第七章 过热器 再热器
第七章过热器再热器
第一节过（再）热器的作用及特点
1.过热器的作用：
将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽，并保证在一定负荷变化范围内
维持气温的稳定。过热汽温度为540～555℃间。
2.再热器的作用:
将气轮机高压缸排汽加热到与过热汽温度相仿的温度，然后送回中低压缸继
续做功，以提高汽机尾部蒸汽干度。
3.在对流过热器前，要布置大量的对流管束
中压锅炉——过热器直接布置在炉膛出口少量凝渣管束之后；
高压锅炉——必须把一部分过热器受热面布置在炉内（辐射式、半辐射式过热器）
第二节过（再）热器结构型式气温特性
1.结构型式：按传热方式分为：对流、辐射和半辐射式三种；
2.对流式过（再）热器在对流烟道内吸收对流热。（蛇形管+连箱连接）
○1根据烟气、蒸汽相对流向分为逆流、顺流、混合流三种
顺流：温压最小、耗材多，安全（高汽温对低烟温）；
优缺点：逆流：温压最大、耗材少，安全性差；
混流：介于两者之间；
○2根据结构型式分为立式和卧式：立式：疏水困难、支吊容易；
卧式：疏水容易、支吊困难；
○3根据管圈数分为单管圈、双管圈、多管圈：大容量锅炉——多管圈，可降低蒸汽流速；○4根据管子布置结构分为顺列和错列
αs< αc ，但顺列吹灰容易，错列吹灰困难。
总原则：高温水平烟道立式顺列；低温竖直烟道卧式错列。
对流式过（再）热器
质量流速问题：
为保护金属管道，工质应有一定的质量流速。质量流速增大，对金属的冷却能力增强，但同时也增大了流动阻力。
一般，过热器内允许压降<10%Pgr,再热器内压降<0.2~0.3MPa。
因此，过热器内工质质量流速ρw＝800～1100kg/(m2.s)
再热器内工质质量流速ρw＝250～400kg/(m2.s)
烟气速度问题：
因此：烟速上限受磨损限制，与煤中Ay，灰分特性，及烟温有关。
炉膛出口之后水平烟道中，烟温较高，灰软，磨损较轻，烟速可在10～12m/s，
而在烟温较低时，一般情况下烟速小于9m/s。
3.辐射式和半辐射式过热器
在炉膛内吸收辐射热。
注意的问题：工作条件恶劣（可采用的措施：布置在炉膛上部、作低温受热面、高质量流速）
半辐射式也叫屏式过热器）
前屏：布置在炉膛上部（大屏、分割屏）
特点：热负荷高、热偏差大，流动阻力大，工质流量小，易发生超温现象；
防超温措施：管子较短的长度、较大的管径、内外圈交叉作用：降低炉膛出口烟温，减少烟气扰动和旋转，改善过（再）热蒸汽的气温特性。后屏：布置在炉膛出口；
前屏横向节距s1比后屏大；
4.为什么要分级、分段？原则是什么？
○1为了减小过热器的热偏差，可以将过热器受热面分成几级，并在各级之间用中间集箱进行充分的混合。因为在同样热偏差的情况下，分级以后，由于每一级中工质的平均焓增减小，而使焓增偏差的绝对值减小，因而使热偏差的影响减小。将过热器分级后，在蒸汽过热的过程中，随着蒸汽温度增加，其比热容不断下降，因而在最末级过热器中，工质的比热容最小，使得在同样热偏差的条件其温度偏差最大，而最末级过热器的工质温度又最高，工作条件最差，因而末级过热器的焓增更要小些，这样对减小末级过热器汽温调节的惯性也有好处。（为什么要分级分段？（来源于网络））
○2分级分段的原则要求：
a、单级焓增小于60～100KCal/kg。
b、各级中气温选择应与采用的钢材许用温度吻合（气温超过400℃需采用
合金钢，否则可采用20＃碳钢）。
c、考虑气温调节的反应速度。
5.减温器布置问题
减温器的作用：在一定负荷变动范围内，保证气温稳定。
原理：采用热量交换降低蒸汽焓值。
布置方式：地点的选择？？？。末级过热器焓增一般小于30～70KCal/kg。
6.过、再热器的汽温特性
