热能转换装置-第5章+省煤器和空气预热器.ppt
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热能转换装置-第5章+省煤器和空气预热器.ppt
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第5章省煤器和空气预热器,HIT,HIT,第5章省煤器和空气预热器,省煤器,1,空气预热器,2,尾部受热面的布置,3,HIT,省煤器:
利用锅炉尾部低温烟气的热量来加热锅炉给水的受热面。
5.1省煤器,HIT,省煤器作用,
(1)对低压小型锅炉:
排烟温度,热效率,节约燃料消耗量。
为排烟温度,可用管束,可用省煤器,用省煤器经济有效,有效:
可将烟气冷却到较低温度。
经济:
降低同样烟温,省煤器受热面仅为蒸发受热面的一半,节省金属材料,且省煤器材料相对便宜。
在烟温相同时,省煤器中工质温度低,传热温差大。
工质强制流动,布置紧凑,传热系数提高。
HIT,省煤器作用,
(2)现代大型锅炉:
给水的高度回热,并且采用了空气预热器,因此省煤器的作用主要是为了减少蒸发受热面,以便宜的省煤器受热面来代替价格较贵的蒸发受热面。
(3)进入锅筒水温提高到接近锅筒中工质的饱和温度,降低了锅筒进水温度和锅筒中工质饱和温度间温差,降低了由此温差而引起的锅筒热应力。
HIT,省煤器分类,按受热面形状,铸铁式钢管式,非沸腾式沸腾式,光管鳍片管膜式,按材料,按水被加热程度,HIT,铸铁省煤器,HIT,铸铁省煤器-铸铁管,HIT,铸铁省煤器-铸铁管,HIT,铸铁省煤器-特点,铸铁性脆,强度低且不能承受水击,2.5MPa压力以下,非沸腾式省煤器。
耐腐蚀,管壁较厚,可用于给水未经除氧的工业锅炉及烟气外部腐蚀严重区域。
体积、重量大,价格贵;连接法兰多,易漏水。
易积灰堵灰。
安全性较差,设旁通烟道和给水旁路。
HIT,铸铁省煤器,1、吹灰器2、连接弯头3、省煤器管4、给水管5、安全阀6、温度计7、压力表,HIT,1烟气挡板2旁通烟道挡板3旁通烟道4铸铁省煤器管5连接弯头6烟道挡板7、10安全阀8、14截止阀9往除氧器管道11旁通管12止回阀13疏水管,铸铁省煤器-旁路,HIT,钢管式省煤器-结构,蛇形钢管+集箱,HIT,钢管式省煤器-结构,D=25-42S1/d=2-3S2/d=1.5-2,错列,HIT,钢管式省煤器-管组高度,S2/d=1.5-2时,管组高1.5m,S2/d1.5时,管组高1m管组高度大,分组,组间550-600mm空预器与省煤器管组间距800-1000mm。
方便检修,HIT,钢管式省煤器-水速、烟速,水速非沸腾式及沸腾式的非沸腾部分,0.3m/s,沸腾式的沸腾部分,1.0m/s。
一般水速2m/s水阻力高压/超高压,锅筒压力的5%中压,锅筒压力8%烟速:
8-10m/s。
HIT,钢管式省煤器-布置,HIT,钢管式省煤器-蛇形管方向,HIT,前墙:
蛇形管短,易于支撑,全部管均磨损前墙:
后排几根蛇形管磨损剧烈,支持复杂煤粉炉:
前墙油气炉:
前墙、前墙,省煤器蛇形管布置方向选择,水速磨损,HIT,钢管式省煤器-蛇形管及集箱的连接,a)集箱一般布置在炉墙外,集箱和管子在墙外焊接。
b)集箱通过穿墙连接管和蛇形管连接:
自集箱引出管子多时,为避免管子穿墙时漏风过多,可自集箱引出少量连接管穿过炉墙,使连接管和蛇形管在烟道中连接。
c)集箱和管子在烟道中连接:
在炉墙气密性要求高的锅炉中,可将集箱布置在烟道中并兼作省煤器支持件。
HIT,钢管式省煤器-支持结构(支托或悬吊),支托,1支承梁2定位管夹3省煤器蛇形管4省煤器出口集箱5托架6U形螺栓7钢柱8炉墙9省煤器进口集箱10连接管,HIT,用角钢支架,钢管式省煤器-支持结构(支托或悬吊),HIT,钢管式省煤器-支持结构(支托或悬吊),用冲压制成的支架,HIT,悬吊,钢管式省煤器-支持结构(支托或悬吊),HIT,用吊杆,钢管式省煤器-支持结构(支托或悬吊),HIT,钢管式省煤器-强化传热,钢管省煤器管子一般为光管,为了在烟气侧强化传热并减小省煤器尺寸,可采用:
鳍片管管外带环状肋片或螺旋形肋片膜式,HIT,钢管式省煤器-鳍片管,焊接鳍片管:
受热面体积比光管减少(25-30)%,且鳍片管鳍片金属的价格要比管子金属便宜轧制鳍片异型管:
可使省煤器尺寸减少(40-45)%,HIT,钢管式省煤器-螺旋鳍片管,错列布置顺列布置,HIT,钢管式省煤器-膜式,由光管焊接厚2-3mm的钢板制成。
