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锅炉原理-省煤器和空 气预热器
浏览: 发布日期:2019-09-24

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  第八章省煤器和空气预热器 锅炉尾部受热面或低温受热面 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 损 概述 省煤器 空气预热器 低温受热面的布置 锅炉尾部受热面烟气侧的腐蚀 锅炉尾部受热面烟气侧的积灰和磨 一、省煤器的作用 1.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; 2.早期是为了降低排烟温度,提高效率,蒸发受热面 降低排烟温度的幅度有限; 3.高参数大容量锅炉中,▼▲省煤器不可缺少; 4.高压以上锅炉均有回热循环,给水温度升高,并有 空气预热器,主要目的不仅是为了降低排烟温度; 5.特点—传热温差大,强制对流,金属消耗比蒸发受热 面少得多,价格低。 二、空气预热器的作用 1.电站锅炉用汽轮机抽汽预热锅炉给水,省煤器入口水 温很高,锅炉排烟温度降低受限制,须利用空气预热 器降低排烟温度; 2.磨制、烘干煤粉,改善燃料着火与燃烧,强化炉内辐 射换热,要求将空气加热到较高的温度,空气预热器 是必须的。 三、尾部受热面设计与运行中的主要问题 ? ? 1.省煤器受热面金属的磨损和积灰,尾部烟道中烟气的 灰颗粒变硬。 2.空气预热器的腐蚀、积灰和堵灰,回转空气预热器的 漏风等。 第八章省煤器和空气预热器 锅炉尾部受热面或低温受热面 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 省煤器 空气预热器 低温受热面的布置 锅炉尾部受热面烟气侧的腐蚀 锅炉尾部受热面烟气侧的积灰和磨损 一、分类与结构 省煤器:加热锅炉的给水,水平管圈 根据出口工质的状态分 沸腾式 —用于中低压锅炉,沸腾度小于 20%,工质侧的阻力较 大 非沸腾式—高压以上的锅炉省煤器 错列—布置紧凑,传热效果好,积灰少,但第二排磨损严重 根据管子的排列方式分 顺列—传热效果较差,但磨损较轻 类: 铸铁式—仅用于压力低,给水品质要求不高,耐磨,口▲=○▼耐腐蚀等 根据管子的结构方式分 光管式—28~42(51)mm外径的蛇型钢管,普通钢材 类: 扩展受热面式—鳍片管、螺旋肋片管、膜式管等 二、布置方式(尾部烟气流通截面为矩形) 综合考虑蛇型管圈中的水速及管外侧的磨损程度分为: 1)蛇型管垂直于前墙布置: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。 三、支吊方式 1.支承—只用于小型锅炉; 2 .悬吊 — 集箱在烟道中,减少穿墙管的数目,以出 水引出管为悬吊管,有利于热膨胀,大型电站锅炉 普遍采用。 第八章省煤器和空气预热器 锅炉尾部受热面或低温受热面 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 省煤器 空气预热器 低温受热面的布置 锅炉尾部受热面烟气侧的腐蚀 锅炉尾部受热面烟气侧的积灰和磨损 完成低温烟气与空气间的热交换 一、气体间的换热方式 1)间壁式换热—通过壁面的导热,冷热流体不接触 2)再生式换热—冷热流体轮流接触受热面的蓄热元件,也 称为蓄热式 3)直接混合式—冷热流体直接混合交换热量。 二、 电站用空气预热器的分类 管式(基于间壁式换热) 电站空气预热器分为 回转式(基于再生式换热) 三、□▼◁▼管式空气预热器 一)结构 ? ? ? 直径为40~51mm、壁厚为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。 体积大,数倍于回转式空气预热器,金属耗量大, 易受腐蚀,损坏,不易更换,▪️•★清灰困难,管板易发生 变形, 漏风较小,运行方便,应用较少。 二)主要特点 ? ? ? 三)布置方式 1.垂直布置 ? 烟气管内纵向冲刷,空气管外横向冲刷,须满足烟气 及空气流速的不同要求。 烟气在管外,空气在管内,可以提高壁温、减轻金属 腐蚀;采用较少。 锅炉容量增大,管式空气预热器体积增加,锅炉尾部 布置困难。 2.水平布置 ? 四、回转式空气预热器 大型电站锅炉均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) 放热和吸热。 两种结构:受热面旋转式(用的较多),▲●…△风罩旋转式。 ? 优点:尺寸小,重量轻,制造水平要求高; ? 烟气侧腐蚀小,受热面温度高,允许有较大磨损量和腐 蚀量,检修方便。 ? 缺点:存在漏风,结构复杂,耗电大。 一)受热面回转式 1.结构 1)可转动的园筒型转子,内置蓄热元件; 2)固定的园筒型外壳,扇形顶板和底板将转子流通截 面分为两部分,分别与固定的烟气及空气通道相连接; 3 )转子截面分三个区:烟气流通部分约 50% 、空气流 通部分:约为30%、密封区:其余部分。 2.工作过程 每分钟旋转 1~4 周。转子受热面顺序通过烟气侧,吸热 升温,通过空气侧放热降温,旋转一周完成一个热交换过 程。 