《锅炉原理课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉原理课件.pptx（73页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、基本要求：1、掌握锅炉运行中有哪些因素影响过热蒸汽汽温（重点）；2、了解锅炉管束、凝渣管、水冷壁的结构特点及作用；3、了解过热器、再热器、省煤器、空气预热器的结构特点及作用；4、掌握尾部受热面积灰、磨损、腐蚀的机理（难点)。第1页/共73页 2-1 蒸发受热面 在近代动力锅炉中，炉墙上均敷设了水冷壁作为蒸发受热面，其传热方式主要为辐射换热。在中压工业锅炉及小容量电站锅炉中，常把后墙水冷壁的上部拉稀成为凝渣管束，形成对流受热面。在低压工业锅炉中，炉膛水冷壁满足不了蒸发受热面的需要，还要增加锅炉管束，这也是对流受热面，凝渣管和锅炉管束的传热方式主要是对流换热。一、锅炉管束和凝渣管 在小型低压锅炉中
2、，常采用上下锅筒的结构，锅炉管束就连接在上下锅筒之间，来自炉膛的烟气流横向冲刷管束。对于低压锅炉，汽化热所占的比例较大，仅炉膛水冷壁的吸热量还不能满足汽化热的需要，第2页/共73页第3页/共73页因此在炉膛出口还需要布置这样的对流受热面。通常在管束中用耐火砖把烟道隔成几个流程，同时各流程的烟气流通截面随烟气温度降低而逐渐缩小，以保持足够高的烟气流速。一般采用51*3的管子作锅炉管束，节距S1=100mm，S2=95mm，弯管半径R=160mm。凝渣管是布置在炉膛出口的对流管束。这个管束在结构上横向和纵向节距都设计得很大，因此它本身不容易结渣，即使在锅炉燃烧不正常时在凝渣管上结了一些渣也不容易把
3、烟气通道堵塞。同时烟气流过这个管束时，它的温度会降低几十度，烟气中携带的飞灰就会因此而凝固，不致粘接在受热面上。凝渣管可以保护后面密集的过热受热面不结渣堵塞，因此有时它也称为防渣管束。一般锅炉中的凝渣管常由后墙水冷壁上部拉稀组成。一般采用60*3.5和60*5的管子，节距S1/d=3-5，S2/d=3-5。现代高压锅炉及超高压锅炉一般不采用凝渣管的结构，而以在炉膛出口的屏式过热器来代替，同时炉顶也布置顶棚过热器。第4页/共73页 锅炉管束和凝渣管简图锅炉管束 凝渣管第5页/共73页第6页/共73页第7页/共73页二、自然循环锅炉水冷壁1、主要作用：强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金属消耗量；
4、（2）保护炉墙，减少融渣和高温对炉墙的破坏作用。装设水冷壁后，炉墙的内壁温度大大降低，因此炉墙的厚度可以减小，重量减轻。（3）对于敷在水冷壁管子上的炉墙，即敷管炉墙，水冷壁也起了悬吊作用。（4）主要受热面，火焰对水冷壁的辐射传热已成为锅炉传热的重要方式。2、结构形式：水冷壁通常采用=51-60mm的无缝钢管组成，材料为20#钢，管壁厚为3-5mm。在中小容量锅炉上用得比较广泛的是光管水冷壁，一般贴近炉膛四壁，互相平行的垂直布置，上部与锅筒或上集箱连接，下部与下集箱相连。光管水冷壁S/d=1.05-1.2。在大容量锅炉中，较多的采用了膜式水冷壁。膜式水冷壁由光管和鳍片焊接而成。膜式水冷壁的S/d
