《锅炉原理》备课笔记7

锅炉原理备课笔记7第七章过热器和再热器7-1过热器和再热器的作用和工作特点1过热器的作用：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。再热器的作用：提高再热蒸汽的温度达到一定数值。2提高过热蒸汽的温度和压力、采用蒸汽再热可以提高锅炉机组的效率。3过热器和再热器是锅炉中工作温度最高的部件，再热器的工作条件一点不比过热器优越。它们的工作温度都接近其温度的极限值。在运行中要尽量使金属温度不要太高。4对于过热器和再热器的金属而言，提高10工作温度，金属的寿命要减少一半。7-2过热器和再热器的型式和结构及其汽温特性一 过热器和再热器的型式1 型式有对流式、辐射式和半辐射式。2 对流式过热器和再热器有逆流、顺流、混合流；有单管圈、双管圈、多管圈；有顺列、错列；有立式、水平式；平行于前墙、垂直于前墙。3 辐射式过热器是指吸收炉膛辐射的过热器。半辐射式过热器（就是屏式过热器）是指吸收炉膛辐射比较多（辐射吸热超过总热量的一半左右）的过热器。对流式过热器是主要吸收对流热的过热器。4 为什么要用屏式过热器：（1）防止过热器的管子搭渣桥。（2）吸收炉膛热量，降低炉膛出口烟气温度。（3）管间有比较大的空间，因而有效辐射层厚度比较大，有利于辐射传热，迅速降低烟气温度。（4）由于管子数量比较少，可以提高蒸汽的质量流速，有利于保证管子的安全。二 过热器和再热器的系统1布置过热器系统的几个问题？（1）饱和蒸汽从汽包出来，首先进入顶棚过热器。因为顶棚过热器的受热强度大、热偏差大，这时的蒸汽温度比较低，安全有保障。（2）过热器要分级，每级不超过250420kJ/kg.，否则热偏差太大，金属管子不安全。（3）后屏过热器不能当高温过热器，因为后屏过热器在炉膛出口，烟气温度高，如果蒸汽温度也高，金属管子就不安全了。（4）过热器系统的喷水减温器一般安排两级。第一级在后屏过热器的入口，粗调蒸汽温度，保证后屏过热器管子的安全；第二级在最后一级过热器之前，细调蒸汽温度，保证过热蒸汽的最终温度。2高温过热器和高温再热器的金属管子一般要用合金钢（合金元素总量超过5%的金属）管子。例如12Cr1MoV、钢102、苏联的11、美国的T91等等。3典型的过热器系统：汽包顶棚过热器低温对流过热器屏式过热器高温对流过热器冷段高温对流过热器热段。4锅炉的型号：第一段符号以字母开开头表示制造厂例如HG、SG、WG、DG。第二段符号表示最大连续蒸汽量/锅炉蒸汽压力（表压,用kgf/cm2为单位），例如670/140、220/100等。第三段符号是数字，表示这种锅炉的制造序列编号。例如1、2、3等。近年来引进美国CE公司技术以后，锅炉的型号写法有所不同：锅炉最大连续蒸汽量蒸汽的压力（用Mpa）。5再热器的工作特点：（1）再热器是一个中压过热器，蒸汽压力低、蒸汽密度小、放热系数小，对金属管壁的冷却能力差。（2）受到阻力损失的限制，很少用混合、交叉，因而热偏差大。（3）一方面进口的蒸汽是高压缸的排汽，低负荷时来汽温度降低了，但是要求出口汽温达到额定值，这就要求再热器多吸收热量。另一方面再热器布置在过热器的后面，有比较强的对流特性，低负荷时吸热少。两个因素矛盾，因此要再热器系统有比较大的调温幅度。三 过热器和再热器的汽温特性1 汽温特性的定义：就是汽温和锅炉负荷的变化关系。