一、概述Coaleconomizer、Airpreheater能量的梯級利用第五章省煤器與空氣預(yù)熱器一、概述第五章省煤器與空氣預(yù)熱器1省煤器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱給水的一種熱交換裝置。省煤器的應(yīng)用，開始是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗量，因此稱為“省煤器”。

早期的鍋爐，沒有省煤器這一部件，鍋爐的給水直接進(jìn)入鍋筒，鍋筒本身及其相連接的部件是蒸發(fā)受熱面。這樣，燃料燃燒時形成的煙氣直接用來加熱這些表面。鍋爐的給水溫度本來是很低的，直接加入鍋筒中后和鍋筒中的水及蒸汽混合，使鍋筒中水的溫度接近于飽和溫度。故煙氣和這些部件間的傳熱在煙氣溫度和飽和溫度間進(jìn)行。傳熱需要有溫差，故離開蒸發(fā)受熱面的煙氣溫度(此時也是離開鍋爐的煙氣溫度)高于飽和溫度。鍋爐的壓力愈高，飽和溫度就愈高。省煤器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱給水的一種熱交換裝2鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件3由于工質(zhì)在省煤器中為強制流動，省煤器可以布置得很緊湊，由于其溫差和傳熱系數(shù)的提高，使得在對流蒸發(fā)受熱面的一般煙溫范圍內(nèi)，降低同樣數(shù)值的煙氣溫度，所需的省煤器受熱面差不多僅為蒸發(fā)受熱面的一半。此外，省煤器的單位受熱面價格也比蒸發(fā)受熱面要低。在現(xiàn)代鍋爐中，省煤器已成為不可或缺的一部分(容量1t/h以上的鍋爐)。在低壓鍋爐中，裝設(shè)省煤器主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，一般仍不可能取消對流鍋爐管束。在中壓，特別是高壓和超高壓鍋爐中，由于給水溫度高，并采用了空氣預(yù)熱器，因此，省煤器的應(yīng)用主要是為了減少蒸發(fā)受熱面，以價廉的省煤器受熱面來代替價昂的蒸發(fā)受熱面。對鍋筒式鍋爐而言，尤其是工業(yè)鍋爐，給水經(jīng)省煤器提高溫度后再進(jìn)入鍋筒，也減輕了鍋筒所承受的熱應(yīng)力影響。由于工質(zhì)在省煤器中為強制流動，省煤器可以布置得4空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量來加熱燃燒用的空氣的一種熱交換裝置。吸收排煙中的熱量、降低排煙溫度，從而提高鍋爐效率由于空氣的預(yù)熱改善了燃料的著火和燃燒過程，從而減少了燃料的不完全燃燒損失，進(jìn)一步提高鍋爐效率，這對于燃用難著火的燃料尤為重要?？諝獾念A(yù)熱還可以強化爐膛中的輻射換熱?？諝忸A(yù)熱器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量來加熱燃燒用的空氣5排煙溫度提高，則q2損失增大。一般排煙溫度提高10～15℃，q2約增加1%，所以應(yīng)使排煙溫度盡量降低；但這又將引起空氣預(yù)熱器的金屬耗量和煙氣流動阻力的增大，還可能造成尾部受熱面的低溫腐蝕。因此，合理的排煙溫度，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較才能確定。一般對大、中型鍋爐，排煙溫度約為110～180℃(設(shè)計時可在該范圍選取，運行時可通過實測得到)。排煙溫度提高，則q2損失增大。一般排煙溫度提高106省煤器和空氣預(yù)熱器的應(yīng)用，主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗量；也為了減少價格較貴的蒸發(fā)受熱面及改善燃燒與傳熱效果。因此，設(shè)計省煤器和空氣預(yù)熱器時，應(yīng)抓住節(jié)約燃料與節(jié)約鋼材等投資之間的矛盾，以達(dá)到用較少的投資而能節(jié)約更多的燃料。省煤器和空氣預(yù)熱器工作于較低的煙溫區(qū)域，工作條件雖然已不像過熱器那樣嚴(yán)重，然而如果不重視它們的設(shè)計制造和運行要求，亦常產(chǎn)生影響鍋爐可靠性方面的問題。例如省煤器常因制造工藝及安裝施工上的缺陷，發(fā)生焊縫滲漏等迫使停爐的事故。事實上，對于現(xiàn)代大型鍋爐，防止和減輕省煤器的磨損和結(jié)灰，防止和減輕空氣預(yù)熱器的腐蝕和堵灰以及解決回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)等問題，已成為設(shè)計和運行中的主要問題。這些問題對整臺鍋爐的可用率及熱效率均有很大影響。省煤器和空氣預(yù)熱器的應(yīng)用，主要是為了降低排煙71.分類省煤器按水在其中被加熱的程度可分為：非沸騰式(可分式)及沸騰式(不可分式)省煤器。按制造所用的材料可分為：鑄鐵式及鋼管式省煤器。按安裝形式可分為：立式及臥式。按介質(zhì)流向可分為：順流式、逆流式和混流式。二、省煤器1.分類二、省煤器82.非沸騰式及沸騰式省煤器非沸騰式及沸騰式的名稱只表示省煤器的熱力工作特征，而不表明在結(jié)構(gòu)上的差別。采用沸騰式或非沸騰式，是由蒸汽參數(shù)和燃料特性等決定。非沸騰式省煤器(可分式省煤器或鑄鐵式省煤器)出口水溫最小也要比相應(yīng)壓力下的飽和溫度低30℃。省煤器與鍋筒之間的連接管道上一般裝有截止閥，并設(shè)有水和煙氣的旁路。中小容量工業(yè)鍋爐。2.非沸騰式及沸騰式省煤器非沸騰式及沸騰式的名稱只表示省煤9沸騰式省煤器(不可分式省煤器或鋼管式省煤器)沸騰度一般不超過20%。省煤器和鍋筒直接由管路連接，沒有任何中間關(guān)斷閥門。現(xiàn)代電站鍋爐。沸騰式省煤器(不可分式省煤器或鋼管式省煤器)10鑄鐵式省煤器是可以用在壓力低于2.2MPa的情況下。由一系列水平的鑄鐵管子構(gòu)成，管子在兩端彼此用鑄鐵彎頭連接。管子外面一般都鑄有鰭片，以增加煙氣側(cè)的受熱面，增加傳熱效果。管子水平布置有利于組裝在垂直煙道中，并能減少鰭片的積灰。鑄鐵式省煤器的強度不高。由于鑄鐵性脆，不能承受沖擊，因此這種省煤器不能用作沸騰式省煤器。通常這種省煤器出口水溫比飽和溫度低30～40℃左右。由于鑄鐵耐蝕性好以及由于工藝要求，鑄鐵省煤器具有較厚的管壁，因此常用于給水未經(jīng)除氧的小型鍋爐中，使其不致因內(nèi)外腐蝕而很快損壞。鑄鐵省煤器的缺點是：體積、重量大，價格貴，而且連接法蘭多，容易發(fā)生漏水現(xiàn)象，同時又較易堵灰。因此目前在中、大型鍋爐中已不采用。3.鑄鐵式及鋼管式省煤器鑄鐵式省煤器是可以用在壓力低于2.2MPa的情況下。由一系列11鑄鐵式省煤器的布置方案(起動情況)鑄鐵式省煤器的布置方案12鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件13鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件14鋼管式省煤器是現(xiàn)代鍋爐中最常用的一種，可用于任何壓力容量、任何形狀的煙道中。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格低廉、能承受汽水沖擊、能承受高壓、運行可靠。鋼管式省煤器是現(xiàn)代鍋爐中最常用的一種，可用于任何壓力容量、任15鋼管式省煤器一般由φ28~φ42管子組成，以φ32(R=60mm)、φ38(R=75mm)的無縫鋼管用得較多。管壁厚度中壓用3mm，高壓用4~5mm，一般都用20號碳鋼。鋼管式省煤器一般由φ28~φ42管子組成，以φ32(R=6016鋼管式省煤器多采用水平布置，排列方法為錯列。橫向相對管距(使兩排管子之間能放下支撐結(jié)構(gòu))s1/d=2~3?？v向相對管距(與管子彎曲半徑有關(guān))s2/d=1.5~2。鋼管式省煤器多采用水平布置，排列方法為錯列。17焊接鰭片管省煤器、軋制鰭片管省煤器、膜式省煤器

