锅炉原理-空气预热器
锅炉空气预热器的工作原理和性能分析
锅炉空气预热器的工作原理和性能分析锅炉空气预热器是锅炉系统中的一个重要部件，用于提高燃烧效率和锅炉热效率。
它通过将锅炉的废烟气与进入锅炉的空气进行热交换，将废烟气中的热量传递给进气空气，从而提高空气温度，减少燃料的消耗量，提高锅炉的热效率，实现节能减排的目的。
空气预热器的工作原理主要包括热力学原理和传热原理。
热力学原理是指在焚烧过程中，燃料的热能通过燃烧产生废弃物，其中包括高温废气。
而在锅炉系统中，锅炉废烟气中仍存在大量的热量。
空气预热器的作用就是通过将这部分废烟气与进入锅炉的新鲜空气进行热交换，使空气温度提高，达到预热的目的。
传热原理是指废烟气与进入锅炉的空气在空气预热器内部形成对流传热，废烟气中的热量传递给进气空气。
空气预热器的性能主要表现在两个方面，即热效率和操作稳定性。
热效率是指空气预热器将废烟气中的热量传递给新鲜空气的能力，它直接影响到锅炉系统的整体热效率。
提高空气预热器的热效率可以减少燃料消耗量，降低运行成本。
为了提高热效率，应采用高效的传热表面和优化的传热结构，以最大程度地增加传热面积和热负荷。
同时，合理控制废烟气流通速度和温度分布，使废烟气与进入锅炉的空气充分接触，提高热量传递效率。
操作稳定性是指空气预热器在长时间运行过程中的稳定性能。
稳定的操作能保持系统的稳定运行，提高生产效率。
为了实现操作稳定性，应加强空气预热器的材料选择和结构设计。
锅炉系统的高温、腐蚀和污染环境对空气预热器的材料提出了严格的要求。
应选择耐高温、耐腐蚀的合金材料，同时合理设计传热表面的结构和管道布局，以避免积灰和堵塞，保证传热效果。
另外，空气预热器还要考虑与锅炉系统的匹配和运行管理。
在设计和选型过程中，需要根据锅炉的使用条件、燃料特性和热负荷等因素进行综合考虑。
同时，应配备合适的自动控制系统，实时监测和调节空气预热器的工作状态，保证其正常运行。
定期进行维护和清洗，确保传热表面的清洁和良好的传热效果。
总之，锅炉空气预热器作为锅炉系统中的重要部件，通过废烟气和空气中热量的传递，提高空气温度，实现节能减排的目的。
锅炉空气预热器
不同燃料种类和燃烧方式产生的烟气成分和温度不同，对 空气预热器的性能和选材有重要影响。
03 锅炉空气预热器设计方法 与优化策略
设计方法
热力计算
根据锅炉负荷、燃料特性 等参数，进行空气预热器 的热力计算，确定所需空 气流量和温度。
结构设计
根据热力计算结果，进行 空气预热器的结构设计， 包括受热面布置、支撑结 构、连接方式等。
促进燃料完全燃烧
02
预热后的空气有助于燃料的完全燃烧，减少了不完全燃烧产生
的污染物排放。
降低烟尘排放
03
锅炉空气预热器能够改善燃烧条件，减少烟尘的生成和排放。
未来发展趋势预测
01
高效节能技术
随着节能减排要求的不断提高，未来锅炉空气预热器将更加注重高效节
能技术的研发和应用，如采用先进的换热技术、优化预热器结构等。
强化燃烧过程
预热后的空气进入炉膛，提高了燃料的着火温度和燃烧速 度，使燃烧更加充分，进一步提高了锅炉热效率。
减少能源浪费
锅炉空气预热器能够回收烟气中的余热，减少能源浪费， 提高能源利用效率。
降低污染物排放
减少氮氧化物生成
01
通过降低燃烧温度和减少过量空气系数，锅炉空气预热器能够
减少氮氧化物的生成，降低对大气的污染。
04 锅炉空气预热器运行维护 与故障处理
运行维护
定期检查
对空气预热器进行定期巡视，检查设备运行状态，及时发现潜在 问题。
清洗与保养
定期清洗空气预热器受热面，去除积灰和结垢，保持受热面清洁， 提高传热效率。
润滑与紧固
对空气预热器的转动部件进行定期润滑，确保转动灵活；检查并紧 固各部件连接螺栓，防止松动。
电厂锅炉原理ppt第章省煤器和空气预热器.
