鍋爐受熱面簡介

2023年12月13日發(作者：三年級上冊數學期末試卷)

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發電部學習專題（鍋爐受熱面簡介）

鍋爐受熱面介紹

1.1概述

1）

鍋爐是為整個發電廠提供熱能量的熱力設備，它的作用是將燃料中的化 學能通過燃燒轉變為熱能，將水加熱成高溫高壓的過熱蒸汽并送入汽輪機膨脹做 功。我公司鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠生產的HG-1955/25. 4-YM燃煤鍋爐，采用煤粉懸 浮燃燒方式。

2）

鍋爐大體可以分為鍋和爐。所謂的鍋是指鍋爐的汽水系統，山省煤器、 水冷壁，頂棚過熱器、包墻過熱器（前、后、左、右包墻、中間隔墻）、低溫過熱 器、屏式過熱器、高溫過熱器、以及低溫、高溫再熱器組成。它的任務是使水吸熱 蒸發，最后變成具有一定過熱度的過熱蒸汽，鍋爐受熱面的換熱形式主要是輻射及 對流兩種換熱形式。鍋爐的受熱面按傳熱方式乂分為對流受熱面和幅射受熱面及半 幅射受熱面（指以何種傳熱方式為主）。對流受熱面包括省煤器、包墻過熱器、低 溫過熱器、高溫過熱器、低溫再熱器、高溫再熱器；幅射受熱面為水冷壁；半幅射 受熱面為屏式過熱器。爐則是指鍋爐的燃燒系統，山爐膛、燃燒器、煙道及空氣預 熱器組成。

1. 2汽水流程

1）給水及過熱蒸汽流程：

高加出口 ----- 省煤器 ----- 水冷壁 ------ 折焰角及水平煙道側墻 ------ 啟

動分離器 ----- 頂棚過熱器 ------ 豎井煙道前、豎井煙道頂棚及后包墻過熱器

豎井煙道左、右包墻過熱器 中間隔墻過熱器

溫器 高溫

低溫過熱器 一級減溫器交義、混合 屏式過熱器 交義混合、二級減過熱器 ----- 汽輪機高壓缸

2）再熱蒸汽流程： 汽輪機高壓缸排汽 ----- 事故減溫器 ------ 低溫再熱器 ------ 高溫再熱器

---- 汽輪機低壓缸

1.3各受熱面介紹

水冷壁

1）

水冷壁是輻射蒸發受熱面，水冷壁形成一個燃燒室吸收爐膛火焰的輻射 熱量，這樣可以簡化爐墻結構，并將省煤器來的給水加熱成蒸汽（或汽水混合 物）。

2）

爐膛水冷壁分為上下兩部分，下部布置著螺旋管水冷壁（螺旋管圈為

436根），山于其熱負荷較高，采用螺旋管結構后可減少相鄰管子間的溫度差。爐 膛上部布置著垂直管水冷壁（垂直管壁為1312根管子），這樣布置可以增加水冷 壁的剛性。

3）

在螺旋管圈和垂直水冷壁之間設有轉換集箱。轉換集箱共分為四個，每 個集箱之間通過三根直徑較小的管道相連，這樣可以充分減少熱偏差。

4）

水冷壁后墻出口聯箱，通過該集箱拉稀成管徑較粗的凝渣管，以在水平 煙道入口形成煙氣通道，并進一步冷卻煙氣，防止高溫再熱器結渣。

5）

螺旋和垂直水冷壁材質均采用SA-213 T12,共同組成4050m2的受熱 面。水冷壁出口共四個集箱（前后墻和左右側墻各一個），然后通過管道連接至下 降管，達到折焰角入口匯集集箱。蒸汽在折焰角匯集集箱分成兩部分，一部分進入 折焰角，一部分進入水平煙道側包墻，最后共同匯入啟動分離器。

6）

我公司的水冷壁采用膜式水冷壁，各管子之間采用剛性連接，不允許有 相對位移。

采用膜式水冷壁的優缺點:

能用全部面積來吸收爐膛輻射熱； 簡化爐墻結構及減輕爐墻重量；

減少爐膛漏風；

提高爐墻的剛性；

當管子與鰭片的溫度之差可能造成管子的損壞。

7）折焰角屬于水冷壁的一部分，山管道在爐膛后墻彎曲形成一個楔形伸入 爐膛。其有以下兒個重要作用：

a.

在煙氣進入水平煙道前形成一定的擾動，提高煙氣對爐膛上前角的充滿 度，減小該處的渦流區，防止死角的形成，使前墻和側墻的受熱面吸熱加強。

b.

改善了煙氣對屏式過熱器的沖刷特性，增加了煙氣流程，加強了煙氣的混

合。使煙氣流延煙道高度均勻分布。

c.

