省煤器和空气预热器
锅炉各受热面的结构及布置形式-图文
锅炉各受热面的结构及布置形式-图文省煤器在锅炉中的主要作用是：①吸收低温烟气的热负以降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。
②由于给水在进入蒸发受热而之前先在省煤器内加热，这样就减少了水在蒸发受热面内的吸热量，因此可用省煤器替代部分造价较高的蒸发受热面。
也就是以管径较小、管壁较薄、传热温差较大、价格较低的省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。
③提高了进入汽包的给水温度，减少于给水与汽包壁之间的温差，从而使汽包热应力降低。
基于这些原因，省煤器已成为现代锅炉必不可少的部件。
按照省煤器出口工质的状态省煤器可分为沸腾式和非沸腾式两种。
如出口水温低于饱和温度，叫做非沸腾式省煤器，如果水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽，就叫做沸腾式省煤器。
省煤器按所用材质又可分为铸铁式和钢管式，铸铁式耐磨损和耐腐蚀但不能承受高压。
钢管省煤器应用于大型锅炉，它是由许多并列（平行)图6-3错列布置省煤器的结构1—蛇形臂；2—进口联箱；3—出口联箱；4—支架；5—支承梁；6—锅炉钢架；7—炉墙；8—进水管的管径为28～42mm的蛇形管组成。
蛇形管可以顺列也可错列。
为使省煤器受热面结构紧凑，一般总是力求减小管间节距。
管子多数为错列布置。
错列布置省煤器的结构如图6—3所示。
蛇形管的两端分别与进口联箱和出口联箱相连，联箱一般布置在烟道外。
省煤器的管子固定在支架上，支架支承在横梁上而横粱则与锅炉钢架相连接。
省煤器管子一般为光管，为了强化烟气侧热交换和使省煤器结构更紧凑可采用鳍片管、肋片管和膜式受热面，它们的结构如图6—4所示。
焊接鳍片管省煤器所占据的空间比光管式大约少20％～25％，轧制鳍片管省煤器可使外形尺寸减少40％一50％。
鳍片管和膜式省煤器还能减轻磨损。
这主要是因为它比光管省煤器占有空间小，因此在烟道截面不变的情况下，可采用较大的横向节距。
从而使烟气流通截面增大，烟气流速下降磨损减轻。
肋片式省煤器主要特点是热交换面积明显增大，这对缩小省煤器的体积、减少材料消耗很有意义。
电力学院《电站锅炉原理》期末考试题集
内蒙古工业大学《电站锅炉原理》期末考试试题集一、名词解释1、锅炉容量2、煤的发热量单位质量得煤完全燃烧时方取得全部热量。
收到基发热量为29310kj/kg的煤为标准煤。
3、折算成分为了更准确的比较煤中硫分水分灰分的大小，可用折算成分表示硫分水分灰分的含量。
4、标准煤收到基发热量为29310kj/kg的煤为标准煤。
5、理论空气量 1kg燃料完全燃烧时所需的最低限度的空气量成为理论空气量6、过量空气系数实际空气量与理论空气量之比7、漏风系数漏入空气的量与理论空气量之比8、理论烟气量 1kg燃料在理论空气量下完全燃烧产生的烟气量称为理论烟气量9、锅炉效率锅炉的有效利用热与输入锅炉的热量之比10、飞灰系数11、排渣率12、计算燃料消耗量13、煤粉细度14、燃料的可磨性系数15、钢球充满系数16、磨煤出力17、干燥出力18、着火热19、汽温特性20、热偏差21、高温腐蚀22、理论燃烧温度23、炉膛的断面热强度24、运动压头25、循环流速26、质量含汽率27、截面含汽率28、循环倍率29、循环停滞30、蒸汽清洗31、锅炉排污32、虚假水位33、飞升曲线34、机械不完全燃烧热损失35、溶解携带36、烟气露点37、自生通风38、煤粉经济细度39、低温腐蚀40、炉膛黑度41、污染系数ε42、热有效系数ψ43、利用系数ξ44、保热系数45、自然循环锅炉的自补偿特性46、超临界锅炉47、理论燃烧温度48、燃料特性系数49、锅炉的事故率50、锅炉的可用率二、填空题1、燃料的成分分为 C 、 H 、 O 、 N 、 S 、灰分、和水分。
2、烟气焓等于理论烟气焓、过量空气焓、和飞灰焓三部分之和。
3、灰平衡是指入炉煤的含灰量应该等于燃烧后、、、及中灰量之和。
4、煤粉制备系统可分为直吹式、中间储藏式两种。
5、直流煤粉燃烧器大致可以分为均等配风式、和一次风集中布置式两种形式。
6、均等配风方式中，一、二次风口相对较交替间隔布置，中心间距较小，故一、二次风能较快混合，故适用于褐煤、和烟煤。
奥鹏西交《电站锅炉原理》专升本考试习题试题库
