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华东理工大学 《锅炉原理》 复习资料第三章 蒸发设备1 蒸发设备作用：吸收炉内燃料燃烧放出的热量，把锅水转变成蒸汽蒸发设备组成：汽包下降管水冷壁联箱及其连接管道2 自然循环锅炉工作原理：给水通过省煤器加热后送入汽包，在汽包内保持一定的水位汽包内的水通过下降管 下联箱送入水冷壁 水在水冷壁内受热达到饱和，之后继续受热使部分水转变成饱和蒸汽，形成汽水混合物 （水冷壁中汽水混合物的密度小于下降管中水的密度，提供动力）3 下降管作用 ：把汽包内的水连续不断地通过下联箱供给水冷壁，以维持正常循环 （一般布置炉外，不 受热，保温材料包覆）4 联箱作用：汇集混合分配工质 （一般布置炉外，不受热）5 汽包作用： a. 是加热蒸发过热三个过程的连接枢纽和大致分界点；b. 具有一定蓄热能力，能较快适应外界负荷变化，延缓汽压变化速度；c. 内部装置（汽水分离和连续排污装置）可以提高蒸汽品质；d. 外接附件（压力表水位计安全阀事故放水阀）保证锅炉工作安全汽包悬吊在炉顶大梁上（有利于汽包受热升温后自由膨胀）6 水冷壁作用： a. 炉膛中高温火焰对水冷壁进行辐射传热，使水冷壁内的工质变成汽水混合物，完成工质的蒸发过程；b. 大量吸收高温烟气的热量，降低烟温，防止炉膛结渣和受热面结渣；c. 炉墙内壁温度降低，保护了炉墙且炉墙厚度可以减小；d. 水冷壁传热性能比对流蒸发面好，用它代替，可以节省金属，降低锅炉造价。

水冷壁类型： a. 光管式水冷壁（中小容量锅炉， s/d=1.05-1.25 ）b. 销钉式水冷壁c. 膜式水冷壁（大中型锅炉， s/d=1.3-1.35 ） :水冷壁由鳍片管（轧制和焊接）焊接而成膜式水冷壁的优点 ： 具有良好的气密性；对于炉墙有良好的保护作用； 相同炉壁面积条件下，辐射传热面积比光管式大，节约用材； 可在现场成片吊装，减少安装工作量，加快锅炉安装进度； 能承受较大的侧向力，增加了抗炉膛爆炸的能力膜式水冷壁的缺点 ： 制造检修工作量大且工艺要求高；相邻管间温差不大于50 ℃；悬吊框式结构，以保证有足够的膨胀延伸自由； 保证人孔检查孔火焰观察孔等处的密封性；直流锅炉的水冷壁 ： a. 水平围绕上升管带型水冷壁b. 一次/ 多次上升垂直管屏式水冷壁（易做成膜式水冷壁）c. 水平曲折上升式水冷壁（不易做成膜式水冷壁）d. 双面水冷壁（随着锅炉容量的增加，炉膛空间虽然相应增大， 但能布置水冷壁的炉墙面积并不是比例增加，因此需要布置双面水冷壁以增加辐射传热面积）7、 折焰角的作用 ：提高火焰在炉内充满度，改善炉内燃烧工况；改善了屏式过热器的空气动力特性，增加了横向冲刷作用；延长了水平烟道长度，便于对流式过热器和再热器的布置，使锅炉整体结构紧凑；增长烟气流程，加强烟气混合，使烟气流沿烟道高度分布趋于均匀；8、 折烟板的作用 ：折烟板可增加烟气流程，增加湍流程度，加强烟气混合，使热交换更充分，且各流程的烟气流截面随烟气的温度的降低而逐渐缩小， 使烟气流沿着烟道高度分布趋于均匀， 消 除温度不均，可保持足够高的烟气流速，同时防止结渣。

