清华大学热能工程教学锅炉蒸发受热面PPT课件

1、第1页/共60页第2页/共60页第3页/共60页第4页/共60页 对流受热面u 传热过程以对流换热为主的受热面。u 锅炉的对流受热面主要包括指凝渣管束、锅炉管束、对流过热器和再热器、省煤器及空气预热器等受热面。尽管这些受热面的作用、构造、布置以及工质和烟气的热工数据有很大的不同，但其传热过程都是以对流换热为主。 第5页/共60页第6页/共60页3.2自然循环锅炉水冷壁 水冷壁的由来 水冷壁的作用 水冷壁分类 光管水冷壁 膜式水冷壁第7页/共60页 水冷壁是指布置在炉膛四周、炉墙内壁面附近的平行并列管，是一种管式辐射受热面。管子内有工质流动和冷却。是一般水管锅炉必须具备的受热面。 第8页/共60

2、页第9页/共60页第10页/共60页n 水冷壁的作用 水冷壁一般作为蒸发受热面，是自然循环锅炉构成水循环回路的重要部件，其作用主要包括：u对炉墙的作用 保护炉墙免受高温作用，使灰渣不易粘在炉墙上，防止炉墙被冲刷磨损、过烧而损坏。装设水冷壁后，炉墙的内壁温度大大降低，因此炉墙的厚度可以减小，重量减轻。u吸热 火焰对水冷壁的辐射传热已成为锅炉传热重要方式。由于炉内温度较高，且烟速很低，这种吸热主要通过辐射方式。在炉膛出口处将烟气的温度冷却到足够低的程度。 u固定炉墙 对于敷在水冷壁管子上的炉墙，即敷管炉墙或管承炉墙，水冷壁也起了悬吊的作用。第11页/共60页u 主要分为分为光管式水冷壁和膜式水冷壁

3、。主要分为分为光管式水冷壁和膜式水冷壁。u光管式水冷壁就是通过锅筒及集箱连接起光管式水冷壁就是通过锅筒及集箱连接起来的一排布置在炉墙内侧的光管。来的一排布置在炉墙内侧的光管。u所谓膜式水冷壁就是各光管之间用鳍片或所谓膜式水冷壁就是各光管之间用鳍片或扁钢焊接成的一管屏。扁钢焊接成的一管屏。第12页/共60页第13页/共60页图图2-2 煤粉炉水冷壁煤粉炉水冷壁1-水冷壁水冷壁 2-锅筒锅筒 3-防渣管防渣管 4-炉墙炉墙 5-下降管下降管 6-集箱集箱 7-炉墙炉墙 8-水冷壁管水冷壁管 9-燃烧室燃烧室n 光管水冷壁u在中小容量锅炉上用得比较广泛的是光管水冷壁。第14页/共60页 光管水冷壁一

4、般贴近炉膛四壁，互相平行地垂直布置，上部与锅筒或上集箱连接，下部与下集箱相连。 图图2-3 整排水冷壁结构整排水冷壁结构第15页/共60页n 光管水冷壁的结构 水冷壁一般贴近炉墙布置的平行并列管，上部与锅筒或上集箱连接，下部与下集箱相连。 水冷壁通常是以外径d51（工业锅炉）60（大锅炉）mm的无缝钢管组成，材料为20A。 管壁壁厚视工作压力而定，一般为35mm。如：中压锅炉管子尺寸为603，高压锅炉为605。 节距S：相邻两管中心线之间的距离。管墙距e：管子中心线与炉墙之间的距离。 工业锅炉 S/d=22.5 e/d=0.50.8 电站锅炉 S/d=1.21.6 e/d=0.51.0第16页

5、/共60页n光管式水冷壁优点：制造、安装简单。n缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。第17页/共60页第18页/共60页xdSsnlxdAAlsjln第19页/共60页 在大容量锅炉中，较多的采用了膜式水冷壁，它将炉墙全部遮蔽。 膜式水冷壁第20页/共60页u 目前，膜式水冷壁大多是由光管和鳍片（扁钢条）焊接而成。 第21页/共60页u采用在钢厂轧制和挤压的鳍片管而制成的膜式水冷壁（图2-6） ，只在大批量生产时才比较经济。图2-6 轧制鳍片管的焊接第22页/共60页 第23页/共60页gogbqq 第24页/共60页u 炉膛密封性好，漏风量少，炉膛可采用微正压燃烧。u 可降低锅炉的排烟热损

6、失，从而提高锅炉的热效率。u 对炉墙保护好，炉墙温度大大降低，可使其厚度减薄，减轻重量和简化炉膛结构。u 可缩短起动和停炉时间。第25页/共60页钢管加扁钢工艺制造的膜式水冷壁第26页/共60页第27页/共60页第28页/共60页u 通常是在水冷壁管上焊有较多612mm，长2025mm的销钉（或称抓钉），外涂铬矿砂耐火塑料（97铬矿砂和3耐火粘土，再加上67的水玻璃） 图2-7 卫燃带的构造1-水冷壁管 2-销钉3-铬矿砂耐火塑料第29页/共60页第30页/共60页DG670/140型锅炉第31页/共60页u 增加了水平连接烟道的长度，并空出了凝渣管束的位置，可以在不增加锅炉深度（指左右方向）

