8第八章 省煤器和空气预热器.doc

第八章 省煤器和空气预热器1第八章 省煤器和空气预热器第一节 省煤器一、省煤器的作用及种类1、省煤器的作用省煤器的作用是利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉给水省煤器对锅炉的作用：（1）节省燃料：在现代锅炉中，燃料燃 烧生成的高温烟气，将热量传递给水冷壁、过热器和再热器后，烟气温度 还很高，如不 设法利用，将造成很大的热损失在锅炉尾部装设省煤器，可降低烟气温度，减少排烟热损失，因而节省燃料2）改善汽包的工作条件：由于采用省煤器，提高了进 入汽包的给水温度，减少了汽包壁与给水之间的温度差而引起的热应力，从而改善了汽包的工作条件，延长了使用寿命3）降低锅炉造价：由于水的加热是在省煤器中进行的，用省煤器这样的低温材料代替价格昂贵的高温水冷壁材料，从而可降低锅炉造价二、省煤器的类型及结构特点1、按材料分类省煤器按使用材料可分为钢管省煤器和铸铁省煤器目前大中容量锅炉广泛采用钢管省煤器，其优点是:强度高，能承受冲击，工作可靠，传热性能好,重量轻,体积小，价格低廉；缺点是：耐腐蚀 性差，但 现代锅炉给水都经严 格处理，管内腐蚀已彻底得到解决2、按出口参数分类省煤器按出口水温可分为沸腾式省煤器和非沸腾式省煤器。

3、按结构形式分类省煤器按结构形式分为光管式、 鳍片式、膜片管式（ 简称膜式）和螺旋肋片管式四种，其结构如图 8—1 所示a） （b）第八章 省煤器和空气预热器2（c） （d） 图 8—1 省煤器按结构形式（a） 光管；（ b）鳍片管；（ c）膜片管；（ d）螺旋肋片管图 8—2 钢管式省煤器的结构 l—蛇形管；2—进口联箱；3—出口联箱；4—支架； 5—支承架；6—锅炉钢架；7—炉墙；8—进水管 4、按管子排列方式分类省煤器按蛇形管的排列方式分为错列和顺列两种，如 图 8—1（a）（d）为顺列、 （b）（c）为错列错列布置传热效果好，结构紧 凑,并能减少积灰，但磨 损比 顺列布置严重、吹灰困难；顺列布置容易对管子进行吹灰、磨 损轻，但 积灰严重三、省煤器的布置方式省煤器按蛇形管在烟道中的布置方式分为纵向布置和横向布置两种，如图 8—3 所示纵向布置是指蛇形管放置方向与 锅炉的前后墙垂直，如图 8—3（a）所示。

此种布置的特点是，由于尾部烟道的宽度大于深度，所以管子较短，支吊比较简单，且平行工作的管子数目较多，因而水的流速 较低，流 动阻力较 小但这种布置的全部蛇第八章 省煤器和空气预热器3形管都要穿过烟道后墙，从飞 灰磨损角度来看是不利的 横向布置 是蛇形管放置方向与锅炉后墙平行，如图 8—3(c)所示此种布置的特点是平行工作的管数少，因而水速高，流动阻力大，且管子较长，支吊比较复杂但因其只有少数几根蛇形管靠近后墙，从而使管子所遭受的磨 损仅局限于靠近烟道后墙的几根管子，因而防护和维修比较简便图 8—3 省煤器蛇形管在烟道中的布置方式（a）蛇形管垂直于锅炉后墙布置； （b）（c）蛇形管平行于锅炉后墙布置四、省煤器的支吊方式省煤器的支吊方式有支承结构与悬吊结构两种中小型锅炉省煤器采用支撑结构，大型锅炉的省煤器大多数采用 悬吊结 构五、省煤器引出管与汽包的连接为了防止汽包损伤，确保 锅炉安全运行，可在省煤器引出管与汽包连接处加装套管，如图 8—6 所示这样使水管壁与汽包壁之间有饱和水或 饱和蒸汽相隔，从而改善了汽包的工作条件图 8—6 省煤器引出管与汽包壁之间的连接套管（a）给 水引入汽包水空间时的内部套管；（b）给水引入汽包汽空间时的外部套管l－给水；2－汽包壁六、省煤器设计中应考虑的问题对于大型电站锅炉，防止和减 轻省煤器的磨损和积灰则已成 为省煤器设计中应考虑的主要问题。

