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1、1,第八章 过热器和再热器的运行问题,汽温调节 汽温特性 运行中影响汽温的因素 汽温调节及方法 管壁温度计算 热偏差 热偏差概念 热偏差产生原因 沾污及高温腐蚀 过热器与再热器沾污的特点及影响 过热器与再热器的高温腐蚀及防止,2,锅炉负荷 蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系称之为汽温特性，采用不同传热方式的过热器与再热器，汽温变化特性不同,汽温特性,对流受热面 锅炉负荷D增加，流经对流受热面烟速和烟温提高，工质焓增升高，出口蒸汽温度上升，图中曲线2,辐射受热面 锅炉负荷D增加，工质流量和煤耗量B相应增加，炉内辐射热 Qf 并不按比例增多， Qf /D 减少，辐射受热面中蒸汽的焓增减少，出口蒸汽的温度
2、下降，图中曲线1，炉膛出口烟温因此上升,3,由于辐射式和对流式的汽温特性正好相反，同时采用辐射式和对流式联合布置的过热器和再热器系统，可以得到比较平缓的汽温特性。 单元制机组可以采用变压运行的方式。在变压运行方式下，负荷降低时，过热器与再热器内蒸汽压力随着降低，蒸汽比热容减小，加热至相同温度所需热量减少，因此负荷降低时，过热汽和再热汽温比定压运行时易于保持稳定。,汽温特性,4,过量空气系数 增加，炉膛温度水平降低，辐射传热减弱，辐射受热面出口汽温降低；对流过热器则由于燃烧生成的烟气量增多，烟气流速增大，对流传热加强，导致出口过热汽温升高,以后者为主。,给水温度tgs tgs降低，煤耗量B增加，
3、炉内烟气量增加，出口烟温增加，对流受热面出口蒸汽温度因此升高。辐射式受热面的出口汽温影响不大,运行中影响汽温的因素,火焰中心位置 当火焰中心位置上移时，炉膛辐射吸热份额下降，布置在炉膛上部和水平烟道内的过热器与再热器，会因为传热温压增加而多吸收热量，使得其出口汽温升高。,6,汽温调节,运行中规定汽温偏离额定值的波动不能超过一10十5 汽温过高，金属的许用应力下降，危及机组的安全运行； 汽温下降，循环热效率降低；再热汽温变化过于剧烈，还会引起汽机中压缸的转子与汽缸之间的相对胀差变化，汽机振动增大,调节惯性或延迟时间小 调节范围大 对循环热效率影响小 结构简单可靠及附加设备消耗少,蒸汽调温方式的基
4、本要求,7,烟气侧调节 通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分配比例的方法）或改变流经过热器、再热器烟气量的方法调节汽温,蒸汽侧调节 通过改变蒸汽热焓调节汽温,蒸汽调温的主要方式基本要求,常用的汽温调节方法的分类,汽温调节,8,喷水减温是将水直接喷入过热蒸汽中，水被加热、汽化和过热，吸收蒸汽中的热量，达到调节汽温的目的。 喷水减温装置通常安装在过热器连接管道或联箱中 再热器不宜采用喷水减温，因为会使电厂的循环热效率降低。一般喷水减温只作为再热器的事故喷水减温装置。,喷水减温方法,9,大型锅炉的过热器为多级布置，为提高运行的安全性和改善汽温调节特性，通常在过热器中布置有二级喷水减温。设计