2 汽温特性的内容：辐射式过热器的出口汽温随着负荷的升高而降低；对流式过热器的出口汽温随着负荷的升高而升高。3 随着负荷升高汽温升高的蒸汽的特性，也就是说这个蒸汽的汽温特性和对流过热器的蒸汽特性一样，我们说这个蒸汽具有对流特性。随着负荷升高汽温降低的蒸汽的特性，也就是说这个蒸汽的汽温特性和辐射过热器的蒸汽特性一样，我们说这个蒸汽具有辐射特性。4 再热蒸汽的汽温特性是对流的，因为它远离炉膛出口，因而有比较强的对流特性。7-3热偏差一 热偏差的概念1热偏差的定义：并列工作的管子焓增不同的现象。这个定义是广义的，对过热器、再热器、省煤器、水冷壁都是正确的。这个定义没有讲热偏差形成的原因。2热偏差系数的公式： （7-1）3.三个系数：吸热不均系数、结构不均系数、流量不均系数。其中吸热不均系数（主要是结构因素（位置），中间的管子吸热多，边上的管子吸热少）影响最大，结构不均系数一般为1，就是没有影响。流量不均系数影响不大。4联箱效应 联箱的连接方法不同，对管子的热偏差的影响。（1） 讲解P135的图7-13的例子。（2） 出一个任意连接方式的示意图，画出它的静压曲线。5P136的推导，（7-10）的式子，说明吸热不均引起流量不均。应当说反过去又影响吸热不均，又影响流量不均，这个是反复影响的。但是这个影响过程是衰减很快的。6流动特性 分为强制工质流动受热面的流动特性（吸热多的管子，工质流量少）和自然循环工质流动受热面的流动特性（吸热多的管子，工质流量多）。自然循环工质流动受热面的流动特性在第十二章讲解。二 过热器热偏差的计算 不用讲解。只要看P139的结论。7-4运行中影响汽温的因素 1运行中影响汽温的因素 锅炉负荷、过量空气系数、给水温度、受热面的污染情况、饱和蒸汽用汽量、燃烧器的运行方式、燃料的种类和成分。2运行中造成炉膛中火焰中心上升的因素有哪些？（1）煤粉颗粒变大；（2）底部热风（下二次风）加大；（3）摆动燃烧器的摆角上摆；（4）多使用了上排燃烧器；（5）原煤的灰分变大；（6）锅炉负荷增加。7-5蒸汽温度的调节方法1蒸汽温度的调节方法的分类：蒸汽侧调节和烟气侧调节；过热蒸汽温度调节和再热蒸汽温度调节；降温调节和升温调节；单向调节和双向调节等等。2喷水减温器 这个是蒸汽侧调节、过热蒸汽温度调节、降温调节、单向调节。3喷水减温器的减温幅度是30（额定负荷的时候，两级减温器的减温幅度之和）。减温水量是额定蒸发量的58%。4通常过热器系统用二级减温系统，第一级喷水减温器布置在后屏过热器的入口，减温水量超过总减温水量的一半，保护屏式过热器，用于整个过热蒸汽温度的粗调。第二级喷水减温器布置在最后一级过热器入口，用于过热蒸汽温度的细调。5 喷水减温器的结构，有各种各样形式的喷水减温器。主要部件是水喷口（有很多种，单个的、三个的、竖直管的）、保护套管（带文邱里管的、有不带的）。6 自制冷凝水的喷水减温器的系统，为什么要自制冷凝水，因为当时的给水处理的水平太差，把给水喷入蒸汽会造成蒸汽污染。系统的布置见P141的图7-16。二表面式减温器 是一种管壳式热交换器。1 布置方式：下级省煤器的出口的水进入表面式减温器，出来后回到上级省煤器入口。2 所以要是用表面式减温器，是因为当时的化学水处理的技术很差，费用太高，软化水的品质又不好，不能让软化水进入蒸汽，否则会污染蒸汽。3 现在的表面式减温器只应用在中压小机组（表压39 kg/cm2,25MW）上面，它的缺点是减温幅度小、调节惯性大）。