锅炉原理-过热器与再热器.ppt

第第7 7章章 过热器和再热器过热器和再热器 7-1 7-1 7-1 7-1 过热器和再热器的作用及特点过热器和再热器的作用及特点过热器和再热器的作用及特点过热器和再热器的作用及特点7-2 7-2 7-2 7-2 过热器和再热器的结构形式及汽温特性过热器和再热器的结构形式及汽温特性过热器和再热器的结构形式及汽温特性过热器和再热器的结构形式及汽温特性7-37-37-37-3 热偏差热偏差热偏差热偏差7-47-47-47-4 蒸汽温度的调节蒸汽温度的调节蒸汽温度的调节蒸汽温度的调节7-57-57-57-5 对流受热面的高温积灰和高温腐蚀对流受热面的高温积灰和高温腐蚀对流受热面的高温积灰和高温腐蚀对流受热面的高温积灰和高温腐蚀1/8/2023Page 1Principles of Boiler7-1 过热器和再热器的作用及特点一、过热器和再热器的作用一、过热器和再热器的作用（1）过热器的作用）过热器的作用：将饱和蒸汽加热成过热蒸汽。：将饱和蒸汽加热成过热蒸汽。在锅炉负荷变化时，应保证锅炉的过热蒸汽温度在允在锅炉负荷变化时，应保证锅炉的过热蒸汽温度在允许范围内波动。目前电厂锅炉过热蒸汽温度许范围内波动。目前电厂锅炉过热蒸汽温度540-555；（2）再热器的作用）再热器的作用：把汽轮机高压缸的排汽返回锅炉再：把汽轮机高压缸的排汽返回锅炉再次加热，然后再送到低压缸膨胀做功。目的是使汽轮机次加热，然后再送到低压缸膨胀做功。目的是使汽轮机末级叶片的蒸汽湿度控制在允许范围内。末级叶片的蒸汽湿度控制在允许范围内。再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%。我国。我国125MW以上机组都采用一次中间再热系统。以上机组都采用一次中间再热系统。1/8/20232Principles of Boiler再热循环再热循环T-S图图再热循环的使用，可以提再热循环的使用，可以提高循环的热效率高循环的热效率4%5%，而且可以使汽轮机排汽湿而且可以使汽轮机排汽湿度控制在允许范围内。度控制在允许范围内。再热器系统阻力会使蒸汽再热器系统阻力会使蒸汽在汽轮机内的作功能力下在汽轮机内的作功能力下降，因此再热系统力求简降，因此再热系统力求简单，整个再热器的压降不单，整个再热器的压降不高于高于0.2MPa。1/8/20233Principles of Boiler二、过热器和再热器的工作特点二、过热器和再热器的工作特点 1、工作特点：、工作特点：（1）蒸汽压力高，压力可以达到超临界以上；）蒸汽压力高，压力可以达到超临界以上；（2）过热器和再热器是锅炉内工质温度最高的部件；）过热器和再热器是锅炉内工质温度最高的部件；（3）蒸汽（特别是再热蒸汽）冷却管道的能力较差；）蒸汽（特别是再热蒸汽）冷却管道的能力较差；2、工作要求、工作要求（1）运行中应保持）运行中应保持汽温稳定汽温稳定：波动不超过：波动不超过5-10；（2）过热器和再热器要有可靠的）过热器和再热器要有可靠的调温手段调温手段，使运行工况，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温；在一定范围内变化时能维持额定的汽温；（3）尽量）尽量减少减少并联管间的并联管间的热偏差热偏差。1/8/20234Principles of Boiler三、过热器和再热器的布置要求三、过热器和再热器的布置要求三、过热器和再热器的布置要求三、过热器和再热器的布置要求（1 1）低压锅炉：）低压锅炉：吸热特点：锅炉压力低，汽化潜热大。吸热特点：锅炉压力低，汽化潜热大。蒸发热量多，过热热少蒸发热量多，过热热少；受热面布置：除了水冷壁以外，在过热器前，需要布置一定数量的对受热面布置：除了水冷壁以外，在过热器前，需要布置一定数量的对流蒸发管束；流蒸发管束；（2 2）中压锅炉：）中压锅炉：吸热特点：吸热特点：炉膛辐射热与蒸发热相当炉膛辐射热与蒸发热相当，无需额外布置蒸发受热面；，无需额外布置蒸发受热面；受热面布置：过热器仅布置在炉膛出口的凝渣管之后；受热面布置：过热器仅布置在炉膛出口的凝渣管之后；（3 3）高压锅炉）高压锅炉吸热特点：汽化潜热小，所需吸热特点：汽化潜热小，所需蒸发热量少，预热热和过热热量多蒸发热量少，预热热和过热热量多；受热面布置；除了对流式过热器，还需要把部分过热器设置在炉膛内，受热面布置；除了对流式过热器，还需要把部分过热器设置在炉膛内，即采用辐射式过热器，也可以把部分水冷壁作为辐射式省煤器。