省煤器和空气预热器

空气侧又分为一次风通 道及二次风通道 烟气流经转子，烟气放 热降温，蓄热元件吸热升 温 蓄热元件旋转到空气侧， 将热量释放给空气
空预器漏风的测定
漏风率定义： 漏入空预器烟气侧的空气质量与进入空预器的烟气质量之比 ——GB 10184-88 电站锅炉性能试验规程
漏风率的测定：测定空预器进出口的烟气含氧量O2，计算进 出口空气过剩系数， 根据GB 10184-88 （附录K、式47）计算
1684 31
1684 31 277 67
低再 1.2 555 312.1 452
8.43
31
3874 51.7 3874 52 263 51
省煤器 空预器
1.2
1.2
296 130
249
20
330.7 240
9.11 10.6
0.63 18.9
14727 28224
78.3
46
14727 28224
八．省煤器和空气预热器
Economizer& air heater
1. 省煤器
利用锅炉尾部烟气 的热量加热给水，提高 进入汽包的给水温度， 减少蒸发受热面 降低排烟温度，提 高锅炉效率 改善汽包工作条件。 提高进入汽包的给水温 度，减小汽包壁的热应 力 降低锅炉成本。省煤 器管比水冷壁管价格低 得多。
φ48X6 149排，横向节距120mm 4管头，纵向78排 纵向节距97mm
300MW CFB 锅炉（FW） 3管头，纵向28排
600MW 超临界煤粉炉
•上下两组，逆流布置 •蛇形管：Φ50.8×7.1 （SA-210C），4管圈绕 •横向节距114.3mm，192排 •省煤器进口集箱： φ508×88，SA-106C； •省煤器出口集箱： φ508×88，SA-106C。
78
46
136
83
39
20
200MW 锅炉考核
200MW 锅炉考核
2. 空预器—回转式
回转式空预器：大型电站锅炉均采用 烟气和空气交替地流过旋转受热面
结构 受热面旋转式
优点： 尺寸小，重量轻，布置方便，检修方便。
缺点： 结构复杂，制造水平要求高； 存在漏风； 耗电大
受热面旋转
受热面旋转
逆流：烟气由上向下流动；空气由下向上流动 波纹金属蓄热元件放置在转子扇形隔仓格 左右两半部份分别为烟气和空气通道
低过 高再
中过
低过 高再
中过
水冷壁前上集箱 顶棚进口集箱
二级过热器汇集集箱
过热器二级减温器
二级过热器进口集箱 三级过热器进口集箱 三级过热器出口集箱 水冷壁凝渣管束 水冷壁后墙出口集箱
高再进口集箱 高再出口集箱
后竖井前墙集箱 再热器减温器 低再出口集箱 再热器减温器 后竖井吊挂管集箱
后竖井中隔墙集箱 一级过热器出口集箱
4. 减轻受热面磨损的措施
控制烟气流速 降低烟气流速能减轻磨损，但烟气流速降低增加积
灰和堵灰，所以烟气流速应控制适当。省煤器中烟速 最大不宜超过9m/s。 加装防磨装
由于结构特点或流动不均，磨损是不均匀的。常在 管子易磨损部位加装防磨装置。检修时只需更换这些 部件即可。
4. 防磨装置
⑤ 省煤器引出管与汽包的连接
内套管
外套管
⑥ 省煤器设计中应考虑的问题
省煤器的质量流速和水流速 （横向节距、管径、管头数）
传热 流动阻力 管内壁金属腐蚀 省煤器管外烟速 （横向节距、管径） 烟速高，换热好，省受热面；磨损严重 烟速低，磨损较轻，但是积灰严重 一般，在7~13m/s的范围内选取
⑥ 省煤器设计中应考虑的问题
再热器出口 分
再热离 器 器
再热器进口
加料口
回 料 器
省煤器进口
高过出口
高过
高温 高过进口
高 省 出
口 省煤器
低温 省煤器
空预器
冷风进口
5、6锅 林范军 孙茂庆 水涛
1025 t/h CFB （ALSTOM） 低过、中过冷、热段（外置床内） 高温再热器（外置床内）
高过 低温再热器 省煤器
空预器
5.3 -
- 11.1/ 8.24
- 15.1 20.1 -
37.1 309 337.4 391
176.3 39.15 35.42 19.6
2760 618 675 391
176
39
35
20
541 475 418 510
118 133 125
98
高过 1.2 735 480.5 540
8.97
14.2
