1、第五章第五章 第一部分：第一部分： 锅炉受热面的作用及结构锅炉受热面的作用及结构第一节 水冷壁、防渣管和对流管束第二节 过热器及再热器第三节 省煤器及空气预热器第一节第一节 水冷壁、防渣管和对流管束水冷壁、防渣管和对流管束n水冷壁、防渣管和对流管束在蒸汽锅炉中统称为蒸发受蒸发受热面热面1.水冷壁水冷壁n水冷壁的水水冷壁的水循环：汽包循环：汽包（锅筒）（锅筒）下降管下下降管下联箱水冷联箱水冷壁（上联壁（上联箱导气管箱导气管 ）汽包）汽包（锅筒）（锅筒）下降管下降管n作用：作用：把汽包内的水连续不断地通过下联箱供给水冷壁，以维持正常的循环。n布置在炉外不受热n有小直径分散型和大直径集中型两种联箱联
2、箱n作用：作用：汇集、混合、分配工质。n布置在炉外不受热n由无缝钢管两头焊接平封头构成。汽包汽包汽包的作用汽包的作用n是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和大致分界点；n具有一定的蓄热能力，能较快适应外界负荷变化；n内部装置可以提高蒸汽品质；n外接附件保证锅炉工作安全。水冷壁的作用水冷壁的作用水冷壁的类型及结构水冷壁的类型及结构n光管式水冷壁n膜式水冷壁n销钉式水冷壁膜式水冷壁的优点膜式水冷壁的优点直流锅炉水冷壁的布置2.防渣管（凝渣管）防渣管（凝渣管）n布置在锅炉燃烧室出口的加大横向节距的水冷布置在锅炉燃烧室出口的加大横向节距的水冷壁管子。多由后墙水冷壁上升管组成。壁管子。多由后墙水冷壁上升
3、管组成。 n根据锅炉压力不同布置有两种形式根据锅炉压力不同布置有两种形式（1 1）3 34 4排间距稀疏的由水冷壁拉稀而成的管束。排间距稀疏的由水冷壁拉稀而成的管束。（2 2）将后墙水冷壁上集箱布置在折焰角，然后通）将后墙水冷壁上集箱布置在折焰角，然后通过一排较大节距的管子穿过炉膛出口过一排较大节距的管子穿过炉膛出口n这个温度，可能是某些煤种灰粉的熔化或软化的温度。处于熔融状态的灰这个温度，可能是某些煤种灰粉的熔化或软化的温度。处于熔融状态的灰粉，很容易在过热器上黏结，形成焦块。防渣管布置稀疏，熔融或软化的粉，很容易在过热器上黏结，形成焦块。防渣管布置稀疏，熔融或软化的灰粒不易黏附在管蔟间形成
4、焦块。同时，烟气流过防渣管后得到冷却，温灰粒不易黏附在管蔟间形成焦块。同时，烟气流过防渣管后得到冷却，温度降低，被烟气携带的灰粒温度也随之降低到软化温度以下，变成固态灰度降低，被烟气携带的灰粒温度也随之降低到软化温度以下，变成固态灰粒，进入对流过热器后，就不会结焦了。粒，进入对流过热器后，就不会结焦了。 n作用：作用：降低烟气进入对流过热器受热面的烟气温降低烟气进入对流过热器受热面的烟气温度，防止对流过热器结焦。因为燃烧室出口处的度，防止对流过热器结焦。因为燃烧室出口处的烟温一般在烟温一般在10001000摄氏度以上。摄氏度以上。3.对流管束对流管束n思考：高压锅炉和低压锅炉在布置受热面上有何