為了強化煙氣側(cè)的傳熱，并使省煤器結(jié)構(gòu)更加緊湊，可在省煤器的鋼制蛇形管上焊接矩形鰭片。在傳熱量相等、金屬耗量相等、且通風(fēng)耗能量也相等的情況下，焊有鰭片的受熱面的體積可比光管受熱面的體積小25~30%。如果采用由鰭片異型管(梯形鰭片)制成的省煤器，鰭片管可使省煤器的外形尺寸縮小40~50%。還可使用管外帶橫向肋片(環(huán)狀或螺旋狀)的省煤器以強化傳熱，這類省煤器適用于灰分不粘結(jié)的燃料。焊接鰭片管省煤器、軋制鰭片管省煤器、膜式省煤器18膜式省煤器在吸熱量和光管省煤器相同時，金屬消耗量小。鍋爐參數(shù)越高，節(jié)省的金屬越多，可使煙氣阻力減小，省煤器尺寸減小，支持方便且運行可靠。膜式省煤器在吸熱量和光管省煤器相同時，金屬消耗量小。鍋爐參數(shù)19鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件20鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件21鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件22鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件23鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件244.為什么省煤器管是自然循環(huán)鍋爐受熱面中管徑最小的？水冷壁常采用的管子φ60x3mm，φ60x3.5mm，φ60x5mm和φ76x6mm——采用直徑較大的管子作上升管，可以有效地降低上升管阻力，對提高水循環(huán)的安全有利。過熱器常采用的管子φ38x3.5mm，φ38x4.5mm，φ42x3.5mm和φ42x5mm——采用直徑較大的管子對降低過熱器的壓降有利。管式空氣預(yù)熱器常采用的管子φ40x1.5mm——空氣預(yù)熱器采用直徑過小的管子，容易造成管子積灰堵死，給運行和檢修帶來困難。省煤器常采用的管子φ32x3mm，φ32x3.5mm和φ32x4mm——采用直徑較小的管子，可防止給水除氧不良時，給水在省煤器中加熱逸出的氧氣停留在管內(nèi)壁上造成局部氧腐蝕；防止沸騰式省煤器內(nèi)汽水分層；降低壁厚，減少金屬用量，降低成本；有利于減輕省煤器的積灰。4.為什么省煤器管是自然循環(huán)鍋爐受熱面中管徑最小的？255.省煤器布置5.省煤器布置26省煤器通常布置在對流煙道中，一般將管圈放置成水平以利于排水。而且總是保持水由下向上流動，以便于排除其中的空氣，避免引起局部的氧氣腐蝕。煙氣從上向下流動，既有助于吹灰，又保持煙氣相對于水的逆向流動，增大傳熱溫差。為此，國產(chǎn)鍋爐中，省煤器通常是安裝在煙氣下行的對流井中。省煤器管中的水速應(yīng)該保持在一定范圍內(nèi)，水速過高則省煤器的水阻力將過大，一般規(guī)定，省煤器中的水阻力，對于高壓鍋爐不能超過鍋筒中壓力的5%，對于中壓鍋爐不得超過鍋筒中壓力的8%。水速過低要引起管內(nèi)空氣的阻塞及管子的局部腐蝕，在沸騰式省煤器中，則會產(chǎn)生汽水分層。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，在鍋爐的額定負(fù)荷下，對于非沸騰式或沸騰式省煤器的非沸騰部分的水速，不應(yīng)小于0.3m/s；對于沸騰式省煤器的沸騰部分的水速不得小于1.0m/s。省煤器通常布置在對流煙道中，一般將管圈放置成水平以利27

蛇形管在煙道中的布置方向?qū)ι咝喂苤械乃儆泻艽笥绊?。蛇形管平面可以布置成平行或垂直于鍋爐前墻。當(dāng)煙道尺寸和管子節(jié)距一定時，圖15-6a所示系統(tǒng)中平行工作的蛇形管數(shù)最多，因而水速過低，而在圖15-6c的系統(tǒng)中則平行的蛇形管數(shù)最少，因而水速最高。對于大型鍋爐，易于達(dá)到以上所需的水速；對于容量較小的鍋爐，則必須采用蛇形管平面平行于前墻，且為單面進(jìn)水的系統(tǒng)。蛇形管在煙道中的布置方向?qū)ι咝喂苤械乃儆泻?8當(dāng)蛇形管布置成垂直于鍋爐前墻時，管子的支吊比較簡單，因為煙道的深度較小，就在彎頭附近的兩端支持已經(jīng)足夠。但是，這樣的布置使全部蛇形管都要穿過對流煙道的后墻，這在Π型布置的鍋爐中會加劇飛灰磨損的危害。因為當(dāng)煙氣從水平煙道流入對流豎井時，作了90°的轉(zhuǎn)彎而產(chǎn)生了很大的離心力，煙氣中的灰分質(zhì)點在離心力的作用下，向煙道后墻的一側(cè)集中，這就使那里的煙氣有局部的最大灰分濃度，結(jié)果導(dǎo)致全部蛇形管都發(fā)生劇烈的局部(彎頭處)磨損。如果采用蛇形管平行于鍋爐前墻的布置，那就會使比較嚴(yán)重的煙氣磨損局限于靠近煙道后墻的幾根管子，損壞后，也只需更換幾根蛇形管。由此可見，在普通煤粉爐中，應(yīng)當(dāng)采用蛇形管平行于鍋爐前墻的布置，而這一點恰能與保證所需水速的要求相一致。當(dāng)蛇形管布置成垂直于鍋爐前墻時，管子的支吊比較簡單，29

對于燃用液體和氣體燃料的鍋爐，以及高除渣率的鍋爐，蛇形管的布置方向主要取決于保證所需水速的條件。如果省煤器為雙級布置，那么在第一級省煤器的出口集箱和第二組省煤器的進(jìn)口集箱之間應(yīng)該有相互交叉的連接管，以減少水在平行蛇形管中的溫度偏差。在省煤器蛇形管與進(jìn)出口集箱連接處，大量管子穿過爐墻。管子穿墻部位的爐墻一般用耐火混凝土澆成，管子和爐墻(耐火混凝土)之間留有間隙，使?fàn)t墻不受管子熱膨脹的影響。為了保證這部分爐墻的密封性，必須裝設(shè)可靠密封結(jié)構(gòu)。

從防止漏風(fēng)的要求來看，集箱放置在煙道里的省煤器結(jié)構(gòu)是比較合理的，因為在這種結(jié)構(gòu)中沒有很多蛇形管穿墻的地方，只有集箱或連接管穿過煙道，這些穿墻處可以用石棉繩或膨脹節(jié)來密封。對于燃用液體和氣體燃料的鍋爐，以及高除渣率的鍋爐，蛇306.省煤器-對流管束(鍋爐管束)省煤器中水流屬強制流動，流速較高，同樣流量下，管徑可以較小；鰭片管導(dǎo)熱性能優(yōu)于管束的光管；省煤器內(nèi)外水、煙溫差變化大，不像對流管束，管內(nèi)介質(zhì)是飽和溫度，傳熱溫差相對較??；省煤器內(nèi)外的水和煙氣的流向可實現(xiàn)逆流方式，傳熱系數(shù)較大。在傳熱量相同的情況下，采用省煤器比采用對流管束節(jié)省金屬近一半，換言之，對流管束不宜代替省煤器。6.省煤器-對流管束(鍋爐管束)317.熱管省煤器熱管省煤器是由許多熱管元件組成，熱管實際就是密封的無縫鋼管，其內(nèi)常用蒸餾水為工作介質(zhì)，并保持較大的真空度，使蒸發(fā)溫度較低。熱管的一端在煙道內(nèi)受熱，使工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，稱蒸發(fā)段，另一端伸入煙道外的給水管中，使工作介質(zhì)冷凝放熱，稱冷凝段。蒸餾水在蒸發(fā)段吸熱蒸發(fā)變?yōu)檎羝仙晾淠斡掷淠艧幔瑢⒔o水升溫，而后液態(tài)冷凝水又靠自重回落至蒸發(fā)段，這樣不停地進(jìn)行吸熱蒸發(fā)和放熱冷凝的循環(huán)過程，達(dá)到提高給水溫度、降低排煙溫度的目的。熱管導(dǎo)熱性能好，即使在較低溫差下也能傳遞較大熱量，所以節(jié)能效果顯著，而且管壁溫度接近其內(nèi)工作介質(zhì)的飽和溫度，使管外低溫腐蝕程度大大降低。但是，尚處于研制階段，尚未廣泛應(yīng)用。7.熱管省煤器32給水溫度在中壓電廠已加熱到172℃，高壓電廠已加熱到215℃，超高壓電廠加熱到240℃。因此依靠省煤器受熱面來降低排煙溫度已很困難。而空氣預(yù)熱器中冷空氣只有20℃左右，因此可以把排煙溫度降得很低，使鍋爐效率能達(dá)到90%以上。三、管式空氣預(yù)熱器給水溫度在中壓電廠已加熱到172℃，高壓電廠33不同燃料和燃燒方法對預(yù)熱空氣溫度的要求不同燃料和燃燒方法對預(yù)熱空氣溫度的要求34空氣預(yù)熱器可以按傳熱的方式分為兩大類，即間壁式和再生式。在間壁式空氣預(yù)熱器中，熱量連續(xù)地通過壁面從煙氣傳給空氣；而在再生式空氣預(yù)熱器中，煙氣和空氣則是相互交替地流過受熱面，當(dāng)煙氣與受熱面壁面接觸時，熱量從煙氣傳給受熱面，并積蓄起來，然后當(dāng)空氣流過受熱壁面時，再把熱量傳給空氣?？諝忸A(yù)熱器可以按傳熱的方式分為兩大類，即間壁35鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件36鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件37立式管式空氣預(yù)熱器在大多數(shù)管式空氣預(yù)熱器中，管子垂直放置，煙氣在管內(nèi)由上向下流動，空氣在管外空間作橫向流動。

整個空氣預(yù)熱器通過下管板支持在預(yù)熱器框架上，框架再與鍋爐構(gòu)架相連。鍋爐運行時，管子受熱后的伸長量比預(yù)熱器外殼的伸長量大得多，比鍋爐構(gòu)架柱子的伸長量大得更多，因此，上管板和外殼之間，以及外殼和鍋爐構(gòu)架之間都不應(yīng)作固定連接，而應(yīng)該保證它們有相對移動的可能。立式管式空氣預(yù)熱器38錯列布置s1/d=1.5~1.75s2/d=1~1.25錯列布置39鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件40

