过热器与再热器
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第八章过热器和再热器
ϕ=
∆p h ∆o h
∆p= h
qp Ap Gp
qo A o ∆o= h G o
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允许热偏差：管壁金属温度达到该金属材料的最 高许用值时的热偏差。
∆r h ϕr = ∆o h
ϕ p &数、流量不均、结构不均。
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四、减少热偏差的措施 Measurements for reducing the heat deviation 1.受热面分段串联 2.段间连接采取措施 多管连接 3.在受热面具体结构上采取措施 均匀管束结构尺寸；减小管束前烟气 空间的深 度；增大联箱直径；短接、交叉连接屏式过热 器管子 如下图所示
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第四节 汽温调节
Adjustment for temperature
●本节要求掌握不同受热面的汽温特性，调节汽温 常用的方法。 一、汽温要求Requirement for temperature ※维持稳定的过热蒸汽与再热蒸汽的温度。 ※汽温允许波动范围+5～－10℃。 二、汽温特性 Characteristics of temperature 1.对流过热器（再热器）的汽温特性：随着负荷 的增加，汽温增加。 2.辐射过热器（再热器）的汽温特性：随着负荷 的增加，汽温降低。 如下图所示。
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※积灰的危害：经济性、安全性 ※对于容易积粘结灰的燃料，必须采取相应措施： (1)选取有效的吹灰装置。 (2)正确设计和布置对流面。 顺列布置、大横向节距。 (3)在锅炉运行初期，及时投入吹灰装置，否则，如 果受热面已粘结了灰就不易清除。 (4)采用低温燃烧(炉膛燃烧热强度不过高) 。 (5)喷射添加剂。 (6)飞灰再循环等方法。
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锅炉原理-过热器与再热器
1-过热器汽温特性；2-再热器汽温特性
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Principles of Boiler
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六、典型的过热器与再热汽系统
1、系统布置要求： 过热器的系统布置，应能满足蒸汽参数的要求，并具
有灵活的调温手段，还应保证运行中管壁不超温和具有较 高的经济性等。 2、过热器布置原则 （1）中压锅炉：一般仅采用对流过热器。 （2）大型锅炉：采用辐射—对流组合式过热器系统。
某超临界1900t/h锅炉高温过热器 ➢布置位置：水平烟道后部； ➢管径：38mm； ➢管道排列：
82排×12管/排=984根
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Principles of Boiler
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蒸汽与烟气流速的选择：
➢ 蒸汽流速：保持一定质量流速，使过热器和再热器得 到可靠冷却，同时要控制过热器或再热器压降，一般 过热器质量流速800-1100kg/(m2·s)，再热器内蒸汽质量 流量250-400kg/(m2·s) 。
➢ 烟气流速：应综合考虑传热效果、管子的磨损和积灰 情况。烟气流速过高，传热效果较好，所需换热面积 少，积灰少，但管子的磨损严重。水平烟道内，烟温 高，灰粒较软，烟气流速10-15m/s；烟气低温区，飞灰 磨损能力加剧，控制流速在6-9m/s。
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3、按管子的布置方式分类 立式（垂直式）：布置在水平烟道
内，支吊简单，易积灰，不利疏水。 卧式（水平式）：布置在尾部竖井
中，支吊复杂，多采用有工质冷却的 受热面管子作为悬吊管，便于疏水。
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2-悬吊管；3-联箱
(完整版)过热器再热器
四 章
开对流过热器，应用广。
过
热 器
平行并列蛇形管+集箱
与 再 热
器结
构
管内蒸汽 管外烟气 立式 卧式
dw=38 42 壁厚=3-7
S1=(2-3.5)d S2=f(弯管半径)
三、对流过热器
第 四 章 过 热 器 与 再 热 器
《锅炉原理》
三、对流过热器
结构上的一些措施
第 四
A、当烟温达到1000℃上
器 与
而由于受到阻力的限制，又不能采用过
再 多的混合和交叉措施。由于这些因素，使
热 器
得再热器的工作条件比过热器中更差。
结构
1、采用较大的管径（42-60mm）
2、多管圈（直到6-8根）。
3、采用纵向内肋片管，由于管子内壁表面 积增加，在同样工作条件下，可以降低 管壁温度约20～30℃。
《锅炉原理》
热
器 C、外圈管子
交
D、换外到圈内管圈子;
采
E、用外更圈好管材子料短; 路.