即采用辐射式过热器，也可以把部分水冷壁作为辐射式省煤器。1/8/20235Principles of Boiler高压锅炉受热面的布置高压锅炉受热面的布置（1 1）过热器系统：）过热器系统：顶棚过热器顶棚过热器低温过热器低温过热器屏式过热器屏式过热器高温过热器高温过热器（2 2）过热器系统：）过热器系统：汽轮机汽轮机低温再热器低温再热器 高温再热器高温再热器汽轮机汽轮机 1/8/20236Principles of Boiler7-2 7-2 过热器和再热器的结构型式及汽温特性过热器和再热器的结构型式及汽温特性（1）过热器和再热器结构：）过热器和再热器结构：过热器和再热器的结构基本相同，二者区别在于：过热器和再热器的结构基本相同，二者区别在于：再热器压力低，汽体比体积较大，管径比过热器大。再热器压力低，汽体比体积较大，管径比过热器大。（2）过热器和再热器分类：）过热器和再热器分类：对流式过热器（再热器）；对流式过热器（再热器）；半辐射式（屏式）过热器（再热器）；半辐射式（屏式）过热器（再热器）；辐射式过热器（再热器）。辐射式过热器（再热器）。1/8/20237Principles of Boiler一、对流式过热器（再热器）一、对流式过热器（再热器）对流式过热器（再热器）由蛇形管组成，布置在锅炉对流式过热器（再热器）由蛇形管组成，布置在锅炉水平烟道或尾部竖井中，吸收烟气的对流放热量。水平烟道或尾部竖井中，吸收烟气的对流放热量。布置形式分类：布置形式分类：按管子排列方式分为：顺列、错列布置方式。按管子排列方式分为：顺列、错列布置方式。根据烟气和蒸汽的流向，可分为：逆流、顺流和混合流。根据烟气和蒸汽的流向，可分为：逆流、顺流和混合流。根据管子的布置方式分为：垂直式和水平式。根据管子的布置方式分为：垂直式和水平式。1/8/20238Principles of Boiler顺列顺列：传热系数小，阻力小，管壁磨损小，容易清灰，：传热系数小，阻力小，管壁磨损小，容易清灰，一般用在高温烟区。一般用在高温烟区。错列错列：传热好，阻力大，管壁磨损大，不易清灰，一般：传热好，阻力大，管壁磨损大，不易清灰，一般用于尾部低温烟道。用于尾部低温烟道。1、按管子排列方式分类、按管子排列方式分类 顺列顺列 错列错列1/8/20239Principles of Boiler 逆流式：逆流式：具有最大的传热温压；可以节省金属耗量；金属壁温可能很高。具有最大的传热温压；可以节省金属耗量；金属壁温可能很高。常用于过、再热器的低温级（进口级）。常用于过、再热器的低温级（进口级）。顺流式：顺流式：传热温压小；所需受热面较多；金属壁温较低。多用于蒸汽温传热温压小；所需受热面较多；金属壁温较低。多用于蒸汽温度较高的最末级（即高温级）。度较高的最末级（即高温级）。混合流混合流：先经逆流传热段，再经顺流传热段，折中布置。：先经逆流传热段，再经顺流传热段，折中布置。2、按烟气和蒸汽的流动方向分类、按烟气和蒸汽的流动方向分类 1/8/202310Principles of Boiler3 3、按管子的布置方式分类按管子的布置方式分类立式（垂直式）：立式（垂直式）：布置在水平烟道布置在水平烟道内，支吊简单，易积灰，不利疏水。内，支吊简单，易积灰，不利疏水。卧式（水平式）：卧式（水平式）：布置在尾部竖井布置在尾部竖井中，支吊复杂，多采用有工质冷却的中，支吊复杂，多采用有工质冷却的受热面管子作为受热面管子作为悬吊管悬吊管，便于疏水。，便于疏水。2-悬吊管；悬吊管；3-联箱联箱1/8/202311Principles of Boiler某超临界某超临界1900t/h锅炉高温过热器锅炉高温过热器布置位置：水平烟道后部；布置位置：水平烟道后部；管径：管径：38mm；管道排列：管道排列：82排排12管管/排排=984根根1/8/202312Principles of Boiler蒸汽与烟气流速的选择：蒸汽与烟气流速的选择：蒸汽流速：蒸汽流速：保持一定质量流速，使过热器和再热器得到保持一定质量流速，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器质量流速800-1100kg/(m2s)，再热器内蒸汽质量流量，再热器内蒸汽质量流量250-400kg/(m2s)。