锅炉受热面（锅炉原理课件）

省煤器的启动保护省煤器的启动保护原因：锅炉启动期间，省煤器进水不连续，当停止进水时，水不流动，省煤器管壁得不到正常冷却而可能超温。保护措施：在省煤器进口管和锅筒下降管之间装设再循环管原理：停止进水时，利用再循环管与省煤器中工质的密度差，使省煤器中的水不断循环流动，管壁得到冷却。管式空气预热器的结构管式空气预热器的结构管式空气预热器常用于中小型锅炉结构：立体管箱组成：上管板、下管板、直管直管采用有缝薄钢管管子直径：40~51mm壁厚：1.25~1.5mm布置：燃煤锅炉，为减轻积灰，采用立式布置，烟气管内纵向冲刷，空气在管外横向流动。燃油锅炉，为提高壁温，减轻腐蚀，采用卧式布置。管式空气预热器的结构布置：为使传热更接近逆流传热，在管箱中加中间管板形成多次交叉通道。采用多面进风增加通风面积。烟气流速10~14m/s空气流速时烟气流速的0.4~0.55倍单向进风双向进风回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的结构用于大型电站锅炉，其受热面为蓄热式；优点（与管式相比）结构紧凑、节省钢材、耐腐蚀性好；在相同体积内，受热面积是管式的6~8倍；在相同烟温条件下，受热元件壁厚大、壁温高，腐蚀相对较轻。缺点漏风量较大、密封结构要求高回转式空气预热器的结构圆形筒体圆形筒体被钢板分成若干个仓格蓄热板厚度为0.5~1.25mm金属薄钢板轧制成波形板装于圆形筒体的仓格内；板上斜波纹与气流方向成30°夹角；波形板之间有定位板分为三层：热端、中间热端、冷端热端采用厚度0.6mm普通钢板、冷端采用厚度为1.2mm的耐腐蚀钢板或其他耐腐蚀材料回转式空气预热器的结构烟气通道一般占总面积的50%空气通道占总面积30%~40%其余为密封区回转式空气预热器的结构根据转动部件不同分为：受热面旋转风罩旋转两种国内多采用受热面旋转转速正常转速1.7r/min变化范围为0.25~1.23r/min回转式空气预热器的结构受热面回转式空气预热器的类型二分仓回转式空气预热器三分仓回转式空气预热器回转式空气预热器的结构密封系统径向密封防止和降低空气穿过密封区漏入烟气通道轴向密封防止空气通过转子外圆筒和外壳间的空隙漏入烟道旁路密封防止空气通过转子外圆筒上下端面漏入外圆筒与外壳之间的间隙空气预热器的作用与分类空气预热器的作用与分类空气预热器的作用提高燃烧所需空气的温度，降低排烟温度。空气预热器的类型传热方式：传热式、蓄热式传热式：管式空气预热器（光管、鳍片管、陶瓷管）蓄热式：回转式空气预热器（受热面回转式、风罩回转式）热管式空气预热器现代大型电站锅炉均采用回转式空气预热器低温腐蚀的产生的条件低温腐蚀产生的条件低温腐蚀当受热面壁温接近或低于烟气露点时，烟气中的硫酸蒸汽凝结在管壁上，对管壁产生的腐蚀。烟气露点也称酸露点，烟气中硫酸蒸汽凝结的温度。产生低温腐蚀的条件：烟气中有三氧化硫存在管壁温度低于烟气露点温度低温腐蚀易发生的位置：空气预热器的低温端飞灰磨损的机理飞灰磨损的机理灰粒对管子表面的冲击飞灰磨损的机理冲击磨损（冲蚀）含有硬粒飞灰的烟气相对于管壁流动，对管壁产生的磨损。两种类型冲刷磨损颗粒相对于管壁冲击角较小，甚至接近平行，垂直分力，楔入管壁，水平分离切削作用，金属颗粒脱离母体流失。撞击磨损：颗粒相对于管壁冲击角较大，或接近于垂直，以一定速度撞击管壁表面，产生微小塑性变形和显微裂纹。上述两类磨损的综合结果，使得冲击角在30°~50°范围内的金属管壁磨损最为严重积灰形成的原因与

