清华大学热能工程教学课件-第5章-省煤器和空气预热器
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第章省煤器与空气预热器
第章：省煤器与空气预热器节能减排一直都是环保领域的重要议题和热点话题，而对于锅炉系统，省煤器和空气预热器则是最基础也是最有效的节能设备之一。
本文将从省煤器和空气预热器的基本原理、优势和应用方面进行讲解。
省煤器基本原理锅炉在发挥燃烧产生热量的同时，大量的热气流失在烟气中，而省煤器则是将烟气排出前的余热收回，在进入锅炉燃烧室之前预先加热水并提高锅炉的热效率，从而实现锅炉燃料的节约和减少烟气排放。
当烟气经过省煤器时，其温度下降，水冷却的同时烟气释放的热量被吸收，温度进一步降低，这样减少了烟气温度，同时烟气中所含的水蒸气在低温下会凝结成水滴，因此降低了烟气的排放温度，实现了余热回收和烟气排放的减少。
优势省煤器作为节能设备具有明显的经济性和环保性，其主要优势包括:1. 减少燃料消耗省煤器的出现使锅炉在燃烧过程中，通过烟气余热回收减少了锅炉燃料的消耗。
2. 热效率提高烟气中含有的温度可以最大限度地通过升温水的方式来发挥热效益，从而提高了锅炉的热效率。
3. 烟气排放降低烟气的进一步清洁也是省煤器的一个重要作用，通过余热回收，烟气所含的一些污染物质也得到了处理。
这样能够有效降低烟气排放浓度和排放量。
应用方向目前，省煤器的应用已经相当普及，主要应用在各种工业锅炉、发电厂的锅炉和城市集中供暖的锅炉中。
而在我国，锅炉尤其是工业锅炉的主力消费者——煤炭工业中，由于煤炭资源相对丰富且价格低廉，工业锅炉使用省煤器显得更为有利。
空气预热器基本原理空气预热器的主要作用是通过预热空气的方式来增加锅炉燃烧室内的氧气浓度和温度，进而提高了锅炉对燃料的利用效率和燃烧稳定性，同时也可以减少烟气中的氮氧化物排放。
工作时，烟气通过空气预热器，将空气预热至一定温度后，进入锅炉燃烧室提供充足的氧气以加快煤炭等燃料的燃烧，从而提高整个锅炉热效率。
优势空气预热器作为一种流行的节能设备，主要优势包括:1. 增加热效率空气预热器可以预先加热空气，使得空气中的氧气温度提高，同时也保证了氧气的充足，从而提高了锅炉的热效率。
省煤器和空气预热器ppt课件
15
省煤器的启动保护
❖ 锅炉点火前虽然巳上水到水位计最 低可见水位处，但是点火后，由于 炉水温度升高，体积膨胀使水位上 升。随着炉水温度的进一步提高， 水冷壁内逐渐产生蒸汽，锅炉水位 进一步上升。也就是说，锅炉从点 火开始有相当长的一段时间内不需 要补水，省煤器内如没有水流过， 可能因过热而损坏。
放热和吸热。 ❖ 回转式特点：
✓ 结构紧凑 ✓ 节省钢材 ✓ 布置灵活方便 ✓ 耐腐蚀性好 ✓ 漏风量大：一般8～10, 密封不好时20~30% ✓ 结构复杂、制造工艺高、运行维护、检修
❖ 布置型式：垂直轴和水平轴布置； ❖ 结构：
受热面旋转式：二分仓和三分仓二种，应用较多； 风罩旋转式：单流道和双流道（传热元件不旋转，上下风罩 旋转，转一周
换热、减轻磨损）
3
❖ 按出口参数分类
省煤器产生的蒸汽量与锅炉给水量之比称为省煤器的沸腾度，沸 腾度不宜过大，不超过20%。由于蒸汽的比容比 水大得多，中压 炉省煤器出口蒸汽比容是水的38倍，高压炉蒸汽比容是给水的11 倍。当省煤器的沸腾度超过20%时，由于省煤器后半段的流速急 剧增加，压降与流速的平方成正比，省煤器 的压降明显上升。为 了克服省煤器的流动阻力向汽包供水，给水泵出口的压头要增加，
❖ 设计时选取合理的烟气与空气流速比值（0.5) ❖ 温压按交叉流计算，传热面积按换热管平均直径计算。
24
❖ 单面进风与双面进风 ❖ 单级布置与双级布置 ❖ 一次风与二次风分别加热
25
回转式空气预热器
❖ 大型锅炉通常采用回转式空气预热器 ❖ 工作原理：再生式，烟气和空气交替地流过受热面（蓄热元件）
困难，管板易发生变形， 23
❖ 漏风较小，运行方便，应用较少。
三、布置方式 1.垂直布置
省煤器的启动保护
❖ 锅炉点火前虽然巳上水到水位计最 低可见水位处，但是点火后，由于 炉水温度升高，体积膨胀使水位上 升。随着炉水温度的进一步提高， 水冷壁内逐渐产生蒸汽，锅炉水位 进一步上升。也就是说，锅炉从点 火开始有相当长的一段时间内不需 要补水，省煤器内如没有水流过， 可能因过热而损坏。
放热和吸热。 ❖ 回转式特点：
✓ 结构紧凑 ✓ 节省钢材 ✓ 布置灵活方便 ✓ 耐腐蚀性好 ✓ 漏风量大：一般8～10, 密封不好时20~30% ✓ 结构复杂、制造工艺高、运行维护、检修
❖ 布置型式：垂直轴和水平轴布置； ❖ 结构：
受热面旋转式：二分仓和三分仓二种，应用较多； 风罩旋转式：单流道和双流道（传热元件不旋转，上下风罩 旋转，转一周
换热、减轻磨损）
3
❖ 按出口参数分类
