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過熱器

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過熱器(superheater)是鍋爐中將蒸汽從飽和温度進一步加熱至過熱温度的部件,又稱蒸汽過熱器。過熱器按傳熱方式可分為對流式、輻射式和半輻射式; 按結構特點可分為蛇形管式、 屏式、牆式和包牆式。它們都由若干根並聯管子和進出口集箱組成。
大部分工業鍋爐不裝設過熱器,因為許多工業生產流程和生活設施只需要飽和蒸汽。在電站、機車和船用鍋爐中,為了提高整個蒸汽動力裝置循環熱效率,一般都裝有過熱器。
中文名
過熱器
外文名
superheater
鍋    爐
540~570℃
結    構
蛇形管式、 屏式
組    成
若干根並聯管子和進出口
類    型
對流式、輻射式和半輻射式

過熱器簡介

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採用過熱蒸汽可以減少汽輪機排汽中的含水率。過熱蒸汽温度的高低取決於鍋爐的壓力、蒸發量、鋼材的耐高温性能以及燃料與鋼材的比價等因素,對電站鍋爐來説,4兆帕的鍋爐一般為450℃左右;10兆帕以上的鍋爐為540~570℃。少數電站鍋爐也有采用更高過熱汽温的(甚至可達650℃)。 [1] 

過熱器類型和特點

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管子的外徑一
過熱器 過熱器
般為30~60毫米。對流式過熱器最為常用,採用蛇形管式。它具有比較密集的管組,佈置在 450~1000℃煙氣温度的煙道中,受煙氣的橫向和縱向沖刷。煙氣主要以對流的方式將熱量傳遞給管子,也有一部分輻射吸熱量。屏式過熱器由多片管屏組成,佈置在爐膛內上部或出口處,屬於輻射或半輻射式過熱器。前者吸收爐膛火焰的輻射熱,後者還吸收一部分對流熱量。在10兆帕以上的電站鍋爐中,一般都兼用屏式和蛇形管式兩種過熱器,以增加吸熱量。敷在爐膛內壁上的牆式過熱器為輻射式過熱器,較少採用。包牆式過熱器用在大容量的電站鍋爐中構成爐頂和對流煙道的壁面,外面敷以絕熱材料組成輕型爐牆。圖為幾種過熱器的佈置。裝有過熱器的小容量工業鍋爐一般只用單級管組的對流式過熱器即能滿足要求。 [1] 

過熱器作用

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1、過熱器是把飽和蒸汽加熱成具有一定温度的過熱蒸汽的設備。
2、飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽後,提高了蒸汽在汽輪機中的做功能力,即蒸汽在汽輪機中的有用焓增加,從而進步了熱機的循環效率。
3.此外,採用熱蒸汽還可降低汽輪機排汽濕度,避免汽輪機葉片被腐蝕,為汽輪機進一步降低排汽壓力及安全運行創造了有利條件。 [2] 

過熱器性能

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鍋爐運行工況的變化,例如負荷高低、燃料變化、燃燒工況變動等,都對過熱器出口汽温有影響,所以在電站鍋爐中都有調節鍋爐出口汽温使其穩定在規定值的手段。常用手段有:①用噴水式或表面式減温器直接調節汽温;②用擺動燃燒器改變爐膛出口煙氣温度;③用煙氣再循環調節過熱器吸熱量。鍋爐負荷升高時,對流式過熱器的進出口蒸汽温度升高值增大,輻射式過熱器的温度升高值減小。若將對流式、輻射式和半輻射式過熱器合理組合配置,則可在負荷、燃燒工況等變化時使出口汽温變化較小。過熱器管組中各並聯管子的吸熱量和蒸汽流量在運行中都會有差別。為避免個別管子中温度過高,在大型鍋爐中把過熱器分成若干管組,用爐外的集箱對各管組蒸汽進行混合並用導汽管使各管組換位,以避免各管間出現過大的温度差。 [2] 
未安裝的過熱器 未安裝的過熱器

過熱器材料

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過熱器管壁金屬在鍋爐受壓部件中承受的温度最高,因此必須採用耐高温的優質低碳鋼和各種鉻鉬合金鋼等,在最高的温度部分有時還要用奧氏體鉻鎳不鏽鋼。鍋爐運行中如果管道承受的温度超過材料的持久強度、疲勞強度或表面氧化所容許的温度限值,則會發生管道爆裂等事故。 [2] 
參考資料
  • 1.    康英偉,薛陽,黃偉. 電站鍋爐過熱器的集總參數動態建模與仿真[J]. 計算機仿真,2012,(09):332-334+342.
  • 2.    康英偉,薛陽,黃偉. 電站鍋爐過熱器的集總參數動態建模與仿真[J]. 計算機仿真,2012,(09):332-334+342.