8锅炉(河南农业大学)

河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院第八章第八章省煤器和空气预热器省煤器和空气预热器u1、省煤器及布置u2、管式空气预热器u3、回转式空气预热器u4、尾部受热面的布置u5、省煤器磨损与防止u6、低温腐蚀与防止7/29/2024Page 1Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院1、省煤器省煤器及布置及布置u1、省煤器的分类u2、省煤器的结构u3、省煤器的布置u4、省煤器设计应考虑问题u5、省煤器再循环7/29/20242Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院1、省煤器的分类u1、按使用材料分：铸铁式和钢管式两种铸铁式和钢管式两种 u2、按出口参数分：沸腾式和非沸腾式沸腾式和非沸腾式（中压多采用沸腾式，高压以上多采用非沸腾式）（中压多采用沸腾式，高压以上多采用非沸腾式）u3、按结构形式分：光管式、鳍片式、膜光管式、鳍片式、膜片管式（膜式）和螺旋肋片式片管式（膜式）和螺旋肋片式u4、按管子排列方式分：错列和顺列错列和顺列7/29/20243Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院省煤器结构及布置1/11/1（a a）（b b）钢管省煤器钢管省煤器由蛇形管及进出口联箱组成由蛇形管及进出口联箱组成 蛇形管在烟道中垂直于前墙布置蛇形管在烟道中垂直于前墙布置（a a）管子支吊简单，管子支吊简单，水速较小水速较小；但对于；但对于 型锅炉，型锅炉，所有蛇形管所有蛇形管靠近后墙部分磨损严重靠近后墙部分磨损严重 蛇形管在烟道中平行于前墙布置（蛇形管在烟道中平行于前墙布置（b b）只有只有后墙附近几根后墙附近几根蛇形管磨损较大。但水速蛇形管磨损较大。但水速较高较高,阻力较大阻力较大7/29/20244Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院本体结构动画-省煤器7/29/20245Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院4、省煤器设计应考虑问题防止和减轻省煤器的磨损和积灰成为大型电站锅炉设计中考虑的主要问题省煤器中的质量流速和水速w=600800kg/(m2.s),水速不低于0.3m/s（1m/s沸腾部分水速）烟气流速的选取省煤器投资及运行费用综合考虑（经济烟速）：提高烟速对流传热加强减少受热面积制造成本降低，但是烟速提高烟气流动阻力增大风机电耗增大。推荐经济烟速811m/s，引进技术煤含灰量40%时，最大烟速11m/s，含灰量1420%时，最大烟速12.2418.3m/s结构设计确定蛇形管管径d（现代常用d=4251mm）确定管子总数n 根据积灰指数确定横向节矩s1和纵向节矩s2 烟道的深度b省煤器烟道的烟所流通截面F 烟所流速（已知烟气容积和平均温度下）修正直至合理7/29/20246Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院5、省煤器再循环 在锅炉启动中，停炉后或压火等一些事故状态时，不能保证对锅炉连续上水，省煤器中的水此时是不流动的，但炉内燃烧还在继续，或有一定温度的烟气排出，显然这些烟气要经过省煤器，在省煤器中的水不流动状态下，水将汽化。大量的蒸汽产生将引起省煤器振动，甚至引起省煤器管过热造成设备损坏事故，省煤器再循环，在上述不能保证连续上水时投入再循环，省煤器高温水或蒸汽将上升到汽包中，汽包下部温度较低的水下降到省煤器入口给入省煤器，形成一个循环，达到一个保护省煤器的目的。7/29/20247Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2、管式空气预热器管式空气预热器uu1 1、空气预热器分类、空气预热器分类导热式（板式、管式导热式（板式、管式)、蓄热式、蓄热式(回转式）回转式）uu2 2、管式空气预热器（钢管、铸铁、玻璃管）、管式空气预热器（钢管、铸铁、玻璃管）结构结构布置布置特点特点7/29/20248Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院 管管式式空空气气预预热热器器由由多多根根平平行行错错列列钢钢管管焊焊在在上上、下下管管板板上上构构成成立方形箱体立方形箱体管式空气预热器1/11/1 管管式式空空气气预预热热器器中中烟烟气气在在管管内内由由上上而而下下纵纵向向流流动动，空空气气从从管管外外横横向向流流过过，两两者者成成交交叉叉流流动动。