§4-5锅炉受热面讲解
锅炉各受热面的结构及布置形式-图文
锅炉各受热面的结构及布置形式-图文省煤器在锅炉中的主要作用是：①吸收低温烟气的热负以降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。
②由于给水在进入蒸发受热而之前先在省煤器内加热，这样就减少了水在蒸发受热面内的吸热量，因此可用省煤器替代部分造价较高的蒸发受热面。
也就是以管径较小、管壁较薄、传热温差较大、价格较低的省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。
③提高了进入汽包的给水温度，减少于给水与汽包壁之间的温差，从而使汽包热应力降低。
基于这些原因，省煤器已成为现代锅炉必不可少的部件。
按照省煤器出口工质的状态省煤器可分为沸腾式和非沸腾式两种。
如出口水温低于饱和温度，叫做非沸腾式省煤器，如果水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽，就叫做沸腾式省煤器。
省煤器按所用材质又可分为铸铁式和钢管式，铸铁式耐磨损和耐腐蚀但不能承受高压。
钢管省煤器应用于大型锅炉，它是由许多并列（平行)图6-3错列布置省煤器的结构1—蛇形臂；2—进口联箱；3—出口联箱；4—支架；5—支承梁；6—锅炉钢架；7—炉墙；8—进水管的管径为28～42mm的蛇形管组成。
蛇形管可以顺列也可错列。
为使省煤器受热面结构紧凑，一般总是力求减小管间节距。
管子多数为错列布置。
错列布置省煤器的结构如图6—3所示。
蛇形管的两端分别与进口联箱和出口联箱相连，联箱一般布置在烟道外。
省煤器的管子固定在支架上，支架支承在横梁上而横粱则与锅炉钢架相连接。
省煤器管子一般为光管，为了强化烟气侧热交换和使省煤器结构更紧凑可采用鳍片管、肋片管和膜式受热面，它们的结构如图6—4所示。
焊接鳍片管省煤器所占据的空间比光管式大约少20％～25％，轧制鳍片管省煤器可使外形尺寸减少40％一50％。
鳍片管和膜式省煤器还能减轻磨损。
这主要是因为它比光管省煤器占有空间小，因此在烟道截面不变的情况下，可采用较大的横向节距。
从而使烟气流通截面增大，烟气流速下降磨损减轻。
肋片式省煤器主要特点是热交换面积明显增大，这对缩小省煤器的体积、减少材料消耗很有意义。
第四章 对流受热面的传热计算
对于锅炉对流受热面，影响的因素有物性， 对于锅炉对流受热面，影响的因素有物性，流 温度。管束中管子布置方式及结构特性， 速，温度。管束中管子布置方式及结构特性， 受热的冲刷方式等。 受热的冲刷方式等。 放热系数的值多是在专门试验台上用试验方法 确定，用相似理论方法加以整理， 确定，用相似理论方法加以整理，得出各种实 用的计算公式。 用的计算公式。
4
当燃用气体和液体燃料时，烟气为不含灰气流， 当燃用气体和液体燃料时 ， 烟气为不含灰气流 ， 有效辐射成分仅是三原子气体，此时， 有效辐射成分仅是三原子气体，此时，烟气的吸 收率不等于黑度，即烟气不能作为灰体来处理。 收率不等于黑度，即烟气不能作为灰体来处理。
设 烟 气 的 吸 收 率 为 A y， 则 A y ≠ a
以灰层外表作为计算基础的圆管传热系数K为 以灰层外表作为计算基础的圆管传热系数 为 1 K= 1 δ h d 0 δ m d 0 δ g d 0 1 d 0 + + d λ d + λ d + α d α 1 λh 1 m 2 g 3 2 4
即， 热烟气 → 外壁 → 内壁 → 工质
导热 对流
对流+辐射