5、=1.3-1.35。第8页/共73页膜式水冷壁的优点炉膛气密性好降低金属耗量不用耐火材料，只需轻型绝热材料，减少炉墙重量。便于采用悬吊结构锅炉蓄热能力减小，炉膛升温快，缩短启动和停炉时间。第9页/共73页 水冷壁结构简图第10页/共73页3、对于挥发分低且不易着火的燃料，为使燃料迅速着火和稳定燃烧，或在旋风炉及液态排渣炉中为了获得较高的温度，常常需要把一部分水冷壁管表面遮盖起来，以减少该部位的吸热量，这部分水冷壁表面称做卫燃带。常用的敷设卫燃带的方法是在卫燃带区域的水冷壁管表面焊上许多长20-25mm、直径6-12mm的销钉，然后敷上硌矿砂耐火塑料，在这里销钉起着冷却和固定的作用。4、折焰角的
6、定义：炉膛后墙水冷壁接近炉膛出口处向炉膛内突出的部分。折焰角的作用：改善烟气流冲刷屏式过热器的空气动力特性，增加横向冲刷的作用增长烟气流程，加强烟气混合，使烟气流沿着烟道高度分布趋于均匀。突出部分通常占炉膛深度的30%左右。第11页/共73页5、膨胀、密封问题：水冷壁一般是上部固定，下部自由膨胀。水冷壁的上集箱固定在支架上，下集箱则由水冷壁悬吊着。水冷壁管自身吊拉件限制其水平移动，以免引起结构变形，但要保证水冷壁能上下滑动。水冷壁穿过炉墙的部分要留出膨胀间隙，为了防止漏风，间隙内填充石棉绳。对于敷管炉墙，炉墙贴附在膜式水冷壁管外面形成一个整体，穿墙部分可不留间隙。2-2 过热器和再热器 一、概
7、述 蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分，它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽。在电力工业的长期发展过程中，蒸汽的初参数（压力和温度）不断地提高，以提高电厂循环的热效率。但是，蒸汽温度的进一步提高受到高温钢材的限制。现今绝大多数电站锅炉的过热汽温停留在540-555的水平。第12页/共73页只提高压力而不相应地提高过热蒸汽的温度，会使蒸汽在汽轮机内膨胀终止时的湿度过高，影响汽轮机的安全。再热循环的采用（相应地在锅炉内装置再热器），一方面可以进一步提高循环的热效率（采用一级再热可使循环热效率提高约4-6%，二级再热可再提高约2%），另一方面可以使汽轮机末级叶片的蒸汽湿度控制在允许的范围内
8、）。过热器和再热器是锅炉内工质温度最高的部件，且过热蒸汽、再热蒸汽的吸热能力较差（冷却管子的能力），因此，在过热器和再热器的设计和运行中，应注意如下问题：运行中应保持汽温稳定，汽温的波动不应超过105 ；有可靠的调温手段；尽量防止和减少平行管子之间的热偏差。过热器可以根据它所采用的传热方式分为对流过热器、半辐射过热器（屏式过热器）及辐射过热器。第13页/共73页 过热器结构简图第14页/共73页第15页/共73页第16页/共73页二、对流式过热器指布置在锅炉对流烟道内主要吸收烟气对流热的过热器。根据烟气和管内蒸汽的相互流向，又可分为逆流、顺流、混合流三种传热方式。逆流布置传热温压最大，可以节省
9、金属耗量，但金属壁温最高，工作的安全性较差；顺流布置传热温压小，金属耗量大，但工作的安全性较好。混合流为折中布置。通常低温过热器采用逆流布置，高温过热器采用顺流布置，单级过热器采用混合流布置。根据管子的布置方式，可分为立式和卧式。蛇形管垂直放置的称为立式；水平放置的成为卧式。立式布置支吊结构比较简单，但在停炉时存水不易排出；卧式布置支吊结构比较复杂，但在停炉时存水容易排出。第17页/共73页 对流过热器布置简图第18页/共73页 过热器的蛇形管可作成单管圈、双管圈和多管圈。这与锅炉的容量和管内必须维持的蒸汽速度有关。大容量锅炉一般采用多管圈结构。蒸汽流速的要求：中压锅炉，在对流过热器中取w=1