9、 卫燃带的作用 ：使燃料迅速着火和稳定燃烧，或在旋风炉及液态排渣炉中获得较高温度10、 锅炉管束 ：对于低压锅炉，由于工作压力低，汽化热所占比例大，炉膛辐射吸热量远小于工质蒸发所需热量，因此需要有另外的对流蒸发受热面凝渣管束： 对于压力低于9.8Mpa 的锅炉，炉膛辐射吸热量远小于工质蒸发所需热量， 在炉膛出口处将后墙水冷壁拉开节距所形成的对流蒸发受热面第四章 过热器和再热器1、 过热器的作用：将饱和蒸汽加热到具有一定温度的过热蒸汽，在锅炉负荷或其他工况发生变化时，应保证过热温度的波动处在允许的范围之内再热器的作用：将汽轮机高压缸的排气加热成具有一定温度的再热蒸汽2、 再热器 实质是中压过热器特点：蒸汽压力低（ 再热蒸汽的压力大致为过热蒸汽压力的 1/5） 、汽温高、比热小、流量大、流动阻力大、流速低、管径大一般布置在烟温较低区域；需在过热器和再热器之间设一旁路，期间装有减压减温装置，以应对汽轮机停止工作无再热蒸汽产出的情况3、 过热器和再热器的类型 ：对流、辐射、半辐射（屏式）4、 对流式过热器 ：通常布置在水平烟道或尾部竖井，主要吸收烟气的对流放热量，由进出口联箱和4.1 按蒸汽与烟气的相对流动方向： 顺流 （传热温差小， 需较多受热面， 应用于高温级受热面的高温段 ） 逆流（传热温差大，需受热面最少，应用于低温级受热面） 双逆流混合流按蛇形管布置方式：立式（吊装方便、积灰少、受热面结构简单；停炉后产生的凝结水不易排除）卧式（容易输水；支吊复杂）按蛇形管排列方式：顺列（传热系数小于错列）错列（管壁磨损大于顺列）4.2 并联蛇形管的数目：由蒸汽及烟气的流速确定。

蒸汽流速：根据管子必须的冷却条件和流动阻力不致于过大；烟气流速：根据管子不易磨损、不易积灰以及通过的技术经济条件；5、 半辐射（屏式）过热器 ：布置在炉膛出口处，既吸收烟气流过时的对流热，又吸收炉膛中的辐射热和屏 间烟气的气室辐射热优点： a. 有效地降低进入对流受热面的烟气温度，防止结渣，扩大煤种适用范围；b.使过热器受热面布置在更高的烟温区域，减少了金属消耗量；c.过热器辐射吸热比例增加，改善了过热气温的调节特性6、 辐射式（墙式）过热器 ：布置在炉膛壁面，直接吸收炉膛辐射热6.1 提高管内工质流速，必须将并联管子分组 以减少并联管子的数目；使同一管组的宽度变窄，以减轻炉膛热负荷分布不均匀的影响；采用 上升流动 的管组，以消除下降流动时的水力不稳定特性影响；6.2 辐射过热器冷却方式 ：用水冷却、自生蒸汽冷却、外来蒸汽冷却7、 过热器水动力学 ：要求水力特性确保每根管子有足够的工质流速，并使管子出口温度偏差最小，从而使材料能得到合理充分利用8、 热偏差 ：平行管列工质焓增不均匀的现象（偏差管：管组中焓增最大的那些管子）影响热偏差的因素： a. 吸热不均（受热面的污染、炉内温度场和速度场不均）b. 流量不均（管圈进出口压差、管内工质密度、管子阻力系数）热偏差系数 ：偏差管内工质焓增/ 管组工质平均焓增=（热力不均匀系数x 结构不均匀系数） / 水力不均匀系数。

