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第七章第七章 过热器与再热器过热器与再热器u 本章重点：u一、过热器与再热器的型式和结构；一、过热器与再热器的型式和结构；u二、热偏差；二、热偏差；u三、过热器与再热器的汽温调节；三、过热器与再热器的汽温调节；u四、过热器与再热器的烟气侧工作过程四、过热器与再热器的烟气侧工作过程1u 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：u （（1）防止受热面金属温度超过材料的许）防止受热面金属温度超过材料的许用用温度；温度；（（2 2）过热器与再热器温度特性好，在较大）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；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2第一节第一节 过热器与再热器的工作特点过热器与再热器的工作特点 一、过热器与再热器的作用一、过热器与再热器的作用u过热器与再热器在系统中的位置如图过热器与再热器在系统中的位置如图7－－1所示u几个名词：几个名词： 主蒸汽（一次汽）主蒸汽（一次汽）—过热器出口的过过热器出口的过热蒸汽又称为主蒸汽或一次汽；热蒸汽又称为主蒸汽或一次汽； 再热蒸汽（二次汽）再热蒸汽（二次汽）—再热器出口的再热器出口的再热蒸汽又称为再热蒸汽或二次汽；再热蒸汽又称为再热蒸汽或二次汽； 蒸汽再热有一次再热和二次再热之分，蒸汽再热有一次再热和二次再热之分，后者就是蒸汽在汽轮机内作功过程中经过后者就是蒸汽在汽轮机内作功过程中经过两次蒸汽再热。

两次蒸汽再热3 过热器和再热器在热力系统过热器和再热器在热力系统 中的位置中的位置4 u 过热器、再热器的制造过热器、再热器的制造 过热器和再热器是由一定直径、管壁厚度的无过热器和再热器是由一定直径、管壁厚度的无缝钢管弯曲成一定的形状（蛇形或屏形），以利缝钢管弯曲成一定的形状（蛇形或屏形），以利于布置在锅炉烟道有限空间的一种气于布置在锅炉烟道有限空间的一种气–汽式热交汽式热交换器u 过热器、再热器的工作条件过热器、再热器的工作条件 ◎◎管内：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐升高，管内：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐升高，在其出口达到额定的过热汽温（通常在在其出口达到额定的过热汽温（通常在540~600℃）；）； ◎◎管外：高温烟气（通常在管外：高温烟气（通常在1100 ~ 600℃）携带）携带飞灰以一定的速度流过，容易在管外壁产生磨损飞灰以一定的速度流过，容易在管外壁产生磨损和腐蚀5 二、蒸汽温度的选择二、蒸汽温度的选择 蒸汽温度的选择要考虑三个因素：循环蒸汽温度的选择要考虑三个因素：循环热效率，汽轮机末级叶片的蒸汽湿度，高温热效率，汽轮机末级叶片的蒸汽湿度，高温钢材的许用温度。

钢材的许用温度 通常蒸汽温度在通常蒸汽温度在540~620℃ 选用的过热器与再热器受热面钢材，其选用的过热器与再热器受热面钢材，其工作温度几乎都接近许用温度值工作温度几乎都接近许用温度值如果钢材如果钢材的工作温度超过了其许用温度，将引起钢材的工作温度超过了其许用温度，将引起钢材的热强度、热稳定性下降，材质恶化，导致的热强度、热稳定性下降，材质恶化，导致受热面损坏因此，锅炉运行中必须十分注受热面损坏因此，锅炉运行中必须十分注意防止过热器、再热器等受热面的超温现象意防止过热器、再热器等受热面的超温现象67 三、过热器和再热器受热面的布置三、过热器和再热器受热面的布置 水加热成过热蒸汽需经过预热、蒸发水加热成过热蒸汽需经过预热、蒸发和过热三个阶段不同压力的锅炉，过热和过热三个阶段不同压力的锅炉，过热器吸热量占工质总吸热量的比例是不同的器吸热量占工质总吸热量的比例是不同的 中压煤粉炉，过热器布置在炉膛出口少量中压煤粉炉，过热器布置在炉膛出口少量凝渣管束之后的烟道内，其吸收的热量能凝渣管束之后的烟道内，其吸收的热量能适应蒸汽过热热的需要。

