热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理第7章 电站锅炉受热面与整体布置•电站锅炉的受热面包括蒸发受热面(主要为水冷壁)、过热器、再热器、省煤器以及空气预热器•7.1 水 冷 壁•7.1.1 水冷壁的工作特点及作用•①强化传热，减少锅炉受热面面积•②降低高温对炉墙的破坏作用，起保护炉墙的作用 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•③防止炉墙结渣•④悬吊炉墙•⑤吸收炉内辐射热，使水冷壁管内热水汽化，产生饱和蒸汽•⑥由于炉膛中高温火焰中心温度高达1 500～1 600 ℃，水冷壁辐射换热约占总换热量的95％•7.1.2 水冷壁的结构及布置•7.1.3 直流锅炉蒸发受热面的结构型式 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.1 膜式水冷壁结构图7.2 水平刚性梁结构 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.3 内螺纹管结构•1)一次垂直上升管屏•2)炉膛下部多次上升、上部一次上升管屏•3)螺旋式水冷壁管屏 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.4 1 025 t/h亚临界压力直流锅炉1—前屏过热器；2—后屏过热器；3—高温过热器；4—第二级再热器；5—第一级过热器；6—低温再热器引出管；7—低温过热器；8—省煤器；9—调节挡板；10—空气预热器 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.5 FW型直流锅炉炉膛受热面布置图1—回路1，炉膛底部；2—回路2，炉膛下部前墙和两侧墙(前部)；3—回路3，炉膛下部两侧墙(中间)；4—回路4，炉膛下部后墙和两侧墙(后部)；5—回路5，炉膛上部四侧；6—回路6，对流烟道各侧；7—顶棚 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.6 螺旋管圈的几何原理•4)超临界锅炉水冷壁结构实例•(1)水冷壁结构特点•(2)过渡水冷壁结构和布置•(3)支撑结构 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.7 DG1900/25.4-Ⅱ2型锅炉过渡水冷壁布置 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.8 螺旋盘绕水冷壁刚性梁结构 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•①垂直水冷壁刚性梁•②螺旋水冷壁刚性梁•(4)水冷壁的炉墙结构图7.9 垂直水冷壁炉墙结构简图 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•7.2 过热器与再热器•7.2.1 概述图7.10 过热器与再热器旁路系统简图1—锅炉；2—汽轮机高压缸；3—再热器；4—汽轮机中压缸；5—汽轮机低压缸；6—凝汽器；7—Ⅰ级减温减压旁路；8—Ⅱ级减温减压旁路；9—大旁路；10—向空排汽 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•7.2.2 过热器与再热器的结构型式•1)对流式图7.11 顺流逆流混合流过热及其温差图(a)顺流;(b)逆流;(c)串联混合流 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.12 对流过热器的不同管圈结构(a)单管圈；(b)双管圈；(c)三管圈图7.13 对流过热器前排管束的拉稀结构 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•2)半辐射式图7.14 管屏的型式(a)外圈两圈管子截短；(b)外圈管子短路；(c)内外圈管子交叉；(d)外圈管子短路，内外管屏交叉 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•3)辐射式(壁式、墙式)•4)包覆壁过热器•7.2.3 过热器系统•1)顶棚与包覆壁过热器•2)低温对流过热器•3)屏式过热器•4)高温对流过热器•7.2.4 再热器系统•1)低温再热器 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.15 DG1900/25.4—Ⅱ2型锅炉汽水流程图1—省煤器；2—炉膛；3—低温过热器；4—屏式过热器；5—末级过热器；6—低温再热器；7—高温再热器；8—汽水分离器；9—储水罐 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.16 低温过热器布置 图7.17 屏式过热器的布置 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.18 定位滑动块示意图图7.19 高温过热器 图7.20 U形承重块示意图 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•2)高温再热器图7.21 低温再热器 图7.22 高温再热器 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•7.2.5 热偏差 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•1)产生热偏差的原因•(1)吸热不均•(2)流量不均图7.23 沿烟道宽度热负荷的分布图7.24 过热器的Z形连接和U形连接方式 (a)Z形；(b)U形 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.25 过热器的多管连接方式 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•2)减小热偏差的措施 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•(1)将受热面分级，级间进行中间混合•(2)级间进行左右交叉流动，以消降两侧热力偏差•(3)连接管与联箱之间采用多管引入和多管引出连接方式•(4)采用定距装置，以使屏间距离及蛇形管片的横向节距相等•(5)适当减小外管圈管子长度，或外管圈采用直径较大的管子。
