第三章锅炉受热面

《锅炉原理》
一、锅炉管束
采用锅炉管束的原因： 工业锅炉压力比较低，水的汽化蒸发吸热占水在锅炉 中总吸热的比例很大（在以后受热面的配臵中详细 讲），因此仅靠炉膛中水冷壁的吸热远不能满足吸热 要求，故在炉膛出口后面还要布臵较多的蒸发受热面 即锅炉管束。如图
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
三、水冷壁的结构 折焰角
对高压锅炉及超高压锅炉，广泛采用平炉顶 结构，炉顶由过热器顶棚管组成。在平炉顶结构 中，后水冷壁上部常做成一个折焰角（或简称鼻 子）与上集箱相连，炉膛出口处不装凝渣管束。
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
三、水冷壁的结构 折焰角的作用
c: 埋管受热面。
§3-1受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
1、辐射受热面 是以辐射换热为主要换热方式的受热面。 其特点是传递热量的多少主要取决于辐射换热 的强弱。虽然也有对流换热，但换热的影响基 本上可忽略。 主要包括:
板式辐射受热面
管式辐射受热面
如炉胆 如水冷壁
§3-1受热面
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
三、水冷壁的结构 折焰角的结构
折焰角的突出部分一般为为炉 膛深度的30％左右 一般取
25 ~ 45, 45 ~ 75
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》

在近代动力锅炉中，炉墙上均敷设了水冷壁。 中压锅炉的水冷壁是蒸发受热面。 高压和超高压锅炉的水冷壁主要是蒸发受热面， 但炉膛顶部常布臵辐射过热器。 在直流锅炉中，一部分水冷壁用作加热受热面 和过热受热面，但水冷壁仍然主要是蒸发受热 面。在超临界压力直流锅炉中，水冷壁是用作 加热水和过热蒸汽。
《锅炉原理》
一、锅炉管束
锅炉管束的结构 锅炉管束通常采用上下锅筒结构，管子两端 胀接或焊接在上下锅筒上。一般上大下小，作为 锅筒最小直径不小于800mm。管束采用上锅筒， 下大集箱的连接方法。 由于工作压力低，锅筒壁不太厚，制造容易， 采用双锅筒结构是比较经济的。为简化制造工艺， 在设计时通常使管子形状尽量标准化，如选用相 同的弯管半径。
§3-4 直流锅炉的水冷壁
第 直流锅炉 三 工质在各受热面一次性强 章 制流过。给水由给水泵进入省 锅 煤器，经炉膛蒸发受热面、对 炉 蒸 流过渡区、过热器，然后送往 发 汽轮机。各部分流动水阻力全 受 由水泵来克服。 热 面
轧制鳍片管的焊接
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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三、水冷壁的结构
钢管加扁钢工艺制造的膜式水冷壁
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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三、水冷壁的结构
膜式水冷壁管节距的选择
1. 从经济的角度看，最好采用尽可能大的管间节距， 即采用尽可能宽的鳍片。可减少金属耗量，并可降低 贵重金属的耗量。 2. 从安全性来说，鳍片也不能过宽，否则在同样 向火面热负荷下，鳍端的金属温度就增高，可能产 生过烧。 3. 膜式水冷壁的s/d一般选为1.3-1.35。目前国内各 锅炉制造厂对自然循环锅炉的膜式水冷壁采用节距 s=80mm，管径d=60mm,管壁厚3、5、6mm。
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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二、凝渣管束 1、凝渣管束的作用 A、防止后部受热面结渣 （也称防渣管束）。
B、可均匀炉膛出口处的 烟气速度场和温度场， 减轻后面受热面热偏差。
C、可吸收蒸发热量。
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
三、水冷壁的结构
膜式水冷壁的优点
A、炉膛密封性好，漏风量少，炉膛可采用微正压燃烧。 B、可降低锅炉的排烟热损失，从而提高锅炉的热效率。 C、对炉墙保护好，炉墙温度大大降低，可使其厚度减 薄，减轻重量和简化炉膛结构。
D、可缩短起动和停炉时间。

§3-2 自然循环锅炉水冷壁
一、水冷壁的作用 第 三 章 1）保护炉墙 锅 炉 蒸 1、水冷壁的作用 发 受 2）固定炉墙 热 面
3）主要受热面
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A、减小烟气的高温作用 B、防止灰渣粘在炉墙上 C、防止炉墙磨损 对于敷在水冷壁管子上的 炉墙，即敷管炉墙或管承 D、减轻炉墙重量 炉墙，水冷壁也起了悬吊 的作用。 接受高温烟气的辐射， 换热能力强
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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三、水冷壁的结构
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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三、水冷壁的结构 卫燃带的敷设
通常是在水冷壁管上焊有 较多φ6～12mm，长20～ 25mm的销钉（或称抓钉）， 外涂铬矿砂耐火塑料（90％ 铬矿砂和3％耐火粘土，再加 上6％～7％的水玻璃）
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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一、锅炉管束 •由于管束较密集，若中间有管子损坏，修 理困难，只能采取堵管的方法。而采用下 集箱连接，修理就更加困难。 •锅炉管束一般都设计成烟气横向冲刷，为了 保证烟气恰当的流速，必须在管束中用耐火 砖或铸铁板将烟道分隔成几个烟气流程。有 时在热水炉中采用纵向冲刷，以保证一定的 下降区。
《锅炉原理》
三、水冷壁的结构
2、膜式水冷壁 大容量锅炉较多采用了膜式 水冷壁，将炉墙全部遮蔽。 膜式水冷壁大多由光管和鳍 片（扁钢条）焊接而成
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
三、水冷壁的结构
《锅炉原理》
第 三 章 锅 钢厂轧制和挤压鳍片管制成的膜式水冷壁，只在小批量 炉 生产时才比较经济。 蒸 发 受 热 面
卫燃带的构造 1-水冷壁管 2-销钉 3-铬矿砂耐火塑料
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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三、水冷壁的结构 卫燃带上销钉的作用
1.固定耐火材料； 2.将耐火材料上的热量传给水冷壁，使 耐火涂料得到冷却，延长使用期限。
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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§3-2自然循环锅炉水冷 壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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水冷壁的作用 水冷壁分类 光管水冷壁 膜式水冷壁
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》