為了便于運輸和安裝，鋼管式空氣預(yù)熱器一般由若干個管箱裝配而成。

管子外徑為40～51mm，壁厚為1.5mm。從熱工角度看，采用小管徑是適宜的。但是管徑過小會導(dǎo)致嚴(yán)重的積灰。為了便于運輸和安裝，鋼管式空氣預(yù)熱器一般由若干個管箱41管式空氣預(yù)熱器的管箱高度有限制。對于管徑為51mm的管式空氣預(yù)熱器，其管箱高度不應(yīng)超過8m，對于管徑為40mm的預(yù)熱器，其管箱不應(yīng)高于5m。如果管子過長，非但會使管箱的剛性不佳，而且也不便于管內(nèi)的清理。在設(shè)計管式空氣預(yù)熱器時，管板尺寸應(yīng)該與煙道截面相配合。管子平面布置，也就是管子直徑、節(jié)距或管數(shù)的選擇必須保證有適當(dāng)?shù)臒煔饬魉?。最佳流速?0～14m/s。而管子的長度（即管箱高度）則主要取決于所需要的受熱面的數(shù)值。此時，為了保持空氣流速和煙氣流速的合理比值（對于管式空氣預(yù)熱器，此比值為），必須正確地選擇空氣預(yù)熱器的通道數(shù)目及進(jìn)風(fēng)方式。圖15-9所示為空氣預(yù)熱器的幾種典型布置。管式空氣預(yù)熱器的管箱高度有限制。對于管徑為51mm的42鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件43按照空氣流程的不同，空氣預(yù)熱器可以是單通道或多通道。當(dāng)空氣預(yù)熱器受熱面不變時，通道數(shù)目的增加會使每一通道的高度減小，因而空氣流速也就增大。從另一方面看，通道數(shù)目愈多，空氣預(yù)熱器的傳熱方式就接近于逆流，因而可以得到較大的平均溫差。

根據(jù)進(jìn)風(fēng)方式的不同，空氣預(yù)熱器可以為單(側(cè))面進(jìn)風(fēng)、雙面(側(cè))進(jìn)風(fēng)及多面(側(cè))進(jìn)風(fēng)。顯然，當(dāng)其它條件不變時，進(jìn)風(fēng)面愈多，空氣流速就愈低。在雙面進(jìn)風(fēng)的型式中，由于需要在對流井中布置空氣通道，因而增大了對流井的尺寸。按照空氣流程的不同，空氣預(yù)熱器可以是單通道或多通道。44在中小容量鍋爐中，空氣沿空氣預(yù)熱器的寬邊(即鍋爐寬度)單面送入。這時，可以使空氣的轉(zhuǎn)彎次數(shù)最少，而且便于以后將空氣送入爐子及煤粉和煤粉制備系統(tǒng)中去。在大中型鍋爐(蒸發(fā)量超過100t/d)中，采用雙面或多面進(jìn)風(fēng)是有利的，因為這樣非但可以減小通道高度，增加通道數(shù)，而且還可以使各股空氣只流過其相應(yīng)的一部分管子。對于容量非常大的鍋爐，由于其寬度相對較窄，有時也必須采用雙面進(jìn)風(fēng)。在中小容量鍋爐中，空氣沿空氣預(yù)熱器的寬邊(即鍋爐寬度45鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件46鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件47上管板及其相焊的管段的溫度與空氣預(yù)熱器前的煙氣溫度相差很少，而此處煙氣溫度很高，這就會引起管子金屬的過熱，管板的嚴(yán)重翹曲及管子與管板的脫離。第二級空氣預(yù)熱器的進(jìn)口煙氣溫度應(yīng)控制在一定數(shù)值之下。對于上管板為碳素鋼材料，建議不超過480℃。

還應(yīng)考慮防止產(chǎn)生振動和噪聲的問題。

實踐證明，在很多情況下，采用二級空氣預(yù)熱器會引起空氣預(yù)熱器運行可靠性的降低。因為，在不少情況下需要將空氣預(yù)熱到較高溫度，例如400℃，那么第二級空氣預(yù)熱器進(jìn)口處的煙氣溫度就應(yīng)該更高，例如500℃，而且實際上當(dāng)鍋爐工作時，由于煙氣流的溫度場沿對流井寬度和深度有不可避免的不均勻性，在煙道個別區(qū)域的煙氣溫度會大大地超過按煙道截面平均的溫度。從另一方面看，由于空氣流速度場的不均勻性，以及管板表面處的空氣流速不高，使得在上管板及管子上部區(qū)段的空氣流冷卻作用非常小。上管板及其相焊的管段的溫度與空氣預(yù)熱器前的煙氣溫度相48采用水平式空氣預(yù)熱器可以消除第二級空氣預(yù)熱器的管板翹曲及管端過熱。因為在這種空氣預(yù)熱器中，管板離開了煙氣的強烈加熱區(qū)。水平式空氣預(yù)熱器的特點是管子水平放置，煙氣在管外沖刷，空氣則在管內(nèi)流動。水平式空氣預(yù)熱器與立式相比，在同樣的煙氣和空氣進(jìn)出口溫度下，可得到較高的管壁溫度。水平式空氣預(yù)熱器采用水平式空氣預(yù)熱器可以消除第二級空氣預(yù)熱器的管板翹49

如果用水平式空氣預(yù)熱器作為第一級(冷段)，可以減輕煙氣側(cè)的低溫腐蝕。管壁兩側(cè)傳熱方程：管壁溫度：如果用水平式空氣預(yù)熱器作為第一級(冷段)，可以減輕煙50

水平式預(yù)熱器一般只在鍋爐燃用多硫重油并配合鋼珠吹灰時采用。因為水平式預(yù)熱器結(jié)構(gòu)不夠緊湊，外形尺寸大，難保證合理的煙氣速度，膨脹密封等構(gòu)造上也較麻煩，因此大型鍋爐中較少采用。從提高壁溫角度看，應(yīng)采用較大的煙氣流速和較小的空氣流速，以使值減小。但過分增加會引起結(jié)構(gòu)上的困難，并將引起煙道阻力的增加、管壁的磨損以及總傳熱系數(shù)的降低。因此，一般采取煙氣流速為8～12m/s，空氣流速為6～10m/s。采用水平式空氣預(yù)熱器的企圖在過去也曾有過，但因為水平管束容易發(fā)生堵灰，而當(dāng)時還沒有清理對流受熱面的有效方法，故未得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在這種限制已經(jīng)消除，因為近年來鋼珠吹灰的方法取得了良好的結(jié)果，能夠使水平式空氣預(yù)熱器保持應(yīng)有的清潔程度。水平式預(yù)熱器一般只在鍋爐燃用多硫重油并配合鋼51回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按傳熱的方式屬于再生式。煙氣和空氣是交替地進(jìn)行放熱和吸熱。按布置方式有垂直軸和水平軸兩種。垂直軸布置中又有受熱面旋轉(zhuǎn)和風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)兩種。

受熱面旋轉(zhuǎn)的垂直軸回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器由可轉(zhuǎn)動的圓筒型轉(zhuǎn)子和固定的圓筒形外殼所組成。分隔為許多倉格的轉(zhuǎn)子內(nèi)裝滿了傳熱元件(波形板)。外殼的扇形頂板和底板，把轉(zhuǎn)子流通截面分隔為兩部分，分別與外殼上部及下部的空氣道及煙氣道相通，使轉(zhuǎn)子的一邊通過空氣，而另一邊則以逆向通過煙氣。每當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一圈就完成一個熱交換循環(huán)。四、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按傳熱的方式屬于再生式。煙氣52鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件53鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件54鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件55回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子截面分為三部分，即煙氣流通部分、空氣流動部分及密封區(qū)(惰性區(qū))?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的外殼系由外殼圓筒、頂板及底板組成。預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子由中心軸、徑向隔板、橫向隔板及轉(zhuǎn)子外圍所組成?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子截面分為三部分，即煙氣流通部分56傳熱元件主要由波形板組成。波形板由厚度0.5～1.25mm的鋼板制成。傳熱元件主要由波形板組成。57傳熱元件布置得較緊密，煙氣中的飛灰較易沉積在受熱面上，因此需要吹灰設(shè)備。吹灰介質(zhì)通常是用過熱蒸汽或壓縮空氣，吹灰介質(zhì)的壓力一般為0.6MPa(6kgf/cm2)左右。如果積灰較嚴(yán)重，亦可用水沖洗，沖洗水的壓力可用低壓(0.3MPa)，亦可用高壓水。傳熱元件布置得較緊密，煙氣中的飛灰較易沉積在受熱面上58受熱面旋轉(zhuǎn)的垂直軸回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器尺寸增大后，裝有轉(zhuǎn)子軸承的支承粱負(fù)荷過重，構(gòu)架將顯著增大。