《电站锅炉原理》习题答案一、单选题（小四号宋体）1.锅炉的分类中，按蒸汽压力分下列不符合的是（C ）A、低压B、高压C、临界压力D、超超临界压力2.煤成分的计算标准中角标d表示（C ）A、收到基B、空气干燥基C、干燥基D、干燥无灰基3.煤灰的灰锥融化成液体或厚度在1.5mm以下时，对应的温度为（C ）A、变形温度B、软化温度C、流动温度D、液化温度4.煤灰变形温度DT到流动温度FT的温度间隔值在100～200℃时为（B）A、灰渣B、短渣C、长渣D、低温渣5.煤中的可燃元素不包括（D ）A、碳B、氢C、硫D、氧6.煤的工业分析成分是（A ）A、A Fc V MB、A C H OC、A V S ND、A Fc M C7.下列煤成分中全部有害的一组是（C ）A、C H OB、H O NC、O N SD、H N S8.下列不属于燃油特性指标的是（D ）A、凝固点B、闪点C、粘度D、成色9.1㎏纯碳完全燃烧的发热量是（A ）A、32700kJ/㎏B、27300kJ/㎏C、29270kJ/㎏D、7000kJ/㎏10.造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损的主要因素是（C ）A、水分B、挥发分C、灰分D、硫11.空气干燥基的用途（A ）A、确定煤中的真实水分B、反映煤的燃烧特性C、确定煤中的真实灰分D、锅炉的设计计算和运行12.下列哪中标准的煤称为高水分煤（A ）A、Mar.zs>8%B、Mar.zs>7%C、Mar.zs<10%D、Mar.zs>6%13.不属于按燃烧方式分类的是（D ）A、火床炉B、煤粉炉C、旋风炉D自然循环炉14.影响煤熔融性的因素是（D ）A、煤灰的化学成分B、煤灰周围高温介质的性质C、煤中灰分的含量D、ABC都是15.将自然风干的1㎏煤在什么条件下可得到空气干燥基水分（B ）A放至（145+5）℃的干燥箱中干燥30分钟B放至（145+5）℃的干燥箱中干燥1小时C放至920℃的干燥箱中干燥1小时D放至（815+10）℃的干燥箱中干燥30分钟16.下列哪个在煤中是含量最多的元素（B）A、氧B、碳C、氢D、氮17.在煤中发热量最高的是（A）A、氢B、碳C、硫D、氧18.收到基的发热量为（C）的煤称为标准煤。
锅炉原理备考资料1讲解
第1章绪论1、什么是锅炉的额定蒸发量、最大长期连续蒸发量、容量、额定压力、额定汽温？额定蒸发量在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量，单位t/h最大连续蒸发量（MCR）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/h（或kg/s ）锅炉额定蒸汽参数在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位Mpa ；额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位C。
2、以一台电厂锅炉为例，简单画出并简述锅炉中汽水、燃料、空气、灰渣的基本工作流程。
◆外部冷空气由送风机提高压头后，送到空气预热器，成为热空气；送入磨煤机的是干燥剂；直接送到燃烧器喷口的助燃空气，叫二次风。
◆外部冷空气由一次风机提高压头后，送到空气预热器，成为热空气；送到一次风母管，分配到各一次风支管；与煤粉混合器中的煤粉混合，输送煤粉到燃烧器，进入炉膛。
◆给水进入省煤器，吸收烟气的热量，进入汽包;◆与分离器出水混合，进下降管，分配到每根水冷壁管;◆在水冷壁管中吸收火焰辐射热，形成汽水混合物;◆向上流动，由汽水导管引入汽包，进行汽水分离。
◆分离出的饱和水与给水混合进入下降管。
◆分离出的饱和蒸汽从汽包顶部引出，进入各级过热器主要有包覆过热器、屏式过热器、对流过热器等。
◆形成过热蒸汽，被送到汽机高压缸。
◆高压缸排汽被送到再热器，提高温度，再送到汽轮机的中低压缸◆在炉膛中，燃料燃烧不断放出热量，产生高温烟气。
◆从炉膛流出、再进入水平烟道、垂直烟道、尾部烟道，并将热量传递给炉膛与烟道中布置的各种受热面，烟气的温度逐渐下降。
◆最后经过除尘设备、脱硫设备、引风机，由烟囱排出到大气3、按水循环方式不同，锅炉可以分为哪几类，各有何特点？◆自然循环：有汽包，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环。
◆强制循环：有汽包和循环泵，利用循环泵压头循环。
低温腐蚀形成的原因及防范措施