省煤器产生的蒸汽量与锅炉给水量之比称为省煤器的沸腾度，沸 腾度不宜过大，不超过20%。由于蒸汽的比容比 水大得多，中压 炉省煤器出口蒸汽比容是水的38倍，高压炉蒸汽比容是给水的11 倍。当省煤器的沸腾度超过20%时，由于省煤器后半段的流速急 剧增加，压降与流速的平方成正比，省煤器 的压降明显上升。为 了克服省煤器的流动阻力向汽包供水，给水泵出口的压头要增加，
❖ 设计时选取合理的烟气与空气流速比值（0.5) ❖ 温压按交叉流计算，传热面积按换热管平均直径计算。
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❖ 单面进风与双面进风 ❖ 单级布置与双级布置 ❖ 一次风与二次风分别加热
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回转式空气预热器
❖ 大型锅炉通常采用回转式空气预热器 ❖ 工作原理：再生式，烟气和空气交替地流过受热面（蓄热元件）
困难，管板易发生变形， 23
❖ 漏风较小，运行方便，应用较少。
三、布置方式 1.垂直布置
省煤器与空气预热器
省煤器与空气预热器省煤器设计布置特点1、在双烟道的下部均布置有省煤器，省煤器以顺列布置，以逆流方式与烟气进行换热,省煤器采用H型鳍片管;2、给水经省煤器的入口汇集集箱分别供至前后的省煤器入口集箱,经卧式肋片省煤器加热后进入吊挂管入口集箱,向上形成由4排吊挂管，用于吊挂尾部烟道中的水平过热器和水平再热器。
每只集箱上引出95根悬吊管。
吊挂管的4只出口集箱两端与两根下降管相连，下降管将水供至水冷壁下集箱;3、两组省煤器的最上排均加装梳形防磨罩。
两组省煤器管组与烟道前后墙及两侧墙间均布置烟气阻流隔板。
在吹灰器工作范围内省煤器管布置防吹损的护板。
省煤器结构布置省煤器采用H型双肋片管。
肋片间节距均为25mm，基管规格为φ44.5mm×6mm，材质为SA-210C；肋片尺寸为3mm×90mm×195mm，材质为酸洗碳钢板。
省煤器结构肋片式省煤器的优缺点优点：热交换面积明显增大（4~5倍），缩小省煤器体积、耗材减少；缺点：在含灰气流中积灰比较严重，采用这种省煤器应装设有效的吹灰设备；空气预热器的作用1、利用温度比给水温度低得多的空气冷却烟气，回收了烟气热量，可进一步降低排烟温度，减少排烟热损失。
试验及理论计算表明：排烟温度每降低10℃，约可使锅炉效率提高0.7%左右；2、送入炉膛空气温度提高后，可改善或强化燃烧，保证低负荷下着火的稳定性。
热力试验表明：助燃的空气温度每提高100℃，炉膛的理论燃烧温度约可提高30℃至40℃；3、送入炉膛热空气温度提高，使得火焰平均温度提高，从而增强了炉内的辐射传热，在满足相同的蒸发吸热量的条件下，就可以减少水冷壁管受热面，节省金属消耗量；4、热空气还可作为制粉系统中干燥剂。
回转式空预器的优点：外形小，重量轻；传热元件允许有较大磨损，特别适用于大容量锅炉。
缺点是：漏风量大，结构复杂。
回转式空气预热器的典型布置根据煤质和灰份分析计算的结果，选择传热元件的板型、材质、厚度。
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。
省煤器与空气预热器
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八、省煤器出口水温的选择 对高压以上锅炉，省煤器均采用非沸腾式，即省煤器出口 水温有一定的欠焓值，避免省煤器中发生汽化，以保证省 煤器管中的水流量分配均匀，且使水在进入水冷壁管时不 发生汽化，保证水冷壁入口的水流量分配均匀，提高水循 环的安全性。 对控制循环锅炉，一般将省煤器出口的水直接引入汽包的 下降管入口处，以保证水进入再循环水泵时不发生汽化， 要求省煤器出口水温欠温60℃。 对直流锅炉，省煤器出口水约需要有380KJ/kg的欠焓，才 能保证给水进入水冷壁管子时流量分配较为均匀。
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吊挂受热面-省煤器
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低温再热 器进口
省煤器进口
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12Biblioteka 五、省煤器引出管与汽包连接 采用套管连接方式； 六、省煤器中的水速 （一）省煤器中的质量流速和水速 省煤器中水流的ρ ω 可取600～800kg/(㎡·S),对水平管 子，当水的流速大于0.5m/s时，可以避免金属局部氧腐蚀。 如果省煤器管内达到沸腾状态，非沸腾部分水速不低于 0.3m/s，管内是汽水混合物水速较低容易发生汽水分层， 即水在管子下部，而蒸汽在管子上部，与蒸汽接触的金属 管壁温度较高，有可能发生超温现象。容易引起金属的破 坏，因而蛇形管沸腾部分中水流速度应不低于1m/s。 （二）烟气流速的选取 烟速太大磨损，太小导致积灰。一般经济烟速在8～11m/s， 含灰量大于40%时，最大烟速11m/s，含灰量在14%～20%时， 最大烟气流速可以达12.24m/s～18.3m/s。 特别注意:引进技术机组,烟速指管束进口处流速；国产机 组是指进、出口平均流速。