烟气对灰层外表面的对流传热量 Qd = α d πd 0 l (t1 − t b1 ) → 即牛顿冷却公式 我们知道，辐射传热量与两物体温度四次方之差成正比。为了方 便， 把高温烟气对灰层外表面的辐射放热也写或牛顿冷却公式的 形式，即
锅炉受热面
• 热水锅炉—获得热水
▲导热锅炉—获得热载体(导热油)
火力发电厂
锅炉岛 锅炉本体
锅炉设备最多、投资最大、占地最大、故障最多、新技术最多。发展空间最大。
锅 炉 本 体
锅炉本体设备
“锅”是指承受内部或外部作用压力、构成封闭的汽水系 统的各种部件，它是由水的预热汽化系统和干蒸汽的过热 再热系统组成。包括锅壳、锅筒（汽包）、下降管、集箱 （联箱）、水冷壁、凝渣管、锅炉管束、汽水分离装置、 汽温调节装置、排污装置、蒸汽过热器、再热器、省煤器 等。
顶棚过热器布置在炉顶部，一般采用膜式结构。
2.4.3 过热器、再热器系统
• 自学
• 注意问题：随锅炉容量参数变大，蒸发吸热量减少，过热 器、再热器布置在水冷壁上部。
2.5 省煤器
内容：省煤器的作用、基本类型、结构特点及其工作过程
1.作用：利用低温烟气热量加热给水
1)吸收尾部烟道中烟气热量，降低排烟温度，提高锅炉效率，省燃料； 2)加热给水，减少蒸发受热面，节省初投资，降低锅炉造价； 3)提高了进汽包的水温，汽包热应力降低，机组安全性提高。
五、折焰角和冷灰斗
折焰角—后墙水冷壁的上部部分管子分叉弯制而成折焰角。 好处：
提高炉膛上部火焰炉内充满度，使流场更合理 改善屏过空气动力特性，增加横向冲刷作用 延长水平烟道的长度，便于对流过热器和再热器的布置 减少炉膛出口扭转残余
冷灰斗—对固态排渣锅炉在炉膛下部水冷壁向内弯曲形成， 前后侧成50-55度角，两侧垂直。
2.结构
(1)钢管省煤器由一 系列平行的蛇形管组 成。
(2)各种鳍片、膜片、 螺旋片管得到广泛应 用，受热面的体积大 大缩小
3.分类
(1)按工质出口状态分
锅炉炉膛受热面沾污状态判断方法的研究
1. 绪论1.1 课题背景能源问题已成为世界各国所关注的重大问题，我国用于发电、工业生产和生活取暖等锅炉的煤耗量要点总开采量的一半以上。
为了保证锅炉工作安全可靠和节约能源，当今锅炉工作者的重点应着眼于锅炉的烟气侧，即锅炉受热面外部工作过程――结渣、积灰、腐蚀和磨损。
而力求消除和减轻灰渣污染与金属磨蚀，是研究锅炉受热面外部工作的主要任务。
燃用化石矿物燃料的锅炉受热面，或多或少都会遭受到烟气流中固体质点和酸性与有害气体的污染。
燃煤锅炉的炉膛结渣（亦称结焦），对流受热面的积灰与低温腐蚀是屡见不鲜的。
结渣属于粘结性灰污，其带来的危害性通常要比松散性灰污严重得多。
当锅炉发生结渣时，由于灰污具有比金属壁大得多的的热阻，因而降低了传热效果，增加了锅炉排烟损失，使锅炉效率降低，且增加了通风电耗。
同时，由于结渣具有局部性，因而影响到受热面内部汽水正常工作。
严重的结渣将堵塞烟气通道及炉膛排渣口和使汽水管过热爆管，破坏设备连续运行。
大的渣块掉下，则可能砸坏冷灰斗。
结渣也加剧了金属的腐蚀。
为清除结渣有时不得不停炉。
为防止结渣，也迫使一些锅炉长期在低负荷下运行。
因此，结渣严重影响锅炉的可用率、出力及安全性。
带来巨大的经济损失。
我国近年来，由于电站用煤品种多变，劣质煤的大量使用，锅炉结渣情况日益突出。
对我国电站调查表明，有相当数量的锅炉存在不同程度的结渣。
由此，不仅造成了经济上的损失，也加剧了我国电力不足的矛盾。
如何消除和防止锅炉受热面结渣已成为我国锅炉工作者的一大任务。
1.2 本课题国内外研究现状受热面结渣是一极为复杂的理化过程，影响因素很多，不仅牵扯到煤中矿物结构、组成等，还与矿物质在炉内加热过程中的理化变化以及在炉内的运动和炉内气氛等有关。
国外虽研究多年，但到今尚未能达到准确的科学性，依据仍然是经验。
