过热 器(superheater)是锅炉 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。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。
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。
简介
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℃)。
类型和特点
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。
作用
1、过热器是把饱和蒸汽加热成具有一定温度的 过热蒸汽 的设备。
2、饱和蒸汽加热成过热蒸汽后,提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力,即蒸汽在汽轮机中的有用 增加,从而进步了 热机 的循环效率。
3.此外,采用热蒸汽还可降低汽轮机排汽湿度,避免 汽轮机叶片 被腐蚀,为汽轮机进一步降低排汽压力及安全运行创造了有利条件。
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。 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。
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 合金钢 等,在 最高的温度 部分有时还要用 奥氏体 铬 不锈钢 。锅炉运行中如果管道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,则会发生管道爆裂等事故。