（热负荷大的管中通过较多流量，反之则通过较少流量）减少热偏差的方法 ： a. 将受热面分级，并进行级间混合；b. 两级间进行左右交叉混合，以消除烟道两侧烟温偏差；c. 蒸汽引入引出联箱时采用静压分布均匀的连接方式，避免采用 Z形连接；d. 减少炉膛出口烟气残余旋转，以减少炉膛出口和水平烟道的左右烟温偏差；e. 适当均衡并列各管的长度和吸热量，增大部分管段的直径以减少其阻力；f. 保持受热面清洁，及时吹灰除渣；9、 分配集箱转换系数 B1 小于 1， 表明由于分流造成涡流，主流道流体由于动量交换而获得的能量比转换系数为 1 时的理论值小；汇集集箱转化系数B2大于1,表明由于合流形成涡流，主流道流体所失去的能量比理论值大10、 过热器的布置：a. 低压小容量锅炉， 一般采用对流过热器， 布置在对流管束之间烟气温度不超过 700-800 ℃的烟道内，采用逆流布置；b. 中压锅炉，采用对流过热器，布置在炉膛出口的水平烟道中，过热器分两级，低温级 布置在烟气的低温部分，常用逆流布置， 高温级布置在烟气的高温部分， 常用混流布 置c. 高压及超高压以上锅炉，采用屏式过热器 （辐射 - 对流式过热器系统） ， 最好的布置方 式是最长的和热负荷最强的外圈管中具有最大的静压差；再热器的布置 ： a. 若不设旁路保护，一般布置在过热器之后，其进口烟温应低于850℃；b. 若设旁路，再热器一般与过热器交叉；c. 有单级布置和双级布置，单级布置流动阻力小，管道简单，但热偏差大；总要求 ： 热偏差小， 管壁不超温； 有良好的汽温特性； 汽温调节范围大， 灵敏、 可靠性高； 流动阻力小，压降小，循环热效率高；节省钢材；安装检修方便11、 气温变化特性： a. 过热器或再热器出口蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系 t=f（D）过热器汽温过高，则会引起金属材料损坏；汽温过低，则会影响热力循环的效率，并使汽轮机尾部的蒸汽湿度过大；再热器气温变化过快，则会引起汽轮机压缸内转子与气缸间膨胀差的变化，甚至会引起汽轮机的剧烈震动；变压运行条件下，过热器和再热器更易保持稳定；b. 对流式过热器：出口汽温随锅炉负荷正相关变化；辐射式过热器：出口汽温随锅炉负荷负相关变化；半辐射式过热器：汽温特性平稳，倾向于对流特性c. 再热器汽温特性一般与锅炉负荷正相关变化（一般需要吸收更多热量）d. 给水温度对汽温的影响：每降低10 ℃，过热汽温增加4-5 ℃；过量空气系数的影响：增加，增加燃料中水分灰分的影响：对流，增加，增加；辐射，增加，减少12、 汽温调节基本要求 ：调节惯性或延迟时间要小；调节范围要大；结构简单可靠；对循环效率的影响要小；附加的金属和设备的消耗要少；汽温调节方法 ：烟气侧：烟气再循环、烟气分配、改变火焰位置蒸汽侧：减温器（面式、喷水式样） 、蒸汽旁通、汽- 汽热交换器面式减温器 ：调节过热汽温。

中小型锅炉应用较多，优点水与蒸汽不直接接触，对水无特殊要求， （焓降为过热器设计焓降的 1.5-2 倍） ；缺点是蒸汽引入和引出管离减温器端部有一段距离，使得靠近端部的蒸汽具有较大冷却面积， 造成工质温度分布不均； 可以布置在过热器的出口端、进口端或两级过热器之间（既保护高温段过热器，调节惯性又小，而且进入减温器的蒸汽温度较高，传热温差大，可以减少传热面积，缩小减温器尺寸）喷水减温器 ：调节过热汽温大型锅炉应用较多，水与蒸汽直接接触，对水质要求较高（喷头式、文丘里管喷水、旋涡式喷嘴、笛形管喷水）汽- 汽热交换器 ：用于再热汽温调节利用高压锅热蒸汽加热再热蒸汽达到调节再热汽温的目的烟道外又称双流式热交换器，过热蒸汽管内流，再热蒸汽管间流烟道内又称三流式热交换器，过热蒸汽管内流，再热蒸汽管间流，管外受烟气加热蒸汽旁通法 ：用于再热汽温调节，将再热器分为两级，第一级作为调节级置于烟道低温部分，第二级置于高温部分， 两级之间可布置过热器增加旁通蒸汽量将使再热汽温降低优点是结构简单，惯性小，对过热汽温无影响；缺点是再热器金属耗量增加烟气再循环 ：将省煤器后的一部分烟气经过再循环风机送入炉膛，改变辐射受热面与对流受热面的吸热量比例，以调节汽温。

优点是降低炉膛热负荷，防止炉膛内沸腾传热恶化的发生，且可以抑制氧化氮的产生； 缺点是增加工作于高烟温的再循环风机， 耗能较多， 在煤 粉炉中易受到飞灰磨损，且排烟热损失有所增加，锅炉效率有所降低烟气分配 ：利用分隔烟道的方法用烟气挡板改变烟气流量来调节汽温优点是设备简单，操作方便；缺点是要考虑烟气挡板的热变形改变火焰位置 ：利用摆动式燃烧器上下摆动，改变火焰中心沿炉膛高度的位置，从而改变炉膛出口烟气温度第五章 省煤器与空气预热器1、 省煤器 ：利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉给水省煤器作用 ： a. 节省燃料降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率；b. 改善了汽包的工作条件 提高了进入汽包的给水温度， 减少了因包壁与进水之间的温度 差而引起的热应力；c. 降低了锅炉造价减少了水在蒸发受热面的吸热量省煤器种类： a. 使用材料： 铸铁省煤器 （体积大、强度低， 不能承受高压，已。