再热器课程设计讲解

能动综合设计实训课程设计说明书题目：300MW低温再热器热力计算分析学生姓名：李茂学号：201101040215院（系）：轻功与能源学院专业：热能与动力工程指导教师：张斌2015 年 1 月12 日目录一再热系统概述-----------------------------------------------------2 1.1 选题背景-----------------------------------------------------2 1.2 再热汽温特性-------------------------------------------------3 1.3 影响过热汽温变化的因素---------------------------------------4 二再热流程---------------------------------------------------------6 2.1 主要汽水流程-------------------------------------------------6 2.2 烟气与再热的关系---------------------------------------------6 2.3 再热系统简图-------------------------------------------------6 三设计正文---------------------------------------------------------7 3.1 300M机组参数 -----------------------------------------------7 3.2 低温再热器参数-----------------------------------------------8 3.3 低温再热器结构尺寸计算---------------------------------------9 3.4 低温再热器热量计算------------------------------------------12 四总结------------------------------------------------------------13 参考文献-----------------------------------------------------------14一再热系统简介中间再热循环，时将已经在汽轮机高压缸膨胀做功后的蒸汽，送入锅炉的再热器进行加热，是之过热到与主蒸汽温度相近或相等，然后再送入汽轮机中、低压缸继续膨胀做工。

其目的有两个：(1)降低排气湿度，提高乏汽干度。

由于大型机组初压高，使排气湿度增加，对汽轮机末级叶片侵蚀加大。

虽然提高初温可以降低排气湿度，但受金属材料耐温特性的限制，因此对排气湿度改善较少。

采用中间再热循环有利于排气湿度的改善，使得排气湿度降到允许范围内，减轻对叶片的侵蚀，提高低压部分内效率；(2)采用中间再热，正确的选择再热压力后，可提高循环效率4％到5％.1.1 选题背景众所周知，过热蒸汽温度与再热蒸汽温度直接影响到机组的安全性与经济性。

蒸汽温度过高可能导致受热面超温爆管，而蒸汽温度过低将使机组的经济性降低，严重时可能使汽轮机产生水冲击。

本次课程设计的目的是对温度确定时的再热器参数进行计算分析。

得出影响再热器吸热量的主要因素是什么的结论[1]。

1.2过热汽温特性及再热汽温影响因素(1) 燃料性质的变化锅炉运行中，经常会碰到燃料品质发生变化的情况，当燃烧品质发生改变时，燃烧的发热量、挥发分、灰分、水分和灰渣特性等都会发生变动，因而对锅炉工况的影响比较复杂。

当燃料中的灰分或水分增大时，其可燃物质含量必然减少，因此燃料的发热量及燃烧所需要的空气量和燃烧生成的烟气量等均将降低。

这一变化，可以从燃料量及风量未变时炉膛出口氧量增大这一现象上反映出来。

在燃料量不变的情况下当灰分或水分增大时，由于燃料的发热量降低，将使燃料在炉内总放热量下降，其后果相当于总燃料量减少，在其它参数不变的情况下，必将造成过热汽温的下降。

如需保持过热汽温和锅炉出力不变，必须增加燃料量保持炉膛出口氧量不变方能达到。

当燃煤的水份增加时，水份在炉内蒸发需吸收部分热量，使炉膛温度降低，同时水份增加，也使烟气体积增大，增加了烟气流速，使辐射式过热器的吸热量降低，对流式过热量增加。

必须指出，燃料中的水分增大时，如通过增加燃料量保持炉膛出口氧量不变，则炉膛温度、辐射受热面的吸热量可保持不变，但由于烟气的容积和重度是随水分相应增加的，所以烟气的对流放热将增大。

当煤粉变粗时，燃料在炉内燃烬时间延长，火焰中心上移、汽温将升高。

(2) 风量及其配比的变化锅炉在正常运行中，为了保证燃料在炉膛内完全燃烧，必须保持一定的过剩空气系数，即保持一定的氧量。

对于燃煤锅炉，炉膛出口过剩空气系数一般控制在1.25左右。

风量变化对过热汽温变化的影响速度既快且幅度又较大。

在炉内燃烧工况良好的情况下如增大风量，由于低温冷风吸热，炉膛温度将降低，使炉膛出口烟温升高。

对于汽包锅炉，由于炉膛温度降低，水冷壁辐射吸热量减少，使产汽量下降；另一方面由于风量增大造成烟气量增多，烟气流速加快使过热器对流吸热量增加。

由于流经过热器的蒸汽量减少了，但过热器的总吸热量增加，造成过热汽温的升高。

如果在炉内燃烧工况不良的情况下适当增加风量，由于克服了缺氧燃烧，使化学不完全燃烧及机械不完全燃烧损失大大降低，增强了炉内辐射传热和对流传热，使汽包锅炉的蒸发量和过热器总吸热量均增加，最终过热汽温的升高与否将视两者的比例情况而定。

在总风量不变的情况下，配风工况的变化也会引起汽温的变化，如果配风使火焰中心降低，炉膛出口烟温相应下降。

反之，炉膛出口烟温将升高。

(3) 燃烧器运行方式的变化在锅炉运行中，炉膛火焰中心位置的变化将直接影响到各受热面吸热份额的变化。

当火焰中心上移时，将造成辐射受热面吸热减少、对流受热面吸热增加，其影响结果与风量增大相似，也就是说，将使汽包锅炉过热汽温上升。

影响炉膛火焰中心位置变化的因素很多，如：运行燃烧器的位置、上下燃烧器负荷的分配、上下二次风门开度的变化、炉膛负压的高低、炉底漏风的大小、煤粉细度、一次风管内风粉混合物的温度、燃料的品质、炉膛热负荷的高低、燃烧情况的好坏等。

