再熱器工作特點(diǎn)和熱偏差減輕方法

(國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,北京 100095)

0 引 言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國電力設(shè)備裝機(jī)容量以每年7%～8%的速率遞增，其中火電燃煤機(jī)組占有很大比重。中國的能源儲(chǔ)備和利用的結(jié)構(gòu)預(yù)示：在未來很長的一段時(shí)間內(nèi)以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)形式不會(huì)改變；我們需要不斷提高燃煤發(fā)電的利用效率來改善能源緊張的情況及緩解“碳減排”的壓力。超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)是目前較容易規(guī)?；娜济喊l(fā)電技術(shù)。如何有效提高機(jī)組的循環(huán)效率是目前研發(fā)的重點(diǎn)，適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫μ岣?、二次再熱的引入都是為了盡可能提高機(jī)組循環(huán)效率的方式。

近年來隨著技術(shù)的提高，機(jī)組的參數(shù)達(dá)到主汽壓力28～35 MPa、溫度600 ℃，再熱汽溫620 ℃的等級，采用兩次再熱的汽輪機(jī)熱耗可在目前超超臨界的基礎(chǔ)上降低3%，汽機(jī)熱耗率可降低160～200 kJ/kWh。同時(shí)隨著一次能源價(jià)格的不斷上升，節(jié)能減排的動(dòng)力將促使更多的國家投入二次再熱機(jī)組的開發(fā)和建設(shè)。然而在電廠實(shí)際運(yùn)行中，再熱蒸汽溫度會(huì)不可避免地發(fā)生擾動(dòng)，偏離設(shè)計(jì)值，從而影響機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性[1-3]。文中從再熱器的運(yùn)行環(huán)境及工作特點(diǎn)分析，總結(jié)了再熱器熱偏差的原因。

1 再熱器的工作特點(diǎn)及系統(tǒng)布置

1.1 再熱器的工作特點(diǎn)

再熱器是設(shè)置在鍋爐內(nèi)用于將汽輪機(jī)高壓缸排汽再加熱到所要求參數(shù)的部件。由管子和集箱組成。蒸汽和煙氣分別在管內(nèi)、外流過。按傳熱方式的不同，再熱器可分為對流式和輻射式。對流式再熱器布置在對流煙道內(nèi)，輻射式再熱器布置在爐膛內(nèi)[4]。

再熱器的作用是將汽輪高壓缸的排汽再一次加熱，使其溫度與過熱汽溫相等或相近，然后再送到中、低壓缸膨脹做功。蒸汽再熱一方面可以增加蒸汽的做功能力，提高電廠的循環(huán)熱效率：另一方面也可以降低汽輪機(jī)排汽的濕度，提高末級葉片的安全性。同時(shí)在影響再熱汽溫的因素變化時(shí)，保證再熱汽溫處于正常的溫度波動(dòng)范圍之內(nèi)。

在蒸汽動(dòng)力設(shè)備中，采用過熱蒸汽較采用飽和蒸汽有很多優(yōu)點(diǎn)，因此在電力工業(yè)的長期發(fā)展過程中，不斷地提高蒸汽的初參數(shù)(如壓力和溫度)，以提高電廠循環(huán)的熱效率、節(jié)約燃料。但是，蒸汽溫度的進(jìn)一步提高受到高溫鋼材的限制。只提高壓力而不相應(yīng)地提高過熱蒸汽的溫度，會(huì)使蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹終止時(shí)的濕度過高，影響汽輪機(jī)的安全。再熱循環(huán)的采用(相應(yīng)地在鍋爐內(nèi)裝置再熱器)，一方面可以進(jìn)一步提高循環(huán)的熱效率(采用一次再熱可使循環(huán)熱效率提高約4%～6%，二次再熱可再提高約2%)，另一方面可以使汽輪機(jī)未級葉片的蒸汽濕度控制在允許范圍內(nèi)。

