热能转换装置-第5章+省煤器和空气预热器

第5章省煤器和空气预热器

230t/h高压锅炉①省煤器①去高压缸去中压缸来自高加来自高压缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②炉膛③低过④屏过⑤末过⑥低再⑦高再⑧分离器⑨贮水罐过热器一级减温再热器事故减温过热器二级减温②

600MW超临界锅炉HIT第5章省煤器和空气预热器省煤器1空气预热器2尾部受热面的布置3HIT

省煤器：利用锅炉尾部低温烟气的热量来加热锅炉给水的受热面。5.1省煤器HIT省煤器作用（1）对低压小型锅炉：↓排烟温度，↑热效率，节约燃料消耗量。为↓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有效：可将烟气冷却到较低温度。经济：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。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。

HIT省煤器作用

（2）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。（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。HIT省煤器分类按受热面形状铸铁式钢管式非沸腾式沸腾式光管鳍片管膜式按材料按水被加热程度HIT铸铁省煤器HIT铸铁省煤器-铸铁管HIT铸铁省煤器-铸铁管HIT铸铁省煤器-特点铸铁性脆，强度低且不能承受水击，2.5MPa压力以下，非沸腾式省煤器。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。体积、重量大，价格贵；连接法兰多，易漏水。易积灰堵灰。安全性较差，设旁通烟道和给水旁路。HIT铸铁省煤器1、吹灰器2、连接弯头3、省煤器管4、给水管5、安全阀6、温度计7、压力表HIT1烟气挡板2旁通烟道挡板3旁通烟道4铸铁省煤器管5连接弯头6烟道挡板7、10安全阀8、14截止阀9往除氧器管道11旁通管12止回阀13疏水管铸铁省煤器-旁路HIT钢管式省煤器-结构蛇形钢管+集箱HIT钢管式省煤器-结构D=25-42S1/d=2-3S2/d=1.5-2错列HIT钢管式省煤器-管组高度S2/d=1.5-2时，管组高≯1.5m，S2/d＜1.5时，管组高≯1m管组高度大，分组，组间550-600mm空预器与省煤器管组间距≮800-1000mm。

方便检修HIT钢管式省煤器-水速、烟速水速非沸腾式及沸腾式的非沸腾部分，≮0.3m/s,沸腾式的沸腾部分，≮1.0m/s。一般水速≯2m/s水阻力高压/超高压，≯锅筒压力的5%中压，≯锅筒压力8%烟速：8-10m/s。HIT钢管式省煤器-布置HIT钢管式省煤器-蛇形管方向HIT⊥前墙：蛇形管短，易于支撑，全部管均磨损∥前墙：后排几根蛇形管磨损剧烈，支持复杂煤粉炉：∥前墙油气炉：

∥前墙、⊥前墙省煤器蛇形管布置方向选择水速磨损HIT钢管式省煤器-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。b)

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。c)

集箱和管子在烟道中连接：在炉墙气密性要求高的锅炉中，可将集箱布置在烟道中并兼作省煤器支持件。HIT钢管式省煤器-支持结构（支托或悬吊）支托1支承梁2定位管夹3省煤器蛇形管4省煤器出口集箱5托架6U形螺栓7钢柱8炉墙9省煤器进口集箱10连接管HIT用

角

钢

支

架钢管式省煤器-支持结构（支托或悬吊）HIT钢管式省煤器-支持结构（支托或悬吊）用冲压制成的支架HIT悬吊

钢管式省煤器-支持结构（支托或悬吊）HIT用吊杆钢管式省煤器-支持结构（支托或悬吊）HIT钢管式省煤器-强化传热

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：鳍片管管外带环状肋片或螺旋形肋片膜式HIT钢管式省煤器-鳍片管焊接鳍片管：受热面体积比光管减少(25-30)%，且鳍片管鳍片金属的价格要比管子金属便宜轧制鳍片异型管：可使省煤器尺寸减少(40-45)%HIT钢管式省煤器-螺旋鳍片管错列布置