省煤器再循环 (循环压头低) 正常运行，再循 环阀关闭
⑦ 省煤器的启动保护
省煤器除氧器再 循环（流量大） 正常运行： 8打开、7关闭
⑦ 省煤器实例
省煤器布置在锅 炉尾部烟道内，采 用螺旋鳍片管结构， 由两个水平管组组 成，管子规格为
42mm，材质为 20G光管，双圈绕 顺列布置。 135MW
330MW CFB 锅炉 光管省煤器
③ 省煤器的布置方式
省煤器的布置方向 1）蛇型管垂直于前墙布置：支吊简单；水速最低，但 每根管均会受到磨损。 2）蛇型管平行于前墙布置：水速最高，仅磨损几根管 子，支吊不方便 3）蛇型管平行于前墙，双侧进水布置，水速适中，支 吊方便。
④ 省煤器的支吊
省煤器的支吊方式 1）支承结构：适用于中小型锅炉
1600x4+720x4+240x4+800x2=11840
2699
b1 240
a1
800
a
2
240
b2 800 b3
240 a3
a4 240 b4
A 上二次风
A-A 177x85=15045
82.5
上一次风
中一次风
中二次风
下二次风 下一次风 底一次风 底二次风
7400
A
空预器尺寸（国产200MW CFB锅炉）
后竖井吊挂管集箱
后竖井后墙集箱 顶棚出口集箱
低再进口集箱
顶棚出口集箱 刚性梁
刚性梁
刚性梁 刚性梁
刚性梁 刚性梁 刚性梁 刚性梁 刚性梁 刚性梁
600MW超临界PC锅炉
去中压缸 去高压缸
来自高压加热器
⑧ ⑨
④⑤
②
①省煤器 ②炉膛 ③低温过热器 ④屏式过热器 ⑤末级过热器 ⑥低温再热器 ⑦高温再热器 ⑧汽水分离器 ⑨贮水罐
9片 中过
炉 膛
高再
低过
高过 低再 省煤器
空预器
1025 t/h CFB 带再热器 11片 9片 蒸发屏 中过
空预器
440 t/h CFB 带再热器
1蒸发屏
6中过屏
4高再屏 炉 膛
低再 低过
高过 低过 省煤器
空预器
440 t/h CFB 带再热器
4蒸发屏 8低过屏 8中过屏
炉 膛
给煤口 石灰石口
1950t/h超临界锅炉 双烟道、一侧再热器、另一侧省煤器和低过
410t/h CFB 不带再热器
4片 蒸发屏
炉 膛
5片 中过
高温过热器 低温过热器
省煤器
空预器
670 t/h CFB 带再热器
6片 蒸发屏
6片 中过
炉 膛
高再 低过
高温过热器 低再 省煤器
空预器
1025 t/h CFB 带再热器
11片 蒸发屏
积灰指数：酸碱比
⑥ 省煤器设计中应考虑的问题
当积灰指数较小时，省煤器的横向节距、纵向节距 可以适当减小； 但是，管子的纵向节距主要与管子的弯管半径有关。
管子规格
弯管半径(武锅)
直段长度
Φ32x4
45
100
Φ42x3.5
85 100 140 195 250 280 305 100
Φ44.5x6(6.5) 100 130
② 省煤器的结构和分类
按出口参数分类
非沸腾上的锅炉，
用于中压锅炉，汽化水量小于 出口水温低于饱和温度
20%，工质侧的阻力较大
20~25℃。
② 省煤器的结构和分类
按结构型式分类:光管、鳍片、膜片管、螺旋肋片管
② 省煤器的结构和分类
按结构型式分类:光管
② 省煤器的结构和分类
5
σ2
纵向相对节距
-
1.33
项目 过量空气系数
出口烟温 工质进口温度 工质出口温度 烟气平均速度
工质平均速度 传热面积 传热量 面积 吸热量 温差 换热系数
密相区 屏过I 屏过II 转向室
1.2
1.2
1.2
1.2
900 900 900 839
348.8 388.7 440.8 348.8
348.8 440.8 502.7 360.3
80
Φ51x5
160 300
140
Φ55x5
160
160
Φ60x5
200 300
100
⑥ 省煤器设计中应考虑的问题
烟气流速计算 错列两排总管数 n（奇数） 第一排： 第二排： 烟道深度： 烟道的宽：a
管子距烟道长度两侧各50~60mm 烟气的流通面积： 烟气的流速：
⑦ 省煤器的启动保护
锅炉启动时间断给水，省煤器常处于水不流动状态。 为了避免省煤器管壁超温，启动时需要保护。
⑦
③
⑥ ①
来自高压缸
4. 尾部受热面的磨损