汽温特性－－汽温与锅炉负荷的关系
第三节热偏差
1、热偏差φ：过（再）热器中各并联的管子由于结构、热负荷、工质流量大小不一致引起的工质焓增不同的现象，叫热偏差（受热管中吸热温升的不均匀程度）；
定义式：φ=ηqηF / ηG （热力不均系数ηq、结构不均系数ηF、流量不均系数ηG）
2.热偏差影响因素：
○1热力不均系数ηq：受热面污染（积灰、结渣）；炉内温度场、速度场分布不均；
烟气走廊、屏式受热面的热力不均系数ηq大；
○2流量不均系数ηG：1管子连接方式Z型、U型、多管型（ηG：Z型最大、U型居中、多管连接型最小）2）热力不均引起流量不均：ηq变大→ηG变小→φ=ηqηF / ηG变大○3结构不均ηF：管材厚度、长度、弯头数量等。
3.减小过（再）热器热偏差的措施：
○1分级布置，级间采用中间连箱进行中间混合；
○2烟道宽度方向进行左右交叉流动；
○3多管引入、引出；
○4内外圈交换布置；
○5减小屏前、管束前的烟气空间的尺寸；
○6适当均衡管长和吸热量，增大热负荷高的管径；
○7将分隔屏（前屏）过热器中每片屏分组；
○8消除炉膛出口烟气的余旋造成的热偏差。
第四节汽温调节
1.运行中汽温影响因素：
1、锅炉负荷（对流特性，D增大，汽温升高；辐射特性，正好相反）
2、过量空气系数（α增大，w增大，汽温升高）
3、给水温度（t gs升高，B下降→汽温降低）
4、污染情况（炉内污染，汽温升高；过热器污染，汽温降低）
5、饱和蒸汽用量（增加，增加）
6、燃烧器运行方式（摆动燃烧器喷嘴向上→汽温升高）
7、燃料种类或成分变化（Q ar增大→辐射热增大，对流热减小→汽温降低
煤粉变粗、水、灰增大→汽温升高）
2.蒸汽温度调节方法
1、蒸汽侧调温
表面式减温器：用锅炉给水冷却蒸汽（两者不直接接触），对水品质无要求；
（常用）喷水式减温器：蒋降温水（可自制冷凝水）直接喷入过热蒸汽中，使其雾化（笛形管式、旋涡式、文氏管式）100摄氏度（多级）吸热→降温汽—汽热交换器：用过热蒸汽来加热再热蒸汽→降温（管式、筒式）
30—40摄氏度
2、烟气侧调温
烟汽挡板调节：改变烟气流量→调节蒸汽温度（并联：再-过；再-省）
摆动燃烧器：改变燃烧器倾角上、下调节→炉膛辐射传热量Q f与对流Q d比例→汽温调节（-30o~+30o）
烟气再循环：将省煤器的烟气（250~350 o C）由再循环风机抽送回炉膛；
降低水冷壁的温度，提高对流受热面的吸热量Q d；
再循环率r越大→再热器出口汽温越低；
国内外过热器再热器的布置及调温方式
国内外过热器再热器的布置及调温方式
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国内外二次再热机组过热器、再热器布置的特点及其调温方式 (王萌 2 热A) 摘要：二次中间再热技术是提高火电机组热效率的一种有效方法。本文从国内三大锅炉厂（上锅、哈锅、东锅）和国外经典二次再热机组日本姬路第二电厂6号机组入手，主要论述了，超超临界二次再热机组过热器、再热器布置的特点及其调温方式，并评价了其优缺点。 关键字：上锅哈锅东锅日本姬路第二电厂过热器再热器调温方式 我国是以煤炭为主要一次能源的国家，火力发电在我国电力生产中占有主导地位。在很长一段时间内，我国的能源结构不会发生大的改变。我们所要做的就是提高燃煤的利用效率和降低燃煤机组的污染物排放来改善能源紧张的情况和环境污染的压力。提高火电机组发电效率是我国电力行业发展的必然趋势。 二次中间再热技术是提高机组热效率的一种有效方法。一般再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右。采用再热系统可使电站热经济性提高约4%~~5%。二次再热可使循环热效率再提高2%。