顺列布置

HIT钢管式省煤器-膜式由光管焊接厚2-3mm的钢板制成。在吸热量和光管相同时，金属消耗量小烟气流动阻力减小省煤器尺寸减小，支持方便且运行可靠HIT5.2空气预热器空气预热器作用空气预热器分类管式空气预热器回转式空气预热器HIT利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧用空气的一种热交换装置。在近代火力发电站中，由于tgs较高，省煤器无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度，而tlk低，因此可用空预器降低排烟温度。5.2空气预热器HITP中压高压超高压亚临界超临界tgs1501702152402605.2空气预热器HIT空气预热器-作用↓排烟温度，↑锅炉效率；↑炉温，改善燃料着火和燃烧，↓不完全燃烧损失，↑锅炉效率；对难着火燃料重要。↑炉温，强化辐射换热；热空气可作为制粉系统的干燥剂。HIT空气预热器-热空气温度热风温度的选取原则取决于燃料种类和燃烧方式层燃炉trk<200℃

液态排渣煤粉炉trk=380~420℃

固态排渣煤粉炉对于Atrk=250~300℃

对于W、ptrk=380~400℃

对于Htrk=300~400℃

油、气炉trk=200~300℃HIT空气预热器-分类间壁式再生式板式管式钢管玻璃管铸铁管受热面回转风罩回转立式卧式垂直轴水平轴HIT管式空气预热器-钢管（立式）1管子2上管板3膨胀节4空气连通罩5中间管板6下管板7构架8框架结构：支撑：密封：管箱

HIT管式空气预热器-钢管（立式）膨胀节在上管板处的连接结构2防止热空气漏入烟气3防止冷空气漏入烟道空预器由多个管箱组成，以利运输、安装。管箱间用膨胀节密封HIT管式空气预热器-钢管（立式）-结构尺寸d：40、51mm

壁厚：1.2-1.5mm相邻管孔间隙：≥10mmS1/d：1.5-1.9

S2/d：1.0-1.2管板厚：上:10-20mm

中：5-10mm

下：20-26mm管箱高度：d=51mm时，≤8md=40mm时，≤

5m

Wy=10-14m/s

Wk=(0.45～0.55)Wy

（通道数和进风方式）HIT管式空气预热器-钢管（立式）-布置HIT管式空气预热器-钢管（立式）-布置trk＜270℃单级布置（一级钢管空预器）trk＞270℃双级钢管空预器

a单面进风双级布置b双面进风双级布置c一二次空气分别加热的双级布置HIT管式空气预热器-钢管（卧式）结构：烟气-管外，空气-管内

d=38-42mmS同省煤器速度：Wy=8-12m/s；

Wk=6-10m/s优点：tb卧=tb立+(10～30)℃

减轻低温腐蚀，腐蚀后只更换下几排管应用：燃用多硫重油配合钢珠吹灰。HIT管式空气预热器-铸铁管1铸铁管2墙板3构架4出口风罩HIT管式空气预热器-铸铁管结构：椭圆形截面，内外均有肋片，烟气管外流动，空气管内纵向冲刷，各管之间通过管子端部小孔用螺栓连接。优点：耐腐蚀和磨损缺点：笨重，漏风较大应用：燃用含硫燃料且排烟温度较低时，用作第一级空预器，对付低温腐蚀。HIT管式空气预热器-玻璃管卧式立式管箱清灰设备HIT管式空气预热器-玻璃管结构：同钢管空预器，卧式和立式布置，管子为玻璃管，d=40-51mm，L=2-4。管子与管板通过密封装置连接，管箱中装有一些钢管以增强刚性并支撑管板。卧式布置时管束上部装有2-3排保护钢管以供检修与清灰需要。应用：燃用高硫燃料，在玻璃管空预器中先将空气加热到80-90℃，再送入钢管空预器，可避免钢管空预器的烟气低温腐蚀。效果：使燃用高硫重油锅炉的排烟温度降为125-130℃，可↑锅炉效率(2.5-3)%。HIT空气预热器-分类间壁式再生式板式管式钢管玻璃管铸铁管受热面回转风罩回转立式卧式垂直轴水平轴√√√√√√√HIT回转式空气预热器应用：大型锅炉，可解决大型锅炉尾部受热面布置困难问题。原理：再生传热。分类：布置方式：垂直轴/水平轴，按部件旋转方式：受热面旋转/风罩旋转。HIT回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴

