第七章 省煤器和空气预热器

中国南京能源与环境学院Energy&Environment1第七章省煤器和空气预热器中国南京能源与环境学院Energy&Environment2–省煤器的主要作用•吸收烟气热量以降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料；•加热给水取代部分蒸发受热面，降低造价；•在汽包锅炉中提高了进入汽包的给水温度，减少了给水与汽包壁之间的温差，从而降低汽包热应力。–空气预热器的主要作用•回收烟气热量以降低排烟温度，提高锅炉效率；•空气预热，有利于制粉，同时也强化燃料在炉内的着火、燃烧及传热过程，提高锅炉效率。–低温受热面运行中突出的问题：低温腐蚀、低温积灰和飞灰磨损。第一节尾部受热面的作用和工作特点中国南京能源与环境学院Energy&Environment3一、省煤器的类型及结构特点–按出口参数分类：•沸腾式省煤器•非沸腾式省煤器–按结构形式分类•光管式•鳍片式：扩展受热面，强化烟气侧传热。•膜片管式(简称膜式)：。。。•肋片管式：。。。–按管子排列方式分类•错列：传热效果好，结构紧凑，并能减少积灰，但磨损比顺列布置严重、吹灰较困难；•顺列：容易吹灰、磨损较轻，但积灰相对严重。第二节省煤器中国南京能源与环境学院Energy&Environment4二、省煤器的布置方式–卧式、逆流布置既有利于停炉排除积水，减轻停炉期间的腐蚀，也有利于改善传热，节约金属。–垂直于或平行于锅炉前墙布置–支吊方式•支承结构•悬吊结构–省煤器的启动防护（汽包锅炉）用于锅炉启动过程中省煤器间断供水时的保护。•在省煤器进口与汽包下部或水冷壁供水包之间装设不受热的再循环管•在省煤器出口与除氧器或疏水箱之间装有一根带阀门的再循环管第二节省煤器中国南京能源与环境学院Energy&Environment5空气预热器分为两大类：–传热式：管式空气预热器–蓄热式（或称再生式）：回转式空气预热器第三节管式空气预热器中国南京能源与环境学院Energy&Environment6•布置方式–立式布置，它由若干个标准尺寸的立方形管箱、连通风罩以及密封装置组成。–管子常采用小节距错列布置–按照空气流程，有单道和多道式–按照进风方式，可分为单面进风、双面进风和多面进风•传热：传热系数取决于烟气侧和空气侧的放热系数。•特点：具有结构简单，制造、安装方便，漏风量小等优点；但其结构尺寸大，金属用量大，在大型电厂中因体积大而给尾部受热面布置带来困难。•应用：容量为670t／h及以下的锅炉和循环硫化床锅炉上被广泛应用。第三节管式空气预热器中国南京能源与环境学院Energy&Environment7第四节回转式空气预热器一、回转式空气预热器的型式回转式空气预热器是一种蓄热式预热器，利用烟气和空气交替地通过金属受热面（蓄热板传热元件）来加热空气。–受热面回转式，又称容克式(Ljungström-type)。•二分仓式•三分仓式–风罩回转式，又称罗特米勒式(Rothemühle-type)。–优缺点（与管式空气预热器相比）•优点：结构复杂，但很紧凑，外形尺寸和所占空间小，适用于大机组；烟气腐蚀较管式轻。•主要缺点：漏风量大；密封结构要求高；易积灰、堵灰，必须经常吹灰甚至清洗。中国南京能源与环境学院Energy&Environment8第四节回转式空气预热器二、受热面回转的三分仓空气预热器空气通道分为一次风和二次风两个通道；烟气、一次风和二次风流通区所占的圆周角一般分别为165、50和100，其余为三个密封区，各占15。与二分仓式相比，–将少量高压一次风和大量压力较低的二次风分隔在两个空气区内进行加热，使二次风可采用低压头风机，可降低送风机的电耗，并提高制粉系统运行的可靠性和经济性。中国南京能源与环境学院Energy&Environment9三分仓空气预热器•整体结构及部件–三分仓受热面回转式预热器由机壳、转子及受热面、密封装置、传动装置、轴承座及其润滑系统等组成。•机壳•转子•传热元件（受热面）•密封装置中国南京能源与环境学院Energy&Environment10回转式空气预热器的漏风•回转式空气预热器的漏风–漏风量大是回转式空气预热器的主要缺点。先进空气预热器的漏风率为5-6%。–漏风原因：主要是间隙漏风及携带漏风。–漏风的影响：•空预器传热能力下降，排烟温度升高；•增加输送烟气和空气介质的阻力，增加送引风机的电耗；•严重时甚至影响燃烧器和锅炉的正常运行。%100kg/skg/s）气重量（进入空气预热器的湿烟）量（漏入烟气侧的湿空气重漏风率中国南京能源与环境学院Energy&Environment11回转式空气预热器的密封系统•防治措施：设置密封系统–径向密封•防止和减少沿转子上下端面通过径向间隙的漏风（空气到烟气、一次空气到二次空气）。•密封系统由扇形板的板面与转子的径向密封片构成。为适应蘑菇状变形，设置密封间隙调整装置。–轴向密封•防止和减少转子外围圆周和机壳之间通过径向间隙的漏风。•密封系统由轴向密封板和轴向密封片构成，密封间隙可调整。–环向密封：旁路（周向或环向）密封和中心筒密封•减少经转子与机壳之间空间旁路通过的烟气或空气量。•由转子上、下端外圆周上设置的圆弧形T型钢与固定在机壳相应部位的旁路密封片组成。双密封设计中国南京能源与环境学院Energy&Environment121.