第八章 省煤器和空气预热器4(一) 省煤器中的质量流速和水速省煤器中水的质量流速 可取为 600～800kg/(m 2·s)，即相当于在锅炉额定负荷下，对于非沸腾式或沸腾式省煤器的非沸 腾部分的水速，不应低于 0.3m/s，对于沸腾式省煤器的沸腾部分水速不应低于 lm/s二) 烟气流速的选取省煤器中的烟气流速高低直接影响省煤器受热面的投资费用和运行费用提高烟气流速，将使对流传热加强 ，可减少受 热面的面积和降低制造成本，但烟速提高也使烟气的流动阻力增加，风机 电耗增大 对于燃用固体燃料的 锅炉，烟速增加将使受热面的磨损加大，因此，对于作为重要对流受热面的省煤器的设计，应考虑采用最经济的烟气流速因此，经济流速决定于受 热面的价格、 电能的价格(包括燃料价格)、受热面的形式(影响传热特性及流动阻力 )、风机的效率以及运行补偿年限、燃料成分和性质、所采用的磨煤机的形式等有关，一般推荐的经济烟速为 8～ 11m/s三）省煤器的结构设计首先应该决定省煤器蛇形管的管径 d，它 对省煤器设计 关系重大，直接影响到制造的经济性和今后投运后的安全可靠性七、省煤器的起动保护省煤器在起动时，常常是 间断给水，当停止 给水时，省煤器中的水处于不流动状态。

因此，省煤器在起动时应进行保护1.一般的保护方法是在省煤器进口与汽包下部之间装设不受热的再循环管，如图 8—8 所示，借助再循环管与省煤器中工 质的密度差，使省煤器中的水不断循环流动，管壁也因不断得到冷却而不被烧坏2.有的锅炉在省煤器出口与除氧器或疏水箱之间装有一根带阀门的再循环管，如图 8—9 所示当汽包不进水 时，用 阀门切换，使流经省煤器的水回到除氧器或疏水箱这样在整个起动过程中可保持省煤器不断 进水，以达到起动过程中保护省煤器的目的图 8—8 省煤器的再循环管 图 8—9 省煤器与除氧器之间的再循环管1－自动调节阀；2－逆止阀；3－进口阀； 1－自动调节阀；2－逆止阀；3－进口阀；4－省煤器；4－再循环阀；5－再循环管 5－除氧器；6－再循环管；7－再循环阀；8－出口阀第八章 省煤器和空气预热器5二二二 空气预热器一、空气预热器的作用空气预热器的作用是利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需的空气空气预热器对锅炉的作用:(1)进一步降低排烟温度，提高锅炉效率；(2)改善燃料的着火与燃烧条件，降低不完全燃烧热损失；(3)节省金属，降低造价。

由于炉膛温度提高，因而强化了炉内的辐射换热，在一定的蒸发量下，炉内水冷壁受 热面可以布置得少一些， 节省金属材料，降低锅炉造价；(4)改善引风机的工作条件由于排烟温度的降低，改善了引风机的工作条件，同时也降低了引风机电耗二、空气预热器的种类及结构空气预热器按传热方式可分为导热式和蓄热式两种目前电厂锅炉常用的空气预热器有钢管式和回转式两种一）钢管式空气预热器1、钢管式空气预热器的结构钢管式空气预热器应用很广，常采用立式布置，管内通过烟气、管外通过空气，烟气的热量通过管壁连续传给空气其 优点为结构简单，制造方便，漏风量小；其缺点为体积大、耗钢材多，在大型电厂尤其是热空气温度要求 较高时，由于体积大而给尾部受热面布置带来困难在锅炉运行时，空气预热器的管子、外壳及锅炉构架，由于温度和材料等不同，其受热后的膨胀量亦不相同，因此，在上管板与外壳之间、外壳和锅炉构架之间加装用薄钢板制成的补偿器(膨胀节 )，如 图 8—11 所示其作用是既允许各部件能相对移动，又保证连接处的密封，防止漏风、漏烟2、钢管式空气预热器的布置管式空气预热噐的几种典型布置如图 8—12 所示分 为单 道多流程， 图 8—12(a)所示；单道单流程，图 8—12（b）所示；在大型 锅炉中， 为了得到 较大的传热温差，又不使空气流速过大，可采用双道多流程，如图 8—12 (c)所示，或采用单道多流程双股平行进风、甚至多道多流程，如 图 8—12 (d)(e)所示。

