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1、2023/9/29,Principles of Boiler,Page 1,第八章省煤器和空气预热器,1、省煤器及布置2、管式空气预热器3、回转式空气预热器4、尾部受热面的布置5、省煤器磨损与防止6、低温腐蚀与防止,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 2,1、省煤器及布置,1、省煤器的分类2、省煤器的结构3、省煤器的布置4、省煤器设计应考虑问题5、省煤器再循环,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 3,1、省煤器的分类,1、按使用材料分：铸铁式和钢管式两种 2、按出口参数分：沸腾式和非沸腾式（中压多采用沸腾式，高压以上多采用
2、非沸腾式）3、按结构形式分：光管式、鳍片式、膜片管式（膜式）和螺旋肋片式4、按管子排列方式分：错列和顺列,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 4,省煤器结构及布置,1/1,（a）（b）,钢管省煤器由蛇形管及进出口联箱组成 蛇形管在烟道中垂直于前墙布置（a）管子支吊简单，水速较小；但对于 型锅炉，所有蛇形管靠近后墙部分磨损严重 蛇形管在烟道中平行于前墙布置（b）只有后墙附近几根蛇形管磨损较大。但水速较高,阻力较大,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 5,本体结构动画-省煤器,2023/9/29,Principles of B
3、oiler,Page 6,4、省煤器设计应考虑问题,防止和减轻省煤器的磨损和积灰成为大型电站锅炉设计中考虑的主要问题省煤器中的质量流速和水速w=600800kg/(m2.s),水速不低于0.3m/s（1m/s沸腾部分水速）烟气流速的选取省煤器投资及运行费用综合考虑（经济烟速）：提高烟速对流传热加强减少受热面积制造成本降低，但是烟速提高烟气流动阻力增大风机电耗增大。推荐经济烟速811m/s，引进技术煤含灰量40%时，最大烟速11m/s，含灰量1420%时，最大烟速12.2418.3m/s结构设计确定蛇形管管径d（现代常用d=4251mm）确定管子总数n 根据积灰指数确定横向节矩s1和纵向节矩s2
4、 烟道的深度b省煤器烟道的烟所流通截面F 烟所流速（已知烟气容积和平均温度下）修正直至合理,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 7,5、省煤器再循环,在锅炉启动中，停炉后或压火等一些事故状态时，不能保证对锅炉连续上水，省煤器中的水此时是不流动的，但炉内燃烧还在继续，或有一定温度的烟气排出，显然这些烟气要经过省煤器，在省煤器中的水不流动状态下，水将汽化。大量的蒸汽产生将引起省煤器振动，甚至引起省煤器管过热造成设备损坏事故，省煤器再循环，在上述不能保证连续上水时投入再循环，省煤器高温水或蒸汽将上升到汽包中，汽包下部温度较低的水下降到省煤器入口给入省煤器，形成一个
5、循环，达到一个保护省煤器的目的。,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 8,2、管式空气预热器,1、空气预热器分类导热式（板式、管式)、蓄热式(回转式）2、管式空气预热器（钢管、铸铁、玻璃管）结构布置特点,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 9,管式空气预热器由多根平行错列钢管焊在上、下管板上构成立方形箱体,管式空气预热器,1/1,管式空气预热器中烟气在管内由上而下纵向流动，空气从管外横向流过，两者成交叉流动。热量连续地由烟气通过管壁传给空气,为强化传热，在箱体水平方向装有若干中间管板，以提高空气流速,2023/9/29,P
6、rinciples of Boiler,Page 10,管式空气预热器,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 11,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 12,3、回转式空气预热器,1、工作原理2、结构3、布置4、特点,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 13,回转式空气预热器,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 14,回转式空气预热器与管式相比结构紧凑，外形小，重量轻，不易腐蚀。但结构复杂，漏风量较前者大得多。,回转式空气预热器,回转式空气预热器中烟气和
7、空气逆向交替地通过同一蓄热板受热面，完成热量的交换。若被加热的空气需要不同温度，则采用三分仓回转式空气预热器。此时，空气流通区分为一次空气和二次空气两个通道。,1/1,回转式空气预热器分受热面转动和风罩转动；前者有二分仓和三分仓二种，后者有单流道和双流道二种,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 15,回转式空气预热器,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 16,回转式空气预热器,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 17,4、尾部受热面的布置,1、尾部受热面的单级布置2、尾部受热面的双级布置
