电厂锅炉原理及设备
第八章 省煤器和空气预热器
第一节 第二节 第三节 第四节
省煤器 空气预热器 尾部受热面的布置 低温受热面的积灰、磨损和腐蚀
第一节 省煤器
一、作用
（1）节省燃料
θpy↓→q2↓
（2）改善汽包工作条件
进入汽包tgs↑→热应力↓
（3）降低锅炉造价
二、类型及结构特点
1. 按材料分类
五、引出管与汽包的连接
加装套管
六、设计中应考虑的问题
1. 质量流速和水速
• 过高→水阻过大 • 过低→不易排出气体，引起阻塞及腐蚀
2. 烟气流速
（1）烟速↑→对流传热↑→受热面面积↓，制造成本↓ →烟气流动阻力↑→风机电耗↑ →受热面磨损↑
（2）经济流速的选取因素 • 受热面价格、电能价格（包括燃料价格）、受热面形式（影响传热特
空气预热器基本结构
ALSTOM 三分仓空气预热器
受热元件
受热元件
石墨周向密封 双密封
吹灰器
在线清洗装置（OSW）
降低泄露:传感器驱动系统（SDS）
3. 热管空气预热器
RKY型热管空气预热器
第三节 尾部受热面的布置
第四节 低温受热面的积灰、磨损和腐蚀
一、积灰及其防止措施
二、种类及结构
导热式
• 管式
铸铁管 钢管 玻璃管
• 板式
蓄热式
1. 钢管式空气预热器
（1）结构 （2）优点
• 结构简单，制造方便，漏风量小
（3）缺点
• 体积大，耗钢材多
1. 钢管式空气预热器
（4）布置
2. 回转式空气预热器
（1）分类
• 受热面回转 • 风罩回转
（2）主要问题
• 漏风量大 • 受热面易积灰
（3）改善省煤器结构
• 选用大d管子 • 增大s1/d • 顺列布置 • 采用膜式或螺旋肋片管
2. 减轻和防止磨损的措施
（4）采用防磨措施
三、低温腐蚀
1. 硫酸腐蚀
2. 危害
（1）受热面泄露 （2）低温粘结性积灰 （3）严重腐蚀致使大量受热面更换
3. 机理
• S蒸O汽3与，烟在气壁中温水低蒸于汽硫结酸合蒸生汽成露硫点酸的 壁面上凝结称为酸液而腐蚀受热面
• 需考虑积灰特性
（4）烟道深度 b
纵向节距s2
（5）烟道宽度 a
• 等于炉膛宽度
（6）管子长度 L
• 短于a，烟道两侧
（7）烟气流通截面F
（8）烟气流速 wy
七、启动保护
第二节 空气预热器
一、作用
1. 进一步降低θpy，提高η 2. 改善燃料着火、燃烧条件，降
低q3、q4 3. 节省金属，降低造价 4. 改善引风机工作条件
性及流动阻力） （3）推荐经济烟速：8~11 m/s
六、设计中应考虑的问题
3. 烟气流速结构设计
（1）管径
d
• d↓→烟气侧换热系数↑ →所需受热面↓
→管壁厚度↓ →金属材料消耗↓ 、制造成本↓
→刚性差，管壁薄→排列参差不齐→影响传热和 检修；易形成烟气走廊，造成局部磨损
（2）管总数 n
（3）横向节距s1
3. 减少积灰的措施
（1）燃烧高硫油锅炉
• 加适量碱 • 低氧燃烧
（2）积松灰为主受热面
• 定期吹灰 • 布置水冲洗装置（空预器） • 足够的烟气流速 • 适当的管束布置
二、飞灰磨损及其防止措施
1. 机理
（1）物理作用：冲击、切削
（2）横ห้องสมุดไป่ตู้冲刷
• 正面、斜向 • 错列、顺列
（3）纵向流动
（4）影响因素
（2）提高受热面壁温
• 热风再循环 • 空预器进口装设暖风器 • 采用螺旋槽管
（3）其他措施
• 前置式预热器（玻璃管、热管） • 采用耐腐蚀材料 • 管式空预器冷段设计成独立体
（1）钢管省煤器
• 优点：强度高，工作可靠，传热性能好，重量轻，体积小，价格低廉 • 缺点：耐腐蚀性差
（2）铸铁省煤器
二、类型及结构特点
2. 按出口参数分类
（1）沸腾式
• 特征：出口水温达到饱和温度，且有部分水（10~20%）蒸发汽化 • 应用：中压锅炉
（2）非沸腾式
• 特征：出口水温低于改压力下的沸点20~25℃ • 应用：高压以上锅炉
4. 酸露点的确定
5. 腐蚀速度
• 凝结酸量 • 硫酸浓度 • 管壁温度
6. 影响因素
（1）壁温 （2）SO3含量
• 燃料中S分 • 火焰温度 •α • 飞灰中成分 • 催化剂含量
三、低温腐蚀
三、低温腐蚀
7. 减轻低温腐蚀的措施
（1）减少烟气中SO3含量
• 燃料脱硫 • 烟气脱硫 • 低氧燃烧 • 烟气再循环
• 利于停炉排除积水，减轻腐蚀 • 利于改善传热，节约金属
三、布置方式
2. 按蛇形管在烟道内布置方式分类
（1）纵向
• 管子短，支吊简单 • 水速较低，流动阻力较小 • 飞灰局部磨损严重
（2）横向
• 管子长，支吊复杂 • 平行工作管束少，水速高，流动阻力大 • 磨损减轻，防护维修简便
四、支吊方式
1. 支承（中小型锅炉） 2. 悬吊（大型锅炉）
1. 形成
• 烟温低于600~700℃烟道内，低熔灰凝固成固体颗粒。含灰烟气流冲刷 管束时，背风面产生漩涡区，微小灰粒聚集在管壁上形成松散积灰， 最后达到动平衡状态
2. 影响因素
• 烟速 • 飞灰粒度的分散度 • 管束错、顺列结构 • 立、卧式布置
表面均匀性严重积灰的空气预热器冷端传热元件
一、积灰及其防止措施
4. 按管子排列方式分类
• 错列：传热效果好，结构紧凑，可减少积灰；磨损严重，吹灰困难 • 顺列：易吹灰，磨损轻；积灰严重
三、布置方式
1. 卧式逆流
（1）工作原理
• 水在管内自下而上流动，便于排除空气，避免局部氧腐蚀 • 烟气（管外）自上而下横向冲刷管壁，易于吹灰，增大传
热平均温差，提高传热量
（2）优点
• 飞灰颗粒动能 • 单位时间冲击管壁的飞灰量 • 飞灰撞击率
严重磨损的空气预热器热端外侧传热元件
严重磨损的空气预热器热端外侧旁路密封片
二、飞灰磨损及其防止措施
2. 减轻和防止磨损的措施
（1）限制烟气流速：综合考虑磨损、积灰和传热
（2）防止烟道内出现局部烟速过高和飞灰浓度过大
• 消除烟气走廊 • 防止局部飞灰浓度过大 • 消除漏风
二、类型及结构特点
3. 按结构形式分类
（1）光管式省煤器
（2）鳍片管省煤器
增加传热面积和传热效果
（3）膜片式省煤器
传热效果好，金属耗量较少、成本低、磨损轻、运行可靠， 易吹灰
（4）螺旋管式省煤器
传热面积大，传热系数高 积灰问题
（5）H型省煤器
（5）H型省煤器
二、类型及结构特点