锅炉原理课件：省煤器空预器
➢ 工作过程： o 上下风罩由中心轴相连，风罩旋转一周，烟气和 空气交替流过受热面两次；
44/48
三、空气预热器的作用及结构
风罩回转式空气预热器
45/48
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
高炉煤气炉
250~300
链条炉
烟煤 贫煤、无烟煤
25~100 25~180
抛煤机与固定炉排 烟煤
25~200
25/48
三、空气预热器的作用及结构
2、空气预热器的分类 按烟气与空气间的换热方式可分为二类： ① 间壁式：热量通过传热壁面由烟气传给空气， 又称为“传热式”，最常用的间壁式空气预 热 器是管式空气预热器。 ② 再生式：烟气和空气交替地接触受热面的蓄 热 原件，通过蓄热元件来传递热量，又称为 “蓄 热式”。最常用的再生式空气预热器是 回转式 空气预热器。
13/48
二、省煤器的作用及结构
a) 错列
b) 顺列
管子的顺列与错列布置方式
14/48
二、省煤器的作用及结构
15/48
铸铁式省煤器
单根管子
二、省煤器的作用及结构
16/48
光管式省煤器
二、省煤器的作用及结构
17/48
带扩展表面的省煤器
(a)焊接鳍片管式 ；
(b)轧制鳍片管式 ；
(c)膜式；
(d)肋片管式
26/48
三、空气预热器的作用及结构
3、管式空气预热器 • 管式空预器的结构 ➢ 直径为40~51mm、壁♘为1.25~1.5mm的普通薄 壁钢管； ➢ 密集排列、错列布置，组成立方体型的管箱； ➢ 数个管箱排列在尾部烟道中，烟气在管内纵 向 流动，空气从管间的空间横向绕流过管子。
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三、空气预热器的作用及结构
风罩回转式空气预热器
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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
高炉煤气炉
250~300
链条炉
烟煤 贫煤、无烟煤
25~100 25~180
抛煤机与固定炉排 烟煤
25~200
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三、空气预热器的作用及结构
2、空气预热器的分类 按烟气与空气间的换热方式可分为二类： ① 间壁式：热量通过传热壁面由烟气传给空气， 又称为“传热式”，最常用的间壁式空气预 热 器是管式空气预热器。 ② 再生式：烟气和空气交替地接触受热面的蓄 热 原件，通过蓄热元件来传递热量，又称为 “蓄 热式”。最常用的再生式空气预热器是 回转式 空气预热器。
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二、省煤器的作用及结构
a) 错列
b) 顺列
管子的顺列与错列布置方式
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二、省煤器的作用及结构
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铸铁式省煤器
单根管子
二、省煤器的作用及结构
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光管式省煤器
二、省煤器的作用及结构
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带扩展表面的省煤器
(a)焊接鳍片管式 ；
(b)轧制鳍片管式 ；
(c)膜式；
(d)肋片管式
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三、空气预热器的作用及结构
3、管式空气预热器 • 管式空预器的结构 ➢ 直径为40~51mm、壁♘为1.25~1.5mm的普通薄 壁钢管； ➢ 密集排列、错列布置，组成立方体型的管箱； ➢ 数个管箱排列在尾部烟道中，烟气在管内纵 向 流动，空气从管间的空间横向绕流过管子。
锅炉原理省煤器和空气预热器分解课件
收烟气余热。
热管式空气预热器
利用热管内部的液态工质在加热 后蒸发、冷凝的循环过程传递热 量。由于热管内部工质的相变传 热，使得热管具有很高的传热效
率。
03
省煤器与空气预热器的比较
工作原理的比较
省煤器
省煤器是利用高温烟气将水加热的换 热设备，通过热传导将热量传递给受 热面中的水，使其温度升高。
