锅炉原理第8章优质PPT.ppt

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金属温度、氧腐蚀（0.5m/s）烟速：

积灰（6m/s）、磨损（10m/s）蛇形管：

光管、扩展表面管（鳍片管、肋片管和膜式受热面：

强化换热、减轻磨损）,垂直前、后墙布置：

管组支吊比较容易，容易达到水速的要求，但对飞灰磨损不利，烟气自水平烟道到尾部烟道经过转弯，大部分灰粒集中在炉子的后墙，烟速也高，所有的蛇形管靠后墙的弯头都易磨损。

一般煤粉炉应采用蛇形管平行后墙布置方案，磨损最严重的仅是靠后墙的几排管子，便于更换。

为了达到水速的要求可以采用（c）图所示蛇形管平行于后墙，双面进水布置。

螺旋型鳍片管,1联箱;

2蛇形管;

3支撑架;

4防震动装置,省煤器按布置方式可分为错列布置和顺列布置。

错列布置结构紧凑，传热系数较大，但加大了管子的磨损。

顺列布置则可以减轻省煤器磨损，且易于清灰。

大型锅炉一般采用纵向鳍片管、螺旋型鳍片管和整焊膜式受热面制造省煤器，以增大烟气侧的换热面积，节约金属耗量，降低管组高度和减小烟气侧阻力，并可减轻省煤器磨损。

某厂省煤器布置,王曲电厂（上锅600MW）省煤器管束采用光管，顺列布置。

省煤器为连续管圈可疏水型，无向下流的水回路。

省煤器设计中考虑灰粒磨损保护措施，省煤器管束与四周墙壁间装设防止烟气偏流的阻流板；

管束上还设有可靠的防磨装置。

在吹灰器有效范围内，省煤器设有防磨护板，以防止吹坏管子。

省煤器能自疏水，进口联箱上装有疏水、锅炉充水和酸洗的管座，并带有相应的阀门。

在BMCR时，通过省煤器的烟气平均流速不超过9m/s。

尾部竖井的前、后分竖井的下部各装有一级省煤器，省煤器为顺列布置，以逆流方式与烟气进行热交换,省煤器布置在双烟道的下部，省煤器以顺列布置，以逆流方式与烟气进行换热。

给水经省煤器的入口汇集联箱分别供至前后的省煤器入口联箱。

省煤器向上形成共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。

二、空气预热器,空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。

由于它工作在烟气温度最低的区域，回收了烟气热量，降低了排烟温度，因而提高了锅炉效率。

同时由于燃烧空气温度的提高，有利于燃料的着火和燃烧，减少燃料不完全燃烧热损失。

空气预热器作用：

1降低排烟温度，提高锅炉效率2改善着火条件，强化燃烧过程，减少不完全燃烧热损失3提高炉膛温度，强化炉膛辐射换热、减少水冷壁受热面4给制粉系统提供干燥剂,空气预热器型式,分类：

传热式（管式）、蓄热式（回转式）大型锅炉通常采用回转式空气预热器回转式特点：

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810,密封不好时2030%结构复杂、制造工艺高、运行维护、检修回转式空气预热器布置型式：

垂直轴和水平轴布置；

垂直轴布置形式的回转式空气预热器又分为受热面转动和风罩转动两种形式，通常受热面转动的是容克式回转空气预热器，而风罩转动的则是罗特缪勒式回转式空气预热器。

立管式空气预热器1管子;

2管板;

3空气进口;

4空气出口;

5烟气进口;

6管板膨胀节;

7空气通道;

8烟气出口,受热面转动的回转式空气预热器,二分仓回转式空气预热器由圆筒形的转子和固定的圆简形外壳、烟风道以及传动装置所组成。

圆筒形外壳和烟风道均不转动，而内部的圆筒形转子是转动的，受热面装于可转动的圆筒形转子之中转子被分成若干个扇形仓格，每个仓格内装满了由波浪形金属薄板制成的作为受热面的传热元件（蓄热板）圆筒形外壳的顶部和底部上、下对应地分隔成烟气流通区、空气流通区和密封区（过渡区）三部分、烟气流通区与烟道相连，空气流通区与风道相连，密封区中既不流通烟气，也不流通空气，因而烟气与空气不会相混。