《锅炉原理》
二、半辐射过热器—屏式过热器
《锅炉原理》
屏式过热器的优点：
第
四 ①降低进入对流受热面烟温，防止密集对流受热面结渣.
章
过 热
②减轻了大型锅炉炉膛壁面积相对较小，不能布置辐射受
器 热面的困难。
与
再 ③使过热器布置在更高的烟温区域，减少金属耗量.
章 过
G
热 器 与 再 热 器
ip
i pj
qp Ap q pj Apj
Gp
rl jg sl
G pj
i p
q p Ap Gp
i pj
第七章、过热器与再热器剖析
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过热器和再热器的蛇形管可做成单管圈、 双管圈和多管圈，见图７－５。这与锅炉 容量和管内必须维持的蒸汽速度有关。大 容量锅炉一般采用多管圈结构。
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为了强化传热，低温对流过热器可采用鳍 片管或肋片管；对于再热器可采用纵向内 肋片管。
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位于炉膛出口处的后屏既吸收炉膛辐射热，又吸收高温 烟气的对流热,即半辐射式受热面。
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屏式过热器与集箱组装后
屏式过热器 屏过联箱
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屏式过热器
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安装中的屏式过热器
屏式过热器
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3、按受热面的布置方式分类
对流式过热器和再热器基本由蛇形管排组成，根 据布置方式，可分为垂直式和水平式两种。
垂直式一般布置在水平烟道中，这种布置结构简 单，吊挂方便，积灰较少，应用广泛，但停炉后 管内积水难以排除。
图7－2为一垂直布置的末级对流过热器的结构图。
水平式布置在尾部烟道中，这种布置易于疏水， 但支吊较复杂，常采用管子吊挂的方式，以节约 合金钢的耗量。
（2）有可靠的调温手段；
（3）减少热偏差；
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过热蒸汽管道
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第二节 过热器与再热器的结构型式
按传热方式过热器与再热器可以分为：对流式、 辐射式、半辐射式三类。
过热器按照其在锅炉中所处的位置和结构，又可
过热器和再热器PPT课件
B G
Qar,netb
保证煤水比即可以维持汽温的稳定。实际过程中控制中间点温度。
7
第四节 过热器和再热器的汽温特性
• 再热器的汽温特性
– 再热器的汽温特性原则上与过热器的汽温特性相似，但又 有其不同的特点 。
– 再热器的汽温受进口汽温影响，其工质进口参数决定于汽 轮机高压缸的排汽参数。
• 定压运行时，锅炉负荷降低，汽轮机高压缸排汽温度降低，再热 器的进口汽温也随之降低，所以出口汽温一般随之下降。
低)
低少)
调温幅度（℃） ～16
～40
～50
延迟时间（s）
65
75
90
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旁路系统示意图
图6-24 保护再热器的旁路系统示意图 1—锅炉；2—高压缸；3—再热器；4—中压缸；6—凝汽器；7—高压旁路；
8—低压旁路
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• 为维持过热汽温，需要适当提高B/G比：B不变，适当减小G，但机组 负荷降低；满负荷时，G不变，必须增加B，锅炉超出力运行，需 注意受热面金属温度，防止超温
4）受热面的污染情况 • 水冷壁结渣，过热汽温有所下降；过热器结渣、积灰，过热汽温下降明 显。
5）燃烧器运行（燃烧器的摆动、喷口的投入方式） • 火焰中心高度变化的影响类似于过量空气系数的影响。
3）给水温度
• 给水温度降低，产生一定蒸汽量所需的燃料量增加，与负荷变化相同， 对流传热量增加，辐射传热量变化较小。
• 对流式过、再热器汽温升高，辐射式过、再热器汽温基本保持不变。
4）受热面的污染情况 5）饱和蒸汽用量 6）燃烧器运行（燃烧器的摆动、喷口的投入方式） 7）燃料种类和成分
各因素对过热汽温的影响综合表
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第五节 运行中影响汽温的因素
过热器与再热器
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2、按蒸汽和烟气相对流动方向分类 对流过热器和再热器布置在对流烟道内，主要靠 对流传热从烟气中吸收热量。根据烟气与蒸汽的 相对流向，对流过热器和再热器又可分为：逆流、 顺流、双逆流和混流如图7－2所示。 顺流布置时，传热温压小，传热效果较差，需要 的受热面积大，消耗金属多。但蒸汽温度低的管 段处于烟气的低温区域，管子出口端金属壁温较 低，多布置在高温级受热面的高温段。 逆流布置时，传热温压大，传热效果好，设计时 可以减少受热面面积，节约金属。但蒸汽温度高 的管段恰好处在烟气的高温区域，管子出口端金 属壁温高，多布置在低温级受热面。