第八章 省煤器和空气预热器6图 8－12 管式空气预热器的布置方式（a）单道多流程；（b）单道单流程；（c）双道多流程；（d）单道多流程双股平行进风；（e）多道多流程1，2－空气通道3、管式空气预热器管径及 节距的选择常用的管间距离参见图 8-13，其中 对于一定的管25.1~/,7.5/2dsds径， 和 越小， 对传热越有利，结构也越紧凑但是为了避免管板在焊接时发生过1s2大变形，斜向管间间隙 不得小于 lOmm在决定 和 时应预先计算s'2 1s2，以便空气由横向经两个斜向流出时，不会有 过多的压缩和)('1dds膨胀，因而流动阻力较小由于烟气是在管内纵向流动的，所以 飞灰对管子的磨损较 小，因而烟气流速一般可在 10～14m/s 的范围内选 取空气横向冲刷管壁，传热较强，但流动阻力较大，所以常采用较低流速以降低阻力， 设计时一般取空气流速 为烟气流速的45%～55% 第八章 省煤器和空气预热器7图 8-13 管式空气预热器的管间节 距 图 8－14 受热面回转式空气预热器的结构（二）回转式空气预热器回转式空气预热器可分为受热面回转式和风罩回转式两种，前者又称容克式，后者又称罗特谬勒式。

1、受热面回转式空气预热器受热面回转式空气预热器的结构如图 8－14 所示它是由外壳、转子、受热元件、密封装置、 传动装置、上下 轴承座及其润滑系统等组成画工作原理图，讲解其工作原理 （包括二分仓、三分仓）2、风罩回转式空气预热器风罩回转式空气预热器的工作原理是:上、下回 转风罩通过减速装置由电动机带动旋转，其转速为 1～3r/min转动时，定子中的 传热元件交替地被烟气加热和空气冷却，空气也就被烟气加热到需要的温度风罩每旋转一次，传热元件吸热、放热二次3、回转式空气预热器存在的主要 问题（1）回转式空气预热器存在的主要问题是漏风量大管式空气预热器的漏风量一般不超过 5%，而回转式空气预热器在设计良好时漏风量约为 8%～10% ，密封不好时可达 30%或更高2）回转式空气预热器存在的另一个问题是受热面容易积灰，这是因为蓄热板间烟气通道狭窄的缘故积灰不 仅影响传热，而且增加流 动 阻力，严重时甚至会将气流通道堵死，影响预热器的正常运行因此，在预热器受热元件的上、下两端都装有吹灰装置吹灰介质通常采用 过热蒸汽或压缩空气，如 积灰 严重，要采用压力水冲洗第三节 尾部受热面的布置尾部受热面在尾部烟道中的布置方式有单级布置和双级布置两种。

第八章 省煤器和空气预热器8一、单级布置单级布置如图 8－27（a）所示它是由一级省煤器和一级空气预热器组成尾部受热面的单级布置较为简单，但 热风温度一般只能达到 300C 左右，不可能再高这是因为烟气的容积和比热均比空气的容积和比热大因此，烟气的热容量大于空气的热容量，即 ，这样当烟气将热量传给空气 时，烟气温度的下降值就kycV小于空气温度的上升值进口烟温与出口空气温度比 较接近，即传热温差很小，不可能将空气温度加热到更高的温度图 8－27 尾部受热面的布置（a）单级布置；（b）双级布置1－高温级省煤器；2－高温级空气预热器；3－低温级省煤器；4－低温级空气预热器二、双级布置尾部受热面双级布置如图 8－27（b）所示，它由两 级省煤器和两 级空气预热器组成这种布置在排烟温度受到限制的情况下，也能将空气加热到比单级更高的温度此外，使省煤器和空气预热器都具有 较高的传热温压，增 强 了尾部受热面的传热，节省了受热面金属图 8－27 中的空气预热器均为管式空气预热器，若采用回转式空气预热器，其布置形式如图 8－28 所示图 8—28(a)为单级布。