国内近几年在一些单位开展的研究，还不能满足锅炉设计人员和运行人员的迫切需要。
因此，为了进一步向锅炉设计、运行和添加剂等提供选用的认识，消除或减轻受热面结渣，提高锅炉可用率、经济性和安全性，节约能源，加强受热面结渣机理的研究是很有必要和很有现实意义的。
锅炉受热面壁温测点布置说明
锅炉过热器、再热器壁温测量装置安装说明前言：为保证锅炉过热器、再热器壁温测量装置正确安装，保证壁温测量正确无误，为锅炉运行提供正确依据，确保锅炉安全运行，根据锅炉厂图纸和有关资料特编写本说明。
一、壁温测点的编号原则管屏的编号：面对锅炉前墙，从左侧墙至右侧墙横向第1排为#1屏，其余以此类推。
（与集箱布置位置无关）同屏管子的编号：每屏的外圈管均定为#1管，其余以此类推。
二、锅炉过热器、再热器壁温布置（进入控制室的热电偶总共294个测点，其中出口286点，进口8点）1、一级过热器：（进口悬吊管共89排，每排7根；下管屏22排，分前、后墙，每排14根）进入控制室的热电偶共52点1.1 位于第20排上第#1—#14管（前墙、后墙共26点，其中#14管已包含在下面的第20排中）。
一般情况下#20排温度偏高。
1.2 位于横向第1，3，5，8，15，18，20，22排的第#14管（前墙、后墙共16点）。
同屏#14管温度最高。
1.3 位于横向第11、12排的第#5、#6管（共8点）。
该管易堵垃圾。
1.4 进口炉外测点：第23、67排第#1管（共2点）注：出口管的测点编号由下往上为#1管（外圈管），其余依此类推；进口管的测点编号由上往下为#1管（外圈管），其余依此类推。
2、二级过热器：（上管组共178排，每排7根; 下管组共89排，每排14根）进入控制室的热偶共41点。
2.1位于第15和75排上第#1，#3，#5，#7，#9，#11，#14管（共12点，其中#1管已包含在下面的第15和第75排#1管中），一般情况下#15、#75排温度偏高。
2.2位于横向第1，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，89排的第#1管（共19点），同屏#1管温度最高。
2.3位于横向第22、23、67、69排的第#6、#7管（共8点）。
该管易堵塞垃圾。
2.4 进口炉外测点：第45、134排第#1管（共2点）注：出口管的测点编号由下往上为#1管（外圈管），其余依此类推；进口管的测点编号由上往下为#1管（外圈管），其余依此类推。
锅炉原理-第4章-过热器
第4章过热器与再热器4.1 过热器与再热器的结构型式过热器的作用是将蒸汽从饱和温度加热到额定的过热温度。
在锅炉负荷或其它工况变动时，应保证过热温度的波动处在允许的范围之内。
在现代电站锅炉中，蒸汽过热器是锅炉的一个必备的重要部件，在很大程度上影响着锅炉的经济性和运行安全性。
在工业锅炉中，一般采用饱和蒸汽，常把过热器看作为辅助受热面，过热汽温不超过400℃，通常布置在对流管束中间的烟温小于700～800℃的区域中，工作是可靠的。
在电站锅炉中，提高过热蒸汽的参数是提高火力发电站热经济性的重要途径。
过热蒸汽参数的提高受到金属材料的限制。
过热器的设计必须确保受热面管子的外壁温度低于钢材的抗氧化允许温度并保证其机械强度。
随着锅炉用金属材料的发展，我国电站锅炉已普遍采用了高压高温（9.8MPa，540℃）和超高压参数（13.7MPa，540和555℃），并已发展亚临界压力参数（16.7MPa，540和555℃），国外已有不少锅炉采用超临界压力（24.5MPa，540～570℃）参数，也有个别机组采用更高的压力和温度参数。