5、区别？第二节第二节 过热器及再热器过热器及再热器n过热器把饱和蒸汽加热为具有一定温度的过热蒸汽的部件。n再热器把汽轮机高压缸的排汽加热成具有一定温度的再热蒸汽的部件。n再热蒸汽压力一般为过热蒸汽压力的2025，温度相同或相近。n一般采用一次再热系统可使电厂热效率提高46。过热器及再热器的形式过热器及再热器的形式n根据布置位置与传热方式，分为对流式、半辐射式、辐射式三种。 供热锅炉采用的都为对流式过热器，由蛇形管构成。n根据放置形式分为立式、卧式。对流式过热器目前多为立式，支吊简单可靠，不易积灰，但疏水排气性差。n根据蒸汽和烟气的流向，分顺流、逆流、混流，多采用混流。n过热器中流动的工质温度最高
6、，放热系数小，工作条件最差；为了避免使用贵重金属并保证传热温差，供热锅炉的过热器一般布置在烟温900左右的烟道中。辐射式过热器辐射式过热器n辐射式过热器指布置在炉膛中直接吸收炉膛辐射热的过热器。辐射式过热器有多种布置方式。n墙式过热器布置在炉膛内墙上，结构与水冷壁相似；n顶棚过热器布置在炉顶；n包覆过热器布置在尾部竖井的内壁上；n前屏过热器悬挂在炉膛前上部辐射式过热器采用的措施n使辐射式受热面远离热负荷最高的火焰中心，辐射式过热器只布置在远离火焰中心的炉膛上部，墙式受热面使水冷壁高度减少，对水循环的安全性不利，设计时特别注意水循环计算；n将辐射式过热器作为低温级受热面，以较低温度的蒸汽流过这些
7、受热面，来达到冷却金属的目的；n辐射式过热器内采用较高的蒸汽质量流速，以提高管内工质的放热系数，一般为10001500 kg/（m2s）半辐射式蒸汽过热器半辐射式蒸汽过热器n指布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处，既吸收炉内的直接辐射热，又吸收烟气的对流放热的过热器。n半辐射式过热器由排列紧密的管屏组成，通常称为屏式过热器，对有前屏过热器的则称为后屏过热器。屏式过热器的布置卧式屏的布置卧式屏的布置对流式蒸汽过热器对流式蒸汽过热器n指布置在对流烟道内，主要吸收烟气对流放热的过热器。n由蛇型管束、进出口中间集箱等组成。n供热锅炉没有辐射式过热器，饱和蒸汽从锅筒进入进口集箱，然后分配到并联蛇型管束升温，再
8、汇集到出口集箱送出。n过热器蛇形管数目的选取与烟气、蒸汽流速有关，烟气流速一般612m/s，尽量少磨损少积灰，蒸汽1525m/s保证管壁良好的冷却，并保证蒸汽压力降不超过10%。n多采用外径2842mm无缝钢管制作，顺列布置，横、纵向节距与管径之比为2.23.4和2.55.0。n每根蛇管平面与前墙垂直布置，保证平行的所有组吸热相同，并消除烟道高度的烟温偏差；有时候采用多级过热器，中间设置集箱，并将蒸汽左右交叉混合，以减少烟道宽度方向温度偏差的影响。双级对流过热器蒸汽交换流动的连接系统对流过热器不同的管圈结构过热器的基本结构示例 1锅筒；2二行程在炉膛壁上的辐射式过热器；3炉膛出口处屏式过热器；
9、4立式对流过热器；5卧式对流过热器；6顶棚过热器；7喷水减温器；8过热蒸汽出口集箱；9悬吊管进口集箱；10悬吊管出口集箱；11过热器悬吊管；12支撑搁条；13水平过热器蛇形管；14燃烧器第三节第三节 省煤器及空气预热器省煤器及空气预热器管式空气预热器n省煤器和空气预热器在尾部烟道的布置省煤器和空气预热器在尾部烟道的布置回转式空气预热器n省煤器和空气预热器在尾部烟道的布置省煤器和空气预热器在尾部烟道的布置n省煤器的作用：省煤器的作用：1、降低排烟温度，减少排烟热损失，节约燃料；2、减少蒸发受热面，降低锅炉造价：q以管径小、管壁薄、价格较低的省煤器代替管径大、管壁厚、价格较高的水冷壁换热好(低温、