装有受热面的转子由电机通过传动装置带动，以24r/min的转速转动。

因此受热面不断地交替通过烟气流通区和空气流通区，当受热面转到烟气流通区时，烟气自上而下流过受热面，从而将热量传给受热面（蓄热板），当它转到空气流通区时，受热面又把积蓄的热量传给自下而上流过的空气，这样循环下去，转子每转动一周，就完成一个热交换过程。

由于烟气的容积流量比空气大，烟气流通面积占有转子总截面的50左右，空气流通面积仅占3040，其余部分为两者的密封区。

一般的二分仓式回转空气预热器，空气只有一个通道，出口热空气具有相同的温度和压力，因此供燃烧用的二次风与供送粉、干燥和燃烧用的一次风也是温度和压力相同的空气。

但现代电站锅炉根据燃烧的需要，对一、二次风要求的风量、风温及压力是不同的，因此出现了三分仓的受热面转动回转式空气预热器，它有两股空气进入预热器，分别流过被烟气加热的波形板受热面，以得到不同的风温。

三分仓回转式空气预热器适用于燃煤锅炉常采用的冷一次风机系统上。

三分仓回转式空气预热器主要由转子、蓄热元件、壳体、梁扇形板、烟风道、密封系统、控制系统、驱动装置、轴承、润滑系统、吹灰、清洗装置和保温材料等组成。

1转子转子由装在中心轮毂上的碳钢板构成的。

转子中心部分，即支架，是轮毂不可分割的组成部分。

径向板从轮毂伸至转子圆周，将转子分成若干个扇形区。

这些扇形区又由辅助径向隔板和分仓隔板进一步分隔。

如此形成的扇形区通过额外的不同径的分仓隔板（需要处还用隔板）加固，形成楔形室。

加热表面元件箱就装在这样形成的各个室中，每7.5扇形区有5个加热元件箱。

转子是一个有48个扇形结构、24个仓板的板结构，正常速度为0.75rpm（公称速度），低速时为0.37rpm。

转子顶部和底部是带箍外部分仓板，箍由装配式角钢或板组成。

有凸缘从分仓隔板上支承元件组件。

空气预热器转子壳体,转子结构部件图,2.蓄热元件由于冷端即烟气流出空气进入空气预热器的一端很容易因为温度以及燃料状况的原因而发生腐蚀，因此元件布置成三层，称“热”、“中间”和“冷”端元件。

“热端”和“中间”元件用低碳钢（或考登钢板）制造，“冷端”元件用与低合金高强度钢相当的钢（或搪瓷）制造。

放置传热元件的转子在运行中由于热、冷端存在温度差，因此会产生热态膨胀变形。

膨胀差不仅存在于空气预热器的转子和壳体之间，甚至存在于壳体本身，此温差也会使其结构变形。

例如，在空预器的主中心部分存在这种影响，在顶梁和底部结构之间有着很大的温度差。

在转子长度上存在较大温差的空预器转子上这种影响最为明显，转子底部不仅暴露于经过冷却的烟气（烟气离开加热器时温度约为130），而且暴露在进入的约30的空气中；

另一方面，加热面暴露在约360的热烟气中，并且流出的热空气约为300。

由于整个转子长度上的金属温度差约为250，在热态时，整个转子呈“碟”状或“帽”状。

元件箱,传热元件板型,回转式空气预热器的漏风及密封装置携带漏风：

受热面转动时，会将留存在受热元件气体流通截面内的一些空气带入烟气中，或将留存的一些烟气带入空气中。

转子旋转越快，携带漏风量越大，总得来说，一般不超过1。

密封漏风：

回转式空气预热器是一种转动机械，在预热器的动、静部件之间总要留有一定的间隙，以便转动部件运动。

流经预热器的空气是正压，烟气是负压，空气会在这种压差的作用下，通过这些间隙漏到烟气中去。

尽管这些间隙中有密封装置，但也不可能将这些间隙密封堵死，因而就造成密封漏风。

密封漏风的大小与间隙的大小以及两侧的压差的平方根成正比，如果是转子或风罩制造不良，或者受热后变形，或者是运行磨损后未经调整，都会使漏风的间隙增大，也就使漏风量增大。