5、喷水量约为锅炉额定蒸发量的5%8%，可使汽温下降5060。 主要有旋涡式、多孔喷管式两种 结构简单、调节灵敏，易于自动化，可靠性高,喷水减温方法,10,用于再热汽温的调节，它是利用高压过热蒸汽来加热再热蒸汽，达到调节汽温的目的。 有布置在烟道外和烟道内两种。,汽汽热交换器,11,蒸汽旁通法调节再热汽温的优点是结构简单，惯性小 缺点是再热器金属消耗量增加。,蒸汽旁通法,12,烟气再循环,采用再循环风机从锅炉尾部低温烟道中(一般为省煤器后)抽出一部分温度为250350O C的烟气，从炉膛底部(如冷灰斗下部)送回到炉膛，用以改变锅炉内辐射和对流受热面吸热量的比例，从而达到调节汽温的目的,耗电量增大，
6、风机磨损大。国内多用于燃油锅炉,13,分隔烟道挡板,用挡板将尾部烟道分隔成两个并列烟道，其一布置低温再热器，另一侧布置低温过热器,调节布置在受热面后的烟气挡板开度，可改变流经两烟道的烟气量达到调节再热汽温的目的,结构简单，操作方便但延迟较大，挡板宜布置在烟温低于400 OC 的区域，以免烧坏,14,改变火焰中心位置,摆动式燃烧器 燃烧器上下摆动土20300，炉膛出口烟温变化约110140，调温幅度可达4060。燃烧器上倾角过大会增加燃料的未完全燃烧损失；下倾角过大又会造成冷灰斗的结渣,摆动式燃烧器调节再热汽温的同时，会影响到过热汽温 摆动式燃烧器多用于燃烧器四角布置锅炉。上下摆动燃烧器，使煤粉
7、火炬上下倾斜，改变火焰中心的位置，从而改变炉膛出口烟气温度，调节过热或再热汽温。,停用各层燃烧器 调温幅度较小，一般应与其它调温方式配合使用,15,管壁温度计算,过热器与再热器是锅炉中工质温度最高的部件，又布置在烟温较高的区域，它们的管壁温度在各受热面中是最高的。因此，在设计和运行中，经常对过热器与再热器出口管壁温度进行校核计算与监测更显得必要。 一、对于圆周方向均匀受热的圆管,16,二、对于受热不均的圆管,管壁温度计算,17,由于诸多因素的影响，最后导致各平行管圈吸热量各不相同，管内蒸汽的焓增i也不一样这一现象称为过热器（或再热器）的热偏差。 对锅炉运行安全威胁最大的是那些焓增最大的管子，这
8、些管子称为偏差管。 热偏差系数：偏差管中工质的焓增与整个管组中工质的平均焓增之比称为热偏差系数。,热偏差的概念,18,热偏差的概念,令 q=qp/qpj；F = Ap/Apj ；G =Gp/Gpj 则有 式中：q 、F 和G 分别为吸热、结构和流量不均匀系数,显然，越大，偏差管与管组工质平均温度偏差越大，偏差管易超温。产生热偏差的原因主要是吸热不均匀与流量不均匀。,19,沿烟道宽度方向烟气速度场和温度场不均匀 炉膛四壁水冷壁的吸热与粗糙表面使炉壁附近烟气温度及流速远比火焰中心低，并延伸到对流烟道，是造成过热器并列管组热力不均的主要原因,吸热不均匀性,管外壁热流密度不均匀直接导致过热器与再热器并
9、列管圈之间的吸热不均匀。管外壁热流密度主要由高温烟气与管壁间的温压与传热系数决定，而烟气温度直接影响温压，烟气流速是影响传热系数的主要因素。所以烟道内烟气温度场和速度场的不均匀是造成吸热不均匀的主要原因。,20,吸热不均匀性,运行操作不正常引起炉内温度场和速度场不均匀。 1）由于四角燃烧器的煤粉浓度和一、二次风风速存在差异，导致各燃烧器热负荷不一致，火焰中心产生偏斜，并使扭转残余增大。 2）燃烧组织不良，煤粉与空气不能及时充分混合，在炉膛上部或过热 器的局部区域还有煤粉继续燃烧的现象。 3）炉膛内部分水冷壁结渣。,炉膛出口处烟气流的扭转残余将导致进入烟道内的烟气温度和流速的分布不均匀。,21,