10、525m/s,在辐射过热器中取2025m/s。高压锅炉，在对流过热器中冷段取w=911m/s,热段取w=15-20m/s,在辐射过热器中取w值比前者高40-50%。根据管子排列方式，可分为顺列和错列(容易积灰且不易清除）布置，国内绝大多数锅炉采用顺列布置。为了保证管子金属的可靠冷却，管内工质应保证一定的质量流速，具体数值见第28页。但速度越高，工质的压降越大，一般压降不应超过其工作压力的10%。在燃煤锅炉中，烟气流速一般为10-14m/s；在燃油、燃气锅炉中，烟气流速一般为20m/s。第19页/共73页 过热器的蛇形管采用32-42mm的无缝钢管，壁厚3-7mm，材质20、12Cr1MoV、1
11、5CrMo等，S1/d=2.0-3.5。（表23）过热器旁路系统见图29三、辐射式过热器 指布置在炉内壁面上直接吸收炉膛辐射热的过热器。热负荷高，工作条件恶劣。采用措施：布置在远离火焰中心的炉膛上部作为低温过热器采用较高的质量流速，一般=1000-1500kg/（m2.s）。四、半辐射屏式过热器 指布置在炉膛上部或炉膛出口烟窗处，既接收炉内的直接辐射热，也吸收烟气的对流热的受热面。它是由许多管子紧密排列的管屏所组成。材质采用32-42mm的无缝钢管，通常S1=600-1200mm，S2/d=1.1-1.2。可以取代凝渣管。第20页/共73页第21页/共73页屏式过热器受炉膛火焰的直接辐射，热负
12、荷比较高，而屏中各管圈的结构和受热条件的差别又较大，因而屏式过热器的热偏差比较大。为了提高其工作的安全性，首先采用较高的质量流速=700-1200kg/（m2.s），其次，在结构上采用相应的措施（详见39页图223）。五、包墙管过热器 为了采用悬吊结构和敷管式炉墙，在水平烟道和后部竖井的内壁，象水冷壁那样布置过热器管，称为包墙管过热器。减轻炉墙重量，简化炉墙结构。烟气流速较低，传热效果较差。第22页/共73页六、再热器 实际上是一种中压过热器，它具有汽温高、流量大的特点，工作条件不好。与过热器相比，主要特点：再热器蒸汽压力低，蒸汽比容大，密度小，放热系数比过热蒸汽小得多，仅为过热器的五分之一。
13、所以，再热蒸汽对管壁的冷却能力差；阻力不易过大，一般不超过0.2Mpa；热偏差较大；要考虑在锅炉启停过程及汽轮机甩负荷时的保护问题。七、过热器与再热器系统的设计与布置 在现代锅炉中，过热器和再热器系统的设计是较为复杂的，应根据锅炉容量和参数综合考虑管壁温度、系统阻力、调温方式、钢材耗量等方面的要求，并应根据锅炉整体的布置作全面考虑，必要时应进行不同方案的技术经济比较，然后选择最佳布置系统。对于低压小容量锅炉，过热器温不高，比较简单，一般采用纯对流过热器，布置在对流管束之间烟气温度不超过700-800的烟道内，采用逆流布置。第23页/共73页 对于中压锅炉，也采用纯对流过热器，布置在炉膛出口的水
14、平烟道中。过热器分成两级，蒸汽的低温级布置在低温部分，采用碳钢作为材料，常用逆流布置；蒸汽的高温级布置在烟气的高温部分，部分或全部应用低合金钢作为材料，常用顺流或混流布置，使蒸汽的最高温度处布置在烟温比较适中的地方。在两级过热器之间用中间集箱连接，使蒸汽混合，并作左右交叉。在高压和超高压以上的锅炉中，广泛采用屏式过热器，也有用辐射过热器，组成辐射对流过热器系统。为减轻热偏差的影响，常需把过热器分成更多的级数。在大型锅炉中，一般均采用一次再热的系统，再热器的布置与采用的保护方式有关。如果不设旁路保护，再热器一般布置在过热器之后其烟温应低于850，在启动及汽轮机甩负荷时，允许再热器短时间干烧。如设