烟气流速：烟气流速：应综合考虑传热效果、管子的磨损和积灰情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，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，烟气流速粒较软，烟气流速10-15m/s；烟气低温区，飞灰磨损能；烟气低温区，飞灰磨损能力加剧，控制流速在力加剧，控制流速在6-9m/s。1/8/202313Principles of Boiler蛇形管的结构：蛇形管的结构：过热器的蛇形管可以做成单管圈、双管圈或多管圈，这过热器的蛇形管可以做成单管圈、双管圈或多管圈，这与锅炉的容量和管内必须维持的蒸汽流速有关与锅炉的容量和管内必须维持的蒸汽流速有关。可通过改变。可通过改变管圈数目来改变蒸汽速度。如由单管圈变为双管圈，蒸汽通管圈数目来改变蒸汽速度。如由单管圈变为双管圈，蒸汽通路截面积增大一倍，蒸汽速度降为原来的一半，而烟气流速路截面积增大一倍，蒸汽速度降为原来的一半，而烟气流速保持不变。保持不变。单管圈单管圈 双管圈双管圈 多管圈多管圈1/8/202314Principles of Boiler二、屏式过热器（再热器）2/32/3 屏式过热器（再热器）布置在炉膛内部，吸收炉膛的屏式过热器（再热器）布置在炉膛内部，吸收炉膛的辐射热量，减少烟气扰动，辐射热量，减少烟气扰动，降低沿烟道宽度的热偏差，改降低沿烟道宽度的热偏差，改善过热蒸汽或再热蒸汽的汽温特性。善过热蒸汽或再热蒸汽的汽温特性。1、辐射式和半辐射式过热器、辐射式和半辐射式过热器辐射式过热器（再热器）：辐射式过热器（再热器）：布置在炉膛布置在炉膛上部，接受炉膛辐射热，横向节距较大上部，接受炉膛辐射热，横向节距较大（3-4m），如），如前屏、大屏等；前屏、大屏等；半辐射式半辐射式过热器（再热器）过热器（再热器）：布置在炉布置在炉膛出口烟窗处，既接收炉内的辐射热，膛出口烟窗处，既接收炉内的辐射热，又吸收烟气的对流热，又吸收烟气的对流热，防止对流受热面防止对流受热面结渣，如后屏过热器。结渣，如后屏过热器。1/8/202315Principles of Boiler2 2、屏式受热面的结构：、屏式受热面的结构：由焊在联箱上的许多由焊在联箱上的许多U形管排列成管屏。管径形管排列成管屏。管径32-42mm，每，每个屏有个屏有15-30根管组成；根管组成；屏悬挂在炉顶梁上，受热后能向下自由膨胀；屏悬挂在炉顶梁上，受热后能向下自由膨胀；为了增加屏的刚性，保持屏平面平整，管屏用自身的管子为了增加屏的刚性，保持屏平面平整，管屏用自身的管子作为作为扎紧管扎紧管，将管屏夹紧。，将管屏夹紧。注意：注意：屏平面与烟气流向平行屏平面与烟气流向平行。烟气方向烟气方向1/8/202316Principles of Boiler锅炉前屏、分隔屏、后屏。锅炉前屏、分隔屏、后屏。1/8/202317Principles of Boiler3、屏式受热面的热偏差：、屏式受热面的热偏差：屏式受热面所处烟温较高，平行管子之间的热偏差较大。屏式受热面所处烟温较高，平行管子之间的热偏差较大。相对于内圈管来说，外圈管受热强，但是长度较长，流动相对于内圈管来说，外圈管受热强，但是长度较长，流动阻力大，工质流量小，容易发生阻力大，工质流量小，容易发生超温超温现象。现象。为了保证受热面安全运行，屏式受热面多作为为了保证受热面安全运行，屏式受热面多作为中温受热中温受热面（中级）面（中级），采用较高的质量流速，使管壁得到冷却。屏，采用较高的质量流速，使管壁得到冷却。屏的最外围的最外围U形管壁温最高，多采用耐高温钢材制造。形管壁温最高，多采用耐高温钢材制造。1/8/202318Principles of Boiler4、屏式过热器防止外圈管超温的措施屏式过热器防止外圈管超温的措施（a）减小外圈管长度；）减小外圈管长度；（b）采用双）采用双U型管结构；型管结构；（c）内外圈管子交叉；）内外圈管子交叉；（d）外圈管子短路（增大流量）保护管屏。）外圈管子短路（增大流量）保护管屏。（a）（b）（c）（d）1/8/202319Principles of Boiler 壁式过热器（再热器）壁式过热器（再热器）紧贴水冷壁或炉墙布置紧贴水冷壁或炉墙布置，也称为，也称为墙式墙式过热器过热器,常用于低温段过热器常用于低温段过热器（再热器）（再热器）。1 1、布置方式、布置方式（1 1）紧贴炉墙与水冷壁相间布置，用于控制循环锅炉；）紧贴炉墙与水冷壁相间布置，用于控制循环锅炉；（2 2）附着在水冷壁管道上，将水冷壁管遮盖（水冷壁管按）附着在水冷壁管道上，将水冷壁管遮盖（水冷壁管按照不吸热考虑），多用于自然循环锅炉。