原煤中灰的组成：石英、黄铁矿 灰含量：撞击次数
石英玻璃化 黄铁矿氧化
燃烧后灰的性质：几何形状、几何尺寸、成分组成
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第四节 尾部受热面运行中的问题
防止措施
烟气流速适当
塔形布置 节流装置 均匀挡板
避免局部飞灰浓度过高
Aar，red 5
6~7
采用膜式或肋片式省煤器
9~10 30
加装防磨装置
横向冲刷：角钢、圆钢、防磨瓦 纵向冲刷：内衬管、短管
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第二节 省煤器
5. 流动参数选择
介质流向 工质侧
烟气从上而下 水从下而上
水速↑
流动阻力↑
逆流
高压锅炉：不大于5％汽包压力 中压锅炉：不大于8％汽包压力
水速↓
烟气侧
磨损
管内空气阻塞
氧腐蚀
汽水分层
超温 疲劳破坏
w＝8~10m/s
非沸腾式 不小于0.3m/s
沸腾式 不小于1m/s
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第三节 空气预热器 1. 分类
局部磨损（后墙附近少数管子）
流动阻力大
双管圈或双面进水
15
第二节 省煤器 4. 布置方式
垂直于前后墙 平行于前后墙
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第二节 省煤器
4. 布置方式 支吊方式
支撑
支撑梁的冷却
悬吊
管组高度
单级或一组高度不大于1~1.5m（便于检修） 管组之间高度不小于600~800mm （便于清灰） 与空气预热器距离不小于800~1000mm （便于清灰）
传热温压大
5
温度 温度
第一节 尾部受热面的作用和工作特点
2. 工作特点
烟气
出口温差小
烟气
水
入口温差小
空气预热器工作原理及分类
空气预热器空气预热器是利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需空气以提高锅炉热效率的热交换器。
工作原理是：受热面的一次通过烟气，另一面通过空气，进行热交换，使空气得到加热，提高空气温度，同时使烟气温度下降，提高烟气的余热利用程度。
作用1、改善并强化燃烧经过余热器后的空气进入炉内，加速了燃料的干燥、着火和燃烧过程，保证了锅炉内的稳定燃烧，提高了燃烧效率。
2、强化传热由于炉内燃烧得到了改善和强化，加上进入炉内的热风温度提高，炉内平均温度水平也有提高，从而可强化炉内辐射传热。
3、减小炉内损失，降低排烟温度，提高锅炉热效率由于炉内燃烧稳定，辐射热交换的强化，可以降低化学不完全燃烧损失；另一方面空气预热器利用烟气余热，进一步降低了排烟损失，因此提高了锅炉热效率。
根据经验，当空气在预热器中升高1.5℃，排烟温度可以降低1℃.在锅炉烟道中安装空气预热器后，如果能把空气余热150-160℃，就可以降低排烟温度110-120℃，可将锅炉热效率提高7%-7.5%。
可以节约燃料11%-12%。
4、热空气可以作燃料干燥剂对于层燃炉，有热空气可以使用水分和灰分较高的燃料，对于电站锅炉，热空气是脂粉系统的重要干燥剂和煤粉输送介质。
二、空气预热器分类空气预热器一般分为板式、回转式和管式三种。
1、板式空气预热器这种空气预热器多用1.5-4mm的薄钢板制成。
将钢板焊接成成长方形的盒子，将若干盒子拼成一组，整个空气预热器由2-4个盒子组成。
烟气由上向下通过，经过盒子外侧，空气则横向通过盒子的内部，在下部转弯向上，两次与烟气交互传递能量，使烟气与空气形成逆向流动，获得较好的传热效率。
板式空气预热器由于耗用刚才较多，结构不紧凑；焊缝多且易渗漏，现在很少采用。
2、回转式空气预热器回转式空气预热器又可分为两种型式：一种是受热面旋转的转子回转式，另一种是风道旋转的风道回转式。
转子回转式空气预热器是由转动的圆形转子和固定的外壳组成，转子式受热面，它被分为许多仓格，里面装有蓄热板，蓄热板吸收燃气热量并蓄积起来，等到转至空气那面，再将袭击的热量释放给空气，自身温度降低。
锅炉原理省煤器和空气预热器分解课件
热管式空气预热器
利用热管内部的液态工质在加热 后蒸发、冷凝的循环过程传递热 量。由于热管内部工质的相变传 热，使得热管具有很高的传热效
率。