低温腐蚀形成的原因及防范措施一、低温腐蚀的定义：发生在锅炉尾部受热面（省煤器、空预器）的硫酸腐蚀，因为尾部受热面区段的烟气和管壁温度较低，所以称为低温腐蚀。
二、低温腐蚀形成原因：低温腐蚀的形成：燃料中的硫燃烧生成二氧化硫（S+O2=SO2），二氧化硫在催化剂的作用下进一步氧化生成三氧化硫（2SO2+O2=2SO3），SO3与烟气中的水蒸汽生成硫酸蒸汽（SO3+H2O=H2SO4）。
硫酸蒸汽的存在使烟气的露点显著升高。
由于空预器中空气的温度较低，预热器区段的烟气温度不高，壁温常低于烟气露点，这样硫酸蒸汽就会凝结在空预器受热面上，造成硫酸腐蚀。
低温腐蚀常发生在空预器上，但是当燃料中含硫量较高、过剩空气系数较大，烟气中SO3含量较高，酸露点升高，并且给水温度较低（汽机高加停用）时，省煤器管也有可能发生低温腐蚀。
三、影响低温腐蚀的因素：除壁温外，影响低温腐蚀的主要因素是烟气中的三氧化硫含量。
随烟气中三氧化硫含量的增加，硫酸蒸汽的含量也相应增加，并使烟气中酸露点明显提高。
后者使受热面容易结露并引起腐蚀，前者使腐蚀程度加剧。
烟气中氧化硫的含量与下列因素有关：1、燃料中的硫分越多，则烟气中的三氧化硫含量也越多；2、火焰温度高，则火焰中原子氧的含量增加，因而三氧化硫也含量也增多；3、过量空气系数增加也会使火焰中原子氧的含量增加，从而使三氧化硫含量也增加；4、飞灰中的某些成分，如钙镁氧化物和磁性氧化铁（Fe3O4）以及未燃尽的焦炭粒等有吸收或中和二氧化硫和三氧化硫的作用。
故烟气中飞灰含量增加、切飞灰含上述成分又较多时，则烟气中三氧化硫量将减少。
5、当烟气中氧化铁（Fe2O3）或氧化钒（V2O5）等催化剂含量增加时，烟气中的三氧化硫将增加。
四、低温腐蚀的预防：1、提高空预器管壁温度，使壁温高于烟气露点。
如提高排烟温度，开热风再循环，加暖风器提高空预器入口温度。
此法的优点是简便易行，缺点是锅炉效率降低。
2、在烟气中加入添加剂，中和SO3,阻止硫酸蒸汽的产生。
电厂锅炉运行工高级题库(填空题)
1. 省煤器的作用是利用锅炉尾部烟气的（余热）加热锅炉（给水）。
2. 按工作原理分类，风机主要有（离心式）和（轴流式）两种。
3. 省煤器吸收排烟余热，降低（排烟）温度，提高锅炉（效率），节约燃料。
4. 膨胀指示器一般装在（联箱）、（汽包）、（管道）上。
5. 磨煤机按转速可分为三类：（低）速磨煤机、（中）速磨煤机、（高）速磨煤机。
6. 自然循环锅炉水冷壁引出管进入汽包的工质是（汽水混合物）。
7. 煤粉气流着火点过迟会使火焰中心（上移），可能引起炉膛上部(结焦)。
8. 锅炉“四管”有（水冷壁）、（省煤器）、（过热器）、（再热器）。
9. 水的硬度分为(暂时)硬度和(永久)硬度。
10. 锅炉的蒸汽参数一般指锅炉出口处蒸汽的（压力）和(温度)。
11. 火力发电厂中的锅炉按水循环的方式可分为（自然）循环锅炉、（强制）循环锅炉和（直流）锅炉等三种类型。
12. 实现(热能)和(机械能)相互转换的媒介物质叫工质。
13. 当高加故障时给水温度（降低）将引起汽温（上升）。
14. 锅炉停止上水后，应开启省煤器（再循环门）。
15. 烟道再燃烧的主要现象是：炉膛负压和烟道负压（失常），排烟温度（升高），烟气中氧量（下降），热风温度、省煤器出口水温等介质温度（升高）。
16. 蒸汽流量不正常地小于给水流量，炉膛负压变正，过热蒸汽压力降低说明（过热器泄漏）。
17. 锅炉一次风是用来输送并（加热）煤粉的，二次风用来（助燃）的。
18. 当压力管路上的阀门迅速(关闭)或水泵突然(启动)运行时，使管路压力显著(升高)，可发生正水锤现象。
19. 液力联轴器是靠（泵轮）与（涡轮）的叶轮腔室内工作油量的多少来调节转速的。
20. (实际)空气量与(理论)空气量的比值称为过量空气系数。
21. 炉膛火焰窥视器常采用（压缩空气）来冷却和吹扫。
22. 水冷壁结渣会影响水冷壁的（吸热）使锅炉蒸发量（降低），而且会使过热、再热汽温（升高）。
23. 锅炉点火前的吹扫工作是维持正常送风量的(30%)以上，吹扫（5）分钟。
空气预热器
