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1、第一节过热器与再热器的特点第一节过热器与再热器的特点一、过热器、再热器的功用和特点一、过热器、再热器的功用和特点再热循环（温熵图）再热循环（温熵图）随着机组容量随着机组容量，锅炉各受热面比例的变化锅炉各受热面比例的变化过热器、再热器的工作特点过热器、再热器的工作特点v壁温最高壁温最高受所用钢材受所用钢材(碳钢、合金钢碳钢、合金钢)限制，汽温一般为限制，汽温一般为540555 ；日本；日本568570 ；v工质压降不能太大工质压降不能太大 过热器内工质压降不超过其工作压力的过热器内工质压降不超过其工作压力的10% 再热器不超过再热器不超过0.2Mpav过热器与过热器与再热器再热器的冷却条件较水冷
2、壁、省煤器差的冷却条件较水冷壁、省煤器差 再热器的换热条件更差：再热器的换热条件更差：放热系数小；放热系数小；质量流速低；质量流速低；比热小，热偏差较大；比热小，热偏差较大；v过热器与过热器与再热器再热器的的出口汽温随出口汽温随负荷而荷而变v过热器与过热器与再热器管间的烟气流速受多种因素影再热器管间的烟气流速受多种因素影响响v启停需要保护启停需要保护过热器、再热器启动、停炉、甩负荷保护过热器、再热器启动、停炉、甩负荷保护减温减温减压旁路系统、排汽系统减压旁路系统、排汽系统亚亚临界临界300MW中间再热机组中间再热机组第二节第二节 过热器的系统布置过热器的系统布置一一 过热器系统的结构形式过热器
3、系统的结构形式过热器、再热器按传热方式的分类过热器、再热器按传热方式的分类对流式对流式辐射式辐射式半辐射式半辐射式1、对流式受热面、对流式受热面水平烟道：立式，支吊简单，不易积灰不利疏水水平烟道：立式，支吊简单，不易积灰不利疏水尾部竖井：卧式，悬吊管，易积灰利于疏水尾部竖井：卧式，悬吊管，易积灰利于疏水低温过热器、高温过热器低温过热器、高温过热器低温再热器、高温再热器低温再热器、高温再热器 高温段：顺流或混合流；低温段：逆流高温段：顺流或混合流；低温段：逆流布置方式布置方式2、辐射式受热面、辐射式受热面前前墙、侧墙的上部：缩短或遮盖水冷壁墙、侧墙的上部：缩短或遮盖水冷壁顶棚；顶棚；低温级受热面
4、低温级受热面较高的质量流速较高的质量流速3、半辐射式受热面、半辐射式受热面前屏（分隔屏过热器）前屏（分隔屏过热器）后后屏屏过热器后屏再热器过热器后屏再热器1）吸收了相当部分的热量，降低了炉膛出口烟气温度，）吸收了相当部分的热量，降低了炉膛出口烟气温度，解决了大容量锅炉炉壁面积相对较小，布置辐射受热面解决了大容量锅炉炉壁面积相对较小，布置辐射受热面太少的困难太少的困难2）屏间节距大，较稀疏）屏间节距大，较稀疏3）切割气流）切割气流消旋消旋外圈外圈U形管：形管：工质行程长、阻力大、流量小，又受到高温烟气直接冲刷工质行程长、阻力大、流量小，又受到高温烟气直接冲刷4、包覆管过热器、包覆管过热器在在水平