03
省煤器与空气预热器的比较
工作原理的比较
省煤器
省煤器是利用高温烟气将水加热的换 热设备，通过热传导将热量传递给受 热面中的水，使其温度升高。
空气预热器
省煤器的工作原理
省煤器由许多蛇形管组成，蛇形 管内通入锅炉给水，外流过高温
烟气。
省煤器中的水在管内受热后升温 ，并吸收管外烟气的热量，使烟 气温度降低，同时水变成蒸汽。
蒸汽进入汽轮机做功后进入凝汽 器，再经过循环水泵加压后送回 省煤器再次加热，如此循环利用
。
02
空气预热器原理介绍
空气预热器的作用
THANKS
感谢观看
环保技术
研究减少污染物排放的省煤器和空气预热器技术，降低对环境的影 响。
应用领域的拓展
工业领域
01
拓展省煤器和空气预热器在钢铁、化工、造纸等高耗能行业的
应用，提高能源利用效率。
新能源领域
02
探索省煤器和空气预热器在太阳能、风能等新能源领域的应用
，促进可再生能源的发展。
建筑领域
03
将省煤器和空气预热器技术应用于建筑节能领域，提高建筑物
优缺点的比较
省煤器
省煤器的优点在于能够有效地利用高温烟气的热量来加热给 水，提高锅炉热效率；缺点在于如果水质不好，容易结垢和 腐蚀。
空气预热器
空气预热器的优点在于能够有效地利用锅炉尾部烟气的热量 来加热空气，提高锅炉燃烧效率；缺点在于如果使用不当， 容易出现漏风和堵塞等问题。
04
省煤器和空气预热器的维护与保养
空气预热器的工作原理
空气预热器的工作原理和应用价值空气预热器（air preheater）也被简称为空预器，是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。
空气预热器的作用，是将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。
1、空气预热器的工作原理空气预热器在工作时会缓慢的旋转，烟气会进入空预器的烟气侧后再被排出，而烟气中携带的热量会为空预器中的散热片所吸收，之后空预器缓慢旋转，散热片运动到空气侧，再将热量传递给进入锅炉前的空气。
空气预热器在锅炉中的应用多为三分仓式，附带有火警报警系统、间隙调整系统和变频控制系统。
空气预热器的使用方便、操作简单、运行安全，并能提高锅炉系统的热交换性能，因此在烟气锅炉系统中有很普遍的使用。
2、空气预热器的应用价值空气预热器是收集和利用烟气余热的设备。
空气预热器的应用能直接降低锅炉排烟的温度，减少系统内的热能损失。
同时，空气预热器的散热片能够吸收和传导热能，相当于增加了锅炉的受热面，提高锅炉的热效率。
空气预热器在锅炉中是有加热燃料所需空气的作用，空气预热器的使用能改善高温空气的燃烧条件，减少燃料不完全燃烧而造成的热量损失。
空气预热器的应用还可以提高炉内温度，提高辐射传热水平和受热效率。
空气预热器的常见问题及处理空气预热器是用来传导锅炉系统中排出烟气热能的一种装置。
空气预热器的应用能提高锅炉系统的热交换性能，因此在锅炉系统中使用的较为广泛。
空气预热器在运行中会出现一些故障和问题，以下是其中常见的几种。
1、空气预热器的振动问题空气预热器在运行中容易出现振动的问题，这个问题的根源主要在于空预器的设计。
空气预热器在设计时就要考虑其运行中的振动问题，避免空预器发生振动，需要合理的选择空气流动的速度，或沿着空气流动的方向加装防振隔板。
2、空气预热器的堵灰问题空气预热器另外一个常见问题是堵灰。
空预器在工作时会接触到锅炉排出的烟气及其中所携带的颗粒型灰尘，长时间灰尘堆积即会形成堵灰。
锅炉的构成及工作原理
锅炉的构成及工作原理锅炉是一种重要的热能转换设备，广泛应用于工业、民用和发电等场所。
它通过将燃料燃烧产生的热能转化为水或其他流体的蒸汽，从而完成能量转化。
本文将介绍锅炉的基本构成和工作原理。
一、锅炉的构成锅炉主要由炉膛、水冷壁、空气预热器、过热器、汽水分离器、蓄热器、引风机、鼓风机、除尘器、废气排放设备等组成。
1. 炉膛：炉膛是燃烧区域，是燃料燃烧和传热的场所。
炉膛的结构因不同类型的锅炉而异，一般可分为层燃式、室燃式、流化床式等。
2. 水冷壁：水冷壁是炉膛的外壁，由管子组成，内部通过循环水或其他介质来吸收燃烧火焰的热量，防止炉壁过热。
3. 空气预热器：空气预热器用于加热炉膛所需的空气，提高燃料的燃烧效率。
它通过将废气和进入锅炉的空气进行热交换，使空气温度升高。