空气预热器空气预热器的分类:按空气预热器的工作原理,空气预热器可分为间壁导热式和再生式两种｡间壁导热式空气预热器的特点是在烟气与空气之间存在一个壁面,烟气将热量通过这中间壁面传给空气｡再生式空气预热器是烟气和空气轮流地流过一种中间载热体(金属､陶瓷､液体等)来实现传热,当烟气流经中间载热体时,把载热体加热｡当空气流经载热体时,载热体本身受到冷却,而空气得到加热｡间壁导热式可分为管式和板式预热器｡再生式空气预热器可分为转子转和风罩转等型式｡空气预热器的作用:空气预热器的作用包括:(1)降低排烟温度提高锅炉效率｡随着电站循环中工质参数的提高,由于采用回热循环,用汽轮机的抽汽来加热给水,进入锅炉的给水温度愈来愈高｡给水温度由中压的150℃提高到亚临界压力的260℃｡原来低压锅炉中用省煤器来降低排烟温度的功能随着锅炉给水温度的提高而下降｡只用省煤器就不能经济地降低锅炉的排烟温度,甚至无法降低到合适的温度｡然而空气的温度较低,若将省煤器出口的烟气来加热燃烧所需的空气,则可以进一步降低排烟温度,提高锅炉效率｡(2)改善燃料的着火条件和燃烧过程,降低了燃烧不完全损失,进一步提高锅炉效率｡对于着火困难的燃料,如无烟煤,常把空气加热到400℃左右｡(3)热空气进入炉膛,提高了理论燃烧温度并强化炉膛的辐射传热,进一步提高锅炉的热效率｡(4)热空气还作为煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质｡鉴于以上几点,现代锅炉中空气预热器成为锅炉不可少的部件｡对于低压锅炉,因给水温度很低,用省煤器已能很有效地将烟气冷却到合理的温度,常无空气预热器｡不过有的工业锅炉,给水除氧后温度也只有104℃,为了改善着火燃烧条件,也有采用空气预热器的｡对于火床燃烧的工业炉,因炉排片温度的限制,即使有空气预热器,空气的温度也不超过150～180℃｡回转式空气预热器:回转式空气预热器的缺点是漏风系数大,结构复杂,传动装置消耗电能｡优点是受热面两面受热,传热系数高,单位体积内受热面大,外形尺寸小､重量轻,不怕腐蚀｡同等换热容量的空气预热器,采用回转式空气预热器可比管式空气预热器节省约1/3的钢材｡受热面回转再生式空气预热器又称容克式空气预热器,其基本结构如下图：空气预热器是由转子､受热元件､密封装置､传动装置､上下轴承座及其润滑系统､上下连接板､外壳支承座､吹灰和水冲洗装置､漏风控制装置等组成｡烟气从上方通过入口5进入空气预热器,通过转子的一半(180°)的受热元件向下流,通过出口6流出｡在烟气流经旋转着的转子1中的受热元件时,把热量传给受热元件使其温度升高｡空气从另一侧下方的空气入口7流入空气预热器,并流过旋转着的转子的120°的范围,冲刷其中已被烟气加热的受热元件,吸取它在被烟气加热时所储蓄的热量,空气温度升高,最后通过出口8流出｡由于烟气的容积流量比空气大,因此烟气通道占转子总横截面的50%,空气通道只占30%～40%｡转子1从上到下被径向的隔板9分隔成互不通气的12个大格(每格30°,里面还有小格)｡在烟气与空气之间有30°的过渡区10,这里既不流空气也不流烟气,因而烟气与空气不会相混｡但空气处于正压,烟气处于负压,可能有空气漏入烟气的问题｡此外,空气入口风罩､出口风罩､烟气入口､出口流通罩与转子之间都有密封装置11｡转子周界与外壳之间也都有密封装置,使空气不致漏入烟气中去｡转子中放置受热元件,由12块或24块径向隔板与中心筒和转子壳体连接形成12个或24个扇形仓｡每个扇形仓是由横向隔板分成多个梯形小室,放置受热元件篮子｡冷段和冷段中间层受热元件制成抽屉式结构,便于更换｡大容量锅炉多采用三分仓回转式空气预热器,即将高压一次风和低压二次风分隔在两个分仓进行预热,二次风可用低压头送风机,这样能降低风机的电耗｡同时,以布置在空气预热器前面的冷一次风机代替二分仓回转式空气预热器系统中工作条件较差的热一次风机｡在环境温度下输送干净冷空气的冷一次风机可以采用体积小､电耗低的高效风机,这样可减轻风机磨损,延长寿命,使系统运行的可靠性和经济性得到提高｡下图为典型的三分仓模块式预热器的立体外形图：下图为空气预热器分解图：常用的受热元件板型有DU､CU和NF三种,如下图所示：每一种板型都是由定位板和波纹板组成的｡波纹板的波纹为有规则的斜波纹,定位板则是垂直波纹与斜波纹相间｡波纹板与定位板的斜波纹与气流方向成一定的夹角,以增强气流扰动,强化传热｡定位板既是受热面,又将波纹板相互固定在一定距离,保证气流有一定的流通截面｡不同波纹板的结构特性如下表：对于固体燃料,热端和热端中间层采用24GA材料DU型受热元件,冷端层和冷端中间层采用18GA材料NF型受热元件｡对于气体燃料,采用CU受热元件,CU型受热元件的单位容积的热面积多,材料采用普通碳钢,冷端采用耐腐蚀的低合金材料,在腐蚀严重的条件下,冷端也可采用涂搪瓷受热元件｡受热元件沿高度方向分层放置,一般最多可分为四层,即热端层､热端中间层､冷端中间层和冷端层,每层高度为300～600mm｡