B2.2锅炉结构及其系统.doc

B2.2锅炉结构及其系统B2.2.1 锅炉结构一、锅炉构成及工作流程锅炉由主要部件和辅助装置构成。下表所列为锅炉主要部件及辅助装置。锅炉主要部件和辅助装置的名称和作用名称主要作用主要部件炉膛保证燃料燃尽并使出口烟气温度冷却到对流受热面能安全工作的数值燃烧设备将燃料和燃烧所需空气送入炉膛并使燃料着火稳定，燃烧良好锅筒是自然循环锅炉各受热面的闭合件，将锅炉各受热面联结在一起并和水冷壁 ，下降管等组成水循环回路。锅筒储存汽水，可适应负荷变化，内部设有汽水分离装置等以保证水汽品质。直流锅炉无锅筒水冷壁是锅炉的主要辐射受热面、吸收炉膛辐射热加热工质，并用于保护炉墙过热器将饱和蒸汽加热到额定过热蒸汽温度。生产饱和蒸汽和热水的锅炉无过热器再热器将汽轮机高压缸排汽加热到较高温度，然后再送到汽轮机中压缸膨胀做功。用于大型电站锅炉以提高电站热效率省煤器利用锅炉尾部烟气的热量加热给水，以降低排烟温度，节约燃料空气预热器加热燃烧用的空气，以加强着火和燃烧；吸收烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉效率；为煤粉锅炉制粉系统提供干燥剂炉墙构架是锅炉的保护外壳，起密封和保温作用。支承和固定锅炉各部件，并保持其相对位置辅助装置燃料供应装置储存和运输燃料磨煤装置将煤磨成煤粉并输入燃用煤粉的锅炉燃烧送风装置由送风机将空气送入空气预热器加热后输往炉膛及磨煤装置应用引风装置由引风机和烟囱将锅炉排出的烟气送往大气给水装置由给水泵将经过水处理设备处理后的给水送入锅炉除灰除渣装置从锅炉中除去灰渣并运走除尘装置除去锅炉烟气中的飞灰、改善环境卫生自动控制装置自动检测、程序控制、自动保护和自动调节下图所示是燃用煤粉炉的自然循环锅炉简图。其工作流程大致如下。燃料煤运到煤厂后经煤斗和给煤机入磨煤机磨成煤粉并由一次空气携带往燃烧器。燃烧器喷出的煤粉与二次空气混合后在炉膛燃烧并释放出大量热量。燃烧产生的高温烟气由炉膛经过热器、再热器、省煤器、和空气预热器进入除尘器，再由引风机送往烟囱排入大气。给水由给水泵经给水管道送入省煤器。给水在省煤器吸热后进入锅筒，并沿着下降管经下集箱流入水冷壁。水在水冷壁中吸收炉膛辐射热而形成汽水混合物并流入锅筒。汽水混合物在锅筒中经汽水分离装置后，蒸汽由锅筒上部送入半辐射式过热器和对流过热器等吸热并形成过热蒸汽。随后，过热蒸汽由过热器出口集箱送往汽轮机。自高压缸出口引来的蒸汽在再热器中吸收烟气热量后再送入中压缸作功。冷空气自送风机吸风管吸入后，由送风机送往空气预热器。空气在空气预热器中吸收烟气热量后形成热空气，并分为一次空气和二次空气分别送往磨煤机和燃烧器。锅炉的灰渣经灰渣斗落入排灰槽道后用水力排除。二、工业锅炉结构工业锅炉就其本体结构而言可分为火管锅炉和水管锅炉两种。火管锅炉具有结构简单、运行水平和给水品质要求较低等优点。但是，由于结构上的限制，只能制成低参数、小容量的锅炉，热效率较低。因而钢材消耗率较大。水管锅炉受热面布置方便，传热性能好，热效率也较高，因而钢材消耗率较低，在结构上可用于大容量和高参数的工况，但对水质和运行水平要求较高。水火管锅炉是在火管锅炉和水管锅炉基础上设计制成的，具有两者的优点，对水质要求与水管锅炉相近。火管锅炉由于容量小、结构简单，一般制成快装式锅炉；水管锅炉也有制成快装式锅炉的。（一）火管锅炉（二）水管锅炉（三）水火管锅炉（四）热水锅炉三、自然循环电站锅炉的结构电站锅炉是一种用以生产过热蒸汽供电站发电应用的蒸汽锅炉。利用循环回路中上升管内汽水混合物和下降管内水的密度差建立工质循环的称为自然循环电站锅炉。其特点为具有锅筒和只能在临界压力以下工作。自然循环锅炉的循环回路由锅筒、集箱、下降管和上升管组成。下降管布置在炉墙外面，不受热，上端和锅筒相连，使锅筒内炉水流入管内，下端和下集箱相连；上升管也称水冷壁管，布置在炉膛内，吸收火焰辐射热，使由下降管经下集箱入上升管的炉水汽化产生蒸汽。上升管下端和下集箱相连，上端和锅筒相连，管内产生的汽水混合物回入锅筒。汽水在锅筒内分离，炉水回入下降管，蒸汽流入过热器，经加热后输往汽轮机应用。（一）中压自然循环电站锅炉国产的中压自然循环电站锅炉的额定蒸汽压力为3.822MPa（39kgf/cm2），额定汽温为450，额定容量为35130t/h，一般用于中小型电站。蒸发量65t/h的锅炉均为煤粉炉。图示锅炉为上海锅炉厂设计制造的SG130-39、450型中压煤粉炉，采用固态排渣，可配25MW的汽轮发电机组。锅炉采用倒U型布置，单锅筒。锅炉按燃烧无烟煤设计，采用四角布置直流燃烧器。炉膛横截面近于正方形，煤粉气流的射流在炉膛中心形成一个直径1000mm的假想切圆。为了保证无烟煤的燃烧，在燃烧器中心标高上下1.5m处敷设有卫燃带。炉膛四壁全部设有水冷壁，水冷壁管的管径为直径603mm，节距为75mm。在炉膛出口处的后水冷壁设计成具有折烟角以改善烟气流动及冲刷情况。饱和蒸汽由锅筒经炉顶管进入逆-顺混合流动方式布置的第一级过热器，出来后经8根引出管左右交叉引到两侧减温器。