照不吸热考虑），多用于自然循环锅炉。2 2、布置形式、布置形式（1 1）布置在炉膛上部：）布置在炉膛上部：（2 2）沿炉膛全高度布置在前墙或两侧墙上。）沿炉膛全高度布置在前墙或两侧墙上。三、三、壁式过热器（再热器）壁式过热器（再热器）1/8/202320Principles of Boiler1、顶棚过热器：顶棚过热器：布置在炉膛顶布置在炉膛顶部的膜式受热面，通过吊杆悬部的膜式受热面，通过吊杆悬吊在炉顶钢梁上。吸热量不大，吊在炉顶钢梁上。吸热量不大，主要作用主要作用是支承炉顶的耐火材是支承炉顶的耐火材料和保温材料，并保持锅炉的料和保温材料，并保持锅炉的严密性。严密性。四、四、顶棚过热器顶棚过热器和包覆管和包覆管过热器过热器（附加受热面附加受热面）2、包覆管过热器：包覆管过热器：布置在水平烟道和尾部竖井的壁面上布置在水平烟道和尾部竖井的壁面上的膜式受热面，类似水冷壁。烟气温度较低，且仅受烟气的膜式受热面，类似水冷壁。烟气温度较低，且仅受烟气单面冲刷，因此吸热量少。单面冲刷，因此吸热量少。主要作用是形成烟道壁面主要作用是形成烟道壁面，提，提高锅炉严密性，减少烟道漏风。高锅炉严密性，减少烟道漏风。1/8/202321Principles of Boiler顶棚过热器顶棚过热器和包墙管和包墙管过热器过热器：1/8/202322Principles of Boiler 包墙管包墙管过热器过热器：1/8/202323Principles of Boiler 五、汽温特性五、汽温特性 汽温特性：过热器或再热器出口蒸汽温度随锅炉负荷变汽温特性：过热器或再热器出口蒸汽温度随锅炉负荷变化的关系特性，称为锅炉的汽温特性。化的关系特性，称为锅炉的汽温特性。锅炉负荷提高锅炉负荷提高:B,G提高提高采用适当比例的三种过热器组采用适当比例的三种过热器组合，可获得平稳的汽温特性。合，可获得平稳的汽温特性。1、过热器的汽温特性、过热器的汽温特性对流式过热器对流式过热器：随锅炉负荷的提：随锅炉负荷的提高高,出口蒸汽温度提高，出口蒸汽温度提高，曲线曲线3；辐射式过热器辐射式过热器：随锅炉负荷的增：随锅炉负荷的增加，出口蒸汽温度下降，加，出口蒸汽温度下降，曲线曲线1；半辐射式过热器半辐射式过热器：汽温特性介于：汽温特性介于上述两者之间，曲线上述两者之间，曲线2。1/8/202324Principles of Boiler1-1-过热器汽温特性；过热器汽温特性；2-2-再热器汽温特性再热器汽温特性 再热器整体呈现对流汽温再热器整体呈现对流汽温特性特性，锅炉负荷降低时，出，锅炉负荷降低时，出口蒸汽温度下降；口蒸汽温度下降；此外，锅炉负荷降低，汽此外，锅炉负荷降低，汽轮机高压缸排汽温度降低，轮机高压缸排汽温度降低，再热器的进口汽温降低，出再热器的进口汽温降低，出口汽温进一步下降口汽温进一步下降；再热器的汽温特性随锅炉再热器的汽温特性随锅炉负荷变化幅度较大。负荷变化幅度较大。2、再热器的汽温特性、再热器的汽温特性 过热器整体呈现对流汽温特性过热器整体呈现对流汽温特性。再热器的汽温特性与。再热器的汽温特性与过热器的汽温特性相似，但又有其不同的特点过热器的汽温特性相似，但又有其不同的特点。1/8/202325Principles of Boiler六、典型的六、典型的过热器与再热汽系统过热器与再热汽系统过热器与再热汽系统过热器与再热汽系统1、系统布置要求：、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，并具有灵活的灵活的调温手段调温手段，还应保证运行中管壁不超温和具有较高，还应保证运行中管壁不超温和具有较高的经济性等。的经济性等。2、过热器布置原则、过热器布置原则（1）中压锅炉：一般仅采用对流过热器。）中压锅炉：一般仅采用对流过热器。（2）大型锅炉：采用）大型锅炉：采用辐射辐射对流组合式对流组合式过热器系统。过热器系统。基本组合模式为基本组合模式为“顶棚过热器顶棚过热器-包覆管过热器包覆管过热器-低温对流低温对流过热器过热器-半辐射过热器半辐射过热器-高温对流过热器高温对流过热器”。