随着蒸汽压力的提高，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，在高参数电站中普通采用中间再热系统，即将汽轮机高压缸的排汽再回到锅炉中加热到高温，然后再送到汽轮机的中压缸及低压缸中膨胀作功。
这个再加热的部件称为再热器。
通常把高压过热器中加热的蒸汽称为（一次）过热蒸汽，再热器中加热的蒸汽称为再热蒸汽（二次过热蒸汽）。
再热蒸汽的参数与热力循环的经济性有关。
一般，再热蒸汽的压力大致为过热蒸汽压力的五分之一左右，温度与一次过热汽温相近。
例如我国125MW，400t/h锅炉中，过热蒸汽的参数为13.7MPa，555℃；再热蒸汽的进出口压力为2.5／2.35MPa，温度也为555℃。
200MW，670t/h锅炉中，过热蒸汽的参数为13.7MPa，540℃；再热蒸汽进出口压力为2.7／2.5MPa，温度也为540℃。
锅炉主要受热面
对于中压锅炉，也采用纯对流过热器，布置在炉膛出口 的水平烟道中。过热器分成两级，蒸汽的低温级布置在低 温部分，采用碳钢作为材料，常用逆流布置；蒸汽的高温 级布置在烟气的高温部分，部分或全部应用低合金钢作为 材料，常用顺流或混流布置，使蒸汽的最高温度处布置在 烟温比较适中的地方。在两级过热器之间用中间集箱连接， 使蒸汽混合，并作左右交叉。 在高压和超高压以上的锅炉中，广泛采用屏式过热器， 也有用辐射过热器，组成辐射—对流过热器系统。为减轻 热偏差的影响，常需把过热器分成更多的级数。 在大型锅炉中，一般均采用一次再热的系统，再热器的 布置与采用的保护方式有关。如果不设旁路保护，再热器 一般布置在过热器之后其烟温应低于850℃，在启动及汽轮 机甩负荷时，允许再热器短时间干烧。如设旁路时，再热 器一般与过热器交叉布置。
因此在炉膛出口还需要布置这样的对流受热面。通常在管束中 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，以保持足够高的烟气流速。一般采 用Φ51*3的管子作锅炉管束，节距S1=100mm，S2=95mm，弯 管半径R=160mm。
凝渣管是布置在炉膛出口的对流管束。这个管束在结构上 横向和纵向节距都设计得很大，因此它本身不容易结渣，即使 在锅炉燃烧不正常时在凝渣管上结了一些渣也不容易把烟气通 道堵塞。同时烟气流过这个管束时，它的温度会降低几十度， 烟气中携带的飞灰就会因此而凝固，不致粘接在受热面上。凝 渣管可以保护后面密集的过热受热面不结渣堵塞，因此有时它 也称为防渣管束。一般锅炉中的凝渣管常由后墙水冷壁上部拉 稀组成。一般采用Φ60*3.5和Φ60*5的管子，节距S1/d=3-5， S2/d=3-5。现代高压锅炉及超高压锅炉一般不采用凝渣管的结 构，而以在炉膛出口的屏式过热器来代替，同时炉顶也布置顶 棚过热器。
第五章-1 锅炉受热面的作用及结构解析
第三节 省煤器及空气预热器
省煤器和空气预热器在尾部烟道的布置 管式空气预热器
省煤器和空气预热器在尾部烟道的布置 回转式空气预热器
一、 省煤器
省煤器的作用：
1、降低排烟温度，减少排烟热损失，节约燃料； 2、减少蒸发受热面，降低锅炉造价：
以管径小、管壁薄、价格较低的省煤器代替管径大、 管壁厚、价格较高的水冷壁 换热好(低温、强制流动、逆流布置)
下降管
作用：把汽包内的水连续不断地通过下联 箱供给水冷壁，以维持正常的循环。
布置在炉外不受热 有小直径分散型和大直径集中型两种
联箱
作用：汇集、混合、分配工质。 布置在炉外不受热 由无缝钢管两头焊接平封头构成。
汽包
汽包的作用
是加热、蒸发、过热三个过程 的连接枢纽和大致分界点；
具有一定的蓄热能力，能较快 适应外界负荷变化；
过热器及再热器的形式