水平軸回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點為轉(zhuǎn)子重量可直接由支架傳到地基上，構(gòu)架較小且煙氣道和空氣道也便于布置。缺點為受熱面裝得不緊密和波形板受腐蝕后，受熱面易相對移動而造成受熱面磨損和損壞事故。設(shè)計時應(yīng)考慮防止受熱面位移問題。受熱面旋轉(zhuǎn)的垂直軸回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器尺寸增大后59鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件60裝傳熱元件的轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)而成為靜子，旋轉(zhuǎn)的是空氣的風(fēng)罩，或稱上下風(fēng)罩。風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)的速度為1～2r/min。上、下風(fēng)罩裝設(shè)在煙氣道內(nèi)部，空氣通過管道引入或引出煙氣道，上、下風(fēng)罩與靜子上下端面之間有密封裝置，上、下風(fēng)罩與管道連接處有環(huán)形密封裝置，上、下風(fēng)罩由靜子的中心軸聯(lián)接(中心軸是旋轉(zhuǎn)的)以取得同步旋轉(zhuǎn)。風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器裝傳熱元件的轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)而成為靜子，旋轉(zhuǎn)的是空61鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件62鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件63風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式與受熱面旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器相比較，由于笨重的受熱面不再轉(zhuǎn)動，因此減輕了支承軸承的負(fù)荷；由于轉(zhuǎn)動部分的重量僅為預(yù)熱器總重量的10～20%，因而可節(jié)約耗電量；由于轉(zhuǎn)速慢，靜子部分熱膨脹均勻，轉(zhuǎn)動部分溫度不變，密封間隙容易調(diào)正及保證，減低漏風(fēng)量；由于空氣與煙氣對稱分布在受熱面上，傳熱效果轉(zhuǎn)好；由于受熱面不轉(zhuǎn)動，低溫段受熱面可以采用陶瓷等材料以防腐蝕。因此，這種預(yù)熱器近年來在大容量鍋爐中得到較廣泛的應(yīng)用。風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式與受熱面旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器相比較，由于笨重的受熱面不64為了保證回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量較小，制造和安裝質(zhì)量必須予以十分重視。為了保證回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量較小，制造和安裝質(zhì)量必須予以65鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件66為什么有空氣預(yù)熱器的鍋爐通常均有省煤器？而有省煤器的鍋爐不一定有空氣預(yù)熱器？空氣預(yù)熱器和省煤器作為鍋爐的對流受熱面，有一個作用是相同的，即降低排煙溫度提高鍋爐效率。省煤器的傳熱系數(shù)K可達(dá)到64~75W/(m2.℃)，而空氣預(yù)熱器的傳熱系數(shù)K只有16~21W/(m2.℃)。降低相同的煙氣溫度，省煤器所需的傳熱面積只有空氣預(yù)熱器的1/4?？紤]到給水壓力很高，省煤器管壁較厚，布置省煤器比布置空氣預(yù)熱器可節(jié)省投資1/2。為什么有空氣預(yù)熱器的鍋爐通常均有省煤器？而有省煤器的鍋爐不一67各傳熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及傳熱溫差空氣預(yù)熱器：傳熱系數(shù)27W/(m2.℃)，傳熱溫差117℃。省煤器：傳熱系數(shù)58W/(m2.℃)，傳熱溫差234℃。過熱器：傳熱系數(shù)50W/(m2.℃)，傳熱溫差532℃?？諝忸A(yù)熱器的傳熱面積比過熱器和省煤器大得多。各傳熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及傳熱溫差681.低溫受熱面的布置

低溫受熱面是指鍋爐尾部煙道內(nèi)的省煤器與空氣預(yù)熱器。一般有兩種布置方式：單級布置和雙級布置。在雙級布置中，省煤器和空氣預(yù)熱器的各級沿對流煙道交錯布置。這種方式不可避免地要使鍋爐本體和鍋爐房的外形尺寸，特別是高度增加；同時還使對流煙井的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并增大省煤器受熱面、連接管道以及風(fēng)道等的金屬耗量。在許多情況下，采用雙級布置，使空氣預(yù)熱器的運行可靠性降低。因此這種布置只有在燃料燃燒需要較高的熱空氣溫度時才采用。五、低溫受熱面的布置與技術(shù)經(jīng)濟分析1.低溫受熱面的布置低溫受熱面是指鍋爐尾部煙道內(nèi)的省69

一般管式空氣預(yù)熱器在熱空氣溫度高于260～280℃時采用雙級布置?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在熱空氣溫度高于320～350℃時采用雙級布置。

在單級布置系統(tǒng)中的空氣預(yù)熱器和雙級布置中的第一級空氣預(yù)熱器可以采用管式或回轉(zhuǎn)式，而在雙級布置中的第二級空氣預(yù)熱器一般只采用管式。在第二級空氣預(yù)熱器的設(shè)計中，主要應(yīng)考慮其高溫工作的可靠性。一般管式空氣預(yù)熱器在熱空氣溫度高于260～280℃時70鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件71在單級布置的系統(tǒng)中，如果給定熱空氣溫度、排煙溫度及尾部受熱面的進(jìn)口煙氣溫度時，吸熱量在尾部各級間的分配即已確定。在雙級布置的系統(tǒng)中，尾部受熱面各級間的吸熱量如何分配是一個技術(shù)經(jīng)濟問題，應(yīng)使在補償年限內(nèi)尾部受熱面總投資及運行費用之和為最小。這樣確定的吸熱量分配方案稱為最經(jīng)濟分配方案。但吸熱量分配也關(guān)系到受熱面工作的可靠性，例如第二級空氣預(yù)熱器的煙氣進(jìn)口溫度就有最高限定值。此外，還應(yīng)考慮受熱面組裝以及通用性等要求。綜合上述各種因素后確定的方案稱為最佳分配方案。在單級布置的系統(tǒng)中，如果給定熱空氣溫度、排煙72在空氣預(yù)熱器中煙氣流量要比空氣流量大許多，原因是在空氣預(yù)熱器中加熱的空氣只是形成煙氣的空氣的一部分（其余從爐膛及煤粉系統(tǒng)漏入），燃料中的可燃質(zhì)、水分都在燃燒后變?yōu)闊煔?。此外，煙氣中又有熱容量較大的CO2及H2O等成份，所以以每1kg燃料為準(zhǔn)，空氣預(yù)熱器中空氣的熱容量比煙氣的熱容量[kJ/(kg·℃)]要低，即因此在空氣預(yù)熱器中煙氣把一定的熱量⊿Q傳給空氣時，煙氣溫度的變化⊿比空氣溫度的變化⊿t要小些，即（參閱附圖），因此煙氣溫度變化曲線的“斜率”比空氣溫度變化曲線的“斜率”要小，燃料水分多時，二者相差將更多。附圖中示有空氣預(yù)熱器中煙氣、空氣溫度變化的情況。由附圖可看出，空氣預(yù)熱器空氣入口的溫差較大，為，出口的溫差較小，為。在要求的預(yù)熱空氣溫度較高時，空氣出口溫差將更小，這樣平均溫差將較小，受熱面面積將很龐大，很不經(jīng)濟。當(dāng)預(yù)熱空氣溫度高到一定程度時，出口溫差有可能是零。這時只用單級空氣預(yù)熱器就不可能把空氣預(yù)熱到更高的溫度。在空氣預(yù)熱器中煙氣流量要比空氣流量大許多，原73

為了使受熱面使用得比較經(jīng)濟，空氣出口端（即煙氣入口端）溫差一般不宜低于25-30℃，在此條件下單級空氣預(yù)熱器最高可達(dá)的預(yù)熱空氣溫度可以用以下的分析得出。根據(jù)熱平衡（忽略外部冷卻損失）可有（9-29）從空氣出口的溫差可得：（9-30）將式（9-30）代入式（9-29），化簡后得（9-31）對于干燃料，，當(dāng)℃,℃時，代入式（9-31）得單級空氣預(yù)熱器在以上條件下最高的預(yù)熱空氣溫度（9-32）在排煙溫度℃時，相應(yīng)的最高可達(dá)的預(yù)熱空氣溫度分別為280、330、380℃。在燃用水分較大的燃料時，時，則在排煙溫度分別為110、120、130℃時，相應(yīng)的最高可達(dá)的預(yù)熱空氣溫度分別為196、230、263℃。

但燃用低質(zhì)燃料、無煙煤以及液態(tài)排渣爐要求預(yù)熱空氣溫度達(dá)350～420℃，這是就有必要采用雙級配合省煤器和空氣預(yù)熱器。為了使受熱面使用得比較經(jīng)濟，空氣出口端（即煙氣入口端74右圖所示為尾部受熱面雙級布置時的溫度變化工況。在設(shè)計計算時，排煙溫度、熱空氣溫度和進(jìn)尾部煙道的煙氣溫度是已選定或計算確定了的。因此，吸熱量的最佳分配問題，可以歸結(jié)為確定第一級和第二級空氣預(yù)熱器的煙氣進(jìn)口溫度，即和。右圖所示為尾部受熱面雙級布置時的溫度變化工況。在設(shè)計計算時，75第二級空氣預(yù)熱器進(jìn)口的煙氣溫度第二級空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣溫度取決于經(jīng)濟性及安全性條件。后者應(yīng)保證第二級空氣預(yù)熱器上管板的工作可靠性和第一級省煤器中的水不發(fā)生沸騰。當(dāng)預(yù)熱空氣溫度較低時主要取決于經(jīng)濟性條件；當(dāng)預(yù)熱空氣溫度較高時，則主要取決于安全性條件。由于雙級布置的系統(tǒng)只有用于熱空氣溫度較高時才比較合理，此時，按經(jīng)濟性條件所決定的常接近于或有時甚至超過按安全性條件所決定的值。因此，可以認(rèn)為第二級空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣溫度可按照安全性的條件來確定，這樣可使問題簡化。關(guān)于安全性條件確定的，目前尚無一致的推薦值。為了提供參考，對于由碳素鋼制成上管板的管式空氣預(yù)熱器，建議第二級空氣預(yù)熱器進(jìn)口的煙氣溫度不超過480℃。第二級空氣預(yù)熱器進(jìn)口的煙氣溫度第二級空氣預(yù)熱76第一級空氣預(yù)熱器進(jìn)口的煙氣溫度確定了第二級空氣預(yù)熱器進(jìn)口的煙氣溫度后，兩級省煤器的吸熱量就已經(jīng)分配確定，需要決定的是第一級空氣預(yù)熱器煙氣進(jìn)口溫度