增加煙氣流程，使水平煙道有足夠的長度，利于受熱面的布置。

d.

山于折焰角使水平煙道形成一個噴嘴狀，可增加煙氣流速，加強對流受熱 面的傳熱效果。

1.3.2過熱器

1）過熱器包括頂棚過熱器；前、后包墻過熱器；左、右包墻過熱器；中間 隔墻過熱器；低溫過熱器；屏式過熱器；高溫過熱器。2）

過熱器的作用是將水冷壁來的飽和的蒸汽加熱至過熱蒸汽，并在允許的 范圍內盡量提高其做功能力和保證一定的過熱度。

3）

以下分別介紹各受熱面：

a.

頂棚過熱器

蒸汽自啟動分離器出來后就進入頂棚過熱器，頂棚過熱器布滿爐膛和煙道的

頂部，形成鍋爐頂部的爐墻。在進入豎井煙道處設有一個中間集箱，將頂棚過熱器 分為兩部分，一部分作為豎井煙道的頂棚，一部分形成豎井的前包墻。

頂棚過熱器也是在管子中間焊有鋼片，如水冷壁形成膜式壁。

它吸收爐膛火焰的輻射熱及煙氣流中的一小部分的輻射熱，也吸收煙氣中的

部分對流熱。

b.

包墻過熱器

包墻過熱器包括前、后、左、右包墻，它們共同形成鍋爐的豎井煙道。前包墻自 頂棚中間集箱引入，后包墻由頂棚過熱器從豎井煙道后部向下彎曲形成。蒸汽在 前后包墻中向下至省煤器上部進入豎井煙道環形集箱，再進入左右包墻上行至豎 井煙道頂部。

包墻過熱器均為膜式壁。前包墻在與水平煙道相交處拉稀成管排，即每兩列 并為一列，以形成煙氣通道。

采用膜式包墻過的優點減輕爐墻的重量，簡化爐墻的結構。但是它存在傳熱

效果差的缺點。

c.

中間隔墻過熱器蒸汽自左右包墻過熱器出來后進入中間隔墻過熱器入口集箱，中間隔墻自集箱出 口處先將管子前后排列，以形成煙氣通道，然后在經過一定的高度后改為膜式壁 布置。

中間隔墻將豎井煙道分為前后兩部分，前半部分布置有低溫再熱器，后半部分布 置有低溫過熱器。這樣布置的目的是使低溫再熱器和低溫過熱器有獨立的煙氣通 道，在煙道出口布置煙氣擋板，利于再熱汽溫度的調節（前半部分是指靠近爐膛 的部分，后半部分是指遠離爐膛的部分）。

d?低溫過熱器

低溫過熱器由190片管屏組成，釆用SA-213 T12鋼材。低溫過熱器下部為三層由 蛇形管組成的管屏，全部管屏掛在省煤器懸吊管上。低溫過熱器上部匯集成少數 管子垂直引出至出口集箱。它是逆流布置對流傳熱。見圖1

低溫過熱器布置在豎井煙道的后半部分。蒸汽自中間隔墻出口直接進入低溫過熱 器，其連接見圖2。

圖1低溫過熱器布置圖（紅色為懸吊固定裝置）

圖2中間隔墻與低溫過熱器的連接

e.

屏式過熱器（見圖3）

屏式過熱器的作用是:

a.

對爐膛出口煙氣起阻尼和分割導流的作用。

b.

降低爐膛出口煙氣溫度，減少尾部受熱面的結渣。

c.

可以有效吸收爐膛輻射熱，改善高過管屏的溫度工況。屏式過熱器布置在爐膛頂部，由于其處于爐膛出口處的高溫煙氣中，所以其兼具 幅射和對流的換熱方式，汽溫特性比較平緩。屏式過熱器由30片管屏組成，采用 奧氏體鋼和馬氏體鋼兩種鋼材。由于管屏中外側管子的吸熱量較內側管子的吸熱 量多，且越外側管蒸汽流量越小，所以靠近外側的管子釆用較好的鋼材。（所謂 較好的鋼材是指工作溫度高的鋼材）

為了調節過熱器的出口汽溫，屏式過熱器的入口和出口分別布置了一級減溫器， 稱為-?級和二級減溫器。利用這兩級減溫器實現過熱汽溫的控制，兩級減溫器都 分為左、右兩側，可以分別控制，以減小汽溫的偏差。

為減小熱偏差，低溫過熱器至屏式過熱器入口進行了一次左右交叉混合，使蒸汽 的熱偏差減至最小。

為了防止管屏中的單個管晃動或偏離管屏，每片管屏均有幾根管子伸出彎曲做為 夾持管，以使管屏在運行中保持平整。（如圖3）

f?高溫過熱器

髙溫過熱器緊接著屏式過熱器布置，位于折焰角上方，水平煙道入口處。因髙溫 過熱器處于煙溫及工質溫度較高，高溫過熱器采用順流布置，高溫過熱器為過熱 器受熱面的最后一級，出口至汽輪機高壓缸。

