哈工大 热能转换装置 第5章 省煤器和空气预热器

1、第第5章章 省煤器和空气预热器省煤器和空气预热器u 230t/h 230t/h高压锅炉高压锅炉省煤器省煤器去高压缸去高压缸去中压缸去中压缸来自高加来自高加来自高压缸来自高压缸炉膛炉膛低过低过屏过屏过末过末过低再低再高再高再分离器分离器贮水罐贮水罐过热器一级减温过热器一级减温再热器事故减温再热器事故减温过热器二级减温过热器二级减温u 600MW 600MW超临界锅超临界锅炉炉第第5章章 省煤器和空气预热器省煤器和空气预热器省煤器省煤器1空气预热器空气预热器2尾部受热面的布置尾部受热面的布置3 省煤器：省煤器：利用锅炉尾部低温烟气的热量来加热锅炉给水的利用锅炉尾部低温烟气的热量来加热锅炉给水的受热

2、面。受热面。5.1 省煤器省煤器省煤器作用省煤器作用（1）对低压小型锅炉：）对低压小型锅炉：排烟温度，排烟温度，热效率，节约燃料消耗量。热效率，节约燃料消耗量。为为排烟温度，可用管束，可用省煤器，用省煤器经济有效排烟温度，可用管束，可用省煤器，用省煤器经济有效P0.41.01.251.62.5tbh151.1183.2194.1203.4225tgs202020，6020，6060，105：可将烟气冷却到较低温度。可将烟气冷却到较低温度。：降低同样烟温，省煤器受热面仅为蒸发受热面的一半，降低同样烟温，省煤器受热面仅为蒸发受热面的一半，节省金属材料，且省煤器材料相对便宜。节省金属材料，且省煤器材

3、料相对便宜。在烟温相同时，省煤器中工质温度低，传热温差大。在烟温相同时，省煤器中工质温度低，传热温差大。工质强制流动，布置紧凑，传热系数提高。工质强制流动，布置紧凑，传热系数提高。 省煤器作用省煤器作用 （2）现代大型锅炉：）现代大型锅炉： 给水的高度回热，并且采用了空气预热器，因此省煤器的作用主要给水的高度回热，并且采用了空气预热器，因此省煤器的作用主要是为了减少蒸发受热面，以便宜的省煤器受热面来代替价格较贵的蒸是为了减少蒸发受热面，以便宜的省煤器受热面来代替价格较贵的蒸发受热面。发受热面。 （3）进入锅筒水温提高到接近锅筒中工质的饱和温度，降低了锅筒进）进入锅筒水温提高到接近锅筒中工质的饱

4、和温度，降低了锅筒进水温度和锅筒中工质饱和温度间温差，降低了由此温差而引起的锅筒水温度和锅筒中工质饱和温度间温差，降低了由此温差而引起的锅筒热应力。热应力。省煤器分类省煤器分类 按受热面形状按受热面形状铸铁式铸铁式钢管式钢管式非沸腾式非沸腾式沸腾式沸腾式光管光管鳍片管鳍片管膜式膜式按材料按材料按水被加热程度按水被加热程度铸铁省煤器铸铁省煤器铸铁省煤器铸铁省煤器-铸铁管铸铁管铸铁省煤器铸铁省煤器-铸铁管铸铁管铸铁省煤器铸铁省煤器-特点特点 铸铁性脆，强度低且不能承受水击铸铁性脆，强度低且不能承受水击，2.5MPa压力以下压力以下，非沸腾式省煤器。非沸腾式省煤器。 耐腐蚀，管壁较厚，可用于给水未经

5、除氧的工业锅炉及耐腐蚀，管壁较厚，可用于给水未经除氧的工业锅炉及烟气外部腐蚀严重区域。烟气外部腐蚀严重区域。 体积、重量大，价格贵；连接法兰多，易漏水。体积、重量大，价格贵；连接法兰多，易漏水。 易积灰堵灰。易积灰堵灰。 安全性较差，设旁通烟道和给水旁路。安全性较差，设旁通烟道和给水旁路。铸铁省煤器铸铁省煤器1、吹灰器、吹灰器 2、连接弯头、连接弯头 3、省煤器管、省煤器管 4、给水管、给水管 5、安全阀、安全阀 6、温度计、温度计 7、压力表、压力表1 烟气挡板烟气挡板 2 旁通烟道挡板旁通烟道挡板 3 旁通烟道旁通烟道 4 铸铁省煤器管铸铁省煤器管5 连接弯头连接弯头 6 烟道挡板烟道挡板

6、 7、10 安全阀安全阀 8、14 截止阀截止阀 9 往除氧器管道往除氧器管道11 旁通管旁通管 12 止回阀止回阀 13 疏水管疏水管铸铁省煤器铸铁省煤器-旁路旁路钢管式省煤器钢管式省煤器-结构结构 蛇形钢管蛇形钢管+集箱集箱钢管式省煤器钢管式省煤器-结构结构D=25-42S1/d=2-3S2/d=1.5-2错列错列钢管式省煤器钢管式省煤器-管组高度管组高度v S2/d=1.5-2时，管组高时，管组高 1.5m，v S2/d1.5时，管组高时，管组高 1mv 管组高度大，分组，组间管组高度大，分组，组间550-600mmv 空预器与省煤器空预器与省煤器 管组间距管组间距 800-1000mm