在吸热量和光管相同时,金属消耗量小烟气流动阻力减小省煤器尺寸减小,支持方便且运行可靠,HIT,5.2空气预热器,空气预热器作用空气预热器分类管式空气预热器回转式空气预热器,HIT,利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧用空气的一种热交换装置。
在近代火力发电站中,由于tgs较高,省煤器无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度,而tlk低,因此可用空预器降低排烟温度。
5.2空气预热器,HIT,5.2空气预热器,HIT,空气预热器-作用,排烟温度,锅炉效率;炉温,改善燃料着火和燃烧,不完全燃烧损失,锅炉效率;对难着火燃料重要。
炉温,强化辐射换热;热空气可作为制粉系统的干燥剂。
HIT,空气预热器-热空气温度,热风温度的选取原则取决于燃料种类和燃烧方式,层燃炉trk200液态排渣煤粉炉trk=380420固态排渣煤粉炉对于Atrk=250300对于W、ptrk=380400对于Htrk=300400油、气炉trk=200300,HIT,空气预热器-分类,间壁式,再生式,板式,管式,钢管,玻璃管,铸铁管,受热面回转,风罩回转,立式,卧式,垂直轴,水平轴,HIT,管式空气预热器-钢管(立式),1管子2上管板3膨胀节4空气连通罩5中间管板6下管板7构架8框架,结构:
支撑:
密封:
管箱,HIT,管式空气预热器-钢管(立式),膨胀节在上管板处的连接结构2防止热空气漏入烟气3防止冷空气漏入烟道,空预器由多个管箱组成,以利运输、安装。
管箱间用膨胀节密封,HIT,管式空气预热器-钢管(立式)-结构尺寸,d:
40、51mm壁厚:
1.2-1.5mm相邻管孔间隙:
10mmS1/d:
1.5-1.9S2/d:
1.0-1.2管板厚:
上:
10-20mm中:
5-10mm下:
20-26mm管箱高度:
d=51mm时,8md=40mm时,5mWy=10-14m/sWk=(0.450.55)Wy(通道数和进风方式),HIT,管式空气预热器-钢管(立式)-布置,HIT,管式空气预热器-钢管(立式)-布置,trk270单级布置(一级钢管空预器)trk270双级钢管空预器,a单面进风双级布置b双面进风双级布置c一二次空气分别加热的双级布置,HIT,管式空气预热器-钢管(卧式),结构:
烟气-管外,空气-管内d=38-42mmS同省煤器速度:
Wy=8-12m/s;Wk=6-10m/s优点:
tb卧=tb立+(1030)减轻低温腐蚀,腐蚀后只更换下几排管应用:
燃用多硫重油配合钢珠吹灰。
HIT,管式空气预热器-铸铁管,1铸铁管2墙板3构架4出口风罩,HIT,管式空气预热器-铸铁管,结构:
椭圆形截面,内外均有肋片,烟气管外流动,空气管内纵向冲刷,各管之间通过管子端部小孔用螺栓连接。
优点:
耐腐蚀和磨损缺点:
笨重,漏风较大应用:
燃用含硫燃料且排烟温度较低时,用作第一级空预器,对付低温腐蚀。
HIT,管式空气预热器-玻璃管,卧式立式,管箱,清灰设备,HIT,管式空气预热器-玻璃管,结构:
同钢管空预器,卧式和立式布置,管子为玻璃管,d=40-51mm,L=2-4。
管子与管板通过密封装置连接,管箱中装有一些钢管以增强刚性并支撑管板。
卧式布置时管束上部装有2-3排保护钢管以供检修与清灰需要。
应用:
燃用高硫燃料,在玻璃管空预器中先将空气加热到80-90,再送入钢管空预器,可避免钢管空预器的烟气低温腐蚀。
效果:
使燃用高硫重油锅炉的排烟温度降为125-130,可锅炉效率(2.5-3)%。
HIT,空气预热器-分类,间壁式,再生式,板式,管式,钢管,玻璃管,铸铁管,受热面回转,风罩回转,立式,卧式,垂直轴,水平轴,HIT,回转式空气预热器,应用:
大型锅炉,可解决大型锅炉尾部受热面布置困难问题。
原理:
再生传热。
分类:
布置方式:
垂直轴/水平轴,按部件旋转方式:
受热面旋转/风罩旋转。
HIT,回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴,预热器总体结构,受热面板型,受热面组件,空预器.avi,HIT,回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴,组成:
由轴、转子、外壳、传动装置和密封装置。
转子:
用隔板分成一系列小仓格,仓格中布满用0.5-1.25mm钢板制成的受热面。
扇形仓分度有15、30度两种。
转子由上、下轴承支持,轴承固定在横梁上。
可用下轴承承重,也可由上轴承承重。
外壳:
由外壳圆筒、上下端板和上下扇形板组成,上下端板留有烟风通道的开孔以备和烟风道相接,中间是装有上下扇形板的密封区。