然后，流过第二级过热器的两侧逆流段，经中间集箱混合后，再经顺流的第二级过热器的中部热段，最后由第二级过热器出口集箱左侧端部输出。省煤器和空气预热器采用双极交错布置，省煤器管子直径为323mm，空气预热器管径为401.5mm，管子均作叉列布置。热空气温度为400，排烟温度为140，锅炉效率为88.65%。（二）高压自然循环电站锅炉国产高压自然循环电站锅炉的额定蒸汽压力为9.8MPa（100kgf/cm2），额定汽温为540额定蒸发量有220t/h和410t/h两种，均采用煤粉燃烧。图示为哈尔滨锅炉厂设计制造的HG-220/100-1型锅炉，用于配50MW汽轮发电机组。额定蒸汽压力为9.8MPa（100kgf/cm2），额定汽温为540，给水温度为215。锅炉按烟煤设计，排烟温度选为120，锅炉设计效率为92.8%。锅炉采用角式布置直流燃烧器，应用重油点火。炉膛各壁均布置水冷壁。过热器由炉顶过热器、低温对流过热器、屏式过热器和高温对流过热器组成。饱和蒸汽从锅筒出来后即按此顺序流经过热器各部分。过热汽温调节采用两级自凝水喷水减温方法。第一级喷水减温器位于屏式过热器前，第二级布置在高温对流过热器热段前面。省煤器和空气预热器作双级交错布置。省煤器为双侧进水。空气预热器采用两面进风的管式空气预热器。对流过热器采用蒸汽吹灰，屏式过热器采用振动吹灰，尾部受热面采用钢珠除灰装置。（三）超高压自然循环电站锅炉国产超高压自然循环电站锅炉的额定蒸汽压力为13.72MPa（140kgf/cm2），过热汽温/再热汽温有两种，即（555/555）及（540/540），额定蒸发量有400t/h及670t/h。东方锅炉厂设计制作的DG-670/140-4型锅炉配200MW的汽轮发电机组。过热汽压力为13.72MPa（140kgf/cm2），过热汽温为540，再热蒸汽压力为（进口/出口）（2.65/2.45）MPa，再热气温为（进口/出口）（323/540），再热蒸汽流量为579t/h，给水温度为240。锅炉按露天布置燃用贫煤。作倒U型布置，单锅筒、单炉膛，采用四角直流式燃烧器。炉膛四周均由直径606mm的鳍片管按节距80mm焊接制成膜式水冷壁。尾部井烟道两侧墙也用同尺寸管焊接成节距为160mm的膜式水冷壁。水平烟道斜底及两侧墙也采用膜式水冷壁。锅炉共有24个循环回路，用大直径下降管集中供水。（四）亚临界压力自然循环电站锅炉图示为英国制造的配660MW汽轮发电机组的亚临界压力自然循环电站锅炉，锅炉额定压力为16.66MPa（170kgf/cm2），额定过热汽温为568，额定蒸发量为2020t/h，再热气温与过热汽温相同。锅炉燃用煤粉，燃烧器布置在炉膛前后墙上，上下各5排，每排6只，共计60只圆形燃烧器，由10台E型磨煤机供给煤粉。炉膛水冷壁由12根从锅筒引出的内径470mm的大直径下降管供水。锅炉具有单锅筒，其内直径为2210mm，壁厚为150mm，长33m，重315t，分三段运往工地安装。烟气离开炉膛后，先流过节距为760mm的屏式过热器，再依次流过节距为450mm的第二级过热器和第二级再热器。在进入后竖井时，烟气流分为前后两股，前者流经水平布置的第一级过热器和省煤器，后者流经水平布置的第一级再热器和省煤器。省煤器后面装有烟气调节挡板，用于控制烟气按一定比例流过上述两烟道达到调节再热汽温的目的。四、多次强制循环电站锅炉的结构多次强制循环电站锅炉的特点为在炉膛蒸发受热面的下降管和上升管之间装设循环泵以提高回路的流动压头。循环泵的流动压头一般为0.250.35MPa。由于工质是做强制流动的，因而可以采用直径较小的锅筒、上升管和下降管，蒸发受热面布置比较自由，锅炉启停时间比自然循环电站锅炉的短，负荷调节范围增大。目前已运行的多次强制循环锅炉最大容量为2950t/h最高运行压力为18.34MPa（187kgf/h）。有超高压多次循环锅炉、亚临界压力多次循环锅炉。五、电站用直流锅炉、低倍率循环锅炉和复合循环锅炉的结构直流锅炉是一种使给水一次通过各受热面变为蒸汽的锅炉，其循环倍率等于1.0，给水靠水泵压头的作用顺序通过省煤器、蒸发受热面和过热器并全部变成过热蒸汽。在中等容量直流锅炉中，根据炉膛蒸发受热面布置方式的不同有三种基本形式：水平围绕管圈式，垂直上升管屏式和回带管屏式。与自然循环锅炉比较，直流锅炉的优点为蒸发受热面布置比较自由，可在超临界压力和临界压力以下应用，无锅筒因而制造方便且省金属，此外启停较迅速，调节灵敏。其缺点为给水品质及自动调节要求较高，蒸发受热面阻力大，给水泵耗电较大。电站用低倍率循环锅炉是在直流锅炉和多次强制循环锅炉基础上发展起来的一种锅炉，又称全负荷复合循环锅炉。其特点为无锅筒，炉膛蒸发受热面中工质采用强制循环，从炉膛蒸发受热面出来的汽水混合物进入汽水分离器分离。分离后蒸汽引向过热器，水则和省煤器出来的给水在混合器混合后经再循环泵送入炉膛蒸发受热面，因而蒸发受热面中的流量大于蒸发量。其循环倍率较低，一般为1.22.0.可用于亚临界压力和超临界压力。这种锅炉由于存在再循环泵，当负荷变化时，蒸发受热面中循环流量变化不大，因而与直流锅炉相比额定负荷时可以采用低的多的工质流速，使蒸发受热面流动阻力显著减少；与自然循环锅炉相比，用汽水分离器取代锅筒，可使金属耗量降低，制造工艺简化；与多次强制循环锅炉相比，循环倍率小。