第三讲：受热面管理(二)

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1、 过热器与再热器过热器与再热器过热器与再热器的型式和结构；过热器与再热器的型式和结构；热偏差；热偏差；过热器与再热器的汽温调节；过热器与再热器的汽温调节；过热器与再热器的烟气侧工作过程过热器与再热器的烟气侧工作过程。2010-7-29过热设备与再热器2010-7-29锅炉过热器2009.7第3页2010-7-29过热器与再热器的型式和结构过热器与再热器的型式和结构 按传热方式分类，过热器可分为对流型、按传热方式分类，过热器可分为对流型、辐射型及半辐射型三种型式。辐射型及半辐射型三种型式。 高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半辐高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半辐射与对流型多级布置的射与对流型多级

2、布置的联合型过热器联合型过热器。过热器。过热器的蒸汽高温段采用对流型、低温段采用辐射或的蒸汽高温段采用对流型、低温段采用辐射或半辐射型，以降低受热面管壁钢材温度。半辐射型，以降低受热面管壁钢材温度。 屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉膛屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉膛的上部空间；辐射型过热器通常布置在炉顶、的上部空间；辐射型过热器通常布置在炉顶、炉膛的上部和转向室等贴墙处；对流型过热器炉膛的上部和转向室等贴墙处；对流型过热器布置在水平和垂直烟道中。布置在水平和垂直烟道中。2010-7-292010-7-29 蛇形管束结构蛇形管束结构 2010-7-29 2010-7-29 对流过热器的烟气

3、流速由防止受热面对流过热器的烟气流速由防止受热面的积灰和磨损、传热效果和烟气流动压力的积灰和磨损、传热效果和烟气流动压力降等诸因素决定。降等诸因素决定。 为防止管束积灰，额定负荷时对流受为防止管束积灰，额定负荷时对流受热面的烟气流速不宜低于热面的烟气流速不宜低于6m/s。 在靠近炉膛出口烟道中，烟气温度较在靠近炉膛出口烟道中，烟气温度较高，灰粒较软，受热面的磨损不明显，可高，灰粒较软，受热面的磨损不明显，可采用采用1012m/s以上的流速；以上的流速；当烟气温度降当烟气温度降到到600700以下时，灰粒变硬，磨损加以下时，灰粒变硬，磨损加剧，烟气流速不宜高于剧，烟气流速不宜高于9m/s。 选取

4、合理的烟速，既有较好的传热效选取合理的烟速，既有较好的传热效果，又能防止受热面的磨损和积灰。果，又能防止受热面的磨损和积灰。2010-7-29 过热器、再热器设计与运行的主要原过热器、再热器设计与运行的主要原则有下列三个：则有下列三个： （1）防止受热面金属温度超过材料的许用）防止受热面金属温度超过材料的许用温度；温度；（2 2）过热器与再热器温度特性好，在较）过热器与再热器温度特性好，在较大的负荷范围内能通过调节维持额定汽温；大的负荷范围内能通过调节维持额定汽温； （3 3）防止受热面管束积灰、磨损和腐蚀。）防止受热面管束积灰、磨损和腐蚀。2010-7-29 辐射式过热器辐射式过热器 辐射式

5、过热器有炉膛壁管式、前屏过辐射式过热器有炉膛壁管式、前屏过热器、顶棚管式及烟道包覆管式几种。热器、顶棚管式及烟道包覆管式几种。 炉膛壁管式炉膛壁管式过热器布置在炉膛垂直壁过热器布置在炉膛垂直壁面，有的按一定的宽度布置在全炉膛高度面，有的按一定的宽度布置在全炉膛高度上，有的只布置在炉膛上部的部分高度上。上，有的只布置在炉膛上部的部分高度上。炉膛壁管式过热器吸收炉膛辐射传热量。炉膛壁管式过热器吸收炉膛辐射传热量。2010-7-292010-7-292010-7-292010-7-29 热 偏 差 一、基本概念 过热器是由许多并列管子组成的管组。在这些并列工作的管子中，个别管内工质的焓增偏离管组平均

6、工质焓增的现象，称为热偏差。热偏差的大小可用热偏差系数来表示。2010-7-29 oppgRRo 过热器与再热器产生热偏差的原因； （1）并列管受热不均； （2）蒸汽流量不均； （3）管圈的阻力特性的影响； （4）工质密度的大小。2010-7-29 减小热偏差的措施 （一）受热面分段串联 （二）交错布置2010-7-29 汽汽 温温 调调 节节 一、汽温要求一、汽温要求 维持稳定的过热蒸汽与再热蒸汽的温维持稳定的过热蒸汽与再热蒸汽的温度是锅炉设计、运行的重要任务。现代大度是锅炉设计、运行的重要任务。现代大型锅炉允许波动的范围大都型锅炉允许波动的范围大都 是是510。 二、汽温特性二、汽温特性