下图为风罩回转式空气预热器：受热面静止不动,通过上下对应的风罩旋转来改变空气和烟气流过受热面的位置,使烟气和空气交替流过传热元件达到预热空气的目的｡其静子结构和传热元件与受热面旋转式空气预热器的转子和传热元件相似｡上下风罩为两个相对的扇形空气通道组成,将整个静子分为两个烟气通道和两个空气通道｡烟气与空气通道之间为密封区｡上下风罩由中心轴相连,在电动机驱动下同步旋转｡风罩转动一周,烟气和空气交替流过受热面两次,因此风罩转动的速度可以稍慢些,约为1～3r/min｡由于风罩的重量较受热面传热元件重量轻,因此支承轴的负荷减轻｡风罩回转再生式空气预热器是我国20世纪60年代中期引进开发的产品｡70年上半期已制造出配300MW火力发电机组的直径为9.5m 的大型空气预热器｡国内的几家主要锅炉厂都分别制造过配300MW､200MW､125MW和100MW发电机组的各种规格的风罩回转预热器｡与受热面回转的三分仓空气预热器一样,风罩回转再生式空气预热器也可对一､二次风分别进行加热,即双流道空气预热器｡下图为某300MW机组锅炉采用的双流道空气预热器简图,它的上､下风罩分内外两层｡管式空气预热器:管式空气预热器是由许多薄壁钢管装在上､下及中间管板上形成的管箱｡最常用的电站锅炉管式空气预热器有立式和卧式两种｡立式预热器是烟气在管内纵向流动,空气在管外横向流动冲刷管子,常用于燃煤锅炉｡卧式预热器是烟气在管外横向冲刷管子,空气在管内纵向流动,常用于燃油锅炉｡总之,烟气､空气作相互垂直的逆向流动｡立式管式空气预热器的典型结构示意图如下：它是由钢管､管板(上､中､下)､框架､连通罩､导向板､墙板､膨胀节和冷､热风道连接接口等组成｡管式空气预热器的优点是无转动部分,结构简单,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%｡缺点是体积很大,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｡由于大容量锅炉的尾部烟道体积相对减少,常发生管式空气预热器难以布置的情况｡为了保持空气流速和烟气流速的合理比值,空气预热器结构设计时,必须正确地选择空气预热器的通道数目和进风方式｡空气预热器的几种典型布置如下图：各种流程布置主要由锅炉总体布置设计确定｡大容量电站锅炉的空气预热器流程大都采用双面进风或多面进风,以减少空气侧流动阻力｡卧式空气预热器的结构基本上与立式相似,仅仅将管箱水平横卧｡这种预热器适用于燃油锅炉或燃煤旋风炉(液态排渣炉),并在尾部烟道中装设钢珠除尘装置,以清除油炱或升华的细煤灰｡卧式相比于立式空气预热器具有下列几个优点:(1)在烟､空气温度相同条件下,卧式预热器壁温要比立式高10～30℃｡这对改善腐蚀和堵灰有利｡(2)卧式预热器的腐蚀部位在冷端几排管子,易于设计上采用可拆结构,便于调换､减少维修工作量,而立式的腐蚀部位是在管子根部,以至整个管箱调换｡(3)高温预热器的进口管板不再位于高温烟气中,相应于管板的过热､翘曲和变形等缺陷不易发生,提高了钢珠除灰的效果｡管式空气预热器的管径和节距的选择主要取决于传热､烟风速的最佳比值､烟空气阻力､堵灰､清洗､振动和制造工艺等因素｡常用的管式预热器采用错列布置,管子采用Ф40mm×1.5mm的有缝钢管,其相应的节距如下表：为了延长使用寿命,低温段空气预热器的管子采用Ф38mm×2mm或Ф42mm×3.5mm｡又,为了降低堵灰的可能性,采用较大直径Ф51mm×2mm｡卧式空气预热器中采用钢珠除灰时,预热器上排管子要经受钢珠的冲击故采用厚壁管Ф40mm×3mm｡同时,为了增加管箱的刚性,减少管箱中间的挠度,在管箱的中心和两侧采用间隔布置厚壁管｡考虑到运输､安装和制造的尺寸超限和起重设备等因素,管式空气预热器通常沿着锅炉宽度方向均分成若干个管箱｡管箱的高度或长度一般不宜太高或太长｡同时,立式管箱高度还与原材料长度和厂房高度以及起重设备能力和高度有关｡若立式管箱高度太高,则不但刚性差､制造装配不便,还给运行维护､管内清灰带来不便｡一般推荐高度不超过5m｡卧式管箱的长度也不宜太长,以免中间过度挠曲｡一般推荐长度为3～3.5m｡对于低温段预热器,不论是立式或卧式,管箱的高度一般取为1.5m左右,便于维修和更换｡空气预热器中烟气和空气速度的选择应从传热､阻力和磨损等诸方面加以综合考虑｡推荐的烟、空气速度如下表：上表中大的数值适用于燃油或燃气机组,小的数值适用于固体燃料,且随固体燃料中的灰分及其灰渣磨损性而异,多灰或含磨损性严重灰渣,偏向于采用较低的速度｡