5、烟道或竖井，像布置水冷壁那样布置过热器水平烟道或竖井，像布置水冷壁那样布置过热器烟气单面冲刷烟气单面冲刷蒸汽温度低（来自炉顶过热器或直接来自汽包）蒸汽温度低（来自炉顶过热器或直接来自汽包）管壁温度低管壁温度低散热损失小散热损失小输送作用输送作用送至低过送至低过二、过热器、再热器系统二、过热器、再热器系统第三节 汽温调节一、过热器与再热器汽温特性12350100汽温额定汽温负荷，%右图为过热器汽温特性图。1辐射式过热器2、3对流式过热器二、过热蒸汽温度的调节（一）、影响汽温的因素1、煤水比 若若G不变而增大不变而增大B，由于受热面热负荷由于受热面热负荷q成比例增加，热成比例增加，热水段长度水段长
6、度Lrs和蒸发段长度和蒸发段长度Lsf必然缩短，而过热段长度必然缩短，而过热段长度Lgr相应延长，过热汽温就会升高；相应延长，过热汽温就会升高；若若B不变而增大不变而增大G，由于由于q并未改变，所以（并未改变，所以（Lrs+Lzf）必然延伸，而过热段长度必然延伸，而过热段长度Lgr随之缩短，过热汽温就会随之缩短，过热汽温就会降低。降低。 2. 给水温度 若给水温度降低，在同样给水量和煤水比的情况下，直流锅炉的加热段将延长，过热段缩短（表现为过热器进口汽温降低），过热汽温会随之降低；再热器出口汽温则由于汽轮机高压缸排汽温度的下降而降低。因此，当给水温度降低时，必须改变原来设定的煤水比，即适当增大
7、燃料量，才能保持住额定汽温。3.受热面沾污 炉膛结焦使锅炉传热量减少，排烟温度升高，锅炉效率降低。对工质而言，则1kg工质的总吸热量减少。而工质的加热热和蒸发热之和一定，所以，过热吸热（包括过热器和再热器）减少。故过热汽温降低。但再热器吸热因炉膛出口烟温的升高而增加，对于再热汽温，进口再热汽温的降低和再热器吸热量的增大影响相反，所以变化不大。 对流式过热器和再热器的积灰使传热量减小，使过热汽温和再热汽温降低。 在调节煤水比时，若为炉膛结焦，可直接增大煤水比；但过热器结焦，则增大煤水比时应注意监视水冷壁出口温度，在其不超温的前提下来调整煤水比。4过量空气系数 当增大过量空气系数时，炉膛出口烟温基
8、本不变。但炉内平均温度下降，炉膛水冷壁的吸热量减少，致使过热器进口蒸汽温度降低，虽然对流式过热器的吸热量有一定的增加，但前者的影响更强些。在煤水比不变的情况下，过热器出口温度将降低。若要保持过热汽温不变，也需要重新调整煤水比。 随着过量空气系数的增大，辐射式再热器吸热量减少不多，而对流式再热器的吸热器增加。对于显示对流式汽温特性的再热器，出口再热汽温将升高。 5火焰中心高度 当火焰中心升高时，炉膛出口烟温显著上升，再热器无论显示何种汽温特性，其出口汽温均将升高。此时，水冷壁受热面的下部利用不充分，致使1kg工质在锅炉内的总吸热量减少，由于再热蒸汽的吸热是增加的，所以过热蒸汽吸热减少，过热汽温降
9、低。 由上述分析可见，直流锅炉的给水温度、过量空气系数、火焰中心位置、受热面沾污程度对过热汽温、再热汽温的影响与汽包锅炉有很大的不同。有些影响是完全相反的。对于直流锅炉，上述后四种因素的影响相对较小，且变动幅度有限，它们都可以通过调整煤水比来消除。 只要严格地保持给水量和燃料量的固定比例不变，就能使过热蒸汽温度稳定。但是，在燃用固体燃料的锅炉上，燃料量的测定是很不准确的。所以，一般采用前面讲过的锅炉蒸发量和汽压变动信号的综合信号(即热量信号)来反映锅炉燃料量。汽温信号汽温信号 燃料和给水流量发生扰动，主蒸汽温度的响应滞止燃料和给水流量发生扰动，主蒸汽温度的响应滞止时间与飞升时间都较长。时间与飞
