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600MW机组主蒸汽、再热汽及旁路系统
施 晶 舒庆元
一、概述 1、水蒸汽的特性
物质由液态变为汽态的现象称为汽化，通常汽化有二种方式：蒸发和沸腾。蒸发是液体表面缓慢的汽化现象，它在任意温度下都会发生。沸腾是液体表面和内部同时发生的剧烈汽化现象，它相对于一定的压力，只能在一定的温度下发生，该沸腾温度称为沸点。一般同样条件下，不同的液体沸点是不同的，同种液体，压力越高沸点越高，沸腾时气体与液体共存，两者温度相同，沸腾过程中，温度始终保持沸点。
将装有水的容器密闭起来，保持一定温度，显然，水会汽化，随着水的汽化，水面上部空间的水蒸汽在增多，即蒸汽压力要升高，蒸汽压力升高使蒸汽液化速度加快，而使水汽化速度减慢，到某一时刻，当水汽化速度与水蒸汽液化速度相同时，容器内水量和空间水蒸汽量不再变化。我们把这时汽、液两相达到平衡时的状态称为饱和状态。这种平衡状态不是静态的平衡，而是一种动态平衡，即汽化、液化过程仍在进行，只是汽化速度与液化速度相同而已。处于饱和状态下的水和水蒸汽分别称为饱和水和饱和蒸汽。此时饱和水和饱和蒸汽的压力和温度是一样的，称为饱和压力和饱和温度。这种蒸汽和水共存的状态称为湿饱和蒸汽。如果对容器进行加热，那么水的汽化会加快，水逐渐减少，水蒸汽逐渐增多，直至水全部变为蒸汽，这时的蒸汽称为干饱和蒸汽。
当水温低于饱和温度时，称为过冷水，或未饱和水。如果对干饱和蒸汽继续
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进行加热，使蒸汽温度进一步升高，这时的蒸汽称为过热蒸汽，其温度超过饱和温度之值，称为过热度。
临界点（相变点）：一个大气压下的水饱和温度为100℃。随着压力增加，水的饱和温度也随之增加，汽化潜热（从饱和水加热到干饱和蒸汽所需热量）减小，水和汽的密度差也随之减小。当压力提高到221.2bar时，汽化潜热为零，汽和水的密度差也为零，该压力称之为临界压力。水在该压力下加到374.15℃时，即全部汽化，此时的饱和水和饱和蒸汽已不再有区别，该温度称之为临界温度。通常把锅炉出口蒸汽参数大于临界点参数的锅炉称之为超临界锅炉，反之锅炉出口蒸汽参数小于临界点参数的锅炉称之为亚临界锅炉。超临界锅炉，由于饱和水和干饱和蒸汽的差异已经消失，所以带汽包的循环锅炉已不再适用（已无实际水位），而需要采用直流锅炉。
锅炉出口蒸汽参数越高，机组效率越高，但锅炉出口蒸汽参数受金属材料、制造工艺等因素的限制。早在1979年日本的电源开发公司首次提出“超超临界”蒸汽参数的概念，但是进入超临界后参数如何分档，目前世界上还没有定论，对超临界和超超临界参数的划分还没有统一的标准。不同国家的超超临界机组有不同的参数系列。2004年2月，国家“863”计划“大型超超临界火电技术研究”课题确定超超临界机组将是中国火电的发展方向，并确定现阶段超超临界蒸汽参数为：25-28MPa/580-600℃/600℃，机组容量为700-1000MW。有专家认为，这只是我国超超临界机组的起步参数，专家预计，未来10-20年间将开发蒸汽参数更高、达到30-35MPa/650-700℃的二次再热机组，机组效率向50-55%迈进。作为国家“863”计划项目，我国首座1000MW超超临界燃煤电厂——华能玉环电厂，超超临界锅炉在最大连续蒸发量运行时锅炉出口主汽压力为为27.56MPa、主汽温度为
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605℃；锅炉出口再热汽压力为5.94MPa、再热汽温度为603℃。我厂超临界锅炉在最大连续蒸发量时锅炉出口主汽压力为25.4MPa、主汽温度为541℃；锅炉出口再热汽压力为4.57MPa、再热汽温度为569℃。 2、传热方式及各自特点
锅炉是把燃料的化学能转变为蒸汽热能的一种设备。为了使这种能量的转换更为有效，除了组织好燃料在炉内燃烧外，还要求把所产生的热量通过锅炉受热面传送给水和蒸汽。锅炉的热量传递有传导、对流和辐射三种方式。
热量从一个物体的高温部分传到低温部分或两个不同物体紧密接触时，热量从高温物体传到低温物体的现象，称为热传导或导热。导热不仅可发生在固体壁面中，同样也可发生在气体和液体中，但气体和液体的导热同时伴有对流，不属于纯导热。
导热可分为二类。稳定导热和不稳定导热。如果在导热过程中，壁面各处的温度不随时间变化而变化，这种导热称为稳定导热，如正常运行时锅炉炉墙的导热，汽轮机汽缸壁中的导热都属于稳定导热。一般来说，正常运行条件下热力设备壁面中的导热都可视为稳定导热。如果导热过程中壁面各处温度随时间变化而变化，这种导热称为不稳定导热。如机组启动时，炉墙各部分温度逐渐升高，汽轮机汽缸壁、转子各部分温度逐渐升高，这些情况中的导热都属于不稳定导热。一般来说，机组起、停或变工况运行时热力设备壁面中的导热都可视为不稳定导热。
不同物质的导热性能是不样的，常用导热系数来衡量物质导热性能的好坏，导热系数越大，物质的导热性能就越好。
流体与流体之间发生相对位移时的热量传递现象称为热对流。自然界中的风
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就是典型的热对流现象，即热、冷空气间的对流。火电厂换热设备中，流体与壁面直接接触，且存在温差，这种由于温差而使流体与壁面之间发生的热量传送现象称为对流换热。如锅炉受热面管内流体与管内壁或管外烟气与管外壁间都存在着对流换热。
对流换热实质上是流体与壁面，流体与流体的导热和流体与流体间的热对流的共同作用下的换热方式。因此，对流换热除了受导热规律支配外，还要受流体流动规律的影响，很显然对流换热要比导热复杂得多。
当我们打开锅炉看火孔时，会立刻感到脸部灼热，这是由于炉内火焰或高温烟气的热量传到我们脸部的缘故。那么，热量是通过什么方式传到我们身上的呢？显然，这不可能是空气导热的结果，因为空气的导热系数很小，不可能传导这么多的热量，也不可能传导得这么快。是对流吗？也不是，因为锅炉处于负压运行，火焰或高温烟气不会向外冲，只有冷空气由炉外进入炉膛。因此，热量是通过另一种方式传到我们身上的，这种不需要物质直接接触便可进行热量传递的方式就是热辐射。太阳的能量能传到地球也是热辐射的作用。
热辐射的原因是由于热的物体向外发射电磁波的过程。理论和实验都表明，物体只要有一定的温度，就会不停地向外以电磁波的方式发射辐射能。
辐射换热的特点：
1)、热辐射无需要介质就可进行热量传递。
2)、只要物体温度大于0(K)（绝对温标单位，零点规定为分子绝对停止运动时的温度。）物体表面便不停地向外发出辐射能。 3)、辐射换热中伴随有能量的转换。 3、朗肯循环
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