省煤器与空气预热器

2020/4/211第八章、省煤器与空气预热器2020/4/212第一节省煤器的作用与结构一、省煤器的作用（一）布置:省煤器在烟气温度较低的锅炉尾部。（二）主要作用：1、节省燃料:省煤器吸收尾部烟道中低温烟气的热量，降低锅炉的排烟温度，，提高了锅炉热效率。2、改善汽包工作条件：省煤器的采用提高了进入汽包的水温，减少了汽包壁与给水之间的温度差，从而使汽包热应力降低，提高了汽包的寿命。3、降低锅炉造价：水在省煤器中加热，用省煤器这样的低温材料代替高温水冷壁材料，减低了造价。二、省煤器的类型和结构特点1、按材料分类：铸铁省煤器和钢管省煤器；2、按出口参数分类：沸腾式省煤器和非沸腾式省煤器；3、按结构形式分类：光管式、鳍片式、膜式和螺旋肋片管式；4、按管子排列方式分类：错列和顺列；2020/4/2132020/4/2142020/4/2152020/4/2162020/4/217三、省煤器的布置方式1、大容量、高参数锅炉均采用卧式逆流钢管式省煤器，它是由许多并列的蛇形无缝钢管和进、出口联箱组成的。烟气一般自上而下流动，使烟气与水逆向流动，增加传热温差，提高传热效果。2、省煤器采用蛇形管在烟道中纵向布置和横向布置两种。（1）纵向布置即垂直于锅炉前后墙，这样布置管子短，支吊简单，管子布置数目多，水流速低，流动阻力小，但磨损后所有管子都需检修；（2）横向布置恰好相反，但是检修量小；四、省煤器的支吊方式省煤器可采用支承结构和悬吊结构,现代大型锅炉常采用悬吊式省煤器。省煤器出口联箱上的引出管既可悬吊省煤器，又可悬吊过热器和再热器。悬吊式省煤器如图8-1所示。2020/4/2182020/4/2192020/4/21102020/4/2111吊挂受热面-省煤器2020/4/2112低温再热器进口省煤器进口2020/4/2113五、省煤器引出管与汽包连接采用套管连接方式；六、省煤器中的水速（一）省煤器中的质量流速和水速省煤器中水流的ρω可取600～800kg/(㎡·S),对水平管子，当水的流速大于0.5m/s时，可以避免金属局部氧腐蚀。如果省煤器管内达到沸腾状态，非沸腾部分水速不低于0.3m/s，管内是汽水混合物水速较低容易发生汽水分层，即水在管子下部，而蒸汽在管子上部，与蒸汽接触的金属管壁温度较高，有可能发生超温现象。容易引起金属的破坏，因而蛇形管沸腾部分中水流速度应不低于1m/s。（二）烟气流速的选取烟速太大磨损，太小导致积灰。一般经济烟速在8～11m/s，含灰量大于40%时，最大烟速11m/s，含灰量在14%～20%时，最大烟气流速可以达12.24m/s～18.3m/s。特别注意:引进技术机组,烟速指管束进口处流速；国产机组是指进、出口平均流速。2020/4/21142020/4/2115七、省煤器的启动保护在锅炉启动过程中，省煤器内会发生汽化，需要采取必要的措施，保证省煤器中的水产生流动。采用的方法是在省煤器进口管与锅筒下降管之间装设再循环管。1、自然循环锅炉的省煤器再循环管对自然循环锅炉，省煤器的再循环管如图8-3（a）所示。即在锅炉下降管和省煤器进水管之间装设一个有再循环阀的再循环管，由汽包——下降管——再循环管——省煤器——汽包之间形成自然循环回路。2、控制循环锅炉的省煤器再循环管对于控制循环锅炉，省煤器再循环系统如图8-3（b）所示。锅炉的下降管系统中均装有再循环泵，水在泵中进一步升压后进入水冷壁下联箱（下水包）。2020/4/21162020/4/21172020/4/2118八、省煤器出口水温的选择对高压以上锅炉，省煤器均采用非沸腾式，即省煤器出口水温有一定的欠焓值，避免省煤器中发生汽化，以保证省煤器管中的水流量分配均匀，且使水在进入水冷壁管时不发生汽化，保证水冷壁入口的水流量分配均匀，提高水循环的安全性。对控制循环锅炉，一般将省煤器出口的水直接引入汽包的下降管入口处，以保证水进入再循环水泵时不发生汽化，要求省煤器出口水温欠温60℃。