《鍋爐原理》備課筆記7.doc

鍋爐原理備課筆記7第七章過熱器和再熱器7-1過熱器和再熱器的作用和工作特點(diǎn)1過熱器的作用：將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽。再熱器的作用：提高再熱蒸汽的溫度達(dá)到一定數(shù)值。2提高過熱蒸汽的溫度和壓力、采用蒸汽再熱可以提高鍋爐機(jī)組的效率。3過熱器和再熱器是鍋爐中工作溫度最高的部件，再熱器的工作條件一點(diǎn)不比過熱器優(yōu)越。它們的工作溫度都接近其溫度的極限值。在運(yùn)行中要盡量使金屬溫度不要太高。4對(duì)于過熱器和再熱器的金屬而言，提高10工作溫度，金屬的壽命要減少一半。7-2過熱器和再熱器的型式和結(jié)構(gòu)及其汽溫特性一 過熱器和再熱器的型式1 型式有對(duì)流式、輻射式和半輻射式。2 對(duì)流式過熱器和再熱器有逆流、順流、混合流；有單管圈、雙管圈、多管圈；有順列、錯(cuò)列；有立式、水平式；平行于前墻、垂直于前墻。3 輻射式過熱器是指吸收爐膛輻射的過熱器。半輻射式過熱器（就是屏式過熱器）是指吸收爐膛輻射比較多（輻射吸熱超過總熱量的一半左右）的過熱器。對(duì)流式過熱器是主要吸收對(duì)流熱的過熱器。4 為什么要用屏式過熱器：（1）防止過熱器的管子搭渣橋。（2）吸收爐膛熱量，降低爐膛出口煙氣溫度。（3）管間有比較大的空間，因而有效輻射層厚度比較大，有利于輻射傳熱，迅速降低煙氣溫度。（4）由于管子數(shù)量比較少，可以提高蒸汽的質(zhì)量流速，有利于保證管子的安全。二 過熱器和再熱器的系統(tǒng)1布置過熱器系統(tǒng)的幾個(gè)問題？（1）飽和蒸汽從汽包出來，首先進(jìn)入頂棚過熱器。因?yàn)轫斉镞^熱器的受熱強(qiáng)度大、熱偏差大，這時(shí)的蒸汽溫度比較低，安全有保障。（2）過熱器要分級(jí)，每級(jí)不超過250420kJ/kg.，否則熱偏差太大，金屬管子不安全。（3）后屏過熱器不能當(dāng)高溫過熱器，因?yàn)楹笃吝^熱器在爐膛出口，煙氣溫度高，如果蒸汽溫度也高，金屬管子就不安全了。（4）過熱器系統(tǒng)的噴水減溫器一般安排兩級(jí)。第一級(jí)在后屏過熱器的入口，粗調(diào)蒸汽溫度，保證后屏過熱器管子的安全；第二級(jí)在最后一級(jí)過熱器之前，細(xì)調(diào)蒸汽溫度，保證過熱蒸汽的最終溫度。2高溫過熱器和高溫再熱器的金屬管子一般要用合金鋼（合金元素總量超過5%的金屬）管子。例如12Cr1MoV、鋼102、蘇聯(lián)的11、美國的T91等等。3典型的過熱器系統(tǒng)：汽包頂棚過熱器低溫對(duì)流過熱器屏式過熱器高溫對(duì)流過熱器冷段高溫對(duì)流過熱器熱段。4鍋爐的型號(hào)：第一段符號(hào)以字母開開頭表示制造廠例如HG、SG、WG、DG。第二段符號(hào)表示最大連續(xù)蒸汽量/鍋爐蒸汽壓力（表壓,用kgf/cm2為單位），例如670/140、220/100等。第三段符號(hào)是數(shù)字，表示這種鍋爐的制造序列編號(hào)。例如1、2、3等。近年來引進(jìn)美國CE公司技術(shù)以后，鍋爐的型號(hào)寫法有所不同：鍋爐最大連續(xù)蒸汽量蒸汽的壓力（用Mpa）。5再熱器的工作特點(diǎn)：（1）再熱器是一個(gè)中壓過熱器，蒸汽壓力低、蒸汽密度小、放熱系數(shù)小，對(duì)金屬管壁的冷卻能力差。（2）受到阻力損失的限制，很少用混合、交叉，因而熱偏差大。（3）一方面進(jìn)口的蒸汽是高壓缸的排汽，低負(fù)荷時(shí)來汽溫度降低了，但是要求出口汽溫達(dá)到額定值，這就要求再熱器多吸收熱量。另一方面再熱器布置在過熱器的后面，有比較強(qiáng)的對(duì)流特性，低負(fù)荷時(shí)吸熱少。兩個(gè)因素矛盾，因此要再熱器系統(tǒng)有比較大的調(diào)溫幅度。三 過熱器和再熱器的汽溫特性1 汽溫特性的定義：就是汽溫和鍋爐負(fù)荷的變化關(guān)系。2 汽溫特性的內(nèi)容：輻射式過熱器的出口汽溫隨著負(fù)荷的升高而降低；對(duì)流式過熱器的出口汽溫隨著負(fù)荷的升高而升高。3 隨著負(fù)荷升高汽溫升高的蒸汽的特性，也就是說這個(gè)蒸汽的汽溫特性和對(duì)流過熱器的蒸汽特性一樣，我們說這個(gè)蒸汽具有對(duì)流特性。隨著負(fù)荷升高汽溫降低的蒸汽的特性，也就是說這個(gè)蒸汽的汽溫特性和輻射過熱器的蒸汽特性一樣，我們說這個(gè)蒸汽具有輻射特性。4 再熱蒸汽的汽溫特性是對(duì)流的，因?yàn)樗h(yuǎn)離爐膛出口，因而有比較強(qiáng)的對(duì)流特性。7-3熱偏差一 熱偏差的概念1熱偏差的定義：并列工作的管子焓增不同的現(xiàn)象。