第07课时单元电厂热力设备及运行第02章受热面

省煤器再循环示意图
汽包
再循环管 除氧器
再循环管
图2-37 省煤器再循环示意图
省煤器再循环操作要领： 再循环管装在炉外，是不受热的。 在锅炉启动时，省煤器便开始受热，因而就在汽包再循环管-省煤器-汽包之间，形成自然循环；或者在 省煤器-再循环管-除氧器-给水泵-省煤器之间，形成 强制循环。省煤器内有水流动，管子受到冷却，就不 会烧坏。
2.省煤器类型 按使用材料分：
铸铁式省煤器：耐磨损，耐腐蚀，但承压能力差，只
能用于小容量低参数锅炉。
钢管式省煤器：强度高，工作可靠，传热性能好，重
量轻，价格低廉，结构紧凑，但耐腐蚀性差。钢管容 易受氧腐蚀，给水必须除氧(当水的流速大于0.5m/s 时，就可以避免金属的局部氧腐蚀）。能够用于高压 及以上电站锅炉。
㎜。
烟气流速：
• 适当烟气流速：10～14 m/s。
• 空气流速和烟气流速的合理比值：0.5。
管式空气预热器的优点、缺点和适用范围
优点： • 无转动部分，结构简单，制造容易。 • 工作可靠，维修工作量少。 • 严密性好。如果能采取措施解决预热器的低温腐蚀和 磨损，则漏风量不超过5％。 缺点： • 体积很大，钢材消耗多。 • 漏风量随着预热器管的低温腐蚀和磨损穿孔而迅速增 加。 适用范围：适用于100MW以下的锅炉。
管箱由有缝薄壁钢管和上、下管板组成。 管子为Φ40～51mm×1.5mm。
管子错列布臵。
装有中间管板。
管式空气预热器工作原理：
交叉流动：空气预热器
中烟气与空气的流动方
向互相垂直，为交叉流 动。 烟气在管内由上而下纵 向流动。 空气从管外横向流过。 热量连续地由烟气通过
管壁传给空气。
3.省煤器工作原理
工作原理：给水在蛇形管管内自下而上纵向流动，烟气
在管外自上而下横向冲刷，通过蛇形管管壁实现烟气与
给水的热量交换。由于烟气与给水之间为逆向流动，平
均传热温差大，对流传热效果好。
4.省煤器布臵
蛇型管垂直于前墙布臵：水速最低，但每根管均会受到磨损。
蛇型管平行于前墙布臵，单侧进水布臵：水速最高，仅磨损几 根管子，支吊不方便。
图2-40 管式空气预热器工作原理图
管式空气预热器布臵
图2-42 管式空气预热器组合布臵图
图2-43 单级管式空气预热器与省煤器组合布臵图
图2-44 多级管式空气预热器与省煤器组合布臵图
管式空气预热器参数选择： 几何尺寸:
• 有缝管子为51㎜×1.5㎜或40㎜×1.5㎜。
• 相邻管子间隙至少保持10㎜。 • 横向节距与外径之比为1.5～1.9。 • 纵向节距与外径之比为1.0～1.2。 • 上、下管板厚度为15～20㎜, 中间管板厚度为5～10
第二章 受热面
蒸发受热面
过热受热面
水和空气的预热 受热面整体布臵
一、省煤器
1.省煤器作用
定义：利用锅炉尾部的烟气热量加热给水的一种热交换器。 位臵：位于锅炉尾部烟道。进口连接给水操作台(给水管道和 阀门)，出口连接汽包或水冷壁下联箱。 主要作用： • 节省燃料。吸收尾部烟气热量，降低排烟温度，提高锅炉效 率，节省燃料。 • 改善汽包工作条件。采用省煤器后，进入汽包的给水温度升 高，减少了汽包壁与给水之间的温差，从而使汽包壁的热应 力下降，延长了汽包的使用寿命。 • 降低锅炉造价。给水在省煤器中预热，减少了水在蒸发受热 面中的吸热量。也即用小管径、管壁较薄、传热温差较大、 价格较低的省煤器代替了部分蒸发受热面。
2.磨损的危害
磨损会使受热面管壁渐变薄，最终导致泄漏和爆破事
故，直接威胁锅炉安全运行。
停炉更换磨损部件还要耗费大量的工时和钢材，这将
造成经济损失。
3.磨损的影响因素 烟气流速：磨损量与烟气流速的三次方式正比。 飞灰浓度：飞灰浓度大，则灰粒冲击频率高，磨损加 剧。 灰粒特性：灰粒越粗、越硬、磨损越严重。 气流冲刷情况：纵向冲刷：磨损轻；横向冲刷：磨损 重。 管束排列：错列比顺列磨损严重。对于错列，磨损最 严重的管排为第二排（进入第一排后，流速增加，动 能增大，而后动能被第二排管子首先其冲地消耗）； 对顺列：五排以后磨损严重（灰粒流动有加速过程， 到第五排时达到最高速度）。
引风机。
3.低温腐蚀的危害
导致受热面破坏泄漏，使大量空气漏入烟气中既影响 锅炉燃烧，又使引风机负荷增大，电耗增加; 与腐蚀同时，还会出现低温粘结灰，积灰使排烟温度
升高，引阻力增加，锅炉出力降低，甚至强迫停炉清
灰；
腐蚀严重，还将导致大量受热面更换，造成经济上的
巨大损失。 综上所述，低温腐蚀将严重危及锅炉安全、经济运 行。
图2-47 再生式空气预热器 工作原理图
再生式空气预热器布臵
图2-48 再生式空气预热器布臵图
再生空气预热器的优点、缺点和适用范围
优点：
• 结构紧凑：受热面两面受热，传热系数高，单位体积内受热面