根据布置位置与传热方式，分为对 流式、半辐射式、辐射式三种。 供热锅炉采用的都为对流式过热器， 由蛇形管构成。
根据放置形式分为立式、卧式。对 流式过热器目前多为立式，支吊简 单可靠，不易积灰，但疏水排气性 差。
根据蒸汽和烟气的流向，分顺流、 逆流、混流，多采用混流。
过热器中流动的工质温度最高，放 热系数小，工作条件最差；为了避 免使用贵重金属并保证传热温差， 供热锅炉的过热器一般布置在烟温 900℃左右的烟道中。
3、提高了给水温度，减少给水与汽包壁的温差，降低热 应力，延长使用寿命。
省煤器分类及布置特点
1、按制造材料：钢管式、铸铁式(压力 < 4 MPa) 2、按水的预热程度：非沸腾式、沸腾式(中压)
沸腾式：其出口水温不仅可达到饱和温度，而且可使 部分水汽化，汽化水量一般约占给水量的10％～15％， 最多不超过20％，以免省煤器中介质的流动阻力过大。 非沸腾式：其出口水温比相应压力下的饱和温度低。 3、错列减少积灰、换热强、磨损大 顺列利于吹灰、换热弱、磨损小
第7章 锅炉各种受热面的作用及结构
分类：Βιβλιοθήκη 光管式和膜式。光管式水冷壁就是通过锅筒及集箱连接起来的一排布置在 炉墙内侧的光管。所谓膜式水冷壁就是各光管之间用鳍片 或扁钢焊接成的一管屏。
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
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钢管加扁钢工艺制造的膜式水冷壁
膜 式 水 冷 壁
西 安 交 通 大 学 锅 炉 研 究 所
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较大容量的锅炉一般做成平炉项，但一般在 炉膛后墙水冷壁上部接近炉膛出口处设有折 焰（烟）角。这样做的目的是：提高炉膛内 的充满程度，避免涡流与死角，提高炉膛辐 射受热面的利用程度，改善屏式过热器及对 流过热器的冲刷条件，防止上部烟气短路。 增加水平连接烟道长度， 在不增加锅炉深 度下，可布置更多的对流受热面。
为此，各国都对蒸汽温度的允许偏差都明 确的规定，此外，还规定的允许汽温变化 速度，持续时间等。
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三、汽温调节的原理和主要方法 1、变化特性 饱和蒸汽在过热器中被加热提高温度后即变成过热蒸汽。 由热量平衡关系有：
i
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其中
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再热器的作用与结构
过热器在汽轮机中膨胀作功到一定程度后， 再回到锅炉中进行加热，然后再回到汽机中 作功，这种受热面就叫再热器。 它实质上也是过热器，但与前面所讲的过热 器相比，工质的压力较低，大约 1/5~1/3 。一 般都做成对流式，布置在水平烟道或垂直烟 道中。布置在水平烟道中，常垂直放置，布 置在垂直烟道中，常水平放置。 由于蒸汽的压力低，密度小，放热系数小， 使得再热器不宜放在烟温度较高的区域，一 般≤800℃
锅炉原理-第五章锅炉受热面及工作特点
过热器与再热器的结构形式
过热器和再热器的作用与特点
工作特点 外部烟温高：大约在600～1400℃。 内部汽温高：一般在320 ～ 540℃，近年出口汽温 可达560 ～ 620℃。 冷却条件差：亚临界压力下的蒸汽密度比水小，蒸 汽与管壁间的对流放热系数小，冷却能力差；提高蒸 汽流速，可使蒸汽冷却能力增强，但会增大压降，降 低蒸汽的做功能力。 安全裕度小：壁温高，管子的工作温度接近允许使 用温度。