15、旁路时，再热器一般与过热器交叉布置。第24页/共73页第25页/共73页第26页/共73页第27页/共73页第28页/共73页第29页/共73页第30页/共73页第31页/共73页第32页/共73页第33页/共73页第34页/共73页八、运行中影响汽温的因素（详见180页）1、锅炉负荷：对于对流式过热器，负荷升高，汽温上升；对于辐射式过热器，负荷升高，汽温下降。2、过量空气系数：过量空气增大，炉膛出口烟温增加，燃烧生成的烟气增多，烟气流量增大，传热加强，导致过热汽温升高。3、给水温度：给水温度升高，所需燃料量减少，烟气容积减少，炉膛出口烟温降低，过热汽温下降。4、受热面的污染情况：炉膛受热面的
16、结渣或积灰，会使炉内辐射传热量减少，过热器区域的烟气温度提高，过热汽温升高；过热器本身的结渣或积灰将导致汽温下降。5、饱和蒸汽用量：当锅炉采用饱和蒸汽作为吹灰等用途时，饱和蒸汽用汽量增多将使过热汽温升高。6、燃烧器的运行方式：火焰中心提高，过热汽温升高。第35页/共73页7、燃料的种类和成分：当燃煤锅炉改为燃油时，由于烟气量降低，烟气流速降低，过热汽温将下降。在煤粉锅炉中，水分增大、灰分增加，都会导致过热汽温有所提高。九、蒸汽温度的调节方法 1、蒸汽侧的调节（1）喷水减温器（图83）：是将水直接喷入过热蒸汽中，使水加热和蒸发，吸收蒸汽中的热量，达到调节过热汽温的目的。特点：惯性小，调节灵活，易
17、于自动化。（2）表面式减温器：是一种管壳式换热器，利用给水或炉水来冷却蒸汽温度，达到调节过热汽温的目的。特点：水与蒸汽不直接接触，因而对水质没有特殊要求。中、小型锅炉用得较多。第36页/共73页通常在设计过热器时，其受热面要设计得较大些，吸收能力要有余量，以便在负荷的低限时能维持额定汽温，而在高负荷时，投入减温器。（3）汽汽热交换器（4）蒸汽旁通法2、烟气侧的调节(1)分隔烟道挡板调节法（图217）：当再热器布置在对流烟道内时，为了调节再热器温而采用的办法。将尾部竖井烟道分隔成两个平行的烟道，在一个烟道内布置低温再热器，在另一个烟道内布置低温过热器或省煤器，在烟井下部的省煤器出口、烟温较低处装
18、置烟气挡板。当再热汽温变化时，调节挡板的开度，改变流过再热器的烟气量，使再热器吸热量改变，达到调节再热汽温的目的。为防止挡板产生变形，应布置在烟温低于400的区域。第37页/共73页(2)烟气再循环：从锅炉尾部低温烟道中抽出一部分温度为250350的烟气送回至炉子底部，可以改变锅炉各受热面的吸热分配，从而达到调节汽温的目的。当再循环烟气从炉膛底部送入时，随着再循环烟气量增加，炉膛火焰温度降低，炉膛辐射吸热量减少，而炉膛出口烟温则变化不大。对于对流受热面，由于烟气流量增加，烟气流速增加，使过热器的吸热量增加，汽温升高；当再循环烟气从炉膛上部送入时，炉膛吸热量变化很小，炉膛出口烟温显著降低，水平烟
19、道高温受热面吸热量减少，尾部烟道低温受热面吸热量增加，这种烟气再循环对再热汽温调节较小，主要作用是防止炉膛出口处受热面结渣和超温。(3)改变火焰中心位置的方法：采用摆动式燃烧器，改变火焰中心的位置，从而改变炉膛出口烟气温度，调节过热或再热汽温。一般燃烧器摆动可达2030度，炉膛出口烟温变化约110140，调温幅度可达4060，具有较大的灵敏度。但应注意炉膛出口和冷灰斗有可能结渣。第38页/共73页十、热偏差 Heat deviationHeat deviation1、热偏差概念 Heat deviation concept热偏差：并列管组中每根管的工质焓增不同的现象。热偏差系数：受热面并联管中