预热器总体结构受热面板型受热面组件空预器.aviHIT回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴

组成：由轴、转子、外壳、传动装置和密封装置。

转子：用隔板分成一系列小仓格，仓格中布满用0.5-1.25mm钢板制成的受热面。扇形仓分度有15、30度两种。转子由上、下轴承支持，轴承固定在横梁上。可用下轴承承重，也可由上轴承承重。

外壳：由外壳圆筒、上下端板和上下扇形板组成，上下端板留有烟风通道的开孔以备和烟风道相接，中间是装有上下扇形板的密封区。在预热器的整个截面上烟气流通截面积占(40-50)%，空气流通截面积占(30-45)%。密封区约为(8-17)%。

传动装置：电动机经减速器带动转子以1.5-4r/min的速度转动。HIT回转式空气预热器的传动销链回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴

HIT受热面:分高温段和低温段。高温段:由齿状波形板和波形板组成，相隔排列，前者兼起定位作用以保持板间距，高温段受热面传热性能好，流动阻力适当;低温段：由平板和齿形波形板组成，通道较大以便减少积灰，为延长因腐蚀而损坏的期限，采用较厚钢板。回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴HIT漏风与密封：径向密封环向密封轴向密封：回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴HIT回转式空气预热器-受热面旋转、水平轴

受热面旋转的垂直轴回转式空气预热器尺寸增大后，装有转子轴承的支承梁负重过重，构架将显著增大。优点：转子重量可直接由支架传到地基上，构架较小，且烟气道和空气道也便于布置。双圆盘结构单圆盘结构1空气2烟气HIT回转式空气预热器-风罩旋转HIT回转式空气预热器-优点节省钢材，约1/3；结构紧凑，节省场地，和其他受热面分开布置;蓄热板处tb高，腐蚀慢，腐蚀不太影响漏风。漏风量大结构复杂需电动机及传动结构，耗电。优点缺点可以单独使用，也可和管式空预器联用。当trk＞320～350℃时，高温段管式，低温段回转式。HIT5.3尾部受热面的布置

单级和双级布置双级布置吸热量分配方案HIT尾部受热面的布置-单级省煤器+空预器（管式或回转式）简单

HIT尾部受热面的布置-双级锅炉本体和锅炉房的外形尺寸，特别是高度增加；对流烟井的结构复杂化；增大省煤器受热面、连接管道以及风道等；空预器的运行可靠性降低。HIT尾部受热面的布置trk低时采用单级布置管式：trk≤260-280℃

回转式:trk≤320-350℃单级和双级布置的选择Trk高时采用双级级布置管式：trk>260-280℃

回转式:trk>320-350℃HIT尾部受热面的布置为什么双级？烟气流量＞空气流量烟气的热容量＞（近似相等）空气热容量trk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。当trk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。HIT尾部受热面的布置在燃用干燃料时在燃用水分较大的燃料时，对于对于最小单级空气预热器的最高预热空气温度HIT对于干燃料

=110、120,130℃时，=280、330、380℃在燃用水分较大的燃料时，℃,℃尾部受热面的布置-单级单级空气预热器的最高预热空气温度

HIT尾部受热面的布置-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？

HITsmIIkyIIsmIkyItlktrktgs尾部受热面的布置-热量分配HIT总热量的分配尾部受热面烟气侧总有效利用热：两级空气预热器总吸收热：则两级省煤器总吸收热：

smIIkyIIsmIkyItlktrktgs尾部受热面的布置-热量分配HITsmIIkyIIsmIkyIt