热热量量连连续续地地由由烟烟气气通通过过管管壁壁传传给空气给空气 为为强强化化传传热热，在在箱箱体体水水平平方方向向装装有有若若干干中中间间管管板板 ，以以提提高高空空气气流速流速7/29/20249Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院管式空气预热器7/29/202410Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院7/29/202411Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院3、回转式空气预热器回转式空气预热器u1、工作原理u2、结构u3、布置u4、特点7/29/202412Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院回转式空气预热器7/29/202413Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院 回回转转式式空空气气预预热热器器与与管管式式相相比比结结构构紧紧凑凑，外外形形小小，重重量量轻轻，不不易易腐腐蚀蚀。但但结结构构复复杂，杂，漏风量漏风量较前者大得多。较前者大得多。回转式空气预热器 回回转转式式空空气气预预热热器器中中烟烟气气和和空空气气逆逆向向交交替替地地通通过过同同一一蓄蓄热热板板受受热热面面，完完成成热热量量的的交交换换。若若被被加加热热的的空空气气需需要要不不同同温温度度，则则采采用用三三分分仓仓回回转转式式空空气气预预热热器器。此此时时，空空气气流流通通区区分分为为一一次次空空气气和和二二次次空空气气两两个通道。个通道。1/11/1 回转式空气预热器回转式空气预热器分分受热面转动受热面转动和和风罩转动；风罩转动；前者有二前者有二分仓和三分仓二种，后者有单流道和双流道二种分仓和三分仓二种，后者有单流道和双流道二种7/29/202414Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院回转式空气预热器7/29/202415Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院回转式空气预热器7/29/202416Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院4、尾部受热面的布置尾部受热面的布置u1、尾部受热面的单级布置u2、尾部受热面的双级布置u3、各适于什么情况下采用u4、尾部受热面的单级与双级布置图7/29/202417Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院尾部受热面的布置1/21/2u尾部受热面尾部受热面定义：省煤器和空气预热器布置在锅炉对流烟道的最后，此时进入这些受热面的烟气温度已不高，称为尾部受热面。u双级布置：双级布置：如果要求比较高的热风温度要求比较高的热风温度就要采用双级布双级布置置。如果不双级布置要么排烟温度过高（锅炉效率特别低），要么达不到热风温度的要求。u双级分布双级分布从上到下是高温级省煤器、高温级空气预热器、低温级省煤器、低温级空气预热器。u双级分布双级分布就是为了得到比较高的热风温度把一部分空气预热器放到省煤器中间。u双级分布方案双级分布方案由技术经济比较，总投资最小确定。7/29/202418Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院尾部受热面的单级与双级布置尾部受热面烟气和工质温度分布尾部受热面烟气和工质温度分布尾部受热面烟气和工质温度分布尾部受热面烟气和工质温度分布2/27/29/202419Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院5、省煤器磨损与影响因素省煤器磨损与影响因素u1、磨损及其危害u2、易发部位u3、影响因素u4、防磨措施7/29/202420Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院 温温度度较较低低的的尾尾部部烟烟道道，具具有有一一定定硬硬度度和和速速度度的的灰灰粒粒对对管管壁壁产产生生的磨损，它是的磨损，它是冲刷磨损冲刷磨损与与撞击磨损撞击磨损的综合结果的综合结果1/11/1省煤器磨损与影响因素 磨损严重部位磨损严重部位 型锅炉尾部烟道靠近后墙部分省煤器蛇形管型锅炉尾部烟道靠近后墙部分省煤器蛇形管 影响磨损的主要因素影响磨损的主要因素 烟气流速烟气流速wwy y 磨损量近似与磨损量近似与wwy y 的的3.33.3次方成正比次方成正比 管子的排列方式管子的排列方式 烟气横冲错列第二排管子磨损最大烟气横冲错列第二排管子磨损最大 灰粒特性与浓度灰粒特性与浓度 锐利有棱角、大直径高比重、高浓度灰粒磨损大锐利有棱角、大直径高比重、高浓度灰粒磨损大 烟气走廊烟气走廊 烟速高，磨损大烟速高，磨损大 磨损使受热面管壁变薄磨损使受热面管壁变薄 强度下降，易发生泄露、爆管强度下降，易发生泄露、爆管7/29/202421Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院 合理选择烟气流速合理选择烟气流速 减减少少烟烟气气中中飞飞灰灰浓浓度度与与烟烟速速分分布布不不均匀系数均匀系数 降低煤粉细度降低煤粉细度R R9090 采用膜式或肋片式省煤器采用膜式或肋片式省煤器 