20、个别管子工质焓增与 并联管子的平均焓增的比值。第39页/共73页允许热偏差：管壁金属温度达到该金属材料的最高许用值时的热偏差。产生热偏差的原因：热负荷不均系数、流量不均、结构不均。第40页/共73页2、减少热偏差的措施 Measurements for reducing the heat deviation 1.受热面分段串联 2.段间连接采取措施:多管连接 3.在受热面具体结构上采取措施 均匀管束结构尺寸；减小管束前烟气 空间的深 度；增大联箱直径；短接、交叉连接屏式过热 器管子 如下图所示第41页/共73页第42页/共73页十一、过热器和再热器管壁的沾污及高温腐蚀1、过热器和再热器沾污的特
21、点及影响（1）特点 布置在炉膛上部和水平烟道中的屏式过热器和对流式过热器或再热器受热面上的沾污通常属于高温烧结性积灰。正常运行时该处烟温约为7001100，已低于灰的开始变形温度（DT），不会产生融渣粘结。但是，在此温度下，在燃烧过程中升华的钠、钾等碱金属氧化物尚呈气态，遇到温度稍低的过热器或再热器即凝结在管壁上，形成白色薄灰层。冷凝在管壁上的碱金属氧化物与烟气中的三氧化硫反应生成硫酸盐，然后与飞灰中的氧化铁、氧化铝反应生成复合硫酸盐。第43页/共73页复合硫酸盐在500800范围内呈熔融状，会粘结飞灰并继续形成粘结物，使灰层迅速增厚。当燃料中硫及碱金属含量较高时容易在高温过热器或再热器发生较
22、严重沾污。该熔融灰渣层会被高温烧结，形成有较高机械强度的密实积灰层。烟温越高，烧结时间越长，灰渣的强度越高，越难清除。（2）沾污的影响 (1)高温腐蚀，引起爆管；沾污结渣后，烟气阻力增大，烟气流速减小，而未沾污处烟气流速大传热增强。(2)再加上被沾污管的传热能力下降，造成管排间的吸热不均匀，从而产生较大的热偏差，引起过热器出口处管壁超温；(3)沾污后吸热能力下降，导致排烟温度升高，从而使机组的经济性降低。第44页/共73页2、高温腐蚀的防止（194页）（1）控制管壁温度（2）采用低氧燃烧（3）选择合理的炉膛出口烟温（4）定时对过热器和再热器进行吹灰（5）合理组织燃烧，防止水冷壁结渣、火焰中心偏
23、斜等引起热偏差的现象发生，减少过热器与再热器的污染结渣。第45页/共73页 2-3 省煤器和空气预热器 一、概述 省煤器是利用锅炉尾部的烟气热量加热给水的热交换装置。省煤器的应用，开始是为了降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料消耗量，因此称为省煤器。为了降低排烟温度，提高锅炉效率，只依靠蒸发受热面非但不经济，而且受到很大的限制。因为蒸发受热面中的工质温度等于工质在工作压力下的饱和温度，烟气温度绝不能冷却到低于或达到这一温度，必须保持一定的温差，才能有效的传递热量。因此，在老式锅炉中，排烟温度很高，一般在300-400，排烟热损失很大。第46页/共73页 空气预热器是利用锅炉尾部的烟气热量来加热
24、燃烧用的空气的一种热交换装置。在近代火力发电站中，一般都利用汽轮机抽汽来预热给水。目前给水预热的温度相当高，而且随着工质参数的提高，采用多级给水加热器，给水预热温度不断提高。当锅炉压力由4Mpa提高到14Mpa时，给水温度由150提高到240。由于省煤器的进口水温较高，它将无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度，然而冷空气温度低，因此可以用空气预热器来达到吸收排烟中热量的目的。第47页/共73页二、省煤器 1、主要作用：在低压锅炉中，装设省煤器主要为了降低排烟温度，提高锅炉的热效率；在中压、高压和超高压锅炉中，由于给水温度高，并采用了空气预热器，因此，省煤器的应用主要为了减少蒸发受热面，以廉价的省
