热能工程实习专题报告

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1、 锅炉专题锅炉专题锅炉本体各受热面功能、系统连接流程及基本工作原理，新技术应用现状锅炉本体各受热面功能、系统连接流程及基本工作原理，新技术应用现状一 锅炉本体受热面锅炉本体受热面受热面：高温介质和低温介质进行换热的表面，对于锅炉而言就是把烟气中的 热量传给锅内低温工质的表面。 受热面的作用 a:传递热量 b: 隔离加热介质和被加热介质，是两种介质的分界面 受热面分类：通常分为辐射受热面和对流受热面两类。 辐射受热面：以辐射换热为主要换热方式的受热面。其特点是传递热量的多少 主要取决于辐射换热的强弱。虽然也有对流换热，但换热的影响基本上可忽略。 传热的热流密度与加热介质和被加热介质绝对温度的四次

2、方差成正比。 对流受热面：传热过程以对流换热为主的受热面，主要包括凝渣管束、锅炉管 束、对流过热器和再热器、省煤器及空气预热器等受热面。尽管这些受热面的 作用、构造、布置以及工质和烟气的热工数据有很大的不同，但其传热过程都 是以对流换热为主。 蒸汽锅炉中受热面主要包括水冷壁，凝渣管束，锅炉管束，过热器，再热 器，省煤器，空气预热器等；热水锅炉中没有过热器和再热器等受热面。 水冷壁是指布置在炉膛四周、炉墙内壁面附近的平行并列管，是一种管式辐射 受热面。管子内有工质流动和冷却。是一般水管锅炉必须具备的受热面。 水冷 壁一般作为蒸发受热面，是自然循环锅炉构成水循环回路的重要部件，其作用 主要包括：

3、对炉墙的作用：保护炉墙免受高温作用，使灰渣不易粘在炉墙上，防止炉墙被 冲刷磨损、过烧而损坏。装设水冷壁后，炉墙的内壁温度大大降低，因此炉墙 的厚度可以减小，重量减轻。 吸热：火焰对水冷壁的辐射传热已成为锅炉传热重要方式。由于炉内温度较高， 且烟速很低，这种吸热主要通过辐射方式。在炉膛出口处将烟气的温度冷却到 足够低的程度。 固定炉墙：对于敷在水冷壁管子上的炉墙，即敷管炉墙或管承炉墙，水冷壁也 起了悬吊的作用。 水冷壁主要分为分为光管式水冷壁和膜式水冷壁。 光管式水冷壁就是通过锅筒及集箱连接起来的一排布置在炉墙内侧的光管。在 中小容量锅炉上用得比较广泛。光管水冷壁一般贴近炉膛四壁，互相平行地垂

4、直布置，上部与锅筒或上集箱连接，下部与下集箱相连。 光管式水冷壁优点： 制造、安装简单。缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。 所谓膜式水冷壁就是各光管之间用鳍片或扁钢焊接成的一管屏。在大容量锅炉 中，较多的采用，它将炉墙全部遮蔽。目前，膜式水冷壁大多是由光管和鳍片 （扁钢条）焊接而成。 不用扁钢，而用埋弧焊接法将管子一起焊成管排。 炉 膛密封性好，漏风量少，炉膛可采用微正压燃烧。优点：可降低锅炉的排烟热 损失，从而提高锅炉的热效率；对炉墙保护好，炉墙温度大大降低，可使其厚 度减薄，减轻重量和简化炉膛结构；可缩短起动和停炉时间。 过热器:将蒸汽从饱和温度加热到额定的过热温度。 分类:辐射过热器

5、 ;半辐射（屏式）过热器;对流过热器;包墙管过热器 .辐射过热器布置方式：在自然循环锅炉中，垂直布置在炉膛壁面上；可布置在 炉膛四壁的任一面墙上；可集中布置，也可与水冷壁子间隔排列. 布置在炉膛上部： 优点：使管子避开热负荷最大的火焰中心 缺点：水冷壁高度降低，对水循环不利 沿炉膛全高布置： 优点：水冷壁高度不变，对水循环无影响 缺点：处于火焰中心区的过热器管子工作条件很差 半辐射过热器屏式过热器布置在炉膛出口，吸收对流热+辐射热（炉膛辐射+ 屏间烟气辐射） 。 形状：对流烟道之前，稀疏的管屏。 悬挂，向下膨胀；为增加刚性，保持节距，将相邻屏中的任一管子夹持在一起， 屏本身用管子夹紧 使用屏式