减轻积灰的措施积灰形成的原因积灰含灰烟气在流经受热面时部分灰粒沉积在受热面的现象省煤器积灰大多为疏松的积灰，用吹灰器可以清除积灰形成的原因机械网罗作用：管壁表面粗糙，小于3~5微米颗粒被毛刺拉住，小于0.2微米颗粒可穿过氧化层。分子间吸引力：小于3微米的灰颗粒与管壁接近时，灰粒与管壁见分子引力大于重力被吸附在管壁上。热泳力作用：在有温度梯度的流场中，使颗粒由高温区向低温区运动的力，热泳力使0.5~5微米颗粒沉积在管壁上。静电吸引力：带电灰粒因静电引力吸附在管壁上，对于小于20~30微米，尤其是下于10微米的颗粒，静电引力大于颗粒重力吸附在管壁上。积灰的影响因素烟气流速烟速高，积灰少，烟速低，积灰多；当烟气流速较高时，背风面积灰逐渐减少，迎风面基本无积灰管子排列方式错列管束积灰轻，纵向节距越小越轻顺列管束积灰多，节距越小越多，甚至打桥防止和减轻积灰的主要措施选择合理的烟速额定负荷时的烟气流速应不低于5~6m/s；正确设计和布置吹灰装置运行时确定合理的吹灰间隔时间和一次吹灰持续时间；采用合理的结构和布置方式省煤器采用错列布置，并适当减小纵向节距采用膜式省煤器或鳍片式省煤器影响低温腐蚀的因素

与防止措施影响低温腐蚀的主要因素（1）烟气中等的SO3越多，对受热面腐蚀越严重（2）烟气露点温度越高，腐蚀越严重露点温度随燃料收到基折算硫分的升高而升高露点温度随烟气中水蒸气分压力升高而升高露点温度随烟气中飞灰浓度的升高而降低（3）硫酸浓度和凝结酸量硫酸浓度为56%时，腐蚀速度最快凝结酸量越多腐蚀速度越快（4）受热面金属壁温金属壁温影响受热面的腐蚀速度金属壁温在水露点附近的区域，腐蚀速度较快金属壁温约低于酸露点15℃附近的区域，腐蚀速度较快减轻和防止低温腐蚀的措施（1）提高空气预热器金属壁面温度提高排烟温度提高入口空气温度热空气再循环、加装暖风器、前置热管式空气预热器热空气再循环加装暖风器减轻和防止低温腐蚀的措施（2）采用耐腐蚀材料管式空气预热器低温级可用耐腐蚀的玻璃管或搪瓷管回转式空气预热器冷端受热面采用耐腐蚀的搪瓷、陶瓷、玻璃或耐腐蚀的低合金钢材（3）采用低氧燃烧技术采用过量空气系数燃烧，减少SO3生成（4）加添加剂高温区喷入白云石，或在300~400℃烟温区喷入棱镁矿，中和烟气中的三氧化硫和硫酸蒸汽（5）燃料脱硫（6）选用回转式空气预热器影响磨损的因素与防磨措施影响磨损的主要因素管壁最大磨损量经验公式影响磨损的主要因素（1）烟气流速磨损量与烟气流速3.3次方成正比（2）飞灰浓度磨损量与飞灰浓度成正比（3）管束排列方式与冲刷方式横向冲刷错列管束：第一排磨损最轻，第二排最严重，约为第一排2倍，其他各排大于第一排，小于第二排；顺列管束：第一排最严重。磨损量圆周方向不均匀，第一排最大磨损位置在迎风面两侧圆心角等于45~60°之间位置，错列第二排在30~50°之间位置。纵向冲刷:烟气进口处磨损严重影响磨损的主要因素（4）气流运行方向烟气自上而下运动，加重磨损：烟气自下而上运行，减轻磨损。