二次再热系统中蒸汽在超高压缸和高压缸中做功后会分别在锅炉的一次再热器和二次再热器中再次加热。相比一次再热系统，二次再热系统锅炉增加一级再热系统，汽轮机则增加一级循环做功。本文将从国内外典型的二次再热机组过热器、再热器布置的特点及其调温方式进行说明，并对其优缺点进行评价。 1.上海锅炉厂新型二次再热超超临界锅炉机组 1.1上海锅炉厂二次再热锅炉典型举例 以国电泰州二期工程为例。国电泰州电厂二期2×1000MW超超临界二次再热燃煤发电示范项目是国内首个百万级超超临界二次再热机组。机组发电效率高达47.94%，比当今世界最好的二次再热发电机组效率47%高0.94%，比国内常规投运一次再热发电机组最高效率45.82%高 2.12%。机组设计发电煤耗256.2g/kWh，比当今世界最好水平低5g/kWh。项目采用二次再热综合提效技术较常规百万机组降低发电煤耗约10g/ kWh。与常规百万级超超临界机组相比，CO2、SO2、 NOx、粉尘排放量减少5%以上。 1.2过热器及再热器的布置 过热器受热面的布置为顶棚和包墙过热器、分隔屏过热器、屏式过热器、末级高温过热器；再热器受热面布置为二级布置，低温再热器和高温再热器。
省煤器、过热器、再热器
京能集团运行人员培训教程BEIH Plant Course 省煤器、过再热器
目录 1 教程介绍 (2) 2 相关专业理论基础知识 (2) 3 省煤器 (5) 3.1 概述 (5) 3.2 省煤器的工作原理 (5) 3.3 省煤器的作用 (5) 3.4 省煤器的种类 (5) 3.5 省煤器的结构 (6) 3.6 省煤器的布置 (8) 3.7 省煤器的支吊方式 (10) 3.8 省煤器的启动保护 (12) 3.9 省煤器设计中应考虑的问题 (13) 4 过热器与再热器 (15) 4.1 概述 (15) 4.2 电站锅炉对过热器和再热器的要求 (16) 4.3 过热器与再热器的作用与特点 (16) 4.4 过热器与再热器的布置及结构型式 (19) 4.5 过热器和再热器的汽温特性 (30) 4.6 再热器的系统的保护 (31) 4.7 热偏差 (32) 5 减温器 (39) 5.1 蒸汽温度的调节 (39) 5.2 减温器的分类及特点 (39) 5.3 减温器在过热器系统中的布置 (43) 6 试题库 (44) 6.1 填空题 (44) 6.2 问答题 (46)
1教程介绍 本教程详尽介绍了发电厂省煤器、过再热器系统，包含了发电厂运行维护人员从事本系统相关工作所必须掌握的专业基础理论知识、系统的构成及相关联接、系统中各设备的工作原理、设备系统的启停操作及正常运行调整、节能经济运行方式、各种工况下巡回检查的内容及标准、设备检修维护时安全隔离要求及措施、作业危险因素的分析及防止、系统常见故障的分析处理、运行过程中的事故预想及演练、相关的定期切换及试验要求等内容。 教程编写过程中，参照了厂家资料，引用了相关的技术文献，并吸收了相关的技术法规，25项重点反事故措施要求的内容。 教程适应于从事省煤器、过再热器系统运行维护各岗位人员，按照岗位技能及职责的要求，教程依难易程度内容分别标注了初级、中级、高级三个等级。初级为巡检岗位人员的必备知识，中级为主值以上岗位操盘人员要掌握的内容，高级为值长、专业工程师以上岗位人员的应知应会。 教程中附列了相关的培训检测表，用于记录员工学习培训进度、过程状态、掌握知识程度等重要信息。部分检测表需由负责培训的人员填写，作为员工从业资格的重要证明。 本教程为通用教材，各发电厂在实际使用过程中可根据自身设备特点做适当增减修改。2相关专业理论基础知识 1、过热器的定义 中文名称：过热器 英文名称：superheater，SH 定义：将饱和温度或高于饱和温度的蒸汽加热到规定过热温度的受热面。 2、受热面 heating surface 从放热介质中吸收热量并通过壁厚将热量传递给受热介质的金属表面。 3、辐射受热面 radiant heating surface 主要以辐射换热方式从放热介质中吸收热量的受热面。 4、对流受热面 convection heatinrface 主要以对流换热方式从放热介质中吸收热量的受热面。 5、附加受热面 auxiliary heating surface