1/8/202326Principles of Boiler 3、过热器的布置要求：、过热器的布置要求：（1）过热器的分级布置）过热器的分级布置低温级过热器采用逆流传热方式；低温级过热器采用逆流传热方式；高温级过热器可以分成两段：第一段为逆流传热方式，布高温级过热器可以分成两段：第一段为逆流传热方式，布置在烟道两侧；第二段为顺流方式，布置在烟道中间；置在烟道两侧；第二段为顺流方式，布置在烟道中间；（2）过热器的分级或分段，每段蒸汽焓增不应超过）过热器的分级或分段，每段蒸汽焓增不应超过250-420kJ/kg，以减少热偏差；，以减少热偏差；（3）两级过热器之间应该设置）两级过热器之间应该设置减温器减温器，以便调节汽温。，以便调节汽温。4、典型锅炉过热器与再热器系统、典型锅炉过热器与再热器系统 1/8/202327Principles of Boiler某某1900t/h超临界锅炉超临界锅炉主蒸汽系统流程：主蒸汽系统流程：给水给水省煤器省煤器螺旋管螺旋管水冷壁水冷壁过渡联箱过渡联箱垂垂直管水冷壁直管水冷壁启动分离启动分离器器顶棚和包墙过热器顶棚和包墙过热器系统系统低温过热器低温过热器一一级喷水减温器级喷水减温器屏式过屏式过热器热器二级喷水减温器二级喷水减温器末级过热器末级过热器汽轮机汽轮机高压缸。高压缸。1/8/202328Principles of Boiler600MW超临界锅炉超临界锅炉再热汽系统流程：再热汽系统流程：再热管道再热管道再热器再热器事故喷水减温器事故喷水减温器再热管道再热管道水平低水平低温再热器温再热器末级再末级再热器热器汽轮机低压汽轮机低压缸。缸。1/8/202329Principles of Boiler东锅东锅1000MW锅炉锅炉示意图示意图1/8/202330Principles of Boiler锅炉锅炉过热器与再热器过热器与再热器系统系统图图1/8/202331Principles of Boiler再热器系统再热器系统流程图流程图（动画）（动画）1/8/202332Principles of Boiler式中：式中：hp 为偏差管焓增，为偏差管焓增，h0 为管组平均焓增。为管组平均焓增。一、热偏差的概念一、热偏差的概念 锅锅炉炉受受热热面面并并列列管管子子间间，因因吸吸热热不不均均和和工工质质流流量量不不均引起的工质焓增不同的现象。均引起的工质焓增不同的现象。热偏差程度，用热偏差系数热偏差程度，用热偏差系数表示：表示：7-3 7-3 热偏差热偏差 1/8/202333Principles of Boilerq：外壁面平均热负荷，：外壁面平均热负荷，kJ/(m2s)；F：受热面积，：受热面积，m2；G：工质流量，：工质流量，kg/s；q：吸热不均匀系数；：吸热不均匀系数；F：结构不均匀系数；：结构不均匀系数；G：流量：流量不均匀系数。不均匀系数。由于并列管子间的受热面积差异不大，因此产生热偏差由于并列管子间的受热面积差异不大，因此产生热偏差的主要原因是的主要原因是吸热不均和流量不均吸热不均和流量不均。二、热偏差的影响因素二、热偏差的影响因素1/8/202334Principles of Boiler（1）受热面的污染）受热面的污染 受热受热面面积灰积灰和和结渣结渣导致并列管吸热严重不均；导致并列管吸热严重不均；（2）炉内温度场不均匀）炉内温度场不均匀炉炉内内温温度度场场与与速速度度场场：炉炉内内温温度度场场是是三三维维的的，高高度度和和宽宽度度方向热负荷有差别；方向热负荷有差别；燃烧器运行调节不当，导致燃烧器运行调节不当，导致火焰中心偏斜火焰中心偏斜；（3）屏式过热器受热不均；）屏式过热器受热不均；屏式过热器各排管辐射角系数不同，屏式过热器各排管辐射角系数不同，冷热不均比较严重冷热不均比较严重。1 1、热力不均匀的影响因素、热力不均匀的影响因素、热力不均匀的影响因素、热力不均匀的影响因素1/8/202335Principles of Boiler（4）烟道内温度场不均匀）烟道内温度场不均匀炉炉内内温温度度场场与与速速度度场场的的不不均均匀匀，会会在在烟烟道道中中延延续续下下去去，导导致致烟烟道道内内温度场不均匀；温度场不均匀；四四角角切切圆圆燃燃烧烧产产生生的的旋旋转转气气流流，导致烟道内温度常不均；导致烟道内温度常不均；（5）烟烟气气走走廊廊的的影影响响：对对流流受受热热面面中中，如如果果横横向向节节距距不不均均时时，会会使使个个别别管管排排间间有有较较大大的的烟烟气气流流通通截截面面，形形成成烟烟气气走走廊廊。烟烟气气走走廊廊阻阻力力小小，烟烟速速快快，对对流流传传热热加加强强；烟烟气气走走廊廊还还具具有有较较大的辐射层厚度，辐射吸热也增加。