6、过热器优点：降低进入对流受热面烟温，防止密集对流受热面结渣； 减轻了大型锅炉炉膛壁面积相对较小，不能布置辐射受热面的困难；使过热器 布置在更高的烟温区域，减少金属耗量；辐射吸热比例增大（吸收炉膛辐射热； 在更高的烟温区域，有较大的气体辐射层厚度，气室辐射热量增加） ，改善了过 热汽温的调节特性；对流过热器布置在对流烟道中，主要依靠对流传热从烟气 中吸收热量。无论哪种形式的锅炉，只要有过热器，就离不开对流过热器，应 用广。 垂直布置应用： 型锅炉，布置于水平烟道中。优点：结构简单，吊挂方便， 结灰渣较少，广泛应用。缺点：停炉后管内积水难以排除，长期停炉将引起管 子腐蚀；在升炉时，由于管内积存部分

7、水，在工质流量不大时，可能形成气塞 而将管子烧坏 水平布置应用： 型锅炉的尾部竖井、塔形锅炉、箱型锅炉。优点：易于疏水 排气；缺点：支吊比较困难，在高温烟区通常采用管子吊挂的方式，以节省高 合金钢的耗量 包墙管过热器：在水平烟道和后部竖井的内壁，象水冷壁那样布置的过热器， 称为包墙管过热器。包墙管紧靠炉墙，仅受烟气单面冲刷，而且烟速较低，因 此对流传热效果较差不同于对流过热器。处于烟温较低区域，因此辐射传热 效果较差不同于辐射过热器。 主要作用：采用悬吊结构和敷管式炉墙，这样可将水平烟道和后部竖井的炉墙 直接敷设在包墙管上，形成敷管炉墙，从而可以减轻炉墙的重量，简化炉墙的 结构。包墙管悬吊于炉

8、顶，采用比较简单的全悬吊锅炉构架。 再热器:将汽轮机高压缸的排汽再回到锅炉中加热到高温，然后再送到汽轮机的 中压缸及低压缸中膨胀作功。这个再加热的部件称为再热器。再热器的工作特 点：流量大压力低温度高；工作条件比过热器更差；由于 P 低，比容大， 小， 小， zr= gr/5。再热蒸汽对管壁的冷却能力差热力系统的经济性受再热系统 阻力的影响很大。 尾部受热面主要指省煤器和空气预热器。 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。 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；2 现代大型锅炉： 给水的高度回热，并

9、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。 分类：按材料分为铸铁式和钢管式；按水被加热程度分为非沸腾式和沸腾式； 按受热面形状分为光管，鳍片管和膜式。 空气预热器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。 作用排烟温度，锅炉效率；炉温，改善燃料着火和燃烧， 不完

10、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。 分类：间壁式包括板式和管式，管式（分钢管玻璃管铸铁管）分为立式和卧式。再生式分为受热面回转（水平轴 垂直轴）和风罩回转；热管式 锅炉主要是通过燃料燃烧使燃料的化学能转化为水蒸汽的内能，原理：水 在管路内被燃料加热先变成饱和蒸汽，然后通过过热器变成过热蒸汽，通过减 温器控制好出口温度，进入汽轮发电机组发电或供热。 水- 省煤器-汽包-过热 器-减温器-集汽集箱-主汽管道；燃料-输煤皮带-炉膛-炉渣 工业锅炉的工作过程锅炉是用热能来加热工质(一般为水)产生蒸汽的设备， 最基本的构成是汽锅和炉膛两大部分。