7、蒸汽温度与锅炉负荷的关系，称为汽蒸汽温度与锅炉负荷的关系，称为汽温特性。温特性。2010-7-292022年5月24日13时58分第25页蒸汽减温系统蒸汽减温系统2022年5月24日13时58分第26页蒸汽减温系统蒸汽减温系统2009.7第27页 混合式减温器混合式减温器 减温水通减温水通过喷嘴雾化后过喷嘴雾化后喷入蒸汽的减喷入蒸汽的减温器称混合式温器称混合式减温器。它由减温器。它由雾化喷嘴、连雾化喷嘴、连接管、保护管接管、保护管及外壳等组成。及外壳等组成。2010-7-292010-7-29 改变燃烧器角度方式汽温调节改变燃烧器角度方式汽温调节 2010-7-29 过热器与再热器系统过热器与

8、再热器系统 过热器与再热器系统，应根据锅炉参过热器与再热器系统，应根据锅炉参数、容量要求，从安全经济角度综合考虑数、容量要求，从安全经济角度综合考虑管壁不超温，调温手段灵活，循环热经济管壁不超温，调温手段灵活，循环热经济性高，钢材消耗少，流动阻力小等因素，性高，钢材消耗少，流动阻力小等因素，选择合理的方案。选择合理的方案。 中低压锅炉中低压锅炉 ，由于过热汽温不高，由于过热汽温不高，所以过热器面积不大。一般采用纯对流式所以过热器面积不大。一般采用纯对流式过热器，系统比较简单。它主要考虑顺流、过热器，系统比较简单。它主要考虑顺流、逆流的合理组合，能够保证管壁的工作可逆流的合理组合，能够保证管壁的

9、工作可靠，同时受热面消耗的金属也少。靠，同时受热面消耗的金属也少。2010-7-29 高压以上锅炉多采用辐射与对流组合高压以上锅炉多采用辐射与对流组合式过热器。但若采用从辐射到对流逆流组式过热器。但若采用从辐射到对流逆流组合方式，受热面就得采用昂贵的高合金钢合方式，受热面就得采用昂贵的高合金钢作材料。若采用辐射到对流顺流组合方式，作材料。若采用辐射到对流顺流组合方式，既能有效地冷却管壁，又能在相同的热偏既能有效地冷却管壁，又能在相同的热偏差条件下使蒸汽的温升较小，大大改善了差条件下使蒸汽的温升较小，大大改善了辐射过热器的工作条件。辐射过热器的工作条件。 国产大中型锅炉的过热器系统多采用国产大中

10、型锅炉的过热器系统多采用混流组合方式，它是综合了上述两种组合混流组合方式，它是综合了上述两种组合方式的优点而形成的。受热面的组合模式方式的优点而形成的。受热面的组合模式为：辐射包墙管低温对流（逆流）为：辐射包墙管低温对流（逆流）辐射半辐射高温对流（顺流）。辐射半辐射高温对流（顺流）。2010-7-29 另外，减温点的选择是一个很重要另外，减温点的选择是一个很重要的问题。的问题。 减温点的选既应保证汽温调节灵敏，减温点的选既应保证汽温调节灵敏，又能保护工作条件较差的受热面。又能保护工作条件较差的受热面。 减温次数也应选择得当。减温次数也应选择得当。2010-7-29过热器与再热器的烟过热器与再热

11、器的烟气侧工作过程气侧工作过程2010-7-29 过热器的积灰过热器的积灰 积灰：烟气中的飞灰沉积在管束外表积灰：烟气中的飞灰沉积在管束外表面的现象称为积灰。面的现象称为积灰。 积灰的危害是使传热量减少，烟气流积灰的危害是使传热量减少，烟气流动阻力增大，严重时锅炉出力被迫降低；动阻力增大，严重时锅炉出力被迫降低；它还会引起受热面金属腐蚀等。它还会引起受热面金属腐蚀等。 （一）飞灰（一）飞灰 灰按易熔程度可分为三部分：低熔灰灰按易熔程度可分为三部分：低熔灰（700 850）、中熔灰）、中熔灰（9001100）、和高熔灰（）、和高熔灰（1600 2800） 。高熔灰是飞灰的主要成分。高熔灰是飞灰的