磨磨损损严严重重部部位位加加装装防防磨磨装装置置，如如防防磨磨板板a a），阻阻流流板板b b），护护瓦瓦c c）、d d），防磨条防磨条e e）等）等防磨措施1/17/29/202422Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院6、低温腐蚀低温腐蚀u1、低温腐蚀及其危害u2、低温腐蚀机理u3、什么情况下容易发生低温腐蚀u4、什么部位容易发生低温腐蚀u5、减轻低温腐蚀措施7/29/202423Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院 低低温温腐腐蚀蚀 由由于于金金属属壁壁温温低低于于酸酸露露点点，烟烟气气中中硫硫酸酸蒸蒸汽汽凝凝结结对壁面产生的腐蚀。酸露点越高，腐蚀的范围就越大对壁面产生的腐蚀。酸露点越高，腐蚀的范围就越大低温腐蚀1/11/1 烟烟气气酸酸露露点点t tldld 主主要要取取决决于于燃燃料料S Szszs与与A Azszs，前前者者显显著著提提高高t tldld；后者可减低后者可减低t tldld 危危害害 造造成成管管子子穿穿孔孔，炉炉内内送送风风不不足足，锅锅炉炉效效率率降降低低；加重烟道堵灰加重烟道堵灰 易易发发部部位位 多多发发生生在在空空预预器器冷冷段段。在在启启、停停、低低负负荷荷、高高硫煤时更严重。硫煤时更严重。7/29/202424Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院 低温腐蚀速度与受热面上凝结的酸浓度以及受热面管壁温度低温腐蚀速度与受热面上凝结的酸浓度以及受热面管壁温度t tb b有关有关低温腐蚀机理1/21/2 t tb b 降低，降低，凝结的酸量先增多后减少；酸浓度下降凝结的酸量先增多后减少；酸浓度下降 凝凝结结酸酸量量越越多多，腐腐蚀蚀越越大大；酸酸浓浓度度在在52%52%56%56%范范围围内内腐腐蚀蚀最最严严重重7/29/202425Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院2/22/2低温腐蚀机理空预器沿烟气流动方向空预器沿烟气流动方向 t tb b 逐渐降低逐渐降低 D D点点 随随着着t tb b降降低低，凝凝结结酸酸量量增增加加，t tb b还还较较高高，ww增增加加，约约在在低低于于烟烟气气露露点点2020 4545壁壁温温处处D D点点，酸酸凝凝结结量量接接近近最最大大，酸酸浓浓度度也也进进入入最最大大腐腐蚀蚀区区，ww达最大值达最大值 B B点点 t tb b继继续续下下降降，酸酸凝凝结结量量和和浓浓度度均均下下降降，ww亦下降，直到腐蚀最轻点亦下降，直到腐蚀最轻点B B，即水露点附近，即水露点附近 B B点点之之后后 烟烟气气中中的的SOSO2 2溶溶解解于于水水生生成成亚亚硫硫酸酸溶液，使金属的腐蚀又急剧增加溶液，使金属的腐蚀又急剧增加 E E点点 硫硫酸酸蒸蒸汽汽开开始始凝凝结结，酸酸浓浓度度还还很很高高，在在80%80%以以上上，但但凝凝结结酸酸量量不不多，故腐蚀速度多，故腐蚀速度ww较低较低 7/29/202426Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院 降低降低烟气露点烟气露点 采用采用低过量空气系数燃烧，低过量空气系数燃烧，减少减少SOSO3 3的生成量，降低烟气露点的生成量，降低烟气露点 采采用用添添加加剂剂氧氧化化镁镁（MgOMgO）、氧氧化化钙钙（CaOCaO）、白白云云石石（CaCOCaCO3 3 +MgCOMgCO3 3）喷喷入入燃燃烧烧室室，作作为为吸吸收收剂剂，中中和和烟烟气气中中SOSO2 2，降降低低露露点点，并并使使积灰松软，便于清除积灰松软，便于清除 提提高高空空预预器器冷冷端端壁壁温温 冷冷端端壁壁温温取取决决于于进进风风温温度度和和排排烟烟温温度度。常常用用蒸蒸汽汽抽抽汽汽加加热热和和热热风风再再循循环环来来提提高高进进风风温温度度，进进风风温温度度加加热热值值取取决决于于燃燃用用燃料的特性燃料的特性减轻低温腐蚀措施1/11/1 空空预预器器冷冷段段受受热热面面采采用用耐耐腐腐蚀蚀材材料料 采采用用玻玻璃璃管管或或铜铜钢钢管管、耐耐腐腐蚀蚀的的CortenCorten-A-A钢、钢、涂搪瓷涂搪瓷传热元件和陶瓷元件；采用传热元件和陶瓷元件；采用热管热管7/29/202427Principles of Boiler河南农业大学机电学院河南农业大学机电学院问题与思考题 1、什么是烟气酸露点及低温腐蚀？什么地、什么是烟气酸露点及低温腐蚀？什么地方、什么情况下容易发生低温腐蚀？试述方、什么情况下容易发生低温腐蚀？试述防止低温腐蚀防止的措施。防止低温腐蚀防止的措施。2、什么是烟气走廊？、什么是烟气走廊？3、锅炉受热面一般什么地方容易发生严重、锅炉受热面一般什么地方容易发生严重磨损，如何减轻与防止？磨损，如何减轻与防止？4、简述回转式空气预热器工作的基本原理。、简述回转式空气预热器工作的基本原理。7/29/202428Principles of Boiler