因而再循环泵功率小且无锅筒。六、特种锅炉的结构（一）间接加热锅炉（二）余热锅炉（三）废料锅炉（四）特种工质锅炉（五）正压燃烧锅炉锅炉分类分类方法锅炉类型简要说明按用途分类电站锅炉用于发电，大多为大容量高参数锅炉，火室燃烧，热效率较高工业锅炉用于工业生产和采暖，大多为低参数，小容量锅炉，火床燃烧，热效率较低。出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称热水锅炉。船用锅炉用作船舶动力，一般采用低、中参数，大多燃油，要求锅炉体积小，重量轻机车锅炉用作机车动力，一般为小容量低参数，火床燃烧，以燃煤为主，锅炉设计紧凑按结构分类火管锅炉烟气在火管内流动，一般为小容量低参数锅炉，热效率较低但构造简单，水质要求低，运行维修方便水管锅炉汽水在管内流过，可以制成小容量、低参数锅炉，也可制成大容量，高参数锅炉。电站锅炉一般均为水管锅炉，热效率较高，但对水质要求和运行水平的要求也较高按循环方式分类自然循环锅筒锅炉具有锅筒，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环，只能在临界压力以下应用多次强制循环锅筒锅炉也称辅助循环锅筒锅炉具有锅筒和循环泵，利用循环回路中的工质密度差和循环泵压头建立工质循环。只能在临界压力以下应用低倍率循环锅炉具有汽水分离器和循环泵。主要靠循环泵建立工质循环，可应用于亚临界压力和超临界压力。循环倍率较低，一般为1.252.0直流锅炉无锅筒，给水靠水泵压头一次通过受热面产生蒸汽，适用于高压和超临界压力锅炉复合循环锅炉具有再循环泵。锅炉复合低时按再循环方式运行，负荷高时按直流方式运行。可应用于亚临界压力和超临界压力按锅炉出口工质分类低压锅炉一般压力小于1.274MPa(13kgf/cm2)中压锅炉一般压力为3.822MPa(39kgf/cm2)高压锅炉一般压力为9.8MPa(100kgf/cm2)超高压锅炉一般压力为13.72MPa(140kgf/cm2)亚临界压力锅炉一般压力为16.66MPa(170kgf/cm2)超临界压力一般压力为22.11MPa(225.65kgf/cm2)按燃烧方式分类火床燃烧锅炉主要用于工业锅炉，其中包括固定炉排炉、活动手摇炉排炉、倒转炉排抛煤机炉、振动炉排炉、下饲式炉排炉和往复推饲炉排炉。燃料主要在炉排上燃烧火室燃烧锅炉主要用于电站锅炉，燃烧液体、气体和煤粉燃料的锅炉都是火室燃烧锅炉。火室燃烧时，燃料主要在炉膛空间悬浮燃烧旋风炉有卧式和立式两种，燃用粗煤粉和煤屑。微粒燃料在旋风筒中央悬浮燃烧，较大煤粒贴在筒壁燃烧，液态排渣沸腾燃烧锅炉送入炉排的空气流速较高，使大粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小粒燃煤随空气上升并燃烧。宜用于燃用劣质燃料，目前只用于工业锅炉。已开发大型循环流化床锅炉按所有燃料或能源分类固体燃料锅炉燃用煤等固体燃料液体燃料锅炉燃用重油等液体燃料气体燃料锅炉燃用天然气等气体燃料余热锅炉利用冶金、石油化工等工业的余热作热源原子能锅炉利用核反应堆所释放的热能作为热源的蒸汽发生器废料锅炉利用垃圾、树皮、废液等废料作为燃料的锅炉其它能源锅炉利用地热、太阳能等能源的蒸汽发生器按排渣方式分类固态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排出，是燃煤锅炉的主要排渣方式液态排渣锅炉燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流出，在裂化箱的冷却水中裂化成小颗粒后排入水沟冲走按炉膛烟气压力分类负压锅炉炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉的主要形式微正压锅炉炉膛表压力为20005000Pa，不需引风机，宜于低氧燃烧增压锅炉炉膛表压力大于0.3MPa,用于配蒸汽-燃气联合循环按锅筒布置分类单锅筒纵置式、单锅筒横置式、双锅筒纵置式现代锅筒型电站锅炉都应用单锅筒形式，工业锅炉采用单锅筒或双锅筒按炉型分类倒U型、塔形、箱型、T型、U型、N型、L型、D型、A型等D型、A型用于工业锅炉，其它炉型一般用于电站锅炉按锅炉房型式分露天、半露天、室内、地下、洞内工业锅炉一般采用室内布置，电站锅炉主要采用室内或露天布置按锅炉出厂型式分快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉小型锅炉可采用快装型式锅炉参数系列如下表：汽压/MPa汽温/给水温度/容量/(t/h)容量/MW0.4饱和200.1，0.2，0.5，1.00.7饱和200.5，1.0，1.0，4.01饱和201.0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0，1.25饱和，250，35020，60，1052，4，6，8，10，15，20，351.6饱和，35020，60，1052，4，6，8，10，15，20，352.5饱和，350，40020，60，1054，6，8，10，15，20，35，6033.9450145,17535，65，1306，12，259.9540215220,41050,10013.8540/540 