大的辐射层厚度，辐射吸热也增加。1/8/202336Principles of Boiler（1）连接方式的影响：连接方式的影响：连连接接方方式式的的不不同同，导导致致并并列列管管圈圈进进出出口口端端的的静静压压差差不不同同，从而使得并联管之间从而使得并联管之间流量不均流量不均。2 2、流量不均匀的影响因素、流量不均匀的影响因素、流量不均匀的影响因素、流量不均匀的影响因素Z Z型连接中型连接中，沿流动方，沿流动方向向进口联箱内进口联箱内工质流量工质流量逐步减小，动能下降，逐步减小，动能下降，而静压则逐步提高；而而静压则逐步提高；而出口联箱中出口联箱中，沿流动方，沿流动方向静压逐步下降。向静压逐步下降。并联并联管流量差别较大管流量差别较大。U U型连接方式型连接方式，进出口，进出口联箱中静压变化趋势相联箱中静压变化趋势相同，同，进出口管圈静压差进出口管圈静压差相差较小相差较小。1/8/202337Principles of Boiler（2）热力不均对流量不均的影响）热力不均对流量不均的影响 并联管组的平均压降：并联管组的平均压降：由此可得，并联管组的平均流量：由此可得，并联管组的平均流量：偏差管的平均流量：偏差管的平均流量：式中，式中，K表示折算阻力系数，重力压头表示折算阻力系数，重力压头gh忽略不计。忽略不计。1/8/202338Principles of Boiler 流量不均匀系数：流量不均匀系数：（a a）：反映了反映了并列管圈压差不同并列管圈压差不同对流量不均的影响。对流量不均的影响。连接方式不同，并列管圈进出口端的静压差不同。连接方式不同，并列管圈进出口端的静压差不同。（c）：反映了反映了吸热不均吸热不均对流量不均的影响。对流量不均的影响。（b b）：折算阻力系数与管子的长度、流通面积、：折算阻力系数与管子的长度、流通面积、粗糙度、等因素有关，反映了粗糙度、等因素有关，反映了结构不同结构不同对流量不均的影响。对流量不均的影响。吸热强吸热强的偏差管，其的偏差管，其热力不均匀系数较大热力不均匀系数较大；同时，该偏；同时，该偏差管内蒸汽比体积较大，差管内蒸汽比体积较大，流量不均匀系数较小流量不均匀系数较小：使该偏：使该偏差管的热偏差系数更大，容易恶性循环导致管子超温。差管的热偏差系数更大，容易恶性循环导致管子超温。1/8/202339Principles of Boiler中间混合对热偏差的影响中间混合对热偏差的影响1-平均管平均管2-偏差管，无中间混合偏差管，无中间混合3-偏差管，三次中间混合偏差管，三次中间混合每级受热面还可以每级受热面还可以沿烟道宽沿烟道宽度方向进行分段度方向进行分段，以减小因烟，以减小因烟道宽度方向热负荷中间高两侧道宽度方向热负荷中间高两侧低而造成的热偏差。低而造成的热偏差。将受热面分成串联的几级，级将受热面分成串联的几级，级间通过联箱进行工质混合。间通过联箱进行工质混合。可以减小热偏差，可以减小热偏差，避免热偏差避免热偏差累积累积，还可减少每级受热面中工，还可减少每级受热面中工质焓增，便于控制蒸汽温度。质焓增，便于控制蒸汽温度。（一）结构设计方面的措施（一）结构设计方面的措施（1 1）受热面）受热面分级分段布置分级分段布置，级间采用联箱混合，减小出口热偏差；，级间采用联箱混合，减小出口热偏差；三、减少热偏差的措施三、减少热偏差的措施三、减少热偏差的措施三、减少热偏差的措施 1/8/202340Principles of Boiler（2 2）沿沿烟烟道道宽宽度度方方向向进进行行左左右右交交叉叉：可可减减少少因因烟烟道道左左右右侧侧烟烟温温不不同同和烟速偏差引起的吸热不均。和烟速偏差引起的吸热不均。（3 3）采用合理的连接管与过热器联箱）采用合理的连接管与过热器联箱之间的之间的连接方式连接方式：采用：采用U U型连接型连接或或多管多管连接连接方式，都可使流量不均减小，降方式，都可使流量不均减小，降低热偏差。低热偏差。多管连接方式多管连接方式工质流程左右交叉工质流程左右交叉1/8/202341Principles of Boiler（4 4）同同级级过过热热器器（再再热热器器）进进行行管管圈圈内内外外分分组组：内内外外圈圈管管交交叉叉布布置置，均均衡衡内内外外管管圈吸热量，如屏式过热器。圈吸热量，如屏式过热器。（5 5）减减小小屏屏前前或或管管束束前前烟烟气气空空间间的的尺尺寸寸，减减少少烟烟气气与与各各管圈间辐射换热的角系数差别，减小辐射热偏差。管圈间辐射换热的角系数差别，减小辐射热偏差。