锅炉设备之——过热器

2019-03-1414:54:51 发表评论 62

定义:将饱和温度或高于饱和温度的蒸汽加热到规定过热温度的受热面。

过热器(superheater)是锅炉中将一定压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的受热面。

(一)简介

锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件,又称蒸汽过热器。大部分工业锅炉不装设过热器,因为许多工业生产流程和生活设施只需要饱和蒸汽。在电站、机车和船用锅炉中,为了提高整个蒸汽动力装置的循环热效率,一般都装有过热器。采用过热蒸汽可以减少汽轮机排汽中的含水率。过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以及燃料与钢材的比价等因素,对电站锅炉来说,4兆帕的锅炉一般为450℃左右;10兆帕以上的锅炉为540~570℃。少数电站锅炉也有采用更高过热汽温的(甚至可达650℃)。

(二)类型和特点

过热器按传热方式可分为对流式、辐射式和半辐射式; 按结构特点可分为蛇形管式、 屏式、墙式和包墙式。它们都由若干根并联管子和进出口集箱组成。管子的外径一般为30~60毫米。对流式过热器最为常用,采用蛇形管式。它具有比较密集的管组,布置在 450~1000℃烟气温度的烟道中,受烟气的横向和纵向冲刷。烟气主要以对流的方式将热量传递给管子,也有一部分辐射吸热量。屏式过热器由多片管屏组成,布置在炉膛内上部或出口处,属于辐射或半辐射式过热器。前者吸收炉膛火焰的辐射热,后者还吸收一部分对流热量。在10兆帕以上的电站锅炉中,一般都兼用屏式和蛇形管式两种过热器,以增加吸热量。敷在炉膛内壁上的墙式过热器为辐射式过热器,较少采用。包墙式过热器用在大容量的电站锅炉中构成炉顶和对流烟道的壁面,外面敷以绝热材料组成轻型炉墙。图为几种过热器的布置。装有过热器的小容量工业锅炉一般只用单级管组的对流式过热器即能满足要求。

(三)性能

锅炉运行工况的变化,例如负荷高低、燃料变化、燃烧工况变动等,都对过热器出口汽温有影响,所以在电站锅炉中都有调节锅炉出口汽温使其稳定在规定值的手段。常用手段有:

①用喷水式或表面式减温器直接调节汽温;

②用摆动燃烧器改变炉膛出口烟气温度;

③用烟气再循环调节过热器吸热量(见锅炉汽温调节)。

锅炉负荷升高时,对流式过热器的进出口蒸汽温度升高值增大,辐射式过热器的温度升高值减小。若将对流式、辐射式和半辐射式过热器合理组合配置,则可在负荷、燃烧工况等变化时使出口汽温变化较小。过热器管组中各并联管子的吸热量和蒸汽流量在运行中都会有差别。为避免个别管子中温度过高,在大型锅炉中把过热器分成若干管组,用炉外的集箱对各管组蒸汽进行混合并用导汽管使各管组换位,以避免各管间出现过大的温度差。

(四)材料

过热器管壁金属在锅炉受压部件中承受的温度最高,因此必须采用耐高温的优质低碳钢和各种铬钼合金钢等,在最高的温度部分有时还要用奥氏体铬镍不锈钢。锅炉运行中如果管子承受的温度超过材料的持久强度、疲劳强度或表面氧化所容许的温度限值,则会发生管子爆裂等事故。

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