12、主要成分36。2010-7-29 随着灰层厚度增加，随着灰层厚度增加，其外表面温度升高，低其外表面温度升高，低熔灰的粘结结束。但是熔灰的粘结结束。但是中熔和高熔灰在紧密结中熔和高熔灰在紧密结实灰层表面进行着动态实灰层表面进行着动态沉积，形成松散而且多沉积，形成松散而且多孔的外灰层。孔的外灰层。 内灰层的坚实程度内灰层的坚实程度称为烧结强度。烧结强称为烧结强度。烧结强度越大的灰层越难以清度越大的灰层越难以清除。除。2010-7-29 汽包 汽包是加热、蒸发和过热三个过程的连接枢纽。 2010-7-29一）汽包的作用：一）汽包的作用：1.汽包与下降管、水冷壁管连接成自然水循汽包与下降管、水冷壁管连

13、接成自然水循环系统，同时接受省煤器的给水和向过热环系统，同时接受省煤器的给水和向过热器输送饱和蒸汽。器输送饱和蒸汽。2.汽包有一定的水量，因而，有一定的储热汽包有一定的水量，因而，有一定的储热能力。能力。3.汽包内装有各种清洁设备，保证蒸汽品质。汽包内装有各种清洁设备，保证蒸汽品质。4.汽包上装有压力表、水位计和安全阀等附汽包上装有压力表、水位计和安全阀等附件以保证锅炉安全运行。件以保证锅炉安全运行。2010-7-29二）汽包的结构1、汽包外部结构：汽包是由钢板制成的长圆筒形容器，它由筒身和两端的封头组成。筒身是由钢板卷制焊接而成；封头由钢板模压制成，焊接于筒身。 为了保证汽包能自由膨胀，现代

14、锅炉的汽包都用吊箍悬吊在炉顶大梁上。汽包横置于炉顶外部，不受火焰和烟气的直接加热，并具有良好的保护。2010-7-29 锅炉汽包2022年5月24日13时58分第41页2010-7-292010-7-29汽包的安全性分析汽包的安全性分析 严格控制汽包壁温差 上水温度90,壁温上升速度1.52min,各点温差40 夹层结构 减小上下壁温差 邻炉蒸汽送入下联箱 加热炉水，促进水循环，加快启动 汽包均匀受热 适当进水出水，燃烧器对称均匀投入2、内部结构（1）汽水分离装置汽包内的汽水分离元件可分为一次分离元件和二次分离元件两种。一次分离元件的任务是消除进人汽包的汽水混合物的动能，并将蒸汽和水进行初步分

15、离；二次分离元件的任务是把蒸汽中携带的细小水滴分离出来，并使蒸汽从汽包上部均匀引出。2010-7-29蒸汽净化 根本 提高给水品质 锅炉中净化 汽水分离 减少蒸汽带水 蒸汽清洗 减少蒸汽溶解性携带和机械携带 锅炉排污 控制锅水含盐量 汽水分离原理 重力分离 离心分离 惯性分离 水膜分离汽水分离装置 一次分离元件 进口挡板 旋风分离器 涡轮分离器 二次分离元件 波形板分离器 顶部多孔板汽水分离装置的工作原理：汽水分离装置的工作原理： 利用汽水密度差进行重力分离；利用汽水密度差进行重力分离； 利用汽流改变方向时的惯性力进行惯利用汽流改变方向时的惯性力进行惯性分离；性分离； 利用汽流旋转运动时的离心

16、力进行汽利用汽流旋转运动时的离心力进行汽水离心分离；水离心分离； 利用水粘附在金属壁面上形成水膜往利用水粘附在金属壁面上形成水膜往下流形成的吸附分离。下流形成的吸附分离。2010-7-29 简单分离板简单分离板旋旋风风分分离离器器和和涡涡流流分分离离器器2010-7-292010-7-292010-7-29螺旋臂式蒸汽分离器 预旋挡板 混合分配 螺旋臂 汽水离心分离 防涡流板 去处水的旋转 水流扩散器 水流分配 二次分离器 人字形惯性分离旋风分离器涡轮分离器 分离效率高 流动阻力大 控制循环锅炉用波形板分离器 低速曲折运动 离心力 惯性力水膜在重力作用下流到疏水盘，经疏水管到水容积内蒸汽清洗

17、蒸汽中盐分扩散到清洗清洗水 给水作为清洗清洗水 亚临界锅炉不用蒸汽清洗装置汽水分离器汽水分离器 百叶窗分离器又称波形板分离器，它由许多平行的波形板组成，能聚集并除去蒸汽中细小水滴，是一种广泛应用的二次分离元件。经粗分离后的湿蒸汽，低速通过由波形板组成的弯曲通道时，在离心力和粘附力的作用下，将细小水滴分离出来并粘附在波形板上形成水膜，水膜靠自重缓慢向下流动，在板的下端形成较大水滴而坠落，从而使蒸汽带水量减少。蒸汽通过百叶窗的流速不能太高，否则将会撕破水膜，蒸汽再次带水。 2010-7-292010-7-29顶部多孔板：顶部多孔板：其作用是利用小孔的节流作用，使蒸汽沿汽包长度均匀分布，避免局部蒸汽