7、的情况下布置更多的过热器受热面，通常这个部位用以布置屏式过热器。 u 增加炉膛充满度，改善烟气流冲刷屏式过热器的空气动力特性，增加横向冲刷的作用，增加烟气流程，加强烟气混合，使烟气流沿着烟道高度分布趋于均匀。 第32页/共60页u折焰角的突出部分一般为为炉膛深度的30左右。u一般取图2-8 折焰角结构a)HG-230/100-6型锅炉b)HG-410/100-1型锅炉1-上升管 2-集箱 3-连接管4-三叉管 5-节流小孔 6-刚性管7545,4525第33页/共60页 水冷壁的热膨胀问题：图2-10 水冷壁管的吊拉件示意图a)安装时的位置 b)运行时的位置1-水冷壁管 2-拉钩 3-膨胀间隙

8、 4-支架 5-张力构件第34页/共60页3.3 锅炉管束型受热面 3.3.1 锅炉管束 3.3.2 凝渣管束第35页/共60页n 采取锅炉管束的原因 在低压小型锅炉中，由于锅炉的工作压力低，水在汽化过程中所吸收的热量汽化热所占比例较大，仅靠炉膛水冷壁吸热量不能满足蒸发吸热的要求，因此在炉膛出口后面还要装设较多的蒸发受热面即锅炉管束。 第36页/共60页u锅炉管束是一种蒸发受热面，设置在锅炉炉膛出口。通常采用上下双锅筒结构，管子两端胀接或焊接在上下锅筒上。u由于工作压力低，锅筒壁不太厚，制造容易，采用双锅筒结构是比较经济的。为简化制造工艺，在设计时通常使管子形状尽量标准化，如选用相同的弯管半径

9、。 图2-11 小型锅炉蒸发管束简图n 锅炉管束的结构第37页/共60页u锅炉管束可以错列布置（用于小型水管锅炉中机械通风时），其优点是传热效果好，节约钢材。也可顺列布置（小型水管锅炉中自然通风时），以便于吹灰与清灰，减少烟气流动阻力第38页/共60页u采用管束结构可实现烟气对受热面的横向冲刷，在管束中用耐火砖把烟道隔成几个流程，随烟气温度的降低，各流程通道截面积应逐渐减小，以保证各流程的烟气速度相近。图2-12 锅炉管束流程布置图第39页/共60页 锅炉采用型布置时，后墙水冷壁要通过水平烟道，通常节距S较小，易结渣。为此，需把后墙水冷壁通过水平烟道的管子节距拉大，拉稀，形成凝渣管束，以防渣。

10、 第40页/共60页凝渣管束的作用图2-13 国产120t/h中压煤粉锅炉凝渣管束第41页/共60页u由后墙水冷壁拉稀而成。u采用大节距，所用的横向、纵向相对节距多在以下范围内：13 5sd23 5sd第42页/共60页 锅炉炉膛出口管束布置简图图2-14 锅炉炉膛出口管束布置简图a)中压锅炉带凝渣管束的布置 b)高压锅炉带屏式过热器的布置1-凝渣管束 2-过热器 3-后水冷壁吊挂管 4-屏式过热器第43页/共60页 3.4.1 水平围绕上升管带型 3.4.2 多次垂直上升管屏型 3.4.3 多弯道立式或水平式管带型 3.4.4 直流锅炉水冷壁的应用与发展第44页/共60页第45页/共60页第

11、46页/共60页第47页/共60页u管内工质的汽水分层问题。试验指出，倾斜角为5o以上时，由汽水分层而造成的管子上下壁温差已较小，若倾斜角达911o时，汽水分层就不再发生。u结构布置上的问题。角度太大，又将造成结构布置上的困难。u国内的设计约915o之间。u但是对于汽水分层问题，还可以用选择较高的质量流速来避免，所以即使是水平布置部分，只要管子中工质具有足够的质量流速，亦不致发生严重的汽水分层。13 5sd23 5sd第48页/共60页u与锅炉的容量有关。为了使流动阻力不致太大，每根管圈内的流速在保证水动力稳定及不发生汽水分层等的前提下不宜过高。对于容量大的锅炉，辐射受热面平行联接的管子数目就要多些。如果用单回路管带，则管带宽度太宽，管子之间的热偏差较大，为此，容量较大的锅炉宜用双回路管带，或四回路管带。第49页/共60页u水冷壁的管径一般为2550rnm。管径的选择主要考虑金属的经济性及工作可靠性。从经济性角