7、。 方便检修方便检修钢管式省煤器钢管式省煤器-水速、烟速水速、烟速水速水速v 非沸腾式及沸腾式的非沸腾部分，非沸腾式及沸腾式的非沸腾部分， 0.3m/s,v 沸腾式的沸腾部分，沸腾式的沸腾部分， 1.0 m/s。v 一般水速一般水速 2m/s水阻力水阻力v 高压高压/超高压，超高压， 锅筒压力的锅筒压力的5%v 中压，中压， 锅筒压力锅筒压力8%烟速烟速：8-10m/s。钢管式省煤器钢管式省煤器-布置布置钢管式省煤器钢管式省煤器-蛇形管方向蛇形管方向v 前墙前墙：蛇形管短，易于支撑，全部管均磨损：蛇形管短，易于支撑，全部管均磨损v 前墙前墙：后排几根蛇形管磨损剧烈，支持复杂：后排几根蛇形管磨损

8、剧烈，支持复杂v 煤粉炉：煤粉炉： 前墙前墙v 油气炉油气炉： 前墙、前墙、前墙前墙 省煤器蛇形管布置方向选择省煤器蛇形管布置方向选择p水速水速p磨损磨损钢管式省煤器钢管式省煤器-蛇形管及集箱的连接蛇形管及集箱的连接a) 集箱一般布置在炉墙外，集箱和管子在墙外焊接。集箱一般布置在炉墙外，集箱和管子在墙外焊接。b) 集箱通过穿墙连接管和蛇形管连接：集箱通过穿墙连接管和蛇形管连接：自集箱引出管子多时，为避自集箱引出管子多时，为避免管子穿墙时漏风过多，可自集箱引出少量连接管穿过炉墙，使免管子穿墙时漏风过多，可自集箱引出少量连接管穿过炉墙，使连接管和蛇形管在烟道中连接。连接管和蛇形管在烟道中连接。c)

9、 集箱和管子在烟道中连接：集箱和管子在烟道中连接：在炉墙气密性要求高的锅炉中，可将在炉墙气密性要求高的锅炉中，可将集箱布置在烟道中并兼作省煤器支持件。集箱布置在烟道中并兼作省煤器支持件。钢管式省煤器钢管式省煤器-支持结构（支持结构（支托支托或或悬吊悬吊 ）支托支托1支承梁支承梁 2定位管夹定位管夹 3省煤器蛇形管省煤器蛇形管 4省煤器出口集箱省煤器出口集箱 5托架托架6U形螺栓形螺栓 7钢柱钢柱 8炉墙炉墙 9省煤器进口集箱省煤器进口集箱 10连接管连接管用用角角钢钢支支架架钢管式省煤器钢管式省煤器-支持结构（支持结构（支托支托或或悬吊悬吊 ）钢管式省煤器钢管式省煤器-支持结构（支持结构（支托

10、支托或或悬吊悬吊 ）用冲压制成的支架用冲压制成的支架悬吊悬吊 钢管式省煤器钢管式省煤器-支持结构（支持结构（支托支托或或悬吊悬吊 ）用吊杆用吊杆钢管式省煤器钢管式省煤器-支持结构（支持结构（支托支托或或悬吊悬吊 ）钢管式省煤器钢管式省煤器-强化传热强化传热 钢管省煤器管子一般为光管，为了在烟气侧强化钢管省煤器管子一般为光管，为了在烟气侧强化传热并减小省煤器尺寸，可采用：传热并减小省煤器尺寸，可采用：v鳍片管鳍片管v管外带环状肋片或螺旋形肋片管外带环状肋片或螺旋形肋片v膜式膜式 钢管式省煤器钢管式省煤器-鳍片管鳍片管v 焊接鳍片管焊接鳍片管：受热面体积比光管减少：受热面体积比光管减少(25-30

11、)%，且鳍，且鳍片管鳍片金属的价格要比管子金属便宜片管鳍片金属的价格要比管子金属便宜v 轧制鳍片异型管轧制鳍片异型管：可使省煤器尺寸减少：可使省煤器尺寸减少(40-45)%钢管式省煤器钢管式省煤器-螺旋鳍片管螺旋鳍片管 错列布置错列布置 顺列布置顺列布置 钢管式省煤器钢管式省煤器-膜式膜式由光管焊接厚由光管焊接厚2-3mm的钢板制的钢板制成。成。v 在吸热量和光管相同时，金在吸热量和光管相同时，金属消耗量小属消耗量小v 烟气流动阻力减小烟气流动阻力减小v 省煤器尺寸减小，支持方便省煤器尺寸减小，支持方便且运行可靠且运行可靠5.2 空气预热器空气预热器n 空气预热器作用空气预热器作用n 空气预热