240420,670125,200555/55517.5540/540 260-29010,252,008300,600555/555我国电站锅炉参数系列额定蒸发量/t.h-1额定蒸汽压力/MPa(kgf.cm-2)配凝汽式汽轮发电机组功率/MW3.822 (39)9.80 (100)13.72 (140)16.66 (170)额定蒸汽温度/450540540/5403566512130252205041010040012567020010003002050600分子为过热汽温，分母为再热气温现行产品采用400t.h-1,(555/555)现行产品采用1000t.h-1,(555/555)B2.2.2 锅炉主要受压部件及其作用（注B-1）； 一、蒸发设备1、水冷壁2、下降管3、联箱4、汽包二、过热器与汽温调节设备（一）、过热器 过热器的作用是将饱和蒸汽加热成为一定温度的过热蒸汽。在以前讲过，要想提高热力循环效率，必须提高蒸汽的初参数（温度和压力）。在技术上提高压力容易做到，而提高温度则受到钢材耐热温度的限制。蒸汽的压力与温度的提高必须相协调，若压力提高的多而温度提高的少，则会导致汽轮机末几级的湿度增加。当汽轮机末几级的湿度超过10%12%时，蒸汽中的水分会对汽轮机叶片产生较大的冲蚀和过大的推力，影响汽轮机的安全、经济运行。因此，任何锅炉的初参数都是相匹配的，如中压锅炉的蒸汽压力为3.822Mpa，温度为450；而高压锅炉的蒸汽压力为9.80Mpa，其温度为540。不同的钢材，其耐热温度不同。因而承受不同温度的过热器所选用的钢材也不同，从经济角度出发不能选用过好的钢材，但为了安全也不能用耐热温度不符合要求的钢材。所以，对于过热器要根据它的工作温度不同，采用不同的钢材，如我国生成的3.822Mpa、450的中压锅炉，过热器高温度段的末段位于烟道中间的那部分管子采用合金钢，而其余部分全是用20号碳钢。过热器组成与种类：随着锅炉向高参数大容量发展，过热器的吸热量不断增加。例如，蒸汽参数由3.822Mpa、450提高到9.8Mpa、540和13.72Mpa(140kgf/cm2)、540（带中间再热），过热器吸热量占炉水总吸热量的份额，由19.8%提高到30.9%和近45%，因而过热器受热面大大增加，受热面布置不断向炉膛内扩展，其工作条件也越来越差。我们说过热器的工作条件差，是因为它布置在锅炉高温烟气区，其管内流动的工质蒸汽也是锅炉所有受热面内工质温度最高的；蒸汽密度小，吸热能力差，当然对管壁冷却效果也就差；若是水质量不好，蒸汽带盐，会在过热器内形成盐垢，盐垢传热能力更差，因而很容易使管子金属过热。管子过热会使管子强度和寿命降低，严重时会使过热器管子爆破。由于过热器位置不同，它们的换热方式也不同。按换热方式可将过热器分为对流式、辐射式、半辐射式三种。对流过热器布置在横烟道内，它主要依靠对流换热吸取热量，蒸汽温度随负荷的升高而升高。辐射式过热器，做成挂屏悬吊在炉顶或布置在燃烧室的四壁上，呈壁式布置，以吸收辐射热量为主，其蒸汽温度随锅炉负荷的升高而降低。半辐射式过热器，做成挂屏悬吊在炉膛上部，位于炉膛出口部分，它既吸收辐射热又吸收对流热，几乎各占一半，锅炉负荷升高时，蒸汽温度变化不大。中压锅炉只有对流过热器，而高压及以上的锅炉，其过热器则是包括两种或三种换热方式的联合过热器。联合式过热器的汽温特性较好，当锅炉负荷变化时，气温变化较为平稳。对流过热器：对流过热器位于炉膛出口水平烟道中，它受较高温度的烟气冲刷，以吸收烟气对流热为主，烟气辐射热为辅，故称对流过热器。对流过热器是由无缝钢管弯制而成的蛇形管和两个或两个以上的集汽联箱组成。蛇形管的外径一般采用3242mm，通常作顺列布置，管子横向节距与管子外径之比为S1/d为23，纵向节距与弯管半径有关，一般此节距与管子外径之比S2/d为1.62.5.过热器管与联箱连接采用焊接。对流过热器入口烟温较高，接近1000，为防止结渣，常把过热器管的前几排拉稀错列布置。随着锅炉容量的不断增大，烟道变宽，烟温分布更加不均匀，组成蛇形管吸热不均；为此把过热器分成几级，在中间联箱进行混合，并将蒸汽左右交叉，以减少烟温偏差对蒸汽温度不均的影响。过热器并联蛇形管数目的多少与蒸汽流速有关，蒸汽流速大，对流换热效果好，金属管子能得到较好的冷却，但蒸汽压降增加；管壁冷却还与蒸汽密度有关，密度大冷却效果好，但阻力损失大，所以不同压力等级的锅炉过热器的蒸汽流速不同。中压锅炉的蒸汽流速为2030m/s，高压锅炉为1020m/s超高压锅炉为816m/s。在烟气通路截面不变保持烟气流速的情况下，可以通过改变管圈数目来改变蒸汽速度。由单管圈变为双管圈，蒸汽通路截面增加一倍，蒸汽速度降为原速度的1/2。