省煤器和空气预热器

空气预热器型式

一、低温烟气与空气间间的换热方式 1)间壁式换热：通过壁面的导热，冷热流体不接触 2)再生式换热：冷热流体轮流接触受热面的蓄热元件，也称为蓄热 3)直接混合式：冷热流体直接混合交换热量。 二、空气预热器分类
式

管式空气预热器
一.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。 二.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。
钢管式省煤器——按结构形式分类
按结构形式可分为鳍片式、 膜片管式、肋片管式； 这些结构形式主要是为了 强化烟气侧的换热措施 应综合考虑其传热和阻力 特性，以及燃料的结灰特 性
螺旋型鳍片管



省煤器按布置方式可分为错列布置和顺列布置。 省煤器管错列布置：由于管子的背面也容易受到灰粒的冲刷，积 灰较轻。管子错列布置时，烟气对管子的扰动和冲刷比顺列强烈， 因此，错列布置时，烟气侧的放热系数较高。因为省煤器的传热 热阻主要在烟气侧，所以，省煤器管错列布置可以提高传热系数， 节省传热面积。 顺列布置：由于管子的背面不易受到灰粒冲刷，从第二排管子以 后，即使管子的正面也不易受到灰粒的冲刷，因此顺列布置的管 子积灰比较严重。 大型锅炉一般采用纵向鳍片管、螺旋型鳍片管和整焊膜式受热面 制造省煤器，以增大烟气侧的换热面积，节约金属耗量，降低管 组高度和减小烟气侧阻力，并可减轻省煤器磨损。
省煤器布置在双烟道的下部，省煤器以顺列布置， 以逆流方式与烟气进行换热。 给水经省煤器的入口汇集联箱分别供至前后的省 煤器入口联箱。省煤器向上形成共 4 排吊挂管， 用于吊挂尾部烟道中的水平过热器和水平再热器。

二、空气预热器


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空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热 交换装置。由于它工作在烟气温度最低的区域，回收了烟气热量， 降低了排烟温度，因而提高了锅炉效率。同时由于燃烧空气温度的 提高，有利于燃料的着火和燃烧，减少燃料不完全燃烧热损失。 空气预热器作用： 降低排烟温度，提高锅炉效率 改善着火条件，强化燃烧过程，减少不完全燃烧热损失 提高炉膛温度，强化炉膛辐射换热、减少水冷壁受热面 给制粉系统提供干燥剂
受热面转动的回转式空气预热器
2、工作过程
装有受热面的转子由电机通过传动装置带动，以2～4r/min的转速 转动。因此受热面不断地交替通过烟气流通区和空气流通区，当受 热面转到烟气流通区时，烟气自上而下流过受热面，从而将热量传 给受热面（蓄热板），当它转到空气流通区时，受热面又把积蓄的 热量传给自下而上流过的空气，这样循环下去，转子每转动一周， 就完成一个热交换过程 。
省煤器设计
管径的选择 纵向节距和横向节距（烟气流速）的 选择 管组高度的限制，检修用空间高度的预留 省煤器中的水速

某厂省煤器布置




王曲电厂（上锅600MW） 省煤器管束采用光管，顺列布置。省煤器为连续管圈可 疏水型，无向下流的水回路。 省煤器设计中考虑灰粒磨损保护措施，省煤器管束与四 周墙壁间装设防止烟气偏流的阻流板；管束上还设有可 靠的防磨装置。 在吹灰器有效范围内，省煤器设有防磨护板，以防止吹 坏管子。 省煤器能自疏水，进口联箱上装有疏水、锅炉充水和酸 洗的管座，并带有相应的阀门。 在BMCR时，通过省煤器的烟气平均流速不超过9m/s。

①
②
按材料分类 钢管省煤器：耐磨损及腐蚀性较差，寿命较短，传热性能好，重 量轻，价格低廉，且能承受高压，沸腾式与非沸腾式均可，广泛 应用与现代锅炉中； 铸铁省煤器：耐磨损耐腐蚀寿命长，对水质要求不高，只适用于 工作压力低于2.5MPa的锅炉，不能用作沸腾式省煤器；体积、重 量大，价格贵，容易漏水，较易堵灰。

单面进风与双面进风 单级布置与双级布置 一次风与二次风分别加热
回转式空气预热器


大型锅炉通常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。 回转式特点：
结构紧凑 节省钢材 布置灵活方便 耐腐蚀性好 漏风量大：一般8～10, 密封不好时20~30% 结构复杂、制造工艺高、运行维护、检修
三分仓回转式空气预热器



三分仓回转式空气预热器在二分仓 预热器的基础上，将空气通道一分 为二，用密封件将它们隔开，成为 各自独立的一次风通道和二次风通 道，烟 气通道则与二分仓的相同 但现代电站锅炉根据燃烧的需要， 对一、二次风要求的风量、风温及 压力是不同的，因此出现了三分仓 的受热面转动回转式空气预热器， 它有两股空气进入预热器，分别流 过被烟气加热的波形板受热面，以 得到不同的风温、压力。 三分仓回转式空气预热器适用于燃 煤锅炉常采用的冷一次风机系统上。




