最理想。（2）安全性：顺流最安全，使高温介质处于 低温烟区，先辐射后对流。,3过热器系统的一般布置规律（1）先通过辐射式过热器。蒸汽在饱和线附近具有 较大的比热容，工质吸收较多热量而温度升高 不多，且传热温压大。（2）将过热器划分为若干段，各段之间采用集箱联 接，中间进行交叉混合，保证吸热均匀。,a、包墙管系统 尾部侧包墙后部汽包 尾部前包墙 炉顶棚 顶棚中间联箱 水平侧包墙,2、过热器系统低温级过热器水平段垂直段I级喷水减温分隔屏后屏过热器II级减温末级过热器汽轮机高压缸,3、再热器汽轮机事故喷水壁式再热器屏式再热器末级再热器汽轮机中压缸,4减温器一般为喷水减温方式减温器在过热器系统中的位置（1）安全：布置在可能超温的过热器管段前面，起到保护受热面的作用；（2）灵敏：使其尽量靠近过热器出口，减少调 温的滞后性。一般为两级喷水减温，各尽其责：一级喷水减温器在屏式过热器的入口，保护屏式过热器。二级喷水减温器在末级过热器之前，主要作用是调节出口汽温，也起保护作用。,再热器系统与调温,再热器与过热器布置的原则基本一致，再热器一般均为对流式，分为低温段与高温段，原则上再热器蒸汽不能采用喷水调温方式（经济性考虑），只设置事故喷水减温，在汽温过高时采用。,第四节 热偏差,并列管中，由于吸热不同，造成出口焓增不同的现象大，偏差严重，1最好。,一、热偏差的概念,二、热偏差的危害虽然管组出口蒸汽平均温度满足设计要求，但个别受热面管子（偏差管）吸热偏多，引起该受热面管金属超温，造成高温蠕变损坏对不同类型的过热器，管壁金属温度与管内工质温度的关系约为：辐射式过热器：twb=tg+100对流式过热器：twb=tg+40,三、造成热偏差的原因 主要是设计上，也存在运行因素1管外烟气侧吸热不均匀2受热面结构不均匀3平行各管中的流量不均匀,1、结构不均 F1,多管圈，弯头数，管长度，不同阻力不同，流量偏差和热偏差制造,2.吸热不均 q,1、烟气温度场和速度场不均2、残余旋转3、火焰中心偏斜4、结渣 炉内 偏差 本身5、烟气走廊，间隙大处阻力小，烟气流量6、左右侧风机不同步,3、流量不均 G,强制流动吸热特性和流动特性吸热强的管中流量G危险比容v 流动速度w p不变，G 联箱连接方式引起的压降不同造成 流量不同,(1)联箱效应平行管进出口间的压差分布由联箱内的压力分布特性（和管子本身的阻力特性）所决定。在各平行管的管子结构基本相同的情况下，管子的阻力不均匀可以不计。不同联箱布置方式产生不同压力分布特性不合理的联箱联结方式，会导致流量不均。,（2）管外烟气的吸热不均匀在压差相等的情况下，也会导致流量不均。,由此关系式得出结论：吸热多的管子工质的比容大v流量小管壁冷却差壁温升高。表现为强制工质流动受热面的流动特性（相对于自然循环工质流动的自补偿特性而言）。,减少热偏差的方法,1、运行措施：风粉平衡、吹灰；2、结构措施：分级布置、分段布置、左右交叉、定距措施、合理的联箱连接、节流圈、长短管圈的应用等。,1、受热面分级：控制每级焓增值，不要过大。中间联箱数混合次数2、每级可以再分段：冷段、热段；混合、交叉3、合理的联箱引入引出方式4、加节流圈，d不同,5、采用不同材料 d6、吹灰，打渣7、运行中：火焰不发生偏斜，两侧气流压力平衡8、喷水控制（多点喷水）9、采用消旋二次风,第五节 汽温变化的静态特性,一、汽温调节的必要性,tqtbtbt0壁厚（爆管）（超温）（蠕变）锅炉安全性tqt，汽轮机排汽湿度安全性 5tq应合适 即tq=t额10 一定的波动范围。tq不定 tqf（影响因素）手段：汽温调节,汽温特性：即汽温随锅炉负荷变化的规律，汽温调节 主要是在锅炉变化负荷时进行。对流式过热器与辐射式过热器的汽温特性是相反的。