因为过热器是顺列布置，所以管圈增加，烟气通路和烟气流速都不变。对流过热器根据蛇形管的布置方式分为立式和卧式两种。现在我国生成的锅炉多采用立式对流过热器。立式过热器支吊简单、安全、积灰的可能性小，这种过热器的管子吊在炉顶外的联箱和钢梁上。其缺点是疏水不易排出，停炉时蛇形管内易积水。卧式过热器的优点是疏水方便，不易积水，但管子易积灰，影响传热，且支吊件需全部放在烟道中，易烧坏，需用较好的金属材料。对流过热器按烟气与蒸汽的流动方向可分为顺流、逆流、双逆流及混合流四种。顺流过热器，蒸汽的高温段在烟气的低温区，管子壁温较低，比较安全，但管壁温度与蒸汽的平均温差小，传热较差，同样的传热量需要较多的受热面积。逆流布置的过热器温差大，传热效果好，可节省受热面积；但蒸汽的高温段正是烟气的高温区，所以管壁温度高，容易使金属过热，安全性差。双逆流或混混流的过热器的壁温和受热面积大小均介于前两种过热器之间，在一定程度上集中了逆流与顺流的优点，因此得到了广泛的应用。从经济安全角度考虑，逆流布置多应用于低温烟区，顺流布置较多应用于高温区过热器的最后一级。对流过热器按蒸汽流动的顺序分为一级、二级对流过热器，两级过热器均布置于水平烟道中。饱和蒸汽自汽包引出后进入炉膛顶部，向右经水平炉顶进入一级对流过热器，蒸汽在蛇形管中先逆流后顺流流动，然后进入表面式 减温器。蒸汽自减温器流出后进入二级对流过热器中，蒸汽先逆流后顺流流动，最后进入过热器出口集箱。在二级过热器中，蒸汽温度最高的蛇形管位于第三排，这样管外烟气低些，可使二级过热器出口管段的壁温不致于过高。温度特性：所谓过热器的温度特性，是指锅炉负荷变动时，过热蒸汽温度的变动性能。对流过热器的气温特性是随锅炉负荷的增加而升高，反之则降低。分析如下；在对流过热器中，烟气与管壁的换热方式主要是对流换热，对流换热不仅正比于温度差还与放热系数成正比例。当锅炉负荷增加时，燃料量增加，烟气量增多，流经过热器的烟速也相应增加，因而提高了烟气侧的对流放热系数。同时锅炉负荷增加，炉膛出口烟温升高，从而增加传热平均温差。虽然流经过热器的蒸汽量随锅炉负荷增加也增大，其吸热量也增多，但由于对流放热系数和平均温差都增大，使过热器的传热量的增加大于因蒸汽流量增大而需要增加的吸热量。因而每公斤蒸汽的吸热量增多了，出口气温也升高了。同是对流过热器，但由于布置的位置不同，所处的烟温区不同，它们所吸收的对流热与辐射热的成分也各有区别，所以它们的温度特性也不同。热偏差概念：饱和蒸汽进入过热器的许多并列的管子中进行加热，显然进来的蒸汽温度是一样的，若每根管子的进汽量相同，外面的受热量也相同，则过热器每根管出来的蒸汽温度都应该是相同的，当然也就不会存在各管间的热偏差。但事实上不可能存在这样的理想情况，大量并列的管子，其外部受热不可能均匀，其内部的蒸汽流量也不可能相同。实践表明，沿烟道宽度的烟速和烟温是不均匀的，因而梅根管子的受热也就不可能相同，另外，每根管子的形状、尺寸、内部阻力系数，以及每根管子与联箱连接的位置都不一样，因而各管子的气流量也必然不一样。一些受热较强而蒸汽量又少的管子，就要比其他管出口处的汽温要高。对中、小型锅炉，蛇形管的蒸汽温度偏差可能达50甚至更高。这种过热器管内吸热不均的现象，称为过热器热偏差。吸收热量大于整个并行管子吸热平均值的管子，称为偏差管。热偏差是威胁过热器安全运行的重要因素，因为过热器的一些管子的运行温度已接近管子金属的允许温度，如果热偏差大，必然引起管子超温，造成过热器损坏。因此对于热偏差不论从设计还是运行角度都要给以足够的重视。热偏差产生的原因：1、工质侧流量不均。两联箱间许多并列的蛇形管的流量，取决于管子自身的流动阻力和管子两端的压力差。当每根管子的压力差不同时，压力差大的流量大，反之则小；若并列管两端的压力差相同时，但管子长度、弯曲程度及粗糙度不同，则流动阻力不同，阻力大的流量小，阻力小的流量大。此外，并列管与进口联箱的连接方式也影响并列管两端的压力差。2、烟气侧热力不均。锅炉在运行中，由于运行和结构上各种因素的影响，各平行蛇形管间的热负荷常存在着较大的差别，其原因是烟气流速和烟气温度分布不均造成的。过热器烟温分布不均是由炉膛内的烟气温度不均造成的。在正常情况下，燃烧最强的空间在炉膛某横断面的中心部分，此部分称为火焰中心。炉膛四周墙壁上不满了吸收火焰放出热量的水冷壁，因此从炉膛任一横断面来看，基本是中间部分温度高，越靠近水冷壁烟温越低；当各燃烧器负荷不一致时、煤粉或供风不均、炉膛局部或过热器部分结焦，均促使过热器产生热量差。总之，由于炉膛烟温分布特性，一般地说决定了沿过热器烟道宽度烟温分布为中间高两侧低。烟速分布不均，是造成热力不均的另一重要因素。烟气沿烟道流动不均主要是由于过热器阻力不一致造成的。阻力小则流速大，传热增强，其蛇形管吸收较多的热量。在过热器空隙大，阻力小、烟速高的地方，称为烟气走廊。由于安装不严格或结构不合理造成某些蛇形管管距偏大或过热器与烟道侧墙的空隙较大，都可能形成烟气走廊，使其临近的蛇形管传热增强，吸热量较多。尤其是由于煤质或超负荷等原因造成炉膛出口部分垂直管或过热器前几排管结渣，形成的烟气走廊所造成的热偏差后果更为严重。