适应蒸汽过热热的需要 对于高压煤粉炉，就必须把部分过热对于高压煤粉炉，就必须把部分过热器布置在炉膛内超高压、亚临界压力和器布置在炉膛内超高压、亚临界压力和超临界压力的锅炉，上述布置特征就更明超临界压力的锅炉，上述布置特征就更明显了并且还把部分再热器布置在炉膛内并且还把部分再热器布置在炉膛内8第二节第二节 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布置的联合型过热器联合型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9 再热器实际上相当于中压蒸汽的过热再热器实际上相当于中压蒸汽的过热器，但再热蒸汽温度比中压蒸汽温度高很器，但再热蒸汽温度比中压蒸汽温度高很多 再热器以对流型为主，并位于高温对再热器以对流型为主，并位于高温对流型过热器之后烟气温度较低处，因为再流型过热器之后烟气温度较低处，因为再热蒸汽压力较低、蒸汽密度较小、热蒸汽压力较低、蒸汽密度较小、放热系放热系数较低蒸汽比热也较小，其受热面管壁金数较低蒸汽比热也较小，其受热面管壁金属温度比过热器更高属温度比过热器更高 但是有些锅炉的部分低温蒸汽段再热但是有些锅炉的部分低温蒸汽段再热器采用辐射型，布置在炉膛上部吸收炉膛器采用辐射型，布置在炉膛上部吸收炉膛的辐射传热的辐射传热1011 一、对流型过热器一、对流型过热器 布置在锅炉烟道内，烟气与蒸汽布置在锅炉烟道内，烟气与蒸汽间主要进行对流换热的过热器称为对间主要进行对流换热的过热器称为对流型过热器流型过热器 它主要由蛇形管并联组成，其进它主要由蛇形管并联组成，其进出口分别由联箱连接。

出口分别由联箱连接 根据烟气与管内蒸汽的相对流动根据烟气与管内蒸汽的相对流动方向，可分为逆流、顺流和混合流三方向，可分为逆流、顺流和混合流三种种流动方式流动方式根据对流受热面的根据对流受热面的放置放置方式方式又可分为立式和卧式两种又可分为立式和卧式两种1213 （一）流动方式（一）流动方式 逆流布置逆流布置具有最大的传热温差，可以具有最大的传热温差，可以节省金属消耗但蒸汽的高温段和烟气的节省金属消耗但蒸汽的高温段和烟气的高温段区域重叠在一起，金属壁温很高，高温段区域重叠在一起，金属壁温很高，工作条件最差工作条件最差顺流布置顺流布置则相反，蒸汽出则相反，蒸汽出口处烟温最低，因而壁温较低，工作安全口处烟温最低，因而壁温较低，工作安全但其传热温差最小，耗用的金属最多，但其传热温差最小，耗用的金属最多，混混合流布置合流布置则综合了逆流和顺流的优点，蒸则综合了逆流和顺流的优点，蒸汽的低温段采用逆流布置，蒸汽的高温段汽的低温段采用逆流布置，蒸汽的高温段采用顺流布置既保证了管壁的安全，又采用顺流布置既保证了管壁的安全，又可获得较大的传热温差，所以得到广泛的可获得较大的传热温差，所以得到广泛的应用。

应用14 （二）放置方式（二）放置方式 蛇形管垂直放置时称为蛇形管垂直放置时称为立式放置立式放置立式放置对流过热器都布置在水平烟道内式放置对流过热器都布置在水平烟道内蛇形管水平放置时称为蛇形管水平放置时称为卧式放置卧式放置方式，卧方式，卧式对流过热器都布置在垂直烟道内式对流过热器都布置在垂直烟道内 立式过热器的优点是支吊比较方便立式过热器的优点是支吊比较方便（见图（见图7-4 ），它的缺点是停炉时管内积水），它的缺点是停炉时管内积水不易排出，锅炉点火时由于通汽不畅易使不易排出，锅炉点火时由于通汽不畅易使管子过热管子过热 卧式过热器虽然疏水、排汽比较方便，卧式过热器虽然疏水、排汽比较方便，但支吊结构比较复杂，但支吊结构比较复杂， 常以有工质冷却的常以有工质冷却的受热面管子作为悬吊管受热面管子作为悬吊管151617 （三）蛇形管束结构（三）蛇形管束结构 对流过热器与再热器受热面由很多并对流过热器与再热器受热面由很多并联蛇形管组成，蛇形管由无缝钢管制成，联蛇形管组成，蛇形管由无缝钢管制成，其外径一般为其外径一般为32~42mm,壁厚为壁厚为3~7mm。