再熱器的工作特點(diǎn)是：外部煙溫高，內(nèi)部汽溫高，冷卻條件差，安全裕度小。

1.2 再熱器的系統(tǒng)布置

再熱器的外部的煙氣溫度很高，大約在600～1 200 ℃，越是靠近爐膛煙溫越高。再熱器的出口處工質(zhì)是鍋爐中的最高溫度，所以它們的金屬管壁工作溫度很高。因此，再熱器的許多部分，特別是它們的末端部分需要采用價(jià)格較高的合金鋼，甚至不銹鋼。為了盡量避免采用更高級別的合金鋼，設(shè)計(jì)再熱器時(shí)，選用的管子金屬幾乎都工作于接近其溫度的極限值。這時(shí)10～20 ℃的超溫也會(huì)使其壽命下降很多。一般每超溫10 ℃，壽命降低一半。超溫嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成爆管事故，使鍋爐被迫停爐。

再熱器的內(nèi)部的蒸汽溫度也是比較高的，從飽和狀態(tài)互集汽聯(lián)箱出口的過熱狀態(tài)，蒸汽溫度變化范圍一般在320～540 ℃。有時(shí)為提高循環(huán)效率，降低燃料消耗，再熱器系統(tǒng)出口處的蒸汽溫度可達(dá)568～570 ℃。再熱器出口汽溫將隨鍋爐負(fù)荷的改變而變化。

再熱器管子壁冷卻條件比較差。而提高蒸汽流速會(huì)增大壓降，使蒸汽的做功能力下降，因此再熱器內(nèi)的流速的選取必須綜合考慮管壁冷卻和壓降兩個(gè)因素。為了保證再熱器管子安全工作，在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)保持汽溫穩(wěn)定，因此再熱器必須有良好的汽溫特性和足夠的汽溫調(diào)節(jié)手段。一般電站鍋爐允許再熱器的最大壓降為0.2 MPa[5]。

再熱器實(shí)際上是一個(gè)中壓過熱器，再熱蒸汽的壓力較低，蒸汽的密度較小，放熱系數(shù)要比高壓蒸汽低得多。所以，再熱器在鍋爐中的布置位置是經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算的。當(dāng)然，理論上可以采取提高再熱蒸汽流速的方法來增大其放熱系數(shù)，但受到阻力的限制。再熱器的流動(dòng)阻力對循環(huán)熱效率有較大影響。據(jù)計(jì)算，再熱器阻力每增加0.1MPa，汽輪機(jī)熱耗就要增加0.28%[6]。所以，再熱器本身的阻力一般限制在9.2 MPa左右[7]。其質(zhì)量速度也就不可能提高。這樣，為了保證再熱器管子的可靠冷卻，一般將其布置在溫度適中的煙氣區(qū)。整個(gè)再熱器系統(tǒng)為輻射-對流組合式系統(tǒng)，所以整個(gè)再熱器系統(tǒng)出口汽溫隨負(fù)荷的變化特性平穩(wěn)。

綜上所述，再熱器在運(yùn)行中主要應(yīng)注意如下問題[8]：

(1)運(yùn)行中應(yīng)保持汽溫穩(wěn)定，汽溫的波動(dòng)不應(yīng)超過額定溫度的+5～-10 ℃。

(2)再熱器要有可靠的調(diào)溫手段，使運(yùn)行工況在一定范圍內(nèi)變化時(shí)能維持額定的汽溫。

(3)盡量防止或減少平行管子之間的熱偏差。

2 汽溫特性

2.1 氣溫特性

再熱蒸汽溫度直接影響電廠的經(jīng)濟(jì)性與安全性。汽溫每降低10 ℃會(huì)使循環(huán)熱效率降低0.5%。再熱器長期在超溫10～20 ℃下運(yùn)行，其壽命會(huì)大大縮短，而且還會(huì)影響汽輪機(jī)的壽命。通常規(guī)定汽溫偏離額定值的范圍為+5～-10 ℃。 因?yàn)殄仩t不可能始終在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，汽溫變化不可避免，所以，掌握汽溫變化特性，運(yùn)行時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)，顯得十分重要。

鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，過熱器與再熱器出口的蒸汽溫度跟隨變化的規(guī)律，稱為汽溫特性，如圖1所示。

