过热器系统

锅炉过热器系统

第一节概述

过热器是锅炉中将一定压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的受热面。类型和特点过热器按传热方式可分为对流式、辐射式和半辐射式；按结构特点可分为蛇形管式、屏式、墙式和包墙式。它们都由若干根并联管子和进出口集箱组成。管子的外径一般为30～60毫米。对流式过热器最为常用，采用蛇形管式。它具有比较密集的管组，布置在 450～1000℃烟气温度的烟道中，受烟气的横向和纵向冲刷。烟气主要以对流的方式将热量传递给管子，也有一部分辐射吸热量。屏式过热器由多片管屏组成，布置在炉膛内上部或出口处，属于辐射或半辐射式过热器。前者吸收炉膛火焰的辐射热，后者还吸收一部分对流热量。

我厂锅炉采用美国B&W公司RBC自然循环燃煤锅炉的标准布置。系单炉膛、平衡通风，固态排渣全悬吊结构，尾部分烟道倒L型布置。炉膛由膜式水冷壁构成，炉膛上部布置屏式过热器，炉膛折焰角上方有二级高温过热器，在水平烟道处布置了垂直再热器，尾部竖井由隔墙分成前后两个烟道，前部布置水平再热器，后部布置一级过热器和省煤器。

第二节过热器系统的主要设备

过热器由顶棚、包墙、一级过热器、屏式过热器及二级过热器组成。

1．顶棚管和包墙

顶棚管处于炉膛和水平烟道上部，由Φ76×9，12Cr1MoVG管和12Cr1MoV扁钢（或扁销钉）焊成鳍片管组成，节距为150mm，便于过热器和再热器管子穿过。整个顶棚和穿墙管处的密封结构先是在鳍片上打上耐火塑料，再置以高冠板结构的金属密封（如图2-2所示）只要按照制造厂图纸要求精心施工，就能实现良好的炉顶密封。包墙管绝大部分制成膜式结构，并根据运输条件最大限度地在厂内组装。

顶棚和包墙壁管的蒸汽流程如图2-1所示。

图2-1 顶棚及包墙管流程图

锅筒顶部引出的饱和蒸汽分成两路进入过热器

其中一路的流程为：锅筒→12根Φ133×16mm，饱和蒸汽连接管→水平烟道侧墙下集箱→66根Φ42×5，15CrMoG管的水平烟道侧包墙→水平烟道侧墙上集箱→12根Φ133×16mm连接管引入尾部竖井前墙上集箱（Φ245×40mm 12Cr1MoVG）。

另一路流程为：锅筒→18根Φ133×16mm饱和蒸汽连接管→顶棚管入口集箱（Φ245×40mm，25MnG）→92根Φ76×9mm，12Cr1MoVG S=150mm顶棚管→尾部竖井前墙上集箱。至此，由锅筒引出的两路饱和蒸汽又在此集箱汇合，并成为尾部竖井包墙的流程起点，分四路流经整个尾部竖井，最后汇集到二个一级过热器入口集箱。

具体四路流程为：

第一路经10根Φ133×16连接管进后侧包墙下集箱→144根Φ42×5mm后侧包墙管→后侧包墙上集箱→12根Φ133×16mm连接管→分隔墙上集箱→122根上部为Φ51×7mm，S=225mm，下部为Φ57×7mm的分隔上段→一级过热器进口集箱。

第二路经122根上部为Φ42×10mm，S=225mm，下部为Φ42×5mm，S=112.5mm 的前包墙管→前包墙下集箱→10根Φ133×16连接管→分隔墙下集箱→122根Φ42×5下段分隔墙→一级过热器前进口集箱。

第三路经8根Φ133×16mm连接管→前侧包墙上集箱→96根Φ42×5mm前侧包墙管→前侧包墙下集箱→8根Φ133×16mm连接管→后包墙下集箱→122根Φ42×5mm后包墙下段→一级过热器后进口集箱。

第四路经122根Φ42×6mm顶棚及后包墙上段→一级过热器后进口集箱。

除特殊注明外，集箱均为Φ219×36，25MnG，包墙管节距一般为112.5mm，Φ42×6、Φ42×5和Φ42×10mm，包墙管材质为15CrMoG, Φ133×16连接管材质为20G。

2.一级过热器

一级过热器位于尾部竖井后部，由水平的进口管组和悬垂的出口管组组成，水平管组由外径Φ51壁厚5.5、6mm，25MnG、15CrMoG及12Cr1MoVG钢管的上、中、下三个管束组成，S1=112.5mm，三管圈并绕，沿炉宽有122片，由省煤器引出管悬吊。出口管组由Φ51×6mm，12Cr1MoVG钢管组成，S1=225mm 六管圈并绕，沿炉宽有61片。