10、升时间都较长。 中间点:为了提高调节质量，按照反应较快和便于检测等条件，通常在过热区的开始部分选取的一个合适的地点，根据该点工质温度来控制“煤水比”。在给定负荷下，与主蒸汽焓值一样，中间点的焓值（或温度）也是煤水比的函数。只要煤水比稍有变化，就会影响中间点温度，造成主蒸汽温度超限。而中间点的温度对煤水比的指示，显然要比主蒸汽温度的指示快得多。 中间点的选择：一般为具有一定过热度的微过中间点的选择：一般为具有一定过热度的微过热蒸汽（如分离器出口）。热蒸汽（如分离器出口）。 低负荷时炉膛单位辐射热增加且煤水比稍稍变大，将使中间点的焓值升高。因此，不同负荷下中间点焓值的设定值并不是一个固定值。 调节
11、中间点汽温的方法有两种： 一种是使给水量基本不变而调节燃料量； 另一种是保持燃料量不变而调节给水量。 前者称为以水为主的调节方法；后者称为以燃料为主的调节方法。一般燃煤的直流锅炉，由于煤量不易准确控制，常采用以水为主的调节方法。 细调:在直流锅炉的汽水通道上布置几处调节灵敏的喷水减温器，作为调节手段。一般在直流锅炉过热器的级与级之间设有23级喷水减温器，其作用除了调节过热汽温以外，还保证过热器金属的安全。 过大喷水量都应当用调节“煤水比”来校正。三、再热蒸汽温度的调节 煤水比 烟气侧调节 事故喷水 中间点温度设定值改变对于再热汽温长期对于再热汽温长期偏高或偏低问题，偏高或偏低问题，可通过改变中
12、间点可通过改变中间点温度设定值的方法温度设定值的方法加以解决，降低中加以解决，降低中间点温度，则再热间点温度，则再热汽温降低，提高中汽温降低，提高中间点温度，再热汽间点温度，再热汽温升高。该方法的温升高。该方法的实质依然是变动煤实质依然是变动煤水比的控制值。水比的控制值。 四、汽压、汽温的协调调节1汽压、汽温同时降低 外扰时如外界加负荷，在燃料量、喷水量和给水泵转速不变的情况下，汽压、汽温都会降低。这时，虽给水泵转速未变，但给水量自行增加。运行经验表明，外扰放应最快的是汽压，其次才是汽温的变化，而且汽温变化幅度较小。此时的温度调节应与汽压调节同时进行，在增大给水量的同时，按比例增大燃料量，保持
13、中间点温度（煤水比）不变。 内扰时如燃料量减小，也会引起汽压、汽温降低。但内扰时汽压变化幅度小，且恢复迅速；汽温变化幅度较大，且在调节之前不能自行恢复。内扰时汽压与蒸汽流量同方向变化，可依此判断是否内扰。 在内扰时不应变动给水量，而只需调节燃料量，以稳定参数。应指出，此种情况下，中间点温度（煤水比）相应变化。2汽压上升、汽温下降 一般情况下，汽压上升而汽温下降是给水量增加的结果。如果给水阀开度未变，则有可能是给水压力升高使给水量增加。更应注意的是，当给水压力上升时，不但给水量增加，而且喷水量也自动增大。因此，应同时减小给水量和喷水量，才能恢复汽压和汽温。3中间点温度偏差大 当中间点的温度保持超