圖1 再熱器與過熱器汽溫特性曲線的比較1-過熱器汽溫特性曲線；2-再熱器汽溫特性曲線

再熱蒸汽溫度隨鍋爐負(fù)荷變化規(guī)律與過熱器相同，如圖1所示。只是，鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，汽輪機(jī)高壓缸排汽溫度降低，再熱器入口汽溫下降。與過熱汽溫比較，對流式再熱器汽溫隨負(fù)荷降低而降低要嚴(yán)重些，相反，輻射式再熱器汽溫隨負(fù)荷降低而升高要平緩些。

由于輻射式和對流式的汽溫特性正好相反，同時(shí)采用輻射式和對流式聯(lián)合布置的過熱器與再熱器系統(tǒng)，可以得到比較平緩的汽溫特性。300 MW亞臨界壓力鍋爐采用包括有壁式、屏式和末級對流式組成的高溫布置再熱器系統(tǒng)，鍋爐負(fù)荷在50%至額定負(fù)荷范圍變化時(shí)，再熱蒸汽溫度都能維待額定值[9]。

以上介紹的是常規(guī)定壓運(yùn)行方式下汽溫隨負(fù)荷變化特性。單元機(jī)組也可采用變壓運(yùn)行方式，即汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽門基本保持全開，機(jī)組負(fù)荷的改變依靠改變鍋爐出口蒸汽壓力來實(shí)現(xiàn)，但過熱汽溫與再熱汽溫仍維持在額定值。定壓運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)各級壓力和溫度都隨蒸汽流量成比例變化，一般負(fù)荷從額定值降到70%時(shí)，再熱器進(jìn)口汽溫下降約30～50 ℃[10]。而變壓運(yùn)行時(shí)，再熱器進(jìn)口汽溫基本不變，其汽溫特性可以得到很大的改善。

在變壓運(yùn)行方式下，負(fù)荷降低時(shí)，再熱器內(nèi)蒸汽壓力隨著降低，蒸汽比熱容減小，加熱至相同溫度所需熱量減少，因此負(fù)荷降低時(shí)，過熱汽溫和再熱汽溫比定壓運(yùn)行時(shí)易于保持穩(wěn)定。

2.2 氣溫影響因素

影響汽溫的運(yùn)行因素是多種多樣的，主要有鍋爐負(fù)荷、過量空氣系數(shù)、給水溫度、火焰中心位置、燃料性質(zhì)、受熱面的沾污、鍋爐吹灰與排污等等，這些因素常常還可能同時(shí)發(fā)生影響。下面分別敘述各個(gè)因素對汽溫的影響[11]。

2.2.1 鍋爐負(fù)荷

如前所敘，再熱器一般具有對流汽溫特性，即鍋爐負(fù)荷升高(或下降)，汽溫也隨之上升(或降低)。

2.2.2 過量空氣系數(shù)

爐膛內(nèi)過量空氣系數(shù)增大時(shí)，將使得爐內(nèi)火焰溫度降低，爐膛水冷壁吸熱量減少，而使?fàn)t膛出口煙溫增加。同樣布置在爐膛內(nèi)的輻射式再熱器的吸熱量減少，其出口汽溫隨過量空氣系數(shù)的增大而下降。

過量空氣系數(shù)增大還使燃燒生成的煙氣量增多，流過煙道的煙氣流速增大。對于對流式再熱器，由于對流傳熱系數(shù)和溫壓的增加，其出口汽溫也隨著升高。在鍋爐運(yùn)行過程中，有時(shí)用增加爐內(nèi)過量空氣系數(shù)的方法來提高汽溫，但這將以降低鍋爐效率作為代價(jià)。因過量空氣系數(shù)太大，鍋爐排煙熱損失將增加。

2.2.3 給水溫度

鍋爐運(yùn)行過程中常常會(huì)因高壓加熱器停運(yùn)等原因而使給水溫度降低。為保持鍋爐負(fù)荷不變，必須增加投入爐膛的燃料。與前面分析一樣，這將使得爐內(nèi)煙氣量增加，爐膛出口煙溫增加。對于對流式再熱器出口蒸汽溫度將隨給水溫度的下降而升高。而對輻射式再熱器的出口汽溫影響很小，基本保待不變。一般鍋爐再熱器總體呈對流汽溫特性，若給水溫度降低過多，有可能引起過熱蒸汽超溫。通常采用降低負(fù)荷運(yùn)行方法保證再熱器的安全。