（5）管壁材料和壁温管壁材料硬度Hb和灰粒硬度Hh的比值与磨损量有关当Hb/Hh<0.5~0.8时称为硬磨料磨损，管壁易被磨损当Hb/Hh≥0.5~0.8时称为软磨料磨损，管壁不易被磨损管壁温度的高低影响管壁表面氧化膜的硬度，进而影响磨损管壁温度较高时，氧化膜硬度较大，使磨损减轻壁温过高会使氧化膜膨胀而与金属分离，使磨损量增加减轻和防止磨损的措施（1）选择合理的烟速考虑磨损和积灰，烟气流速不大于9m/s（2）采用防磨装置受热面磨损严重部位加装防磨装置在第一排和第二排管子迎风面装设防磨护瓦在烟气走廊处受热面加装防磨护帘在烟气走廊进口处加装梳形管在转弯处加装导向板装置，使烟气流速和飞灰浓度均匀减轻和防止磨损的措施采用防磨装置迎风面加装防磨装置防磨护瓦防磨护帘烟气走廊处加装梳形管与护瓦减轻和防止磨损的措施（3）采用扩展受热面强化换热，增大横向间距，降低烟气流速（4）其它措施尾部受热面前加装除尘装置，降低飞灰浓度采用较低的过量空气系数，减少漏风量，降低烟气流速严格控制煤粉细度，减小灰粒直径减轻和防止磨损的措施扩展受热面膜式省煤器鳍片管省煤器肋片式省煤器过热器和再热器的布置过热器的布置过热器的布置再热器的布置过热器和再热器的结构过热器和再热器的类型按传热方式分：对流式、辐射式、半辐射式布置方式：垂直式、水平式垂直式布置在水平烟道内，吊挂方便，积灰少，但停炉后管内积水难以排除；水平式布置在垂直烟道内，吊挂不方便，易积灰，但积水容易排除。管排布置：顺列布置、错列布置顺列布置，方便吹灰和支吊错列布置，传热系数高，管间易积灰过热器和再热器的类型根据工质与烟气的流向：顺流式、逆流式、混合流式逆流式：传热温差大，节约金属，出口端管壁温度高顺流式：传热温差小，消耗金属过，出口端管壁温度低过热器和再热器的类型满足蒸汽流速：单管圈、双管圈、多管圈对流式过热器和再热器的结构布置在锅炉对流烟道内，主要依靠对流传热从烟气中吸收热量。由蛇形管排组成辐射式过热器的结构布置在炉膛壁面上或悬吊在炉膛前上方前屏半辐射式过热器的结构布置在炉膛出口处，即吸收对流热，又吸收炉膛辐射热包覆壁过热器的结构布置水平烟道和尾部竖井烟道的内壁上，类似水冷壁的过热器过热器和再热器的作用过热器与再热器的作用过热器的作用将饱和蒸汽加热成为合格温度的过热蒸汽。再热器的作用将汽轮机高压缸排汽再次加热成为合格温度的过热蒸汽。工作特点外部烟温高，600~1400℃内部蒸汽温高，320~620℃冷却条件差工作温度接近材料的耐温极限值，安全裕度小。要求气温波动范围：-10~+5℃减小热偏差的措施减小热偏差的措施1.运行措施将四角燃烧器喷出的煤粉量和一、二次风量配平，避免火焰中心偏斜及时吹灰，避免因积灰或结渣引起受热不均。2.结构措施（1）将受热面分级布置，级间进行中间混合；（2）按受热面热负荷情况划分管组（分段布置）（3）炉宽两侧的蒸汽进行左右交叉（4）采用定距装置，以使屏间距和蛇形管横向节距相等；（5）选择合理的联箱连接型式（6）装设节流管圈；（7）采取结构措施，使热负荷高的管子有较大的蒸汽流量减小热偏差的措施1.运行措施将四角燃烧器喷出的煤粉量和一、二次风量配平，避免火焰中心偏斜及时吹灰，避免因积灰或结渣引起受热不均。2.结构措施（1）将受热面分级布置，级间进行中间混合；（2）按受热面热负荷情况划分管组（分段布置）（3）炉宽两侧的蒸汽进行左右交叉（4）采用定距装置，以使屏间距和蛇形管横向节距相等；（5）选择合理的联箱连接型式（6）装设节流管圈；（7）采取结构措施，使热负荷高的管子有较大的蒸汽流量减小热偏差的措施热偏差产生的原因热偏差产生原因原因：结构不均、吸热不均、流量不均1.吸热不均烟气温度不均炉膛中心温度高，两侧温度低；火焰中心偏斜。烟气流速不均四角切圆燃烧器产生“扭转残余”；管排横向节距不均匀；存在烟气走廊。积灰不均热偏差产生原因2.