减轻热偏差的方法：1、蒸汽侧采取措施。（1）分级可以减少受热面偏差，许多并列蛇形管的蒸汽引至同一联箱，经混合后可以消除或减轻这一级的热偏差。蒸汽总的过热焓增越高，应分级越多，以保障热偏差不致于过大。中压锅炉过热器分两级，级间混合一次；高压炉过热器分三到四级，中间进行二到三次混合。（2）过热器的蒸汽进行左右交换流动。为了减少烟道两侧的热偏差，采取将上一级在烟道左侧的流动蒸汽在进入下一级时转移到右侧，而右侧蒸汽则交换到左侧。（3）对流过热器两侧与中间分两级并进行交换。将烟道两侧烟温低的地方组成一级，中间烟温高的地方组成一级，两级间蒸汽左右交换一次，这样热偏差可大为减少。2、烟气侧采取的措施（1）从锅炉设计和运行两方面要尽量保证燃烧稳定、火焰中心正确，使沿炉膛宽向上的烟气流速和温度分布较为均匀。（2）沿烟道宽度避免出现烟气走廊。（3）严格执行吹灰的规定，要防止受热面结渣，如若结渣，应及时清除。（二）、减温器下面介绍两种常用的表面式减温器和喷水式减温器两种减温设备。（1）表面式减温器：他是一种热交换器，通常用给水作为冷却介质来降低蒸汽温度，以达到调节过热气温的目的。这种减温器的优点是水、汽不直接接触，对冷却水质要求不高，故在中压锅炉中得到广泛的应用。由中压锅炉对流过热器的温度特性决定，当负荷远低于额定负荷时，减温器就得投入使用，随着锅炉负荷的提高，不断增加通过减温器的冷却水量，才能维持汽温在规定的范围内。上图是一种以给水作为冷却水的表面式减温器结构。水在U形管内流动，蒸汽在U形外由上而下流动，蒸汽的冷却程度取决于冷却水流量的大小。这种减温器右端，有相当长一段无法安装蒸汽管，因而右端的蒸汽具有较大的冷却面积，使减温器右端蛇形管外的蒸汽温度较低，还有部分蒸汽被冷凝成了水，故使过热气温热偏差加大，其过热器汽温偏差可达1020，通常称减温器的这种现象为“端部效应”。表面式减温器可使汽温下降4050，这时通过减温器的减温水量约占给水量的4060%。以给水作为减温器的冷却水时，其减温器与省煤器的系统布置分串联与并联两种，。经过减温器的给水再回到省煤器入口进入省煤器为串联系统。这样提高了省煤器入口的给水温度降低了给水与省煤器管外的烟温差，降低了烟气与给水的热量交换，因而提高了排烟温度，增大了排烟热损失，降低了锅炉效率。但是这种系统不因用给水调节蒸汽温度而改变省煤器的通水量，工作较为可靠，一般采用串联系统。并联系统是经过减温器的那部分给水不再回到省煤器入口，而是直接进入省煤器的中间联箱，所以前段省煤器的通水量因调节蒸汽温度而经常变化，工作不够可靠。表面式减温器一般布置在过热器中间，这样即可保护过热器，同时调节惯性也比较小。（2）喷水式减温器。也称混合式减温器。它是将水直接喷入过热器蒸汽中，水吸收蒸汽的热量后加热蒸发，以达到降低过热蒸汽温度的目的。喷水减温器结构简单、调节灵敏、易于自动化，所以在高压及以上的锅炉中得到广泛的应用。但它对喷水水质要求较高，水的含盐量要0.3g/kg若喷水水质不合格，将直接影响蒸汽质量，有损于过热器的工作寿命和安全运行。喷水减温器主要形式有水室式、旋涡式、多孔喷管式。水室式这种减温器在在文丘里管喉部装一环形水室，水室开有多排3mm的喷水孔，孔内水速约为1m/s，喷口处汽速为70120m/s，采用文丘里是为了加强喷水与蒸汽的混合。 旋涡式它在文丘里管前装有雾化质量较好的漩涡喷嘴，以便更好的混合、受热、蒸发，但其喷嘴为悬臂式，防止产生共振。多孔喷管式孔径为57mm，喷水速度为35m/s，喷嘴上下 两端固定， 稳定性好且结构简单，安装方便，但雾化质量差。喷水处后面都需装设35m的保护套 ，以防止喷水水滴与管壁直接接触产生热应力。 喷水减温器中的冷却水，由于直接与蒸汽混合，所以对水质要求很高，以保障蒸汽质量符合标准。对于化学水处理设备完善，能保证化学补给水质量的情况下，可用给水作为喷水减温器的冷却水。当化学水处理设备不够完善，水质达不到要求时，则不能用给水作为冷却水。所以有自制冷凝水喷水减温系统。其工作原理是利用低温给水将从汽包引出部分饱和蒸汽冷凝成水，再送入喷水减温装置中。蒸汽冷凝成水的冷却器是一个表面式热交换器，它用低温段省煤器的给水作为冷却水，饱和蒸汽在其中被冷凝成水后，流入储水器。由于冷凝器中凝结水的压力基本上与汽包中压力相等，而减温器是装在两级过热器之间，此外的蒸汽压力因一级过热器的阻力而降低，这个降低值就是冷凝器与减温器之间存在的压力差，依靠这个压力差把凝结水喷入减温器中。积存在储水器中水量能供正常喷水量6080s。当凝结水量大于喷水需要量时，多余的凝结水通过溢流管流回汽包，这种流动是靠冷凝器比汽包高出2m来实现的。溢流管接在汽包的汽空间，并具有水封，以防止炉水倒流储水器中，影响凝结水品质。烟气侧调节汽温方法：改变火焰中心高度可以调整过热蒸汽温度。改变火焰中心位置，也就是改变了燃料在炉膛的燃烧时间或停留时间，改变了燃料在炉膛的放热量，即改变了炉膛出口的烟气温度，从而可以达到改变过热蒸汽温度的目的。改变火焰中心的方法有（1）改变运行喷燃器的分布方式。对于沿炉膛高度布置喷燃器的锅炉，可将不同高度的喷燃器组投入或停止运行，即通过上下喷燃器的切换来改变火焰中心的位置。