3．屏式过热器

屏式过热器位于炉膛上部，由外径Φ51，壁厚6～9mm，材质为15CrMoG、12Cr1MoVG及SA-213T91钢管组成，S1=1275mm，36管圈并绕分前后两束，沿炉宽布置9片。

4．二级过热器

二级过热器位于折焰角上方，由入口和出口两个管组组成。入口管组由管径Φ51，壁厚6～8.5mm，材质为15CrMoG、12Cr1MoVG及SA-213T91钢管组成。入口管组系14管圈并绕，S1=600mm和580mm，沿炉宽有23片。出口管组由

外径Φ51，壁厚6～10mm，材质为12Cr1MoVG和SA-213T91钢管组成，

S1=300mm和280mm，7管圈并绕，并使出口管束夹在中间，以减少烟气幅射热，保护高温的出口管束。出口管组沿炉宽共有46片。

从一级过热器出口集箱（Φ558.8×70mm、12Cr1MoVG）经左右两根Φ426×50mm，12CrMoVG材质的导管进入一级喷水减温器。然后经两根Φ426×50mm，12Cr1MoVG的导管引入屏式过热器进口集箱（Φ533.4×55，12Cr1MoVG），经屏式过热器受热面管子汇集到屏出口集箱（Φ533.4×70，12Cr1MoVG）。经两根Φ533.4×65→ф351×45mm，12Cr1MoVG管道将屏出口集箱与二级过热器进口集箱相连。该管道布置上使蒸汽沿炉宽左右交叉，并在管道上设置二级喷水减温器。经交叉和减温后的蒸汽进入二级过热器进口集箱（Φ533.4×65mm，12Cr1MoVG）。经23根Φ168×25mm，12Cr1MoVG分集箱将蒸汽引进二过入口管组，然后再通过23根Φ194×36mm，12Cr1MoVG分集箱导入二过出口管组，最后主蒸气汇集到Φ609.6×70mm，SA335P91的过热器出口集箱，由两端引出与延伸段Φ333×30，SA335P91相接，再引至主蒸汽管道。

第三节过热器系统的运行与调整

1、过热器

在启动之前应对过热器下列各方面进行检查，标定及调整：

管子排列成行，吹灰器应顺直，管圈及集箱的膨胀要足以保证，烟气侧及蒸汽侧的杂物应清除掉，每只减温器均可投入运行。

点火之前所有过热器集箱的疏水门及空气门均应开启，一直到可疏水的水平过热器及不可疏水的垂直过热器各集箱均疏水完毕。在锅筒上的空气门关闭后，过热器上的空气门及进口集箱上的疏水门也应关闭，此时全部空气已为蒸汽所代替。但出口集箱上的疏水门还应保持一定开度，以便将所有凝聚起来的凝结水疏掉，除非为了暖管用的位于汽机截止阀前的疏水门是开启的。在升压过程中由于放气门及疏水门的通过流量有限还不能保证蒸汽流过所有的过热器管，有些还有部分存水的管子没有蒸汽流过，因此必须将进入过热器的烟气温度保持在所设计的过热器金属壁温以下。本锅炉过热器和再热器采用的是铬钼钢，故此时进入再热器的烟温应控制在510℃以下，因此在

整个升压过程中及锅炉负荷在低于100t/h时，需用温度探头来测量进入再热器的烟温并据此调整燃料量。为降低这里的烟温水平，可通过停用的燃烧器送入空气以加大过剩空气量的办法，也可用投入最下层的燃烧器运行以降低火焰中心的办法。当然，为了过热器管中的积水能较快地蒸发掉，在不超过上述限制条件下，应使过热器进口烟温尽可能地高。此处要提请注意的是，当燃料量增加到使锅炉带上机组负荷时必须及时把温度探头抽出。

本锅炉在垂直过热器管的炉外段上要求装一些热电偶，除应注意装在指定的管排上之外，还需注意它们与集箱表面的距离，应保持在150mm以上。利用这些热电偶可以判定管内的积水量是否均已蒸发掉。当温度指示为饱和温度时表明管内有积水，即使温度指示高出饱和温度11～17℃时也并不表明管内积水都蒸发干了，只有此高出值急骤地达到42℃才表明积水都已蒸发干了，通常是靠近侧墙的边排管子最后将积水蒸发干。利用这些热电偶还可在正常运行是指明沿过热器宽度上汽温的不均衡程度以及是否高出最大的设计壁温。

在汽轮机冲转前，自过热器集箱中疏出的应为清洁的凝结水，到这时再把疏水门关紧，在每次锅炉启动时，甚至是机组仅仅停用了几分钟都应该采用这样一种程序，因为只要是一熄火，凝结水就有可能在过热器内形成。