10、烟气走廊 并列过热器管中个别管排间较大的节距形成。较大的烟气流通截面使流阻小，烟速大，对流传热强；且具有较大的辐射层厚度，辐射吸热增加，造成吸热量大增热力不均,吸热不均匀性,过热器或再热器局部结渣或积灰，造成阻塞，导致烟速分布不均。,屏式过热器由于屏内各管圈接受炉膛辐射热时曝光不均匀，吸热有较大差别。,22,工质比容 并列管排各管圈结构完全一样，结构阻力系数R相等，以及并列管排各管圈两端的压差p 相等，由于吸热不均匀引起工质比容的差异也会导致流量的不均匀。平列管子中吸热量大的管子，热负荷较高（热负荷不均匀系数q1），工质流量又较小（ 流量不均匀系数G 1），故工质焓增大。,由于吸热不均匀，并列
11、管排中吸热量大的管子，管内蒸汽比容增大， 流量减少，更使得该管的热偏差系数增大。管内蒸汽焓增 ，将使管子出口工质温度和壁温有较大幅度的升高。,流量不均匀性,= =,23,流量不均匀性,各并列管圈进、出口压降p 取决于进、出口联箱中压力的变化，而后者又取决于受热面的连接方式， Z形连接方式各并列管圈的p 偏差最大，多管连接方式最小 p大的管圈，蒸汽流量大， p 的偏差造成各管流量的不均,图8-14 过热器的Z型连接和U型连接方式,24,减少热偏差的措施,运行中确保燃烧稳定；烟气均匀充满炉膛；适时投入吹灰器减少积灰和结渣，沿炉膛宽度方向速度场和温度场尽量均匀,受热面分级布置。,采用大直径中间混合联
12、箱进行混合 避免前一级的热偏差延续到下一级而造成各级受热面热偏差的迭加,25,减少热偏差的措施,联箱连接管左右交叉，以消降两侧热力偏差,正确选择联箱的结构和连接形式。如采用流量分配均匀的U形或多点引入和引出的亮相连接形式,按受热面热负荷分布情况划分管组 由于沿烟道宽度热负荷分布不同，将受热面划分成串联的两组，蒸汽先通过两侧管组，再进入中间的管组，可以减少由于烟道内中间热负荷高于两侧热负荷所引起的吸热不均。,26,减少热偏差的措施,加装节流圈 增加管子阻力，控制各管内蒸汽流量，是流量不均匀系数趋近于1；减小或消除重位压降引起的静压变化；增加受热面内蒸汽压降；分配流量。,利用流量不均匀来消除吸热不
13、均匀，也就是是热负荷高的管内具有较高流速，是蒸汽焓增降低，减少热偏差。,27,沾污的特点及影响,沾污的特点 布置在炉膛上部和水平烟道内的屏式和对流式过热器或再热器受热面上的沾污通常属高温烧结性积灰。,过热器与再热器沾污层中含有熔点较低的硫酸盐，将产生熔融硫酸盐型高温腐蚀。由于高温过热器和再热器的管壁温度高，高温腐蚀速度快，容易引起爆管。这也是过热器爆管事故比例较高的原因之一。,28,沾污的特点及影响,过热器或再热器沾污结渣后，管排间阻力增加，烟气流速减小。而在未沾污或沾污较少处烟气流速增大，传热增强。再加上被沾污管的传热能力下降，造成管排间的吸热不均匀，从而产生较大热偏差，引起过热器出口处管壁超温。,过热器或再热器沾污后吸热能力下降，导致锅炉排烟温度上升，从而使机组的热经济性降低。,29,高温腐蚀与防止,过热器与再热器受热面上的高温烧结性积灰中含有低熔点复合硫酸盐，将产生硫酸盐型高温腐蚀。在使用油点火或掺烧含钒煤时，会对过热器或再热器引起钒氧化物型腐蚀。,防止高温腐蚀的措施： （1）控制管壁温度。 （2）采用低氧燃烧技术。 （3）选择合理的炉膛出口温度，以及在运行过程中避免出现炉膛出口烟温过高现象。 （4）定时对过热器和再热器进行吹灰。 （5）合理组织燃烧，改善炉内空气动力及燃烧工况。,