当汽温偏高时，应尽量投入下部喷燃器或加大下部喷燃器的燃料量，同时停止上部喷燃器或减少上部喷燃器的燃料量，使火焰中心下移，使燃料在炉膛的停留时间延长，向炉膛的散热量增大，炉膛出口烟温降低，达到蒸汽温度降低的目的。汽温降低时，可尽量将上部喷燃器投入运行或增加其燃料量，同时减少下部喷燃器的投运只数或减少其燃料量，同样可达到使过热器温度升高的目的。此外，对处于同一高度的双蜗壳喷燃器，可通过风速挡板改变风的旋流强度来改变火焰中心的位置，当二次风旋流强度加大时，二次风的扩散角增大，火焰中心下移；反之，当二次风旋流强度降低时，二次风扩散角变小，火焰中心上移。（2）、改变喷燃器倾角。改变喷燃器倾角可改变火焰中心位置。 经验表明，炉膛四角布置的喷燃器，其倾角每改变1能使过热蒸汽温度改变2。但喷燃器倾角不能过大，向上倾角过大，将增大不完全燃烧损失，还可能使炉膛出口结渣；向下倾角过大，可能造成冷灰斗结渣。一般燃烧器向上下摆动角度在（2030）时，可调节汽温4060。（三）再热器设备再热设备包括再热器和温度调节装置。它的作用是把汽轮机内做过部分功的蒸汽（高压缸或中压缸后）再次加热，达到一定的过热温度，成为再热蒸汽，然后这些蒸汽又引返至汽轮机的下一级（中压缸或低压缸）内继续做功。蒸汽经过再热，提高了温度，增加了焓值。但采用再热方式的主要目的还在于提高汽轮机末端蒸汽的干度。随着蒸汽初参数（压力和温度）的提高，在一定的背压下，蒸汽终态的干度越来越低，这时蒸汽中的含水量会造成末级叶片的严重侵蚀。所以高压机组普遍采用 中间再热，以保证汽轮机末级蒸汽湿度在许可的范围内。一般要求汽轮机末级的蒸汽干度不低于8890%。再热器实质上是一种低压或中压蒸汽过热器，有时也称二次过热器。它的工作原理基本上和过热器一样。再热器的受热面应尽可能少，这不仅是为了节约金属材料，更重要的是为了改善机组的动态特性。对于带有再热器的单元机组，当机组甩负荷时，积蓄在再热器管道和再热器受热面内的蒸汽应经快速减温、减压装置排入冷凝器。另外，从减少冷凝器的设计裕量的角度来考虑，也要求尽量减少再热器的受热面积。再热器布置一般可分为单级和双极两种形式。单级再热器可以全部布置在水平烟道或对流竖井内。超高压400t/h汽包锅炉再热器就是全部布置在尾部对流竖井内的单级结构。单级再热器结构紧凑，不需要大直径的连接管，可以简化结构，减少阻力。双极布置时，一般把再热器的进口段（蒸汽低温段）置于低温烟区，出口段（蒸汽高温段）放在高温烟区，形成逆流布置。调节再热蒸汽温度的主要方法有：烟气再循环、烟气挡板调节、摆动式喷燃器、蒸汽旁通和汽-汽热交换器等。三、省煤器与空气预热器（一）省煤器作用省煤器是利用锅炉排烟的热量加热锅炉给水的热交换设备。它装在锅炉垂直烟道中，是锅炉给水的主要加热受热面。装设省煤器后，由于烟气所携带的热量一部分传给了锅炉给水，提高了给水温度，同时也降低了排烟温度，减少了排烟热损失，从而提高了锅炉效率，节省了燃料。在现代锅炉中燃料燃烧所产生的高温烟气，将热量传给水冷壁、过热器后，其温度一般还很高，还含有想当多的热量，这些热量如不想办法予以充分利用，就将造成很多的热量损失。所以，现代锅炉都装设了省煤器，利用其回收烟气中的热量，并作为主要加热受热面。给水经省煤器加热后再送入汽包，可以减少汽包壁与给水之间的温度差，即可以减少汽包壁因受温度较低的给水冷却而产生的热应力。（二）省煤器的种类和结构按给水在省煤器中被加热的程度（即按其出口工质的状态），可以把省煤器分为非沸腾式和沸腾式两种。若省煤器出口水温低于其出口压力下的饱和温度，这种省煤器称非沸腾式省煤器；若出口水温达到其出口压力下的饱和温度时，即水已被加热到沸腾状态，并有部分蒸汽生成，则称为沸腾式省煤器。两种省煤器在结构上都是一样的。最常用的省煤器有钢管式和铸铁管式，目前较多普遍采用钢管省煤器。其由许多并列的蛇形管和进出口联箱组成。蛇形管外径一般为2228mm，壁厚为3.54.5mm，多采用错列布置，其相对节距为S1/d=23,S2/d=11.5。S1和S2分别为管子的横向节距和纵向节距，d为管子外径。省煤器蛇形管固定在支架上，支架一般又支撑在空心梁上。空心梁放于烟道内，为避免空心梁被烧坏，它的外部包上耐火材料，内部则通风冷却。为了减少蛇形管的受热偏差，常用调换水在其中流动的方向的方法加以减轻或消除。为了防止锅炉生火时由于给水的暂时中断使蛇形管由于得不到水的冷却而烧坏，一般在汽包与省煤器入口之间装有再循环管，其上装有再循环阀。其工作原理是：再循环管装在烟道外不受热，锅炉点火后省煤器蛇形管则受烟气加热，由于省煤器蛇形管中的水温与再循环管中水温不同（前者较高）因而就在汽包、再循环管、省煤器、汽包之间形成水的自然循环流动，使蛇形管得到冷却。省煤器的出水管与汽包的连接一般采用加装套管的方式。这主要考虑在非沸腾工况下，省煤器的出口水温低于饱和温度，此时未饱和的水与汽包之间存在较大的温差，汽包壁因而会产生较大的温度应力引起焊缝泄漏，尤其是当工况发生变化时，这个温差也会在更大范围内变动，使汽包焊缝产生更大的温度应力而泄漏严重。