对直流锅炉，省煤器出口水约需要有380KJ/kg的欠焓，才能保证给水进入水冷壁管子时流量分配较为均匀。2020/4/2119第二节空气预热器一、空气预热器的作用空气预热器利用了烟气余热。（1）进一步排烟温度降低，提高了锅炉热效率；（2）改善燃料的着火与燃烧条件，降低不完全燃烧损失；（3）强化辐射传热，节省金属，降低造价；（4）改善引风机工作条件。1、钢管式空气预热器钢管式空气预热器为传热式，常用于中、小型锅炉，它是由直径40～51mm，壁厚为1.25～1.5mm的有缝薄壁钢管与错列开孔的上、下管板焊接而成，形成立体管箱。为使传热更接近于逆流传热，常采用多次交叉型式。一般空气预热器中烟气流速取10～14m/s为宜。根据经验，空气流速应是烟气流速的0.4～0.55倍为宜。2020/4/21202020/4/21212020/4/2122管式空气预热器工作动画2020/4/2123管式空气预热器管箱上管板与锅炉钢架之间用膨胀补偿器联结，用以补偿部件间的受热膨胀时的相对位移，防止空气预热器的漏风。管式空气预热器管子错列布置。2、钢管式空气预热器的布置单道多流程、单道单流程、双道多流程、多道多流程。3、管式空气预热器管径及节距的选择采用小管径可以使结构紧凑，占用空间更小，目前广泛采用φ40×1.5㎜，由于考虑积灰、清灰等问题而未被采用。管式空气预热器采用错列布置，其中S1/d=1.5～1.75，S2/d=1～1.5。对于一定的管径，S1、S2越小，对传热越有利，结构越紧凑，但要防止焊接时发生过大变形。由于管内空气纵向流动，烟速可在10～14m/s内选取。空气横向冲刷管壁，传热较强，流动阻力较大，所以采用较低流速，设计时为烟速的45%～55%。2020/4/21242020/4/21252020/4/2126二、回转式空气预热器回转式空气预热器是大型电站锅炉常采用的设备，其受热面为蓄热式。与管式空气预热器相比，回转式空气预热器具有结构紧凑、节省钢材、耐腐蚀性好和受热面受到磨损和腐蚀时不增加空气预热器的漏风量等优点。在相同体积内，回转式空气预热器可布置的受热面面积是管式空气预热器的6～8倍。在相同烟温条件下，回转式空气预热器波形受热元件的厚度较大，壁温较高，并可采用耐腐蚀材料，因此腐蚀相对较轻。主要缺点是漏风量较大，对密封结构要求较高。回转式空气预热器根据转动部件不同分为受热面旋转（容克式）和风罩旋转（罗特谬勒式）两种。1、受热面回转式空气预热器（容克式）国内电站锅炉多数采用受热面旋转式空气预热器，受热面回转式空气预热器分转子和静子两部分，转子由中心轴，上、下部轴承，径向和横向隔板，及内部装置2020/4/2127回转式空气预热器结构动画2020/4/21282020/4/21292020/4/2130的蓄热板组成。由密封区将烟气和空气隔开，转子转动时烟气区蓄热板被加热，转至空气区蓄热板放热并加热空气。静子包括轴承和轴承座及基础。回转式空气预热器具体可分为外壳、转子、受热元件、密封装置、传动装置、上下轴承座及润滑系统等部分。（1）外壳外壳顶板、底板与转子之间由扇形隔板相隔，将转子上、下部空间分为两部分，同时外壳顶板与底板上各有两个连接方箱，一个与烟道连接，一个与风道连接，而转子一侧通过烟气，一侧通过空气，烟气容积流量大于空气。回转式空气预热器中烟气通道一般占总受热面积的40%～50%，空气通道占总面积的30%～40%，其余部分为密封区，用以防止漏风。三分仓式受热面转动空气预热器结构与二分仓式基本相同，只不过由三对扇形板形成的密封区将受热面分为一次风通道，二次风通道，烟气通道。每个密封区所占角度为15°，一次风通道所占角度35°，二次风通道为115°，烟气通道为165°。这种三分仓式空气预热器适用于采用冷一次风机的正压制粉系统，高压一次风和低压二次风分别加热。