2.2.4 火焰中心位置

鍋爐運(yùn)行過程中，燃用煤質(zhì)變差，負(fù)荷變化或磨煤機(jī)切換，改變擺動(dòng)式燃燒器的傾斜角度等因素將導(dǎo)致火焰中心位置改變。

當(dāng)火焰中心位置上移時(shí)，爐膛輻射吸熱份額下降，布置在爐膛上部和水平煙道內(nèi)的過熱器與再熱器，會(huì)因?yàn)閭鳠釡貕涸黾佣辔諢崃浚沟闷涑隹谄麥厣摺?/p>

2.2.5 燃料性質(zhì)

燃料種類直接影響著火和燃燒，燃油、燃?xì)鈺r(shí)燃燒火炬短，火焰中心位置就低。揮發(fā)分高的煙煤與多灰劣質(zhì)煙煤和無煙煤比，著火與燃燒容易，燃燒火焰也短些，火焰中心位置相對低些?；鹧嬷行奈恢脤ζ麥氐挠绊懭缟纤觥?/p>

當(dāng)燃煤的水分增加時(shí)，水分蒸發(fā)使得煙氣容積增加和火焰溫度略有降低，這將使得爐膛輻射吸熱下降，再熱器出口汽溫降低，而對流式再熱器出口汽溫上升。

2.2.6 受熱面的沾污

爐膛水冷壁結(jié)渣或積灰，使?fàn)t內(nèi)輻射換熱量減少，爐膛出口煙氣溫度提高，會(huì)使得蒸汽溫度上升。若再熱器本身結(jié)渣或積灰，會(huì)因吸熱量減少而導(dǎo)致蒸汽溫度降低。

2.2.7 鍋爐吹灰與排污

當(dāng)鍋爐進(jìn)行蒸汽吹灰，或定期排污開放時(shí)，相當(dāng)于鍋爐負(fù)荷增加，對汽溫的影響與負(fù)荷變化時(shí)相似。只是吹灰用蒸汽量少，定期排污排出的是飽和水，焓值低，因此對汽溫的影響較小。

表1 過熱汽溫影響的因素?cái)?shù)據(jù)[12]

3 熱偏差及其減輕方法

3.1 熱偏差及其產(chǎn)生原因

再熱器是由許多并列管子組成的，管子的結(jié)構(gòu)尺寸、內(nèi)部阻力系數(shù)和熱負(fù)荷可能各不相同。因此，每根管子中蒸汽的焓增也就不同，這種現(xiàn)象叫做熱偏差。由于熱偏差的存在，有的管子的蒸汽溫度將超過平均汽溫，就有可能因個(gè)別管壁溫度超過安全極限產(chǎn)生燒損爆管事故。

對鍋爐安全運(yùn)行威脅最大的是那些焓增最大的管子，這些管子稱為偏差管[13]。偏差管中工質(zhì)的焓增加△ip與整個(gè)管組中工質(zhì)的平均焓增△ipj之比稱為熱偏差系數(shù)，或簡稱熱偏差，熱偏差系數(shù)為：

式中：qp/qpj為吸熱不均勻系數(shù)；Hp/Hpj為結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)；Gpj/Gp為流量不均勻系數(shù)。顯然，熱偏差系數(shù)φ越大，則管組的熱偏差越嚴(yán)重。偏差管段內(nèi)工質(zhì)溫度與管組工質(zhì)溫度平均值的偏差越大，該管段金屬管壁平均溫度就越高。因此，必須使再熱器管組中最大的熱偏差系數(shù)小于最大允許的熱偏差系數(shù)，即管壁金屬溫度到達(dá)最高容許值時(shí)的熱偏差。否則，將會(huì)使管子因過熱而損壞。