而装设了套管之后，较冷的的水与汽包壁不直接接触，情况就会得到改善。省煤器分类及布置特点（1）钢管式、铸铁式(压力 4 MPa)（2）非沸腾式、沸腾式(中压)（3）错列有减少积灰、换热强、磨损大。顺列有利于吹灰、换热弱、磨损小（4）结构方面：采用蛇形管，分为光管式、鳍片式、膜式、肋片式。（5）蛇形管水平布置利于疏水；（6）逆流布置，增大传热温差；（7）水由下而上，便于排出气体，避免腐蚀；烟气自上而下，吹灰作用。 （三）空气预热器（1）空气预热器的作用和种类空气预热器是利用锅炉排烟的热量加热空气的热交换设备（利用尾部烟气加热空气（250400C），降低排烟温度，提高锅炉效率），装在锅炉尾部的垂直烟道中。火力发电厂普遍采用汽轮机抽汽加热锅炉给水，结果使进入省煤器的水温较高（中压炉一般为150170），无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度。采用空气预热器后，进入空气预热器的冷空气最高温度只有30，比省煤器进口水温低得多，从而可以进一步降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率。此外，当由空气预热器加热后的热风送入炉内帮助煤粉燃烧时，由于炉内温度提高了，加强了炉膛内的辐射传热效果，使新加进的煤粉很快着火燃烧，强化了燃烧过程，因而大大增强了燃料燃烧过程的稳定性。另外，热空气作为制粉系统中煤的干燥介质，也增强了煤的干燥效果，使制粉系统中的出力增加，特别是当燃用多水分的煤时，这种效果就更加显著。所以，空气预热器是现代锅炉不可缺少的重要设备。中小型电厂中常用的是管式空气预热器。管式空气预热器按管子的放置方向不同分为立管式和横管式两种。现以常用的立管式为例来说明其整体结构和工作原理。它是由相互平行的有缝薄壁钢管、管板、空气联通罩、导流板、墙板等部件组成。管子两端分别焊接在上、下管板上，构成立方体管箱，管箱外面装有空气联通罩、导流板和密封用的墙板。管子在管箱内呈垂直、错列布置。烟气由上向下从管内流过，空气在管外横向流动，烟气热量通过管壁传给空气。为使空气呈多次交叉流动有利于传热，在管箱内装有中间管板整个设备的重量通过下管板和框架支承在锅炉构架上。在锅炉运行中，空气预热器的管子、外壳及锅炉构架由于受热情况不同和材质不同，其膨胀量也不同。管子和整个管箱的膨胀量大，外壳和构架次之。因此，在上管板和外壳之间，以及外壳和构架之间的连接处装有薄钢板制成的波形膨胀节，用以补偿各部分的相对膨胀量，并保证各部分的相对位移和连接处的严密性。管式预热器可制成单道的和多道的。单道的传热温差小，多道的则接近逆流的传热方式，可获得较大的传热温差。当总受热面不变时，增加道数，使每一通道的高度减小，因而增加了空气的流动阻力。热管式空气预热器基本工作原理。热管应称之为“封闭两相传热系统”即在封闭的体系内，依靠流体（传热工质）的相态变化来传递热量的装置。重力式钢-水热管，由管壳和将管壳抽成真空并充入适量的水密封而成。当热源（如烟气）对其一端加热时，水（工质）由吸热而汽化，蒸汽在压差作用下高速流向另一端，并向冷源（如空气）放出潜热而凝结，凝结后的水在重力作用下从冷端（上端）流回热端（下端）重新被加热，如此重复下去，便可把热量不断地通过管壁从烟气侧传给空气而使空气变为热空气。用热管组装成的热管式空气预热器，具有体积小、阻力小、防止低温腐蚀性能好、漏风几乎为零等优点。检修维护工作量少，使用寿命长。一般1015年。（一）管式空气预热器 间壁式换热器，传热式 优点 构造简单、制造方便、可靠，漏风少； 缺点 体积庞大、金属耗量大。（二）回转式空气预热器 蓄热式，又可分为受热面回转式和风罩回转式两种。1、受热面回转空气预热器 受热面波形板（预热器蓄热板）装于圆形筒体内，分隔成若干个扇形仓格，上有两个方箱，分别与烟道和风道相连； 工作时，受热面由电动机带动，交替与被烟气加热和被空冷冷却。 2、风罩回转空气预热器 避免笨重的受热面旋转，可采用风罩回转空气预热器。 具有重量轻、效果好，漏风较大、受热面积灰。 目前国内多数采用受热面旋转式的空气预热器，正常运行时其转速一般为1.17r/min，转速变化范围为0.25-1.23 r/min。 优点 1）传热面密度大，结构紧凑，占地面积小，在相同体积内，回转式可布置的受热面面积是管式预热器的68倍；2）总重量轻；3）布置灵活方便；4）受热面金属温度高，低温腐蚀轻；5）漏风量较大，对密封结构要求较高，8%10%；6）结构复杂，制造工艺高，运行维护检修复杂，工作量大；回转式空气预热器中烟气通道一般占总受热面积的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。 缺点 结构复杂，维护量大，漏风量大，受热面易堵灰。B2.2.3锅炉结构图、锅炉热力系统图（注B-2）； 一、锅炉结构锅炉整体的典型布置：锅炉整体布置包括确定炉膛、对流烟道以及布置于其中的各受热面之间的相互关系和相对位置。根据燃料品种，燃烧方式、锅炉容量、锅炉参数，循环方式和厂房布置等因素的不同可选用不同的