25、煤器受热面取代价格昂贵的蒸发受热面；对于锅筒式锅炉，给水经省煤器提高温度后再进入锅筒，也减轻了锅筒所承受的热应力的影响。2、按照出口工质的状态可将其分为沸腾式和非沸腾式两种。如果出口水温低于饱和温度，叫做非沸腾式省煤器；如果水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽，就叫做沸腾式省煤器。对于中压锅炉，由于水的汽化潜热大，因而蒸发吸热量大，为不使炉膛出口烟温过低，有时就采用沸腾式省煤器，以减少炉膛内蒸发吸热量。第48页/共73页但是，沸腾式省煤器中生成的蒸汽量一般不应超过20%，以免省煤器中流动阻力过大和产生汽水分层。随着工作压力的升高，水的汽化潜热减少，预热热增大，省煤器内水几乎总是处于非沸腾状态。对于
26、亚临界压力的锅炉，省煤器出口的水可能有较大的欠焓，这样炉膛中水冷壁的吸热量有一部分将用于欠焓水的加热。3、按照其所用材料的不同可分为铸铁式和钢管式两种。铸铁式耐磨损和耐腐蚀，但不能承受高压。目前只能用在小容量锅炉上。钢管式省煤器由许多并列的管径为28-32mm蛇形管组成，管子通常为错列布置，管束的纵向节距s2就是管子的弯曲半径，所以减小节距就是减小弯曲半径，当管子弯曲时，弯头的外侧管壁将变薄。弯曲半径愈小，外壁就愈薄，管壁强度降低的就愈多。因此，s1/d=2-3，s2/d=1.5-2。为了减轻磨损有时采用顺列布置，6m/sWy9m/s。第49页/共73页第50页/共73页第51页/共73页4、
27、省煤器的管子固定在支架上，支架支撑在横梁上，而横梁则与锅炉的钢架相连接。横梁位于烟道内，受到烟气加热，为避免过热，多将横梁作成空心，外部用绝热材料包起来。或者把它接到送风系统，用空气来冷却。5、为了便于检修，省煤器管组的高度是有限制的。当管子为紧密布置时（s2/d小于1.5），管组的高度不得大于1m，布置较稀时，则不得大于1.5m。如果省煤器受热面较多，沿烟气行程的高度较大时，就应把它分成几个管组。管组之间留有高度不小于600-800mm的空间。省煤器与其相邻的空气预热器间的空间高度不小于800-1000mm，以便于进行检修和清除受热面上的积灰。6、省煤器的蛇形管在烟道中可以垂直于锅炉前墙，也
28、可以同前墙平行。由于锅炉尾部烟道宽度大而深度小，当管子垂直于前墙布置时，并列管数较多，因而水速较小，此时管子的支吊较简单，因为烟道深度较小，只要在两端弯头附近支吊已经足够。（详见图226）第52页/共73页但是，采用这样的布置，全部的蛇形管都要穿过尾部烟道的后墙，由于离心力的作用，烟气中灰粒子大多集中在靠后墙一侧，全部的管子都要遭到飞灰的磨损。7、省煤器的蛇形管的水速过低会造成氧气附于金属内壁上，造成局部腐蚀汽水分层，金属管壁温度过高，水面上下波动，金属疲劳破裂。因此，对于沸腾式省煤器，水速大于1m/s，对于非沸腾式省煤器大于0.3 m/s。8、为了强化传热，可采用鳍片式、膜式省煤器，可使受热