，亦即如何分配兩級空氣預(yù)熱器的吸熱量問題。此時，主要按經(jīng)濟條件來確定，使空氣預(yù)熱器和第一級省煤器的總成本和材料、制造、安裝等費用為最低。至于受熱面阻力引起的通風(fēng)能量消耗等運行費用，因影響不大，可不考慮。由圖15-16可知，所謂確定值，亦即確定該處的溫差比值，即值。為第一級省煤器進(jìn)口溫差，為第一級空氣預(yù)熱器出口溫差。按照經(jīng)濟條件確定的溫差比值應(yīng)滿足下式的要求：式中Csm——省煤器單位受熱面面積的成本；Cky——空氣預(yù)熱器單位受熱面面積的成本。第一級空氣預(yù)熱器進(jìn)口的煙氣溫度確定了第二級空77鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件78根據(jù)上面的分析，在采用雙級配合尾部受熱面時，應(yīng)按以下原則考慮布置方案：（1）取第一級空氣預(yù)熱器空氣出口溫度等于給水溫度加10-20℃，即[℃]（2）第二級空氣預(yù)熱器入口煙溫不宜超過480－500℃，以避免空氣預(yù)熱器上管板燒壞。（3）第一級省煤器出口水溫應(yīng)低于水沸點40－50℃。（4）在結(jié)構(gòu)上尾部受熱面不宜過長，過長時排煙煙道很難布置，一般希望排煙煙道的下緣標(biāo)高在2m以上（鍋爐房地面標(biāo)高為零）。（5）在滿足以上幾個原則下改變第一級省煤器的吸熱量以尋求最經(jīng)濟的配合方案。根據(jù)上面的分析，在采用雙級配合尾部受熱面時，應(yīng)按以下原則考慮79工質(zhì)在受煙氣加熱后，空氣的溫度上升曲線愈來愈陡，水的溫度上升曲線與空氣不同，最小的溫差發(fā)生在空氣預(yù)熱器的出口端(熱段)及省煤器的進(jìn)口端(冷段)。2.排煙溫度的選擇工質(zhì)在受煙氣加熱后，空氣的溫度上升曲線愈來愈陡，水的溫度上升80鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件81鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件82冷空氣溫度是給定的，通常即為鍋護(hù)房內(nèi)的空氣溫度，為了防止腐蝕，有時需用蒸汽預(yù)熱，加熱程度取決于工作安全性。在燃料含有一定水分的條件下，要使煙氣與空氣的水當(dāng)量接近，只能減少鍋爐各處的漏風(fēng)量，對此在設(shè)計及運行中采取措施是必要的。然而對爐膛及煙道處于負(fù)壓工作的鍋爐，不可能完全消除。只有在正壓燃燒的鍋爐中才可能使漏風(fēng)量等于零。因此冷空氣溫度及漏風(fēng)量(煙道很好密封)已達(dá)到最低水平，再要減少它以達(dá)到降低排煙溫度的目的，實用上不大可能。給水溫度、空氣預(yù)熱器出口端溫差與省煤器進(jìn)口端溫差對排煙溫度的影響決定于經(jīng)濟技術(shù)計算。冷空氣溫度是給定的，通常即為鍋護(hù)房內(nèi)的空氣溫度，為了防止腐蝕83最復(fù)雜的是給水溫度的選擇，因這將決定于汽輪機裝置整個系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性。提高給水溫度，改善給水回?zé)岬睦?，增加了電站的循環(huán)效率。但由于排煙溫度的提高而降低了鍋爐效率。給水溫度的選擇是保證在不同蒸汽參數(shù)及估計的鍋爐效率下，電站具有最大的循環(huán)熱效率。

為了冷卻煙氣所必需的受熱面金屬量，直接與平均溫差成比例，這一溫度又主要決定于受熱工質(zhì)與加熱煙氣之間的最小溫差。因此，當(dāng)減小⊿tky及⊿tsm時，一方面由于降低排煙溫度提高了鍋爐效率，但在另一方面提高了金屬耗量及相應(yīng)的鍋爐價格。此外，由于受熱面的增加也增加了風(fēng)機的耗電量。最復(fù)雜的是給水溫度的選擇，因這將決定于汽輪機84從以上分析得出，最佳值之間的關(guān)系，既與經(jīng)常費用，如生產(chǎn)電能的燃料價格與風(fēng)機耗電有關(guān)，也與初投資，如受熱面金屬價格有關(guān)。隨著燃料與金屬價格的變化關(guān)系，這些最佳值，包括給水溫度在內(nèi)亦將不同。根據(jù)上表的給水溫度，通過經(jīng)濟技術(shù)計算得到的經(jīng)濟溫差是℃℃取℃，℃，空氣與煙氣的水當(dāng)量比值對于干燃料取0.8，對于濕燃料取0.7，按照式（15－11）計算出的排煙溫度示于下表。排煙溫度℃從以上分析得出，最佳值85經(jīng)濟流速系指低溫受熱面(省煤器與空氣預(yù)熱器)的投資費用之和最小時的煙氣流速。提高煙氣流速，一方面增加傳熱系數(shù)，減少受熱面尺寸和價格，但另一方面卻增加了流動阻力使電能消耗增加。在燃用固體燃料時，煙氣流速增大，還將使受熱面磨損加大。3.經(jīng)濟流速的選擇經(jīng)濟流速系指低溫受熱面(省煤器與空氣預(yù)熱器)的投資費用之和最86省煤器的受熱面內(nèi)壁(給水)放熱系數(shù)很大，實際上對總的傳熱系數(shù)影響很小。因此在一定溫差下，受熱面價格決定于煙氣側(cè)的壁面放熱系數(shù)，亦即決定于煙氣流速。折舊費與設(shè)備費用成比例，因此也決定于煙氣流速。運行費用即風(fēng)機耗電量，也直接與煙氣流速有關(guān)?？諝忸A(yù)熱器中，空氣側(cè)與煙氣側(cè)的放熱系數(shù)基本相等。必須研究空氣流速與煙氣流速的最佳比值和最經(jīng)濟的煙氣流速兩個問題。一般采取煙氣流速為8～12m/s，空氣流速為6～10m/s。省煤器的受熱面內(nèi)壁(給水)放熱系數(shù)很大，實際上對總的傳熱系數(shù)871.省煤器的作用是什么？2.簡述大型鍋爐省煤器的主要結(jié)構(gòu)特點和布置方法。3.省煤器按材質(zhì)不同分為幾種？各有何優(yōu)缺點？4.什么是沸騰式省煤器？什么是沸騰度？為什么沸騰式省煤器的沸騰度不宜超過20%？5.為什么省煤器蛇形管大多采用平行于前墻的安裝方式？6.空氣預(yù)熱器的作用是什么？有哪幾種形式？7.什么條件下鍋爐的尾部受熱面需采用雙級布置？為什么？畫出尾部受熱面雙級布置時的溫度變化曲線，簡述尾部受熱面雙級布置時的吸熱量分配原則。8.選擇鍋爐排煙溫度的原則有哪些？

習(xí)題：1.省煤器的作用是什么？習(xí)題：88一、概述Coaleconomizer、Airpreheater能量的梯級利用第五章省煤器與空氣預(yù)熱器一、概述第五章省煤器與空氣預(yù)熱器89省煤器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱給水的一種熱交換裝置。省煤器的應(yīng)用，開始是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗量，因此稱為“省煤器”。