F为结构不均匀系数， F
Fp Fo Gp
；
G为流量不均匀系数， G G 。 o 2018/10/19
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1、吸热不均 吸热不均匀指各管管外壁热负荷的不均匀，它是引起热 偏差的主要原因之一。过热器和再热器所在处的烟气温度 场的不均匀、烟气速度场的不均匀、积灰结渣的不均匀是 造成吸热不均的主要原因。具体地讲，引起吸热不均的原 因主要原因有以下几点： （1）炉内烟气温度场和速度场客观上是不均匀的。 由于炉膛四周水冷壁的吸热，使得靠近炉壁处的烟气温 度总是比炉膛中部的烟气温度要低，同时由于炉壁处的流 动阻力大，所以靠近炉壁处的烟气流速总是比炉膛中部的 烟气速度要低。进入烟道后的烟气温度场和速度场仍将保 持中部高而边缘低的分布特点。这就使得烟道内沿宽度方 向热负荷的分布如图7－12所示，烟道中部的热负荷较大， 两侧的热负荷较小。沿宽度的吸热不均匀系数可达η q等 于1.2～1.3。 （2）四角布置切向燃烧在炉膛出口处造成的烟气残余扭 转。
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第七章 过热器再热器解剖
0来自:54二、过热汽温的调节方式
① 喷水减温器 水源一般来自给水泵出口。
② 燃烧器摆角 调整火焰中心位置。 上下摆动±20～30。
NCEPU
02:54
三、再热汽温的调节方式
1、再热器的特点 ① 再热器阻力应尽可能的降低， 以提高机组经济性。 ② 再热蒸汽压力低、温度高、 比容大。再热蒸汽管道直径 大。 ③ 蒸汽与管壁间的对流换热系 数小。再热器对管材要求高。 ④ 再热器有保护系统——高低 压旁路系统
NCEPU
第七章 过热器和再热器
02:54
第一节 过热器和再热器的作用
1. 过热受热面的作用 完成蒸汽的过热过程
2. 种类 过热器：一次蒸汽的过热 再热器：二次蒸汽的过热
3. 一次、二次蒸汽的特点 一次蒸汽压力高 二次蒸汽压力低，一般为中 压参数 两者蒸汽性质差别很大。
02:54
NCEPU
第四节 热偏差
1、定义：并列管中蒸汽焓增各不相同，出口蒸
汽温度也不相同，这种现象称为过热器热偏
差。
热偏差φ表示为： hp
h0
式中:
hp
qp Fp Gp
——偏差管中1kg蒸汽的焓增；
h0
q0 F0 G0
——整个管组蒸汽平均焓增；
02:54
NCEPU
hp qp Fp 1 qF h0 q0 F0 Gp G
NCEPU
四.包覆过热器
锅炉为了采用全悬吊 结构和敷管炉墙，在 水平烟道或尾部烟道 内壁布置过热器管， 称为包墙管过热器。
它主要用于悬吊炉墙。 传热效果差，不能作 为主要受热面。
02:54
NCEPU
第三节 典型过热器再热器系统
NCEPU
02:54
① 喷水减温器 水源一般来自给水泵出口。
② 燃烧器摆角 调整火焰中心位置。 上下摆动±20～30。
NCEPU
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三、再热汽温的调节方式
1、再热器的特点 ① 再热器阻力应尽可能的降低， 以提高机组经济性。 ② 再热蒸汽压力低、温度高、 比容大。再热蒸汽管道直径 大。 ③ 蒸汽与管壁间的对流换热系 数小。再热器对管材要求高。 ④ 再热器有保护系统——高低 压旁路系统
NCEPU
第七章 过热器和再热器
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第一节 过热器和再热器的作用
1. 过热受热面的作用 完成蒸汽的过热过程
2. 种类 过热器：一次蒸汽的过热 再热器：二次蒸汽的过热
3. 一次、二次蒸汽的特点 一次蒸汽压力高 二次蒸汽压力低，一般为中 压参数 两者蒸汽性质差别很大。
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NCEPU
第四节 热偏差
1、定义：并列管中蒸汽焓增各不相同，出口蒸
汽温度也不相同，这种现象称为过热器热偏
差。
热偏差φ表示为： hp
h0
式中:
hp
qp Fp Gp
——偏差管中1kg蒸汽的焓增；
h0
q0 F0 G0
——整个管组蒸汽平均焓增；
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hp qp Fp 1 qF h0 q0 F0 Gp G
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四.包覆过热器
锅炉为了采用全悬吊 结构和敷管炉墙，在 水平烟道或尾部烟道 内壁布置过热器管， 称为包墙管过热器。
它主要用于悬吊炉墙。 传热效果差，不能作 为主要受热面。
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第三节 典型过热器再热器系统
NCEPU
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过热器再热器
G
Gp G0
v0 vp
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）。