29、面体积减少25-30%，使省煤器的结构更加紧凑，同时也可以采用较大的横向节距，减轻磨损。三、空气预热器 1、主要作用：不仅能吸收排烟中热量，降低排烟温度，提高锅炉效率，而且还由于空气的预热改善了燃料的着火和燃烧过程，从而减少了燃料的不完全燃烧热损失，进一步提高锅炉的热效率，这对于燃用难着火的燃料尤为重要。第53页/共73页2、管式空气预热器：是我国使用很广的一种空气预热器，其结构如图234所示。烟气在管中纵向流动，空气在管外横向冲刷受热面。为了制造、运输、安装的方便，管式空气预热器多制成“管箱”的形式。在安装时把管箱拼在一起焊牢，就可组成一个完整的空气预热器。在我国管式空气预热器近年来都是用4
30、01.5的有缝钢管焊在两端较厚的管板上制成（有时管板间还有把气流隔成几个流程的管板），外部有时还焊一些钢架以增强其强度。管子的排列从空气侧来说采用错列，常用的管距如下：S1/d=1.5-1.75;S2/d=1-1.25。第54页/共73页在选用S1、S2时应注意使两管间的斜向距离的数值不得小于10mm（图235），否则，管板会在管子焊接时发生过多的变形。在空气预热器中烟气流速Wy一般在1014m/s的范围内选取。烟气流速过高则磨损太快，烟气流速低则易堵灰。设计中一般取空气流速比烟气流速低，为烟气流速的4555，即68m/s。（请根据传热学的知识思考为什么？）空气预热器中烟气与空气的流动方向互相
31、垂直，为交叉流动。但空气预热器较大时，空气常设计成几个流程，而总的流动方向是逆流，这样可以得到较高的温压。具体形式如图236所示。第55页/共73页 管式空气预热器示意图第56页/共73页第57页/共73页3、回转式空气预热器：其结构和工作原理可以从下图说明。转子1是一个扁的圆柱体，其中放满由0.5mm厚的钢板压成的蓄热板，中心轴2支持在上下的轴承上，转子以它为轴转动。转子周界上装有环形的长齿条3，当马达带动主动齿4旋转时，可以带动转子以1-4r/min的转速旋转。第58页/共73页 烟气从上方通过入口进入空气预热器，通过转子一侧的蓄热板向下流，通过出口6流出。在烟气流经旋转着的转子1中的蓄热
32、板时，把热量传递给蓄热板，使其温度升高。空气从另一侧下方的空气入口7流入空气预热器，并流过旋转着的转子的120度的范围，冲刷其中已被烟气加热的蓄热板，吸取它在被烟气加热时所储蓄的热量，空气温度升高，最后通过出口8流出。第59页/共73页第60页/共73页第61页/共73页 大型回转式空气预热器的转子十分笨重，旋转时易发生受热面变形，轴弯曲等问题。风罩旋转的回转式空气预热器采用使受热面与烟道一起构成坚固的定子，而使质量轻的风罩旋转的结构以达到换热的目的。其结构如图231所示，这种空气预热器由上下回转风罩、传动装置、作为定子的受热面、密封装置和烟道、风道构成。烟气在回转风罩外流经受热面并对受热面进
33、行加热。空气经空气入口管、上部回转风罩后进入受热面吸热，然后经下回转风罩、空气出口管输出。电动机经减速器和轴使上下回转风罩同步以1-3r/min的转速旋转。风罩与固定风道相接处为圆形风口，另一端罩在定子受热面上的为8字形风口，上下风罩结构相同。回转风罩与固定风道之间有环形密封，与定子之间也有密封装置。在整个定子截面上，烟气流通截面积占5060，空气流通截面积占3545，密封区占510。第62页/共73页第63页/共73页 回转式空气预热器的优点：节省钢材，比管式空气预热器节省1/3；结构紧凑,布置回转式空气预热器比较方便；和管式空气预热器相比，回转式空气预热器的蓄热板常处于较高的温度下，因而腐