锅炉燃烧器的阻力越大，要求的热空气压力就越高，也会使预热器的漏风量增大。

设计制造良好的回转式空气预热器，其漏风量一般为810，质量不佳者可达2030。

漏风对锅炉运行的经济性有很大影响：

漏风量增加将使送风机和引风机的电耗增大；

增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。

如果漏风过大，还会使送入炉膛的风量不足，导致锅炉的机械未完全燃烧热损失和化学未完全燃烧热损失增加，进而影响锅炉的出力和效率，并且可能引起炉膛结渣。

双密封示意图,径向密封片沿径向，安装在转子径向隔板的顶端，用于阻止转子上下端面与扇形板静动之间因风（烟）压不同而存在的漏风，国产同类型空预器的该项漏风很大，并在运行中空隙大多数不可调。

轴向密封条安装在转子壳体外侧，位置与径向隔板的端部相对应，跟安装在预热器端柱内侧的轴向密封板弯曲表面形成密封。

轴向密封板边界内始终至少有两个密封件，起迷宫密封的作用，以最大限度减小空气向烟道的泄漏。

圆周密封件安装在转子的轮毂和圆周上，顶部和底部都装。

它们的基本功能是防止转子外侧周围的空气或烟气的旁路，旁路会减弱空气预热器的热性能。

双密封结构简图,进入尾部烟道的飞灰由于温度较低，具有一定的硬度，因此随烟气冲击受热面排管时，会对管壁产生磨损作用。

特别是省煤器，进口烟温已降至450左右,灰粒较硬，且采用小直径薄壁碳钢管，更易受到磨损损坏。

磨损是省煤器爆管在锅炉四管爆破事故中占的比例较高的原因之一。

三、低温受热面的飞灰磨损,1.飞灰磨损机理冲击磨损：

含有硬粒飞灰的烟气相对于管壁流动，对管壁产生磨损，也称冲蚀。

两种形式：

冲刷磨损：

灰粒相对管壁表面的冲击角较小，甚至接近平行。

灰粒垂直于管壁表面的分力使它锲入被冲击的管壁，而灰粒与管壁表面相切的分力使灰粒沿管壁表面滑动，两个分力合成的结果起一种对管壁表面切削的作用。

撞击磨损：

灰粒相对管壁面的冲击角度较大，或接近于垂直，以一定的运动速度撞击管壁表面，使管壁表面产生微小的塑性变形或显微裂纹，在大量灰粒长期反复的撞击之下，逐渐使塑性变形层整片脱落而形成磨损。