隨著電站鍋爐容量的增大及蒸汽參數(shù)的提高，在鍋爐中越來越多地采用屏式再熱器，同時(shí)由于鍋爐相對寬度的減小，對流再熱器每片蛇形管束所采用的管圈數(shù)也相應(yīng)增多?？梢?，對于整個(gè)管組，不僅存在屏(片)間熱偏差，且同時(shí)還存在同屏(片)熱偏差。屏式再熱式再熱器位于爐膛內(nèi)或爐膛出口處的高溫區(qū)，受熱面的熱負(fù)荷很高，如屏過大，必將導(dǎo)致局部管子發(fā)生U形管圈的內(nèi)外圈長度不等，可達(dá)結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)等于1.02，同屏熱偏差影響的因素，必須予以足夠的重視。

對流式和壁式再熱器各平行管圈發(fā)生偏差，但采取改進(jìn)措施，可使η等于l。因此，產(chǎn)生熱偏差的原因主要是吸熱不均勻與流量不均勻[14-18]。

3.1.1 吸熱不均勻

影響再熱器管圈之間吸熱不均的因素較多，有結(jié)構(gòu)因素，也有運(yùn)行因素。管外壁熱流密度不均勻直接導(dǎo)致再熱器并列管圈之間的吸熱不均勻。由傳熱原理知，管外壁熱流密度主要由高溫?zé)煔馀c管壁間的溫壓與傳熱系數(shù)決定，而煙氣溫度直接影響溫壓，煙氣流速是影響傳熱系數(shù)的主要因素。所以煙道內(nèi)煙氣溫度場和速度場的不均勻是造成吸熱不均勻的主要原因，如圖2所示。

圖2 沿?zé)煹缹挾葻嶝?fù)荷的分布

3.1.2 流量不均勻性

影響并列管子間流量不均的因素也很多。例如聯(lián)箱連接方式的不同，由于制造和安裝上的原因而造成的管子的實(shí)際內(nèi)徑不同，并行管圈間重位壓頭的不同和長度的差異等等。此外，吸熱不均也會(huì)引起流量的不均。

(1)吸熱不均勻的影響

再熱器并列管排兩端分別與分配(進(jìn)口)聯(lián)箱和匯集(出口)聯(lián)箱連接，設(shè)蒸汽進(jìn)入分配聯(lián)箱時(shí)壓力為p1，由匯集聯(lián)箱流出時(shí)壓力為p2。當(dāng)不計(jì)聯(lián)箱中的壓力變化時(shí)，兩聯(lián)箱間的壓差用于克服管內(nèi)流動(dòng)阻力和兩聯(lián)箱之間的重位壓頭，即：

(2)

式中：Δρ為管子進(jìn)出口差壓，Pa；ρw為管內(nèi)蒸汽質(zhì)量流速,kg/(m2·s)；v為管內(nèi)蒸汽平均比容,m3/kg；L,dn為管子長度和內(nèi)徑，m；λ為沿程摩擦阻力系數(shù)；∑ζ為管圈局部流動(dòng)阻力系數(shù)的總和；h為管子進(jìn)出口高度差，m。

上式中等號右邊最后一頂為管子進(jìn)出口的重位壓頭，相對于管內(nèi)流動(dòng)阻力小得多。對于大多數(shù)在鍋爐上部懸吊布置的再熱器，它們的進(jìn)口與出口聯(lián)箱差不多在同一高度，所以重位壓頭可以忽略。

(2)聯(lián)箱方式不同的影響

并列蛇形管一般均與進(jìn)、出口集箱相連接，稱之為分配集箱和匯集集箱，所以各管進(jìn)、出口之間的壓差與沿集箱長度的壓力分布特性有關(guān)，而后者取決于再熱器連接方式(如圖3，圖4所示)。由于聯(lián)箱中有靜壓的變化，在再熱器的入口、出口聯(lián)箱的連接方案不正確時(shí)，會(huì)使管圈兩端的壓差不均勻，這會(huì)引起流量不均和熱偏差。

