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超临界锅炉的过热器及再热器

作者:admin
来源:https://www.xiaoweima.com
日期:2020-01-05 22:56
福彩596的前后关系
超临界锅炉的过热器及再热器
第一节? 概述
第二节? 过热器
一、过热器概述
过热器是把饱和蒸汽加热到额定过热温度的锅炉受热面部件。按传热方式,过热器可分为对流、半辐射和辐射三种型式。按结构,过热器可分为蛇形管式、屏式、壁式和包墙管式四种。
随着蒸汽参数的提高,过热蒸汽及再热蒸汽的吸热量占工质总吸热量的比例越来越高,因此,过热器受热面在锅炉总受热面中占很大比例。为此过热器布置区域不仅从水平烟道前伸到炉膛内,并还向后延至锅炉尾部烟道。
1.过热器工作特点
1)由于过热器的出口处工质已达到较高温度(本锅炉605℃),所以过热器的许多部分,特别是它们的末端部分需要采用价格较高的合金钢。通常为降低锅炉造价,尽量避免采用更高级的合金钢,设计时,几乎使各级过热器金属管子的工作温度都接近极限温度。为使过热器安全运行,必须注意保持汽温稳定,波动不应超过±5℃。
2)整个过热器的阻力,即工质压降不能太大。因大部分过热器都布置在较高烟温区域,为了使管子得到较好的冷却,就得使管内工质有较高的流速。工质流速越高,阻力越大,工质的压降就会越大。对于过热器,工质压降越大,要求给水压力越高,除给水泵功率消耗增大外,省煤器、水冷壁等承压部件壁厚就需要增大,它们的材料和制造成本就会提高。因此,一般要求整个过热器内工质的压降不超过其工作压力的10%。本锅炉过热器在BMCR工况下压降为1.2MPa。
3)过热器出口蒸汽温度随负荷的改变而变化。这是由于过热器是组合式的,既有对流传热又有辐射传热,但总体上是以对流传热为主,当负荷变化时,受热面管外烟气流速和管内工质流速都将发生变化,管内外的对流放热系数随着改变,导致管内蒸汽吸热量改变。
4)锅炉启动点火或汽轮机甩负荷时,过热器中没有或只有少量蒸汽通过,管壁会由于得不到冷却而产生爆管或烧损。为此,必须采取控制烟气温度等有效措施,用来保障在启动或汽轮机甩负荷时过热器的安全。
2.过热汽温的调节
直流锅炉中,过热汽温的调节主要是通过给水量与燃料量的调整来实现的。在实际运行中锅炉负荷的变化,给水温度、燃料品质、炉膛过量空气系数以及受热面结渣等因素的变化,对过热汽温变化均有影响。对燃煤锅炉而言,控制燃料量是较为粗糙的,这就迫使除了采用煤水比(B/G)作为粗调的调节手段外,还必须采用蒸汽管道上设置喷水减温器作为细调的调节手段。
在直流锅炉运行中,为了维持锅炉过热蒸汽温度的稳定,通常在过热区段中取一温度测点,将它固定在相应的数值上,这就是通常所谓的中间点温度。实际上把中间点至过热器出口之间的过热区段固定,相当于汽包炉固定过热器区段情况相似。在过热汽温调节中,中间点温度实际是与锅炉负荷有关,中间点温度与锅炉负荷存在一定的函数关系,那么锅炉的燃水比(B/G)按中间点温度来调整,中间点至过热器出口区段的过热汽温变化主要靠喷水来调节。
二、 过热器系统
过热器受热面由四部份组成,第一部份为顶棚及后竖井烟道四壁及后竖井分隔墙;第二部份是布置在尾部竖井后烟道内的水平对流过热器;第三部份是位于炉膛上部的屏式过热器;第四部份是位于折烟角上方的的末级过热器。
过热器系统按蒸汽流程分为:顶棚过热器、包墙过热器/分隔墙过热器、低温过热器、屏式过热器及末级过热器。按烟气流程依次为:屏式过热器、高温过热器、低温过热器。
整个过热器系统布置了一次左右交叉,即屏过出口至末级过热器进口进行一次左右交叉,有效的减少了烟气侧流过锅炉宽度上的不均匀的影响。锅炉设有两级四点喷水减温,每级喷水分两侧喷入,每侧喷水均可单独地控制,通过喷水减温可有效减小左右两侧蒸汽温度偏差。
1.顶棚过热器及后竖井区域
来自启动分离器的蒸汽由连接管进入顶棚过热器入口集箱(Φ381×84,SA-335P12)。顶棚过热器上设有专供检修炉膛内部的绳孔。在炉膛上部屏式过热器的区域,顶棚管规格Φ76.2×16, 数量为170根,材质15CrMoG,节距114.3,扁钢厚度9mm,材质15CrMo;在炉膛上部高温过热器的区域,管径变为Φ63.5×11,数量为170根,材质15CrMoG,节距114.3,扁钢厚度9mm,材质15CrMo;在水平烟道高温再热器的区域,管径变为Φ57×9.5,数量为170根,材质15CrMoG,节距114.3,扁钢厚度9mm,材质15CrMo;后竖井区域材质管径为Φ57×9.5,数量为170根,材质15CrMoG,节距114.3,扁钢厚度9mm,材质15CrMo。