12、器分类空气预热器分类n 管式空气预热器管式空气预热器n 回转式空气预热器回转式空气预热器v利用锅炉尾部烟气热量利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧用空气来加热燃烧用空气的一的一种热交换装置。种热交换装置。v在近代火力发电站中，由于在近代火力发电站中，由于t tgsgs较高，省煤器较高，省煤器无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度，而无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度，而t tlklk低，因此可用空预器降低排烟温度。低，因此可用空预器降低排烟温度。5.2 空气预热器空气预热器P中压中压高压高压超高压超高压亚临界亚临界超临界超临界tgs1501702152402605.2 空气预热器空气预热器空气预热器空气

13、预热器-作用作用v排烟温度，排烟温度，锅炉效率；锅炉效率；v炉温，改善燃料着火和燃烧，炉温，改善燃料着火和燃烧， 不完全燃烧损不完全燃烧损失，失，锅炉效率；锅炉效率；对难着火燃料重要。对难着火燃料重要。v炉温，强化辐射换热；炉温，强化辐射换热；v热空气可作为制粉系统的干燥剂。热空气可作为制粉系统的干燥剂。空气预热器空气预热器-热空气温度热空气温度v 热风温度的选取原则热风温度的选取原则 取决于燃料种类和燃烧方式取决于燃料种类和燃烧方式 层燃炉层燃炉 trk260-280 回转式回转式: trk 320-350尾部受热面的布置尾部受热面的布置为什么双级？v 烟气流量空气流量烟气流量空气流量v 烟

14、气的热容量（近似相等）空气热容量烟气的热容量（近似相等）空气热容量yk()()ykypykrklktt ()()kypyrklktttrk较高时，空气出口温压更小，平均温压将较小，较高时，空气出口温压更小，平均温压将较小，受热面面积将很庞大，很不经济。受热面面积将很庞大，很不经济。当当trk高到一定程度时，出口温压有可能是零，只用高到一定程度时，出口温压有可能是零，只用单级空预器不可能把空气预热到更高的温度。单级空预器不可能把空气预热到更高的温度。CQ尾部受热面的布置尾部受热面的布置/0.8kyxkyrkkytt1()11kyxrkpykylkkkyyttt()()ykypykrklktt 在

15、燃用干燃料时在燃用干燃料时在燃用水分较大的燃料时，在燃用水分较大的燃料时，/0.7ky/kyn对于对于n对于最小对于最小xkyt30 xkyt/0.8kyp 单级空气预热器的最高预热空气温度单级空气预热器的最高预热空气温度5270rkpytu对于干燃料对于干燃料/0.8,30,30 xkykylktt py =110、120, 130时，=280、330、380rkt193,230,263rktu 在燃用水分较大的燃料时，在燃用水分较大的燃料时，110,120,130py,/0.7,30,30 xkykylktt 尾部受热面的布置尾部受热面的布置-单级单级n单级空气预热器的最高预热空气温度单级

16、空气预热器的最高预热空气温度 1()11kyxrkpykylkkkyyttt尾部受热面的布置尾部受热面的布置-热量分配热量分配双级配合时，如何分配各级空预器和省煤器吸热量？ sm IIky IIsm Iky ItlktrktgssmIIpy()kyIIsmII？()kyIIsmI？)( smIkyI尾部受热面的布置尾部受热面的布置-热量分配热量分配n 总热量的分配总热量的分配u 尾部受热面烟气侧总有效利用热：尾部受热面烟气侧总有效利用热：u 两级空气预热器总吸收热：两级空气预热器总吸收热：u 则两级省煤器总吸收热：则两级省煤器总吸收热： 2ooolkrkAjsmIIsm lkkypyIIQBI

17、IIookyjrklkQBIIkyAsmQQQsm IIky IIsm Iky ItlktrktgssmIIpykyII？kyI？尾部受热面的布置尾部受热面的布置-热量分配热量分配sm IIky IIsm Iky ItlktrktgssmIIpy()kyIIsmII？)( smIIkyII？)( smIkyIn ky II入口烟温的确定入口烟温的确定u ky II 上管板工作可靠性上管板工作可靠性u sm I 的水不沸腾的水不沸腾 ky II入口烟温高，该处温入口烟温高，该处温度按照安全性条件来确定。度按照安全性条件来确定。尾部受热面的布置尾部受热面的布置-热量分配热量分配sm IIky II

18、sm Iky ItlktrktgssmIIpy()kyIIsmII()kyIIsmI？()kyIsmIn ky I入口烟温的确定入口烟温的确定 ky I入口烟温较低，入口烟温较低，该处温度主要有经济性该处温度主要有经济性决定。决定。尾部受热面的布置尾部受热面的布置-热量分配热量分配n ky I入口烟温的确定入口烟温的确定总成本（总费用）：总成本（总费用）： smIsmIkykyECAC A CsmI省煤器每平方米受热面造价，元省煤器每平方米受热面造价，元/Cky空气预热器每平方米受热面造价，元空气预热器每平方米受热面造价，元/ 尾部受热面的布置尾部受热面的布置-热量分配热量分配0kysmIsmIkydAdAdECCdQdQdQkykyIkydQKtdA1kykykyIdAdQKt smIsmIsmIdQKtdA 1smIsmIsmIdAdQKt 对对ky器：