2020/4/21312020/4/21322020/4/2133空气预热器原理2020/4/21342020/4/2135（2）转子转子被分为径向和切向隔板分隔成许多扇形格，每个扇形格内装满波浪形薄钢板（即蓄热板）。转子是放置受热元件的，由12块或24块径向隔板与中心转筒和转子壳体联接成12个或24个扇形仓。每个仓由横向隔板分成多个梯形小室，受热元件制成抽屉式结构放入。转子分仓角度为15°或30°两种；取决于制造工艺的装配焊接条件、密封惰性区的覆盖程度、金属材料消耗量及转子的携带风量；转子结构有整体式、分片式、64型、模块和半模块，通常采用模块式。（3）受热元件1）板型和材料常用受热元件有DU型、CU型和NF型三种，如图所示。每种板型都是由定位板和波纹板组成。对于固体燃料，热端和热端中间段采用24GA材料DU型受热元件，冷端层或冷端中间层采用18GA材料NF型受热元件。2020/4/21362020/4/21372020/4/21382020/4/21392020/4/21402020/4/21412020/4/2142对于气体燃料，采用CU型受热元件，CU型受热元件的单位容积的受热面积多，材料采用普通碳钢，冷端采用耐腐蚀的低合金材料，也可采用涂搪瓷受热元件防腐蚀。受热面波形板装于圆形筒体内，圆形筒体被钢板分隔成若干个扇形仓格，每个扇形仓格内装满由金属薄板制成的波形板组件，波形板组件称为预热器蓄热板。蓄热板一般由厚度0.5～1.25mm薄钢板轧制成波形板和定位板，并要求板上斜波纹与气流方向成30°夹角，以使增强气流扰动而改善传热效果。2）放置方式有横、纵向放置两种。横向放置优点是充满率高，不易发生散落；缺点是每块尺寸按等差级数变化，必须采用生产流水线的自动控制调节方式生产，适于批量制造。受热元件眼高度分四层放置，即热端层、热端中间层、冷端中间层和冷端层，每层高度为300～600㎜。（4）密封装置2020/4/2143回转式空气预热器回转式空气预热器2020/4/2144回转式空气预热器内部传热组件2020/4/2145安装好的传热组件传热组件2020/4/21462020/4/2147传热元件盒2020/4/2148回转式空气预热器的传热组件2020/4/2149传热组件正面2020/4/2150传热组件侧面2020/4/2151传热组件俯视图2020/4/21522020/4/2153回转式空气预热器的主要问题是漏风大，漏风主要包括携带漏风和密封漏风两种。由于转动部件和静止部件之间留有一定间隙，在转动过程中不可避免的会将部分空气带入烟气，这部分漏风称为携带漏风，携带漏风量一般不会超过1%。由于空气侧为正压，烟气侧为负压，在压差作用下空气会通过密封装置的间隙漏入烟气中，这部分漏风称为密封漏风。密封漏风量一般为8%～10%。三分仓式受热面转动式空气预热器为例介绍空气预热器的密封装置。回转式空气预热器的密封分为冷态密封和热态密封.冷态密封系统由轴向密封、径向密封、环向密封、中心筒密封四部分组成。回转式空气预热器均装设有密封自动控制系统。2020/4/21542020/4/21552020/4/2156（5）传动装置受热面旋转式空气预热器正常运行时其转速一般为1.17r/min，转速变化范围为0.25～1.23r/min。预热器传动装置是将高速电动机转速降到1～1.5r/min，传动方式有中心传动（小型预热器）和外圆传动。（6）支承和导向轴承及其润滑系统（7）吹灰装置和水冲洗装置2、风罩回转式空气预热器回转式空气预热器在设计良好时密封漏风量一般为8%～10%，密封不好时可达30%或更高。回转式空气预热器的另一个问题是受热面容易积灰，在预热器上下两端都装有吹灰装置，吹灰介质通常采用过热蒸汽或压缩空气，如积灰严重，要采用压力水冲洗。2020/4/2157回转式空气预热器结构动画2020/4/21582020/4/2159空预器支撑轴承2020/4/2160第三节、尾部受热面的布置一、单级布置一级空气预热器和一级省煤器组成。单级布置较为简单，但热风温度一般只能