1/8/202342Principles of Boiler（6 6）合合理理设设计计并并列列管管的的结结构构参参数数，增增大大热热负负荷荷较较高高管管子的管径，提高流量，使流量和吸热量合理匹配；子的管径，提高流量，使流量和吸热量合理匹配；（7 7）消消除除炉炉膛膛出出口口烟烟气气余余旋旋：炉炉膛膛上上方方的的分分隔隔屏屏可可起起到到消消旋旋作作用用，使使进进入入对对流流烟烟道道的的烟烟气气流流速速趋趋于于均均匀匀。此此外，二次风反切可以削弱烟气旋转强度。外，二次风反切可以削弱烟气旋转强度。（8 8）烟烟道道受受热热面面的的布布置置，要要使使烟烟气气流流通通截截面面均均匀匀，防防止局部流通截面大而形成止局部流通截面大而形成烟气走廊烟气走廊，造成吸热不均。，造成吸热不均。1/8/202343Principles of Boiler（1 1）设设备备投投产产或或检检修修后后，应应做做好好冷冷态态空空气气动动力力场场试试验验和和热热态态燃燃烧烧调调整整试试验验。确确保保炉炉内内空空气气动动力力场场均均匀匀，火焰不偏斜，炉膛出口烟气分布均匀。火焰不偏斜，炉膛出口烟气分布均匀。（2 2）锅锅炉炉运运行行时时，根根据据负负荷荷变变化化合合理理投投入入和和调调整整燃燃烧器。保证烟气均匀充满炉膛，火焰不偏斜。烧器。保证烟气均匀充满炉膛，火焰不偏斜。（3 3）及时吹灰及时吹灰，防止结渣和积灰产生的受热不均。，防止结渣和积灰产生的受热不均。（二）运行方面的措施（二）运行方面的措施1/8/202344Principles of Boiler7-4 7-4 蒸汽温度的调节蒸汽温度的调节 锅锅炉炉在在运运行行过过程程中中，由由于于运运行行条条件件的的变变化化，蒸蒸汽汽温温度度随随之变化。主要影响因素包括：之变化。主要影响因素包括：1、锅炉负荷、锅炉负荷G 蒸蒸汽汽温温度度与与锅锅炉炉负负荷荷之之间间的的关关系系称称为为汽汽温温特特性性，不不同同传传热热方方式式的的过过热热器器与与再再热热器器，汽汽温温特特性性不不同同。一一般般过过热热器器和和再热器都呈现对流特性，再热器都呈现对流特性，随着锅炉负荷随着锅炉负荷，汽温，汽温；2、过量空气系数、过量空气系数 过过量量空空气气系系数数增增大大，燃燃烧烧生生成成的的烟烟气气量量增增多多，烟烟气气流流速增大，对流传热加强，导致过热速增大，对流传热加强，导致过热汽温升高汽温升高；一、汽温变化的影响因素1/8/202345Principles of Boiler3、给水温度、给水温度tgs 给水温度给水温度，产生一定蒸汽量所需的煤耗量减少，烟气，产生一定蒸汽量所需的煤耗量减少，烟气量下降，对流受热面量下降，对流受热面出口汽温出口汽温。4、受热面污染情况、受热面污染情况炉膛受热面的积灰或结渣：炉膛受热面的积灰或结渣：炉内辐射热减少，进入过热器炉内辐射热减少，进入过热器区域烟温上升，区域烟温上升，过热汽温过热汽温；过热器本身积灰或结渣：过热器本身积灰或结渣：传热量下降，传热量下降，过热汽温过热汽温。1/8/202346Principles of Boiler2/32/35、燃烧器的运行状况、燃烧器的运行状况燃燃烧烧器器喷喷嘴嘴倾倾角角的的影影响响：喷喷嘴嘴向向上上倾倾斜斜，火火焰焰中中心心上上移，移，汽温汽温。投运不同高度的燃烧器：火焰中心随投运燃烧器的高投运不同高度的燃烧器：火焰中心随投运燃烧器的高度而变化，导致汽温变化。度而变化，导致汽温变化。6、燃料变化的影响、燃料变化的影响燃煤发热量增大燃煤发热量增大，燃料耗量，燃料耗量B降低，导致过热器出降低，导致过热器出口口汽温下降汽温下降。水分和灰分增加水分和灰分增加，降低炉膛温度，炉内放热量减少，降低炉膛温度，炉内放热量减少，炉膛出口烟温上升，炉膛出口烟温上升，过热器汽温过热器汽温；煤质变粗，难于燃尽，火焰中心上移，汽温煤质变粗，难于燃尽，火焰中心上移，汽温。1/8/202347Principles of Boiler二、蒸汽温度的调节方法二、蒸汽温度的调节方法 运行中汽温偏离额定值的一般不超过运行中汽温偏离额定值的一般不超过-10-10+5+5。汽温过高，汽温过高，金属的许用应力下降，危及机组的安全运行；金属的许用应力下降，危及机组的安全运行；汽温下降，汽温下降，循环热效率降低。循环热效率降低。