14、出对应负荷下预定值较多时，有可能是给水量信号或磨煤机煤量信号故障导致自控系统误调节而使煤水比严重失调，此时应全面检查、判断给煤量、给水量的其他相关参数信号，并及时切换至手动。因此，即使采用了协调控制，也不能取代对中间点温度和煤水比进行的必要监视。 二、蒸汽温度其它调节方法烟气侧调节摆动燃烧器烟气挡板烟气再循环喷水减温蒸汽侧调节汽汽热交换蒸汽旁通1、喷水减温 70-100%特点：惯性小、调节灵敏、结构简单。二级喷水减温末级过热器前屏式过热器前三级喷水减温大屏前后屏前末级过热器前2、汽-汽热交换器3、蒸汽旁通法4、烟气再循环法1）从炉膛底部送入2）从炉膛上部送入3）再循环风机5、烟道挡板6、燃烧器
15、倾角及配风方式7、炉底注入热风（炉膛内生成烟气量不变） 2、分隔烟道挡板、分隔烟道挡板额定负荷，挡板全开，各额定负荷，挡板全开，各50%负荷降低时，关小过热器侧挡板，维持再热汽温负荷降低时，关小过热器侧挡板，维持再热汽温A：低负荷，再热汽温偏低，只在额定负荷维持额定汽温低负荷，再热汽温偏低，只在额定负荷维持额定汽温B：70%-100%负荷，再热器可维持额定汽温负荷，再热器可维持额定汽温过热器比过热器比A降低，但仍然高，用喷水减温降低，但仍然高，用喷水减温第四节 热偏差热偏差：由于诸多因素的影响，导致各平行管 圈吸热量个不相同，管内蒸汽的焓增 也不相同，这一现象称为过热器（或 再热器）的热偏差。
16、热偏差系数一、吸热不均一、吸热不均(烟气侧烟气侧)温度场不均温度场不均速度场不均速度场不均1)锅炉炉膛中烟气温度场和速度场本身的不均匀性锅炉炉膛中烟气温度场和速度场本身的不均匀性2)四角切圆燃烧锅炉四角切圆燃烧锅炉炉膛出口气流的残余炉膛出口气流的残余宽度方向的烟温、烟速不均宽度方向的烟温、烟速不均分隔屏消旋；分隔屏消旋；消旋风；消旋风；一、二次风反切；一、二次风反切；右右侧侧 左左侧侧右右侧侧 左左侧侧烟烟速速 烟温烟温3)节距不均匀：节距不均匀：大节距处大节距处烟气走廊烟气走廊4)过热器和再热器的结渣、积灰过热器和再热器的结渣、积灰自身吸热减少，烟自身吸热减少，烟温升高温升高5)管圈辐射爆光
17、系数不均匀管圈辐射爆光系数不均匀6）运行操作不正常引起运行操作不正常引起四角不均四角不均火焰偏斜火焰偏斜炉上部的煤粉再燃烧炉上部的煤粉再燃烧 水冷壁结渣水冷壁结渣延续延续二、流量不均二、流量不均(蒸汽侧蒸汽侧)1、结构、结构连接方式引起连接方式引起2、吸热不均引起、吸热不均引起吸热量大吸热量大比容增大比容增大流量减少流量减少三、同屏热偏差三、同屏热偏差减少热偏差的措施减少热偏差的措施1、受热面分级布置，并采用大直径的中间混合联箱、受热面分级布置，并采用大直径的中间混合联箱2、合理布置宽度方向屏间节距，防止运行中摆动、合理布置宽度方向屏间节距，防止运行中摆动3、联箱连接管左右交叉装置、联箱连接管
18、左右交叉装置减小左右偏差减小左右偏差4、采用合理的蒸汽引入引出方式、采用合理的蒸汽引入引出方式5、根据热负荷采用不同管径、壁厚的管圈、根据热负荷采用不同管径、壁厚的管圈6、加装节流圈、加装节流圈消除流量不均消除流量不均强制循环、直流炉常用强制循环、直流炉常用7、利用流量不均来消除吸热不均、利用流量不均来消除吸热不均屏过外圈屏过外圈U形管：大管径或缩短管圈形管：大管径或缩短管圈第六节受热面沾污、高温腐蚀及高温损坏第六节受热面沾污、高温腐蚀及高温损坏动力用煤的质量偏差动力用煤的质量偏差含灰量与含硫量较高含灰量与含硫量较高煤质多变煤质多变沾沾污污结渣结渣高温腐蚀高温腐蚀经济性经济性安全性安全性一、沾