流量不均并联管圈流量分配不均匀吸热相等时，流量大的管子焓增小，流量小的管子焓增大吸热不均引起流量不均在静压差相等时，吸热大的管子流量小，热偏差大联箱连接方式联箱连接方式与流量不均U形连接比Z形连接流量均匀性好多管引入和引出流量更均匀，但要增加联箱的并列开孔，使连接管道复杂。实际运行中多采用从联箱端部引入或引出，以及从联箱中间经单管或双管引入和引出。p1p2p1p2p1p2Δpp1p2ΔpZ形连接U形连接多管引入和引出热偏差的含义热偏差的概念定义指在过热器和再热器管组中，因各根管子的结构尺寸、内部阻力系数和热负荷不同而引起的每根管子中的蒸汽焓增不同的现象，称为热偏差。热偏差系数偏差管（所检测管子）中工质焓增与管组中工质的平均焓增的比值热偏差系数最大的管子称为偏差管危害：偏差管超温而爆管汽温变化的静态特性汽温变化的静态特性过热器的汽温特性辐射过热器汽温随锅炉负荷升高而降低；对流过热器汽温随锅炉负荷升高而升高；半辐射过热器汽温特性取决于吸收辐射热与对流热的比例；一般情况下，过热器系统的汽温呈对流特性，大型电站锅炉通常采用辐射-对流过热器系统，汽温变化较平稳。汽温变化的静态特性再热器的汽温特性再热器的汽温特性与过热器的汽温特性是一致的；再热器汽温的变化幅度与机组的运行方式有关；定压运行时，对流式再热器汽温随锅炉负荷的降低而降低的趋势加剧，辐射式再热器汽温随锅炉负荷降低而升高的趋势变缓；滑压运行时，再热汽温随锅炉负荷变化较小；汽温调节的方法汽温调节方法汽温对机组安全性和经济性的影响过热器在超温10~20℃的状态长期运行，会使其寿命缩短一半以上；汽温每下降10℃，会使循环热效率减低0.5%；通常规定汽温偏离额定值的波动范围为-10~+5℃。汽温调节方法蒸汽侧调温：通过改变蒸汽热焓来调节汽温烟气侧调温：通过改变辐射受热面和对流受热面的吸热量分配比例或流经受热面的烟气量来调节汽温。汽温调节方法汽温调节方法类型适用对象蒸汽侧喷水减温法喷水减温器过热汽温再热汽温汽-汽热交换法汽-汽热交换器再热汽温蒸汽旁路再热汽温烟气侧改变火焰中心位置摆动燃烧器，多层燃烧器再热汽温分隔烟道挡板平行烟道，旁路烟道再热汽温烟气再循环炉膛上或下部送入再热汽温汽温调节方法（蒸汽侧）1.喷水减温法原理：将减温水直接喷入蒸汽中，达到调节汽温的目的特点：调节幅度大，惯性小，调节灵敏，易于自动化减温水来源：锅炉给水（给水泵出口）应用喷水减温法主要用于过热汽温调节定压运行的机组再热汽温采用喷水减温机组效率降低大，设置喷水减温一般用于再热器的超温保护；滑压运行的机组，可用喷水减温作为再热汽温的主调手段汽温调节方法（蒸汽侧）1.喷水减温法减温水对调节经济性的影响汽温调节方法（蒸汽侧）1.喷水减温法过热器喷水减温一般布置二级或三级一级喷水减温保护屏式过热器不超温，汽温粗调二级喷水减温保护高温过热器不超温，汽温细调喷水减温器的型式与结构漩涡式喷嘴多孔喷管式(笛形管式)文丘里管式汽温调节方法（蒸汽侧）2.汽-汽热交换法原理：利用受热面一侧的过热蒸汽加热受热面另一侧的再热蒸汽，通过控制过热蒸汽的流量来调节再热蒸汽温度设备：汽-汽热交换器型式：管式、筒式汽-汽热交换器结构复杂、制造困难，目前已较少采用汽温调节方法（蒸汽侧）3.蒸汽旁路法原理：通过控制流经低温再热器与旁路蒸汽的流量分配比例来调节再热汽温。优点：结构简单，惯性小却点：金属耗量大汽温调节方法（烟气侧）1.改变火焰中心位置摆动式燃烧器燃烧器上下摆动土20～30o，炉膛出口烟温变化约110～14