第八章 过热器和再热器的运行问题
第八章过热器和再热器的运行问题 1. 过热器与再热器的气温特性 汽温特性——锅炉负荷变化时，过热器与再热器出口蒸汽温度跟随变化的规律。（负荷对汽温影响） 1 —辐射式过热器 2 —对流式过热器(近) 3 —对流式过热器(远) 1) 负荷 过热器蒸汽流量↑ 负荷D ↑炉膛火焰温度升高少→辐射式过热器焓增变化小→出口汽温↓ 燃料消耗 过热器愈远→烟温愈低→辐射换热份额愈小→汽温变化愈大 2) 给水温度 锅炉运行时高压加热器有可能停运；给水温度在200以上℃ 高加停运→给水温度↓燃料量B ↑→烟温↑烟速↑→对流式过、再热器温度↑ 辐射式过热器的出口汽温影响很小，因炉膛温度变化不大，负荷不增加 实际应用中，如高压停运，一般采用降负荷运行，防止过热蒸汽超温。 3) 过量空气系数 过量空气烟气量、流速↑→对流式过热器出口汽温↑ 系数α↑炉内温度↓→辐射式T ↑ 布置在炉内的辐射汽温下降，烟道上汽温↑ 增加过量空气系数是提高过热汽温的常用方法，但排烟损失会增加，锅炉热效率下降。 4) 火焰中心位置 火焰中心上移→炉内辐射吸热量↓ 高温区上移出口烟温↑ ↓↓ 炉膛上部温压↑传热温压↑ ↓↓ 炉膛上部过热汽温↑水平烟道汽温↑（炉膛辐射吸热份额下降） 火焰中心位置改变情况： 保持锅炉负荷 对流式过热器蒸汽焓增↑→出口汽温↑
(1) 煤种特性，着火性能有关 煤种差、粗→着火后退→火焰拉长→中心上移 (2) 不同燃烧器投运方式 不同层次，上组或下组 (3) 燃烧器倾斜角度 单个摆动，一次风摆动，整组摆动。30度 5)燃料特性 (1) 油、气着火快→燃烧火炬短→火焰中心低→汽温下降 (2) CWS 30% 油炉改烧水煤浆负荷下降 火焰中心高低：无烟煤＞烟煤＞油、气劣质煤＞优质煤细煤粉＞粗煤粉 难着火着火容易着火 6)受热面沾污 炉内水冷壁结渣或积灰→炉内辐射吸热↓→炉膛出口烟温↑→汽温↑ 过热器或再热器本身结渣或积灰→吸热量减少→汽温↓ 7)锅炉吹灰 使用吹灰或排污，都增加燃料相当于负荷↑→对流式汽温↑，辐射式汽温↓ 饱和蒸汽：吹灰，辅机、风机、水泵等 饱和水：排污，辅机加热等 饱和水排污焓值低，饱和蒸汽吹灰量少，影响不大。 2.蒸汽温度调节方法 基本要求：调节惯性或延迟时间小（灵敏）；调节范围大（70—100%负荷）；对循环热效率影响小；结构简单可靠；附加设备消耗少。 1)喷水减温器 原理：将水直接喷入过热蒸汽中，水被加热、汽化和过热，吸收蒸汽的热量。 优点：惯性小，调节灵敏，易自动化，应用最广，但对水质要求高； 给水：直接来自给水泵出口；设计给水量：5%—8%蒸发量；汽温下降：50—60℃； 用途：用于过热器，一般不用于再热器； 数量：2个，第1个屏前，粗调；第2个高温对流过热器前，细调； 2)汽—汽热交换器 原理：过热蒸汽加热再热蒸汽； 优点：非接触式，对水无要求，惯性尚小，金属耗量小； 用途：用于再热器； 缺点：管道连接系统复杂，制造工艺要求高，锅炉气密性降低； 形式：炉内，炉外/管式，筒式； 3)面式减温器 原理：水在管中流，蒸在外面流，水加热蒸汽； 优点：非接触式，对水无要求，惯性一般； 冷却水：给水40-60%，用完送至省煤器；汽温下降：40—50℃； 用途：中压锅炉过热器再热器；