10、强制流动、逆流布置)3、提高了给水温度，减少给水与汽包壁的温差，降低热应力，延长使用寿命。一、一、 省煤器省煤器1 1、按制造材料：、按制造材料：钢管式钢管式、铸铁式铸铁式( (压力压力 4 MPa) 120 250-280 120 排烟温度每降低排烟温度每降低15 15 ，锅炉效率约增大，锅炉效率约增大1 1。2. 2. 改善燃料的着火与燃烧条件，同时也降低了不完全燃烧改善燃料的着火与燃烧条件，同时也降低了不完全燃烧 热热损失。损失。 空气温度每升高空气温度每升高100100，约可使理论燃烧温度上升，约可使理论燃烧温度上升35354040。3.3. 节约金属，降低造价。炉膛温度高，布置水冷壁
11、少。节约金属，降低造价。炉膛温度高，布置水冷壁少。4. 4. 改善引风机的工作条件。改善引风机的工作条件。n按传热方式分为导热式和再生式。前者烟气与空气各走不同的通道，通过管壁传热（间壁式），分板式和管式；后者烟气与空气交替流经换热面，烟气将热量传给受热面并积蓄，随后将之传给空气，又称蓄热（回转）式预热器。空气预热器的分类空气预热器的分类管式空气预热器管式空气预热器回转式空气预热器回转式空气预热器n管式预热器由钢管与管板组成，形成管箱结构，烟气走管内，空气横向冲刷，根据隔板的数量作多次交叉流动；管径一般3040mm，管子根数与间距取决于烟速，烟速低容易积灰，过高则阻力增加；一般烟速是气流速度的
12、两倍左右。n管板与外壳、外壳与锅炉构架之间装设补偿器（膨胀节）来消除热膨胀带来的影响。管式空气预热器管式空气预热器管式空气预热器结构管式空气预热器结构管式空气预热器的布置受热面转动式受热面转动式 ( (更多一些更多一些) )风罩转动式风罩转动式现场应用：现场应用：二分仓二分仓 ( (烟气区、空气区及密封区烟气区、空气区及密封区) )烟气体积流量大：烟气体积流量大：50%50%；空气；空气30-40%30-40%三分仓三分仓 ( (烟气区、一次风、二次风及密封区烟气区、一次风、二次风及密封区) )可以采用可以采用冷一次风机冷一次风机应用最广应用最广1 1、受热面转动式、受热面转动式 ：回转式空预
13、器回转式空预器(300MW以上容量锅炉以上容量锅炉)二分仓受热面转动式二分仓受热面转动式烟气烟气50，空气空气3040三分仓回转式空预器三分仓回转式空预器2 2、风罩转动式、风罩转动式 ：静子静子( (受热面受热面) )上下两端装有上下两端装有可转动的上、下风罩可转动的上、下风罩减轻了转子重量减轻了转子重量双流道风罩转动式空预器双流道风罩转动式空预器双流道风罩转动式双流道风罩转动式 一、二次风分开一、二次风分开类似于三分仓受热面类似于三分仓受热面转动式空预器：转动式空预器：回转式空预器优缺点回转式空预器优缺点1)1)结构紧凑：传热面密度高，管式体积的结构紧凑：传热面密度高，管式体积的1/101
