屏式过热器是电站锅炉中承担高温蒸汽过热任务的关键受热面,通常布置在炉膛上部出口处,既吸收炉内辐射热,又承受烟气对流冲刷。按照结构形式、布置方式和工质流向的不同,屏式过热器可分为前屏过热器、后屏过热器、分隔屏过热器及壁式屏过热器等类型。
前屏过热器一般悬挂在炉膛前墙上方,主要吸收炉膛火焰的辐射热量,由于处于高温烟气区域,其热负荷较高,对管材的耐高温性能要求严格。前屏过热器通常采用大间距、多管圈并联结构,以减少热偏差,防止局部超温。后屏过热器布置在炉膛出口折焰角附近,既接受炉内辐射热,又受到高温烟气冲刷,属于辐射—对流复合型受热面。后屏过热器的管屏数量较多,沿炉宽方向均匀排列,有利于降低烟温偏差,改善汽温特性。
分隔屏过热器常用于大容量锅炉中,其作用是将炉膛上部空间分隔成若干区域,增强辐射换热效果,同时降低炉膛出口烟气温度偏差。分隔屏过热器通常由多片宽屏组成,每片屏由若干根并联蛇形管构成,管子之间通过定位管夹保持间距,防止运行中发生屏间碰撞或变形。壁式屏过热器则紧贴炉膛水冷壁布置,以吸收辐射热为主,结构上与水冷壁相似,但管内流通的是过热蒸汽,其管径和壁厚需根据蒸汽压力与温度进行专门设计。
从管圈布置形式看,屏式过热器又可分为U形管圈、W形管圈和螺旋管圈等。U形管圈结构简单,便于制造和安装,但受热面利用率相对较低;W形管圈可增加受热面积,提高蒸汽流速,改善冷却效果,适用于高热负荷区域;螺旋管圈则有利于减小热偏差,但制造工艺复杂,多用于超临界或超超临界锅炉的高温段。
屏式过热器在运行中面临的主要问题是热偏差和高温腐蚀。由于炉内烟气温度场和速度场分布不均,各管屏之间以及同一管屏内各管圈之间的吸热量存在差异,容易导致部分管子超温。为控制热偏差,设计上通常采用分级布置、交叉混合、加装节流圈等措施。同时,屏式过热器管材多选用耐高温合金钢,如T91、T92、TP347H等,以适应高温高压运行环境。
在锅炉改造和优化中,屏式过热器的调整往往涉及管屏间距、管径选择、材质升级以及防磨防振装置增设等内容。合理的屏式过热器设计能够有效提高蒸汽温度,降低排烟温度,提升锅炉整体热效率,同时保证受热面安全稳定运行。