4. 过热器：过热器位于锅炉出口处，用于将蒸汽从饱和状态进一步加热，提高蒸汽的温度和有效压力。
5. 汽水分离器：汽水分离器用于将蒸汽中的水分离出来，保证蒸汽的干燥度。
它通过设置旋转分离板或雾化分离器来实现。
6. 蓄热器：蓄热器是一种热能储存设备，主要用于平衡锅炉的热负荷和供热系统的需求之间的差异。
它通过储存燃烧过程中产生的多余热量，以供冷却期间使用。
7. 引风机：引风机用于将空气送入炉膛，提供燃料燃烧所需的氧气。
它通过排出废气来形成空气流动，实现炉膛内的正常燃烧。
8. 鼓风机：鼓风机用于增加炉膛内的燃气流量和压力，改善燃料的燃烧稳定性。
它通过增加空气流动压力来增强炉膛内的燃烧氧供应。
9. 除尘器：除尘器用于去除锅炉废气中的颗粒物、烟尘和灰渣等固体物质，净化废气排放。
10. 废气排放设备：废气排放设备用于将燃烧废气排放到大气中。
根据环保要求，一般还会设置烟囱和废气处理装置。
二、锅炉的工作原理锅炉的工作原理主要包括燃料燃烧、热能转换和热效率三个过程。
1. 燃料燃烧：燃料进入炉膛后，在适当的氧气供应下发生燃烧反应，产生高温燃烧气体和火焰。
不同类型的锅炉采用不同的燃烧方式，如层燃式锅炉采用固定层燃烧，流化床式锅炉采用颗粒燃烧等。
锅炉空气预热器
• 1、提高送入炉内空气温度，使炉膛温度得到提高 • 2、降低排烟温度，提高锅炉效率 • 3、提高火焰温度，增强炉内辐射传热 • 4、热空气作为制粉系统的干燥剂，燃烧干燥煤粉
二、空气预热器的分类
现在电厂锅炉中，最常用的是"管式空气预热 器"和"回转式空气预热器"，它们分别属于传热式 和储热式。
• （注：由于此联锁对机组安全运行造成一定程度 的威胁，故对此联锁进行了适当的修改，请关注 最近异动》》》》》》》》》》》》》》》》）
空预器的运行
• 空预器本体、电动机及传动装置运转平稳，无摩 擦、撞击等杂音，电流正常。
• 坚持正常吹灰制度，维持良好的换热条件，保证 正常的一、二次风温和排烟温度。
• 确认轴承冷却油泵已经联锁启动，否则手动启动。 • 现场检查油循环系统是否正常，油位、油质是否正常。 • 现场检查冷却水是否畅通，水温、水压是否合适。 • 现场检查轴承是否着火。 • 联系检修堵漏风、漏烟或采取其它措施。 • 降低对应侧引风机出力或增加其送风机和一次风机出力。 • 关闭对应侧空预器的入口烟气挡板将其隔离。 • 降低机组负荷。
空预器轴承（太黑，照不清哈，请谅解）
• 轴承润滑系统严密，油位、油压、油温应正常。 滤油器阻力＞0.05MPa时，应联系检修清理滤网 。减速箱等传动装置润滑应良好。
• 锅炉启动或低负荷运行时，加强对空预器烟、风 温的监视，预防空预器内部着火。一旦发现着火 报警，立即投入空预器蒸汽吹灰，并进行全面检 查。
空预器轴承温度高报警时应及时依次采取下列措施
回转式空气预热器由于其传热密度高，结构 紧凑，安装检修方便，运行费用低，占地面积小 ，已被大多数电厂采用，它使锅炉节省燃料 8%~10%。
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3、布置方式
垂直布置 烟气管内纵向冲刷，空气管外横向冲刷，须满足烟 气及空气流速的不同要求。 水平布置 烟气在管外，空气在管内，可以提高壁温、减轻金 属腐蚀；采用较少。 锅炉容量增大，管式空气预热器体积增加，锅炉尾 部布置困难。
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1、腐蚀的原因
SO3在200C以下与烟气中的水蒸汽结合形成H2SO4 蒸汽， 硫酸蒸汽在受热面上凝结，造成腐蚀，
硫酸蒸汽凝结取决于烟气露点温度及烟气中硫 酸蒸汽得以凝结的受热面温度。
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二、烟气露点
烟气中存在两个露点温度：
硫酸蒸汽对应于酸露点温度；
水蒸汽对应于水露点温度。
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5、措施、防腐措施
（1）提高金属管壁温 a、提高空气预热器入口空气温度（暖风器， 热风再循环等） b、预热器水平布置， c、新型换热器等采用等； （2）采用防腐材料；