14、/10；2)2)重量轻，节省钢材：蓄热板重量轻，节省钢材：蓄热板 薄薄3)3)布置灵活布置灵活4)4)不易低温腐蚀：传热元件不易低温腐蚀：传热元件 怱冷怱热怱冷怱热5)5)受热面腐蚀时，不增加漏风量，更换方便受热面腐蚀时，不增加漏风量，更换方便6)6)漏风大：受热面内残留（少）、转动与静止部件之间。漏风大：受热面内残留（少）、转动与静止部件之间。设计好时，漏风量设计好时，漏风量8 81010，而管式只有，而管式只有5 5。7)7)结构复杂，运行维护工作多，检修较复杂结构复杂，运行维护工作多，检修较复杂特点：特点：空气侧空气侧 烟气侧烟气侧影响：影响：送引风机电耗送引风机电耗 排烟热损失排烟热损
15、失 送入炉内风量不足送入炉内风量不足三、尾部受热面的运行问题三、尾部受热面的运行问题n积灰n飞灰磨损n低温腐蚀形态：形态：大多数为干松状大多数为干松状造成影响造成影响：传热传热 ，排烟热损失，排烟热损失 堵塞烟道，阻力堵塞烟道，阻力 ，风机电耗，风机电耗 导致低温腐蚀导致低温腐蚀积灰问题积灰问题减轻和防止积灰的措施减轻和防止积灰的措施1)1)足够高的烟速足够高的烟速2)2)采用小管径和错列布置采用小管径和错列布置3)3)合理吹灰合理吹灰优化吹灰优化吹灰采用压缩空气采用压缩空气4)4)防止省煤器泄漏，形成黏结性灰防止省煤器泄漏，形成黏结性灰烟温低烟温低 灰粒硬灰粒硬 影响因素影响因素1 1、灰粒
16、特性、灰粒特性2 2、飞灰浓度、飞灰浓度3 3、管束排列与冲刷方式、管束排列与冲刷方式4 4、烟速：磨损与、烟速：磨损与烟速的三次方烟速的三次方成正比成正比综合考虑磨损、积灰和传热三方面因素综合考虑磨损、积灰和传热三方面因素5 5、运行因素：烟道漏风等、运行因素：烟道漏风等尾部受热面的飞灰磨损尾部受热面的飞灰磨损1 1、设计时采用合理的流速、设计时采用合理的流速2 2、降低速度分布不均、飞灰浓度分布不均、降低速度分布不均、飞灰浓度分布不均3 3、磨损严重部位加装防磨装置、磨损严重部位加装防磨装置4 4、采用膜式、鳍片式省煤器：大节距、采用膜式、鳍片式省煤器：大节距防磨措施防磨措施水蒸汽或硫酸蒸
17、汽开始凝结的温度水蒸汽或硫酸蒸汽开始凝结的温度露点露点低温腐蚀低温腐蚀 当烟温降低或接触到温度较低的金属受热面时，只当烟温降低或接触到温度较低的金属受热面时，只要温度低于露点，水蒸汽或硫酸蒸汽就会凝结要温度低于露点，水蒸汽或硫酸蒸汽就会凝结水蒸汽凝结：水蒸汽凝结： 氧腐蚀氧腐蚀硫酸蒸汽凝结：酸腐蚀硫酸蒸汽凝结：酸腐蚀尾部受热面的低温腐蚀尾部受热面的低温腐蚀低温腐蚀低温腐蚀低温腐蚀的减轻和防止低温腐蚀的减轻和防止提高排烟温度提高排烟温度, ,以降低锅炉热效率为代价以降低锅炉热效率为代价提高入口空气温度提高入口空气温度从锅炉高处吸风从锅炉高处吸风; ;热风再循环热风再循环2.2. 提高受热面温度提高受热面温度1.1. 燃料脱硫：分离黄硫铁矿燃料脱硫：分离黄硫铁矿3.3. 使用添加剂使用添加剂 降低酸露点降低酸露点炉内喷脱硫药剂炉内喷脱硫药剂CaOCaO、Ca(OH)Ca(OH)2 2、CaCOCaCO3 3粉粉烟道内喷脱硫药剂粉烟道内喷脱硫药剂粉烟道内喷脱硫药剂溶液烟道内喷脱硫药剂溶液烟气排放前从脱硫药剂溶液中穿过烟气排放前从脱硫药剂溶液中穿过4.4. 使用耐腐蚀材料使用耐腐蚀材料管道内壁涂耐腐蚀材料管道内壁涂耐腐蚀材料使用不锈钢使用不锈钢露点与露点与SO3含量关系含量关系热风再循环热风再循环n可拆分的空气可拆分的空气预热器低温段预热器低温段