圖3 再熱器的Z形連接方式

圖4 再熱器的U形連接方式

圖3為Z形連接方式，蒸汽由分配集箱左端引入，并從匯集集箱右端導(dǎo)出。在分配集箱中，沿集箱長度方向工質(zhì)流量因逐漸分配給蛇形管而不斷減少。在其右端，蒸汽流量下降到最小值。其動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，即?dòng)能沿集箱長度方向逐漸降低而靜壓逐漸升高。如圖3中的p1曲線。與此相反，在匯集集箱中，靜壓沿集箱流動(dòng)方向則逐漸降低。如圖3中的p2曲線。由此可知，在Z形連接管組中，管圈兩端的壓差△p有很大差異，因而在再熱器的并列蛇形管中導(dǎo)致了較大的流量不均。兩集箱左端的壓力差最小，故左端蛇形管中的工質(zhì)流量最小，右端集箱間的壓力差最大，故右端蛇形管中工質(zhì)流量最大，中間蛇形管中流量介乎兩者之間。

在U形連接管組中，如圖4所示，兩個(gè)集箱內(nèi)靜壓變化方向相同，因此各并列蛇形管兩端的壓差△p相差較小，使管組的流量不均得到改善。

顯然，采用多管均勻引入和導(dǎo)出的連接方式可以更好地消除再熱器蛇形管間的流量不均，但是要增加集箱的并列開孔。

實(shí)際運(yùn)用中多采取從集箱端部引入或引出，以及從集箱中間經(jīng)向單管或雙管引入和引出的連接系統(tǒng)。其原因在于這樣的布置具有管道系統(tǒng)簡單，蒸汽混合均勻和便于裝設(shè)噴水減溫器等優(yōu)點(diǎn)。由于鍋爐實(shí)際工作的復(fù)雜性，要完全消除熱偏差是不可能的。特別是在近代大型鍋爐中，由于鍋爐尺寸很大，煙溫分布不易均勻，爐膛出口處煙溫偏差可達(dá)200～300 ℃，而蒸汽在再熱器中的焓增又很大，致使個(gè)別管圈的汽溫偏差可達(dá)50～70 ℃， 嚴(yán)重時(shí)可達(dá)100～150 ℃以上[19]。但是必須盡量減小熱偏差來保證再熱器的安全運(yùn)行。

3.2 熱偏差的減輕方法

除了在鍋爐設(shè)計(jì)中應(yīng)使并聯(lián)各蛇形管的長度、管徑、節(jié)距等幾何尺寸按照受熱的情況合理的分配，燃燒器的布置盡量均勻；在運(yùn)行操作中確保燃燒穩(wěn)定煙氣均勻并充滿爐膛空間，沿爐膛寬度方向煙氣的溫度場、速度場盡量均勻，控制左右側(cè)煙溫差不過大；根據(jù)受熱面的污染情況，適時(shí)投入吹灰器減少積灰和結(jié)渣外，目前減少熱偏差的主要方法有以下幾種。

(1) 沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向，將再熱器受熱面分成若干級，級間有集箱使蒸汽充分混合。

對某一級來說把受熱不同的管子引入同一集箱，再進(jìn)入另一集箱，蒸汽在經(jīng)過引出管時(shí)(或在集箱內(nèi))就會(huì)混合起來，并消除前面產(chǎn)生的熱偏差，使各級的熱偏差不會(huì)迭加及累積。

在同樣的熱偏差下，偏差管中焓增量超出平均焓增的大小為：

δ(Δi)p=Δip-Δipj=(φ-1)Δipj。

(6)

分級以后，由于每一級中工質(zhì)的平均焓增減小，從而使焓增偏差的絕對值δ(Δi)p減小，并列蛇形管中的熱偏差相應(yīng)減小。顯然，級分得越多，熱偏差就越小，一般參數(shù)越高的鍋爐再熱器的級數(shù)越多。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將再熱器分組后，每一級中工質(zhì)的焓增量一般不超過250～400kJ/kg，則可使熱偏差減小到允許范圍。