19、污、结渣对锅炉运行的影响一、沾污、结渣对锅炉运行的影响影响传热，火焰中心上移，出口烟温升高，为影响传热，火焰中心上移，出口烟温升高，为满足出力而加煤满足出力而加煤 促进结渣促进结渣出口烟温升高出口烟温升高出口汽温偏高，过热器管壁超出口汽温偏高，过热器管壁超温温炉内温度场的不均炉内温度场的不均 超温爆管超温爆管高温腐蚀高温腐蚀 管壁变薄管壁变薄 爆管爆管排烟热损失排烟热损失 ，经济性降低，经济性降低二、沾污、结渣的类型二、沾污、结渣的类型机械沉积机械沉积 细飞灰细飞灰 疏松疏松 吹灰器吹灰器粘结沉积物粘结沉积物 有粘性有粘性 但易清除但易清除 烧结性积灰烧结性积灰 烧结形成硫酸盐烧结形成硫酸盐
20、难清除难清除熔渣层熔渣层 高温高温 熔化状态熔化状态结渣：高温结渣：高温 熔化熔化 粘结粘结沾污：低于灰熔点沾污：低于灰熔点 沉积沉积三、高温腐蚀三、高温腐蚀1.1. 高温腐蚀的分类高温腐蚀的分类1 1）、硫酸盐型）、硫酸盐型氧化层保护膜氧化层保护膜形成硫酸盐形成硫酸盐硫酸盐熔化硫酸盐熔化 SOSO3 3 对氧化层的破坏对氧化层的破坏对金属的腐蚀对金属的腐蚀熔融状态易腐蚀熔融状态易腐蚀壁温越高，越易腐蚀壁温越高，越易腐蚀2 2）、钒腐蚀）、钒腐蚀还原性气氛还原性气氛 + H+ H2 2S S形成形成 SO3和原子氧和原子氧而腐蚀而腐蚀壁温范围壁温范围590-650590-650SOSO2 2
21、SOSO3 3的生成及腐蚀的生成及腐蚀SOSO2 2来源于煤中的来源于煤中的黄铁矿黄铁矿或或有机有机硫化物硫化物SOSO3 3来源来源: :1)1)SOSO2 2被氧化被氧化 与过量空与过量空气系数有关气系数有关2)SO2)SO2 2受灰中某些物质的催化受灰中某些物质的催化3)3)煤中煤中硫酸盐热解硫酸盐热解SOSO3 3SOSO3 3与与氧化膜反应生成硫酸铁氧化膜反应生成硫酸铁腐蚀腐蚀三、防止高温腐蚀的可能措施三、防止高温腐蚀的可能措施低氧燃烧技术低氧燃烧技术自由氧原子自由氧原子 SOSO3 3 浓度浓度 严格控制受热面的管严格控制受热面的管壁温度壁温度 合理的炉膛出口温度合理的炉膛出口温度
22、定时对过热器、再热器进定时对过热器、再热器进行吹灰行吹灰 合理组织燃烧合理组织燃烧 燃料中添加剂燃料中添加剂 硫酸盐硫酸盐 流化床中流化床中脱硫脱硫时常用时常用提高管壁的提高管壁的抗腐蚀抗腐蚀能力能力抗腐蚀性能好的钢材抗腐蚀性能好的钢材 高铬钢高铬钢 奥氏体钢奥氏体钢表面喷涂表面喷涂渗铝管渗铝管( (采用热浸渗铝方法在采用热浸渗铝方法在2020号钢表面形成渗铝层号钢表面形成渗铝层) )及时更换及时更换四、蒸汽侧腐蚀（内部腐蚀） 过热器管子在400C以上时，可产生蒸汽腐蚀。化学反应过程如下： 3Fe4H2O=Fe3O44H2 蒸汽腐蚀后所生成的氢气，如果不能较快地被汽流带走，就会与钢材发生作用，使钢材表面脱碳并使之变脆，所以有时也把蒸汽腐蚀叫做氢蚀腐。反应式如下： 2H2十Fe3C3Fe+CH4CH4积聚在钢中，产生内压力，使内部产生微裂纹，即钢材变脆。