空气预热器
省煤器的工作原理
省煤器由许多蛇形管组成，蛇形 管内通入锅炉给水，外流过高温
烟气。
省煤器中的水在管内受热后升温 ，并吸收管外烟气的热量，使烟 气温度降低，同时水变成蒸汽。
蒸汽进入汽轮机做功后进入凝汽 器，再经过循环水泵加压后送回 省煤器再次加热，如此循环利用
。
02
空气预热器原理介绍
空气预热器的作用
THANKS
感谢观看
环保技术
研究减少污染物排放的省煤器和空气预热器技术，降低对环境的影 响。
应用领域的拓展
工业领域
01
拓展省煤器和空气预热器在钢铁、化工、造纸等高耗能行业的
应用，提高能源利用效率。
新能源领域
02
探索省煤器和空气预热器在太阳能、风能等新能源领域的应用
，促进可再生能源的发展。
建筑领域
03
将省煤器和空气预热器技术应用于建筑节能领域，提高建筑物
优缺点的比较
省煤器
省煤器的优点在于能够有效地利用高温烟气的热量来加热给 水，提高锅炉热效率；缺点在于如果水质不好，容易结垢和 腐蚀。
空气预热器
空气预热器的优点在于能够有效地利用锅炉尾部烟气的热量 来加热空气，提高锅炉燃烧效率；缺点在于如果使用不当， 容易出现漏风和堵塞等问题。
04
省煤器和空气预热器的维护与保养
热管式空气预热器
利用热管内部的液态工质在加热 后蒸发、冷凝的循环过程传递热 量。由于热管内部工质的相变传 热，使得热管具有很高的传热效
率。
03
省煤器与空气预热器的比较
工作原理的比较
省煤器
省煤器是利用高温烟气将水加热的换 热设备，通过热传导将热量传递给受 热面中的水，使其温度升高。
空气预热器
省煤器的工作原理
省煤器由许多蛇形管组成，蛇形 管内通入锅炉给水，外流过高温
烟气。
省煤器中的水在管内受热后升温 ，并吸收管外烟气的热量，使烟 气温度降低，同时水变成蒸汽。
蒸汽进入汽轮机做功后进入凝汽 器，再经过循环水泵加压后送回 省煤器再次加热，如此循环利用
。
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空气预热器原理介绍
空气预热器的作用
THANKS
感谢观看
环保技术
研究减少污染物排放的省煤器和空气预热器技术，降低对环境的影 响。
应用领域的拓展
工业领域
01
拓展省煤器和空气预热器在钢铁、化工、造纸等高耗能行业的
应用，提高能源利用效率。
新能源领域
02
探索省煤器和空气预热器在太阳能、风能等新能源领域的应用
，促进可再生能源的发展。
建筑领域
03
将省煤器和空气预热器技术应用于建筑节能领域，提高建筑物
优缺点的比较
省煤器
省煤器的优点在于能够有效地利用高温烟气的热量来加热给 水，提高锅炉热效率；缺点在于如果水质不好，容易结垢和 腐蚀。
空气预热器
空气预热器的优点在于能够有效地利用锅炉尾部烟气的热量 来加热空气，提高锅炉燃烧效率；缺点在于如果使用不当， 容易出现漏风和堵塞等问题。
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省煤器和空气预热器的维护与保养
空气预热器介绍 ppt课件
空气预热器介绍
2. 为了增强气流的扰动同时又不使气流阻力过大，波形板 的斜纹应与气流成30度角。
3. 为了防止低温段堵灰和积灰，在低温段波形板的波形被 放大，定位板则采用平板结构。
空气预热器介绍
3. 漏风及密封装置： 回转式预热器的转子与静止的外壳之间总是存在一定的间隙，由于
预热器内的空气区呈正压，而烟气区为负压，就导致一部分空气通 过交界处的间隙而漏到烟气中去，这种经动静之间间隙的漏风称为 间隙漏风。 对于三分仓空气预热器，它不但有空气区与烟气区之间的间隙漏风， 还有一次风仓与二次风仓之间漏风。 此外，外界的空气也可以通过转轴和机壳之间的间隙漏入烟气区。
垂直撞击力引起撞击磨损，斜向撞击的切向力引起摩擦磨 损。飞灰磨损易发生在烟速高和飞灰浓度较大的地方。飞
灰对受热面的磨损是不均匀的。
飞灰磨损的危害：受热面管子磨损，强度下降，引起管子 泄漏事故。
空气预热器介绍
影响磨损的因素：
1. 烟气流速：管子的磨损和烟速的三次方成正比。 2. 飞灰浓度：飞灰浓度大，磨损严重。气流转弯、烟气走
空气预热器介绍
空气预热器
传热式
蓄热式
管式空气预热器
回转式空气预热器
受热面回转式
风罩回转式
传热式预热器中热量通过受热面由烟气传给空气，烟气和空气各有自己 通路。
蓄热式预热器中烟气和空气相互交替流经受热面，当烟气通过受热面时， 热量由烟气传给受热面金属，并被金属蓄积起来，然后使空气通过受热 面，金属就将蓄积的热量传递给空气。受热面每旋转一周完成一个热交 换过程。
廊等局部地方飞灰浓度高，磨损严重。 3. 灰粒特性：灰粒越粗、越硬，撞击与切削作用越强，磨
损越严重。没烟气流向，温度降低，灰粒变硬，磨损加 重。 4. 管束结构特性：烟气纵向冲刷较横向冲刷磨损轻，错列 的第二排、顺列的第五排磨损较严重。 5. 运行中的因素：锅炉超负荷运行时，飞灰浓度及烟气流 速增大；烟道漏风造成烟速增大，均会造成磨损加重。