蒸汽从顶棚出口集箱(Φ298.5×68,SA-335P12)通过48根(Φ101.6×18,SA-335P12)/14根(Φ88.9×17,SA-335P12)/2根(Φ127×22,SA-335P12)连接管分别引入水平烟道两侧包墙及后竖井两侧包墙、中隔墙、前、后包墙入口集箱(Φ190.7×40,SA-335P12),通过包墙管加热后汇入包墙出口集箱。
所有包墙过热器均为全焊接膜式壁结构,包墙系统管子材质均为15CrMoG,扁钢材质均为15CrMo、12Cr1MoV。水平烟道侧包墙由43根规格Φ31.8×9管子组成,节距63.5;后竖井前包墙、中隔墙下部由169根Φ38.1×9管子组成管屏,节距114.3,上部烟气进口段均拉稀成前后两排,光管布置,前排管子承载,规格为Φ45×12.5,后排管子为Φ38.1×9,节距228.6;后竖井侧包墙由169根Φ34×8管子组成管屏,节距101.6;后竖井后包墙由169根Φ38.1×9管子组成管屏,节距114.3。
后竖井下部环形集箱引出汽吊管,前烟道吊挂管支吊低再蛇形管,后烟道吊挂管支吊低过、省煤器蛇形管,重量由汽吊管吊杆传递到炉顶大板梁上。汽吊管共336根,节距228.6,管子规格随低再、低过、省煤器管外径的不同而变径,蒸汽经汽吊管后进入前后烟道吊挂管出口集箱(Φ339.7×58,SA-335P12)。
2.低温过热器
低温过热器蛇形管布置在后竖井后烟道内,分为水平段和垂直出口段。蒸汽从汽吊管前后烟道出口集箱两侧端部由连接管(Φ339.7×58,SA-335P12)引出后分别合并成单侧单根连接管(Φ457.2×72,SA-335P12),再从两端送入低温过热器进口集箱(Φ482.6×85,SA-335P12),整个低温过热器为顺列布置,蒸汽与烟气逆流换热。
低温过热器水平段共1段,由4根管子绕成,共168排,管排横向节距114.3,管段下部分管子规格为Φ45X7.1,管段上部分管子规格为Φ45X7.9,材质SA-213T12;低过垂直段管子与水平段出口管相连,由水平段的两排管合成垂直段的一排管,起降低烟速、减小磨损作用,管子规格为Φ45×7.9,材质SA-213T12,横向节距228.6mm,共84排。在吹灰器附近低温过热器蛇形管管排上均设置有防蚀盖板。
低温过热器水平段管组通过包墙过热器汽吊管悬吊在大板梁上,垂直出口段通过与低温过热器出口集箱(Φ546.1×107, SA-335P12)相连而由集箱悬吊在大板梁上。

图4-1? 低温过热器结构图
经过低温过热器加热后,蒸汽经低过出口连接管(Φ508×88, SA-335P12)、一级减温器(Φ508×88, SA-335P12)及屏过进口连接管(Φ495.3×81, SA-335P12)后引入屏式
过热器分配集箱(Φ558.8×103, SA-335P12),分配集箱与每片屏式过热器进口集箱(Φ298.5×58, SA-335P12)相连。
屏式过热器布置在炉膛上部区域,为全辐射受热面,在炉深方向布置了2排,两排屏之间紧挨着布置,每一排管屏沿炉宽方向布置13片屏,共26片。屏式过热器管屏的横向节距S1=1371.6,纵向节距S2=57,炉内受热面管子均采用SA-213TP347H材料。每片屏由24根管组成,管屏入口段与出口段采用不同的管子壁厚,内外圈管采用不同的管子规格。管屏入口段管子规格为:最外圈管Φ50.8×8.4/其余管Φ45×7.4;管屏出口段管子规格为:最外圈管Φ50.8×12.3/其余管Φ45×10.8。屏式过热器蛇形管均由集箱承重并由集箱吊杆传至大板梁上。
为保证管屏的平整,防止管子的出列和错位及焦渣的生成,屏式过热器布置有定位滑动块等结构,定位滑动块采用ZG1Cr20Ni14Si2材料,可靠性高。示意图见图9。每片屏式过热器出口集箱(Φ298.5×58, SA-335P91)与汇集集箱(Φ558.8×103, SA-335P91)相连,蒸汽在汇集集箱中混合,并经屏过出口连接管(Φ508×78, SA-335P91)、二级减温器(Φ508×78, SA-335P91)及高过进口连接管(Φ596.9×122, SA-335P22)后引入高温过热器。为防止吹灰蒸汽对受热面的冲蚀,在吹灰器附近蛇形管排上均设置有防磨盖板。为减小流量偏差使同屏各管的壁温比较接近,在管排的入口处、屏过进口集箱上设置了不同尺寸的节流圈,有φ12.5mm、φ13mm、φ14mm、φ15mm、φ16.5mm、φ20.5mm和φ23.5mm七种规格。
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