髙溫過熱器和屏式過熱器一樣，也是由30片管屏組成，采用奧氏體鋼和馬氏體鋼 兩種鋼材。但是其處于屏式過熱器的煙氣出口處，其煙氣溫度較低，而煙氣流速 較高，所以其幅射換熱所占比例較小，對流換熱所占比例較大，可以稱其為對流 過熱器。

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圖3屏式過熱器與高過管屏由于高溫過熱器內的蒸汽溫度較高（出口達5439左右）,而外部的煙氣溫度也非 常高（入口

1118-C左右）,所以其工作環境非常惡劣，管壁溫度很高，容易出現 管壁金屬的蠕變、疲勞現象。

為減少熱偏差，屏式過熱器出口至高溫過熱器的入口之間也進行了一次蒸汽交

叉。所有管屏也釆用了夾持管結構。（如圖3）

為了防止過熱器超壓，在高溫過熱器出口布置有彈簧式安全閥和PCV閥（可操作 式安全閥）。彈簧安全閥共布置有六臺（每側三臺），PCV閥共兩臺（每側一 臺）。根據安全閥總排汽量必須大于鍋爐最大蒸發量的設計原則，我公司過熱器 彈簧安全閥和PCV閥總汽量為2020.196T/h,大于鍋爐的最大蒸發量（鍋爐最大 連續蒸汽量1955T/h）。

1. 3. 3再熱器

再熱器的作用是將在高壓缸做過功的蒸汽再次加熱以提高其溫度，提高蒸汽做功 能力、降低低壓缸排汽濕度、提高機組效率。

由于再熱蒸汽壓力低，體積大，密度小。因而再熱蒸汽對管壁冷卻效果差。在處 于相同煙氣熱偏差時，較過熱器而言熱偏差會更大些。我公司的再熱器布置在煙 氣溫度相對較低的煙道中。

我公司再熱蒸汽溫度的煙氣側調節采用煙氣擋板，這樣可以在機組啟動及停

止當中有效的保護再熱器，蒸汽側調節我公司使用的是在低再入口的事故減溫水。

1）低溫再熱器（見圖4）低溫再熱器布置在豎井煙道前半部分（即靠近爐膛側），汽輪機高壓缸排汽通過 其入口集箱進入再熱器再次加熱。

低溫再熱器和低溫過熱器一樣有三組水平受熱面，一組垂直受熱面。共18783m2

受熱面積。在省煤器后的水平煙道中布置有煙氣擋板，通過調節煙氣擋板的開度 可以方便的調節低溫再熱器部分的煙氣流量，以調節再熱蒸汽汽溫度。

圖4低溫再熱器布置圖

2）高溫再熱器局 M Wt

-H

1ZL高溫再熱器布置在水平煙道中（即水冷壁后墻和豎井煙道前墻之間的煙道部分， 其底部為折焰角的延伸部分），高溫再熱器的入口不布置集箱，由低溫再熱器直 接通過管子引入。

高溫再熱器屬于對流受熱面，即對流換熱占大多數。由于內部是再熱蒸汽，壓力 低，換熱系數低，但是溫度較高（出口

569-C）,所以為了達到最佳換熱效果同時 保護受熱面，高溫再熱器采用了順逆流的布置方式。

所謂順流布置是指受熱面中的工質的大流向和煙氣的流向是相同的（即工質的進 口在煙氣溫度高的部位，出口在煙氣溫度低的部位），這樣布置的優點是受熱面 比較安全，因為煙氣溫度最高的部位工質溫度最低，缺點是因平均溫差較小故換 熱效果較差。

逆流是指受熱面中的工質的大流向和煙氣的流向是相反的（即工質的進口在煙氣 溫度低的部位，出口在煙氣溫度髙的部位），這樣布置的優缺點與順流布置的優 缺點剛好相反，即換熱效果好，但是受熱面由于煙氣和工質的最高溫均在同一部 位，故受熱面容易損壞。

順逆流的布置方式兼顧了兩者的優點，先采用逆流，再采用順流安全性和換熱效 果同時得到提高。

高溫再熱器出口采用小集箱，每兩片管屏共用一個小集箱，最后匯入再熱器至汽 輪機中壓缸連接管（見圖5）。高再由于管數較少，故未采用夾持管，設有專門的 夾持裝置（見圖6）。

高溫再熱器出口也布置有8臺彈簧式安全閥（每側4臺），總排汽量

1627. 512T/h,大于鍋爐再熱蒸汽流量（最大再熱蒸汽流量1590T/h）。其主要作 用是防止高壓缸排汽超壓。

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