尾部受热面的工作特点。2.省煤器的作用、分类及各自特点。3.空预器的作用、分类及其工作原理。4.转子回转式空预器结构及其主要特性。5.三分仓式空预器的主要优点。6.三分仓式空预器的主要结构特点。7.回转式空预器漏风的原因、对锅炉工作的危害。8.回转式空预器密封系统的构成及各密封装置的特性。本章小结中国南京能源与环境学院Energy&Environment13省煤器结构形式图7-1省煤器按结构形式(a)光管；(b)鳍片管；(c)膜片管；(d)螺旋肋片管中国南京能源与环境学院Energy&Environment14省煤器管布置-顺列与错列顺列错列中国南京能源与环境学院Energy&Environment15省煤器布置方式图7-4省煤蛇形管在烟道中的布置方式(a)蛇形管垂直于锅炉后墙布置；(b)、(c)蛇形管平行于锅炉后墙布置•垂直前墙布置：管子较短，支吊比较简单，且平行工作的管子数目较多，因而水的流速较低，流动阻力较小；磨损防护和检修工作量大。•平行前墙布置：水速高，流动阻力大，且管子较长，支吊比较复杂；磨损防护和检修工作量较小。中国南京能源与环境学院Energy&Environment16省煤器布置图7-31025t/h亚临界控制循环锅炉的省煤器1—进口集箱；2—中间集箱；3—悬吊管中国南京能源与环境学院Energy&Environment17省煤器悬吊方式（示例）中国南京能源与环境学院Energy&Environment18省煤器的启动保护图7-6省煤器的再循环管1—自动调节阀；2—逆止阀；3—进口阀；4—再循环阀；5-—再循环管图7-7省煤器与除氧器之间的再循环管1—自动调节阀；2—逆止阀；3—进口阀；4—省煤器；5—除氧器；6—再循环管；7—再循环管；7—再循环阀；8—出口阀中国南京能源与环境学院Energy&Environment19管式空气预热器图7-8管式空气预热器(a)空气预热器组纵剖面图；(b)管箱1—锅炉钢架；2—空气预热器管子；3—空气连通罩；4—导流板；5—热风道的连接法兰；6—上管板；7—预热器墙板；8—膨胀节；9—冷风道的连接法兰；10—下管板中国南京能源与环境学院Energy&Environment20容克式空气预热器图7-11受热面回转式空气预热器1-上轴承；2—径向密封；3—上端板（上梁）；4—外壳；5—转子；6—旁路密封；7—下端板（下梁）8—下轴承；9—主轴；10—传动装置；11—三叉梁；12—空气出口；13—烟气进口中国南京能源与环境学院Energy&Environment21容克式空气预热器中国南京能源与环境学院Energy&Environment22三分仓空气预热器示意图中国南京能源与环境学院Energy&Environment23三分仓空气预热器结构中国南京能源与环境学院Energy&Environment24三分仓空气预热器机壳图7-14三分仓回转式预热器的外壳板1—主外壳板Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；2—副外壳板Ⅰ、Ⅱ；3—侧外壳板；4—轴向密封装置；5—驱动装置；6—冷段蓄热元件检修门；7—人孔口中国南京能源与环境学院Energy&Environment25–上梁、下梁与主壳体板Ⅰ、Ⅱ连接，组成一个封闭的框架，为支承预热器转动件的主要结构。–上梁和下梁分隔了烟气和空气，上部侧梁和下部侧梁将空气分隔成一次风和二次风，分别形成烟气和一、二次风进、出口通道。–上、下梁及上、下侧梁装有扇形板，扇形板与转子径向密封片之间形成了预热器的主要密封—径向密封；主外壳板内侧的轴向密封装置与转子的轴向密封片组成预热器的轴向密封结构；扇形板的两侧与梁之间设置有固定密封。–下梁中心放置推力轴承，支承全部转动重量。–上梁中心放置导向轴承机壳中国南京能源与环境学院Energy&Environment26回转式空气预热器转子•转子是装载传热元件(波纹板)并可以旋转的圆筒形部件,包括空心转轴(中心筒)、模数仓格、传热元件。•模数分仓结构：分（24/48个）扇形模数仓格，每个扇形块分四个仓格，其中放置波纹板组合件。•转子装设（传动围带）和周向密封中国南京能源与环境学院Energy&Environment27传热元件图7-17回转式预热器蓄热板结构波纹板带定位波纹板（DU型）；(b)波纹板带平板定位板(CU型)；(c)平板带平板定位板(NF型)DU3型传热元件FNC型传热元件容克式空气预热器传热元件传热元件：波纹板和定位板，分热段、中间段、冷段三段，冷段传热元件为防腐和防堵灰型。中国南京能源与环境学院Energy&Environment28回转式空气预热器密封系统示意图中国南京能源与环境学院Energy&Environment29径向密封装置中国南京能源与环境学院Energy&Environment30蘑菇状变形和径向密封间隙的调整中国南京能源与环境学院Energy&Environment31轴向和旁路密封装置中国南京能源与环境学院Energy&Environment32回转式空气预热器径向、轴向双密封系统中国南京能源与环境学院Energy&Environment33径向、轴向双密封：原理及示意图与单密封相比，双密封密封片两侧的压差降低50%，直接漏风量下降30%。