第四节锅炉受热面

第二章锅炉结构及原理 第四节锅炉受热面 第四节锅炉受热面 一 锅炉蒸发受热面的结构与布置二 过热器与再热器三 省煤器四 空气预热器 第四节锅炉受热面 本节的学习要求了解各个受热面基本形式及布置要求了解各个受热面之间的区别和传热特性 第四节锅炉受热面 一 锅炉蒸发受热面的结构与布置锅炉蒸发受热面是指工质在其中吸热汽化的受热面 分为辐射受热面与对流受热面 辐射受热面 水冷壁 对流受热面 锅炉后部的对流管束及炉膛出口处的水冷壁拉稀形成的凝渣管束 第四节锅炉受热面 图2 28为一自然循环工业锅炉的水冷壁 水冷壁循环回路由不受热的下降管和受热的水冷壁组成 第四节锅炉受热面 图2 29为一台高压电站锅炉的炉膛水冷壁循环回路的示意图 水冷壁循环回路由几个具有独立下降管和独立集箱的循环回路组成 这样布置方式主要考虑减少各水冷壁管之间的热偏差 第四节锅炉受热面 1 水冷壁的类型 光管水冷壁 鳍片管膜式水冷壁 带销钉管水冷壁如图2 30所示 光管水冷壁 管径一般为51 76 管间节距s与管子外径d之比s d 火床炉一般为2 2 5火室炉为1 05 1 2鳍片膜式水冷壁 改善炉膛的密封性 减少漏风 可采用轻型绝热材料 减轻炉墙的重量 制造工艺复杂 两相邻管子金属温度不得超过50 以免水冷壁变形损坏 水流量分配问题 带销钉的光管水冷壁和带销钉的膜式水冷壁 此类型的水冷壁主要用于旋风炉 液态排渣炉和炉膛卫燃带 第四节锅炉受热面 第四节锅炉受热面 2 凝渣管 凝渣管是布置在炉膛出口的对流管束 通常由后墙水冷壁拉稀布置 其横向 纵向节距都很大 因此不易结渣 烟气通过这个管束时 温度会降低几十度 烟气中携带的飞灰就会因此凝固 不致再结在受热面上 图2 31为凝渣管束结构示意图 第四节锅炉受热面 凝渣管的尺寸 60 3 5 或 60 5 凝渣管的节距与外径之比为3 5 设计烟速一般应大于4 5m s 第四节锅炉受热面 3 锅炉对流蒸发受热面对流蒸发受热面是由上下两个锅筒和许多管子连接而成 管子和锅筒之间用胀接或焊接 管径一般用 51 2 5 横向和纵向节距在95 100 之间 管子中的水和汽水混合物靠自然循环流动 为了保证管束中的烟气流速 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 以保持烟气流速足够高 对流管束中的烟速取10 14m s 第四节锅炉受热面 二 过热器与再热器过热器作用 将饱和蒸汽加热成一定温度的过热蒸汽 以提高系统效率 型式 对流过热器 屏式过热器 半辐射式过热器 及辐射式过热器 布置位置 图2 32 第四节锅炉受热面 辐射式过热器布置在炉膛的炉壁上 其结构与水冷壁相似 屏式过热器布置在炉膛的上部 同时吸收炉膛的辐射和烟气的对流传热 管径为32 42 纵向节距s2为 1 1 1 2 屏与屏之间的距离s1约为600 800 屏中蒸汽的质量流速 约为800 1300kg s 对流过热器由无缝钢管弯制的蛇形管和进 出口集箱组成 管外径为32 42 作顺列布置 管子横向节距与管子外径之比为s1 d 2 3 纵向节距与管子外径之比为s2 d 1 6 2 5 对流过热器可立式布置和也可卧式布置 第四节锅炉受热面 烟气和蒸汽的相对流动方向可分为顺流 逆流 双逆流和混流四种 如图2 33所示 第四节锅炉受热面 对流过热器的布置型式可按照烟道的烟气温度高低以及蒸汽温度而定 顺流式过热器壁温最低 但传热最差 较多用于高温烟区 逆流式过热器则相反 壁温最高 传热最好 较多用于低温区 过热器中的蒸汽流速 质量流速 中压锅炉 250 400kg s 高压锅炉 400 700kg s 过热器系统的总阻力应不超过过热器出口压力的10 过热器管束中的烟气流速 屏式过热器6m s 对流过热器8 15m s 第四节锅炉受热面 再热器作用 为了减少汽轮机尾部的蒸汽湿度以及进一步提高电站的热经济性 将汽轮机高压缸的排气再回到锅炉中加热到高温 然后送到汽轮机的中压缸及低压缸中膨胀作功 工况 再热蒸汽的压力为一次过热蒸汽压力的1 5 温度与一次过热蒸汽相近 结构 与对流过热器相似 由大量平行连接的蛇形管所组成 如图2 33所示 第四节锅炉受热面 三 省煤器省煤器是锅炉尾部烟道中烟气与给水换热部件 目的是提高给水温度及降低排烟温度 型式 按工质分为沸腾式省煤器和非沸腾式省煤器 按结构和材料分为铸铁省煤器和钢管省煤器 第四节锅炉受热面 1 铸铁省煤器铸铁省煤器为非沸腾式省煤器 只能在压力为2 4Mpa以下运行 因其耐腐蚀 可用于未经除氧的工业锅炉和烟气外部腐蚀严重的区域 省煤器中水速应不低于0 3m s 烟气为8 10m s 铸铁省煤器安全性较差 其系统要有给水和排烟旁路系统 见图2 35 第四节锅炉受热面 第四节锅炉受热面 2 钢管省煤器 图2 36 图2 37 结构 由系列蛇形钢管和集箱构成 管子错列 管子外径为25 42 水平布置 其横向节距与管外径之比为2 0 3 0 纵向节距与管外径之比为1 5 2 0 换热特性 沸腾和非沸腾式 水动力特性 水速在非沸腾省煤器中应不低于0 3 s 在沸腾式省煤器中应不低于1 0m s 水阻力在高压和超高压时不大于锅筒压力的5 在中压时不大于8 烟速8 9m s 第四节锅炉受热面 第四节锅炉受热面 四 空气预热器作用 利用省煤器后排出烟气的热量加热燃烧用的空气 利于燃料着火和燃烧 降低排烟 提高锅炉效率 换热形式 导热式和再生式 第四节锅炉受热面 管式空气预热器换热方式 烟气在管内流动 空气在管外横向冲刷管子 如图2 37所示 空气流通截面应使空气流速在4 5 7 0m s的范围 当管子较长时 要有中间隔板 几何尺寸 有缝管子为51 1 5 或40 1 5 相邻管子间隙至少保持10 横向节距与外径之比为1 5 1 9 纵向节距与外径之比为1 0 1 2 上 下管板厚度为15 20 中间管板厚度为5 10 管子根数