省煤器和空气预热器
省煤器与空气预热器省煤器和空气预热器是现代锅炉不可缺少的受热面，由于他们装在锅炉尾部烟道内，故称为尾部受热面。
省煤器一省煤器的作用及种类1省煤器的作用省煤器的作用是利用锅炉尾部烟气热量加热锅炉给水。
省煤器是现代锅炉中不可缺少的受热面，一般布置在烟道内，吸收烟气的对流热，个别锅炉有水冷壁相间布置的，以吸收炉膛的辐射热。
2省煤器对锅炉的作用1）节省燃料。
在现代锅炉中燃料燃烧产生的热量，被水冷壁，过热器再热器吸收后，烟气温度还很高，这部分烟气热量如不设法利用，将造成很大的热损失。
再锅炉尾部装省煤器可降低锅炉排烟温度，减少排烟热损失，所以节省燃料。
2）改善汽包的工作条件由于采用省煤器。
提高了进入汽包的给水温度，减少了汽包壁与给水之间温度差引起的热应力，从而改善汽包的工作条件。
3）降低锅炉造价。
由于水的加热是在省煤器中进行的，用省煤器这样的低温材料代替价格昂贵的高温材料，所以降低锅炉造价。
二省煤器的类型及结构特点。
1按材料分类目前大容量锅炉广泛采用钢管省煤器，优点是：强度高，能承受冲击，工作可靠，传热性能好，重量轻，体积小，价格低廉。
缺点是：耐腐蚀性差，但现代锅炉给水都经过严格处理，所以不是很严重。
2按出口参数分类沸腾式省煤器是出口水温达到饱和温度，并且还有部分水蒸气汽化的省煤器。
汽化水量一般占总水量的0。
1—0。
15倍，一般不超过20%，以免省煤器中的介质流动阻力过大，非沸腾是省煤器是出口水温低于该压力下的沸点，即未达到饱和状态。
一般低于沸点20---25℃注意：中压锅炉多采用沸腾式省煤器，这是因为中压锅炉水的压力低，汽化潜热大，加热水的热量小，蒸发所许热量大，故需要不一部分水的蒸发放到省煤器中进行。
，以防止炉膛温度过低引起燃烧不稳定和炉膛出口烟温降低，以造成过热器表面的金属消耗量增大。
高压以上的锅炉多采用非沸腾是省煤器，因为随着压力的升高，水的汽化潜热减小，加热水的热量响应增大，蒸发所需热量减少，故需把水的加热转如炉膛水冷壁中进行，防止炉膛温度和炉膛出口烟温过高。
锅炉原理 第五章 省煤器与空气预热器
热管导热性能好，即使在较低温差下也能传递较大热量，所 以节能效果显著，而且管壁温度接近其内工作介质的饱和温 度，使管外低温腐蚀程度大大降低。
但是，尚处于研制阶段，尚未广泛应用。
给水温度在中压电厂已加热到172℃，高压电 厂已加热到215℃，超高压电厂加热到240℃。因此 依靠省煤器受热面来降低排烟温度已很困难。而空 气预热器中冷空气只有20℃左右，因此可以把排烟 温度降得很低，使锅炉效率能达到90%以上。
煤器的水阻力将过大，一般规定，省煤器中的水阻力，对于高 压锅炉不能超过锅筒中压力的5%，对于中压锅炉不得超过锅 筒中压力的8%。水速过低要引起管内空气的阻塞及管子的局 部腐蚀，在沸腾式省煤器中，则会产生汽水分层。为了避免这 种现象的发生，在锅炉的额定负荷下，对于非沸腾式或沸腾式 省煤器的非沸腾部分的水速，不应小于0.3m/s；对于沸腾式 省煤器的沸腾部分的水速不得小于1.0m/s。
当蛇形管布置成垂直于锅炉前墙时，管子的支吊比较简单， 因为烟道的深度较小，就在弯头附近的两端支持已经足够。但 是，这样的布置使全部蛇形管都要穿过对流烟道的后墙，这在 Π型布置的锅炉中会加剧飞灰磨损的危害。因为当烟气从水平 烟道流入对流竖井时，作了90°的转弯而产生了很大的离心力， 烟气中的灰分质点在离心力的作用下，向烟道后墙的一侧集中， 这就使那里的烟气有局部的最大灰分浓度，结果导致全部蛇形 管都发生剧烈的局部(弯头处)磨损。
不同燃料和燃烧方法对预热空气温度的要求
空气预热器可以按传热的方式分为两大类， 即间壁式和再生式。
在间壁式空气预热器中，热量连续地通过壁 面从烟气传给空气；而在再生式空气预热器中， 烟气和空气则是相互交替地流过受热面，当烟气 与受热面壁面接触时，热量从烟气传给受热面， 并积蓄起来，然后当空气流过受热壁面时，再把 热量传给空气。
但是，尚处于研制阶段，尚未广泛应用。
给水温度在中压电厂已加热到172℃，高压电 厂已加热到215℃，超高压电厂加热到240℃。因此 依靠省煤器受热面来降低排烟温度已很困难。而空 气预热器中冷空气只有20℃左右，因此可以把排烟 温度降得很低，使锅炉效率能达到90%以上。
煤器的水阻力将过大，一般规定，省煤器中的水阻力，对于高 压锅炉不能超过锅筒中压力的5%，对于中压锅炉不得超过锅 筒中压力的8%。水速过低要引起管内空气的阻塞及管子的局 部腐蚀，在沸腾式省煤器中，则会产生汽水分层。为了避免这 种现象的发生，在锅炉的额定负荷下，对于非沸腾式或沸腾式 省煤器的非沸腾部分的水速，不应小于0.3m/s；对于沸腾式 省煤器的沸腾部分的水速不得小于1.0m/s。