11、锅炉设备的工作过程概括起来包括三个 同时进行着的过程:燃料的燃烧过程，烟气向水的传热过程和水的汽化过程。 1 燃煤锅炉的燃烧过程：燃料煤加到煤斗中并落在炉排上，电机通过减速机、 链条带动炉排转动，将燃料煤带入炉内。燃料煤一边燃烧一边向后移动，燃烧 所需要的空气由鼓风机送入炉排中间的风箱后，向上通过炉排到达燃料燃烧层。 风量和燃料量成比例(风煤比)，以便进行充分燃烧，形成高温烟气。燃料煤燃烧 剩下的灰渣，在炉排末端通过除渣板后排入灰斗。这一整个过程称为燃烧过程。2 烟气向水的传热过程：由于燃料的燃烧放热，炉膛内温度很高。在炉膛四周 墙面上都布置着一排水管，称为水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐

12、射换 热和对流换热，将热量传递给管内的水。继而烟气受引风机、烟囱的引力向炉 膛上方流动。烟气经出烟窗(炉膛出口)并通过防渣管后就冲刷蒸汽过热器(蒸汽 过热器是一组垂直放置的蛇形管受热面，使汽锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟 气加热而过热)。烟气流经过热器后又经过接在上、下炉筒间的对流管束，使烟 气冲刷管束，再次以对流换热方式将热量传递给管束内的水。沿途降低温度的 烟气最后进入尾部烟道，与省煤器和空气预热器内的水进行热交换后，较低温 度的烟气经过除尘器除尘，去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。省煤器实际 上就是给水预热器，它和空气预热器一样，都设置在锅炉尾部烟道中，以降低 排烟温度，提高锅炉效率，从而

13、节省燃料。 3 水的汽化过程：水的汽化过程就是蒸汽的产生过程，主要包括水循环和汽水 分离过程。经过除氧等处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进 入汽锅。锅炉工作时，汽锅中的工作介质是处于饱和状态下的汽水混合物。位 于烟温较低区段的对流管束，因受热较弱，汽水的容重较大;而位于烟气高温区 的水冷壁和对流管束，因受热强烈，相应水的容重较小，因而容重大的往下流 入下锅筒，而容重小的则向上流入上锅筒，形成了水的自然循环。蒸汽产生的过程是借助上炉筒内装设的汽水分离设备，以及在锅筒本身空间中的重力分离 作用，使汽水混合物得到分离。蒸汽在上锅筒顶部引出后进入蒸汽过热器，而 分离下来的水仍回到上锅筒下

14、半部分的水中。新型换热器在锅炉受热面中的应用现状新型换热器在锅炉受热面中的应用现状热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质 的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传 热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。缺点是抗氧化、 耐高温性能较差。以热管为传热元件的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流 体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、 锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中，作为废热回收和工艺过程中热能利 用的节能设备，取得了显著的经济效益。 主要特点 1、热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全

15、分开，在运 行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器 运行。热管换热器用于易然、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具有很高的可靠 性。 2、热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的 逆流换热。冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动 的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。 3、对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形 式解决换热器的磨损和堵灰问题。 4、热管换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝 段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。在锅炉尾部

16、受热面管式空气预热器在锅炉尾部受热面管式空气预热器中, 热管技术及热管换热器的应用目前得到了较快发展,热管空气预热器以其优良的特性正逐步被运用于锅炉尾部烟道气的 余热回收。 应用热管换热器时考虑的问题：1热管空气预热器与原有设备的配合由于热管器在锅炉尾司溯气余热回收中的应用近几年来才被人们所重视, 许多情况下都属于原有现场条件下的技术与设备改造, 这就存在一个选择适当位置, 与系统其它设备配合的间题, 设计前应对现场条件周密考察, 尽可能地减少因烟道、风道改变所引起的阻力损失, 并使气体流动畅通, 避免进热管空气预热器及其它换热器及其它换热设备时气体流动的不均衡, 影响换热效果。2热管空气预热器的防腐蚀与防磨损.一般燃料燃烧后烟气会混合生成硫酸蒸汽，凝结在锅炉尾部受热面上, 就发生低温腐蚀问题, 烟气中的硫酸蒸汽凝结成硫酸雾的温度为露点温度, 露点温度与燃料中含硫量有关, 而一定含硫量下金属受热面低温腐蚀速度与管壁有关, 设计前可以根据燃料含硫量由图或经验公式得到露点温度设计中