18、流速过高而蒸汽带水增加2010-7-29蒸汽清洗装置蒸汽清洗装置2010-7-292010-7-29高参数、大容量锅炉蒸发设备的特点：、随着蒸汽压力的提高，将饱和水变成饱和蒸汽所需要的汽化热减少；、随着锅炉容量的增大，锅炉容积也要增大，才能保证燃料燃尽；、压力越高，饱和水和汽的比重差越小。2010-7-29 锅炉排污 为了保证锅水含盐量在允许范围内，必须将部分含盐浓度较高的锅水排出，并补充清洁的给水，这个过程就称为锅炉排污。锅炉排污是提高蒸汽品质的重要方法之一。根据目的不同，锅炉排污有连续排污和定期排污两种。2010-7-29锅炉排污和加药 汽水共腾 锅水含盐量过高蒸汽品质恶化 连续排污 汽包

19、蒸发面附近 定期排污 水冷壁下联箱底部 排污率 P = (Sgs /(Sls Sgs)*100% 加药Na3PO4 CaSO4 + Na3PO4 Ca3(PO4)2 + Na2SO4 MgSO4 + Na3PO4 Mg3(PO4)2 + Na2SO4 锅内加药管的作用：锅内加药管的作用： 沿汽包长度均匀加入磷酸钠和磷酸氢钠水溶液，与锅水中钙、镁离子作用，生成不溶水的沉淀，防止水垢形成。加药管远离排污管，靠近给水管或下降管入口，使药剂能与给水混合，反应后生成的水渣可顺利的排到水冷壁下联箱由定期排污管排出。 2010-7-29600MW600MW自然循环锅炉汽包结构自然循环锅炉汽包结构 内径1.8

20、288m 总长28.273m 直段长25.244m 壁厚204mm 封头壁厚168mm 材质SA-516GR70碳钢 224只螺旋臂式蒸汽分离器 123只百叶窗式干燥器 给水分配管、连续排污管、化学加药管强制循环锅炉汽包结构汽包结构多次强制循环锅炉汽包结构汽包结构B&W公司锅炉汽包结构汽包结构FW公司锅炉汽包结构汽包结构2010-7-29CE公司锅炉汽包结构汽包结构蒸汽净化及汽包内部装置蒸汽净化及汽包内部装置 蒸汽含盐的危害 电站锅炉蒸汽质量标准 蒸汽污染的原因 蒸汽净化蒸汽含盐的危害 过热器积盐 超温爆管 阀门积盐 漏汽，卡涩 汽轮机积盐 振动加大，效率降低电站锅炉蒸汽质量标准 控制钠盐，硅

21、酸 压力越高，对蒸汽品质要求越高蒸汽污染的原因 根源 给水含盐 原因 蒸汽带水、蒸汽溶盐蒸汽的机械携带 机械携带的盐量 Sjq = (/100)Sls mg/kg 带水多原因 汽流速度大 水滴直径小 压力高 汽水密度差小影响机械携带的因素之一 锅炉负荷 蒸发面负荷 蒸汽空间负荷 = ADnn负荷指数 Dlj 临界负荷 蒸汽湿度 0.1% 蒸汽压力 压力高 汽水密度差小 易生成小水滴 运行中压力急降，水位升高 蒸汽量增加影响机械携带的因素之二 蒸汽空间高度 H1水滴最大上升高度1.01,2m H*蒸汽空间临界高度0.50.6m 蒸汽分离空间高度H1 H* 锅水含盐量 Slj锅水临界含盐量蒸汽溶解

22、性携带 蒸汽溶解性携带的含盐量 Srq = (/100)Sls = (”/ )n分配系数 压力,盐的种类 溶解指数n蒸汽溶解性携带的特点 蒸汽溶盐能力随压力升高而增强 蒸汽溶盐具有选择性 第一类 硅酸(SiO2 、H2SiO3) 第二类 氯化钠(NaCl)、氯化钙CaCl2)、氢氧化钠(NaOH) 第三类 硫酸钠(Na2SO4)、硅酸钠(Na2SiO3)、磷酸钠(Na3PO4) 过热蒸汽也能溶解盐分硅酸在蒸汽中的溶解特性 硅酸在蒸汽中的溶解度最大 硅酸以分子形式溶解在蒸汽中 Na2SiO3 + 2H2O = 2 NaOH + H2SiO3第三类 第一类 提高锅水碱度 H2SiO3- Na2SiO3 pH =1011谢谢2010-7-29