這個(gè)定義是廣義的，對(duì)過熱器、再熱器、省煤器、水冷壁都是正確的。這個(gè)定義沒有講熱偏差形成的原因。2熱偏差系數(shù)的公式： （7-1）3.三個(gè)系數(shù)：吸熱不均系數(shù)、結(jié)構(gòu)不均系數(shù)、流量不均系數(shù)。其中吸熱不均系數(shù)（主要是結(jié)構(gòu)因素（位置），中間的管子吸熱多，邊上的管子吸熱少）影響最大，結(jié)構(gòu)不均系數(shù)一般為1，就是沒有影響。流量不均系數(shù)影響不大。4聯(lián)箱效應(yīng) 聯(lián)箱的連接方法不同，對(duì)管子的熱偏差的影響。（1） 講解P135的圖7-13的例子。（2） 出一個(gè)任意連接方式的示意圖，畫出它的靜壓曲線。5P136的推導(dǎo)，（7-10）的式子，說明吸熱不均引起流量不均。應(yīng)當(dāng)說反過去又影響吸熱不均，又影響流量不均，這個(gè)是反復(fù)影響的。但是這個(gè)影響過程是衰減很快的。6流動(dòng)特性 分為強(qiáng)制工質(zhì)流動(dòng)受熱面的流動(dòng)特性（吸熱多的管子，工質(zhì)流量少）和自然循環(huán)工質(zhì)流動(dòng)受熱面的流動(dòng)特性（吸熱多的管子，工質(zhì)流量多）。自然循環(huán)工質(zhì)流動(dòng)受熱面的流動(dòng)特性在第十二章講解。二 過熱器熱偏差的計(jì)算 不用講解。只要看P139的結(jié)論。7-4運(yùn)行中影響汽溫的因素 1運(yùn)行中影響汽溫的因素 鍋爐負(fù)荷、過量空氣系數(shù)、給水溫度、受熱面的污染情況、飽和蒸汽用汽量、燃燒器的運(yùn)行方式、燃料的種類和成分。2運(yùn)行中造成爐膛中火焰中心上升的因素有哪些？（1）煤粉顆粒變大；（2）底部熱風(fēng)（下二次風(fēng)）加大；（3）擺動(dòng)燃燒器的擺角上擺；（4）多使用了上排燃燒器；（5）原煤的灰分變大；（6）鍋爐負(fù)荷增加。7-5蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方法1蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方法的分類：蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)調(diào)節(jié)；過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)和再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)；降溫調(diào)節(jié)和升溫調(diào)節(jié)；單向調(diào)節(jié)和雙向調(diào)節(jié)等等。2噴水減溫器 這個(gè)是蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)、過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)、降溫調(diào)節(jié)、單向調(diào)節(jié)。3噴水減溫器的減溫幅度是30（額定負(fù)荷的時(shí)候，兩級(jí)減溫器的減溫幅度之和）。減溫水量是額定蒸發(fā)量的58%。4通常過熱器系統(tǒng)用二級(jí)減溫系統(tǒng)，第一級(jí)噴水減溫器布置在后屏過熱器的入口，減溫水量超過總減溫水量的一半，保護(hù)屏式過熱器，用于整個(gè)過熱蒸汽溫度的粗調(diào)。第二級(jí)噴水減溫器布置在最后一級(jí)過熱器入口，用于過熱蒸汽溫度的細(xì)調(diào)。5 噴水減溫器的結(jié)構(gòu)，有各種各樣形式的噴水減溫器。主要部件是水噴口（有很多種，單個(gè)的、三個(gè)的、豎直管的）、保護(hù)套管（帶文邱里管的、有不帶的）。6 自制冷凝水的噴水減溫器的系統(tǒng)，為什么要自制冷凝水，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的給水處理的水平太差，把給水噴入蒸汽會(huì)造成蒸汽污染。系統(tǒng)的布置見P141的圖7-16。二表面式減溫器 是一種管殼式熱交換器。1 布置方式：下級(jí)省煤器的出口的水進(jìn)入表面式減溫器，出來后回到上級(jí)省煤器入口。2 所以要是用表面式減溫器，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的化學(xué)水處理的技術(shù)很差，費(fèi)用太高，軟化水的品質(zhì)又不好，不能讓軟化水進(jìn)入蒸汽，否則會(huì)污染蒸汽。