水冷壁是指布臵在炉 膛四周、炉墙内壁面 附近的平行并列管， 是一种管式辐射受热 面。管子内有工质流 动和冷却。是一般水 管锅炉必须具备的受 热面。
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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2、对流受热面 是传热过程以对流换热为主的受热面。 主要包括:
这些受热面的作用、 构造、布置以及工质 和烟气的热工数据有 很大的不同，但其传 热过程都是以对流换 热为主。
凝渣管束 锅炉管束 对流过热器和再热器 省煤器
空气预热器
§3-1受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
1、增加了水平连接烟道的长度，并空出了 凝渣管束的位臵，可以在不增加锅炉深度（指左 右方向）的情况下布臵更多的过热器受热面，通 常这个部位用以布臵屏式过热器。 2、增加炉膛充满度，改善烟气流冲刷屏式 过热器的空气动力特性，增加横向冲刷的作用， 增加烟气流程，加强烟气混合，使烟气流沿着烟 道高度分布趋于均匀。
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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二、水冷壁形式
1、光管 光管式水冷壁就是通过锅 筒及集箱连接起来的一排布臵 在炉墙内侧的光管。如图 2、膜式壁 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。如图
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
三、水冷壁的结构
水冷壁的热膨胀问题：
a)安装时的位置 b)运行时的位置 1-水冷壁管 2-拉钩 3-膨胀间隙 4-支架 5-张力构件
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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锅炉管束 凝渣管束
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
一、锅炉管束
A、传热效果好 错列 B、阻力大，要用机械通风 管束布臵 顺列 A、吹灰、清灰好 B、阻力小，用在自然通风 C、换热效果低 管束管径：一般为φ51×3或φ51×3.5。
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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三、水冷壁的结构
水冷壁节距：相邻两管中心线之间的 距离。如图 水冷壁管在炉膛内布臵的紧密程度与节 距s和管子外经d的比值（s/d）有关。 s/d↑：管子布臵较稀，炉墙受热↑， 金属利用率↑，但炉墙保护↓ s/d↓：即布臵较密，金属利用率↓， 炉墙的保护作用↑
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第三章 锅炉蒸发受热面
第三章
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
锅炉蒸发受热面
《锅炉原理》
第三章
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
锅炉蒸发受热面
《锅炉原理》
1 2
受热面
自然循环锅炉的水冷壁
锅炉管束与凝渣管束 直流锅炉的水冷壁
3
4
§3-1受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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受热面
高温介质和低温介质进行换热的表面，对于锅炉而 言就是把烟气中的热量传给锅内低温工质的表面。
受热面作用
a: 传递热量 b: 隔离加热介质和被加热介质，是两种介质的分 界面。
§3-1受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
一、受热面的分类 根据受热面的主要传热方式的不同分为:
a: 辐射受热面； b: 对流受热面。
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三、水冷壁的结构
1、光管水冷壁的结构 水冷壁通常采用φ51、φ57、φ60、 φ63.5mm的10号或20号无缝钢管。 工业锅炉上最常用的是φ51×3或φ51×3.5管子。 电站锅炉上最常用的管子是φ60×3（中压锅炉）。 φ60×5（高压锅炉）。
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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二、凝渣管束 2、凝渣管束的结构 A、由后墙水冷壁拉稀而成。 B、采用大节距，所用的横向、纵向 相对节距多在以下范围内：
s1 3~5 d s2 3~5 d
§3-4 直流锅炉的水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
主要内容：

1 水平围绕上升管带型 2 多次垂直上升管屏型 3 多弯道立式或水平式管带型 4 直流锅炉水冷壁的应用与发展
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
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三、水冷壁的结构
节省钢材 s/d取决于： 保护炉墙 防止结渣 1.1 s/d＝ 大容量锅炉，常用轻型炉墙
2～2.5 工业锅炉采用重型炉墙e＝0.5～0.8 1.2～1.6 煤粉炉
e为管子中心到炉墙的距离与管径之比
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
§3-2 自然循环锅炉水冷壁
第 三 章 膜式水冷壁管节距的选择 锅 炉 (qg g q0b) g o 蒸 g 发 受 热 鳍片宽度不能过大，国内一般选取 b=10mm； 面
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三、水冷壁的结构
q q
b



鳍片根部厚度δg不能过小，否则容易 使得管子过烧；鳍片根部厚度δg不能 过大，过厚会使它的向火面与背火面的 温差太大引起过大的热应力。鳍片厚度 一般选为9mm。 鳍片端部厚度也不能太小（考虑焊接）， 一般为6mm
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一、锅炉管束
横向节距S1＝2～2.5d 管束节距 纵向节距S2 1.5～2d 烟气流速推荐Wy＝8～10m/s。 目前有提高的趋势Wy＝12～15m/s。 错列
2～2.5d
顺列
§3-3 锅炉管束型受热面
第 三 章 锅 炉 蒸 发 受 热 面
《锅炉原理》
一、凝渣管束 锅炉采用п型布臵 时，后墙水冷壁要通过 水平烟道，通常节距S 较小，易结渣。为此， 需把后墙水冷壁通过水 平烟道的管子节距拉大， 拉稀，形成凝渣管束， 以防渣。