烟､空气速度值的选择从传热角度分析,要获得较佳的传热系数应使烟气侧表面传热系数接近于空气侧表面传热系数｡因此,立式预热器中,空气速度与烟气速度之比值约为0.45～0.55｡卧式预热器大都用于液体燃料机组｡设计的主要需注意的问题是腐蚀｡为此,应尽可能提高管壁温度,故空气速度与烟气速度之比值为0.4～0.6｡比值小时,壁温较高,但当比值<0.4时,带来结构布置上的困难和烟速增加后,烟气阻力的急剧上升｡按照上述的烟､空气速度推荐值,预热器的传热系数约为17.5～23.3W/(㎡·℃)｡当燃用的燃料中硫分较高又没有采取特殊措施时,空气预热器可能发生低温腐蚀｡这种低温腐蚀大多发生在首先与冷空气换热的空气预热器下部,即所谓的冷端｡而在预热器的上部,由于烟气温度和空气温度都较高,预热器管壁温度高于烟气露点,很少发生低温腐蚀｡如果将低温段预热器易腐蚀的下部与不易腐蚀的上部分别做成两个独立可拆分的部分,如下图：当由于空气预热器受到腐蚀而需要更换时,只需更换下部的预热器,材料的消耗和工作量均可大大减少｡烟气和空气的流动方向相互交叉,通常空气和烟气作不大于4次交叉｡一般,一级空气预热器可以加热空气温度达280～300℃｡要使热空气的温度更高,应采用双级布置｡第二级空气预热器的进口烟温不超过500～550℃｡否则上管板会形成氧化皮,由于短管效应,产生管板翘曲及管子与管板脱离｡热管作为一种热交换器,近年来我国有不少电厂开始研究,并且逐步应用在空气预热器上,制成热管式空气预热器｡热管式空气预热器安装像管式预热器一样,在烟道内放置若干组管箱,管箱内放置若干只作为换热器的热管｡下图是热管式空气预热器在烟道内的一种布置方案：单只热管的工作原理如下图所示：按较精确定义,热管应称之为“封闭两相传热系统”,即在一个封闭的体系内,依靠流体(传热工质)的相态变化来传递热量的装置｡重力式钢水热管,由管壳和将管壳抽成真空并充入适量的水后密封而成｡当热源(如烟气)对其一端加热时,水(工质)由于吸热而汽化,蒸汽在压差作用下高速流向另一端,并向冷源(如空气)放出潜热而凝结,凝结后的水在重力作用下从冷端(上端)流回热端(下端)重新被加热,如此重复下去,便可把热量不断地通过管壁从烟气侧传给空气而使空气变为热空气｡用热管组装而成的热管式空气预热器,具有体积小､阻力小､防止低温腐蚀性能好､漏风几乎为零等优点｡所以,检修和日常维护的工作量少,且使用寿命较长(一般为10～15年)｡。
火力发电厂三大主要设备的认识
火力发电厂三大主要设备的认识锅炉、汽轮机、发电机是作为火力发电厂的三大主要设备，通过介绍三大主设备的基本结构、工作原理和相互联系，来提高读者对火力发电厂的了解和认识。
标签：锅炉;汽轮机;发电机;基本结构;工作原理火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，是当今世界电力生产的主要方式之一，它具有投资较少，建设周期短，运行灵活的特点。
我国火力发电占总发电量的80%左右，为国民经济的发展做出了重大的贡献。
近十多年来，我国火力发电事业又有了迅速的发展，目前，我国单机容量为200MW以上的机组已占全国火电机组的近一半，300MW的火力机组如今已逐渐成为主力机组，同时已有一批600MW的机组投入运行。
火力发电厂的基本工作原理如下：由煤经过燃烧，将液态水变成水蒸气，从而将化学能转化成热能，再将高温高压的蒸汽作为动力，将热能转化成机械能，最终转化成电能。
在运行时，火力发电厂的基本生产过程大致如下：作为燃料的原煤，由制粉系统磨成很细的煤粉，煤粉和加热后的空气一起被送入锅炉炉膛，煤粉在炉膛中剧烈燃烧并释放出大量的热量，其热量将温度很高的水反复加热变成高温蒸汽，蒸汽通过管道进入汽轮机，推动汽轮机的转子高速旋转，发电机的转子和汽轮机的转子同轴连接，在汽轮机的作用下，随汽轮机同步旋转，旋转的转子磁场切割定子绕组，从而使定子绕组中产生感应电动势，发电机产生的电能通过升压变压器输电线路向电网输送，在汽轮机中，做完功的蒸汽温度和压力降至很低，它们被排入凝汽器内放出余热并排出水，经加热器加热和水泵升压后，再送到锅炉，汽水如此往复不断循环，这就是火力发电厂的基本生产过程。
其汽水系统的工作图如图1所示。
火力发电厂的锅炉（boiler），是将燃料的化学能转变为热能的一种设备。
锅炉本体包括炉膛、烟道、省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、燃烧器、空气预热器等。