携带固态灰粒的烟 气，以一定流速流过 受热面时，灰粒对受 热面的撞击会削去微 小的金属屑，这种现 象称为飞灰磨损。烟 温越低的位置，磨损 越严重，温度越低， 灰的硬度越大。 1000MW锅炉，尾部 通过的灰近150t/h
4. 尾部受热面磨损的危害：
省煤器磨损 使受热面管壁渐变薄，最终导致泄漏和爆破事故，直 接威胁锅炉安全运行； 同时停炉更换磨损部件还要耗费大量的工时和钢材， 这将造成经济损失；
支持梁
固定管夹
省煤器 蛇形管
④ 省煤器的支吊
2）悬吊结构：适用于大型锅炉 为了减少穿墙管处漏风，省煤器进出口联箱放在烟道内
悬吊管
出口联箱
管夹
⑤ 省煤器引出管与汽包的连接
汽包进口水温一般低于饱 和温度30℃以上，随着负 荷与压力的变化有较大的 波动。 汽包内存储大量的汽水混 合物，温度变化缓慢。 为避免在汽包壁上因温差 热应力或金属热疲劳使汽 包产生裂纹，在省煤器引 出管与汽包连接处加套管， 防止汽包壁的损伤。
序号 符号
名称
单位 结果
1.一次风尺寸计算
1
dxδ
管子尺寸
mm
60x2.75
2
s1
横向节距
mm
85
3
s2
纵向节距
mm
80
4
σ1
横向相对节距
-
1.41
5
σ2
纵向相对节距
-
1.33
2.二次风尺寸计算
1
dxδ
管子尺寸
mm
60x2.75
2
S1
横向节距
mm
85
3
S2
纵向节距
mm
80
4
σ1
横向相对节距
-
1.41
空预器磨损 空预器漏风，导致锅炉供风量不足，锅炉出力降低； 鼓风机和引风机的耗电量增加，增加厂用电率； 锅炉的维护费用同样增加
4. 尾部受热面磨损机理
4. 影响受热面磨损的因素
飞灰速度：省煤器的烟速一般不得超过9m/s。 飞灰浓度：飞灰浓度大，磨损加剧。 灰粒特性：灰粒越粗，越硬，磨损越严重。 管束的结构特性：烟气纵向冲刷比横向轻。
空预器漏风的测定
空预器漏风的测定
锅炉回转式空预器 漏风率实测值14.5% 漏风率保证值7.5％ 未达到性能保证值 a”=1.38 a’=1.18
3. 尾部受热面的布置
75t/h、130t/h、220t/h、410t/h锅炉不带再热 烟道由上到下布置：过热器、省煤器、空预器
440t/h、670t/h、1025t/h锅炉带再热器 双烟道：一侧上部布置再热器、另一侧上部布置过热器 下部布置省煤器和空预器 单烟道（CFB锅炉）：高过、低再、省煤器、空预器
一次风 二次风
双通道、多行程管 式空预器 单管长度不能太长 300MW CFB 锅炉
一次风 二次风
200MW CFB 锅炉 空预器设计与运行
a1=20x80=1600 b1=9x80=720 a2=20x80=1600 b2=9x80=720 a3=20x80=1600 b3=9x80=720 a4=20x80=1600 b4=9x80=720
2. 空预器
空气预热器的作用 进一步降低排烟温度，提高锅炉效率 磨制、烘干煤粉 改善燃料的着火与燃烧、降低不完全燃烧热损失 节省金属，降低造价(管壁在3mm以下) 改善引风机的工作条件
2. 空预器
空预器种类及结构 管式空气预热器
2. 空预器—管式
单通道、多行程管 式空预器 200MW CFB 锅炉
包墙吊挂管 37MW 再热器 82MW
Ⅲ过热器 29MW
ⅠⅡ过热器 113MW 水冷屏 42MW
炉膛吸热 183MW
低过 19MW
省煤器 16MW
空气预热器 44MW
② 省煤器的结构和分类
按材料分类
钢管省煤器：
强度高，工作可靠 传热性能好，重量轻 价格低廉 但耐腐蚀性差
铸铁省煤器：
给水品质要求不高 耐磨，耐腐蚀等 强度不高、压力低于4MPa 不能用作沸腾式省煤器 体积、重量大，价格贵 容易漏水，较易堵灰。
按结构型式分类:鳍片
② 省煤器的结构和分类
按结构型式分类:膜片
② 省煤器的结构和分类
按结构型式分类:螺旋肋片管
② 省煤器的结构和分类
按管子排列方式分类 错列： 结构紧凑 不易积灰 吹灰困难 磨损严重 顺列： 易吹灰 磨损轻 积灰严重
③ 省煤器的布置方式
管圈水平放置：利于排水 水自下向上流动：排除空气，避免氧腐蚀 烟气自上向下流动：有助于吹灰，保持烟气和水的逆 向流动，增大传热温差 安装在烟气下行的对流井中。