因此，锅炉燃烧是一个相当复杂的物理化学过程，要搞好燃烧调整，必须经过各方面的综合分析和考虑。

应当指出，火焰中心过于偏上，将严重威胁前屏的安全运行，并对锅炉运行的经济性带来不利的影响。

因此，运行中应确保屏式过热器处无明火冲刷。

锅炉运行中，若由于受到某种扰动因素的影响使炉内燃烧工况变差时，将使锅炉的化学不完全燃烧损失（q3）及机械不完全燃烧损失（q4）增加，而使炉内热负荷及锅炉效率降低。

此时，若给水流量、减温水流量和主蒸汽压力等参数不变，则主蒸汽温度及各段汽温必然下降。

(4) 给水温度的变化给水温度的变化对锅炉过热汽温将产生较大的影响。

在汽包锅炉中，给水温度升高，过热汽温将下降。

这是因为当其它参数不变而给水温度升高时，将使汽包锅炉的蒸发量增加，过热器内工质流量上升。

(5) 受热面清洁程度的变化受热面积灰或结渣是燃煤锅炉最为常见的现象，由于灰；渣的导热性差，造成积灰或结渣部位工质吸热量的减少和各段烟温的变化，使锅炉各受热面的吸热份额发生变化。

汽包锅炉发生水冷壁结渣时，锅炉蒸发量将下降，并因炉膛出口烟温上升，造成过热汽温的升高。

汽包锅炉过热器部分发生结渣时，由于锅炉蒸发量未变但过热器吸热量减少而导致过热汽温下降。

因此，对于汽包锅炉而言，过热汽温的变化，应视积灰或结渣的部位而定。

一般来说，锅炉受热面的积灰或结渣是一个比较缓慢的过程，因此对过热汽温的控制和调整不会带来复杂性。

但运行中如发生大块焦渣塌落，则有可能构成汽温突升或两侧偏差剧增等突发性事件。

此外，进行受热面吹灰工作时，也应作好汽温突变的事故预想。

(6) 锅炉负荷的变化炉膛热负荷增加时出口烟温升高，对流过热器吸热量增大，辐射过热器吸热量降低。

(7) 饱和蒸汽温度及减温水量的变化从汽包出来的饱和蒸汽含有少量的水份，在正常工况下饱和蒸汽的温度变化很小。

但由于某些原因造成饱和蒸汽温度的较大变化时，则将对汽温的变化产生较大的影响。

例如汽包水位突增时，蒸汽带水量将大大增加，由于这些水份在过热器中需吸热，因此在燃烧工况不变的情况下，过热汽温将降低。

在用减温水调节汽温时，当减温水温度或流量发生变化时将引起蒸汽侧总热量的变化，当烟气侧工况未变时，汽温便将发生相应的变化[2]。

1.3 再热汽温的特性1.3.1 由于再热器在结构和布置上的特点，决定了其汽温具有以下特性：(1) 由于再热器具有较大的容积，工质在其中的流速较慢，且它又布置在烟气低温区使烟气侧的传热温差小，因而工况变化时再热汽温变化的迟滞时间较长。

(2) 再热蒸汽压力低、比热小，因而单位工质在相同的吸热量变化时再热汽温将比过热汽温变化大。

再热器对流部分布置在较低烟温区域，由于对流受热面的传热特性及再热蒸汽比热小的特点，使再热汽温的影响则较小。

(3) 再热汽温对热偏差比较敏感。

因为它压力低、比热小，在同样热偏差条件下，再热汽温的偏差将比过热汽温要大。

(4) 再热器的运行工况不但受锅炉运行工况的影响，而且还受汽轮机运行工况的影响。

再热蒸汽的流量不但随机组负荷而变化，还将受汽轮机一、二级抽汽量的大小及锅炉安全门、排汽阀启闭状态的影响。

机组在定压方式下运行时，汽轮机高压缸排汽温度，即低温再热器进口温度，将随机组的负荷变化有较大幅度的变化。

再热器进口温度及工质流量的变化均将造成再热汽温的变化[1]。

1.3.2 影响再热汽温变化的因素再热器由于结构和布置上的特点，决定了影响再热汽温度变化的因素很多。

归纳起来，主要有以下方面：(1) 高压缸排汽温度变化的影响。

在其它工况不变的情况下，高压缸排汽温度越高，则再热器出口温度将越高，机组在定压方式下运行时，汽机高压缸排汽温度将随着机组负荷的增加而升高，过热汽温的升高，也将造成高压缸排汽温度的升高。

另外，主蒸汽压力越高，蒸汽在汽轮机中作功的能力就越大，绝热焓降亦越大，高压缸排汽温度则相应降低。

此外，汽轮机高压缸的效率，一、二级抽汽量的大小等，均将对高压缸的排汽温度产生影响。

(2)再热器吸热量变化的影响锅炉运行时，再热器吸热量越多，工质焓增越大，再热汽温将越高。

影响再热器吸热量变化的因素较多，通常为：A、锅炉燃料量或燃料低位发热量的变化。

燃料量越多或燃料的低位发热量越高，炉内热负荷及烟气温度越高，则再热器的吸热量就越多。

B、流经再热器的烟气量的变化。

对于再热器呈对流特性的部分，当流经再热器的烟气量越大时，再热器处烟气流速越高，则再热器的吸热量就越大。