早期的鍋爐，沒有省煤器這一部件，鍋爐的給水直接進(jìn)入鍋筒，鍋筒本身及其相連接的部件是蒸發(fā)受熱面。這樣，燃料燃燒時形成的煙氣直接用來加熱這些表面。鍋爐的給水溫度本來是很低的，直接加入鍋筒中后和鍋筒中的水及蒸汽混合，使鍋筒中水的溫度接近于飽和溫度。故煙氣和這些部件間的傳熱在煙氣溫度和飽和溫度間進(jìn)行。傳熱需要有溫差，故離開蒸發(fā)受熱面的煙氣溫度(此時也是離開鍋爐的煙氣溫度)高于飽和溫度。鍋爐的壓力愈高，飽和溫度就愈高。省煤器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱給水的一種熱交換裝90鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件91由于工質(zhì)在省煤器中為強制流動，省煤器可以布置得很緊湊，由于其溫差和傳熱系數(shù)的提高，使得在對流蒸發(fā)受熱面的一般煙溫范圍內(nèi)，降低同樣數(shù)值的煙氣溫度，所需的省煤器受熱面差不多僅為蒸發(fā)受熱面的一半。此外，省煤器的單位受熱面價格也比蒸發(fā)受熱面要低。在現(xiàn)代鍋爐中，省煤器已成為不可或缺的一部分(容量1t/h以上的鍋爐)。在低壓鍋爐中，裝設(shè)省煤器主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，一般仍不可能取消對流鍋爐管束。在中壓，特別是高壓和超高壓鍋爐中，由于給水溫度高，并采用了空氣預(yù)熱器，因此，省煤器的應(yīng)用主要是為了減少蒸發(fā)受熱面，以價廉的省煤器受熱面來代替價昂的蒸發(fā)受熱面。對鍋筒式鍋爐而言，尤其是工業(yè)鍋爐，給水經(jīng)省煤器提高溫度后再進(jìn)入鍋筒，也減輕了鍋筒所承受的熱應(yīng)力影響。由于工質(zhì)在省煤器中為強制流動，省煤器可以布置得92空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量來加熱燃燒用的空氣的一種熱交換裝置。吸收排煙中的熱量、降低排煙溫度，從而提高鍋爐效率由于空氣的預(yù)熱改善了燃料的著火和燃燒過程，從而減少了燃料的不完全燃燒損失，進(jìn)一步提高鍋爐效率，這對于燃用難著火的燃料尤為重要。空氣的預(yù)熱還可以強化爐膛中的輻射換熱?？諝忸A(yù)熱器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量來加熱燃燒用的空氣93排煙溫度提高，則q2損失增大。一般排煙溫度提高10～15℃，q2約增加1%，所以應(yīng)使排煙溫度盡量降低；但這又將引起空氣預(yù)熱器的金屬耗量和煙氣流動阻力的增大，還可能造成尾部受熱面的低溫腐蝕。因此，合理的排煙溫度，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較才能確定。一般對大、中型鍋爐，排煙溫度約為110～180℃(設(shè)計時可在該范圍選取，運行時可通過實測得到)。排煙溫度提高，則q2損失增大。一般排煙溫度提高1094省煤器和空氣預(yù)熱器的應(yīng)用，主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗量；也為了減少價格較貴的蒸發(fā)受熱面及改善燃燒與傳熱效果。因此，設(shè)計省煤器和空氣預(yù)熱器時，應(yīng)抓住節(jié)約燃料與節(jié)約鋼材等投資之間的矛盾，以達(dá)到用較少的投資而能節(jié)約更多的燃料。省煤器和空氣預(yù)熱器工作于較低的煙溫區(qū)域，工作條件雖然已不像過熱器那樣嚴(yán)重，然而如果不重視它們的設(shè)計制造和運行要求，亦常產(chǎn)生影響鍋爐可靠性方面的問題。例如省煤器常因制造工藝及安裝施工上的缺陷，發(fā)生焊縫滲漏等迫使停爐的事故。事實上，對于現(xiàn)代大型鍋爐，防止和減輕省煤器的磨損和結(jié)灰，防止和減輕空氣預(yù)熱器的腐蝕和堵灰以及解決回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)等問題，已成為設(shè)計和運行中的主要問題。這些問題對整臺鍋爐的可用率及熱效率均有很大影響。省煤器和空氣預(yù)熱器的應(yīng)用，主要是為了降低排煙951.分類省煤器按水在其中被加熱的程度可分為：非沸騰式(可分式)及沸騰式(不可分式)省煤器。按制造所用的材料可分為：鑄鐵式及鋼管式省煤器。按安裝形式可分為：立式及臥式。按介質(zhì)流向可分為：順流式、逆流式和混流式。二、省煤器1.分類二、省煤器962.非沸騰式及沸騰式省煤器非沸騰式及沸騰式的名稱只表示省煤器的熱力工作特征，而不表明在結(jié)構(gòu)上的差別。采用沸騰式或非沸騰式，是由蒸汽參數(shù)和燃料特性等決定。非沸騰式省煤器(可分式省煤器或鑄鐵式省煤器)出口水溫最小也要比相應(yīng)壓力下的飽和溫度低30℃。省煤器與鍋筒之間的連接管道上一般裝有截止閥，并設(shè)有水和煙氣的旁路。中小容量工業(yè)鍋爐。2.非沸騰式及沸騰式省煤器非沸騰式及沸騰式的名稱只表示省煤97沸騰式省煤器(不可分式省煤器或鋼管式省煤器)沸騰度一般不超過20%。省煤器和鍋筒直接由管路連接，沒有任何中間關(guān)斷閥門。現(xiàn)代電站鍋爐。沸騰式省煤器(不可分式省煤器或鋼管式省煤器)98鑄鐵式省煤器是可以用在壓力低于2.2MPa的情況下。由一系列水平的鑄鐵管子構(gòu)成，管子在兩端彼此用鑄鐵彎頭連接。管子外面一般都鑄有鰭片，以增加煙氣側(cè)的受熱面，增加傳熱效果。管子水平布置有利于組裝在垂直煙道中，并能減少鰭片的積灰。鑄鐵式省煤器的強度不高。由于鑄鐵性脆，不能承受沖擊，因此這種省煤器不能用作沸騰式省煤器。通常這種省煤器出口水溫比飽和溫度低30～40℃左右。由于鑄鐵耐蝕性好以及由于工藝要求，鑄鐵省煤器具有較厚的管壁，因此常用于給水未經(jīng)除氧的小型鍋爐中，使其不致因內(nèi)外腐蝕而很快損壞。鑄鐵省煤器的缺點是：體積、重量大，價格貴，而且連接法蘭多，容易發(fā)生漏水現(xiàn)象，同時又較易堵灰。因此目前在中、大型鍋爐中已不采用。3.鑄鐵式及鋼管式省煤器鑄鐵式省煤器是可以用在壓力低于2.2MPa的情況下。由一系列99鑄鐵式省煤器的布置方案(起動情況)鑄鐵式省煤器的布置方案100鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件101鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件102鋼管式省煤器是現(xiàn)代鍋爐中最常用的一種，可用于任何壓力容量、任何形狀的煙道中。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格低廉、能承受汽水沖擊、能承受高壓、運行可靠。鋼管式省煤器是現(xiàn)代鍋爐中最常用的一種，可用于任何壓力容量、任103鋼管式省煤器一般由φ28~φ42管子組成，以φ32(R=60mm)、φ38(R=75mm)的無縫鋼管用得較多。管壁厚度中壓用3mm，高壓用4~5mm，一般都用20號碳鋼。鋼管式省煤器一般由φ28~φ42管子組成，以φ32(R=60104鋼管式省煤器多采用水平布置，排列方法為錯列。橫向相對管距(使兩排管子之間能放下支撐結(jié)構(gòu))s1/d=2~3?？v向相對管距(與管子彎曲半徑有關(guān))s2/d=1.5~2。鋼管式省煤器多采用水平布置，排列方法為錯列。105焊接鰭片管省煤器、軋制鰭片管省煤器、膜式省煤器

為了強化煙氣側(cè)的傳熱，并使省煤器結(jié)構(gòu)更加緊湊，可在省煤器的鋼制蛇形管上焊接矩形鰭片。在傳熱量相等、金屬耗量相等、且通風(fēng)耗能量也相等的情況下，焊有鰭片的受熱面的體積可比光管受熱面的體積小25~30%。如果采用由鰭片異型管(梯形鰭片)制成的省煤器，鰭片管可使省煤器的外形尺寸縮小40~50%。還可使用管外帶橫向肋片(環(huán)狀或螺旋狀)的省煤器以強化傳熱，這類省煤器適用于灰分不粘結(jié)的燃料。焊接鰭片管省煤器、軋制鰭片管省煤器、膜式省煤器106膜式省煤器在吸熱量和光管省煤器相同時，金屬消耗量小。鍋爐參數(shù)越高，節(jié)省的金屬越多，可使煙氣阻力減小，省煤器尺寸減小，支持方便且運行可靠。膜式省煤器在吸熱量和光管省煤器相同時，金屬消耗量小。鍋爐參數(shù)107鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件108鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件109鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件110鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件111鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件1124.為什么省煤器管是自然循環(huán)鍋爐受熱面中管徑最小的？水冷壁常采用的管子φ60x3mm，φ60x3.5mm，φ60x5mm和φ76x6mm——采用直徑較大的管子作上升管，可以有效地降低上升管阻力，對提高水循環(huán)的安全有利。過熱器常采用的管子φ38x3.5mm，φ38x4.5mm，φ42x3.5mm和φ42x5mm——采用直徑較大的管子對降低過熱器的壓降有利。管式空氣預(yù)熱器常采用的管子φ40x1.5mm——空氣預(yù)熱器采用直徑過小的管子，容易造成管子積灰堵死，給運行和檢修帶來困難。省煤器常采用的管子φ32x3mm，φ32x3.5mm和φ32x4mm——采用直徑較小的管子，可防止給水除氧不良時，給水在省煤器中加熱逸出的氧氣停留在管內(nèi)壁上造成局部氧腐蝕；防止沸騰式省煤器內(nèi)汽水分層；降低壁厚，減少金屬用量，降低成本；有利于減輕省煤器的積灰。4.為什么省煤器管是自然循環(huán)鍋爐受熱面中管徑最小的？1135.省煤器布置5.省煤器布置114省煤器通常布置在對流煙道中，一般將管圈放置成水平以利于排水。而且總是保持水由下向上流動，以便于排除其中的空氣，避免引起局部的氧氣腐蝕。煙氣從上向下流動，既有助于吹灰，又保持煙氣相對于水的逆向流動，增大傳熱溫差。為此，國產(chǎn)鍋爐中，省煤器通常是安裝在煙氣下行的對流井中。省煤器管中的水速應(yīng)該保持在一定范圍內(nèi)，水速過高則省煤器的水阻力將過大，一般規(guī)定，省煤器中的水阻力，對于高壓鍋爐不能超過鍋筒中壓力的5%，對于中壓鍋爐不得超過鍋筒中壓力的8%。水速過低要引起管內(nèi)空氣的阻塞及管子的局部腐蝕，在沸騰式省煤器中，則會產(chǎn)生汽水分層。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，在鍋爐的額定負(fù)荷下，對于非沸騰式或沸騰式省煤器的非沸騰部分的水速，不應(yīng)小于0.3m/s；對于沸騰式省煤器的沸騰部分的水速不得小于1.0m/s。省煤器通常布置在對流煙道中，一般將管圈放置成水平以利115