当蛇形管布置成垂直于锅炉前墙时，管子的支吊比较简单， 因为烟道的深度较小，就在弯头附近的两端支持已经足够。但 是，这样的布置使全部蛇形管都要穿过对流烟道的后墙，这在 Π型布置的锅炉中会加剧飞灰磨损的危害。因为当烟气从水平 烟道流入对流竖井时，作了90°的转弯而产生了很大的离心力， 烟气中的灰分质点在离心力的作用下，向烟道后墙的一侧集中， 这就使那里的烟气有局部的最大灰分浓度，结果导致全部蛇形 管都发生剧烈的局部(弯头处)磨损。
不同燃料和燃烧方法对预热空气温度的要求
空气预热器可以按传热的方式分为两大类， 即间壁式和再生式。
在间壁式空气预热器中，热量连续地通过壁 面从烟气传给空气；而在再生式空气预热器中， 烟气和空气则是相互交替地流过受热面，当烟气 与受热面壁面接触时，热量从烟气传给受热面， 并积蓄起来，然后当空气流过受热壁面时，再把 热量传给空气。
省煤器与空气预热器
大容量、高参数锅炉均采用钢管式省煤器，它是由许多并列的蛇形无缝 钢管和进、出口联箱组成的。
烟气一般自上而下流动，使烟气与水逆向流动，增加传热 温差，提高传热效果。
三、省煤器的布置
现代大型锅炉常采用悬吊式省煤器。省煤器出口联箱上 的引出管既可悬吊省煤器，又可悬吊过热器和再热器。
悬吊式省煤器如图8-1所示。
2、影响磨损的主要因素：
（1）烟气的流动速度和灰粒 （2）灰粒的特性和飞灰浓度 （3）管束排列方式与冲刷方式 （4）气流运动方向
（5）管壁材料和壁温
减轻和防止磨损的措施 （1）选择合理的烟气流速 （2）采用防磨装置
（3）采用扩展受热面
速度应不低于1m/s。
二、省煤器的启动保护
在锅炉启动过程中，需要采取必要的措施，保证省煤器中的水产 生流动。采用的方法是在省煤器进口管与锅筒下降管之间装
设再循环管。
1、自然循环锅炉的省煤器再循环管
对 自 然 循 环 锅 炉 ， 省 煤 器 的 再 循 环 管 如 图 8-3 （a）所示。即在锅炉下降管和省煤器进水管之 间装设一个有再循环阀的再循环管，由锅筒—— 下降管——再循环管——省煤器——锅筒之间形 成自然循环回路。
一般空气预热器中烟气流速取10～14m/s为宜。根据 经验，空气流速应是烟气流速的0.4～0.55倍为宜。
管式空气预热器管箱上管板与锅炉钢架之间用膨胀 补偿器联结，用以补偿部件间的受热膨胀时的相对 位移，防止空气预热器的漏风。管式空气预热器管 子错列布置。
二、回转式空气预热器
回转式空气预热器是大型电站锅炉常采用的设 备，其受热面为蓄热式。与管式空气预热器相比， 回转式空气预热器具有结构紧凑、节省钢材、耐 腐蚀性好和受热面受到磨损和腐蚀时不增加空气 预热器的漏风量等优点。在相同体积内，回转式 空气预热器可布置的受热面面积是管式空气预热 器的6～8倍。在相同烟温条件下，回转式空气预 热器波形受热元件的厚度较大，壁温较高，并可 采用耐腐蚀材料，因此腐蚀相对较轻。主要缺点 是漏风量较大，对密封结构要求较高。
烟气一般自上而下流动，使烟气与水逆向流动，增加传热 温差，提高传热效果。
三、省煤器的布置
现代大型锅炉常采用悬吊式省煤器。省煤器出口联箱上 的引出管既可悬吊省煤器，又可悬吊过热器和再热器。
悬吊式省煤器如图8-1所示。
2、影响磨损的主要因素：
（1）烟气的流动速度和灰粒 （2）灰粒的特性和飞灰浓度 （3）管束排列方式与冲刷方式 （4）气流运动方向
（5）管壁材料和壁温
减轻和防止磨损的措施 （1）选择合理的烟气流速 （2）采用防磨装置
（3）采用扩展受热面
速度应不低于1m/s。
二、省煤器的启动保护
在锅炉启动过程中，需要采取必要的措施，保证省煤器中的水产 生流动。采用的方法是在省煤器进口管与锅筒下降管之间装
设再循环管。
1、自然循环锅炉的省煤器再循环管
对 自 然 循 环 锅 炉 ， 省 煤 器 的 再 循 环 管 如 图 8-3 （a）所示。即在锅炉下降管和省煤器进水管之 间装设一个有再循环阀的再循环管，由锅筒—— 下降管——再循环管——省煤器——锅筒之间形 成自然循环回路。
一般空气预热器中烟气流速取10～14m/s为宜。根据 经验，空气流速应是烟气流速的0.4～0.55倍为宜。
管式空气预热器管箱上管板与锅炉钢架之间用膨胀 补偿器联结，用以补偿部件间的受热膨胀时的相对 位移，防止空气预热器的漏风。管式空气预热器管 子错列布置。
二、回转式空气预热器
回转式空气预热器是大型电站锅炉常采用的设 备，其受热面为蓄热式。与管式空气预热器相比， 回转式空气预热器具有结构紧凑、节省钢材、耐 腐蚀性好和受热面受到磨损和腐蚀时不增加空气 预热器的漏风量等优点。在相同体积内，回转式 空气预热器可布置的受热面面积是管式空气预热 器的6～8倍。在相同烟温条件下，回转式空气预 热器波形受热元件的厚度较大，壁温较高，并可 采用耐腐蚀材料，因此腐蚀相对较轻。主要缺点 是漏风量较大，对密封结构要求较高。
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钢管式省煤器-蛇形管及集箱的连接