其中省煤器由进出口连箱和蛇形管组成，安装到锅炉烟道的尾部。
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空气侧又分为一次风通 道及二次风通道 烟气流经转子，烟气放 热降温，蓄热元件吸热升 温 蓄热元件旋转到空气侧， 将热量释放给空气
空预器漏风的测定
漏风率定义： 漏入空预器烟气侧的空气质量与进入空预器的烟气质量之比 ——GB 10184-88 电站锅炉性能试验规程
漏风率的测定：测定空预器进出口的烟气含氧量O2，计算进 出口空气过剩系数， 根据GB 10184-88 （附录K、式47）计算
1684 31
1684 31 277 67
低再 1.2 555 312.1 452
8.43
31
3874 51.7 3874 52 263 51
省煤器 空预器
1.2
1.2
296 130
249
20
330.7 240
9.11 10.6
0.63 18.9
14727 28224
78.3
46
14727 28224
八．省煤器和空气预热器
Economizer& air heater
1. 省煤器
利用锅炉尾部烟气 的热量加热给水，提高 进入汽包的给水温度， 减少蒸发受热面 降低排烟温度，提 高锅炉效率 改善汽包工作条件。 提高进入汽包的给水温 度，减小汽包壁的热应 力 降低锅炉成本。省煤 器管比水冷壁管价格低 得多。
φ48X6 149排，横向节距120mm 4管头，纵向78排 纵向节距97mm
300MW CFB 锅炉（FW） 3管头，纵向28排
600MW 超临界煤粉炉
•上下两组，逆流布置 •蛇形管：Φ50.8×7.1 （SA-210C），4管圈绕 •横向节距114.3mm，192排 •省煤器进口集箱： φ508×88，SA-106C； •省煤器出口集箱： φ508×88，SA-106C。
78
46
136
83
39
20
200MW 锅炉考核
200MW 锅炉考核
2. 空预器—回转式
回转式空预器：大型电站锅炉均采用 烟气和空气交替地流过旋转受热面
结构 受热面旋转式
优点： 尺寸小，重量轻，布置方便，检修方便。
缺点： 结构复杂，制造水平要求高； 存在漏风； 耗电大
受热面旋转
受热面旋转
逆流：烟气由上向下流动；空气由下向上流动 波纹金属蓄热元件放置在转子扇形隔仓格 左右两半部份分别为烟气和空气通道
低过 高再
中过
低过 高再
中过
水冷壁前上集箱 顶棚进口集箱
二级过热器汇集集箱
过热器二级减温器
二级过热器进口集箱 三级过热器进口集箱 三级过热器出口集箱 水冷壁凝渣管束 水冷壁后墙出口集箱
高再进口集箱 高再出口集箱
后竖井前墙集箱 再热器减温器 低再出口集箱 再热器减温器 后竖井吊挂管集箱
后竖井中隔墙集箱 一级过热器出口集箱
4. 减轻受热面磨损的措施
控制烟气流速 降低烟气流速能减轻磨损，但烟气流速降低增加积
灰和堵灰，所以烟气流速应控制适当。省煤器中烟速 最大不宜超过9m/s。 加装防磨装
由于结构特点或流动不均，磨损是不均匀的。常在 管子易磨损部位加装防磨装置。检修时只需更换这些 部件即可。
4. 防磨装置
⑤ 省煤器引出管与汽包的连接
内套管
外套管
⑥ 省煤器设计中应考虑的问题
省煤器的质量流速和水流速 （横向节距、管径、管头数）
传热 流动阻力 管内壁金属腐蚀 省煤器管外烟速 （横向节距、管径） 烟速高，换热好，省受热面；磨损严重 烟速低，磨损较轻，但是积灰严重 一般，在7~13m/s的范围内选取
⑥ 省煤器设计中应考虑的问题
再热器出口 分
再热离 器 器
再热器进口
加料口
回 料 器
省煤器进口
高过出口
高过
高温 高过进口
高 省 出
口 省煤器
低温 省煤器
空预器
冷风进口
5、6锅 林范军 孙茂庆 水涛
1025 t/h CFB （ALSTOM） 低过、中过冷、热段（外置床内） 高温再热器（外置床内）
高过 低温再热器 省煤器
空预器
5.3 -
- 11.1/ 8.24
- 15.1 20.1 -
37.1 309 337.4 391
176.3 39.15 35.42 19.6
2760 618 675 391
176
39
35
20
541 475 418 510
118 133 125
98
高过 1.2 735 480.5 540
8.97
14.2
省煤器再循环 (循环压头低) 正常运行，再循 环阀关闭
⑦ 省煤器的启动保护
省煤器除氧器再 循环（流量大） 正常运行： 8打开、7关闭
⑦ 省煤器实例