三 分隔烟道挡板调节器1分隔烟道挡板布置在省煤器下面，烟气温度400的地方。这时锅炉尾部有分隔墙过热器，把低温过热器和低温再热器分隔在两边，用分隔烟道挡板可以控制两边烟气的流量，从而控制两边受热面的吸热量。2这种分隔烟道挡板调节器安装在东锅200MW、东锅300MW、上锅125MW、上锅300MW、武锅200MW等机组上面。3分隔烟道挡板调节器的调节方法为负荷下降的时候，让低温再热器一边烟气量大些，低温过热器一边烟气量小一些。4 在这类锅炉机组的再热器系统中，还有事故喷水和微量喷水。四 烟气再循环1工作原理：低负荷的时候，用再循环风机从尾部低温烟道中（省煤器后），抽出一部分低于400的 烟气，送回炉膛底部，调节再热蒸汽温度。高负荷的时候，用再循环风机从尾部低温烟道中（省煤器后），抽出一部分低于400的 烟气，送回炉膛上部，起到保护屏式过热器、防止炉膛出口结渣的作用。2烟气再循环的调节：负荷降低的时候，把烟气出口切换到炉膛底部，并且同时增加再循环的烟气量。3烟气再循环是前苏联发明并主张应用的。但是有一个缺点，就是再循环风机的磨损。现在英美各国应用底部热风调节再热蒸汽温度，在炉膛总风量基本不变的情况下，增加底部热风，调节再热蒸汽温度（英国BW公司设计制造的山东聊城电厂600MW机组）。前苏联把低温烟气除去灰分以后送入燃烧器，同样可以调节再热蒸汽温度（河南洛阳电厂、甘肃西固电厂的147MW苏联机组）。4 气再循环的缺点：再循环风机受高温、磨损，机械未完全燃烧损失增加。五 摆动燃烧器1工作原理：摆动燃烧器可以上下摆动20，改变炉内火焰中心高度，使得炉膛出口烟气温度改变，从而调节再热蒸汽温度。2调节幅度：3050。3应当说摆动燃烧器影响的是炉膛出口烟气温度，首先改变了过热蒸汽温度，但是变化幅度小，其次才是改变再热蒸汽温度（这个是目的）。4 锅炉工作的影响：向上摆动增加机械未完全燃烧损失；向下摆动会使冷灰斗结渣。7-6过热器和再热器运行中的若干问题一高温积灰和高温腐蚀1高温积灰的机理：燃料的灰分中有碱金属的化合物和硫酸盐，它们的熔化温度比较低，在炉内是气体状态，在炉膛出口的对流过热器管子上凝结。这些物质可以粘结灰分。在烟气中氧化硫的作用下形成硫酸盐。积灰的温度越高以及烧结时间越长，其烧结强度越高。2高温腐蚀的机理：在高温积灰的内层有碱金属，与烟气飞灰中的铁、铝相互作用形成碱金属的硫酸盐。熔化和半熔化状态的碱金属硫酸盐的复合物对金属管壁有腐蚀作用。3燃烧重油的时候五氧化二钒有腐蚀作用。机理为：五氧化二钒与氧化钠生成钒酸钠，对管子金属有腐蚀作用。二再热器的运行保护（旁路）1 两级旁路：高压旁路从高压缸入口到高压缸出口。低压旁路从中压缸入口到凝汽器。2 使用情况：锅炉启动、停炉时使用。锅炉甩负荷的时候不许可使用（热冲击）。3 有的机组有大旁路。从高压缸入口到凝汽器。4 有的机组有小旁路。（1）从低温过热器入口到凝汽器。（2）从高压缸入口到凝汽器。四 过热器和再热器的高温破坏1 蠕变的定义：承压金属在高温下发生的缓慢变形。2 一条结论：工作温度升高10，寿命减少一半。3 另一条结论：高温金属破坏的主要原因是蠕变，可以计算高温金属的寿命。7-7管子壁温计算1 计算公式来自前苏联的锅炉热力计算标准方法。2 把圆筒形的管壁看作是大平板导热。计算把各种不利的情况迭加在一起。3 这一节可以不讲。