a) 集箱一般布置在炉墙外，集箱和管子在墙外焊接。 b) 集箱通过穿墙连接管和蛇形管连接：自集箱引出管子 多时，为避免管子穿墙时漏风过多，可自集箱引出少量 连接管穿过炉墙，使连接管和蛇形管在烟道中连接。 c) 集箱和管子在烟道中连接：在炉墙气密性要求高的锅炉 中，可将集箱布置在烟道中并兼作省煤器支持件。
管箱
管式空气预热器-钢管（立式）
膨胀节在上管板处的连接结构 2防止热空气漏入烟气
3防止冷空气漏入烟道
空预器由多个管箱组成， 以利运输、安装。管箱间 用膨胀节密封
管式空气预热器-钢管（立式）-结构尺寸
• d：40、51mm 壁厚：1.2-1.5mm • 相邻管孔间隙：≥10mm • S1/d：1.5-1.9 S2/d：1.0-1.2 • 管板厚：上: 10-20mm 中：5-10mm 下：20-26mm • 管箱高度：d=51mm时，≤8m d=40mm时，≤ 5m Wy=10-14m/s Wk=(0.45～0.55)Wy （通道数和进风方式）
管式空气预热器-玻璃管
• 应用：燃用高硫燃料，在玻璃管空预器中先将空气加热到 80-90 ℃ ，再送入钢管空预器，可避免钢管空预器的烟气 低温腐蚀。 • 结构：同钢管空预器，卧式和立式布置，管子为玻璃管， d=40-51mm，L=2-4。管子与管板通过密封装置连接，管 箱中装有一些钢管以增强刚性并支撑管板。卧式布置时管 束上部装有2-3排保护钢管以供检修与清灰需要。 • 效果：使燃用高硫重油锅炉的排烟温度降为125-130℃， 可↑锅炉效率(2.5-3)%。
管式空气预热器-钢管（卧式）
• 结构：烟气-管外，空气-管内 d=38-42mm S同省煤器 • 速度：Wy =8-12m/s； Wk = 6-10 m/s • 优点：tb卧=tb立+(10～30)℃ 减轻低温腐蚀， 腐蚀后只更换下几排管 • 应用：燃用多硫重油 配合钢珠吹灰。
管式空气预热器-铸铁管
钢管式省煤器-强化传热
钢管省煤器管子一般为光管，为了在烟气侧强化 传热并减小省煤器尺寸，可采用：
• 鳍片管
• 管外带环状肋片或螺旋形肋片
• 膜式
钢管式省煤器-鳍片管
• 焊接鳍片管：比光管减少(25-30)%受热面，且鳍 片管鳍片金属的价格要比管子金属便宜 • 轧制鳍片管：可使省煤器尺寸减少(40-45)%
省煤器分类
按材料 铸铁式 钢管式 非沸腾式 沸腾式 光管 鳍片管 膜式
按水被加热程度
按受热面形状
铸铁省煤器
铸铁省煤器-铸铁管
铸铁省煤器-特点
• 耐腐蚀，管壁较厚，可用于给水未经除氧的工 业锅炉及烟气外部腐蚀严重区域。 • 铸铁性脆，强度低且不能承受水击，2.5MPa压 力以下，非沸腾式省煤器。 • 易积灰堵灰。 • 安全性较差，设旁通烟道和给水旁路。
• 利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧用空气的一 种热交换装置。
• 在近代火力发电站中，由于tgs较高，省煤器 无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度，而 tlk低，因此可用空预器降低排烟温度。
P
tgs
中压 150 170
高压
超高压
亚临界
超临界
215
240
260
空气预热器-作用
• ↓排烟温度，↑锅炉效率；
铸铁省煤器
1吹灰器 2连接弯头 3省煤器管 4给水管 5安全阀 6温度计 7压力表
1烟气挡板 2旁通烟道挡板 3旁通烟道 4铸铁省煤器管 5连接弯头 6烟道挡板 7、10安全阀 8、14截止阀 9往除氧器管道 11旁通管 12止回阀 13疏水管
钢管式省煤器-结构
蛇形钢管+集箱
钢管式省煤器-结构
第5章 省煤器和空气预热器
5.1 省煤器 5.2 空气预热器 5.3 尾部受热面的布置
5.1 省煤器
省煤器作用 省煤器分类
铸铁省煤器 钢管省煤器
省煤器：利用锅炉尾部低温烟气的热量来加热锅炉 给水的受热面。
省煤器作用
（1）对低压小型锅炉： ↓排烟温度，↑热效率，节约燃料消耗量。 为↓排烟温度，可用管束，可用省煤器，用省煤器经济有效
回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴
受热面板型
受热面组件
预热器总体结构
回转式空气预热器 -受热面旋转、垂直轴
组成：由轴、转子、外壳、传动装置和密封 装置。 转子：用隔板分成一系列小仓格，仓格中布 满用0.5-1.25mm钢板制成的受热面。扇形 仓分度有15、30度两种。转子由上、下轴承 支持，轴承固定在横梁上。可用下轴承承重， 也可由上轴承承重。 外壳：由外壳圆筒、上下端板和上下扇形板 组成，上下端板留有烟风通道的开孔以备和 烟风道相接，中间是装有上下扇形板的密封 区。 在预热器的整个截面上烟气流通截面积占 (40-50)%，空气流通截面积占(30-45)%。密 封区约为(8-17)%。 传动装置：电动机经减速器带动转子以1.54r/min的速度转动。
