锅炉原理-第4章-过热器.doc

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1、第4章过热器与再热器4.1过热器与再热器的结构型式过热器的作用是将蒸汽从饱和温度加热到额定的过热温度。在锅炉负荷或其它工况变动时，应保证过热温度的波动处在允许的范围之内。在现代电站锅炉中，蒸汽过热器是锅炉的一个必备的重要部件，在很大程度上影响着锅炉的经济性和运行安全性。在工业锅炉中，一般采用饱和蒸汽，常把过热器看作为辅助受热面，过热汽温不超过400℃，通常布置在对流管束中间的烟温小于700～800℃的区域中，工作是可靠的。在电站锅炉中，提高过热蒸汽的参数是提高火力发电站热经济性的重要途径。过热蒸汽参数的提高受到金属材料的限制。过热器的设计必须确保受热面

2、管子的外壁温度低于钢材的抗氧化允许温度并保证其机械强度。随着锅炉用金属材料的发展，我国电站锅炉已普遍采用了高压高温（9.8MPa，540℃）和超高压参数（13.7MPa，540和555℃），并已发展亚临界压力参数（16.7MPa，540和555℃），国外已有不少锅炉采用超临界压力（24.5MPa，540～570℃）参数，也有个别机组采用更高的压力和温度参数。随着蒸汽压力的提高，为了减少汽轮机尾部的蒸汽湿度以及进一步提高电站的热经济性，在高参数电站中普通采用中间再热系统，即将汽轮机高压缸的排汽再回到锅炉中加热到高温，然后再送到汽轮机的中压缸及低压缸中膨胀

3、作功。这个再加热的部件称为再热器。通常把高压过热器中加热的蒸汽称为（一次）过热蒸汽，再热器中加热的蒸汽称为再热蒸汽（二次过热蒸汽）。再热蒸汽的参数与热力循环的经济性有关。一般，再热蒸汽的压力大致为过热蒸汽压力的五分之一左右，温度与一次过热汽温相近。例如我国125MW，400t/h锅炉中，过热蒸汽的参数为13.7MPa，555℃；再热蒸汽的进出口压力为2.5／2.35MPa，温度也为555℃。200MW，670t/h锅炉中，过热蒸汽的参数为13.7MPa，540℃；再热蒸汽进出口压力为2.7／2.5MPa，温度也为540℃。300MW，600MW亚临界压

4、力控制循环锅炉，过热蒸汽参数为18.27MPa，540℃；再热蒸汽进出口压力为3.83/3.63MPa，温度也为540℃。应用蒸汽再热系统可使电站的热经济性提高约（4～5）％，我国125MW以上机组都采用一次中间再热系统，国外有些更高参数的机组有的采用二次中间再热系统。在现代锅炉中，过热器和再热器的吸热量将占工质总吸热量的50％以上，因此，过热器和再热器受热面在锅炉总受热面中占了很大的比例，必须布置在更高的烟温区域，其工作条件是锅炉受热面中最为恶劣的，受热面管壁温度接近于钢材的极限允许温度，因此过热器和再热器受热面的合理布置和设计对整台锅炉的经济性和可

5、靠性有很大的影响。在设计时，应在保证过热器和再热器安全可靠工作的基础上力求节省金属，特别是节省合金钢材的消耗量。按照传热方式，过热器可分为对流、辐射及半辐射三种型式。现代大型电站锅炉均采用复杂的辐射－对流多级布置的过热器系统，过热器管则根据管内工质温度和热负荷大小分别采用不同的材质和壁厚。再热器实际上是一种中压过热器，其工作原理与过热器是相同的，但是由于中压蒸汽的放热系数较低，比热较小，其管壁温度更为严重，因此，再热器通常仅采用对流式，而且布置在烟温稍低的区域。1.对流过热器图2-15工业锅炉过热器型式a)垂直式b)水平式图2-16中压130t/h锅炉

6、垂直式对流过热器简图1-锅筒2，3-对流过热器4-中间集箱5-面式减温器6-过热器出口集箱7-交叉管对流过热器布置在锅炉的对流烟道中，主要依靠对流传热从烟气中吸收热量。在中小型锅炉中，一般采用纯对流式过热器；在大型锅炉中，采用复杂的过热器系统，然而对流过热器仍是其中主要的部分。对流过热器有垂直布置和水平布置的两种型式。工业锅炉中过热器的型式如图2-15所示。垂直式过热器用于立式水管锅炉，水平式过热器用于卧式水管锅炉。在电站锅炉中，垂直式过热器（多用于П型）通常布置在炉膛出口的水平烟道中，图2-16所示为一中压130t/h锅炉的过热器简图。其优点是结构简

7、单，吊挂方便，结灰渣较少，得到了广泛的应用。其主要缺点是停炉后管内积水难以排除，长期停炉将引起管子腐蚀。在升炉时，由于管内积存部分水，在工质流量不大时，可能形成气塞而将管子烧坏，因此在升炉时应控制过热器的热负荷，在空气没有完全排除以前，热负荷不应过大。图2-17过热器中蒸汽与烟气流动方向布置图a)顺流b)逆流c)双逆流d)混流布置在尾部竖井中的对流过热器以及塔式和箱式锅炉的过热器采用水平布置方式。水平式过热器的优点是易于疏水排气，但支吊比较困难，在高温烟区通常采用管子吊挂的方式，以节省高合金钢的耗量。图2-18过热器管圈型式a)单管圈b)双管圈c)三管

8、圈对流过热器由大量平行并列的蛇形管所组成,其进出口与集箱相连,蛇形管外径通常采用φ32,φ38