34、蚀较慢，即使腐蚀也不太影响漏风。对于大型锅炉（410t/h以上）得到广泛的采用。回转式空气预热器的缺点：结构复杂，制造工作量大，漏风严重。四、尾部受热面运行问题 1、尾部受热面的积灰 特点：尾部受热面的积灰大多是疏松的沉积灰，容易用吹灰方法清除。第64页/共73页图91（195页）给出了管子错列布置时积灰情况。从图中可以看出：对流受热面管上的积灰，主要集中在管子的背风面，而迎风面很少；随着烟速的增大，管子背风面积灰逐渐减少。产生原因：错列管束管子纵向节距小，气流扰动越大，气流冲刷管子背风面的作用越强，管子积灰越少。而顺列管束，除了第一排管子外，烟气冲刷不到其余管子的正面和背面，只能冲刷管子的两
35、侧，不论管子正面和背面均发生严重积灰。这也是省煤器较多采用错列布置的一个原因。烟气流速不得低于6 m/s。第65页/共73页2、尾部受热面的磨损 （1）进入尾部烟道的飞灰由于温度较低，具有一定的硬度，因此随烟气冲击受热面管排时，会对管壁产生磨损作用。特别是省煤器，进口烟温已降到450左右，灰粒较硬，容易受到磨损而损坏。含有硬粒飞灰的烟气相对于管壁流动，对管壁产生磨损称为冲击磨损，也称冲蚀。冲蚀有冲刷磨损和撞击磨损两种。一般在锅炉受热面的磨损过程中，飞灰的冲击角度范围为090度，因此是上述两类磨损的综合结果。第66页/共73页（2）飞灰冲击磨损的影响因素（198页）u 烟气速度的影响；u 管子排
36、列方式的影响；u 飞灰粒径的影响；u 飞灰浓度的影响；u 管壁材料硬度的影响；u 管壁温度的影响；u 气流方向的影响；u 烟气成分的影响；u 烟气走廊的影响；第67页/共73页（3 3）尾部受热面防磨措施（图9 99 9，9 91010，9 91111）设计时选用合理的烟气流速降低速度分布和飞灰浓度分布不均匀在磨损严重的部位装置防磨装置局部磨损严重的管排改用厚壁管降低烟气中飞灰浓度采用膜式省煤器或鳍片管式省煤器采用自下向上的烟气流动方式第68页/共73页3、低温受热面烟气侧腐蚀-低温腐蚀 大容量高参数锅炉由于给水温度高，省煤器壁温高，所以省煤器不会产生结露和腐蚀。低温腐蚀和堵灰一般发生在壁温最
37、低的空气预热器低温段。当受热面壁温接近或低于烟气露点时，烟气中的硫酸蒸汽将在壁面凝结和对壁面产生腐蚀；同时烟气中的飞灰极易被酸液粘结而沉积在壁面上，积灰中的金属氧化物与酸液反应会生成水硬性硫酸盐，引起积灰硬化。烟气露点 烟气中水蒸气含量约为1015%,纯水蒸气的露点仅为4554。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点，也就是所谓的烟气露点，一般为130-160。烟气中SO3含量越高，烟气露点越高，管壁的低温腐蚀越严重；烟气中水蒸气含量越高，烟气露点越高。第69页/共73页（2）烟气露点的确定（205206页）见公式（94）至公式（911）（3）低温腐蚀：金属壁温低于酸露点而引起的腐蚀。危害：危害：
38、低温腐蚀造成空气预热器受热面管子穿孔，空气大量漏到烟气中，致使送风不足，炉内燃烧恶化、锅炉效率降低；同时腐蚀也加重堵灰，使烟道阻力增加，严重影响锅炉的经济运行。减轻和防止：减轻和防止：提高空气预热器受热面的壁温。提高空气入口温度，采用暖风器（也称前置式空气预热器）或热风再循环；冷端采用耐腐蚀材料；采用降低露点或抑制腐蚀的添加剂；降低过量空气系数和减少漏风。第70页/共73页 防磨装置示意图第71页/共73页思考题：1、如何调节蒸汽温度？2、如何防止高温腐蚀的发生？3、说明辐射式过热器和对流式过热器的汽温特性？4、为什么采用屏式过热器？5、省煤器和空气预热器的作用？第72页/共73页感谢您的观看。第73页/共73页