锅炉停炉检修时，应检查过热器管的外表面是否有腐蚀及磨损。如果怀疑管壁减薄，应用超声波测厚仪检查壁厚减薄的程度，如果壁厚减薄严重，应找出其原因并在锅炉重新投运前予以消除。壁厚减薄的速率也可以用洋冲在管了上作出标记，在下次停炉时再检查而确定。

外观检查也应包括过热器的导向和固定装置它们应该使过热器管保持成排成行，元件能自由进行膨胀，同时管子、导向及固定装置没有过大的变形。过热器管的内部检查目的在于确定是否有由于锅水携带而造成的垢层。结垢会使过热器的压降增大，以致超温爆管，如果怀疑内部有结垢应进行割管检查，找出其原因并在重新投运前予以消除。

为了防止腐蚀，锅炉的停炉保护有干式及湿式两种方法。须提请注意的是锅炉停用时，应使过热器要么充满处理过的凝结水，要么保持完全干燥，而不要使其处于半充水状态。

2、减温器

本锅炉采用两级减温，一级减温器在屏前，二级减温器在屏后。设置两组减温的基本主导思想是使一级减温器在起减温作用的同时降低屏入口的工质温度，增加屏中的蒸汽流量，以求提高屏在运行中的可靠性，减少屏上结渣与积灰的可能。因此推荐当需要减温时，首先投入一级减温器。当然一级减温器的喷水量也不是无限制的，它的限制条件是：要使屏的入口温度与饱和温度之间保持一定的温差△t，以防蒸汽带水进入管屏，为此应对一级减温器的出口汽温设置温度报警，推荐温差及报警温差见下图。再热器入口汽温与饱和蒸汽温度的温差也应遵循下图之规定：

机组定压运行时，报警温度应按照满负荷时正常的锅筒运行压力确定，仅在调温幅度受到一级减温器容量的限制或上述屏进口蒸汽温度的限制而难于实现时才开启第二级减温器。在这种运行方式下，一级减温器是用来控制屏入口汽温不低于整定点（饱和温度加上推荐温差），二级减器是用来控制过热蒸汽最终温度，而机组滑压运行时，报警温度应根据推荐曲线来定。(各负荷喷水量参见热力计算汇总)

运行中如果一级减温器入口汽温超过设计值较多，这表明两级减温器所喷入的总喷水量过大。其原因可能是：

1．过剩空气量太大；

2．低层燃烧器停用，仅用上层燃烧器；

3．水冷壁污染严重；

4．锅炉在低于额定汽温下运行。

这时应分析出原因，采取相应的纠正措施。

如果是一级减温器出口汽温超出设计值较多，这表明一级喷水量不足，二级喷水量过多，也应相应地进行调整。

当锅炉的负荷还很低，低于额定蒸发量的10%时建议不要使用减温器，因为蒸汽流量很低时蒸汽的终温可能接近那里过热器出口的烟温，这时用喷水来控制蒸汽的终温是没有多少效用的。同时在蒸汽流量很低时进行喷水，有可能汽、水达不到充分的混合，从而使喷进去的水进到过热器乃至汽轮机中造成各种事故。

应该避免减温器时开、时停的运行工况，它出现在所要求的调温幅度不大，喷水量在零值及某一喷水量间不断往复的时候，这会引起循环出现的热冲击，从而损坏减温器、阀门及蒸汽管路。

此外须要提请注意的是：在锅炉事故停炉时，必须关掉所有减温器的喷水，以防损坏汽轮机。

第四节过热器系统的常见故障与分析故障：过热器管损坏

1、现象：

1)过热蒸汽流量不正常地小于给水流量。

2)泄漏处有泄漏声，炉膛负压不稳，从孔、门等不严密处有烟气和蒸汽冒出。

3)泄漏侧烟气温度降低，过热汽温和金属壁温变化异常。

4)引风机动叶不正常地开大，电流增加。

2、原因：

1)管子制造、安装焊接质量不佳，管材不合格。

2)饱和蒸汽品质不合格，管内结垢。

3)管内有杂物堵塞，造成管子过热。

4)低负荷运行时，投运减温水不当，造成水塞，使过热器局部过热。

5)过热蒸汽温度或金属温度长期超限运行。

6)被邻近泄漏的管子吹损。

7)飞灰磨损严重，或积灰、积渣腐蚀。

3、处理：

1)立即汇报，加强监视、检查。

2)若过热器损坏不严重，过热蒸汽温度在允许范围内时，应减负荷滑压运

行，并尽量降低汽压，加强对空预器的吹灰，根据情况投油助燃，保持炉膛负压正常，及时向上级请示要求停炉。

3)若过热器爆破严重，汽温无法控制或难以维持稳定燃烧时，应立即停炉，

防止吹坏邻近管子。

4)停炉后，保留一组引、送风机运行，待炉内水汽基本排尽后停运。

5)停止电除尘运行。