对流式：随锅炉负荷增加，燃煤量增加，汽温升高；反之降低；辐射式：随负荷增加，火焰温度变化不大，辐射热 负荷增加不多，但蒸汽流量增加，相当于 每公斤工质的吸热量减少，因此，汽温降 低；反之增加。,1、对流式过热器,DBVy hQt tQt,2、辐射式,DB(Ta)少相对每kg煤Qft,3、半辐射式,D高时，对流D低时，辐射表现为弱辐射特性,希望得到平稳的汽温特性,设计时采用适当比例的辐射式过热器，则可以达到较平稳的汽温特性，较小容量的锅炉以对流式过热器为主，大容量锅炉辐射式过热器比例增加。,再热器的汽温变化幅度更大,（1）工质进口参数随负荷降低而下降（而过热器入口 温度不变），升温幅度大；（2）再热器多为纯对流式受热面，辐射的比例更小；（3）再热蒸汽的比热小，对吸热变化更加敏感。,第六节 影响汽温变化的因素,影响锅炉出口汽温的因素1锅炉的负荷最频繁的影响因素；2过量空气系数；3给水温度；4燃料的性质；5受热面污染情况；6燃烧组织方式、火焰中心的位置。,一、锅炉负荷：DD，t 辐射 t 对流 t二、过热空气系数 tl Qf t QdVykt,三、给水温度tgs高压加热器停用时，tgs（当外界负荷不变时）BD不变Vywykt四、燃料改变Mar Qar,net（D不变）BtAar,五、受热面污染炉膛：tQt主要是指在出口附近的受热面本身：t,六、火焰中心位置炉膛出口附近的受热面的影响大对尾部烟道影响较小1、摆动燃烧器2、投入不同层次的燃烧器3、改变配风：总风量不变上、下二次风量的改变4、Rx，煤质变化,第七节 过热汽温和再热汽温的调节设计上：辐射过热器与对流过热器合理配合，增加辐射过热器吸热比重，降低对调节汽温手段的依赖。设计和运行：（一）蒸汽侧汽温调节（二）烟气侧汽温调节,（一）蒸汽侧汽温调节方法冷却蒸汽，使之温度降低。1面式减温器方案：水质处理水平不高时采用，调节 反应缓慢，现已很少采用。2喷水减温器方案：给水品质提高，采用给水直接喷入蒸汽减温。一般分2级，第一级在屏前，喷水量较大些，保护屏，粗调；第二级在末级对流前，细调。大机组有三级。一般总喷水量为容量的5%8%。,1、喷水减温器,影响蒸汽质量,对水质量要求高反应速度快，幅度大给水（大锅炉）自制冷凝水（小锅炉）喷水式占D的58降温调节：（过热器）设计时：60的De汽温达额定值额定值：当D60%De时，为起温状态通过喷水减温调节蒸汽温度对再热器，常用于事故喷水,2、汽汽加热器,调再热蒸汽温度用过热蒸汽，加热再热蒸汽再热器设计时100De时，蒸汽温度达额定值低于100De时蒸汽欠温用喷水使D（过热器）60De时，达额定汽温，大于60De以上时，汽温状态由减温器调节出口汽温达额定值调节汽温，保护设备（再热器）100De，达额定值低负荷时，处于欠温状态喷水量DD中亚缸进汽量做功在外界D不变时，高压缸做功 事故喷水：保护调温滑压运行：（书上P161）Dp可达30De，汽轮机汽门全开，节流损失0。,（二）烟气侧汽温调节方法,主要针对再热器调温1炉膛火焰中心位置的调整在一定范围内，改变炉膛出口烟气温度，以改变其后对流受热面吸热量，不很精细。2尾部烟道内设置烟气分流档板尾部烟道的某一段分为两个通道某级过热器与省煤器分别布置在两烟道中用档板调节通过两侧的烟气流量，改变传热。采用较多，主要用来调节再热汽温。再热汽喷水1%，循环热效率降低0.1%0.2%。但变压运行可以。变压运行时高缸排汽温度基本不变，影响不大，可采用。,3烟气再循环将一部分烟气从预热器前用再循环风机抽出，从炉膛下部冷灰斗或炉膛上部送入（很少用）。锅炉的设计和运行中，通常采用几种调节手段相结合的方式，以求调节灵活和可靠。,本章作业,1、什么叫热偏差？影响热偏差的因素有哪些？2、什麽叫锅炉的汽温特性？说明辐射式过热器和对流式过热器的汽温特性。3、影响锅炉过热蒸汽温度的因素有哪些？各如何影响？4、汽温调节的方法有哪些？,