省煤器布置在锅 炉尾部烟道内，采 用螺旋鳍片管结构， 由两个水平管组组 成，管子规格为
42mm，材质为 20G光管，双圈绕 顺列布置。 135MW
330MW CFB 锅炉 光管省煤器
③ 省煤器的布置方式
省煤器的布置方向 1）蛇型管垂直于前墙布置：支吊简单；水速最低，但 每根管均会受到磨损。 2）蛇型管平行于前墙布置：水速最高，仅磨损几根管 子，支吊不方便 3）蛇型管平行于前墙，双侧进水布置，水速适中，支 吊方便。
④ 省煤器的支吊
省煤器的支吊方式 1）支承结构：适用于中小型锅炉
1600x4+720x4+240x4+800x2=11840
2699
b1 240
a1
800
a
2
240
b2 800 b3
240 a3
a4 240 b4
A 上二次风
A-A 177x85=15045
82.5
上一次风
中一次风
中二次风
下二次风 下一次风 底一次风 底二次风
7400
A
空预器尺寸（国产200MW CFB锅炉）
后竖井吊挂管集箱
后竖井后墙集箱 顶棚出口集箱
低再进口集箱
顶棚出口集箱 刚性梁
刚性梁
刚性梁 刚性梁
刚性梁 刚性梁 刚性梁 刚性梁 刚性梁 刚性梁
600MW超临界PC锅炉
去中压缸 去高压缸
来自高压加热器
⑧ ⑨
④⑤
②
①省煤器 ②炉膛 ③低温过热器 ④屏式过热器 ⑤末级过热器 ⑥低温再热器 ⑦高温再热器 ⑧汽水分离器 ⑨贮水罐
9片 中过
炉 膛
高再
低过
高过 低再 省煤器
空预器
1025 t/h CFB 带再热器 11片 9片 蒸发屏 中过
空预器
440 t/h CFB 带再热器
1蒸发屏
6中过屏
4高再屏 炉 膛
低再 低过
高过 低过 省煤器
空预器
440 t/h CFB 带再热器
4蒸发屏 8低过屏 8中过屏
炉 膛
给煤口 石灰石口
1950t/h超临界锅炉 双烟道、一侧再热器、另一侧省煤器和低过
410t/h CFB 不带再热器
4片 蒸发屏
炉 膛
5片 中过
高温过热器 低温过热器
省煤器
空预器
670 t/h CFB 带再热器
6片 蒸发屏
6片 中过
炉 膛
高再 低过
高温过热器 低再 省煤器
空预器
1025 t/h CFB 带再热器
11片 蒸发屏
积灰指数：酸碱比
⑥ 省煤器设计中应考虑的问题
当积灰指数较小时，省煤器的横向节距、纵向节距 可以适当减小； 但是，管子的纵向节距主要与管子的弯管半径有关。
管子规格
弯管半径(武锅)
直段长度
Φ32x4
45
100
Φ42x3.5
85 100 140 195 250 280 305 100
Φ44.5x6(6.5) 100 130
② 省煤器的结构和分类
按出口参数分类
非沸腾上的锅炉，
用于中压锅炉，汽化水量小于 出口水温低于饱和温度
20%，工质侧的阻力较大
20~25℃。
② 省煤器的结构和分类
按结构型式分类:光管、鳍片、膜片管、螺旋肋片管
② 省煤器的结构和分类
按结构型式分类:光管
② 省煤器的结构和分类
5
σ2
纵向相对节距
-
1.33
项目 过量空气系数
出口烟温 工质进口温度 工质出口温度 烟气平均速度
工质平均速度 传热面积 传热量 面积 吸热量 温差 换热系数
密相区 屏过I 屏过II 转向室
1.2
1.2
1.2
1.2
900 900 900 839
348.8 388.7 440.8 348.8
348.8 440.8 502.7 360.3
80
Φ51x5
160 300
140
Φ55x5
160
160
Φ60x5
200 300
100
⑥ 省煤器设计中应考虑的问题
烟气流速计算 错列两排总管数 n（奇数） 第一排： 第二排： 烟道深度： 烟道的宽：a
管子距烟道长度两侧各50~60mm 烟气的流通面积： 烟气的流速：
⑦ 省煤器的启动保护
锅炉启动时间断给水，省煤器常处于水不流动状态。 为了避免省煤器管壁超温，启动时需要保护。
⑦
③
⑥ ①
来自高压缸
4. 尾部受热面的磨损
携带固态灰粒的烟 气，以一定流速流过 受热面时，灰粒对受 热面的撞击会削去微 小的金属屑，这种现 象称为飞灰磨损。烟 温越低的位置，磨损 越严重，温度越低， 灰的硬度越大。 1000MW锅炉，尾部 通过的灰近150t/h
4. 尾部受热面磨损的危害：
省煤器磨损 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； 同时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；