蛇形管的管径与并联管数应适合蒸汽蛇形管的管径与并联管数应适合蒸汽质量流速的要求质量流速的要求由于锅炉宽度的增加滞由于锅炉宽度的增加滞后于锅炉容量的增加，大容量锅炉为了使后于锅炉容量的增加，大容量锅炉为了使对流过热器与再热器有合适的蒸汽流速，对流过热器与再热器有合适的蒸汽流速，常做成双管圈、三管圈或更多的管圈，以常做成双管圈、三管圈或更多的管圈，以增加并联管数，见图增加并联管数，见图7-51819 选取过热器的蒸汽质量流速要考虑蒸汽选取过热器的蒸汽质量流速要考虑蒸汽对管壁的冷却能力和蒸汽在管内流动引起的对管壁的冷却能力和蒸汽在管内流动引起的压力降损失两个因素压力降损失两个因素 为了保证过热器管子金属的可靠冷却，为了保证过热器管子金属的可靠冷却，蒸汽应有一定的质量流速，它与受热面的热蒸汽应有一定的质量流速，它与受热面的热负荷有关处于高温烟气区的受热面的热负负荷有关处于高温烟气区的受热面的热负荷大，蒸汽质量流速应该较高荷大，蒸汽质量流速应该较高20u蒸汽质量流速越高，流动压力降也越大蒸汽质量流速越高，流动压力降也越大为了保证机组的热效率，整个过热器系为了保证机组的热效率，整个过热器系统的压力降应不超过其工作压力的统的压力降应不超过其工作压力的10％。

％u一般对流过热器低温段：一般对流过热器低温段：ρwρw=400=400 800kg/800kg/(m(m2 2 s)s)，，u高温段：高温段：ρwρw=800 =800   1100kg/(m 1100kg/(m2 2 s)s)21 蛇形管的排列方式有蛇形管的排列方式有顺列和错列顺列和错列两种，两种，（见图（见图7-67-6）管束的排列特性用）管束的排列特性用横向相对横向相对节距节距s s1 1/d/d与与纵向相对节距纵向相对节距s s2 2/d/d表示垂直于表示垂直于烟气流动的方向称烟气流动的方向称横向横向，平行于烟气流动，平行于烟气流动的方向称的方向称纵向纵向 在管束排列特性、烟气流速和烟气冲在管束排列特性、烟气流速和烟气冲刷受热面等条件相同时，错列管束的吹灰刷受热面等条件相同时，错列管束的吹灰通道较小，吹灰器不易把管束表面积灰吹通道较小，吹灰器不易把管束表面积灰吹扫清除；或者增大横向节距以增大吹灰扫清除；或者增大横向节距以增大吹灰通通道，可是烟道空间的种用率降低了顺列道，可是烟道空间的种用率降低了顺列管束的积灰很容易被吹清。

管束的积灰很容易被吹清22 23 我国大多数锅炉的过热器在高温水平我国大多数锅炉的过热器在高温水平烟道中采用立式顺列布置，烟道中采用立式顺列布置，s2/d=2~3.5，，s2/d=2.5 ~ 4，，后者取决于管子的弯曲半径后者取决于管子的弯曲半径 24 对流过热器的烟气流速由防止受热面的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降积灰和磨损、传热效果和烟气流动压力降等诸因素决定等诸因素决定 为防止管束积灰，额定负荷时对流受热为防止管束积灰，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，烟气温度较高，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，可采用灰粒较软，受热面的磨损不明显，可采用10~12m/s以上的流速；以上的流速；当烟气温度降到当烟气温度降到600~700℃以下时，灰粒变硬，磨损加剧，以下时，灰粒变硬，磨损加剧，烟气流速不宜高于烟气流速不宜高于9m/s 选取合理的烟速，既有较好的传热效果，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。

又能防止受热面的磨损和积灰。