蛇形管在煙道中的布置方向?qū)ι咝喂苤械乃儆泻艽笥绊憽Ｉ咝喂芷矫婵梢圆贾贸善叫谢虼怪庇阱仩t前墻。當(dāng)煙道尺寸和管子節(jié)距一定時，圖15-6a所示系統(tǒng)中平行工作的蛇形管數(shù)最多，因而水速過低，而在圖15-6c的系統(tǒng)中則平行的蛇形管數(shù)最少，因而水速最高。對于大型鍋爐，易于達(dá)到以上所需的水速；對于容量較小的鍋爐，則必須采用蛇形管平面平行于前墻，且為單面進(jìn)水的系統(tǒng)。蛇形管在煙道中的布置方向?qū)ι咝喂苤械乃儆泻?16當(dāng)蛇形管布置成垂直于鍋爐前墻時，管子的支吊比較簡單，因為煙道的深度較小，就在彎頭附近的兩端支持已經(jīng)足夠。但是，這樣的布置使全部蛇形管都要穿過對流煙道的后墻，這在Π型布置的鍋爐中會加劇飛灰磨損的危害。因為當(dāng)煙氣從水平煙道流入對流豎井時，作了90°的轉(zhuǎn)彎而產(chǎn)生了很大的離心力，煙氣中的灰分質(zhì)點在離心力的作用下，向煙道后墻的一側(cè)集中，這就使那里的煙氣有局部的最大灰分濃度，結(jié)果導(dǎo)致全部蛇形管都發(fā)生劇烈的局部(彎頭處)磨損。如果采用蛇形管平行于鍋爐前墻的布置，那就會使比較嚴(yán)重的煙氣磨損局限于靠近煙道后墻的幾根管子，損壞后，也只需更換幾根蛇形管。由此可見，在普通煤粉爐中，應(yīng)當(dāng)采用蛇形管平行于鍋爐前墻的布置，而這一點恰能與保證所需水速的要求相一致。當(dāng)蛇形管布置成垂直于鍋爐前墻時，管子的支吊比較簡單，117

對于燃用液體和氣體燃料的鍋爐，以及高除渣率的鍋爐，蛇形管的布置方向主要取決于保證所需水速的條件。如果省煤器為雙級布置，那么在第一級省煤器的出口集箱和第二組省煤器的進(jìn)口集箱之間應(yīng)該有相互交叉的連接管，以減少水在平行蛇形管中的溫度偏差。在省煤器蛇形管與進(jìn)出口集箱連接處，大量管子穿過爐墻。管子穿墻部位的爐墻一般用耐火混凝土澆成，管子和爐墻(耐火混凝土)之間留有間隙，使?fàn)t墻不受管子熱膨脹的影響。為了保證這部分爐墻的密封性，必須裝設(shè)可靠密封結(jié)構(gòu)。

從防止漏風(fēng)的要求來看，集箱放置在煙道里的省煤器結(jié)構(gòu)是比較合理的，因為在這種結(jié)構(gòu)中沒有很多蛇形管穿墻的地方，只有集箱或連接管穿過煙道，這些穿墻處可以用石棉繩或膨脹節(jié)來密封。對于燃用液體和氣體燃料的鍋爐，以及高除渣率的鍋爐，蛇1186.省煤器-對流管束(鍋爐管束)省煤器中水流屬強制流動，流速較高，同樣流量下，管徑可以較小；鰭片管導(dǎo)熱性能優(yōu)于管束的光管；省煤器內(nèi)外水、煙溫差變化大，不像對流管束，管內(nèi)介質(zhì)是飽和溫度，傳熱溫差相對較??；省煤器內(nèi)外的水和煙氣的流向可實現(xiàn)逆流方式，傳熱系數(shù)較大。在傳熱量相同的情況下，采用省煤器比采用對流管束節(jié)省金屬近一半，換言之，對流管束不宜代替省煤器。6.省煤器-對流管束(鍋爐管束)1197.熱管省煤器熱管省煤器是由許多熱管元件組成，熱管實際就是密封的無縫鋼管，其內(nèi)常用蒸餾水為工作介質(zhì)，并保持較大的真空度，使蒸發(fā)溫度較低。熱管的一端在煙道內(nèi)受熱，使工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，稱蒸發(fā)段，另一端伸入煙道外的給水管中，使工作介質(zhì)冷凝放熱，稱冷凝段。蒸餾水在蒸發(fā)段吸熱蒸發(fā)變?yōu)檎羝仙晾淠斡掷淠艧?，將給水升溫，而后液態(tài)冷凝水又靠自重回落至蒸發(fā)段，這樣不停地進(jìn)行吸熱蒸發(fā)和放熱冷凝的循環(huán)過程，達(dá)到提高給水溫度、降低排煙溫度的目的。熱管導(dǎo)熱性能好，即使在較低溫差下也能傳遞較大熱量，所以節(jié)能效果顯著，而且管壁溫度接近其內(nèi)工作介質(zhì)的飽和溫度，使管外低溫腐蝕程度大大降低。但是，尚處于研制階段，尚未廣泛應(yīng)用。7.熱管省煤器120給水溫度在中壓電廠已加熱到172℃，高壓電廠已加熱到215℃，超高壓電廠加熱到240℃。因此依靠省煤器受熱面來降低排煙溫度已很困難。而空氣預(yù)熱器中冷空氣只有20℃左右，因此可以把排煙溫度降得很低，使鍋爐效率能達(dá)到90%以上。三、管式空氣預(yù)熱器給水溫度在中壓電廠已加熱到172℃，高壓電廠121不同燃料和燃燒方法對預(yù)熱空氣溫度的要求不同燃料和燃燒方法對預(yù)熱空氣溫度的要求122空氣預(yù)熱器可以按傳熱的方式分為兩大類，即間壁式和再生式。在間壁式空氣預(yù)熱器中，熱量連續(xù)地通過壁面從煙氣傳給空氣；而在再生式空氣預(yù)熱器中，煙氣和空氣則是相互交替地流過受熱面，當(dāng)煙氣與受熱面壁面接觸時，熱量從煙氣傳給受熱面，并積蓄起來，然后當(dāng)空氣流過受熱壁面時，再把熱量傳給空氣?？諝忸A(yù)熱器可以按傳熱的方式分為兩大類，即間壁123鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件124鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件125立式管式空氣預(yù)熱器在大多數(shù)管式空氣預(yù)熱器中，管子垂直放置，煙氣在管內(nèi)由上向下流動，空氣在管外空間作橫向流動。

整個空氣預(yù)熱器通過下管板支持在預(yù)熱器框架上，框架再與鍋爐構(gòu)架相連。鍋爐運行時，管子受熱后的伸長量比預(yù)熱器外殼的伸長量大得多，比鍋爐構(gòu)架柱子的伸長量大得更多，因此，上管板和外殼之間，以及外殼和鍋爐構(gòu)架之間都不應(yīng)作固定連接，而應(yīng)該保證它們有相對移動的可能。立式管式空氣預(yù)熱器126錯列布置s1/d=1.5~1.75s2/d=1~1.25錯列布置127鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件128

為了便于運輸和安裝，鋼管式空氣預(yù)熱器一般由若干個管箱裝配而成。

管子外徑為40～51mm，壁厚為1.5mm。從熱工角度看，采用小管徑是適宜的。但是管徑過小會導(dǎo)致嚴(yán)重的積灰。為了便于運輸和安裝，鋼管式空氣預(yù)熱器一般由若干個管箱129管式空氣預(yù)熱器的管箱高度有限制。對于管徑為51mm的管式空氣預(yù)熱器，其管箱高度不應(yīng)超過8m，對于管徑為40mm的預(yù)熱器，其管箱不應(yīng)高于5m。如果管子過長，非但會使管箱的剛性不佳，而且也不便于管內(nèi)的清理。在設(shè)計管式空氣預(yù)熱器時，管板尺寸應(yīng)該與煙道截面相配合。管子平面布置，也就是管子直徑、節(jié)距或管數(shù)的選擇必須保證有適當(dāng)?shù)臒煔饬魉佟Ｗ罴蚜魉贋?0～14m/s。而管子的長度（即管箱高度）則主要取決于所需要的受熱面的數(shù)值。此時，為了保持空氣流速和煙氣流速的合理比值（對于管式空氣預(yù)熱器，此比值為），必須正確地選擇空氣預(yù)熱器的通道數(shù)目及進(jìn)風(fēng)方式。圖15-9所示為空氣預(yù)熱器的幾種典型布置。管式空氣預(yù)熱器的管箱高度有限制。對于管徑為51mm的130鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件131按照空氣流程的不同，空氣預(yù)熱器可以是單通道或多通道。當(dāng)空氣預(yù)熱器受熱面不變時，通道數(shù)目的增加會使每一通道的高度減小，因而空氣流速也就增大。從另一方面看，通道數(shù)目愈多，空氣預(yù)熱器的傳熱方式就接近于逆流，因而可以得到較大的平均溫差。

根據(jù)進(jìn)風(fēng)方式的不同，空氣預(yù)熱器可以為單(側(cè))面進(jìn)風(fēng)、雙面(側(cè))進(jìn)風(fēng)及多面(側(cè))進(jìn)風(fēng)。顯然，當(dāng)其它條件不變時，進(jìn)風(fēng)面愈多，空氣流速就愈低。在雙面進(jìn)風(fēng)的型式中，由于需要在對流井中布置空氣通道，因而增大了對流井的尺寸。按照空氣流程的不同，空氣預(yù)熱器可以是單通道或多通道。132在中小容量鍋爐中，空氣沿空氣預(yù)熱器的寬邊(即鍋爐寬度)單面送入。這時，可以使空氣的轉(zhuǎn)彎次數(shù)最少，而且便于以后將空氣送入爐子及煤粉和煤粉制備系統(tǒng)中去。在大中型鍋爐(蒸發(fā)量超過100t/d)中，采用雙面或多面進(jìn)風(fēng)是有利的，因為這樣非但可以減小通道高度，增加通道數(shù)，而且還可以使各股空氣只流過其相應(yīng)的一部分管子。對于容量非常大的鍋爐，由于其寬度相對較窄，有時也必須采用雙面進(jìn)風(fēng)。在中小容量鍋爐中，空氣沿空氣預(yù)熱器的寬邊(即鍋爐寬度133鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件134鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件135上管板及其相焊的管段的溫度與空氣預(yù)熱器前的煙氣溫度相差很少，而此處煙氣溫度很高，這就會引起管子金屬的過熱，管板的嚴(yán)重翹曲及管子與管板的脫離。第二級空氣預(yù)熱器的進(jìn)口煙氣溫度應(yīng)控制在一定數(shù)值之下。對于上管板為碳素鋼材料，建議不超過480℃。