能有效防止炉壁结渣
悬吊敷管炉墙（炉墙全部重量靠水冷壁支承）
主蒸发受热面（直流锅炉除外）
水冷壁
水冷壁的结构
水冷壁分光管壁、膜式壁两种 膜式壁炉膛气密 性好,可减少漏风,降低热损失,提高锅炉效率；有较 大的辐射受热面积，可降低受热面金属耗量；炉墙 重量轻，便于采用悬吊结构；锅炉蓄热能力减少， 有利负荷调节，锅炉启停快。
（a）（b）
直流锅炉水冷壁
UP型垂直上升管屏水冷壁
一次上升型（a）
特点：系统简单，流动阻力小；相邻 管屏外侧管间壁温差较小；可采用全悬吊 结构；水力特性较为稳定；但对锅炉负荷 适应性较差，金属耗量大
上升 - 上升型（ b ） 炉膛下部高热负 荷区域布臵两个串联回路，用于提高管内 工质质量流速以避免流动异常和传热恶化
气量的方法（如分隔烟道挡板）调节汽温
蒸汽温度调节
喷水减温方法
喷水减温器是将清洁度
很高的水直接喷入过热蒸
汽中以降低汽温（大锅炉 直接由水泵出口取水） 喷水减温装臵通常安装 在过热器连接管道或联箱 中
蒸汽温度调节
喷水减温方法
主要有旋涡式、笛形管
（多孔喷管）式两种
结构简单，惯性小，调
节灵敏，易于自动化，可
第5章 锅炉受热面汇总
绝
特点：
热
层
➢ 炉墙蓄热量少，炉膛升温快，缩
短启停时间，利于负荷调节。
光管扁钢膜式水冷壁
➢ 防止水冷壁管壁超温，相邻管子 可辅助冷却。
➢ 刚性较好，增强炉膛抗爆能力。
➢ 设计及制造工艺较复杂。
轧制鳍片管膜式水冷壁
3. 销钉式水冷壁：为保证燃烧器区域高温，利于低挥发 分煤的着火燃烧，可在光管式或膜式水冷壁管上焊接 销钉，用于敷设卫燃带。销钉可使铬矿砂耐火材料与 水冷壁牢固连接。
➢ 辐射受热面积大，鳍片成本较低， 可降低受热面金属耗量。
➢ 无需耐火层，只需轻型绝热层， 轧制鳍片管膜式水冷壁 减轻炉墙重量，利于悬吊布置。
2. 膜式水冷壁：各光管之间用鳍片或扁钢焊接成一组管 屏，四壁连成一个整体。现代大型锅炉多采用此结构。 膜式水冷壁有两种结构，一种是光管与扁钢的焊接， 另一种是轧制鳍片管焊接。
第五章 锅炉受热面及工作特点
❖ 蒸发受热面 ❖ 过热器和再热器 ❖ 省煤器和空预器
工质在锅炉中的吸热是通过布置各种受热面来完成 的。由于受热面所处的烟温区域不同，受热面所起的作 用也不同。
Hale Waihona Puke 12-水冷壁 13-屏式过热器 14-高温过热器 19-再热器 20-低温过热器 23-省煤器 27-空预器
锅炉受热面的典型布置形式
内螺纹管水冷壁
三、自然循环锅炉蒸发受热面：
1. 自然循环工作原理：蒸发受热面内的 工质，依靠下降管中的水与上升管中
的汽水混合物之间的密度差所产生的 压力差进行循环。
2. 过程：水由给水泵压送，经省煤器预 热后进入汽包。下降管位于炉膛外不 受热，管内工质为水，上升管即水冷 壁受热，管内工质为汽水混合物，下 降管内水的密度大于上升管内汽水混 合物的密度，在密度差作用下，推动 工质在封闭蒸发系统中循环流动。
业锅炉本体结构培训课件
➢ ⑸水容积小，升火速度较快。
18
分类(锅筒及内部) ➢ ⑴按锅筒数目：单锅筒和双锅筒， 前苏联还有三锅筒。 ➢ ⑵按锅筒布置形式：纵置式、横置 式和立置式。
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一、单锅筒纵置式水管锅炉
图4-8d为DZL20-2.5/400-A型抛煤机倒转链 条炉排锅炉。
锅炉构造（图4-8）
➢ 锅筒位于炉膛的正上方，两组对流管束与炉排 成“A”字形布置。
