第2章 锅炉各种受热面的作用及结构

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优点：结构简单；制造容易；工作可靠； 维修工作量少；严密性好（不腐不磨）。
缺点：体积大；钢耗多；易腐易磨。
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注意：
可立式可卧式。多立。
空气流速和烟气流速比值需合理（由通道 数目和进风方式调节）。
图7.45 空气预热 器典型流程布置 a)单通道单面进风 b)多通道单面进风 c)单通道双面进风 d)、e)多通道双面 进风
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2.1.3 锅炉管束 用于低压锅炉，为对流受热面。
上、下锅筒之间的密集管束。与锅筒可胀也 可焊。自然循环时，受热强的为上升管，弱 的为下降管。
图2-10 对流管束的布置 1—第一管束；2—第二管束；3—第三管束
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2.2 过热器 2.2.1 过热器的作用及结构 1. 过热器的作用
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铸铁式省煤器优缺点： 耐腐蚀；耐磨损。 承压能力低； 不能做成沸腾式。否则易发生水击，损坏 省煤器； 铸铁省煤器管壁较厚，体积和重量都大； 肋片间易积灰、堵灰； 弯头多易渗水漏水。
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铸铁式省煤器已经系列化。
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注意：
管内水的放热系数非常大，流速的影响不大。
烟速应在6-9m/s。
常需布置吹灰器。
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图7-18 对流过热器不同的管圈结构
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3. 过热器系统 高压以上锅炉，过热器系统包括两种或三 种换热方式的联合过热器，保证良好的汽 温特性。
图7-20 过热器的基本结构示例 1—锅筒；2—二行程在炉膛壁上 的辐射式过热器； 3—炉膛出口 处屏式过热器；4—立式对流过 热器； 5—卧式对流过热器； 6—顶棚过热器；7—喷水减温器； 8—过热蒸汽出口集箱；9—悬吊 管进口集箱；10—悬吊管出口集 箱；11—过热器悬吊管；12—支 撑搁条：13—水平过热器蛇形管； 14—燃烧器
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2. 过热器的分类
对流式，半辐射式和辐射式。
辐射式：多布置在炉壁上，与水冷壁 相似，如包墙管，顶棚管过热器等。 也有布置在炉膛上方的前屏。
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对流式：由许多平行连接的蛇形管连接在进口 出口箱上形成的部件。可立式也可卧式放置。
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蒸汽的流向与烟气可逆流，顺流或混流。
纯逆流时，温压大，节省金属，但管壁温高， 故高温过热器常采用混流布置。 为了足够的冷却，管内蒸汽速为20~30m/s。
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7.3 省煤器及空气预热器
7.3.1 省煤器的作用及结构 1. 省煤器的作用 （1）降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。 （2）充当部分加热受热面或蒸发受热面。 为什么能省？ 现代电站仅靠它已不能省！
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2. 分类
按材料：铸铁式和钢管式 按出口是否沸腾：沸腾式和非沸腾式
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图7-37 组装成的铸铁式省煤器 a)圆形鳍片省煤器 b)方形鳍片省煤器 l一鳍片管 2一弯头
最好有旁通烟道，水路也有旁通水路。
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图7-38 铸铁式省煤器的连接系统 1一烟气挡板；2一旁通烟道挡板；3一旁通烟道；4一铸铁肋片管；5一连接弯 头；6—烟道挡板；7—安全阀；8—截止阀；9—旁通管；10一安全阀；1130 — 逆止阀；12一疏水管
钢管式 省煤器
都是蛇形管。 可做成沸腾 式，也可做 成非沸腾式。
图7-39 钢管式省煤器 1—集箱；2—蛇形管；3—支撑梁；4一定 31 位支架
管子可错列，也可顺列。钢管直径一般在 28-38mm，每组高度不超过1.5m。
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蛇形管平面可平行前墙，也可垂直前墙。当平行前 墙时，省煤器受到磨损时，更换容易，并且只需更 换几排，故多采用。
图7-40 省煤器蛇形管在尾部竖井中布置 (a)垂直于前墙；(b)平行于前后墙，双面进水； (c)平行于前后墙，单面进水
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主要设计参数选择
管径和节距：常错列，φ40mm×l.5mm有缝钢 管。节距为
烟空气速度及其比值：
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烟气和空气流动方向交叉不大于4次。 一级空气预热器可以加热空气温度达280300℃ 。若需更高，应双级。 第二级进口烟温不超过500-550 ℃。
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回转式空气预热器的优缺点： 漏风系数大，结构复杂，需传动装置，消 耗电能。 受热面两面受热，传热系数高，单位体积 内受热面大，外形尺寸小，重量轻，不怕 腐蚀。