⑥ 减小热偏差的措施
过热器、再热器分级布置，级间联想混合
⑥ 减小热偏差的措施
沿烟道方向蒸汽交叉流动
⑥ 减小热偏差的措施
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
① 蒸汽动力循环
T
1a
5
6b
4
3
2’ 2
s 2—3—4—5—6 6—1—b—a—2
1T2
T1
•过热：6—1 •再热：b—a
•平均初温增加，效率 提高—过热 温度取决于材料限值 •2点的干度高于2’ 干度大，对汽轮机损 害小—再热
① 蒸汽动力循环
T
1a
5
6b
4
3
2’ 2
s 2—3—4—5—6 6—1—b—a—2
对流式过热器出口汽温随负荷增 加而增加 燃料量和烟气量增加，流速增加
辐射式过热器出口汽温随负荷的 增加而减少 炉膛温度增加少、而蒸汽流量增 加大
半幅射式居中
④ 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。
屏位于炉膛内：热负荷是很高 安全要求： 质量流速700～1200kg/(㎡·s)。
② 辐射、半幅射式过热器、再热器
② 辐射、半幅射式过热器、再热器
布置在炉膛壁面上直接吸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。
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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0.6~1.2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 80~90℃，运行安全性 较差。
一、过热器系统
过热器系统由顶棚过热器、包墙过热器、 低温过热器、屏式过热器和高温过热器组 成。见下图。
1—顶棚过热器2—后包墙3—前包墙4—侧包墙5—中隔墙 6—低温过热器7—屏式过热器（前屏）8—屏式过热器（后 屏）9—高温过热器
1、顶棚过热器
从汽包顶部引出的饱和蒸汽经20根饱和蒸汽 引出管（Φ168×18，SA-106C），进入顶棚 进口集箱（Φ219×35，SA-106C）。在顶棚 进口集箱，为减少蒸汽侧阻力，蒸汽分两路 引出：一路蒸汽由6根蒸汽旁路管(Φ168×18， SA-106C)直接引入后竖井中隔墙上集箱 （Φ273×45，SA-106C），另一路蒸汽进入 顶棚过热器。
临界点：22.13MPa，374℃
二、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。
三、汽温调节
蒸汽参数要求在一定范围内，设计 时要考虑有效的调节手段，运行中 要不断地调节蒸汽温度； 过热器、再热器与减温器紧密相连。
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。
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Fra bibliotek
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。
过热器和再热器系统
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
推荐的管内工质流速 用质量流速ρw（kg/m2s）来表示。 对流受热面： 中压：250~400 高压：低温段400~700；高温段：700~1000 屏式过热器：800~1100 辐射式过热器：1000~1500 再热器：250~400 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。
第二节 过热器和再热器系统
一、过热器和再热器的型式
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 过热器与再 热器的种类 辐射式—以辐射传热方式为主，布置在炉膛的壁面上 半辐射式—对流+辐射，稀疏管屏，布置在炉膛的上部
过热器与再热器的结构形式基本相同
二、对流式过热器和再热器结构特点
（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。
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 起到保护受热面的作用；
（1）安全：布置在可能超温的过热器管段前面， （2）灵敏：使其尽量靠近过热器出口，减少调
过热器与再热器
第一节 过热器和再热器的作用和工作特点 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。
顶棚过热器由180根Φ63.5×6.5，15CrMoG的 管子组成，并设有专供炉膛内部检修时装设 临时升降机具及脚手架用的预留孔，蒸汽经 顶棚过热器加热后进入顶棚出口集箱 （Φ273×50，SA-106C）。
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6~14m/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（8~10%）的工作压力。