2.影响飞灰磨损的因素1）灰粒特性：

灰的颗粒形状，锐利有棱角的灰粒比圆体灰粒对金属的磨损较严重；

灰颗粒直径及密度越大，磨损越严重。

2）飞灰浓度：

飞灰浓度越高，对锅炉受热面的磨损亦越强烈。

高灰分燃料锅炉，省煤器磨损情况最严重；

烟道局部地区形成飞灰浓度集中，引起严重的磨损。

3）管束的排列与冲刷方式：

（1）第一排管子迎风两侧30500

（2）错列第二排管子最严重，主气流两侧25350（3）顺列主气流两侧600，第五排管子最严重,4）烟气速度：

磨损量与飞灰动能和飞灰撞击管壁的频率成正比。

动能与速度成二次方关系，撞击频率与速度成正比，因而管壁的磨损量与飞灰的冲击速度成三次方关系。

冲击磨损量与烟气速度的n次方成正比，且n大于3，烟速在940m/s范围时，n等于3.34.0。

5）运行中的因素

（1）超负荷：

烟气量（烟速）和飞灰浓度增加，磨损严重

（2）烟道漏风：

烟气量增加,3.减轻和防止磨损的措施降低烟气速度和飞灰浓度：

一般烟速为69m/s。

近年来国外倾向采用较低的烟气速度，从根本上减轻磨损（采用较低的过量空气系数及减少炉膛和烟道的漏风量）。

防止在受热面烟道内产生局部烟速过大和飞灰浓度过大，避免烟气走廊。

在省煤器弯头易磨损的部位加装防磨保护装置,省煤器采用螺旋鳍片管或者肋片管回转式空气预热器上蓄热板用耐热、耐磨的钢材制造，且厚度大1mm。

四、尾部受热面的积灰,1.尾部受热面积灰的形态干松灰：

粒度小于30m的灰的屋里沉积，呈干松状，易清除。

低温黏结灰：

空气预热器冷端。

原因：

CaSO4水泥状物质吹灰凝结水或者省煤器漏水渗到积灰层形成水泥状物质。

危害：

硬结状、堵管、难清除。

2.积灰对锅炉工作的影响排烟热损失增加积灰堵塞烟道，流动阻力增加，出力下降低温腐蚀,3.影响积灰的因素飞灰颗粒粒径：

微小颗粒容易沉积。

烟气流动工况错列：

稀疏（类似单管），紧密（气流冲刷、减少积灰）顺列：

积灰严重烟气速度：

烟速大，冲刷作用大受热面金属温度：

低温易结露，形成黏结灰4.防止措施足够高的烟速6m/s吹灰装置、吹灰间隔和吹灰时间防止省煤器泄漏,五、低温受热面低温腐蚀,1.低温受热面烟气测腐蚀的原因及危害原因：

烟气中含有水蒸气和硫酸蒸气烟温或受热面金属壁温低于露点，水蒸气或硫酸蒸气凝结。

水蒸气凝结，造成金属的氧腐蚀；

硫酸蒸气在受热面上凝结，使金属产生酸腐蚀低温腐蚀。

低温腐蚀通常发生在空气预热器的冷端（空气及烟气温度最低）空气预热器受热面金属的破裂穿孔，使空气大量漏至烟气中，致使送风不足，炉内燃烧恶化，锅炉热效率降低，同时腐蚀也会加重积灰，使烟道阻力增大，严重影响锅炉的安全、经济运行。

2.烟气的露点水蒸汽或硫酸蒸气开始凝结的温度叫做露点。

水蒸汽的露点烟气中水蒸汽分压力所对应的饱和温度。

常压下燃用固体燃料的烟气中，水蒸汽的分压力pH2O=0.010.015MPa，水蒸汽的露点低达4554。

因此，一般不应在低温受热面发生结露。

但燃料含硫时，燃烧形成二氧化硫，其中一部分氧化成三氧化硫与烟气中的水蒸汽结合成为硫酸蒸汽。

烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点。

它比水露点要高的多。

烟气中三氧化硫（或者说硫酸蒸汽）含量愈多，酸露点就愈高。

酸露点可达140160，甚至更高。

酸露点与折算硫分的关系1燃油炉；

2链条炉；

3煤粉炉,3.影响腐蚀的因素,1）凝结液中硫酸浓度（56腐蚀最严重）,2）硫酸蒸汽的凝结量凝结量越大，腐蚀越严重。

而凝结酸量在壁温120左右达到最大,3）受热面金属壁温严重腐蚀区域有两个：

一个发生在壁温为水露点附近；

另一个发生于壁温约低于酸露点15的区城。

壁温介于水露点和酸露点之间，有一个腐蚀较轻的相对安全区。

4.低温腐蚀的减轻和防止1）燃料脱硫2）低氧燃烧，减少漏风3）采用降低酸露点和抑制腐蚀的添加剂白云石（燃烧脱硫，效率较低，且易发生粘附）4）提高空气预热器受热面的壁温热风再循环暖风器（大型锅炉常用）5）回转式空气预热器：

烟气受热面壁温高分段：

热、中间、冷；

冷端采用耐腐蚀的低合金钢，厚度较厚。