图 7-52 受热元件板 (a)DU 型；(b)NF 型；(c)CU 型 1—平板；2—定位板 表 7-3 不同波形板的结构特性
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图7-53 风罩回转式空气预热器 1—静子外壳；2—受热元件；3—受热面冷端；4—中心轴；5—推力轴承；6— 轴承；7—上风罩；8—下风罩；9—径向密封；10—环形密封；11—传动装置； 12—热风管道；13—冷风管道；14—进烟气管道；15—出烟气管道 48
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光管式水冷壁优点：
制造、安装简单。
缺点：
保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。
60s以前及现在的小型锅炉上应用普遍。
现广泛采用膜式水冷壁。 膜式水冷壁优点：炉膛漏风小，可用轻型炉 墙。也可采用微正压燃烧，提高锅炉效率。 厂内组装，缩短安装周期，保证质量。
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钢管加扁钢工艺制造的膜式水冷壁
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膜 式 水 冷 壁
过热器：将锅炉的饱和蒸汽进一步加热到所 需过热蒸汽温度。
对电站锅炉：过热器是必需的部件
对工业锅炉：有无过热器取决于工业生产是 否需要。 对生活采暧锅炉：则一般无过热器。
过热器及再热器都是提高循环效率的需要！
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设计及运行应注意： (1) 汽温波动不应超过士(5～10) ℃。 (2) 可靠的调温手段，保证一定范围 内维持额定汽温。 (3) 平行管子之间的热偏差小。
第2章 各种受热面作用及结构
2.1 水冷壁、凝渣管和对流管束 也称蒸发受热面。 2.1.1 炉膛水冷壁 1. 水冷壁的作用 （1）吸收火焰热量。主要通过辐射。 （2）保护炉墙。 还起悬吊炉墙、防止炉壁结渣等。
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水冷壁分类：
光管式和膜式。
图7-1 水冷壁管的型式 1—管子；2—耐火层；3—绝热层；4—护板；5一扁钢；6—鳍片管； 7—特制销钉；8一耐火水泥；9—耐火材料 (a) 光管；(b) 鳍片管焊成的膜式水冷壁；(c) 用扁钢焊成的膜式水冷壁； 2 (d) 涂有耐火水泥的销钉管水冷壁；(e) 涂有耐火水泥的销钉管膜式水冷壁
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卫燃带
作用：保持高温，确保迅速着火、稳定燃烧。
图7-6 卫燃带的构造 1—水冷壁管；2—销钉；3—铬矿砂耐火可塑料
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2.1.2 凝渣管
防止结渣，须增加横向节距。
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两种办法: (a) p≥9.8MPa 时，后墙 水冷壁的上集管就布置 在折焰角处，通过一排 较粗节距较大的管子穿 过炉膛出口。 (b) p<9.8MPa时，后墙 水冷壁拉稀成为几排， 仍为蒸发受热面。
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过热器为工质侧最后一个受热面。需采取 安全措施。
前排拉稀；左右交叉；多重管圈；等
图7-16 对流过热器前排管束的拉稀结构
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图7-17 蒸汽交换流动的连接系统 (a) 利用交叉连接管进行交换；(b) 利用中间集箱进行交换 1—饱和蒸汽进口集箱；2—中间集箱；3—出口集箱；4—集汽集箱；5— 交叉连接管
图7-42 带扩展表面的省煤器受热面 (a)焊接鳍片管式省煤器；(b)轧制鳍片管式省煤器；(c) 膜式省煤器； （d）肋片管式省煤器 35
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7.3.2 空气预热器的作用及结构
1. 空气预热器的作用 （1）降低排烟温度，提高锅炉效率。 （2）改善着火和燃烧，进一步提高效率。 （3）热空气提高理论燃烧温度，强化辐射 传热，进一步提高热效率。 （4）作为制粉系统的干燥剂和输粉介质。
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图7-49 受热面转的回转式空气预热器 1—转子；2—中心轴；3—环形齿带；4—主动小齿轮；5一进口烟道；6一出 45 口烟道；7一进口风道；8一出口风道；9一扇形仓格；10一密封区(过渡区 )； 11一密封装置
图7-50 三分仓模块式空气预热器 外形图
46 图7-51 三分仓模块式空气预热器分解图
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2. 分类
间壁导热式，再生式。
间壁导热式有管式和板式。
再生式有转子转和风罩转两种。
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3. 管式空气预热器
薄壁钢管装在上、下及中间管板上形 成的管箱。
图7-44 管式空气预热器结构示意图 1—烟管管束；2—管板；3—冷空气入口；4—热空气出口；5— 烟气入口；6—膨胀节；7—空气连通罩；8—烟气出口
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注意：
需防磨
水速有要求，非 沸腾03-0.4m/s， 沸腾>1m/s，任何 <2m/s
图7-41 省煤器防磨措施 a)弯头部位加装防磨板；b) 弯头和炉墙之间的防磨阻流 板； c)、d)弯头和直段部位 加装半圆形防磨罩； e)前几 排直管正面焊上圆钢条； f)直接焊角钢形的防磨罩
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强化受热面