热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•(6)根据管圈两端的不同压差在管子的入口处装设不同孔径的节流圈，控制各管内蒸汽流量，使流量不均匀系数趋近于1，从而减少热偏差，直流锅炉和强制循环锅炉常用加节流圈的方法来分配流量 •(7)按受热面热负荷分布情况划分管组•(8)从运行操作上采取措施减少热偏差•7.2.6 过热器与再热气温调节•1)运行中影响过热汽温和再热汽温的因素 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•(1)锅炉负荷•(2)过剩空气系数•(3)给水温度•(4)受热面的污染情况图7.26 过热器的汽温特性1—辐射式过热器；2,3—对流式过热器 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•(5)饱和蒸汽用汽量•(6)燃烧器的运行方式•(7)燃料种类和成分 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.27 双喷头式减温器 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.28 文丘利管式喷水减温器•2)汽温调节方法•(1)喷水减温器 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.29 旋涡式喷嘴喷水减温器1—旋涡式喷嘴；2—减温水管；3—支撑钢碗；4—减温器联箱；5—文丘利管；6—混合管 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.30 多孔喷管式喷水减温器1—筒体；2—混合管；3—喷管；4—管座 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•(2)蒸汽旁路法•(3)汽-汽热交换器•(4)烟气再循环图7.31 蒸汽旁路法调节再热汽温 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.32 汽-汽热交换器调节再热汽汽温的系统1—过热蒸汽进口；2—过热蒸汽出口；3—再热蒸汽进口；4—再热蒸汽出口；5—三通阀(a)烟道内;(b)烟道内 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.33 烟气再循环系统1—再循环风机；2—再热器；3—省煤器；4—对流过热器；5—屏式过热器•(5)分隔烟道与烟气挡板 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.34 分隔烟道烟气挡板示意图1—低温再热器；2—低温过热器；3—高温再热器；4—高温过热器；5—后屏过热器；6—省煤器；7—隔烟墙 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•(6)改变火焰中心位置•7.3 省煤器与空气预热器•7.3.1 省煤器•其主要作用为：•(1)给水在进入蒸发受热面之前，先在省煤器内加热，充分利用烟气中的热量，提高给水温度，降低排烟温度，从而达到提高锅炉效率，节约燃料的目的。
•(2)为了减少蒸发受热面，采用价格较低的省煤器来代替造价较高的部分锅炉蒸发受热面 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•(3)提高进入汽包的给水温度，减少汽包壁与给水之间的温差，从而减小汽包所承受的热应力，便汽包的工作条件得到改善图7.35 省煤器蛇形管的布置(a)垂直于前后墙；(b)平行于前后墙，双面进水；(c)平行前后墙，单面进水 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.36 H型鳍片管省煤器图7.37 省煤器的布置 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.38 省煤器防磨设施 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•7.3.2 空气预热器•1)强化燃烧•2)强化传热•3)可提高锅炉运行经济性•4)提高了制粉干燥出力•(1)管式空气预热器•(2)热管式空气预热器•(3)回转式空气预热器•7.4 锅炉的整体布置 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.39 管式空气预热器1—锅炉钢架；2—空气预热器管子；3—空气连通罩；4—导流板；5—热风道连接法兰；6—上管板；7—预热器墙板；8—膨胀节；9—冷风道连接法兰；10—下管板 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.40 前置式热管空气预热器系统•7.4.1 蒸汽参数对受热面布置的影响 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理 图7.41 容克式空气预热器 1—上轴承；2—径向密封；3—上端板；4—外壳；5—转子；6—环向密封；7—下端板；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 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.42 风罩转动的罗特缪勒式空气预热器1—冷风气入口；2—静子；3—热空气出口；4—烟气进口；5—转动的上、下风罩；6—烟气出口 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.43 回转式空气预热器整体结构 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.44 空气预热器结构分解图 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理•7.4.2 燃料性质对受热面布置的影响•7.4.3 锅炉整体外形布置•1)Π型布置•2)塔形布置•3)箱型布置 热能动力工程专业本科系列教材——电站锅炉原理图7.45 锅炉本体布置示意图(a)∏型;(b)T型;(c)U型;(d)塔型;(e)H型;(f)N型;(g)L型;(h)半塔型;(i)箱型 。