（一）蒸（一）蒸汽侧调节汽侧调节 通通过过改改变变蒸蒸汽汽热热焓焓调调节节汽汽温温，主主要要有有喷喷水水减减温温器器（主主要要用用于于过过热热器器调调温）、温）、表面式换热器表面式换热器（主要用于再热器）；（主要用于再热器）；（二）烟气侧调节（二）烟气侧调节 通通过过改改变变流流经经过过热热器器和和再再热热器器烟烟气气流流量量和和烟烟气气温温度度的的方方法法，调调节节蒸蒸汽汽温度。常作为再热蒸汽温度的粗调节措施。温度。常作为再热蒸汽温度的粗调节措施。1/31/31/8/202348Principles of Boiler 1 1、喷水减温方法、喷水减温方法、喷水减温方法、喷水减温方法 原原理理：喷喷水水减减温温原原理理是是将将减减温温水水直直接接喷喷入入过过热热蒸蒸汽汽中中，使其雾化吸热蒸发，降低蒸汽温度。使其雾化吸热蒸发，降低蒸汽温度。特点：结构简单、调节灵敏，可靠性高，压力损失小；特点：结构简单、调节灵敏，可靠性高，压力损失小；应用：应用：过热蒸汽：广泛采用喷水减温进行过热蒸汽：广泛采用喷水减温进行过热蒸汽温度调节过热蒸汽温度调节；再热蒸汽：喷水减温作为再热蒸汽：喷水减温作为辅助调节方法和事故喷水用辅助调节方法和事故喷水用。（再热器不采用喷水减温调节汽温再热器不采用喷水减温调节汽温：再热器喷入的水转化的蒸汽仅在：再热器喷入的水转化的蒸汽仅在汽轮机的中、低压缸中作功，相当于附加了一个中压子循环系统，子汽轮机的中、低压缸中作功，相当于附加了一个中压子循环系统，子循环效率低于原来循环效率，从而循环效率低于原来循环效率，从而使整个系统循环效率降低使整个系统循环效率降低。）。）2/82/8（一）蒸（一）蒸汽侧调温方法汽侧调温方法 1/8/202349Principles of Boiler 喷水减温连接系统喷水减温连接系统喷喷水水减减温温要要求求减减温温水水的的品品质质不不能能低低于于蒸蒸汽汽品品质质，常常用用锅锅炉炉给水作为减温水。给水作为减温水。喷水减温器布置在两级过热器之间的喷水减温器布置在两级过热器之间的连接管道或联箱中连接管道或联箱中。2/82/8对多级过热器系统，采用对多级过热器系统，采用23级喷水减温。级喷水减温。第一级：第一级：屏式过热器之屏式过热器之前。保护屏式过热器安全前。保护屏式过热器安全和粗调过热汽温。和粗调过热汽温。第二级：第二级：高温过热器之高温过热器之前。细调过热汽温至额定前。细调过热汽温至额定值，保护高温过热器。值，保护高温过热器。1/8/202350Principles of Boiler1/8/202351Principles of Boiler 喷水减温器型式：喷水减温器型式：笛形管式、旋涡式、文氏管式等。笛形管式、旋涡式、文氏管式等。（1 1）笛形管式喷水减温器：笛形管式喷水减温器：2/82/8笛形管式喷水减温器由笛形管式喷水减温器由笛形笛形管和保护套管管和保护套管组成。组成。减温水从减温水从背向气流一侧的喷孔喷出，背向气流一侧的喷孔喷出，保保护套管护套管长长4-5m，保证水滴在，保证水滴在套管长度内蒸发完毕，防止水套管长度内蒸发完毕，防止水滴接触外壳产生热应力。滴接触外壳产生热应力。特点：结构简单，制造安装特点：结构简单，制造安装方便，调温效果好，但在减温方便，调温效果好，但在减温水量小时水量小时雾化质量较差雾化质量较差。1-外壳外壳 2-喷管喷管 3-保护套管保护套管 1/8/202352Principles of Boiler1-1-混合管；混合管；2-2-文丘里管；文丘里管；3-3-旋涡式喷嘴。旋涡式喷嘴。减温水在喷嘴内强烈旋转减温水在喷嘴内强烈旋转，喷出后形成伞形水雾，与，喷出后形成伞形水雾，与蒸汽接触混合良好。文丘里管使蒸汽加速，促进蒸汽与蒸汽接触混合良好。文丘里管使蒸汽加速，促进蒸汽与水雾的混合。因此完成减温水雾化和与蒸汽充分混合所水雾的混合。因此完成减温水雾化和与蒸汽充分混合所需的混合管长度较短。需的混合管长度较短。特点：特点：雾化完善雾化完善，减温幅度大，适用于减温水量变化，减温幅度大，适用于减温水量变化幅度大的情况。压力损失较大。幅度大的情况。压力损失较大。（2）旋涡式喷水减温器：）旋涡式喷水减温器：1/8/202353Principles of Boiler（3）文丘里管喷水减温器）文丘里管喷水减温器文氏管式喷水减温器：文氏管式喷水减温器：减温水经减温水经环形水室环形水室从文丘里管（从文丘里管（真空发生器真空发生器）喉部的）喉部的若干小孔喷入，与蒸汽强烈混合蒸发。若干小孔喷入，与蒸汽强烈混合蒸发。特点：蒸汽流动阻力小，水雾化好，但结构较复杂。特点：蒸汽流动阻力小，水雾化好