二)风罩回转式 传热元件不旋转,上下风罩旋转,转一周换热两次,转速 稍慢一些,已经用的较少。 五.漏风 1)漏风来源 转动和固定部分间存在一定的间隙,空气与烟气间存在 一定的压差,转动部分带入风量; 2)漏风危害:送风量增大,引风也增加,排烟损失增加; 3)漏风量:先进水平5~8%,一般为10%左右,最高可达40%; 4)要求有良好的密封装置,在运行中吹灰 第八章省煤器和空气预热器 锅炉尾部受热面或低温受热面 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 省煤器 空气预热器 低温受热面的布置 锅炉尾部受热面烟气侧的腐蚀 锅炉尾部受热面烟气侧的积灰和磨损 尾部省煤器与空气预热器的布置方式分为单级和 双级布置 1、单级布置 ? ? 管式预热器的热空气温度低于280℃时采用, 大型锅炉采用单级回转式空气预热器的布置 管式预热器为了获得较高的热空气温度, (采用双级的原因:烟气热容量大于空气热容量,△空气 温度上升速度比烟气温度下降得快) 为保证上级空气预热器上管板的安全, 必须在空气预热器之间夹一级省煤器,省煤器也为双级 布置(省煤器结构复杂)。 2、双级布置 ? ? ? ? ? 由于尾部采取了双级布置,则存在热量的合理分配的问 题。 第八章省煤器和空气预热器 锅炉尾部受热面或低温受热面 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 省煤器 空气预热器 低温受热面的布置 锅炉尾部受热面烟气侧的腐蚀 锅炉尾部受热面烟气侧的积灰和磨损 一、腐蚀的原因 ? ? ? SO3在200C以下与烟气中的水蒸汽结合形成H2SO4蒸汽, 硫酸蒸汽在受热面上凝结,造成腐蚀, 硫酸蒸汽凝结取决于烟气露点温度及烟气中硫酸蒸汽得以 凝结的受热面温度。 二、烟气露点 烟气中存在两个露点温度: 硫酸蒸汽对应于酸露点温度; 水蒸汽对应于水露点温度。 1.酸露点温度 ? ? ? ? 比水露点温度高得多,取决于SO3和水蒸汽的含量,一般 可达120~140℃, 极少量的硫酸蒸汽就会对酸露点影响很大; 酸露点估计依靠经验关联式确定 可以由仪器直接测定。 2.水露点温度 取决于水蒸汽在烟气中的分压力,烟气中水蒸汽分压力很 低,水露点温度一般为45~55℃, 空气中的水蒸汽分压力更低,水露点温度一般为10~20℃,△▪️▲□△ 一般不会出现由于水蒸汽凝结造成锅炉腐蚀 三、受热面发生腐蚀的条件 能否发生腐蚀决定于腐蚀介质,介质的量(浓度),得以 凝结的受热面温度。 四、SO3的形成 可燃硫分燃烧生成SO2,进一步转化成SO3的很少,烟气中 SO3 含量仅为 SO2 的 3%~5% ,烟气中 SO3 只占到几十万分 之几。 五、腐蚀过程 1.烟气中SO3与烟气中水蒸气结合成硫酸蒸汽, 2.烟气中硫酸蒸汽在“冷”受热面上凝结发生在 沿烟气流程一段范围,凝结的硫酸浓度逐渐降低 3.开始烟气中硫酸浓度大,可在较高温度的壁面 上凝结下来,随着浓度降低,露点下降,可以在 较低温度的壁面上凝结; 4.凝结的硫酸浓度对受热面腐蚀的速度影响很大, 浓硫酸几乎不腐蚀,稀硫酸腐蚀( 40%~50% )很 强。 六、防腐措施 1.提高金属管壁温 a、提高空气预热器入口空气温度(暖风器,热风再循环 等) b、预热器水平布置, c、新型换热器等采用等; 2.采用防腐材料; 第八章 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 省煤器和空气预热器 概述 省煤器 空气预热器 低温受热面的布置 锅炉尾部受热面烟气侧的腐蚀 锅炉尾部受热面烟气侧的积灰和磨损 锅炉尾部受热面或低温受热面 一、燃煤锅炉受热面灰垢及其影响 1.积灰的几种形态: 1)熔渣—结渣 原因:飞灰呈熔融状的黏性颗粒黏附在管壁上; 位置:炉膛受热面及高温对流受热面的入口处, 2)高温黏结灰 原因:钠、钾、钙、硅等氧化金属在高温环境中发 生氧化物的升华,氧化金属呈分子状态冷凝在受热面 上,与烟气中 SO3 形成硫酸盐,○▲有黏性,大量捕捉飞 灰,位置:炉膛受热面及高温对流受热面。秒速时时彩 3)低温黏结灰 原因:飞灰与冷凝在受热面上的硫酸溶液形成水泥状 物质,呈硬结状,堵死,并加重低温腐蚀。 位置:空气预热器受热面 4)松散积灰 原因:飞灰中10~20微米颗粒,冲刷管束时,背风区产 生旋涡,进入旋涡区的灰颗粒分子吸附力大于其质量, 在静电力、表面粗糙度作用下,积灰最后达到平衡状 态。易清除,与烟气流速有关。 位置:省煤器受热面 2.灰垢对锅炉传热设计的影响 锅炉的设计中,往往出现对灰垢热阻估计不准确造成 设计与运行的差距,受热面过多或不足, 锅炉运行中,燃烧煤种发生较大的变化 造成锅炉出力不足或超温, 目前主要依靠经验积累数据。● 二、磨损 ? ? ? 飞灰对金属的磨损量与烟气流速成三次方的关系。 200MW的燃煤锅炉,灰分30%,飞灰80%,每年流经对流受 热面管束的飞灰量为 16.5万吨,设计寿命为10年,流过 165万吨, 省煤器的磨损最严重。★-●△▪️▲□△▽•☆■▲

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