8、3、各适于什么情况下采用4、尾部受热面的单级与双级布置图,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 18,尾部受热面的布置,1/2,尾部受热面定义：省煤器和空气预热器布置在锅炉对流烟道的最后，此时进入这些受热面的烟气温度已不高，称为尾部受热面。双级布置：如果要求比较高的热风温度就要采用双级布置。如果不双级布置要么排烟温度过高（锅炉效率特别低），要么达不到热风温度的要求。双级分布从上到下是高温级省煤器、高温级空气预热器、低温级省煤器、低温级空气预热器。双级分布就是为了得到比较高的热风温度把一部分空气预热器放到省煤器中间。双级分布方案由技术经济比较，总投资最小确定。,
9、2023/9/29,Principles of Boiler,Page 19,尾部受热面的单级与双级布置,尾部受热面烟气和工质温度分布,2/2,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 20,5、省煤器磨损与影响因素,1、磨损及其危害2、易发部位3、影响因素4、防磨措施,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 21,温度较低的尾部烟道，具有一定硬度和速度的灰粒对管壁产生的磨损，它是冲刷磨损与撞击磨损的综合结果,1/1,省煤器磨损与影响因素,磨损严重部位 型锅炉尾部烟道靠近后墙部分省煤器蛇形管,影响磨损的主要因素 烟气流速wy 磨损量
10、近似与wy 的3.3次方成正比 管子的排列方式 烟气横冲错列第二排管子磨损最大 灰粒特性与浓度 锐利有棱角、大直径高比重、高浓度灰粒磨损大 烟气走廊 烟速高，磨损大,磨损使受热面管壁变薄 强度下降，易发生泄露、爆管,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 22,合理选择烟气流速 减少烟气中飞灰浓度与烟速分布不均匀系数 降低煤粉细度R90 采用膜式或肋片式省煤器 磨损严重部位加装防磨装置，如防磨板a），阻流板b），护瓦c）、d），防磨条e）等,防磨措施,1/1,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 23,6、低温腐蚀,1、低温腐蚀
11、及其危害2、低温腐蚀机理3、什么情况下容易发生低温腐蚀4、什么部位容易发生低温腐蚀5、减轻低温腐蚀措施,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 24,低温腐蚀 由于金属壁温低于酸露点，烟气中硫酸蒸汽凝结对壁面产生的腐蚀。酸露点越高，腐蚀的范围就越大,低温腐蚀,1/1,烟气酸露点tld 主要取决于燃料Szs与Azs，前者显著提高tld；后者可减低tld,危害 造成管子穿孔，炉内送风不足，锅炉效率降低；加重烟道堵灰,易发部位 多发生在空预器冷段。在启、停、低负荷、高硫煤时更严重。,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 25,低温腐蚀
12、速度与受热面上凝结的酸浓度以及受热面管壁温度tb有关,低温腐蚀机理,1/2,tb 降低，凝结的酸量先增多后减少；酸浓度下降,凝结酸量越多，腐蚀越大；酸浓度在52%56%范围内腐蚀最严重,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 26,2/2,低温腐蚀机理,空预器沿烟气流动方向 tb 逐渐降低,D点 随着tb降低，凝结酸量增加，tb还较高，w增加，约在低于烟气露点2045壁温处D点，酸凝结量接近最大，酸浓度也进入最大腐蚀区，w达最大值,B点 tb继续下降，酸凝结量和浓度均下降，w亦下降，直到腐蚀最轻点B，即水露点附近,B点之后 烟气中的SO2溶解于水生成亚硫酸溶液，
13、使金属的腐蚀又急剧增加,E点 硫酸蒸汽开始凝结，酸浓度还很高，在80%以上，但凝结酸量不多，故腐蚀速度w较低,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 27,降低烟气露点 采用低过量空气系数燃烧，减少SO3的生成量，降低烟气露点 采用添加剂氧化镁（MgO）、氧化钙（CaO）、白云石（CaCO3+MgCO3）喷入燃烧室，作为吸收剂，中和烟气中SO2，降低露点，并使积灰松软，便于清除,提高空预器冷端壁温 冷端壁温取决于进风温度和排烟温度。常用蒸汽抽汽加热和热风再循环来提高进风温度，进风温度加热值取决于燃用燃料的特性,减轻低温腐蚀措施,1/1,空预器冷段受热面采用耐腐蚀材料 采用玻璃管或铜钢管、耐腐蚀的Corten-A钢、涂搪瓷传热元件和陶瓷元件；采用热管,2023/9/29,Principles of Boiler,Page 28,问题与思考题,1、什么是烟气酸露点及低温腐蚀？什么地方、什么情况下容易发生低温腐蚀？试述防止低温腐蚀防止的措施。2、什么是烟气走廊？3、锅炉受热面一般什么地方容易发生严重磨损，如何减轻与防止？4、简述回转式空气预热器工作的基本原理。,