3 現(xiàn)在的表面式減溫器只應(yīng)用在中壓小機(jī)組（表壓39 kg/cm2,25MW）上面，它的缺點(diǎn)是減溫幅度小、調(diào)節(jié)慣性大）。三 分隔煙道擋板調(diào)節(jié)器1分隔煙道擋板布置在省煤器下面，煙氣溫度400的地方。這時(shí)鍋爐尾部有分隔墻過熱器，把低溫過熱器和低溫再熱器分隔在兩邊，用分隔煙道擋板可以控制兩邊煙氣的流量，從而控制兩邊受熱面的吸熱量。2這種分隔煙道擋板調(diào)節(jié)器安裝在東鍋200MW、東鍋300MW、上鍋125MW、上鍋300MW、武鍋200MW等機(jī)組上面。3分隔煙道擋板調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)方法為負(fù)荷下降的時(shí)候，讓低溫再熱器一邊煙氣量大些，低溫過熱器一邊煙氣量小一些。4 在這類鍋爐機(jī)組的再熱器系統(tǒng)中，還有事故噴水和微量噴水。四 煙氣再循環(huán)1工作原理：低負(fù)荷的時(shí)候，用再循環(huán)風(fēng)機(jī)從尾部低溫?zé)煹乐校ㄊ∶浩骱螅?，抽出一部分低?00的 煙氣，送回爐膛底部，調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度。高負(fù)荷的時(shí)候，用再循環(huán)風(fēng)機(jī)從尾部低溫?zé)煹乐校ㄊ∶浩骱螅?，抽出一部分低?00的 煙氣，送回爐膛上部，起到保護(hù)屏式過熱器、防止?fàn)t膛出口結(jié)渣的作用。2煙氣再循環(huán)的調(diào)節(jié)：負(fù)荷降低的時(shí)候，把煙氣出口切換到爐膛底部，并且同時(shí)增加再循環(huán)的煙氣量。3煙氣再循環(huán)是前蘇聯(lián)發(fā)明并主張應(yīng)用的。但是有一個(gè)缺點(diǎn)，就是再循環(huán)風(fēng)機(jī)的磨損?，F(xiàn)在英美各國應(yīng)用底部熱風(fēng)調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度，在爐膛總風(fēng)量基本不變的情況下，增加底部熱風(fēng)，調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度（英國BW公司設(shè)計(jì)制造的山東聊城電廠600MW機(jī)組）。前蘇聯(lián)把低溫?zé)煔獬セ曳忠院笏腿肴紵?，同樣可以調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度（河南洛陽電廠、甘肅西固電廠的147MW蘇聯(lián)機(jī)組）。4 氣再循環(huán)的缺點(diǎn)：再循環(huán)風(fēng)機(jī)受高溫、磨損，機(jī)械未完全燃燒損失增加。五 擺動(dòng)燃燒器1工作原理：擺動(dòng)燃燒器可以上下擺動(dòng)20，改變爐內(nèi)火焰中心高度，使得爐膛出口煙氣溫度改變，從而調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度。2調(diào)節(jié)幅度：3050。3應(yīng)當(dāng)說擺動(dòng)燃燒器影響的是爐膛出口煙氣溫度，首先改變了過熱蒸汽溫度，但是變化幅度小，其次才是改變?cè)贌嵴羝麥囟龋ㄟ@個(gè)是目的）。4 鍋爐工作的影響：向上擺動(dòng)增加機(jī)械未完全燃燒損失；向下擺動(dòng)會(huì)使冷灰斗結(jié)渣。7-6過熱器和再熱器運(yùn)行中的若干問題一高溫積灰和高溫腐蝕1高溫積灰的機(jī)理：燃料的灰分中有堿金屬的化合物和硫酸鹽，它們的熔化溫度比較低，在爐內(nèi)是氣體狀態(tài)，在爐膛出口的對(duì)流過熱器管子上凝結(jié)。這些物質(zhì)可以粘結(jié)灰分。在煙氣中氧化硫的作用下形成硫酸鹽。積灰的溫度越高以及燒結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，其燒結(jié)強(qiáng)度越高。2高溫腐蝕的機(jī)理：在高溫積灰的內(nèi)層有堿金屬，與煙氣飛灰中的鐵、鋁相互作用形成堿金屬的硫酸鹽。熔化和半熔化狀態(tài)的堿金屬硫酸鹽的復(fù)合物對(duì)金屬管壁有腐蝕作用。3燃燒重油的時(shí)候五氧化二釩有腐蝕作用。機(jī)理為：五氧化二釩與氧化鈉生成釩酸鈉，對(duì)管子金屬有腐蝕作用。二再熱器的運(yùn)行保護(hù)（旁路）1 兩級(jí)旁路：高壓旁路從高壓缸入口到高壓缸出口。低壓旁路從中壓缸入口到凝汽器。2 使用情況：鍋爐啟動(dòng)、停爐時(shí)使用。鍋爐甩負(fù)荷的時(shí)候不許可使用（熱沖擊）。3 有的機(jī)組有大旁路。從高壓缸入口到凝汽器。4