大，传热面密度高，管式体积的1/10。 • 重量轻，节省钢材：蓄热板薄。 • 布臵灵活：布臵在锅炉的任何部位，故可用于各种布臵形式的 锅炉中。 • 不易低温腐蚀：蓄热板常处于较高的温度下，因而腐蚀较慢。 • 受热面腐蚀时，不增加漏风量，更换方便。 缺点： • 漏风大：转动与静止部件之间。 • 结构复杂，运行维护工作多，检修较复杂。 适用范围：特别适用于大容量锅炉。
2. 空气预热器类型 按传热方式分： 导热式空气预热器：导热式空预器，烟气和空气各 有自己的通道，热量通过传热壁面连续地由烟气传 给空气。 再生式空气预热器：烟气和空气交替流经受热面， 烟气流过时将热量传给受热面并积蓄起来，随后空 气流过时，受热面将热量传给空气。 按传热方式分： 管式空气预热器：按布臵形式可分为立式和卧式两 种；按材料可分为钢管式、铸铁管式和玻璃管式等 几种。 回转式空气预热器：按部件旋转方式分为转子回转 或风道回转。
但要注意，在锅炉汽包上水时，再循环阀门应关闭，
否则给水将由再循环管短路进入汽包，省煤器又会因
失水而得不到冷却。
上完水以后，就可关器
1.空气预热器作用
定义：利用锅炉尾部的烟气热量加热燃料燃烧所需空气的一 种热交换器。
位臵：位于锅炉尾部烟道。进口连接送风机，出口连接二次
4.低温腐蚀的影响因素
金属壁温： 温度↗，腐蚀 速度W↗ 硫酸凝结量：凝结量↗， W↗ 硫酸浓度：不成正比关系， 浓度为56%时腐蚀速度最高。 腐蚀速度决定与三者综合作 用。
图2-49 锅炉尾部受热面 腐蚀速度与壁温的关系 ★腐蚀严重区： 105℃＜tb＜tl-20℃ tb＜ts+20℃
风箱、一次风箱和磨煤机。 主要作用： • 进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。 • 改善燃料的着火与燃烧条件，降低不完全燃烧损失，进一步 提高锅炉效率。 • 提高炉膛温度水平，强化炉内辐射传热。 • 降低烟气温度，改善引风机工作条件，降低风机电耗。 • 利用热空气在制粉系统中干燥煤粉，作为干燥剂。
4.再生式空气预热器 受热面旋转的再生式空气预热器
风罩回转式空气预热器
图2-46 风罩回转式空气预热器
再生式空气预热器结构特点：
风罩。
换热元件：波形板。 圆筒形外壳。 传动装臵。 密封装臵。
再生式空气预热器工作原理： 传动装臵驱动转子转动。对受 热面旋转的再生式空气预热器， 转子是受热面；对风罩回转式 空气预热器，转子是风罩。 烟气和空气交替对传热元件放 热和吸热，使烟气和空气间产 生热交换过程。
℃
（2-5）
tsl：按烟气中水蒸汽分压力计算的水蒸汽露点。
S ：燃料折算硫分
zs Aar ：燃料折算灰分 zs ar
fh：飞灰系数
2.低温腐蚀的部位
大容量高参数锅炉由于给水温度高，省煤器壁温高，
所以省煤器一般不会产生结露和腐蚀。
低温级空气预热器的低温段（进口段）。
烟道。
除尘器。
3.管式空气预热器
图2-38 管式空气 预热器
1—锅炉钢架；2—空气 预热器；3—空气连通 罩；4—导流板；5—热 风道法兰；6—上管板； 7—预热器墙板；8—膨 胀节；9—冷风道法兰； 10—下管板
管式空气预热器箱体外形图
图2-39 管式空气预热器箱体外形图
管式空气预热器结构特点：
整体为管箱。
蛇型管平行于前墙，双侧进水布臵，水速适中，支吊方便。
（a）
（b）
（c）
图2-35 省煤器蛇形管布臵
(a)蛇型管垂直于前墙布臵；(b)蛇型管平行于前墙布臵，单侧进水； （c）蛇型管平行于前墙布臵，双侧进水
省煤器垂直于前后墙双面进水布臵 省煤器采用悬吊结构，省煤器出口联箱引出管就是悬 吊管，用省煤器出口给水来进行冷却，工作可靠。
SO3与烟气中水蒸汽形成硫酸蒸汽，烟气中的SO3（或
硫酸蒸汽）使烟气露点温度升高，当受热面壁温低于
酸露点时，凝结成酸液腐蚀受热面。
水露点与酸露点： 水露点（tsl）：烟气中水蒸气开始凝结的温度。 烟气中蒸汽的水露点取决于烟气中水蒸汽量的多少
（或水蒸汽量的分压力），一般约在30～60℃。
酸露点（tl）：烟气中硫酸蒸汽开始凝结的温度。
铸铁式省煤器结构
图2-31 铸铁式省煤器结构
铸铁式省煤器附件及管路
图2-32 铸铁式省煤器附件及管路
钢管式省煤器结构
图2-33 钢管式省煤器结构
1—集箱；2—蛇形管； 3—空心支持架；4—支架
钢管式省煤器附件及管路
去锅筒
5
4
1
2
3
图2-34 钢管式省煤器附件及管路
1—截止阀;2—逆止阀;3—给水调节阀；4—集箱；5—省煤器
三、尾部受热面的飞灰磨损
1.磨损的机理
磨损的定义：携带固态灰粒的烟气，以一定流速流过 这种现象称为飞灰磨损。
受热面时，灰粒对受热面的撞击会削去微小的金属屑， 冲击磨损：法向力（冲击力）。