锅炉受热面

•燃料在炉膛内燃烧，其火焰和烟气的热量不断通过中间介质面来吸收并传给水，蒸汽和空气，这些中介质面就称为锅炉受热面.•锅炉受热面一般有：•水冷壁•过热器•再热器•省煤器•空气预热器•锅炉受热面的作用：用以相应完成给水的预热，蒸发，过热和再热的任务.水冷壁和水循环•水冷壁是锅炉的蒸发受热面。构成水冷壁的管子紧贴在炉膛四面墙的内壁上，直接接受火焰和烟气的辐射热.管内流动的饱和水受热后沸腾，部分生成饱和蒸汽.由于管内流动的工质温度是饱和温度，比火焰温度低很多，所以炉墙受到有效的冷却而免于烧毁，故称水冷壁.•按水冷壁管内工质流动的动力不同，电厂锅炉可分为自然循环锅炉，控制循环锅炉和直流锅炉.自然循环锅炉的水冷壁•自然循环锅炉的水循环回路如右图，它是由布置在炉顶的气泡，炉外不受热的•下降管和炉内受热的上升管组成的汽水流动封闭通道，用以完成锅炉水的蒸发任务•在水循环回路中，由于进入冷水冷壁的水受热变成汽水混合物，其密度小于下降•管内饱和水的密度，因此在下联箱两侧产生压力差，此压力差的作用下，上升管•的汽水混合物向上流动并进入气包，在气包内通过汽水分离装置分离出来的饱和•蒸汽引出到过热器，而分离出的水与省煤器的的给水混合后，有经过下降管进入•水冷壁重复上述循环.这种利用工质密度差所产生的推动力，使水及汽水混合物在•水循环回路中不断流动，称为自然循环•自然水循环的推动力又叫运动压头，是由于下降管和上升管内工质密度不同造成•的，故数值上等于密度差乘以高度.这一压头正好克服下降管和上升管等循环回路的阻力，维持水循环的安全进行.当工质的密度差越大和高度越高时，运动压头就越大，循环就越安全。工质的密度差在压力一定时取决上升管内的含气率，当上•管受热越强，含气率越高，密度差就越大。运动压头越大，循环也就越安全。•水循环回路是否安全可靠的评价指标是循环流速和循环倍率：•循环流速是指上升管入口处的流速，反映了管内流动的水生成的蒸汽和炉水带走•污垢的能力。•循环倍率是上升管进口处水的总流量与上升管的产气量的比值，反映了1Kg的蒸•汽需要多少千克水进入水循环系统进行循环.•水循环回路要有足够的循环流速和循环倍率才能保证水循环安全可靠.对于超高压规定的最小循环流速大于1m/s，循环倍率不小于2.5。过热器•过热器是锅炉的过热受热面，其作用是将气泡引出的饱和蒸汽加热成为具有一定过热度的过热蒸汽.过热器按烟气的换热方式不同可分为3种：•对流式过热器•对流试过热器由很多并列的蛇型管与进出口联箱焊接而成，或者做成多片管屏组合在起.对流式过热器一般通过联箱悬挂在水平烟道或布置在尾部竖井入口，主要以对流换热方式吸收烟气的热量，对流式过热器按管内蒸汽与管外烟气的相对流向可分为•顺流，逆流，混合流几种布置方式.一般在烟温较高区域采用顺流布置，以避免管壁温度过高；在烟温较低的区域采用逆流布置，以换的较好的传热效果.半辐射式过热器•半辐射式过热器是指布置在炉膛出口处折焰角上方的管屏式过热器，是由许多片管屏沿炉膛宽度方向均匀布置，相邻屏间留有500-1500mm的间隙，以形成畅通的烟气通道，每片管屏由若干管子与联箱焊接成联箱中间阁开，形成进出口联箱。布置好的过热器一方面吸收火焰的辐射热，另一方面吸收烟气流动的对流热，故称半辐射式过热器.辐射式过热器布置在炉膛内直接吸收炉膛火焰辐射热的过热器称为辐射过热器.