在蒸汽過熱過程中，隨著蒸汽溫度增加，其比熱容不斷下降，因而在最末級再熱器中，蒸汽比熱容最小，使得在同樣熱偏差的條件下，其溫度偏差最大。同時(shí)，考慮到末級再熱器中蒸汽溫度又最高，工作條件最差，因而末級再熱器的焓增更要小些，一般不宜超過125～200kJ/kg。這樣，對減小末級再熱器汽溫調(diào)節(jié)的遲滯性也有好處。

再熱蒸汽由于壓力低，比熱容更小，故各級再熱器焓增亦不宜過大。尤其是布置在爐膛和靠近爐膛高熱負(fù)荷區(qū)的再熱器或高溫對流再熱器，否則將產(chǎn)生比過熱器更大的汽溫偏差。

為了減輕因中間煙溫高、流速快、兩側(cè)煙溫低、流速慢所造成的再熱器熱偏差，通常沿?zé)煹缹挾确较蜻M(jìn)行分級，即將受熱面布置成并聯(lián)混流方式。把煙道橫向分成四段，這樣，如果總的沿寬度上的煙氣偏差較大，在分為四段后，每段的熱偏差就小了。

“交叉”的辦法是消除煙道左側(cè)溫度不均的有效方法，如圖5所示。在交叉時(shí)也要把再熱器分級，如果是交叉前后各一級，則希望此兩級過熱器的焓增基本上相同。如果左側(cè)煙氣溫度高，左側(cè)受熱面吸熱強(qiáng)，則可以在蒸汽離開第一級再熱器時(shí)使之左右交叉，原吸熱較強(qiáng)的蒸汽流到吸熱較弱的右側(cè)，原來吸熱較弱的右側(cè)的蒸汽流到吸熱較強(qiáng)的左側(cè)。在兩級焓增相差不多時(shí)，即可將熱偏差抵消。

(2)采用各種定距裝置。

鍋爐最大限度地采用了蒸汽冷卻定位管，各種型式的夾緊管及其他定距裝置。用以保證屏間的橫向節(jié)距及管間的縱向節(jié)距。并防止在運(yùn)行中的擺動(dòng)?？捎行У叵?、屏間的“煙氣走廊”，減少熱力不均現(xiàn)象，如圖5所示。

圖5 再熱器中蒸汽流動(dòng)交叉說明圖

此外，由于沿爐膛寬度方向煙氣溫度的分布不均勻，中間溫度高而兩側(cè)溫度低，故位于爐膛中間的屏輻射吸熱量較大，而且由于傳熱溫壓大，對流吸熱量也較大。故屏間熱偏差較高。為改善各屏受熱面之間的吸熱不均，有的鍋爐屏式受熱面采用了沿爐膛寬度方向的不等距布置。

(3)正確選擇聯(lián)箱的結(jié)構(gòu)和連接型式。

如前所述采用U形連接比Z形連接具有較小的流量偏差，采用多點(diǎn)均勻引入和引出的聯(lián)箱連接型式可使靜壓變化達(dá)到最小。另外加大聯(lián)箱直徑、減小聯(lián)箱內(nèi)蒸汽流速也可減小靜壓變化，從而減少管排的流量不均勻性。

(4)加裝節(jié)流圈。

根據(jù)管圈兩端的不同壓差在管子的入口處裝置不同孔徑的節(jié)流圈，增加管子的阻力，控制各管內(nèi)蒸汽流量，使流量不均勻系數(shù)趨近于l。加裝節(jié)流圈還可以減小或消除重位壓降引起的靜壓變化。裝置節(jié)流圈將增加受熱面內(nèi)蒸汽壓降，大容量高參數(shù)鍋爐再熱器允許壓降絕對值大，節(jié)流圈阻力影響不大。直流鍋爐和強(qiáng)制循環(huán)鍋爐常采用加節(jié)流圈的方法來分配流量。

利用流量不均勻來消除吸熱不均勻，也就是使熱負(fù)荷具有較高流速，使蒸汽焓增降低，減少熱偏差。如屏式再熱器受熱較強(qiáng)的外圈管采管徑或縮短管圈長度等方法使其管內(nèi)蒸汽流速增加。輻射式受熱面根據(jù)壁面熱負(fù)荷分布情況分成并行的幾組，并控制每組中的蒸汽流量。

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