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特点： 优点—结构较合理，安全可靠性好；燃烧稳
定，热效率可达77%～81%。煤种适应 性较强，排烟黑度和含尘浓度能达到国家 规定排放标准。 缺点—金属耗量高，制造复杂，耗工多，制 造成本过高。
14
二、立式烟管锅炉
有横烟管和 竖烟管。蒸 发量在0.5t/h 以下，通常 是手烧炉。
15
结构型式：
在对流管束（管排）中常设有纵向隔墙，将 对流管束分成两部分。烟气由炉膛流出后， 先流过第一组管束，再由第二组管束流出。
24
➢ 工作原理
• 煤由煤斗落到链条炉排上，煤层随炉排向 后移动，在移动过程中完成煤的燃烧过程， 最后燃尽的灰渣移到炉排末端，经老鹰铁 落入灰渣斗。
• 燃烧产生的高温烟气→炉膛后拱上部的烟 气出口→切向进入燃尽室→燃尽室左侧的 烟气出口→第一对流管束→第二对流管束 →省煤器、引风机和烟囱排入大气。
1.特点
⑴通常不设锅筒； ⑵受热面由多组管排和集箱组成；
⑶结构紧凑，制造、安装方便； ⑷钢材耗量少。
2.受热面布置型式（按烟气与水的流动 方向）
➢ 顺流式（方向一致）、逆流式（流动方向
相反）和混流式（介于二者之间）。
34
3.角管式锅炉（图4-12）
➢ 锅炉构造
强制循环热水锅炉一般不设置锅筒，而是由受热 的并联排管和集箱组成，又称为管架式锅炉。
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下降管侧 Yxj p2 p1 H xj g pxj 上升管侧 Yss p2 p1 H hu g pss
水在回路中循环流动时，下降管侧压差Yxj等于上升管侧压差Yss
膛出口处，起到一定的悬吊作用 在此烟气冷却，灰渣凝结，因此名凝渣管。
而由于凝渣管束的横向节距和纵向节距都很大， 不易发生堵渣现象。
3、汽包（不受热）
直径：1.7m左右
作用：
1与下降管、水冷壁构成水循环系统；
2接受省煤器来的给水，向过热器输送饱和蒸 汽；
2．压力升高，则汽水密度差下降，所以，随锅炉 压力参数的升高，为保证水循环，炉膛的高度通常 越高；
3．高压以上锅炉上升管的含汽率也高，即循环倍 率随压力参数升高而减小；
4．当压力很高时，自然循环将无法保证，必须采 取强制循环的手段。在亚临界压力参数下工作的锅 炉还可以满足水循环的要求。
二 自然循环的两个特征参数
水冷壁
水冷壁的作用
a. 吸收火 焰辐射 热 ，使 水蒸发 汽化； （介绍3种导热方式）
b. 保护炉墙； c. 将炉膛出口烟气温度冷却到要求的允
许值； d. 充分利用高温下辐射热强度高于对流
热强度的特点，降低锅炉总受热面的金 属耗量与造价。
分类
a，光管水冷壁；漏风，强度低， b，膜式水冷壁；密封性好，减少漏风，炉墙很薄，
循环流速w0及循环倍率K。
1．循环流速w0：工质流量下按管子截面计 算的饱和水速。
w0
G
'F
m/s
可理解为上升管的入口水速。
压力越高，循环水速要求越高，冷却工 况越好，但太高，则阻力过大。
2．循环倍率K
（ 1）定义：
K—上升管的进口水量与上升管出口蒸汽量之比。
K G 1 m/s Dx
停滞
倒流
连续水膜被破坏
水的冷却
膜态沸腾 超温 爆管
汽的冷却 传热恶化
内螺纹管抑制传热恶化的作用
• 鳍片光管： x=0.3，壁温开始飞升 x=0.6 ， 壁 温 达 到 第 一 个 高
峰点，此后壁温略有下降， x =0.8，出现蒸干,管壁温度
再次出现飞升。 • 内螺纹管：
x=0.8 ， 壁 温 才 开 始 飞 升 。 说明内螺纹管具有显著的抵 抗膜态沸腾、推迟传热恶化 的作用。
H xj g H hu g pxj pss