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空气中的水蒸汽分压力更低，水露点温度一般 为10~20℃， 一般不会出现由于水蒸汽凝结造成锅炉腐蚀
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三、受热面发生腐蚀的条件
能否发生腐蚀决定于腐蚀介质，介质的量 （浓度），得以凝结的受热面温度。 3、SO3的形成 可燃硫分燃烧生成SO2，进一步转化成SO3的 很少，烟气中SO3含量仅为SO2的3%~5%，烟气中 SO3只占到几十万分之几。
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（二）管式空气预热器
1、结构 直径为40~51mm、壁厚为1.25~1.5mm的普通薄壁钢管密集 排列、错列布置，组成立方体型的管箱，数个管箱排列在 尾部烟道中。 2、主要特点
体积大，数倍于回转式空气预热器，金属耗量大，易受腐 蚀，损坏，不易更换，清灰困难，管板易发生变形，漏风 较小，运行方便，应用较少。
强化着火，降低不完全燃烧热损失，提高锅炉热效率。 用热空气干燥煤粉，有利于制粉系统工作。 改善引风机的工作条件。
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3、分类 传热式——管式 蓄热式——回转式
空气预热器分为
传热式（间壁式）：烟气侧——传热面——空气侧
蓄热式（再生式）：烟气和空气交替地流过受热面（蓄热元 件）放热和吸热
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2．酸露点温度
比水露点温度高得多，取决于SO3和水蒸汽的含
量，一般可达120~140℃，
极少量的硫酸蒸汽就会对酸露点影响很大；
酸露点估计依靠经验关联式确定
可以由仪器直接测定。
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2．水露点温度
取决于水蒸汽在烟气中的分压力，烟气中水蒸 汽分压力很低，水露点温度一般为45~55℃，
空气预热器 空气预热器
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教学目标
1、掌握空预器的作用，结构及工作原理。 2、掌握空预器低温腐蚀危害、机理、影响 因素及预防措施。
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(一）空预器的作用及分类
1、定义：利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧及制粉所需要 的空气的热交换设备 2、作用： 利用空气吸收烟气热量，降低排烟温度，提高锅炉效率， 节约燃料。 大容量锅炉，给水温度250-290℃> 120 ℃
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漏风
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（四） 低温腐蚀
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（三）回转式空气预热器
大型电站锅炉均采用回转式空气预热器 工作原理：再生式，烟气和空气交替地流过受热面（蓄 热元件）放热和吸热。 两种结构：受热面旋转式（用的较多），风罩旋转式。 结构特点： 波形板受热面装于圆形筒体内 圆形筒体被钢板分隔成若干个扇形仓格 每个扇形仓格内装满由金属薄板制成的波形板组件蓄 热板
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4、腐蚀过程
（1）烟气中SO3与烟气中水蒸气结合成硫酸蒸汽， （2）烟气中硫酸蒸汽在“冷”受热面上凝结发生在 沿烟气流程一段范围，凝结的硫酸浓度逐渐降低 （3）开始烟气中硫酸浓度大，可在较高温度的壁面 上凝结下来，随着浓度降低，露点下降，可以在较 低温度的壁面上凝结； （4）凝结的硫酸浓度对受热面腐蚀的速度影响很大， 浓硫酸几乎不腐蚀，稀硫酸腐蚀（40%~50% ）很强。