回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴
运行中 空气漏入烟气和大气。 外界冷空气漏入烟气。 密封： • 径向密封：防止空气从空气通道穿 过转子与扇形板之间的密封区漏入 烟气通道。 • 环向密封：有外环向密封和内环向 密封。外环向密封防止空气通过转 子外圆筒的上下端面漏入外圆筒与 外壳圆筒之间的间隙再漏入烟气通 道，内环向密封为防止空气通过上 下轴端漏入烟气。 • 轴向密封：
管式空气预热器-玻璃管
清灰设备 管箱
卧式
立式
管式空气预热器-玻璃管
• 设计重点：玻璃管与管板连接处的密封装置。
填料密封：用石棉绒等填料均匀塞入玻璃 管与管板之间的空隙，多用于卧式布置， 严密性好，结构简单，加工、安装与更换 均简便。
橡胶圈密封：结构简单，密封 性能好。
管式空气预热器-玻璃管
苏联的管端密装置：用压板将 玻璃管端部和耐热橡胶制成的 密封环压紧，管板和压板用螺 栓连接，作支撑及增强刚性用 的钢管和管板焊住。
水速
• 非沸腾式及沸腾式的非沸腾部分，≮0.3m/s, • 沸腾式的沸腾部分，≮1.0 m/s。 • 一般水速≯2m/s
水阻力
• 高压/超高压， ≯锅筒压力的5% • 中压， ≯锅筒压力8% 烟速：8-10m/s。
钢管式省煤器-布置
钢管式省煤器-蛇形管方向
• • • • ⊥前墙：蛇形管短，易于支撑，全部管均磨损 ∥前墙：后排几根蛇形管磨损剧烈，支持复杂 煤粉炉： ∥前墙 油气炉： ∥前墙、⊥前墙
钢管式省煤器-支持结构
支托或悬吊
1支承梁 2定位管夹 3省煤器蛇形管 4省煤器出口集箱 5托架 6U形螺栓 7钢柱 8炉墙 9省煤器进口集箱 10连接管
用 角 钢 支 架
用冲压制成的支架
钢管式省煤器-支持结构
以蛇形管为支持件
以集箱为支持件
用吊杆
5.2 空气预热器
空气预热器作用 空气预热器分类 管式空气预热器 回转式空气预热器
1 铸铁管 2 墙板 3 构架 4 出口风罩
管式空气预热器-铸铁管
• 结构：椭圆形截面，内外均有肋片，烟气管外流动，空气 管内纵向冲刷，各管之间通过管子端部小孔用螺栓连接。 • 优点：耐腐蚀和磨损 • 缺点：笨重，漏风较大 • 应用：燃用含硫燃料且排烟温度较低时，用作第一级空预 器，对付低温腐蚀。
固态排渣煤粉炉
对于A
对于W、p
对于H 油、气炉
trk=380~400 ℃
trk=300~400 ℃ trk=200~300 ℃
空气预热器-分类
板式
间壁式
管式 受热面 回 转 风罩 回平轴
立
式
卧
式
再生式
管式空气预热器-钢管（立式）
结构： 支撑： 密封：
1管子 2上管板 3膨胀节 4空气连通罩 5中间管板 6下管板 7构架 8框架
• ↑炉温，改善燃料着火和燃烧， ↓不完全燃烧损 失，↑锅炉效率；对难着火燃料重要。
• ↑炉温，强化辐射换热；
• 热空气可作为制粉系统的干燥剂。
空气预热器-热空气温度
• 热风温度的选取原则
取决于燃料种类和燃烧方式 层燃炉 液态排渣煤粉炉 trk<200℃ trk=380~420 ℃ trk=250~300 ℃
错列
D=25-42 S1/d=2-3 S2/d=1.5-2
顺列
钢管式省煤器-管组高度
• S2/d=1.5-2时，管组高 ≯1.5m， • S2/d＜1.5时，管组高≯1.2m • 管组高度大，分组，组间 550-600mm • 空预器与省煤器 管组间距 ≮800-1000mm。 方便检修
钢管式省煤器-水速、烟速
回转式空气预热器-受热面旋转、水平轴
受热面旋转的垂直
双圆盘结构 单圆盘结构 1空气 2烟气
轴回转式空气预热 器尺寸增大后，装 有转子轴承的支承 梁负重过重，构架 将显著增大。 优点：转子重量可 直接由支架传到地 基上，构架较小， 且烟气道和空气道
也便于布置。
回转式空气预热器-风罩旋转
由作为定子的受热面、上下回转风罩、传动装 置，密封装置和烟、风道组成。烟气在风罩外 流经定子加热受热面。定子按7.5度分度分为 许多仓格。空气在风罩内逆向流动，吸收受热 面的蓄热。电动机经减速器使风罩以0.751.4r/min转速旋转。风罩与固定风道相接处为 圆形风口，另一端罩在定子受热面上的为8字 形风口，上下风罩结构相同，上下两8字形风 口互相对准且同步回转，两风罩用穿过中心筒 的轴连成一体。回转风罩与固定风道之间有环 形密封，与定子之间也有密封装置。在定子整 个截面上，烟气流通截面积占(50-60)%，空气 流通截面积占(35-45)%，密封区占(5-10)%。
回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴
方法：在每块仓格板上、下端都装设带密封头或不带密封头的弹簧钢片，弹簧 钢片与扇形板间留有微量间隙，任一仓格板经过密封区时，弹簧钢片就与外壳 上的扇形板构成密封。