Syd h xjg
hi
i
g
影响自然水循环推动力的因素
由起沸点以上计算运动压头：
Syd h xjg
hiຫໍສະໝຸດ igSy dhq'
h
q
z h
hq' hq[' (1 ) "]
hq(' ")
1．要有一定的垂直高度，以保证足够大的运动压 头；
上升管 下集箱
一、水冷壁和水循环
水循环
水冷壁
自然循环原理与基本概念
一 自然循环原理
定义：在一个闭合的回路中，由于工质自身的密度差造成的重位 压差，推动工质流动的现象。
自然循环锅炉的循环回路是由锅筒、下降管、分配水管、水 冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽 水分离器组成的，如图所示；
日本想买：下花园小石山 周恩来——下令不卖，并让中科院进行研究—
—后发现是珍珠岩，一种很好的保温材料。
几个概念
1、卫燃带： 煤粉通过燃烧器喷入炉内，为了保证其迅速、
良好的燃烧，就要保证其处于高温状态下。为 了实现该目的，在燃烧器附近，水冷壁管不裸 露，而是涂有保温材料。
2、凝渣管 由后墙水冷壁向上延伸而成的管束布置在炉
重量轻。现代大型电站锅炉，均采用此结构； c，销钉管水冷壁；用来敷设卫燃带。在水冷壁管上
焊上销钉，然后敷上铬(ge)矿砂耐火材料制成。
光管疏排
光管密排
重型炉墙
膜式水冷壁 轻型炉墙
表征
相对节距：s/d
s－节距；d－管外径 s/d越大，炉内布置的总辐射受热面减少；
对炉墙的保护作用也减小；但水冷壁管 背火侧吸收的炉墙反射的热量增多，金 属利用率升高。反之则相反。 s/d的选取， 决定于锅炉蒸发量、水冷壁结构等全面 的技术经济分析。
内螺纹管抑制膜态沸腾、推迟传热恶化的机理：工质受到螺纹 的作用产生旋转，增强了管子内壁面附近流体的扰动，使水冷 壁管内壁面上产生的汽泡可以被旋转向上运动的液体及时带走 ，而水流受到旋转力的作用紧贴内螺纹槽壁面流动。从而避免 了汽泡在管子内壁面上的积聚所形成的“汽膜”，保证了管子 内壁面上有连续的水流冷却。亚临界参数自然循环锅炉采用内 螺纹管水冷壁是具有相当大的安全裕度
§4-5 锅炉受热面
电能生产流程：水――汽――推动汽轮 机――发电机――发电。
锅炉作用：水――汽。实现途径：燃料 燃烧放热，通过受热面传递给工质。
受热面包括：水冷壁、过热器、再热器、 省煤器、空预器
*首先，通过上述水－汽转变流程，以自然 循环锅炉为例，来认识一下各受热面。
省煤器
锅筒
下降管 起沸点A
在循环回路中，产生1kg蒸汽时，需要K kg的循 环水量在回路中流动。循环水量是K倍的蒸发量。
自然循环锅炉上升管中呈泡状流动，通常含汽率 小于20%。
K太小时，则含汽率x过大，则易发生膜态沸腾。
自然循环锅炉水冷壁的安全运行
一 影响水冷壁安全运行的主要因素
• 水质不良导致的水冷壁管内结垢与腐蚀，水冷壁受热偏差或管 内流动阻力的影响，导致个别或部分管子出现循环流动的停滞或 倒流； • 水冷壁热负荷过大导致的管子内壁面附近出现膜态沸腾； • 锅筒水位过低引起水冷壁中循环流量不足，甚至发生更为严重 的“干锅”； • 燃烧产生的腐蚀性气体对金属管子外壁面的高温腐蚀； • 结渣和积灰导致的对金属管壁的侵蚀； • 煤粉气流或含灰气流对金属管壁的磨损。
目前，我国电站锅炉所采用的水冷壁一 般为膜式水冷壁。
一般，S=80mm，d=60mm。材料为20A 钢或15CrMo。
膜式水冷壁
膜式水冷壁：指水冷壁管子间通过管本身鳍片 焊接或用扁钢焊接所联成的一个整体。提高了 受热面的吸热量，还保证了炉膛密封，减少了 炉膛漏风。且可直接敷设耐热、保温材料，减 轻炉墙重量1/2~1/3。还能与水冷壁一同悬吊， 加快安装进度。