在预热器的整个截面上烟气流通截面积占(40-50)%,空气流通截面积占(30-45)%。
密封区约为(8-17)%。
传动装置:
电动机经减速器带动转子以1.5-4r/min的速度转动。
HIT,回转式空气预热器的传动销链,回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴,HIT,受热面:
分高温段和低温段。
高温段:
由齿状波形板和波形板组成,相隔排列,前者兼起定位作用以保持板间距,高温段受热面传热性能好,流动阻力适当;,低温段:
由平板和齿形波形板组成,通道较大以便减少积灰,为延长因腐蚀而损坏的期限,采用较厚钢板。
回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴,HIT,漏风与密封:
径向密封环向密封轴向密封:
回转式空气预热器-受热面旋转、垂直轴,HIT,回转式空气预热器-受热面旋转、水平轴,受热面旋转的垂直轴回转式空气预热器尺寸增大后,装有转子轴承的支承梁负重过重,构架将显著增大。
优点:
转子重量可直接由支架传到地基上,构架较小,且烟气道和空气道也便于布置。
双圆盘结构单圆盘结构1空气2烟气,HIT,回转式空气预热器-风罩旋转,HIT,回转式空气预热器-优点,节省钢材,约1/3;结构紧凑,节省场地,和其他受热面分开布置;蓄热板处tb高,腐蚀慢,腐蚀不太影响漏风。
漏风量大结构复杂需电动机及传动结构,耗电。
优点,缺点,可以单独使用,也可和管式空预器联用。
当trk320350时,高温段管式,低温段回转式。
HIT,5.3尾部受热面的布置,单级和双级布置,双级布置吸热量分配方案,HIT,尾部受热面的布置-单级,省煤器+空预器(管式或回转式)简单,HIT,尾部受热面的布置-双级,锅炉本体和锅炉房的外形尺寸,特别是高度增加;对流烟井的结构复杂化;增大省煤器受热面、连接管道以及风道等;空预器的运行可靠性降低。
HIT,尾部受热面的布置,trk低时采用单级布置管式:
trk260-280回转式:
trk320-350,单级和双级布置的选择,Trk高时采用双级级布置管式:
trk260-280回转式:
trk320-350,HIT,尾部受热面的布置,为什么双级?
烟气流量空气流量烟气的热容量(近似相等)空气热容量,trk较高时,空气出口温压更小,平均温压将较小,受热面面积将很庞大,很不经济。
当trk高到一定程度时,出口温压有可能是零,只用单级空预器不可能把空气预热到更高的温度。
HIT,尾部受热面的布置,在燃用干燃料时,在燃用水分较大的燃料时,,对于,对于最小,单级空气预热器的最高预热空气温度,HIT,对于干燃料,=110、120,130时,,=280、330、380,在燃用水分较大的燃料时,,尾部受热面的布置-单级,单级空气预热器的最高预热空气温度,HIT,尾部受热面的布置-热量分配,双级配合时,如何分配各级空预器和省煤器吸热量?
HIT,尾部受热面的布置-热量分配,HIT,总热量的分配,尾部受热面烟气侧总有效利用热:
两级空气预热器总吸收热:
则两级省煤器总吸收热:
尾部受热面的布置-热量分配,HIT,tlk,trk,tgs,kyII入口烟温的确定,kyII上管板工作可靠性smI的水不沸腾,kyII入口烟温高,该处温度按照安全性条件来确定。
尾部受热面的布置-热量分配,HIT,kyI入口烟温的确定,kyI入口烟温较低,该处温度主要有经济性决定。
尾部受热面的布置-热量分配,HIT,kyI入口烟温的确定,总成本(总费用):
CsmI省煤器每平方米受热面造价,元/Cky空气预热器每平方米受热面造价,元/,尾部受热面的布置-热量分配,HIT,对ky器:
对smI器:
对于立式ky器,Kky=1825W/(m2)对于sm器,Ksm=6080W/(m2),尾部受热面的布置-热量分配,HIT,最经济条件下的温压比值,尾部受热面的布置-热量分配,HIT,尾部受热面的布置-热量分配,HIT,尾部受热面的布置-热量分配,HIT,尾部受热面的布置原则,HIT,随堂考试试题,1、对省煤器中的水速有哪些要求?
为什么这样要求?
2、分析水冷壁、凝渣管束、锅炉管束、空气预热器、省煤器的主要作用。
3、什么条件下锅炉的尾部受热面需采用双级布置?
为什么?
画出尾部受热面双级布置时的温度变化曲线,简述尾部受热面双级布置时的吸热量分配原则。
ThankYou!
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- 热能 转换 装置 省煤器 空气 预热器