①
②
按出口参数分类 给水泵的耗电量将上升。 沸腾式省煤器：省煤器出口水温达到汽包压力下的饱和温度，用 省煤器压降通常为锅炉工作压力的5%，因此，为了不使省煤 器的流动阻力太大，以降低给水泵的耗电量，一般沸腾式省煤 器 于中压锅炉，工质侧的阻力较大。沸腾式省煤器一般都产生一部 的沸腾度不宜超过20% 分蒸汽，只是沸腾度不同而已，一般沸腾度在10%~ 20%范围内， 不宜超过20%。 非沸腾式省煤器：省煤器与锅炉之间有阀门控制，省煤器出口给 水温度要比锅筒内的炉水饱和温度低40—50℃，因此给水不会沸 腾产生蒸汽，用于高压以上的锅炉，有些低参数小容量工业锅炉 为安全性考虑，也多采用非沸腾式。


省煤器的型式和布置：
分类：沸腾式、非沸腾式 材料：铸铁、钢管（氧腐蚀－除氧） 形式：立式、卧式 结构：φ28～51蛇形管 排列：错列、顺列 流程：水平布置、逆流 布置：垂直前墙、平行前墙（双面进水、单面进水） 水速：金属温度、氧腐蚀（非沸腾式>0.3m/s，沸腾式>1m/s) 烟速：积灰（>6m/s)、磨损（<10m/s） 蛇形管：光管、扩展表面管（鳍片管、肋片管和膜式受热面：强化 换热、减轻磨损）
烟气从锅炉的水平烟道转90度角后进人垂直烟道。省煤器一般都布置在垂直烟 道中。烟气中的灰分或其他颗粒在离心力作用下，被甩至垂直烟道的后部。如果 省煤器蛇形管采用垂直于前墙的布置方式，见图a)，则全部蛇形管的端部都要受 到烟气中灰分和颗粒的磨损。如果省煤器管采用平行于前墙的布置方式，见图b)、 c),则只有靠近垂直烟道后墙的几排蛇形管磨损较严重，检修时只需更换磨损严重 的这几排蛇形管即可，这样可大大节约材料并减少检修工作量。 随着锅炉容量的增大，尾部烟道的深度并非成比例地增加， 而是小于容量的 增加，因此，平行于前墙布置的方式会出现大容量锅炉省煤器中水速过高的问题。 省煤器中水的流速过大，造成给水在省煤器中压力降太大，给水泵耗电量增加。 压降与水速的平方成正比。省煤器采用双面进水可使水速降低一半，而且给水的 流程也缩短，见图(b),这样可显著地降低省煤器的压降和给水泵的电耗。因此， 省煤器双面进水在 大型锅炉中被广泛采用。 为减小热偏差，可在各组省煤器间用连接管交叉；应采取措施减轻磨损，消除 烟气走廊。


布置型式：垂直轴和水平轴布置； 结构：
受热面旋转式：二分仓和三分仓二种，应用较多； 风罩旋转式：单流道和双流道（传热元件不旋转，上下风罩 旋转，转一周
换热两次，转速稍慢一些，已经用的较少）。 通常受热面转动的是容克式回转空气预热器，而风罩转动的则是罗特缪勒 式回转式空气预热器。
1.结构
二分仓回转式空气预热器




二分仓回转式空气预热器由圆筒形的转子和固定 的圆简形外壳、烟风道以及传动装置所组成。 圆筒形外壳和烟风道均不转动，而内部的圆筒形 转子是转动的，受热面装于可转动的圆筒形转子 之中 转子被分成若干个扇形仓格，每个仓格内装满了 由波浪形金属薄板制成的作为受热面的传热元件 （蓄热板） 二分仓式回转空气预热器中烟气从上方通过烟道 和转子截面的50%从 下方流出，空气从另一侧 下方进入，经风道和转子截面的30〜40%从上 方流出，其余部分为两者之间的过渡区（密封 区），转子以每分钟1〜4 转的转速缓慢旋转， 每转一圈，蓄热板圾、放热各一次，使烟气和冷 空 气之间实现热交换。 二分仓式回转空气预热器，空气只有一 个通道， 出口热空气（一、二次风）具有 相同的温度和 压力

三分仓回转式空气预热器主要由转子、蓄热元 件、壳体、梁扇形板、烟风道、密封系统、控 制系统、驱动装置、轴承、润滑系统、吹灰、 清洗装置和保温材料等组成。
三、布置方式 1.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。
2.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。


设计时选取合理的烟气与空气流速比值（0.5) 温压按交叉流计算，传热面积按换热管平均直径计算。
钢管式省煤器——支吊方式

支承结构 适用于中小型锅炉
悬吊结构 集箱在烟道中，减少穿墙管的数目，以出水引出管为悬吊管，有利于 热膨胀，大型电站锅炉普遍采 用(管束垂直于前墙布置）。

钢管式省煤器——管束前墙布置：支吊简单；水速最低（尾部烟道宽度 大于深度），但每根管均会受到局部磨损。 b）蛇型管平行于前墙，双侧进水布置，水速适中，支吊方便 c）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
省煤器和空气预热器
在锅炉尾部烟道的最后，烟气温度仍有 400 ℃左右，为了最大限 度地利用烟气热量，大型锅炉在尾部烟道都布置一些低温受热面， 通常包括省煤器和空气预热器。 问题：低温腐蚀、飞灰磨损、积灰