還應(yīng)考慮防止產(chǎn)生振動和噪聲的問題。

實踐證明，在很多情況下，采用二級空氣預(yù)熱器會引起空氣預(yù)熱器運行可靠性的降低。因為，在不少情況下需要將空氣預(yù)熱到較高溫度，例如400℃，那么第二級空氣預(yù)熱器進(jìn)口處的煙氣溫度就應(yīng)該更高，例如500℃，而且實際上當(dāng)鍋爐工作時，由于煙氣流的溫度場沿對流井寬度和深度有不可避免的不均勻性，在煙道個別區(qū)域的煙氣溫度會大大地超過按煙道截面平均的溫度。從另一方面看，由于空氣流速度場的不均勻性，以及管板表面處的空氣流速不高，使得在上管板及管子上部區(qū)段的空氣流冷卻作用非常小。上管板及其相焊的管段的溫度與空氣預(yù)熱器前的煙氣溫度相136采用水平式空氣預(yù)熱器可以消除第二級空氣預(yù)熱器的管板翹曲及管端過熱。因為在這種空氣預(yù)熱器中，管板離開了煙氣的強烈加熱區(qū)。水平式空氣預(yù)熱器的特點是管子水平放置，煙氣在管外沖刷，空氣則在管內(nèi)流動。水平式空氣預(yù)熱器與立式相比，在同樣的煙氣和空氣進(jìn)出口溫度下，可得到較高的管壁溫度。水平式空氣預(yù)熱器采用水平式空氣預(yù)熱器可以消除第二級空氣預(yù)熱器的管板翹137

如果用水平式空氣預(yù)熱器作為第一級(冷段)，可以減輕煙氣側(cè)的低溫腐蝕。管壁兩側(cè)傳熱方程：管壁溫度：如果用水平式空氣預(yù)熱器作為第一級(冷段)，可以減輕煙138

水平式預(yù)熱器一般只在鍋爐燃用多硫重油并配合鋼珠吹灰時采用。因為水平式預(yù)熱器結(jié)構(gòu)不夠緊湊，外形尺寸大，難保證合理的煙氣速度，膨脹密封等構(gòu)造上也較麻煩，因此大型鍋爐中較少采用。從提高壁溫角度看，應(yīng)采用較大的煙氣流速和較小的空氣流速，以使值減小。但過分增加會引起結(jié)構(gòu)上的困難，并將引起煙道阻力的增加、管壁的磨損以及總傳熱系數(shù)的降低。因此，一般采取煙氣流速為8～12m/s，空氣流速為6～10m/s。采用水平式空氣預(yù)熱器的企圖在過去也曾有過，但因為水平管束容易發(fā)生堵灰，而當(dāng)時還沒有清理對流受熱面的有效方法，故未得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在這種限制已經(jīng)消除，因為近年來鋼珠吹灰的方法取得了良好的結(jié)果，能夠使水平式空氣預(yù)熱器保持應(yīng)有的清潔程度。水平式預(yù)熱器一般只在鍋爐燃用多硫重油并配合鋼139回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按傳熱的方式屬于再生式。煙氣和空氣是交替地進(jìn)行放熱和吸熱。按布置方式有垂直軸和水平軸兩種。垂直軸布置中又有受熱面旋轉(zhuǎn)和風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)兩種。

受熱面旋轉(zhuǎn)的垂直軸回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器由可轉(zhuǎn)動的圓筒型轉(zhuǎn)子和固定的圓筒形外殼所組成。分隔為許多倉格的轉(zhuǎn)子內(nèi)裝滿了傳熱元件(波形板)。外殼的扇形頂板和底板，把轉(zhuǎn)子流通截面分隔為兩部分，分別與外殼上部及下部的空氣道及煙氣道相通，使轉(zhuǎn)子的一邊通過空氣，而另一邊則以逆向通過煙氣。每當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一圈就完成一個熱交換循環(huán)。四、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按傳熱的方式屬于再生式。煙氣140鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件141鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件142鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件143回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子截面分為三部分，即煙氣流通部分、空氣流動部分及密封區(qū)(惰性區(qū))?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的外殼系由外殼圓筒、頂板及底板組成。預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子由中心軸、徑向隔板、橫向隔板及轉(zhuǎn)子外圍所組成。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子截面分為三部分，即煙氣流通部分144傳熱元件主要由波形板組成。波形板由厚度0.5～1.25mm的鋼板制成。傳熱元件主要由波形板組成。145傳熱元件布置得較緊密，煙氣中的飛灰較易沉積在受熱面上，因此需要吹灰設(shè)備。吹灰介質(zhì)通常是用過熱蒸汽或壓縮空氣，吹灰介質(zhì)的壓力一般為0.6MPa(6kgf/cm2)左右。如果積灰較嚴(yán)重，亦可用水沖洗，沖洗水的壓力可用低壓(0.3MPa)，亦可用高壓水。傳熱元件布置得較緊密，煙氣中的飛灰較易沉積在受熱面上146受熱面旋轉(zhuǎn)的垂直軸回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器尺寸增大后，裝有轉(zhuǎn)子軸承的支承粱負(fù)荷過重，構(gòu)架將顯著增大。

水平軸回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點為轉(zhuǎn)子重量可直接由支架傳到地基上，構(gòu)架較小且煙氣道和空氣道也便于布置。缺點為受熱面裝得不緊密和波形板受腐蝕后，受熱面易相對移動而造成受熱面磨損和損壞事故。設(shè)計時應(yīng)考慮防止受熱面位移問題。受熱面旋轉(zhuǎn)的垂直軸回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器尺寸增大后147鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件148裝傳熱元件的轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)而成為靜子，旋轉(zhuǎn)的是空氣的風(fēng)罩，或稱上下風(fēng)罩。風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)的速度為1～2r/min。上、下風(fēng)罩裝設(shè)在煙氣道內(nèi)部，空氣通過管道引入或引出煙氣道，上、下風(fēng)罩與靜子上下端面之間有密封裝置，上、下風(fēng)罩與管道連接處有環(huán)形密封裝置，上、下風(fēng)罩由靜子的中心軸聯(lián)接(中心軸是旋轉(zhuǎn)的)以取得同步旋轉(zhuǎn)。風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器裝傳熱元件的轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)而成為靜子，旋轉(zhuǎn)的是空149鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件150鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件151風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式與受熱面旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器相比較，由于笨重的受熱面不再轉(zhuǎn)動，因此減輕了支承軸承的負(fù)荷；由于轉(zhuǎn)動部分的重量僅為預(yù)熱器總重量的10～20%，因而可節(jié)約耗電量；由于轉(zhuǎn)速慢，靜子部分熱膨脹均勻，轉(zhuǎn)動部分溫度不變，密封間隙容易調(diào)正及保證，減低漏風(fēng)量；由于空氣與煙氣對稱分布在受熱面上，傳熱效果轉(zhuǎn)好；由于受熱面不轉(zhuǎn)動，低溫段受熱面可以采用陶瓷等材料以防腐蝕。因此，這種預(yù)熱器近年來在大容量鍋爐中得到較廣泛的應(yīng)用。風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式與受熱面旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器相比較，由于笨重的受熱面不152為了保證回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量較小，制造和安裝質(zhì)量必須予以十分重視。為了保證回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量較小，制造和安裝質(zhì)量必須予以153鍋爐原理—省煤器空氣預(yù)熱器(3068)課件154為什么有空氣預(yù)熱器的鍋爐通常均有省煤器？而有省煤器的鍋爐不一定有空氣預(yù)熱器？空氣預(yù)熱器和省煤器作為鍋爐的對流受熱面，有一個作用是相同的，即降低排煙溫度提高鍋爐效率。省煤器的傳熱系數(shù)K可達(dá)到64~75W/(m2.℃)，而空氣預(yù)熱器的傳熱系數(shù)K只有16~21W/(m2.℃)。降低相同的煙氣溫度，省煤器所需的傳熱面積只有空氣預(yù)熱器的1/4?？紤]到給水壓力很高，省煤器管壁較厚，布置省煤器比布置空氣預(yù)熱器可節(jié)省投資1/2。為什么有空氣預(yù)熱器的鍋爐通常均有省煤器？而有省煤器的鍋爐不一155各傳熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及傳熱溫差空氣預(yù)熱器：傳熱系數(shù)27W/(m2.℃)，傳熱溫差117℃。省煤器：傳熱系數(shù)58W/(m2.℃)，傳熱溫差234℃。過熱器：傳熱系數(shù)50W/(m2.℃)，傳熱溫差532℃?？諝忸A(yù)熱器的傳熱面積比過熱器和省煤器大得多。各傳熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及傳熱溫差1561.低溫受熱面的布置

低溫受熱面是指鍋爐尾部煙道內(nèi)的省煤器與空氣預(yù)熱器。一般有兩種布置方式：單級布置和雙級布置。在雙級布置中，省煤器和空氣預(yù)熱器的各級沿對流煙道交錯布置。這種方式不可避免地要使鍋爐本體和鍋爐房的外形尺寸，特別是高度增加；同時還使對流煙井的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并增大省煤器受熱面、連接管道以及風(fēng)道等的金屬耗量。在許多情況下，采用雙級布置，使空氣預(yù)熱器的運行可靠性降低。因此這種布置只有在燃料燃燒需要較高的熱空氣溫度時才采用。五、低溫受熱面的布置與技術(shù)經(jīng)濟分析1.低溫受熱面的布置低溫受熱面是指鍋爐尾部煙道