现代大锅炉的辐射过热器通常包括两种类型：一种是做成多片管屏，悬挂在炉膛上方空间，称为前屏；另一种是在炉顶平铺一层直管称为顶棚过热器.另外在封闭水平烟道及尾部竖井的炉膛内壁面上，通常也布置一排垂直管排，内有蒸汽流动，称为包覆管过热器。由于过热器布置在较高温度区域，并且内流过的工质温度高，故材料采用昂贵的优质钢.再热器•再热器属于锅炉的在热受热面，是将高压缸的排气从新加热，使温度和新蒸汽温度相同或稍高，在送入气轮机的中低压缸内做功，流量为一次蒸汽的80%.•再热器与过热器比较，工质压力和流动速度都比较低，对管壁的冷却作用较差，容易过热超温。因此，中小型锅炉的一般布置在对流过热器之后的水平烟道或尾部竖井入口。对于容量在300MW以上的大锅炉，为保持炉膛出口温度和改善再热器的调温特性，再热器不仅水平布置于烟道，还布置于炉膛内。炉膛的再热器一般布置为单管，垂直密排在炉膛上部，紧贴前墙和两侧水冷壁的火面上，直接吸收炉膛火焰辐射热，称为臂式辐射再热器.•另外，在机组启停和摔负荷时，为避免再热器干烧状态，机组都设有12级旁路系统，既过热器出口的蒸汽经过减温减压后直接送入再热器，而再热器出口的蒸汽在经过减温减压后排入凝汽器，以达到保护再热器的目的。省煤器•省煤器是锅炉汽水的预热受热面，送入锅炉的给水先经省没器加热成为压力下的饱和水，在送入到汽包到水循环系统.在锅炉尾部布置省煤器，在于降低排烟温度，节省燃料，提高锅炉的效率.由于提高了汽包的进水温度，可减小给水与汽包间的温差，降低汽包的热应力。•省煤器的材料一般为20号碳钢，是由多排蛇型管与进出口联箱焊接而成。•大型的省煤器一般由水平蛇型管和垂直悬吊管两部分组成，布置在尾部竖井低温过热器下方，给水通过省煤器的蛇型管进入联箱，经过悬吊管进入省煤器的出口联箱后引入汽包。•另外，在锅炉的启停过程中，需要采用间断供水。当停止供水省煤器中的水流不动会导致管字过热高温。为此，在省煤器入口联箱和水冷壁下联箱之间连有一跟不受热的管子，称为省煤器再循环管。当停止供水时，省煤器内的水在工质密度差或循环的推力下形成临时回路内的循环，达到保护省煤器的目的空气预热器•空气预热器是布置在省煤器后的尾部烟道中，是利用低温烟气加热燃烧所需空气的一中热交换器。加热的空气一部分直接助燃，另一部分用于干燥和输送煤粉。它降低了排烟温度，提高了热效率，增强了燃烧的稳定性，强化了燃烧和传热。•空气预热器按可分为管式和回转史两种。•管式空气预热器常用于200MW以下•的中小型锅炉，这种表面热交换器•是由碳钢管与管板焊接组成。烟气•从管内通过，空气则管外横向穿过.回转式空气预热器•回转式空气预热器又分受热面回转和风罩回转式两种。受热面回转式又叫容克式。其受热面装于可转动的圆筒形转子，即转子分成许多扇形仓格，每仓格充满了传热元件。转子顶部和低部被上下连接板分隔成对应的烟起流通区，空气流通区和密封区等。烟气空气分别与烟道风道相连。当转子转动时，受热面就不断的经过烟气流通区和空气流通区，每一扇仓格转到烟气区时传热元件就吸收烟气的热量，转到空气时，又把热量传给空气，这样转一周就完成一个热交换过程。按烟气和空气数目还可以分为两仓和三仓式。风罩式空气预热器的结构也和克式差不多，就是把受热面转动改为风罩转动.回转式与管式比较结构及制造工艺复杂，但是结构紧凑，体积小，使用于高参数大容量锅炉尾部受热的布置要求，并且耐磨损，低温腐蚀轻，运行费用低，使用周期长，故在300MW以上的大型机组锅炉得到广泛应用。